JP4593667B2 - 産業用セルロース繊維 - Google Patents
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Description
(B)前記セルロース溶液を、ホール数が50〜300個の分配板を具備して500〜2,000のオリフィス数を有する紡糸ノズルを通して押出紡糸した後、温度5〜30℃、相対湿度10〜60%の冷却空気が1〜7m/秒の風速で供給される空気層及び、温度が10〜25℃である凝固浴を通してそれを凝固させてマルチフィラメントを得る工程と、
(C)前記得られたマルチフィラメントを水洗、80〜170℃である乾燥ローラーによって乾燥、油剤処理及び巻取る工程とを含む方法によって製造される、下記の物性を有する産業用セルロース繊維。
(1)原糸の総デニール700〜3,000、
(2)マルチフィラメントの強度4〜9g/d、破断伸度4〜15%、
(3)非破断時間が3〜33sec/デニール、
(4)全体フィラメントを3等分した後、各部分で100個ずつ抽出したモノフィラメントの
a)平均強度3〜9g/d、平均破断伸度7〜15%、平均複屈折率0.035〜0.055、
b)3部分の平均強度、平均破断伸度、平均デニールの差異が各々1.0g/d以下、1.5%以下、0.7デニール以下、
c)3部分の平均強度、平均破断伸度、平均デニールのCV値が10%以下、
d)3部分の平均複屈折率の差異が各々0.004以下。
溶解したセルロースの固有粘度[IV]は次のように測定された。ASTM D539−51Tによって作られた、0.1〜0.6g/dL濃度の0.5M水酸化銅エチレンジアミン(cupri-ethylenediamine hydroxide)溶液が、ウベローデ(Ubbelohde)粘度計を用いて25±0.01℃で測定された。固有粘度は比粘度を濃度によって外挿して得られ、これをマルク−ホウインクの式に代入して重合度を求める。
偏光顕微鏡(TIL社)でベレック補償器(Berek compensator)を用いて測定した。
熱風乾燥機で107℃で2時間乾燥後、すぐ強度及び破断伸度を測定する。この際、インストロング社の低速伸張型引張試験機(Instron 4465)を利用し、80Tpm(80回twist/m)の撚りを与えた後、試料長250mm、引張速度300m/minで測定する。
非破断時間は、噴射装置を通して高圧の水がフィラメント表面に噴射されて、フィラメント表面でフィブリルが発生し、次いで破断に至るまで所要される時間(秒)をフィラメントデニールで分けた値であって、非破断時間が短いほど表面にフィブリルがよく発生して速く破断される傾向を示す。
図1は、本発明に係わるセルロース繊維の非破断時間を測定するための装置の概略的な形態を示したものである。
非破断時間を測定するために、フィラメントの一方の末端をクランプ1に固定させ、他方の末端は第1ガイド2を通して誘導される。そして、Yガイド3を経たフィラメント1は、高圧の水が噴出する噴射装置6の導管7を通過した後、第2ガイド4を経てデニール当たり0.25gの錘5をぶら下げる。この時、第1ガイド2とYガイド3との間の距離は約30mmであり、各々の材質はセラミックである。そして、Yガイド3と噴射装置の入口との間の距離は約30mmである。噴射装置の出口と第2ガイド4との間の距離は約110mmであり、噴射装置6の長さは30mmである。
図2は、本発明に係わるセルロース繊維の非破断時間を測定するための噴射装置6を示したものである。
噴射装置は、ステンレス材質で矩形断面を有するものであって、入口の幅(W)および高さ(H)は次の式によって決定される。
W=H=マルチフィラメントの総デニール÷75(mm)
噴射装置内で水が噴射される噴射ホールは、装置入口から10mm離れた両側壁に対向しており、約25℃の水をフィラメント軸に対して15°角度(G)で供給管を通して噴射させる。フィラメントに噴射される流量は次の式によって決定され、供給管と噴射ホールを通して排出する。
Q=(フィラメントの総デニール×0.6L)/時間
供給管(E)の直径は0.6mmで、これらの高さは1mmである。供給管の長さ(F)は6mmである。水噴射ホールから出口までの幅(C)は次の式によって決定される。
C=W×1.2(mm)
水噴射ホールから出口までの長さ(B)は1.2mmで高さは1mmである。
水は噴射装置6の下方から直径4mmのホールを通して供給される。噴射装置は図示しないが、噴射装置の上部を扁平に覆っているカバーによって密閉されている。
非破断時間を測定するために、フィラメントバンドル7を図1に示した装置に挿入して錘をぶら下げる。噴射装置6に水が流入されれば測定を開始し、錘が落下する時、例えばバンドルが引裂される時、時間の測定を終了する。10回の個別測定を行い、非破断時間に対して記述されたデータは10回測定の平均値で示す。
温度25℃、相対湿度65RH%で24時間放置した原糸を3等分した後、各部分のモノフィラメント100本を抽出して、レンチング社のモノフィラメント引張試験機ビブロジェット(Vibrojet)2000を利用してデニールと強伸度を測定した。試料長20mmのモノフィラメントに初荷重200mgを付加した後、引張速度20mm/分で測定した。平均強度と平均破断伸度を測定した後、変動係数(CV値)を計算した。この値は変量が分散される程度を示すもので、標準偏差を平均値で割った値である。
液状濃縮NMMO溶液を内部が78℃に維持されたツインスクリュー式押出機にギアーポンプを用いて6,900g/時間の速度で先に注入した。その後、重量平均重合度1,200のセルロースシート(Buckeye社、V−81)を250μmフィルター付き粉砕機に入れて直径200μm以下、水分率5%のセルロース粉末を製造した。これをスクリュー式供給機を用いて1,031g/時間(濃度13重量%)で押出機に注入した。この際、膨潤区域では滞留時間を8〜10分にしてセルロース粉末をNMMO溶液に充分に膨潤させ、また、押出機の溶解区域では各ブロックの温度を90〜95℃にし、スクリューは200rpmに作動させて完全に溶解させた。この溶液をホール数100個の分配板と、オリフィス直径150μm、オリフィス間隔1.5mm、オリフィス数800個(実施例1−1)、1,100個(実施例1−2)、1,500個(実施例1−3)のノズルを用いて排出した。空気層長さは100mmに維持し、この際、空気層でフィラメントに吹き出される冷却空気の温度と相対湿度は各々20℃と45RH%で、速度は6m/分に調節した。空気層から凝固浴(温度5℃)へ流入されたフィラメントを水洗、乾燥(ローラー温度140℃)、油剤処理を経て巻取り、最終マルチフィラメントの繊度を1,500デニールに調節した。得られた各々のフィラメントはA、B、C3部分で各々100本ずつモノフィラメントを抽出し、その強度、伸度、デニールの平均値を測定し、CV値を計算し、また、複屈折率を測定した。
オリフィス数450のノズルを使用したこと以外は、実施例1と同一の方法でフィラメントを製造した。オリフィス数が450個である場合、各モノフィラメントの繊度が大きくなって、NMMOが凝固及び水洗工程で短い時間内に抜け出せないため、強度が低下し、物性が不均一になることが分かった。
実施例1と同一な条件で、オリフィス直径150μm、オリフィス数1,000個のノズルを使用し、ホール数が各々100個(2−1)、200個(2−2)、350個(2−3)の分配板を使用してフィラメントを製造した。
ホール数45個と400個の分配板を使用したこと以外は、実施例2と同一の方法でフィラメントを製造した。ホール数45個の分配板を使用した場合、セルロース溶液の圧力がノズルの一部に集中される問題のため、紡糸ノズルでの溶液圧力の減少によって、紡糸溶液がスムーズに吐出されないため、紡糸が不可能であった。一方、ホール数400個の分配板を使用した場合、空気層で糸切が多少発生する問題があったが、一部巻取られたフィラメントを取って、その物性を測定した。
実施例1と同一な条件で、オリフィス直径150μm、オリフィス間隔1.0mm、オリフィス数1,100個のノズルを使用し、空気層での冷却空気の温度と湿度を下記表3のように変更してフィラメントを製造した。
実施例3と同一な条件で、空気層での冷却空気の温度と湿度条件を35℃/30RH%、20℃/65RH%に変更して各々紡糸した。この際、35℃/30RH%の場合は、空気層でフィラメントが冷却されずに切られる問題が発生した。
実施例1と同一な条件で、セルロースシートを重量平均重合度1,450のもの(Buckeye社、V−5S)に変更し、濃度を10%に調節してセルロース溶液を製造した。この溶液をオリフィス直径250μm、オリフィス間隔2.0mm、オリフィス数1,000個のノズルを使用し、セルロースマルチフィラメントの最終デニールを2,000に調節した。この際、凝固の温度を各々5℃、15℃、25℃に調節してフィラメントを製造した。
凝固浴の温度を40℃に変更したこと以外は、実施例4と同一の方法でフィラメントを製造した。凝固浴の温度が40℃である場合、セルロース凝固糸からNMMOが急速に抜け出されて空隙が生成する可能性があり、物性が低下した。
実施例1と同一な条件で、セルロースシートを重量平均重合度850のもの(Buckeye社、V−60)に変更し、濃度を14%に調節してセルロース溶液を製造した。この溶液をオリフィス直径250μm、オリフィス間隔2.0mm、オリフィス数1,000個のノズルを使用し、セルロースマルチフィラメントの最終デニールを2,000に調節した。この際、乾燥ローラーの温度を各々100℃、130℃、160℃に調節してフィラメントを製造した。
乾燥ローラーの温度を75℃に変更したこと以外は、実施例5と同一の方法でフィラメントを製造した。乾燥ローラーの温度が75℃である場合、充分な乾燥が行われないため、物性が低下した。
Claims (2)
- (A)液状濃縮N−メチルモルフォリン−N−オキシド溶液とセルロース粉末を膨潤化及び均質化されたセルロース溶液に製造する工程と、
(B)前記セルロース溶液を、ホール数が50〜300個の分配板を具備して500〜2,000のオリフィス数を有する紡糸ノズルを通して押出紡糸した後、温度5〜30℃、相対湿度10〜60%の冷却空気が1〜7m/秒の風速で供給される空気層及び、温度が10〜25℃である凝固浴を通してそれを凝固させてマルチフィラメントを得る工程と、
(C)前記得られたマルチフィラメントを水洗、80〜170℃である乾燥ローラーによって乾燥、油剤処理及び巻取る工程とを含む方法によって製造される、下記の物性を有する産業用セルロース繊維。
(1)原糸の総デニール700〜3,000、
(2)マルチフィラメントの強度4〜9g/d、破断伸度4〜15%、
(3)非破断時間が3〜33sec/デニール、
(4)全体フィラメントを3等分した後、各部分で100個ずつ抽出したモノフィラメントの
a)平均強度3〜9g/d、平均破断伸度7〜15%、平均複屈折率0.035〜0.055、
b)3部分の平均強度、平均破断伸度、平均デニールの差異が各々1.0g/d以下、1.5%以下、0.7デニール以下、
c)3部分の平均強度、平均破断伸度、平均デニールのCV値が10%以下、
d)3部分の平均複屈折率の差異が各々0.004以下。 - 請求項1記載のセルロース繊維を含むことを特徴とするタイヤコード。
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