JP2601312B2 - 多孔性再生セルロース中空糸の乾燥方法 - Google Patents
多孔性再生セルロース中空糸の乾燥方法Info
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- JP2601312B2 JP2601312B2 JP8127788A JP8127788A JP2601312B2 JP 2601312 B2 JP2601312 B2 JP 2601312B2 JP 8127788 A JP8127788 A JP 8127788A JP 8127788 A JP8127788 A JP 8127788A JP 2601312 B2 JP2601312 B2 JP 2601312B2
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- hollow
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- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、湿潤状態にある多孔性再生セルロース中空
糸の乾燥方法に関する。
糸の乾燥方法に関する。
本発明における「多孔性中空糸」とは、壁厚部を電子
顕微鏡で観察した際、壁厚部全面において0.02μｍ以上
の孔が106個／cm2以上観察される中空糸と定義し、そう
でないものを「非多孔性中空糸」と定義する。
顕微鏡で観察した際、壁厚部全面において0.02μｍ以上
の孔が106個／cm2以上観察される中空糸と定義し、そう
でないものを「非多孔性中空糸」と定義する。
本発明で得られた多孔性再生セルロース中空糸は、水
を含む液体又は気体混合物中の目的とする成分の分離除
去および濃縮に有用である。又、蛋白質や電解質を溶解
する水溶液中に分散したウィルスあるいはリケッチァ、
クラミジア、マイコプラズマ等を含めた細菌の分離除
去、あるいは微生物粒子を含む水溶液より蛋白質を分離
濃縮する分離膜として利用出来る。
を含む液体又は気体混合物中の目的とする成分の分離除
去および濃縮に有用である。又、蛋白質や電解質を溶解
する水溶液中に分散したウィルスあるいはリケッチァ、
クラミジア、マイコプラズマ等を含めた細菌の分離除
去、あるいは微生物粒子を含む水溶液より蛋白質を分離
濃縮する分離膜として利用出来る。
（従来の技術） 物質の分離精製技術中で、イオン、低分子物質あるい
は液相中での濁質や微粒子などミクロンオーダーの物質
を分離する手段としての膜分離技術の研究が盛んに行な
われている。この種の技術の経済的規模による実用化を
阻む最大の問題としては、物質分離速度が小さいことが
あげられる。物質分離速度は膜面積に依存するため、処
理物質量が増大するに従って膜面積を増大せねばなら
ず、通常使用される平面積では必然的に装置が大型化す
る。この様な問題は、極めて細い中空糸でその中空部を
囲む繊維壁を分離膜として物質分離を行なわせ、この中
空糸を多数本束ねて物質分離部分を形成することによっ
て単位体積当りの分離膜の有効膜面積を増大させ、装置
を小型化することで解決される。将来膜分離システムが
中心となる可能性がある分野として、低温で濃縮、精
製、回収を必要とする分野（食品、生物化学工業分
野）、無菌、無塵を必要とする分野（医薬品および治
療機関、電子工業分野）、微量な高価物質の濃縮回収
（原子力、重金属分野）、特殊少量分離分野（医薬分
野）、エネルギー多消費分離分野（蒸留代替）などが
考えられるが、これらの分野に利用される膜として、孔
径の大きな取扱いの容易な親水性膜の必要性が高まって
いる。
は液相中での濁質や微粒子などミクロンオーダーの物質
を分離する手段としての膜分離技術の研究が盛んに行な
われている。この種の技術の経済的規模による実用化を
阻む最大の問題としては、物質分離速度が小さいことが
あげられる。物質分離速度は膜面積に依存するため、処
理物質量が増大するに従って膜面積を増大せねばなら
ず、通常使用される平面積では必然的に装置が大型化す
る。この様な問題は、極めて細い中空糸でその中空部を
囲む繊維壁を分離膜として物質分離を行なわせ、この中
空糸を多数本束ねて物質分離部分を形成することによっ
て単位体積当りの分離膜の有効膜面積を増大させ、装置
を小型化することで解決される。将来膜分離システムが
中心となる可能性がある分野として、低温で濃縮、精
製、回収を必要とする分野（食品、生物化学工業分
野）、無菌、無塵を必要とする分野（医薬品および治
療機関、電子工業分野）、微量な高価物質の濃縮回収
（原子力、重金属分野）、特殊少量分離分野（医薬分
野）、エネルギー多消費分離分野（蒸留代替）などが
考えられるが、これらの分野に利用される膜として、孔
径の大きな取扱いの容易な親水性膜の必要性が高まって
いる。
親水性の大きな素材として、再生セルロースがある。
再生セルロースは耐有機溶媒性および力学的性質に優
れ、また合成高分子と異なり生体に対する毒性も少な
い。したがって、再生セルロースで構成された平均孔径
の大きな中空糸の出現が基体されていた。
再生セルロースは耐有機溶媒性および力学的性質に優
れ、また合成高分子と異なり生体に対する毒性も少な
い。したがって、再生セルロースで構成された平均孔径
の大きな中空糸の出現が基体されていた。
本発明者らは、先にセルロース銅アンモニア溶液を環
状紡出口より押し出し、凝固、再生、水洗する工程にお
いて、外側環状紡出口より該紡糸原液を、該紡糸原液に
対して凝固性液体を中央部紡出口よりそれぞれ吐出さ
せ、かつ凝固前にミクロ相分離を生起させることにより
全繊維長にわたって連続貫通した中空部を有する多孔性
再生セルロース中空糸を製造することに成功した。
状紡出口より押し出し、凝固、再生、水洗する工程にお
いて、外側環状紡出口より該紡糸原液を、該紡糸原液に
対して凝固性液体を中央部紡出口よりそれぞれ吐出さ
せ、かつ凝固前にミクロ相分離を生起させることにより
全繊維長にわたって連続貫通した中空部を有する多孔性
再生セルロース中空糸を製造することに成功した。
しかし、多孔性再生セルロース中空糸は壁厚部（内、
外壁）に平均孔径0.02〜10μｍの孔が存在しているた
め、従来の非多孔性再生セルロースの乾燥方法、たとえ
ば、湿潤状態にある中空糸を高温の乾燥機内に送り込
み、連続的に通過させて中空糸中の水分を加熱蒸発させ
る方法を本多孔性再生セルロース中空糸にそのまま適用
すれば、中空糸の中空部のつぶれや壁厚部の孔のつぶれ
などの問題が起こる。
外壁）に平均孔径0.02〜10μｍの孔が存在しているた
め、従来の非多孔性再生セルロースの乾燥方法、たとえ
ば、湿潤状態にある中空糸を高温の乾燥機内に送り込
み、連続的に通過させて中空糸中の水分を加熱蒸発させ
る方法を本多孔性再生セルロース中空糸にそのまま適用
すれば、中空糸の中空部のつぶれや壁厚部の孔のつぶれ
などの問題が起こる。
このような問題を解決するために、湿潤状態の多孔性
再生セルロース中空糸を束ねてハニカム構造体を形成さ
せ、有機溶媒中で該中空糸中の水分等を置換し、さらに
そのハニカム構造体を延伸し乾燥する方法が提案された
（特願昭61−77567）。この方法によって、多孔性再生
セルロース中空糸を湿潤状態とほぼ同等の性能をもたせ
ながら、中空糸をなんら損なうことなく効率的にかつ多
量に乾燥することが可能になったのである。
再生セルロース中空糸を束ねてハニカム構造体を形成さ
せ、有機溶媒中で該中空糸中の水分等を置換し、さらに
そのハニカム構造体を延伸し乾燥する方法が提案された
（特願昭61−77567）。この方法によって、多孔性再生
セルロース中空糸を湿潤状態とほぼ同等の性能をもたせ
ながら、中空糸をなんら損なうことなく効率的にかつ多
量に乾燥することが可能になったのである。
所がその後の検討により、この方法で乾燥された中空
糸の中には、糸長方向に部分的に中空部がつぶれたもの
が散在したり、或は、延伸時に延伸班が発生し、糸長方
向に内径の異なる部分が発生する等の問題があることが
判明し、厳密にこのような欠点をもつ中空糸を除去する
と、中空糸の収率は高々90％にとどまることが明らかと
なった。
糸の中には、糸長方向に部分的に中空部がつぶれたもの
が散在したり、或は、延伸時に延伸班が発生し、糸長方
向に内径の異なる部分が発生する等の問題があることが
判明し、厳密にこのような欠点をもつ中空糸を除去する
と、中空糸の収率は高々90％にとどまることが明らかと
なった。
本発明は、このような問題点を克服し、良質中空糸の
収率を95％以上に高めることを目的として鋭意研究を進
めた結果、達成されたものである。
収率を95％以上に高めることを目的として鋭意研究を進
めた結果、達成されたものである。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、乾燥された良質の多孔性再生セルロース中
空糸の収率を、95％以上に高めることが可能な乾燥方法
を提供するものである。
空糸の収率を、95％以上に高めることが可能な乾燥方法
を提供するものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明の乾燥方法は多孔性再生セルロース中空糸の製
造工程において、下記の〜の手順で処理することを
特徴とする。
造工程において、下記の〜の手順で処理することを
特徴とする。
湿潤状態の中空糸の中空部に存在する水を主成分とす
る液体を除去し、気体と置換する。
る液体を除去し、気体と置換する。
該中空糸の両端を把持し、該中空糸を引伸して固定す
る。
る。
固定された該中空糸を、沸点が100℃以下で水と相溶
性の有機溶媒中に浸漬し、該中空糸中の水分を十分に該
有機溶媒で置換する。
性の有機溶媒中に浸漬し、該中空糸中の水分を十分に該
有機溶媒で置換する。
該中空糸を乾燥する。
本発明における「湿潤状態」とは、水を100wt％以上
含む状態を意味するが、セルロース銅アンモニア溶液か
ら作成された湿潤状態にある多孔性再生セルロース中空
糸は、親水性に優れ、かつ多孔性であるため、形態保持
性が非多孔性中空糸にくらべて若干劣る。そのため水分
等の表面張力の大きな溶媒を含む状態からこれらの溶媒
を除去する際、中空糸の断面形状の変形および多孔性の
消失がしばしば起こる。一方本発明に係る多孔性再生セ
ルロース中空糸は円形断面又はそれに近い楕円形断面を
保持していることが好ましい。
含む状態を意味するが、セルロース銅アンモニア溶液か
ら作成された湿潤状態にある多孔性再生セルロース中空
糸は、親水性に優れ、かつ多孔性であるため、形態保持
性が非多孔性中空糸にくらべて若干劣る。そのため水分
等の表面張力の大きな溶媒を含む状態からこれらの溶媒
を除去する際、中空糸の断面形状の変形および多孔性の
消失がしばしば起こる。一方本発明に係る多孔性再生セ
ルロース中空糸は円形断面又はそれに近い楕円形断面を
保持していることが好ましい。
先に提案された乾燥法（特願昭61−77567）は上記の
問題点を解決し、円形断面又はそれに近い楕円形断面を
有する多孔性再生セルロース中空糸を得るためのすぐれ
た方法であり、この方法の発明によってはじめて、実際
に濾過を実施しうる多孔性再生セルロース中空糸の製造
が可能になったといって過言ではないのである。
問題点を解決し、円形断面又はそれに近い楕円形断面を
有する多孔性再生セルロース中空糸を得るためのすぐれ
た方法であり、この方法の発明によってはじめて、実際
に濾過を実施しうる多孔性再生セルロース中空糸の製造
が可能になったといって過言ではないのである。
所が、先に述べたように、この方法で乾燥された中空
糸は、尚、完全ではないことが、その後判明した。それ
らの欠陥は有機溶媒に中空糸を浸漬することによって中
空糸中の水分を該有機溶媒に置換する際に、水が完全に
は有機溶媒に置換されず部分的に水分を多く含む場所が
残存するため、延伸班ないし乾燥班が発生して内径変動
ないしはつぶれが起こるものと考えられる。これに対
し、本発明の方法は、中空部の水分を除去した後に湿潤
状態で延伸固定ししかる後に有機溶媒で置換するため
に、上述のような問題がことごとく解決され、真円横断
面で内径変動のない中空糸が高い収率で得られるように
なった。そのため、この方法で乾燥された中空糸を用い
て濾過テストを行った所、濾過量のバラツキは、きわめ
て小さい範囲にとどまった。
糸は、尚、完全ではないことが、その後判明した。それ
らの欠陥は有機溶媒に中空糸を浸漬することによって中
空糸中の水分を該有機溶媒に置換する際に、水が完全に
は有機溶媒に置換されず部分的に水分を多く含む場所が
残存するため、延伸班ないし乾燥班が発生して内径変動
ないしはつぶれが起こるものと考えられる。これに対
し、本発明の方法は、中空部の水分を除去した後に湿潤
状態で延伸固定ししかる後に有機溶媒で置換するため
に、上述のような問題がことごとく解決され、真円横断
面で内径変動のない中空糸が高い収率で得られるように
なった。そのため、この方法で乾燥された中空糸を用い
て濾過テストを行った所、濾過量のバラツキは、きわめ
て小さい範囲にとどまった。
本発明の実施に用いる有機溶媒は沸点100℃以下で水
への溶解度が10wt％以上であれば良いが、乾燥を速やか
に実施する上からは沸点が70℃以下であることが望まし
く、例えばアセトン、メタノール、エタノール、テトラ
ヒドロフラン等が好適に用いられる。本発明の場合には
特願昭61−77567の方法とは異なり、メタノールを使用
しても平均孔径が小さくなることはなく、アセトン、エ
タノール、テトラヒドロフランの場合と同じ平均孔径の
中空糸が得られる。有機溶媒で水分を置換する場合に
は、初めから100％の有機溶媒を用いるよりも、最初は
低濃度の有機溶媒水溶液を用い、しかる後に100％まで
濃度を段々と上げてゆくことによって、より欠点の少な
い乾燥糸を得ることができる。
への溶解度が10wt％以上であれば良いが、乾燥を速やか
に実施する上からは沸点が70℃以下であることが望まし
く、例えばアセトン、メタノール、エタノール、テトラ
ヒドロフラン等が好適に用いられる。本発明の場合には
特願昭61−77567の方法とは異なり、メタノールを使用
しても平均孔径が小さくなることはなく、アセトン、エ
タノール、テトラヒドロフランの場合と同じ平均孔径の
中空糸が得られる。有機溶媒で水分を置換する場合に
は、初めから100％の有機溶媒を用いるよりも、最初は
低濃度の有機溶媒水溶液を用い、しかる後に100％まで
濃度を段々と上げてゆくことによって、より欠点の少な
い乾燥糸を得ることができる。
又、湿潤状態の中空糸の両端を把持して引伸して固定
する場合の延伸倍率は中空糸の紡糸条件によって異なる
が、特願昭61−77567の場合にくらべて、低い延伸倍率
で湿潤伸縮率（ウェットシュリンケージ）の小さい乾燥
糸を得ることが出来る。通常、この延伸倍率は１〜５％
の範囲である。
する場合の延伸倍率は中空糸の紡糸条件によって異なる
が、特願昭61−77567の場合にくらべて、低い延伸倍率
で湿潤伸縮率（ウェットシュリンケージ）の小さい乾燥
糸を得ることが出来る。通常、この延伸倍率は１〜５％
の範囲である。
乾燥方法としては真空乾燥が短時間で行なえるので好
ましいが、乾燥空気中での風乾も可能である。実施例の
説明に先立ち、本発明書中で用いられた各特性値の測定
方法を以下に示す。
ましいが、乾燥空気中での風乾も可能である。実施例の
説明に先立ち、本発明書中で用いられた各特性値の測定
方法を以下に示す。
空孔率（％） 中空糸の内径、外径、長さ、重量測定から式（１）に
より、中空糸の見掛け密度を求め、式（２）から空孔率
Pr（％）を求める。
より、中空糸の見掛け密度を求め、式（２）から空孔率
Pr（％）を求める。
ρａ＝Wd／Vw＝４Wd／π・ｌ（Do2−Di2） （１） Pr＝（１−ρａ／ρｐ）×100 （２） Di：中空糸の内径（cm） Do：中空糸の外径（cm） l:中空糸の長さ（cm） Wd：中空糸の絶乾重量（ｇ） Vw：中空糸の体積（cm3） ρｐ：セルロースの密度（g/cm3） 平均孔径（nm） 中空糸の透水量より式（３）から求める。
Kw：定数（2.0） V :透水量（ml/分） μ :水の粘度（cp） P :透水量測定時の膜間差圧（mmHg） A :中空糸の膜面積（cm2） d :膜厚（cm） ウエットシュリンケージ 得られた多孔性再生セルロース中空糸を温度20℃、湿
度65％下に16時間以上放置する。その後、該中空糸を糸
長25cmにカット（Dry長）し、その中空糸を25℃の純水
中に浸漬する。30分後湿潤状態の中空糸の糸長を測定す
る（wet長）。ウェットシュリンケージは次式（４）で
与えられる。
度65％下に16時間以上放置する。その後、該中空糸を糸
長25cmにカット（Dry長）し、その中空糸を25℃の純水
中に浸漬する。30分後湿潤状態の中空糸の糸長を測定す
る（wet長）。ウェットシュリンケージは次式（４）で
与えられる。
ケェットシュリンケージ（％）＝（wet長−Dry長）/Dry
長×100 （実施例） 以下実施例により本発明を具体的に説明する。
長×100 （実施例） 以下実施例により本発明を具体的に説明する。
（実施例１） セルロースリンターを公知の方法で調整したアンモニ
ア濃度6.8wt％、銅濃度3.1wt％の銅アンモニア溶液中に
6.3wt％で溶解せしめ、濾過、脱泡を行ない、紡糸原液
とした。
ア濃度6.8wt％、銅濃度3.1wt％の銅アンモニア溶液中に
6.3wt％で溶解せしめ、濾過、脱泡を行ない、紡糸原液
とした。
該紡糸原液を環状紡出口の外側紡出口（外径2mmφ）
より、2.0ml/分で、一方アセトンと水との比率が67.3wt
％でアンモニアと水との比率が0.9wt％の混合溶液を中
央紡出口（外径0.4mmφ）より2.5ml/分で、アセトンと
アンモニアの水に対する比率が前述の溶液と同じ混合溶
液中に直接吐出し、10ml/分の速度で巻取った。
より、2.0ml/分で、一方アセトンと水との比率が67.3wt
％でアンモニアと水との比率が0.9wt％の混合溶液を中
央紡出口（外径0.4mmφ）より2.5ml/分で、アセトンと
アンモニアの水に対する比率が前述の溶液と同じ混合溶
液中に直接吐出し、10ml/分の速度で巻取った。
なお、吐出後の青色状の繊維状物は次第に白色化し、
ミクロ相分離を生起しながら凝固が起こり、繊維（中空
糸）としての形状が維持されている。その後25℃の2wt
％の硫酸水溶液で再生し、しかる後25℃の水で水洗し
た。水洗後の中空糸の中空部に存在する水を中空糸を垂
直にたてて流出せしめた後、上方から空気を送りこんで
水を除去した。その後、該中空糸の両端を把持し、２％
延伸して固定した。次に該中空糸を延伸固定したままの
状態でアセトンの20％水溶液中、50％水溶液中、80％水
溶液中、100％アセトン中にそれぞれ20分間ずつ順ぐり
に浸漬した後、４時間真空乾燥を行なって中空糸を乾燥
した。
ミクロ相分離を生起しながら凝固が起こり、繊維（中空
糸）としての形状が維持されている。その後25℃の2wt
％の硫酸水溶液で再生し、しかる後25℃の水で水洗し
た。水洗後の中空糸の中空部に存在する水を中空糸を垂
直にたてて流出せしめた後、上方から空気を送りこんで
水を除去した。その後、該中空糸の両端を把持し、２％
延伸して固定した。次に該中空糸を延伸固定したままの
状態でアセトンの20％水溶液中、50％水溶液中、80％水
溶液中、100％アセトン中にそれぞれ20分間ずつ順ぐり
に浸漬した後、４時間真空乾燥を行なって中空糸を乾燥
した。
（実施例２〜３） 実施例１におけるアセトンのかわりにメタノール（実
施例２）、テトラヒドロフラン（実施例３）を使用し、
その他は実施例１と全く同じ条件及び手順で中空糸を乾
燥した。
施例２）、テトラヒドロフラン（実施例３）を使用し、
その他は実施例１と全く同じ条件及び手順で中空糸を乾
燥した。
得られた結果を表１に示す。
（比較例） 実施例１で得られた湿潤状態の中空糸を100本束ねて
ハニカム構造体を形成させ、100wt％のアセトン中に１
時間浸漬した。その後、該ハニカム構造体と延伸器にセ
ットし、10％の延伸を行って固定した。しかる後に４時
間真空乾燥を行なって中空糸を乾燥した。得られた結果
を表１に示す。
ハニカム構造体を形成させ、100wt％のアセトン中に１
時間浸漬した。その後、該ハニカム構造体と延伸器にセ
ットし、10％の延伸を行って固定した。しかる後に４時
間真空乾燥を行なって中空糸を乾燥した。得られた結果
を表１に示す。
（発明の効果） 表１からも明らかなように、本発明の乾燥方法によれ
ば、使用有機溶媒に関係なく、常に極めて高い収率で良
質中空糸が得られる。
ば、使用有機溶媒に関係なく、常に極めて高い収率で良
質中空糸が得られる。
Claims (1)
- 【請求項１】セルロース銅アンモニア溶液から得られる
多孔性再生セルロース中空糸の製造工程において、湿潤
状態にある該中空糸を下記の〜の手順で処理するこ
とを特徴とする多孔性再生セルロース中空糸の乾燥方
法。 湿潤状態の中空糸の中空部に存在する水を主成分とす
る液体を除去し、気体と置換する。 該中空糸の両端を把持し、該中空糸を引伸して固定す
る。 固定された該中空糸を、沸点が100℃以下で水と相溶
性の有機溶媒中に浸漬し、該中空糸中の水分を十分に該
有機溶媒で置換する。 該中空糸を乾燥する。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8127788A JP2601312B2 (ja) | 1988-04-04 | 1988-04-04 | 多孔性再生セルロース中空糸の乾燥方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8127788A JP2601312B2 (ja) | 1988-04-04 | 1988-04-04 | 多孔性再生セルロース中空糸の乾燥方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01260012A JPH01260012A (ja) | 1989-10-17 |
| JP2601312B2 true JP2601312B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=13741875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8127788A Expired - Lifetime JP2601312B2 (ja) | 1988-04-04 | 1988-04-04 | 多孔性再生セルロース中空糸の乾燥方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2601312B2 (ja) |
-
1988
- 1988-04-04 JP JP8127788A patent/JP2601312B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01260012A (ja) | 1989-10-17 |
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