JP5574938B2 - 親水性化セルロース繊維の製造方法 - Google Patents
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をさらに含む項1に記載の親水性化セルロース繊維の製造方法。 項3.工程(1)において、第1の反応溶液中にさらに助触媒を含む項1又は2に記載の親水性化セルロース繊維の製造方法。
工程(1)は、N−オキシル化合物、及びハロゲン化イソシアヌル酸又はその塩を含む第1の反応溶液中で、セルロース繊維を酸化させる工程である。
式(II):
式(III):
等が挙げられる。
で表されるハロゲン化イソシアヌル酸又はその塩が用いられる。
工程(2)は、前記工程(1)で得られた酸化セルロース繊維を、酸化剤を含む第2の反応溶液中で酸化させることにより、前記工程(1)で得られた酸化セルロース繊維中に存在するアルデヒド基を酸化する工程である。
工程(3)は、前記工程(2)で得られた酸化セルロース繊維を脱ハロゲン処理する工程である。
前記工程(1)及び(2)の第1及び第2の酸化処理、並びに工程(3)の脱ハロゲン処理によって、セルロース繊維により多くのカルボキシル基をセルロース繊維表面に導入することができるが、前記酸化処理によって、さらに黄変(白度低下)する場合がある。これは、セルロース繊維の6位の炭素のカルボキシル化だけでなく、2位や3位の炭素も一部酸化され、ケトンが生成されるためであると考えられる。そのため、前記工程の後に、さらに、還元剤による還元処理を行うことによって、生成したケトンを還元し、親水性セルロース繊維の黄変(白度低下)を抑制することができる。
その後、カルボキシル基量の測定に供した親水性セルロース繊維の試料を、酢酸でpH4〜5に調整した2%亜塩素酸ナトリウム水溶液中でさらに48時間常温で酸化し、上記手法によって再び官能基量を測定する。測定された官能基量から上記カルボキシル基の量を引いた量がアルデヒド基の量である。
・第1の酸化処理(工程(1))
表1に示す反応溶液及び反応条件で、以下の手順で生地(セルロース繊維)の2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル(TEMPO)、及びジクロロイソシアヌル酸ナトリウム(SDIC)による第1の酸化処理を行った。なお、生地としては、綿100%メリヤス生地(40番手のフライス生成り生地)を用いた。
前記工程(1)の第1の酸化処理、及び水洗した各サンプル生地を、さらに、表2に示す反応溶液及び反応条件で亜塩素酸ナトリウム(NaClO2)による第2の酸化処理を行った。なお、表2中のCG1000は、亜塩素漂白用キレート剤ネオクリスタル(日華化学社製)であり、NaClO2は、25重量%の水溶液を用いた。
前記、第2の酸化処理を行い、湯洗い、及び水洗を行った各サンプル生地を、さらに表3に示す条件の反応溶液で過酸化水素(H2O2)による脱塩素処理を行った。なお、表3中のPLC7000は、ポリカルボン酸系キレート剤ネオレート(日華化学社製)であり、H2O2は、35重量%の水溶液を用いた。
前記、脱塩素処理、湯洗い、及び水洗を行った各サンプル生地を、さらに、表4に示す条件の反応溶液で還元処理を行った。
実施例1−1及び1−2における脱塩素処理(工程(3))後の各サンプル生地を、pHが4になるように1.0mol/L HClを用いて中和処理を行った。また、実施例1−3及び1−4における還元処理(工程(4))後の各サンプル生地を、pHが4になるように1.0 mol/L HClを用いて中和処理を行った。
前記中和処理が終了した各サンプル生地を、水洗い(5分間×1回)、湯洗い(60℃、10分間×1回)、水洗い(5分間×2回)を行った。その後、サンプル生地を40℃の乾燥室で乾燥させた。
表5に、上記の製造工程によって製造された各サンプル生地(実施例1−1〜1−4)についてのカルボキシル基量(COOH基量)、重合度、および白度低下を示す。
実施例1−1及び1−2より、第1の酸化処理において、SDICとTEMPOを組み合わせた酸化剤を用いることによって重合度の低下を抑制しつつ、かつセルロース繊維中のCOOH基量を多くすることができた。これは、SDICが徐々に分解されて、NaClOが溶出することで、重合度低下とケトン生成を抑止しながら、COOH基を導入できたものと推測される。
工程(1)の酸化処理において、SDICに代えて、5重量%次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)を用いた以外は、実施例1−1と同様の方法にて、親水性化セルロース繊維を製造した。表6に、第1の酸化処理で反応溶液中に含有するNaClOの含有量、有効塩素濃度、及び得られたサンプル生地の評価結果を示す。なお、有効塩素濃度は、次亜塩素酸、次亜塩素酸イオンなどの遊離型塩素濃度を意味し、デジタル表示吸光光度法比色計にて測定した。
工程(1)の酸化処理において、SDICに代えて、5重量%次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)を用いた以外は、実施例1−3と同様の方法にて、親水性化セルロース繊維を製造した。表6に、第1の酸化処理で反応溶液中に含有するNaClOの含有量、有効塩素濃度、及び得られたサンプル生地の評価結果を示す。なお、有効塩素濃度は前記比較例1−1と同様の方法で算出した。
表6より、同じ有効塩素濃度でも、第1の酸化処理においてNaClOとTEMPOを組み合わせた酸化剤を用いた比較例1−1は、SDICとTEMPOを組み合わせた酸化剤を用いた実施例1−1よりも重合度、及び白色度が低下し、COOH基量も小さくなった。
第1の酸化処理において、表7に示す反応溶液及び反応条件で、さらに表8のpHで、各生地を酸化処理(工程(1))した以外は、実施例1−1と同様の方法にて親水性化セルロース繊維を製造し、実施例1−1と同様の方法にて、COOH基量、重合度、及び白度低下を測定した。評価結果を表8に示す。
第1の酸化処理において、表7に示す反応溶液及び反応条件で、さらに表8のpHにて各生地を酸化処理(工程(1))した以外は、実施例1−3と同様の方法にて親水性化セルロース繊維を製造し、実施例1−1と同様の方法にて、COOH基量、重合度、及び白度低下を測定した。評価結果を表8に示す。
NaBH4による還元処理を行っていない実施例2−1〜2−3、及びNaBH4による還元処理を行った実施例2−4〜2−6のいずれの実施例においても、pH条件はアルカリ条件である方がCOOH基量が多くなることが分かる。
第1の酸化処理において、表9に示す反応溶液及び反応条件で、さらに表10に示すTEMPO又はTEMPO誘導体を用いた以外は、実施例1−1と同様の方法にて親水性化セルロース繊維を製造し、実施例1−1と同様の方法にて、COOH基量、重合度、及び白度低下を測定した。評価結果を表10に示す。なお、表10の「漂白後綿布」は、40番手のフライス生成り生地を精練後、NaClO2処理とH2O2処理にて漂白し、脱水、乾燥させた綿布である。
・第1の酸化処理(工程(1))
表11に示す反応溶液及び反応条件で、生地(セルロース繊維)のTEMPOおよびSDICによる第1の酸化処理を以下の手順で行った。なお、生地としては、綿100%メリヤス生地(40番手のフライス生成り生地)を用いて精錬(グランアップRS-5000(三洋化成製)2.0g/L、ソーダ灰1.0g/L、70℃、20分)を行い、60℃の水で湯洗い及び水洗したものを用いた。
前記第1の酸化処理、及び水洗した各サンプル生地を、さらに、表12に示す条件の反応溶液でNaClO2による第2の酸化処理を行った。なお、表12中のCG1000は、亜塩素漂白用キレート剤ネオクリスタル(日華化学社製)であり、NaClO2は、25重量%の水溶液を用いた。
前記、第2の酸化処理、湯洗い、及び水洗を行った各サンプル生地を、さらに、表13に示す条件の反応溶液でH2O2による脱塩素処理を行った。なお、表13中のPLC7000は、ポリカルボン酸系キレート剤ネオレート(日華化学社製)であり、H2O2は、5重量%の水溶液を用いた。
前記、脱塩素処理、湯洗い、及び水洗を行った各サンプル生地を、さらに、表14に示す条件の反応溶液で還元処理を行った。
実施例4−6〜4−10における還元処理(工程(4))後の各サンプル生地を、1.0M HClを用いて、pHが4になるように中和処理を行った。
前記中和処理が終了した各サンプル生地を、水洗い(5分間×1回)、湯洗い(60℃、10分間×1回)、水洗い(5分間×2回)を行った。その後、サンプル生地を40℃の乾燥室で乾燥させた。
表15に、上記の製造工程によって製造された各サンプル生地(実施例4−1〜4−10)についてのカルボキシル基量(COOH基量)、重合度、および白度低下を実施例1−1と同様の方法にて測定した。評価結果を表15に示す。
表15及び図1より、SDICの濃度が5〜10%owfで停滞期間が見られるが、SDICの濃度を高くするに従ってCOOH基量は増大した。また、SDICの濃度を増大させても、重合度は1200程度に保つことができた。
・第1の酸化処理(工程(1))
表16に示す反応溶液及び反応条件で、TEMPO及びNaClOによる第1の酸化処理を以下の手順で行った。なお、生地としては、綿100%メリヤス生地(40番手のフライス生成り生地)を用いて、精錬(グランアップRS-5000(三洋化成製)2.0g/L、ソーダ灰1.0g/L、70℃、20分)を行い、60℃の水で湯洗い及び水洗したものを用いた。
前記第1の酸化処理、及び水洗した各サンプル生地を、さらに、表17に示す条件の反応溶液でNaClO2による酸化処理を行った。なお、表17中のCG1000は、亜塩素漂白用キレート剤ネオクリスタル(日華化学社製)であり、NaClO2は、25重量%の水溶液を用いた。
前記、NaClO2による第2の酸化処理を行い、湯洗い、及び水洗した各サンプル生地を、さらに、表18に示す条件の反応溶液でH2O2による脱塩素処理を行った。なお、表18中のPLC7000は、ポリカルボン酸系キレート剤ネオレート(日華化学社製)であり、H2O2は、5重量%の水溶液を用いた。
前記脱塩素処理(工程(3))後の各サンプル生地を、pHが4になるように、中和処理を行った。
前記中和処理が終了した各サンプル生地を、水洗い(5分間×1回)、湯洗い(60℃、10分間×1回)、水洗い(5分間×2回)を行った。その後、サンプル生地を40℃の乾燥室で乾燥させた。
上記の製造工程によって製造された各サンプル生地(比較例4−1〜4−9)についてのカルボキシル基量(COOH基量)、重合度、および白度低下を実施例1−1と同様の方法により測定した。評価結果を表19に示す。また、工程(1)の酸化処理工程における反応時間とCOOH基量の関係をプロットしたグラフを図2に示す。なお、図2の横軸は反応時間であり、縦軸はCOOH基量である。さらに、工程(1)の酸化処理工程における反応時間と重合度の関係をプロットしたグラフを図3に示す。なお、図3の横軸は反応時間であり、縦軸は重合度である。また、図2、及び図3に示す◆は15℃、■は25℃、及び▲は45℃で第1の酸化処理を行ったときのプロットである。
経時変化にともなってCOOH基は導入されるが、反応温度15℃、25℃までは少量しか導入できず、45℃で反応が進行しやすくなる。しかしながら、反応温度を45℃にまで上げると、重合低下が大きく生じてしまうことが分かった。
Claims (11)
- (1)N−オキシル化合物、及びハロゲン化イソシアヌル酸又はその塩を含む第1の反応溶液中で、セルロース繊維を酸化させる第1の酸化処理工程、及び
(2)前記工程(1)で得られた酸化セルロース繊維を、酸化剤を含む第2の反応溶液中で酸化させることにより、前記工程(1)で得られた酸化セルロース繊維中に存在するアルデヒド基を酸化する第2の酸化処理工程
を含む親水性化セルロース繊維の製造方法。 - 工程(1)において、第1の反応溶液中にさらに助触媒を含む請求項1に記載の親水性化セルロース繊維の製造方法。
- 工程(1)における助触媒が、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、及び硫酸塩からなる少なくとも1種の塩である請求項2に記載の親水性化セルロース繊維の製造方法。
- 工程(2)における酸化剤が、ハロゲン酸系酸化剤である請求項1〜3のいずれかに記載の親水性化セルロース繊維の製造方法。
- ハロゲン酸系酸化剤が、亜ハロゲン酸又はその塩である請求項4に記載の親水性化セルロース繊維の製造方法。
- (3)工程(2)で得られた酸化セルロース繊維を、さらに脱ハロゲン処理する工程を含む請求項1〜5のいずれかに記載の親水性化セルロース繊維の製造方法。
- 工程(1)における第1の反応溶液のpHが8〜12である請求項1〜6のいずれかに記載の親水性化セルロース繊維の製造方法。
- 工程(2)における第2の反応溶液のpHが3〜7である請求項1〜7のいずれかに記載の親水性化セルロース繊維の製造方法。
- (4a)工程(2)によって得られた酸化セルロース繊維を、さらに還元剤を含む反応溶液中で還元させる還元処理工程を含む請求項1〜5のいずれかに記載の親水性化セルロース繊維の製造方法。
- (4b)工程(3)によって得られた酸化セルロース繊維を、さらに還元剤を含む反応溶液中で還元させる還元処理工程を含む請求項6〜9のいずれかに記載の親水性化セルロース繊維の製造方法。
- 還元工程における還元剤が、チオ尿素、ハイドロサルファイト、亜硫酸水素ナトリウム、水素化ホウ素ナトリウム、シアノ水素化ホウ素ナトリウム、及び水素化ホウ素リチウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項9又は10に記載の親水性化セルロース繊維の製造方法。
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