JP2015508109A - セルロースの溶解方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1)重合度DPが300〜700の範囲内であるセルロースを加熱し活性化させてから、前記溶媒に分散させ、−10℃〜−30℃で0.1〜50時間にわたり冷凍し、
2)ステップ1)で冷凍されたセルロースを、32℃以下の温度において、静置または機械撹拌により解凍し溶解させ、濃度3wt%〜12wt%のセルロース溶液を得る。
前記ステップ1)において、冷凍温度が−12℃〜−18℃であり、冷凍時間が0.1〜50時間であり、セルロースの重合度DPが350〜550の範囲内であり、
前記ステップ2)において、解凍温度が10℃〜22℃の範囲内であり、溶解により得られたセルロース溶液の濃度が5.0wt%〜8.5wt%である。
1)セルロース溶液は溶解性に優れ、溶液中に直径5ミクロン以上のコロイド粒子を有さない。また、安定性も比較的に良く、常温下に24〜120時間静置しても明らかな変化がない。そして、溶液濃度が比較的に高く、本発明の溶液濃度を3wt%〜12wt%まで達成させることができ、従来のビスコース生産によるセルロース濃度に近付く、工業化生産に適用することができる。
2)活性化および溶解のプロセスが簡単で取り扱いやすい。また、溶解プロセスにおいて、冷凍工程のみ低温環境を要求し、その他の工程は室温で行うことができ、従来技術の複雑さおよび条件に対する厳しい要求などの欠点を克服することができる。
3)活性化設備が簡単で実現しやすく、溶媒の調製も簡単である。また、溶媒は水酸化ナトリウム、酸化亜鉛、および水のみを含有し、各組成物が低コストであり、経済性が優れている。また、溶媒の組成がシンプルであるため、セルロース製品を調製に当たって、溶媒の回収が容易であり、回収コストも低く、回収物をリサイクルして利用可能であり、大規模の工業生産化に有利である。
重合度が350であるコットンパルプを一定量秤量し、オーブンにおいて138℃で3時間加熱してから取り出して用意した。水を溶剤として、水酸化ナトリウム12wt%と酸化亜鉛5wt%とを含有する水溶液を調製して、溶媒とした。質量濃度が8.5%となるように加熱し活性化されたセルロースを秤量して、調製したセルロース用溶媒に加えて、セルロースが液面以下に覆されるように均一に撹拌した。得られた混合物を−15℃の冷凍庫に入れて5時間冷凍した後に取り出して、22℃の室温に静置し解凍した。混合物の温度が22℃まで上昇したら、ガラス棒で撹拌することによって透明なセルロース溶液を獲得した。
重合度が550であるコットンパルプを一定量秤量し、オーブンにおいて230℃で0.3時間加熱してから取り出して用意した。水を溶剤として、水酸化ナトリウム7wt%と酸化亜鉛1.0wt%とを含有する水溶液を調製して、溶媒とした。質量濃度が4.5%となるように加熱し活性化されたセルロースを秤量して、調製したセルロース用溶媒に加えて、セルロースが液面以下に覆されるように均一に撹拌した。得られた混合物を−13℃の冷凍庫に入れて12時間冷凍した後に取り出して、23℃の室温に静置し解凍した。混合物の温度が23℃まで上昇したら、ガラス棒で撹拌することによって透明なセルロース溶液を獲得した。
重合度が380であるコットンパルプを一定量秤量し、オーブンにおいて190℃で0.8時間加熱してから取り出して用意した。水を溶剤として、水酸化ナトリウム6wt%と酸化亜鉛0.5wt%とを含有する水溶液を調製して、溶媒とした。質量濃度が5%となるように加熱し活性化されたセルロースを秤量して、調製したセルロース用溶媒に加えて、セルロースが液面以下に覆されるように均一に撹拌した。得られた混合物を−16℃の冷凍庫に入れて1時間冷凍した後に取り出して、22℃の室温において150rpmの速度で撹拌し解凍した。混合物の温度が22℃まで上昇したら、透明なセルロース溶液を獲得した。
重合度が450であるコットンパルプを一定量秤量し、オーブンにおいて175℃で0.1時間加熱してから取り出して用意した。水を溶剤として、水酸化ナトリウム10wt%と酸化亜鉛1.5wt%とを含有する水溶液を調製して、溶媒とした。質量濃度が7.0%となるように加熱し活性化されたセルロースを秤量して、調製したセルロース用溶媒に加えて、セルロースが液面以下に覆されるように均一に撹拌した。得られた混合物を−25℃の冷凍庫に入れて10時間冷凍した後に取り出して、24℃の室温に静置し解凍した。混合物の温度が24℃まで上昇したら、ガラス棒で撹拌することによって透明なセルロース溶液を獲得した。
重合度が420であるコットンパルプを一定量秤量し、オーブンにおいて210℃で1.5時間加熱してから取り出して用意した。水を溶剤として、水酸化ナトリウム11wt%と酸化亜鉛2.5wt%とを含有する水溶液を調製して、溶媒とした。質量濃度が6.5%となるように加熱し活性化されたセルロースを秤量して、調製したセルロース用溶媒に加えて、セルロースが液面以下に覆されるように均一に撹拌した。得られた混合物を−20℃の冷凍庫に入れて3時間冷凍した後に取り出して、22℃の室温に静置し解凍した。混合物の温度が22℃まで上昇したら、ガラス棒で撹拌することによって透明なセルロース溶液を獲得した。
重合度が500であるコットンパルプを一定量秤量し、オーブンにおいて200℃で1時間加熱してから取り出して用意した。水を溶剤として、水酸化ナトリウム8wt%と酸化亜鉛0.7wt%とを含有する水溶液を調製して、溶媒とした。質量濃度が7.5%となるように加熱し活性化されたセルロースを秤量して、調製したセルロース用溶媒に加えて、セルロースが液面以下に覆されるように均一に撹拌した。得られた混合物を−28℃の冷凍庫に入れて10時間冷凍した後に取り出して、21℃の室温においてゆっくり撹拌し解凍した。混合物の温度が21℃まで上昇したら、透明なセルロース溶液を獲得した。
Claims (9)
- 加熱設備を用いてセルロースを加熱し活性化させ、続いて溶媒を用いてセルロースを溶解することを特徴とするセルロースの溶解方法。
- 前記セルロースを加熱し活性化させる工程において、加熱温度は130℃〜270℃であり、加熱時間は0.1〜100時間であることを特徴とする請求項1に記載のセルロースの溶解方法。
- 前記溶媒は、水酸化ナトリウム6wt%〜12wt%と酸化亜鉛0.1wt%〜6wt%とを含有する水溶液であることを特徴とする請求項1に記載のセルロースの溶解方法。
- 前記溶媒は、水酸化ナトリウム7.0wt%〜9.0wt%と酸化亜鉛0.5wt%〜2.0wt%とを含有する水溶液であることを特徴とする請求項1に記載のセルロースの溶解方法。
- 前記溶媒を用いてセルロースを溶解する工程は、
1)重合度DPが300〜700の範囲内であるセルロースを加熱して活性化させた後に前記溶媒に分散させ、−10℃〜−30℃で0.1〜50時間にわたり冷凍するステップと、
2)ステップ1)により冷凍したセルロースを32℃以下の温度において、静置または機械撹拌で解凍して溶解させ、濃度3wt%〜12wt%のセルロース溶液を得るステップと、
を含むことを特徴とする請求項1、3、4のうちいずれか1項に記載のセルロースの溶解方法。 - 前記ステップ1)において、冷凍温度は−12℃〜−18℃であり、冷凍時間は0.1〜50時間であることを特徴とする請求項5に記載のセルロースの溶解方法。
- 前記ステップ1)において、セルロースの重合度DPは、350〜550の範囲内であることを特徴とする請求項5に記載のセルロースの溶解方法。
- 前記ステップ2)において、解凍温度は10〜22℃の範囲内であることを特徴とする請求項5に記載のセルロースの溶解方法。
- 前記ステップ2)において、溶解により得られたセルロース溶液の濃度は、5.0wt%〜8.5wt%であることを特徴とする請求項5に記載のセルロースの溶解方法。
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