JP6541086B1 - Method for producing molded articles of polymer substance - Google Patents

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Abstract

【課題】乾式での成形が可能であり、これにより製造により発生する廃液の量を低減でき、かつ、配向性および強伸度が高く、タスネスに優れた高分子物質成形体の製造方法を提供すること。【解決手段】高分子物質、イオン液体、および溶媒を含む混合溶液を吐出口から、気相中に押し出す押出工程と、気相中に押し出した前記混合溶液に含まれる溶媒を、気相中において、気化させることにより、高分子物質およびイオン液体を含む固化体を得る固化工程と、気相中において、前記固化体を加熱延伸する加熱延伸工程とを備える、高分子物質成形体の製造方法を提供する。【選択図】なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a high-molecular-weight polymer molded article which can be molded in a dry state, thereby reducing the amount of waste liquid generated by production, having high orientation and strength, and excellent in taskness. To do. SOLUTION: An extrusion process of extruding a mixed solution containing a polymer substance, an ionic liquid, and a solvent from a discharge port into a gas phase, and a solvent contained in the mixed solution extruded into the gas phase in a gas phase A method for producing a high-polymer substance molded body, comprising: a solidifying step of obtaining a solid body containing a polymer substance and an ionic liquid by vaporization; and a heating and drawing step of heating and drawing the solid body in a gas phase. provide. 【Selection chart】 None

Description

本発明は、乾式での成形が可能であり、これにより製造により発生する廃液の量を低減でき、かつ、配向性および強伸度が高く、タスネスに優れた高分子物質成形体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a high-molecular-weight polymer molded article which can be molded in a dry state, thereby reducing the amount of waste liquid generated by production, having high orientation and strength, and excellent in taskness. .

タンパク質を原料として成形加工を行う際に用いる溶媒として、トリフルオロエタノール、テトラヒドロフラン、ヘキサフルオロイソプロパノール (HFIP) 、トリフルオロ酢酸、ギ酸、水、ジメチルホルムアミドなどが知られている(たとえば、非特許文献1参照)。なかでもヘキサフルオロイソプロパノールは、精練したシルクフィブロインを良く溶解し、高揮発性であることから、シルク人造繊維を作るプロセスに用いられている(たとえば、特許文献1参照)。   As a solvent used when performing molding processing using a protein as a raw material, trifluoroethanol, tetrahydrofuran, hexafluoroisopropanol (HFIP), trifluoroacetic acid, formic acid, water, dimethylformamide and the like are known (for example, Non-Patent Document 1) reference). Among them, hexafluoroisopropanol is used in a process for producing a silk-made artificial fiber, since it dissolves refined silk fibroin well and is highly volatile (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、シルクフィブロイン溶液から溶媒を揮発、あるいは、凝固浴中で脱溶媒して得られた成形体は、柔軟性・伸度が低く、加工性に乏しく、延伸による強伸度の向上が困難であり、そのため、強伸度が不十分なものであった。   However, the molded product obtained by volatilizing the solvent from the silk fibroin solution or removing the solvent in the coagulation bath has low flexibility and elongation, lacks processability, and it is difficult to improve the strength and elongation by drawing. Yes, so the strength was not sufficient.

米国特許第5,252,285号明細書U.S. Pat. No. 5,252,285

D.B. Khadka, D.T. Haynie, Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine, 8, 1242‐1262 (2012)D. B. Khadka, D. T. Haynie, Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine, 8, 1242-1262 (2012)

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、乾式での成形が可能であり、これにより製造により発生する廃液の量を低減でき、かつ、配向性および強伸度が高く、タスネスに優れた高分子物質成形体の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is to enable dry molding, thereby reducing the amount of waste solution generated by production, and having high orientation and strength and elongation, It is an object of the present invention to provide a method for producing a molded article of a polymeric substance excellent in taskness.

本発明者等は、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、高分子物質成形体を製造する際に、高分子物質、イオン液体、および溶媒を含む混合溶液を用いることで、これを気相中に押し出し、気相中において、溶媒を気化させることにより得られる、高分子物質およびイオン液体を含む固化体が、柔軟性および伸度に優れること、さらには、このような高分子物質およびイオン液体を含む固化体を延伸することにより、配向性および強伸度が高く、タスネスに優れた高分子物質成形体を得られること、を見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention have found that when using a mixed solution containing a polymer substance, an ionic liquid, and a solvent when producing a polymer substance molding, A solid body containing a polymer substance and an ionic liquid, which is obtained by extruding into a phase and vaporizing a solvent in a gas phase, is excellent in flexibility and elongation, and further, such a polymer substance and It has been found that by stretching a solidified body containing an ionic liquid, it is possible to obtain a polymer substance molded article having high orientation and high elongation and excellent in taskness, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、以下の事項に関する。
[1]高分子物質、イオン液体、および溶媒を含む混合溶液を吐出口から、気相中に押し出す押出工程と、
気相中に押し出した前記混合溶液に含まれる溶媒を、気相中において、気化させることにより、高分子物質およびイオン液体を含む固化体を得る固化工程と、
気相中において、前記固化体を加熱延伸する加熱延伸工程とを備える、高分子物質成形体の製造方法。
That is, the present invention relates to the following matters.
[1] An extrusion step of extruding a mixed solution containing a polymer substance, an ionic liquid, and a solvent from a discharge port into a gas phase,
Solidifying the solvent contained in the mixed solution extruded into the gas phase by vaporizing the solvent in the gas phase to obtain a solidified body containing the polymer substance and the ionic liquid;
And a heating and drawing step of heating and drawing the solidified body in a gas phase.

[2]前記加熱延伸工程による延伸後の前記固化体に含まれるイオン液体を除去するイオン液体除去工程をさらに備える、[1]に記載の高分子物質成形体の製造方法。
[3]前記イオン液体除去工程において、前記固化体中に含まれるイオン液体の含有量が、延伸後の固化体全体に対して、1重量%以下となるように、前記イオン液体の除去を行う[2]に記載の高分子物質成形体の製造方法。
[4]前記イオン液体除去工程における前記イオン液体の除去を、延伸後の前記固化体を、イオン液体の良溶媒中に浸漬させることにより行う[2]または[3]に記載の高分子物質成形体の製造方法。
[5]前記高分子物質として、2種類以上の高分子物質を用いる[1]〜[4]のいずれかに記載の高分子物質成形体の製造方法。
[2] The method for producing a molded polymer material according to [1], further including an ionic liquid removing step of removing an ionic liquid contained in the solidified body after being drawn by the heat drawing step.
[3] In the ionic liquid removing step, the ionic liquid is removed so that the content of the ionic liquid contained in the solidified body is 1% by weight or less with respect to the entire stretched body. The manufacturing method of the polymeric substance molded object as described in [2].
[4] The polymeric substance according to [2] or [3], wherein the removal of the ionic liquid in the ionic liquid removing step is performed by immersing the solidified body after drawing in a good solvent of the ionic liquid How to make the body.
[5] The method for producing a molded article of polymer substance according to any one of [1] to [4], wherein two or more kinds of polymer substances are used as the polymer substance.

[6]前記溶媒として、沸点が300℃以下であり、かつ、前記高分子物質および前記イオン液体を1重量%以上溶解可能なものを用いる[1]〜[5]のいずれかに記載の高分子物質成形体の製造方法。
[7]前記高分子物質が、タンパク質である[1]〜[6]のいずれかに記載の高分子物質成形体の製造方法。
[8]前記タンパク質が、構造タンパク質である[7]に記載の高分子物質成形体の製造方法。
[9]前記タンパク質が、フィブロインである[7]または[8]に記載の高分子物質成形体の製造方法。
[10]前記タンパク質が、シルクフィブロインである[7]〜[9]のいずれかに記載の高分子物質成形体の製造方法。
[6] The solvent according to any one of [1] to [5], wherein a solvent having a boiling point of 300 ° C. or less and capable of dissolving 1% by weight or more of the polymer substance and the ionic liquid is used. A method of producing a molecular substance molding.
[7] The method for producing a molded article of polymer substance according to any one of [1] to [6], wherein the polymer substance is a protein.
[8] The method for producing a molded article of macromolecular substance according to [7], wherein the protein is a structural protein.
[9] The method for producing a molded high-molecular-weight material according to [7] or [8], wherein the protein is fibroin.
[10] The method for producing a high-polymer substance molded article according to any one of [7] to [9], wherein the protein is silk fibroin.

[11]前記イオン液体は、融点が100℃未満、加熱重量減少率が10質量%である温度が200℃以上である[1]〜[10]のいずれかに記載の高分子物質成形体の製造方法。
[12]前記イオン液体が、イミダゾリウム構造含有カチオンを含有する[1]〜[11]のいずれかに記載の高分子物質成形体の製造方法。
[13]前記イミダゾリウム構造含有カチオンが、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムカチオン、である[12]に記載の高分子物質成形体の製造方法。
[14]前記イオン液体が、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムクロリドである請求項[13]に記載の高分子物質成形体の製造方法。
[15]前記溶媒が、ヘキサフルオロイソプロパノールである[1]〜[14]のいずれかに記載の高分子物質成形体の製造方法。
[11] The polymer liquid molded article according to any one of [1] to [10], wherein the ionic liquid has a melting point of less than 100 ° C. and a heating weight reduction rate of 10% by mass and a temperature of 200 ° C. or higher. Production method.
[12] The method for producing a molded polymer material according to any one of [1] to [11], wherein the ionic liquid contains an imidazolium structure-containing cation.
[13] The method for producing a molded polymer material according to [12], wherein the imidazolium structure-containing cation is 1-hexyl-3-methylimidazolium cation.
[14] The method for producing a molded article of polymer substance according to [13], wherein the ionic liquid is 1-hexyl-3-methylimidazolium chloride.
[15] The method for producing a molded article of polymer substance according to any one of [1] to [14], wherein the solvent is hexafluoroisopropanol.

[16]前記加熱延伸工程における延伸倍率が3倍以上である[1]〜[15]のいずれかに記載の高分子物質成形体の製造方法。
[17]前記押出工程において、前記混合溶液を前記吐出口から連続的に、気相中に押し出し、
前記固化工程において、連続的に押し出した前記混合溶液に含まれる溶媒を、気相中において、気化させることにより、前記固化体を連続的に得て、
前記加熱延伸工程において、連続的に得られた前記固化体を延伸することで、繊維状の高分子物質成形体を得る、[1]〜[16]のいずれかに記載の高分子物質成形体の製造方法。
[16] The method for producing a molded polymer material according to any one of [1] to [15], wherein the stretching ratio in the heating and drawing step is three or more.
[17] In the extrusion step, the mixed solution is continuously extruded from the discharge port into the gas phase,
In the solidifying step, a solvent contained in the mixed solution extruded continuously is vaporized in a gas phase to continuously obtain the solid,
In the heating and drawing step, the polymer substance molded body according to any one of [1] to [16], wherein a fibrous polymer substance molded body is obtained by drawing the solidified body obtained continuously. Manufacturing method.

本発明によれば、乾式での成形が可能であり、これにより製造により発生する廃液の量を低減でき、かつ、配向性および強伸度が高く、タスネスに優れた高分子物質成形体の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to perform dry molding, thereby reducing the amount of waste liquid generated by production, and producing a molded product of polymer substance having high orientation, high elongation, and excellent taskness. We can provide a way.

図1は、本発明の一実施形態に係る紡糸装置の一例を示す図である。FIG. 1 is a view showing an example of a spinning apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は、実施例1,2、比較例1,2の応力−ひずみ曲線を示す図である。FIG. 2 is a view showing stress-strain curves of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. 図3(A)は、実施例1で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄なし)の偏光顕微鏡写真であり、図3(B)は、参考例1で得られた未延伸糸(メタノール洗浄なし)の偏光顕微鏡写真である。FIG. 3 (A) is a polarized light microscope photograph of the heat drawn yarn (without methanol washing) obtained in Example 1, and FIG. 3 (B) is the undrawn yarn obtained in Reference Example 1 (without methanol washing) Polarization photomicrograph of 図4(A)は、実施例1で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄なし)の側面の電子顕微鏡写真であり、図4(B)は、実施例1で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄なし)の断面の電子顕微鏡写真である。FIG. 4 (A) is an electron micrograph of the side of the heat drawn yarn (without methanol washing) obtained in Example 1, and FIG. 4 (B) is the heat drawn yarn obtained in Example 1 (methanol 6 is an electron micrograph of a cross section of (without washing). 図5(A)は、実施例2で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄有り)の側面の電子顕微鏡写真であり、図5(B)は、実施例2で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄有り)の断面の電子顕微鏡写真である。FIG. 5 (A) is an electron micrograph of the side of the thermally drawn yarn (with methanol washing) obtained in Example 2, and FIG. 5 (B) is the thermally drawn yarn obtained in Example 2 (methanol) 6 is an electron micrograph of the cross section of “with washing”. 図6は、実施例1で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄なし)の断面から抽出したX線スペクトル(EDXスペクトル)である。FIG. 6 is an X-ray spectrum (EDX spectrum) extracted from the cross section of the heat drawn yarn (without methanol washing) obtained in Example 1. 図7(A)は、実施例1で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄なし)の断面のEDX視野像であり、図7(B)は、図7(A)に示す断面における塩素シグナルに着目した元素マッピング像である。Fig. 7 (A) is an EDX visual field image of a cross section of the heat drawn yarn (without methanol washing) obtained in Example 1, and Fig. 7 (B) is a chlorine signal in the cross section shown in Fig. 7 (A). It is an elemental mapping image focused on. 図8は、実施例2で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄有り)の断面から抽出したX線スペクトル(EDXスペクトル)である。FIG. 8 is an X-ray spectrum (EDX spectrum) extracted from the cross section of the heat drawn yarn (with methanol washing) obtained in Example 2. 図9(A)は、実施例2で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄有り)の断面のEDX視野像であり、図9(B)は、図9(A)に示す断面における塩素シグナルに着目した元素マッピング像である。Fig. 9 (A) is an EDX visual field image of a cross section of the heat drawn yarn (with methanol washing) obtained in Example 2, and Fig. 9 (B) is a chlorine signal in the cross section shown in Fig. 9 (A). It is an elemental mapping image focused on.

本発明の高分子物質成形体の製造方法は、
高分子物質、イオン液体、および溶媒を含む混合溶液を吐出口から、気相中に押し出す押出工程と、
気相中に押し出した前記混合溶液に含まれる溶媒を、気相中において、気化させることにより、高分子物質およびイオン液体を含む固化体を得る固化工程と、
気相中において、前記固化体を加熱延伸する加熱延伸工程とを備える。
The method for producing a polymeric substance molded article of the present invention is
Extruding the mixture solution containing the polymer substance, the ionic liquid, and the solvent from the discharge port into the gas phase;
Solidifying the solvent contained in the mixed solution extruded into the gas phase by vaporizing the solvent in the gas phase to obtain a solidified body containing the polymer substance and the ionic liquid;
And e) heating and stretching the solidified body in a gas phase.

本発明で用いる高分子物質としては、高分子状の物質であればよく、特に限定されないが、タンパク質、多糖類、合成高分子などが挙げられる。なお、これら高分子物質は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   The polymer substance used in the present invention may be a polymer substance and is not particularly limited, and examples include proteins, polysaccharides, synthetic polymers, and the like. These high molecular substances may be used alone or in combination of two or more.

タンパク質としては、たとえば、分子量5000ダルトン以上の組換えタンパク質、融合タンパク質、組換えタンパク質、構造タンパク質、機能タンパク質、およびこれらのタンパク質に由来する人造構造タンパク質などが挙げられる。これらのなかでも、構造タンパク質、機能タンパク質、および構造タンパク質、機能タンパク質に由来する人造構造タンパク質が好ましく、構造タンパク質がより好ましい。機能タンパク質とは、生理活性を有するタンパク質であり、ウシ血清アルブミン、免疫グロブリンなどが挙げられ、ウシ血清アルブミンが好ましい。また、構造タンパク質とは、生体内で構造および形態等を形成または保持するタンパク質であり、構造タンパク質としては、たとえば、フィブロイン、ケラチン、コラーゲン、エラスチンおよびレシリン等を挙げられ、これらのなかでも、配向性および強伸度によりより優れた成形体が得られるという観点より、フィブロインが好ましい。   Examples of proteins include recombinant proteins having a molecular weight of 5,000 daltons or more, fusion proteins, recombinant proteins, structural proteins, functional proteins, and man-made structural proteins derived from these proteins. Among these, structural proteins, functional proteins, and structural proteins, and man-made structural proteins derived from functional proteins are preferable, and structural proteins are more preferable. The functional protein is a protein having physiological activity, and includes bovine serum albumin, immunoglobulin and the like, with bovine serum albumin being preferred. The structural protein is a protein which forms or retains the structure, form and the like in the living body, and examples of the structural protein include fibroin, keratin, collagen, elastin and resilin etc. Fibrone is preferred from the viewpoint of obtaining a more excellent molded article by the strength and elongation.

フィブロインとしては、たとえば、絹フィブロイン、クモ糸フィブロイン、ホーネットシルクフィブロインなどが挙げられ、これらは組み合わせて用いてもよい。たとえば、絹フィブロインとクモ糸フィブロインとを併用する場合、絹フィブロインの割合は、たとえば、クモ糸フィブロイン100質量部に対して、好ましくは40質量部以下、より好ましくは30質量部以下、さらに好ましくは10質量部以下である。   Examples of fibroin include silk fibroin, spider silk fibroin, hornet silk fibroin and the like, and these may be used in combination. For example, when silk fibroin and spider silk fibroin are used in combination, the ratio of silk fibroin is, for example, preferably 40 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass of spider silk fibroin. It is 10 parts by mass or less.

絹フィブロインとしては、セリシン除去絹フィブロイン、セリシン未除去絹フィブロイン、またはこれらの組み合わせであってもよい。セリシン除去絹フィブロインは、絹フィブロインを覆うセリシン、およびその他の脂肪分などを除去して精製したものである。このようにして精製した絹フィブロインは、好ましくは、凍結乾燥粉末として用いられる。セリシン未除去絹フィブロインは、セリシンなどが除去されていない未精製の絹フィブロインである。   The silk fibroin may be sericin-removed silk fibroin, sericin-unremoved silk fibroin, or a combination thereof. The sericin-removed silk fibroin is purified by removing sericin covering silk fibroin and other fats and the like. The silk fibroin thus purified is preferably used as a lyophilised powder. Sericin non-removed silk fibroin is crude silk fibroin from which sericin etc. is not removed.

クモ糸フィブロインは、天然クモ糸タンパク質、および天然クモ糸タンパク質に由来するポリペプチド(人造クモ糸タンパク質)からなる群より選ばれるクモ糸ポリペプチドを含有していてもよい。   The spider silk fibroin may contain a spider silk polypeptide selected from the group consisting of natural spider silk proteins and polypeptides derived from natural spider silk proteins (human spider silk proteins).

なお、天然クモ糸タンパク質に由来するものとは、天然クモ糸タンパク質が有するアミノ酸の反復配列と同様あるいは類似のアミノ酸配列を有するものであって、例えば組換えクモ糸タンパク質や天然クモ糸タンパク質の変異体、類似体または誘導体などが挙げられる。なお、クモ糸タンパク質は、クモの大瓶状腺で産生される大吐糸管しおり糸タンパク質やそれに由来するクモ糸タンパク質であることが好ましい。大吐糸管しおり糸タンパク質としては、アメリカジョロウグモ(Nephila clavipes)に由来する大瓶状腺スピドロインMaSp1やMaSp2、二ワオニグモ(Araneus diadematus)に由来するADF3やADF4などが挙げられる。   The term "derived from natural spider silk protein" refers to one having an amino acid sequence similar to or similar to the repetitive sequence of amino acids possessed by natural spider silk proteins, for example, mutations of recombinant spider silk proteins and natural spider silk proteins Body, analogue or derivative etc. are mentioned. The spider silk protein is preferably a large nasogastric dragline protein produced in a large glandular gland of a spider or a spider silk protein derived therefrom. Examples of the large nasogastric silkworm silk proteins include the major ampullate spidroins MaSp1 and MaSp2 derived from Nephila clavipes, and the ADF3 and ADF4 derived from the spider spider (Araneus diadematus).

クモ糸タンパク質は、クモの小瓶状腺で産生される小吐糸管しおり糸タンパクやそれに由来するクモ糸タンパク質であってもよい。前記小吐糸管しおり糸タンパク質としては、アメリカジョロウグモ(Nephila clavipes)に由来する小瓶状腺スピドロインMiSp1やMiSp2が挙げられる。   The spider silk protein may be a small nasogastric dragline protein produced in a small gland of a spider or a spider silk protein derived therefrom. As the small nasogastric silkworm silk proteins, there may be mentioned the vesicular gland spidroin MiSp1 or MiSp2 derived from Nephila clavipes.

その他にも、クモ糸タンパク質は、クモの鞭毛状腺(flagelliform gland)で産生される横糸タンパク質やそれに由来するクモ糸タンパク質であってもよい。前記横糸タンパク質としては、たとえば、アメリカジョロウグモ(Nephila clavipes)に由来する鞭毛状絹タンパク質(flagelliform silk protein)などが挙げられる。   Alternatively, the spider silk protein may be a weft protein produced in the flagelliform gland of a spider or a spider silk protein derived therefrom. Examples of the weft protein include flagelliform silk protein derived from Nephila clavipes.

また、多糖類としては、特に限定されないが、たとえば、セルロース、ヘミセルロース、グリコーゲン、デンプン、キチン、キトサン、アガロース、カラギーナンなどが挙げられる。   The polysaccharide is not particularly limited, and examples thereof include cellulose, hemicellulose, glycogen, starch, chitin, chitosan, agarose, carrageenan and the like.

合成高分子としては、重縮合反応で得られる合成高分子、連鎖重合で得られる合成高分子、およびその他の合成高分子のいずれであってもよく、特に限定されないが、たとえば、スチレン系高分子、アクリル系高分子、メタクリル系高分子、カルボン酸ビニルエステル系高分子、ポリ−N−ビニル化合物系高分子、ポリオレフィン系高分子、ポリジエン系高分子、ポリエステル系高分子、シリコーン系高分子、ポリウレタン系高分子、ポリアミド系高分子、ポリイミド系高分子、エポキシ系高分子、ポリビニルブチラール系高分子、フェノール系高分子、アミノ系高分子、オキサゾリン系高分子、およびカルボジイミド系高分子などが挙げられる。   The synthetic polymer may be any of synthetic polymers obtained by polycondensation reaction, synthetic polymers obtained by chain polymerization, and other synthetic polymers, and is not particularly limited. Acrylic polymer, methacrylic polymer, carboxylic acid vinyl ester polymer, poly-N-vinyl compound polymer, polyolefin polymer, polydiene polymer, polyester polymer, silicone polymer, polyurethane Examples thereof include system polymers, polyamide polymers, polyimide polymers, epoxy polymers, polyvinyl butyral polymers, phenol polymers, amino polymers, oxazoline polymers, and carbodiimide polymers.

イオン液体としては、100℃未満で液状を呈する有機塩であればよく、特に限定されないが、たとえば、イミダゾリウム、ピロリジニウム、ピペリジニウム、ピリジニウム、第4級アンモニワム、第4級ホスホニウム、スルホニウム、およびこれらの誘導体等のカチオンと、ハロゲン、トリフラート、テトラフルオロボラート、ヘキサフルオロホスフェイト等のアニオンとの塩を挙げることができる。これらのなかでも、高分子物質との相溶性の観点から、イミダゾリウムカチオンなどのイミダゾリウム構造含有カチオンを含有するイミダゾリウム塩が好ましい。   The ionic liquid may be an organic salt which is liquid at less than 100 ° C., and is not particularly limited. Examples thereof include imidazolium, pyrrolidinium, piperidinium, pyridinium, quaternary ammonium, quaternary phosphonium, sulfonium, and the like. Mention may be made of salts of cations such as derivatives and anions such as halogen, triflate, tetrafluoroborate and hexafluorophosphate. Among these, imidazolium salts containing an imidazolium structure-containing cation such as an imidazolium cation are preferable from the viewpoint of compatibility with the polymer substance.

イミダゾリウム塩としては、たとえば、1,3−ジメチルイミダゾリウム塩、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム塩、1−メチル−3−プロピルイミダゾリウム塩、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウム塩、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウム塩、1−メチル−3−n−オクチルイミダゾリウム塩、1−(2−ヒドロキシエチル) −3−メチルイミダゾリウム塩、1−デシル−3−メチルイミダゾリウム塩、1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリウム塩、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウム塩、2,3−ジメチル−1−プロピルイミダゾリウム塩、1−ブチル−2,3−ジメチルイミダゾリウム塩、1−ヘキシル−2,3−ジメチルイミダゾリウム塩などが挙げられ、これらのなかでも、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム塩、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウム塩、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウム塩が好ましく、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウム塩がより好ましい。   Examples of the imidazolium salt include 1,3-dimethylimidazolium salt, 1-ethyl-3-methylimidazolium salt, 1-methyl-3-propylimidazolium salt, 1-butyl-3-methylimidazolium salt, 1-Hexyl-3-methylimidazolium salt, 1-methyl-3-n-octylimidazolium salt, 1- (2-hydroxyethyl) -3-methylimidazolium salt, 1-decyl-3-methylimidazolium salt 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolium salt, 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium salt, 2,3-dimethyl-1-propylimidazolium salt, 1-butyl-2,3-dimethylimidazo Lithium salts, 1-hexyl-2,3-dimethylimidazolium salts and the like, and among these, 1-ethyl-3-methyl Imidazolium salt, 1-butyl-3-methylimidazolium salt, 1-hexyl-3-methylimidazolium salts are preferred, 1-hexyl-3-methylimidazolium salt is more preferable.

たとえば、各種カチオンを、
[Emim] 1−エチル−3−メチルイミダゾリウムイオン
[Bmim] 1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムイオン
[Hmim] 1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムイオン
[Omim] 1−メチル−3−オクチルイミダゾリウムイオン
[Dmim] 1−デシル−3−メチルイミダゾリウムイオン
各種アニオンを、
[Cl] 塩化物イオン
[Ac] 酢酸イオン
[DMP] ジメチルホスフェートイオン
[DEP] ジエチルホスフェートイオン
[TfO] トリフルオロメタンスルホン酸イオン
[TFSI] ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオン
とした場合に、イオン液体としては、下記に示すものが例示される。
[Emim][Cl], [Bmim][Cl], [Hmim][Cl], [Omim][Cl], [Dmim][Cl]
[Emim][Ac], [Bmim][Ac], [Hmim][Ac], [Omim][Ac], [Dmim][Ac]
[Emim][DMP], [Bmim][DMP], [Hmim][DMP], [Omim][DMP], [Dmim][DMP]
[Emim][DEP], [Bmim][DEP], [Hmim][DEP], [Omim][DEP], [Dmim][DEP]
[Emim][TfO], [Bmim][TfO], [Hmim][TfO], [Omim][TfO], [Dmim][TfO]
[Emim][TFSI], [Bmim][TFSI], [Hmim][TFSI], [Omim][TFSI], [Dmim][TFSI]
これらのなかでも、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムクロリド([Hmim][Cl])が好適に用いられる。
For example, various cations,
[Emim] 1-ethyl-3-methylimidazolium ion
[Bmim] 1-butyl-3-methylimidazolium ion
[Hmim] 1-hexyl-3-methylimidazolium ion
[Omim] 1-methyl-3-octylimidazolium ion
[Dmim] 1-decyl-3-methylimidazolium ion Various anions,
[Cl] chloride ion
[Ac] acetate ion
[DMP] dimethyl phosphate ion
[DEP] Diethyl phosphate ion
[TfO] trifluoromethanesulfonate ion
[TFSI] When it is referred to as bis (trifluoromethanesulfonyl) imide ion, examples of the ionic liquid include those shown below.
[Emim] [Cl], [Bmim] [Cl], [Hmim] [Cl], [Omim] [Cl], [Dmim] [Cl]
[Emim] [Ac], [Bmim] [Ac], [Hmim] [Ac], [Omim] [Ac], [Dmim] [Ac]
[Emim] [DMP], [Bmim] [DMP], [Hmim] [DMP], [Omim] [DMP], [Dmim] [DMP]
[Emim] [DEP], [Bmim] [DEP], [Hmim] [DEP], [Omim] [DEP], [Dmim] [DEP]
[Emim] [TfO], [Bmim] [TfO], [Hmim] [TfO], [Omim] [TfO], [Dmim] [TfO]
[Emim] [TFSI], [Bmim] [TFSI], [Hmim] [TFSI], [Omim] [TFSI], [Dmim] [TFSI]
Among these, 1-hexyl 3-methyl imidazolium chloride ([Hmim] [Cl]) is used suitably.

イオン液体としては、融点が100℃未満であり、加熱重量減少率が10質量%である温度が200℃以上であるものが好ましく、融点が60℃未満であり、加熱重量減少率が10質量%である温度が250℃以上であるものがより好ましい。加熱重量減少率は、イオン液体を50〜500℃まで準静的な速さ(5℃/min)で昇温した時の、加熱開始からの重量変化から算出される値である。また、イオン液体としては、使用する高分子物質を5重量%以上溶解するものを用いることが好ましく、7重量%以上溶解するものを用いることがより好ましい。   The ionic liquid is preferably one having a melting point of less than 100 ° C. and a heating weight reduction rate of 10% by mass at a temperature of 200 ° C. or more, and a melting point of less than 60 ° C., a heating weight reduction rate of 10% by mass More preferably, the temperature is 250 ° C. or higher. The heating weight reduction rate is a value calculated from the weight change from the start of heating when the ionic liquid is heated to a temperature of 50 to 500 ° C. at a quasistatic rate (5 ° C./min). As the ionic liquid, it is preferable to use one that dissolves 5% by weight or more of the polymer substance to be used, and more preferable to use one that dissolves 7% by weight or more.

溶媒としては、特に限定されないが、沸点が300℃以下であり、かつ、高分子物質およびイオン液体を1重量%以上溶解可能なものが好ましく、たとえば、ヘキサフルオロイソプロパノール、ヘキサフルオロアセトンが好適であり、ヘキサフルオロイソプロパノールが特に好適である。   The solvent is not particularly limited, but preferred is one having a boiling point of 300 ° C. or less and capable of dissolving 1% by weight or more of the polymer substance and the ionic liquid, for example, hexafluoroisopropanol and hexafluoroacetone. And hexafluoroisopropanol are particularly preferred.

次いで、本発明の高分子物質成形体の製造方法について、詳細に説明する。本発明においては、高分子物質成形体は、たとえば、図1に示す、本発明の一実施形態に係る紡糸装置を用いて製造することができる。以下においては、図1に示す紡糸装置を用いた製造方法を中心にして説明を行うが、本発明の高分子物質成形体の製造方法は、図1に示す紡糸装置を用いた製造方法に特に限定されるものではない。   Next, the method for producing the polymeric substance molded article of the present invention will be described in detail. In the present invention, the polymeric substance molded body can be produced, for example, using a spinning apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIG. The following description will be made centering on the manufacturing method using the spinning apparatus shown in FIG. 1, but the method of manufacturing the polymeric substance molded article of the present invention is particularly applicable to the manufacturing method using the spinning apparatus shown in FIG. It is not limited.

本発明の製造方法においては、
まず、上述した高分子物質、イオン液体、および溶媒を含む混合溶液を吐出口から、気相中に押し出し(押出工程)、
次いで、気相中に押し出した前記混合溶液に含まれる溶媒を、気相中において、気化させることにより、高分子物質およびイオン液体を含む固化体を得る(固化工程)。
そして、得られた固化体を、気相中において、加熱延伸することで、高分子物質成形体を得ることができる(加熱延伸工程)。
In the production method of the present invention,
First, a mixed solution containing the above-described polymer substance, ionic liquid, and solvent is extruded from the discharge port into the gas phase (extrusion process),
Next, the solvent contained in the mixed solution extruded into the gas phase is vaporized in the gas phase to obtain a solidified body containing the polymer substance and the ionic liquid (solidification step).
And a polymeric substance molded object can be obtained by carrying out the heating extending | stretching of the obtained solidified body in a gaseous phase (heating extending process).

本発明の製造方法における押出工程、固化工程は、たとえば、図1に示す紡糸装置を用いて行うことができる。図1に示す紡糸装置は、貯槽10を有しており、貯槽10中に、高分子物質、イオン液体、および溶媒を含む混合溶液20が貯留される。そして、図1に示す紡糸装置によれば、混合溶液20は、貯槽10の下端部に取り付けられたギヤポンプ30により、先端に吐出口を備えるノズル40から、気相中に、連続的に押し出される。そして、押し出された混合溶液20は、ワインダー60に向かって重力により落下しつつ、混合溶液20中に含まれる溶媒が、気相中において、蒸発することで、繊維状の固化体となり、ワインダー60により巻き取られる。なお、ワインダー60により巻き取られる固化体は、高分子物質、およびイオン液体を含有するものとなる。   The extrusion step and the solidification step in the production method of the present invention can be performed, for example, using a spinning apparatus shown in FIG. The spinning apparatus shown in FIG. 1 has a reservoir 10, in which a mixed solution 20 containing a polymer substance, an ionic liquid, and a solvent is stored. Then, according to the spinning apparatus shown in FIG. 1, the mixed solution 20 is continuously pushed out into the gas phase from the nozzle 40 having a discharge port at the tip by the gear pump 30 attached to the lower end of the storage tank 10 . Then, the extruded mixed solution 20 falls toward the winder 60 by gravity, and the solvent contained in the mixed solution 20 evaporates in the gas phase to become a fibrous solidified body, and the winder 60 It is taken up by. The solidified body taken up by the winder 60 contains a polymer substance and an ionic liquid.

そして、ワインダー60により巻き取られた、繊維状の固化体について、加熱延伸することで、高分子物質成形体を得ることができる。延伸の方法としては、特に限定されないが、一軸延伸が好適である。   Then, by subjecting the fibrous solidified body wound up by the winder 60 to heat drawing, a polymer substance molded body can be obtained. Although it does not specifically limit as a method of extending | stretching, Uniaxial stretching is suitable.

混合溶液20の調製方法としては、特に限定されないが、高分子物質と、イオン液体と、溶媒とを混合装置にて混合する方法などが挙げられる。この際においては、混合性の観点より、まず、高分子物質と、溶媒とを混合してから、イオン液体を添加する方法が好ましい。   The method of preparing the mixed solution 20 is not particularly limited, and a method of mixing a polymer substance, an ionic liquid, and a solvent in a mixing apparatus, and the like can be mentioned. In this case, from the viewpoint of the mixing property, it is preferable to add the ionic liquid after first mixing the polymer substance and the solvent.

混合溶液20中における、高分子物質の含有割合は、好ましくは5重量%超、30重量%以下、より好ましくは7重量%〜25重量%、さらに好ましくは10重量%〜18重量%である。
混合溶液20中における、イオン液体の含有割合は、高分子物質100重量部に対して、好ましくは0重量部超、100重量部以下であり、好ましくは1〜50重量部、さらに好ましくは12〜25重量部である。
The content ratio of the polymer substance in the mixed solution 20 is preferably more than 5% by weight and 30% by weight or less, more preferably 7% by weight to 25% by weight, and still more preferably 10% by weight to 18% by weight.
The content ratio of the ionic liquid in the mixed solution 20 is preferably more than 0 parts by weight and 100 parts by weight or less, preferably 1 to 50 parts by weight, and more preferably 12 to 100 parts by weight of the polymer substance. It is 25 parts by weight.

また、ノズル40およびその先端に設けられる吐出口としては、特に限定されず、製造する高分子物質成形体の形状や大きさに応じて適宜選択すればよく、たとえば、吐出口をマルチホール吐出口としてもよい。また、ノズル40の内径は、好ましくは0.1〜0.6mmであり、より好ましくは0.15〜0.3mmである。   The nozzle 40 and the discharge port provided at the tip thereof are not particularly limited and may be appropriately selected according to the shape and size of the polymeric substance molded body to be produced. For example, the discharge port is a multihole discharge port It may be Moreover, the internal diameter of the nozzle 40 is preferably 0.1 to 0.6 mm, more preferably 0.15 to 0.3 mm.

また、本実施形態においては、混合溶液20を、ノズル40から連続的に押し出す際には、気相中に押し出すとともに、気相中において溶媒を蒸発させる方法、すなわち、乾式紡糸法を採用するものである。気相としては、特に限定されず、空気中や不活性ガス中、あるいは、非酸化性雰囲気中のいずれであってもよい。また、気相中において溶媒を蒸発させる際には、必要に応じて、熱風を吹き付ける方法や、加熱する方法などを採用してもよい。本実施形態によれば、乾式紡糸法を用いるものであるため、乾湿式紡糸法や湿式紡糸法と比較して、廃液の量を低減することができ、これにより環境負荷を低減でき、しかも、製造工程を簡略化することができることから、生産効率を高めることができるものである。   Further, in the present embodiment, when continuously extruding the mixed solution 20 from the nozzle 40, a method of evaporating the solvent in the gas phase while using the method in which the solvent is evaporated in the gas phase, that is, a dry spinning method is adopted. It is. The gas phase is not particularly limited, and may be in air, in an inert gas, or in a non-oxidizing atmosphere. In addition, when the solvent is evaporated in the gas phase, a method of blowing hot air, a method of heating, or the like may be adopted as needed. According to this embodiment, since the dry spinning method is used, the amount of waste liquid can be reduced as compared with the dry-wet spinning method or the wet spinning method, whereby the environmental load can be reduced. Since the manufacturing process can be simplified, the production efficiency can be enhanced.

なお、ノズル40の吐出口から、ワインダー60までの距離Dは、ノズル40の吐出口から押し出された混合溶液20中に含まれる溶媒が十分に蒸発し、これにより、ワインダー60により巻き取れる程度の固化体とすることができるような長さとすればよいが、通常50cm〜5m程度である。また、本実施形態において、溶媒が蒸発した後の固化体としては、溶媒を実質的に含まないものであってもよいし、あるいは、数重量%程度であれば、溶媒が残存した状態であってもよい。   The distance D from the discharge port of the nozzle 40 to the winder 60 is such that the solvent contained in the mixed solution 20 extruded from the discharge port of the nozzle 40 is sufficiently evaporated so that the film can be wound by the winder 60. The length may be set to be a solidified body, but it is usually about 50 cm to 5 m. Further, in the present embodiment, the solidified body after evaporation of the solvent may be one that does not substantially contain the solvent, or if it is about several weight%, the solvent remains. May be

なお、本実施形態においては、ノズル40の吐出口から押し出された混合溶液20が、重力に従って流れ落ちるような態様とすることが好ましく、このような態様とすることにより、高分子物質の流動配向が起こり、結晶配向化を促進することでき、これにより、得られる高分子物質成形体を、配向性および強伸度がより高められたものとするこができる。   In the present embodiment, it is preferable that the mixed solution 20 extruded from the discharge port of the nozzle 40 flow down according to gravity, and by using such an embodiment, the flow orientation of the polymer substance is reduced. As a result, crystal orientation can be promoted, whereby the resulting molded product of macromolecular substance can have higher orientation and strength and elongation.

次いで、本実施形態においては、このようにして得られる固化体について、加熱延伸を行うものである。本実施形態において得られる固化体は、乾式紡糸法により得られたものであり、かつ、高分子物質およびイオン液体を含むものである。そして、このようにして乾式紡糸法により得られる固化体は、気相中において溶媒を蒸発させて得られるものであるため、高分子物質の内部に、イオン液体を可塑剤として均一に分布させることができるものである。   Next, in the present embodiment, the stretched body obtained in this manner is subjected to heat drawing. The solidified body obtained in the present embodiment is obtained by a dry spinning method, and contains a polymer substance and an ionic liquid. And since the solidified body thus obtained by the dry spinning method is obtained by evaporating the solvent in the gas phase, the ionic liquid should be uniformly distributed as a plasticizer inside the polymer substance. It is possible to

そのため、本実施形態によれば、固化体を加熱延伸する際に、固化体に含まれる高分子物質を、イオン液体を可塑剤とした溶融状態とすることができ、このような溶融状態での延伸を可能とするものである。特に、本実施形態によれば、加熱延伸時においては、イオン液体の作用によって、加熱延伸に供する固化体内のミクロな構造破壊を防止しながら、高分子鎖の緩和を起こさせることができ、このような状態で延伸を行うことで、高分子鎖の分子配向を効果的に高めることができるものである。そして、その結果として、配向性および強伸度が高く、タスネスに優れた高分子物質成形体を得ることができるものである。なお、イオン液体の作用により、加熱延伸に供する固化体内のミクロな構造破壊を抑制できる理由としては、必ずしも明らかでないが、イオン液体が、高分子分子鎖間に介在することで、隣接する高分子分子鎖同士間における相互作用を適切に維持しつつ、高分子分子鎖の緩和を起こさせることができることによると考えられる。   Therefore, according to the present embodiment, when the solidified body is heated and stretched, the polymer substance contained in the solidified body can be brought into a molten state using the ionic liquid as a plasticizer, and in such a molten state It enables stretching. In particular, according to the present embodiment, at the time of heat drawing, relaxation of the polymer chain can be caused while preventing micro structure destruction in the solidified body to be subjected to the heat drawing by the action of the ionic liquid. By performing stretching in such a state, the molecular orientation of polymer chains can be effectively enhanced. As a result, it is possible to obtain a molded article of the macromolecular substance which is high in orientation and strength and elongation and excellent in taskness. In addition, although it is not necessarily clear as a reason which can suppress micro structure destruction in the solidification object which is provided to heating extension by the action of an ionic liquid, an ionic liquid intervenes between polymer molecular chains, and adjacent polymers It is considered that the relaxation of the polymer molecular chain can be caused while appropriately maintaining the interaction between the molecular chains.

加熱延伸時における、加熱温度は、特に限定されないが、使用した高分子物質およびイオン液体のガラス転移温度(Tg)以上の温度とすることが好ましく、好ましくは40℃以上であり、より好ましくは100℃以上、さらに好ましくは120℃以上である。また、加熱温度の上限は、特に限定されないが、通常160℃以下である。また、加熱延伸時における、延伸倍率は、好ましくは3倍以上、より好ましくは3.5倍以上であり、その上限は、通常、10倍以下である。なお、加熱延伸方法としては、特に限定されないが、たとえば、ワインダー60(巻出し側)により巻き取られた繊維状の固化体に対し、加熱下において、長手方向に張力を印加しながら、別のワインダー(巻取り側)に巻き取らせることにより、繊維状の固化体を延伸することができ、この際における延伸倍率は、たとえば、下記式にしたがって、制御および算出することができる。
延伸倍率=巻取り速度÷巻出し速度
The heating temperature at the time of heating and drawing is not particularly limited, but is preferably a temperature higher than the glass transition temperature (Tg) of the polymer substance and the ionic liquid used, preferably 40 ° C. or more, more preferably 100 C. or higher, more preferably 120.degree. C. or higher. The upper limit of the heating temperature is not particularly limited, but is usually 160 ° C. or less. Moreover, the stretching ratio at the time of heat drawing is preferably 3 times or more, more preferably 3.5 times or more, and the upper limit thereof is usually 10 times or less. The heating and stretching method is not particularly limited. For example, while applying tension in the longitudinal direction to the fiber-like solidified body taken up by the winder 60 (unwinding side) while heating, another method may be used. The fiber-like solidified body can be stretched by being wound up on a winder (winding side), and the draw ratio in this case can be controlled and calculated according to the following equation, for example.
Stretching ratio = winding speed / unwinding speed

このようにして、本実施形態によれば、繊維状の高分子物質成形体を得ることができる。本実施形態によれば、乾式での成形が可能であり、これにより製造により発生する廃液の量を低減でき、しかも、加熱下での延伸を良好に行うことができるものであるため、得られる繊維状の高分子物質成形体を、配向性および強伸度が高く、タスネスに優れたものとすることができるものである。   Thus, according to the present embodiment, it is possible to obtain a fibrous polymeric substance molded body. According to the present embodiment, dry molding is possible, thereby reducing the amount of waste liquid generated by manufacturing, and further, since stretching under heating can be favorably performed, it is obtained. It is possible to make the fibrous high-molecular-weight material molded body high in orientation and strength and elongation and excellent in taskness.

なお、本実施形態においては、このようにして得られた高分子物質成形体(延伸後の固化体)に対し、必要に応じて、イオン液体を除去する処理を行ってもよい。イオン液体が残存していると、得られる高分子物質成形体(延伸後の固化体)の用途によっては、イオン液体の染み出し等が問題となる場合があるため、このような場合には、イオン液体を除去する処理を行うことが好ましい。イオン液体を除去する方法としては、特に限定されないが、高分子物質成形体(延伸後の固化体)を、イオン液体の良溶媒に浸漬させて、洗浄する方法が挙げられる。この際に用いるイオン液体の良溶媒としては、特に限定されず、使用するイオン液体の種類に応じて適宜選択すればよいが、たとえば、水、メタノール、エタノールなどの極性溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、n−ヘキサン、n−ヘプタンなどのアルカン系有機溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテルなどのエーテル系溶媒、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドンなどの非プロトン性溶媒が挙げられる。   In the present embodiment, the polymer liquid molded body (solidified body after stretching) obtained in this manner may be subjected to a treatment for removing the ionic liquid, as necessary. If the ionic liquid remains, depending on the application of the obtained polymeric substance molded body (solidified body after stretching), the exudation of the ionic liquid may be a problem, and in such a case, It is preferable to carry out treatment to remove the ionic liquid. Although it does not specifically limit as a method to remove an ionic liquid, The polymeric substance molded object (solidification body after extending | stretching) is immersed in the good solvent of an ionic liquid, and the method of wash | cleaning is mentioned. The good solvent for the ionic liquid used at this time is not particularly limited and may be appropriately selected according to the type of the ionic liquid used, but for example, polar solvents such as water, methanol, ethanol etc., acetone, methyl ethyl ketone etc. Ketone solvents, alkane organic solvents such as n-hexane and n-heptane, ether solvents such as diethyl ether, tetrahydrofuran and cyclopentyl methyl ether, and aprotic solvents such as dimethyl sulfoxide and N-methyl-2-pyrrolidone Be

また、イオン液体を除去する際には、高分子物質成形体(延伸後の固化体)中に残存するイオン液体の量が、好ましくは1重量%以下、より好ましくは0.1重量%以下となるように、イオン液体を除去する処理を行うことが望ましい。なお、イオン液体除去後における、残存するイオン液体の量を上記範囲とする方法としては、特に限定されないが、良溶媒中における浸漬時間を調整する方法や、良溶媒中に浸漬する際に、30〜100℃程度に加熱する方法などが挙げられる。その他、イオン液体の溶出を促進させるために超音波を照射する方法と浸漬中の良溶媒を攪拌する方法も挙げられる。また、イオン液体を除去する操作を行った後には、必要に応じて、乾燥することが好ましい。   In addition, when removing the ionic liquid, the amount of the ionic liquid remaining in the polymer substance molded body (solidified body after stretching) is preferably 1% by weight or less, more preferably 0.1% by weight or less. It is desirable to carry out the treatment to remove the ionic liquid. The method for setting the amount of the ionic liquid remaining after removal of the ionic liquid to the above range is not particularly limited, but a method of adjusting the immersion time in a good solvent, or 30 in immersion in a good solvent, A method of heating to about 100 ° C. and the like can be mentioned. In addition, in order to promote the elution of the ionic liquid, a method of irradiating an ultrasonic wave and a method of stirring a good solvent during immersion may also be mentioned. Moreover, after performing the operation which removes an ionic liquid, it is preferable to dry as needed.

上記においては、図1に示す紡糸装置を用い、繊維状の高分子物質成形体を製造する場合を例示して説明を行ったが、本発明は、このような態様に特に限定されるものではない。たとえば、上述した方法においては、溶媒を蒸発させることにより得られた固化体を、ワインダー60で巻き取った後、熱延伸を行う態様を例示したが、ワインダー60で巻き取らずに、そのまま、熱延伸するような態様としてもよい。また、混合溶液20をノズル40の先端に備えられた吐出口から押し出す際における、吐出口の形状も特に限定されず、糸状の成形体や、紐状の成形体、フィルム状の成形体、テープ状の成形体、中空糸状の成形体など各種形状の成形体に応じた形状とすることができる。   In the above, the case of producing the fibrous polymer molded article was described using the spinning apparatus shown in FIG. 1, but the present invention is not particularly limited to such an embodiment. Absent. For example, in the above-described method, the solid body obtained by evaporating the solvent is taken up by the winder 60 and then thermally drawn, as an example. It is good also as an aspect which extends. In addition, the shape of the discharge port is not particularly limited when the mixed solution 20 is extruded from the discharge port provided at the tip of the nozzle 40, and may be a thread-like compact, a string-like compact, a film-like compact, or a tape. It can be made into the shape according to various-shaped molded objects, such as a green molded object and a hollow fiber-shaped molded object.

以下に、実施例を挙げて、本発明についてより具体的に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be more specifically described by way of examples, but the present invention is not limited to these examples.

<実施例1>
(1)生糸の精練
家蚕に由来の生糸6.5gを、85℃の脱セリシン溶液(0.25w/v%マルセル石鹸、0.25w/v%炭酸ナトリウム水溶液)650mLで20分間加温することにより洗浄した。上清を捨て、同様の操作を追加で2回繰り返した(合計3回の洗浄操作)。上清を捨てた後、得られた繊維を、充分量の超純水 (80℃)でリンスし、常温(25℃)で一晩真空乾燥した。
真空乾燥した繊維4.9 gに、塩化カルシウム/水/エタノール (1/8/2, mol/mol/mol) 混合溶液32.9gを少量ずつ加え、55℃で1時間加熱、溶解させることで、シルク溶液を得た。得られたシルク溶液を室温に戻し、セルロース製透析チューブ(MWCO:14000Da)に詰めて、超純水で置換した(4日間、4℃)。そして、透析により得られた得たシルク水溶液をシルク濃度4wt%以下になるように超純水で希釈し、常法により凍結乾燥することで、精練シルクとした。
Example 1
(1) Scouring of raw silk Warming 6.5 g of raw silk derived from silkworm in 650 mL of desericin solution (0.25 w / v% Marcel soap, 0.25 w / v% sodium carbonate aqueous solution) at 85 ° C for 20 minutes Washed with The supernatant was discarded, and the same operation was repeated twice more (a total of 3 washing operations). After discarding the supernatant, the resulting fiber was rinsed with a sufficient amount of ultrapure water (80 ° C.) and vacuum dried overnight at room temperature (25 ° C.).
A small amount of 32.9 g of calcium chloride / water / ethanol (1/8/2, mol / mol / mol) mixed solution is added little by little to 4.9 g of the fiber dried in vacuum, and dissolved by heating at 55 ° C. for 1 hour , Obtained silk solution. The obtained silk solution was returned to room temperature, packed in a cellulose dialysis tube (MWCO: 14000 Da), and replaced with ultrapure water (4 days, 4 ° C.). Then, the obtained silk aqueous solution obtained by dialysis was diluted with ultrapure water so as to have a silk concentration of 4 wt% or less, and freeze-dried by a conventional method to obtain refined silk.

(2)紡糸液(混合溶液)の調製
精練シルク3.0gにヘキサフルオロイソプロパノール16.25gを添加し、50℃に加熱して、混合することにより、ヘキサフルオロイソプロパノールに、精練シルクを溶解させた。そして、得られた溶液の温度を50℃に保ったまま、ここに、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムクロリド([Hmim][Cl])0.75gを添加し、混合することで、紡糸液(混合溶液)を得た。
(2) Preparation of spinning solution (mixed solution) 16.25 g of hexafluoroisopropanol was added to 3.0 g of scouring silk, heated to 50 ° C., and the scouring silk was dissolved in hexafluoroisopropanol by mixing. . Then, while maintaining the temperature of the obtained solution at 50 ° C., 0.75 g of 1-hexyl-3-methylimidazolium chloride ([Hmim] [Cl]) is added thereto and mixed, thereby spinning A liquid (mixed solution) was obtained.

(3)紡糸液を用いた乾式紡糸
内径0.3 mmのディスポーザブルニードルを備えたステンレス製シリンダー (武蔵エンジニアリング社製)に、上記にて調製した紡糸液を詰め、窒素加圧することにより、紡糸液を、空気中に連続的に吐出させた。この際に、吐出口のニードルとして、予めフッ素系離型剤を塗布したものを使用し、紡糸液の吐出方向は、鉛直方向下向きとした。具体的な操作としては、まず、開始時には、窒素圧0.3 MPaにて紡糸液を吐出させ、シリンダー直下のローラーに落下した糸を巻き付け、吐出を安定させた後、圧力を0.02 MPaまで下げて、吐出操作を連続して行った。また、これに合わせてシリンダー直下のローラー巻取り速度を初期速度12.0 m/minから4.0 m/minまで落とした。なお、この操作において、ニードルから吐出させた紡糸液は、空気中において、溶媒としてのヘキサフルオロイソプロパノールが蒸発することで、液状から糸状となり、糸状となった状態にて、ローラーに連続的に巻き取られる形となった。そして、ローラーの間を5回巻きした後、ボビンを備えた巻取り機(4.2m/min)に導き、これを延伸前の原糸とした。得られた延伸前の原糸を、ボビンごと常温(25℃)で真空乾燥した(乾燥時間:5時間)。
(3) Dry spinning using spinning solution The spinning solution prepared above is filled in a stainless steel cylinder (made by Musashi Engineering Co., Ltd.) equipped with a disposable needle with an inner diameter of 0.3 mm, and nitrogen pressure is applied to the spinning solution. Was discharged continuously into the air. At this time, as a needle of a discharge port, one to which a fluorine-based release agent was applied in advance was used, and the discharge direction of the spinning solution was directed vertically downward. Specifically, at first, the spinning solution is discharged at a nitrogen pressure of 0.3 MPa, and the dropped yarn is wound around a roller immediately below the cylinder to stabilize the discharge, and then the pressure is set to 0.02 MPa. It was lowered to a continuous discharge operation. In addition, the roller winding speed immediately below the cylinder was reduced from the initial speed of 12.0 m / min to 4.0 m / min. In this operation, the spinning solution discharged from the needle is continuously wound on a roller in a state in which it becomes filamentous from liquid by being evaporated from hexafluoroisopropanol as a solvent in the air. It has become a form to be taken. And after winding 5 times between rollers, it was guide | induced to the winding machine (4.2 m / min) provided with the bobbin, and this was made into the original thread before extending | stretching. The obtained raw yarn before drawing was vacuum-dried at normal temperature (25 ° C.) together with the bobbin (drying time: 5 hours).

(4)原糸の熱延伸
巻取り機を2つ用い、一方から、上記にて得られた延伸前の原糸を巻き出すとともに、他方で延伸糸を巻き取る装置系を組み、熱延伸操作を行うことで、熱延伸糸を得た。なお、この際には、2つの巻取り機の間にホットプレートを配し、温度を120℃に調整するとともに、巻出し側の速度を0.25m/min、巻取り側の速度を0.88m/minとした。すなわち、延伸倍率を3.5倍(=0.88m/min÷0.25m/min)とした。
(4) Thermal drawing of the raw yarn Using two winders, the raw yarn before drawing obtained above is unwound from one side, and a device system for winding the drawn yarn on the other side is assembled, and the heat drawing operation is performed. The heat drawn yarn was obtained. At this time, a hot plate is disposed between the two winders, the temperature is adjusted to 120 ° C., the speed on the unwinding side is 0.25 m / min, and the speed on the winding side is 0. It was 88 m / min. That is, the stretching ratio was 3.5 times (= 0.88 m / min / 0.25 m / min).

<実施例2>
実施例1と同様にして、熱延伸糸を得た。そして、得られた熱延伸糸を、常温(25℃)下、充分量のメタノールに5分浸漬させた後、常温(25℃)で30分間真空乾燥し、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムクロリド([Hmim][Cl])を除去することで、熱延伸糸(メタノール洗浄有り)を得た。
Example 2
In the same manner as Example 1, a heat drawn yarn was obtained. Then, after immersing the obtained thermally drawn yarn in a sufficient amount of methanol for 5 minutes under normal temperature (25 ° C.), it is vacuum dried for 30 minutes at normal temperature (25 ° C.) to obtain 1-hexyl-3-methylimidazolium The heat drawn yarn (with methanol washing) was obtained by removing the chloride ([Hmim] [Cl]).

<参考例1>
実施例1と同様にして、未延伸の原糸を得た。なお、参考例1においては、熱延伸を行わなかった。
Reference Example 1
In the same manner as Example 1, an undrawn raw fiber was obtained. In Reference Example 1, the heat drawing was not performed.

<参考例2>
実施例1と同様にして、未延伸の原糸を得た。そして、未延伸の原糸を、常温(25℃)下、充分量のメタノールに5分浸漬させた後、常温(25℃)で30分間真空乾燥し、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムクロリド([Hmim][Cl])を除去することで、未延伸糸(メタノール洗浄有り)を得た。
Reference Example 2
In the same manner as Example 1, an undrawn raw fiber was obtained. Then, the undrawn raw yarn is immersed in sufficient amount of methanol for 5 minutes under normal temperature (25 ° C.), and then vacuum dried for 30 minutes at normal temperature (25 ° C.) to obtain 1-hexyl-3-methylimidazolium chloride By removing ([Hmim] [Cl]), an undrawn yarn (with methanol washing) was obtained.

<比較例1>
実施例1と同様にして得られた精練シルクを用いる一方で、イオン液体としての1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムクロリド([Hmim][Cl])を配合しなかった以外は、実施例1と同様にして、紡糸液(混合溶液)を得て、同様に乾式紡糸を行うことで、原糸を得た。なお、比較例1で得られた原糸について、実施例1と同様の手法により、熱延伸を行ったところ、原糸の破断が激しく、熱延伸することができなかった。
Comparative Example 1
Example 1 except that 1-hexyl-3-methylimidazolium chloride ([Hmim] [Cl]) as an ionic liquid was not blended while using the refined silk obtained in the same manner as in Example 1. In the same manner as in the above, a spinning solution (mixed solution) was obtained, and dry spinning was performed similarly to obtain a raw yarn. In addition, when the heat | fever drawing was performed by the method similar to Example 1 about the raw yarn obtained by the comparative example 1, the fracture | rupture of the raw yarn was severe and it was not able to be heat-drawn.

<引張試験>
実施例1,2で得られた熱延伸糸、参考例1,2で得られた未延伸糸を使用し、これらを、つかみ具間距離20 mmの試験片紙に接着剤で固定した。そして、インストロン製引張試験機INSTRON5943により引張速度10 mm/minで応力および伸度を測定した。このとき、温度は22〜27℃、相対湿度26〜46%の間で維持した。また、ロードセルは容量500N、つかみ具はクリップ式とした。
<Tension test>
The thermally drawn yarns obtained in Examples 1 and 2 and the undrawn yarns obtained in Reference Examples 1 and 2 were used, and these were fixed with an adhesive to a test strip of paper having a distance between grips of 20 mm. Then, stress and elongation were measured at a tensile speed of 10 mm / min using an Instron tensile tester INSTRON 5943. At this time, the temperature was maintained at 22 to 27 ° C. and a relative humidity of 26 to 46%. Also, the load cell had a capacity of 500 N, and the grip was a clip type.

引張試験の結果、得られた応力−ひずみ曲線を図2に示す。
図2より、実施例2(熱延伸、メタノール洗浄有り)のヤング率は4.83GPa、実施例1(熱延伸、メタノール洗浄なし)のヤング率は5.12GPaと、ヤング率は近似していた。また、降伏点においては、実施例2(熱延伸、メタノール洗浄有り)は、応力108MPa、ひずみ2.2%、実施例1(熱延伸、メタノール洗浄なし)は、応力160MPa、ひずみ3.6%であった。
破断点の物性は、実施例2(熱延伸、メタノール洗浄有り)は、応力167MPa、ひずみ35%、実施例1(熱延伸、メタノール洗浄なし)は、応力170MPa、ひずみ30%とほぼ同程度であった。なお、実施例2(熱延伸、メタノール洗浄有り)、実施例1(熱延伸、メタノール洗浄なし)の引張応力は、ひずみ5〜30%の区間で単調増加しており、試験中の引っ張りに伴い配向硬化が起きたと判断できる。
The stress-strain curve obtained as a result of the tensile test is shown in FIG.
From FIG. 2, the Young's modulus of Example 2 (with heat drawing, with methanol washing) was 4.83 GPa, the Young's modulus of Example 1 (with heat drawing, without methanol washing) was 5.12 GPa, and the Young's modulus was similar. . Also, at the yield point, Example 2 (with heat drawing, with methanol washing) has a stress of 108 MPa, strain 2.2%, and Example 1 (with heat drawing, without methanol washing) has a stress of 160 MPa, strain 3.6%. Met.
The physical properties of the breaking point are almost the same as Example 2 (with heat drawing and methanol washing) at a stress of 167 MPa, strain 35%, and Example 1 (with heat drawing and methanol washing) at a stress of 170 MPa and strain 30%. there were. The tensile stress of Example 2 (with heat drawing and methanol washing) and Example 1 (without heat drawing and methanol washing) monotonously increases in the section of 5 to 30% of strain, and it is accompanied by the tension during the test. It can be determined that orientation hardening has occurred.

一方、参考例2(未延伸、メタノール洗浄有り)は、ヤング率は、4.41GPaと、実施例2(熱延伸、メタノール洗浄有り)、実施例1(熱延伸、メタノール洗浄なし)と同で程度であったが、破断応力62MPa、破断ひずみ1.8%と弾性域で破断するものであった。   On the other hand, in Reference Example 2 (not drawn, with methanol washing), Young's modulus is 4.41 GPa, Example 2 (heat drawing, with methanol washing), and Example 1 (heat drawing with no methanol washing). Although it was an extent, it fractured in an elastic region with a breaking stress of 62 MPa and a breaking strain of 1.8%.

これらに対し、参考例1(未延伸、メタノール洗浄なし)は、引張応力は最大11MPaを超えず、破断ひずみ221%、すなわち初期の長さの2.2倍まで伸びて破断するものであり、明らかに異なる物性を示すものであった。   On the other hand, in Reference Example 1 (unstretched, without methanol washing), the tensile stress does not exceed 11 MPa at the maximum, and the breaking strain is 221%, that is, it breaks up to 2.2 times the initial length and breaks. It clearly shows different physical properties.

参考例2(未延伸、メタノール洗浄有り)、参考例1(未延伸、メタノール洗浄なし)の結果は、イオン液体がタンパク質繊維の可塑剤として機能していることを支持するものであるといえる。すなわち、参考例1(未延伸、メタノール洗浄なし)は、可塑剤の効果が顕著に見てとれる例であり、イオン液体の存在自体は強度向上に寄与しないが、伸度向上に大きく貢献することが分かる。逆に、メタノール洗浄でイオン液体を取り除いた参考例2(未延伸、メタノール洗浄有り)では、可塑性が発揮されずに弾性域で破断している。   The results of Reference Example 2 (unstretched, with methanol washing) and Reference Example 1 (unstretched, without methanol washing) support that the ionic liquid functions as a plasticizer for protein fibers. That is, Reference Example 1 (unstretched, without methanol washing) is an example in which the effect of the plasticizer can be clearly seen, and the presence of the ionic liquid itself does not contribute to the improvement of strength, but contributes greatly to the improvement of elongation. I understand. On the contrary, in Reference Example 2 (unstretched, with methanol washing) in which the ionic liquid is removed by methanol washing, the plasticity is not exhibited and fracture occurs in the elastic region.

さらに 実施例2(熱延伸、メタノール洗浄有り)、実施例1(熱延伸、メタノール洗浄なし)の結果は、イオン液体存在下での熱加熱延伸工程により、未延伸と比べて物性が総合的に向上することを示唆している。これについては、熱延伸の工程でタンパク質分子鎖の緩和が起こり、繊維中の構造破壊を防ぎつつ分子配向を高められたのではないかと考えた。これに伴い、メタノール洗浄によりイオン液体を除去した後でも伸度を維持できたのではと考察する。   Furthermore, the results of Example 2 (with heat drawing and methanol washing) and Example 1 (with heat drawing and methanol washing) show that the physical properties are comprehensive compared with the unstretched by the heat-heated drawing step in the presence of the ionic liquid. It suggests that it improves. Regarding this, it was thought that relaxation of protein molecular chains occurred in the process of heat drawing, and molecular orientation was enhanced while preventing structural destruction in the fiber. Accordingly, it is considered that the elongation could be maintained even after removing the ionic liquid by methanol washing.

また、実施例2(熱延伸、メタノール洗浄有り)、実施例1(熱延伸、メタノール洗浄なし)ともに、破断ひずみが30%を超えるものであり、天然シルクの破断ひずみ(20%程度)よりも大きなものであった。   Further, in both Example 2 (with heat drawing and methanol washing) and Example 1 (without heat drawing and methanol washing), the strain at break exceeds 30%, and it is higher than the strain at break of natural silk (about 20%). It was a big one.

<タフネスの算出>
実施例1,2で得られた熱延伸糸、参考例1,2で得られた未延伸糸のタフネスを、下記式に従って算出した。
なお、上記式中、W:タフネス(MJ/m)、σ:引張応力:MPa、x:引張ひすみ(mm/mm)である。
実施例1(熱延伸、メタノール洗浄なし)のタフネスの値は、43.2MJ/mであり、実施例2(熱延伸、メタノール洗浄有り)のタフネスの値は、39.4MJ/mであり、参考例1(未延伸、メタノール洗浄なし)のタフネスの値は、10.2MJ/mであり、参考例2(未延伸、メタノール洗浄有り)のタフネスの値は、0.7MJ/mであった。
<Calculation of toughness>
The toughness of the heat drawn yarn obtained in Examples 1 and 2 and the undrawn yarn obtained in Reference Examples 1 and 2 was calculated according to the following formula.
In the above formula, W: toughness (MJ / m 3 ), σ: tensile stress: MPa, x: tensile loss (mm / mm).
The toughness value of Example 1 (heat drawing, without methanol washing) is 43.2 MJ / m 3 , and the toughness value of Example 2 (heat drawing, with methanol washing) is 39.4 MJ / m 3 . Yes, the value of toughness of Reference Example 1 (unstretched, without methanol washing) is 10.2 MJ / m 3 , the value of toughness of Reference Example 2 (not stretched, with methanol washing) is 0.7 MJ / m It was three .

<偏光顕微鏡による偏光の観察>
実施例1で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄なし)、参考例1で得られた未延伸糸(メタノール洗浄なし)を、スライドガラスに固定し、偏光子・検光子を備えたオリンパス製偏光顕微鏡Olympus CX31により接眼レンズ10倍、対物レンズ20倍(トータル200倍)の視野像で、背景を暗状態 (クロスニコル)にして、観察を行った。図3(A)は、実施例1で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄なし)の偏光顕微鏡写真であり、図3(B)は、参考例1で得られた未延伸糸(メタノール洗浄なし)の偏光顕微鏡写真である。いずれも、繊維部分のみ光が透過して干渉色を示していることが確認できる。このことから、乾式紡糸による未延伸糸の巻取り工程において、既にシルクフィブロインの結晶配向化が起こっているものと理解できる。なお本法の乾式紡糸では、吐出された紡糸液が重力に従い流れ落ちるため、ここでタンパク質高分子が流動配向して偏光を生じるようになったと考えられる。
<Observation of polarization by polarization microscope>
The thermally drawn yarn (without methanol washing) obtained in Example 1 and the undrawn yarn (without methanol washing) obtained in Reference Example 1 are fixed to a slide glass and provided with a polarizer and an analyzer and polarized light made by Olympus Observation was carried out with a microscope Olympus CX 31 with a 10 × eyepiece and a 20 × objective lens (total 200 ×) in the form of a dark background (cross nicol). FIG. 3 (A) is a polarized light microscope photograph of the heat drawn yarn (without methanol washing) obtained in Example 1, and FIG. 3 (B) is the undrawn yarn obtained in Reference Example 1 (without methanol washing) Polarization photomicrograph of In any case, it can be confirmed that light is transmitted only through the fiber portion to show an interference color. From this, it can be understood that crystal orientation of silk fibroin has already occurred in the process of winding the undrawn yarn by dry spinning. In the dry spinning of the present method, since the discharged spinning solution flows down according to gravity, it is considered that the protein polymer is now fluidly oriented to generate polarization.

<走査型電子顕微鏡(SEM)による形態観察>
実施例1で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄なし)を炭素鋼カミソリで切断し、日本電子製走査電子顕微鏡JSM−7100Fで撮像した。図4(A)は、実施例1で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄なし)の側面の電子顕微鏡写真であり、図4(B)は、実施例1で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄なし)の断面の電子顕微鏡写真である。図4(A)から繊維側面が滑らかであること、図4(B)から繊維内部が密に詰まった均一構造であることが理解できる。
<Form observation by scanning electron microscope (SEM)>
The thermally drawn yarn (without methanol washing) obtained in Example 1 was cut with a carbon steel razor and imaged with a scanning electron microscope JSM-7100F manufactured by JEOL. FIG. 4 (A) is an electron micrograph of the side of the heat drawn yarn (without methanol washing) obtained in Example 1, and FIG. 4 (B) is the heat drawn yarn obtained in Example 1 (methanol 6 is an electron micrograph of a cross section of (without washing). It can be understood from FIG. 4 (A) that the side of the fiber is smooth, and from FIG. 4 (B) it is a uniform structure in which the inside of the fiber is closely packed.

同様に、実施例2で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄有り)を炭素鋼カミソリで切断し、日本電子製走査電子顕微鏡JSM−7100Fで撮像した。図5(A)は、実施例2で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄有り)の側面の電子顕微鏡写真であり、図5(B)は、実施例2で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄有り)の断面の電子顕微鏡写真である。図5(A)、図5(B)から、側面および断面の状態は、実施例1で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄なし)とほぼ同様であり、メタノール処理により繊維表面の形状に影響がないことが確認できる。   Similarly, the thermally drawn yarn (with methanol washing) obtained in Example 2 was cut with a carbon steel razor and imaged with a scanning electron microscope JSM-7100F manufactured by JEOL. FIG. 5 (A) is an electron micrograph of the side of the thermally drawn yarn (with methanol washing) obtained in Example 2, and FIG. 5 (B) is the thermally drawn yarn obtained in Example 2 (methanol) 6 is an electron micrograph of the cross section of “with washing”. From FIG. 5 (A) and FIG. 5 (B), the state of the side surface and the cross section is almost the same as the thermally drawn yarn (without methanol washing) obtained in Example 1, and affects the shape of the fiber surface by methanol treatment. It can be confirmed that there is no

<熱延伸糸に含まれるイオン液体の分析>
実施例1で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄なし)を炭素鋼カミソリで切断し、日本電子製走査電子顕微鏡JSM−7100Fに付属のEDX装置で元素分析した。図6は、実施例1で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄なし)の断面から抽出したX線スペクトル(EDXスペクトル)である。図6中において、縦軸はEDX検出器の強度(Counts)、横軸は特性X線のエネルギー(keV)である。このスペクトルの2.6keV付近に塩素由来のKα線が見られ、これは実施例で用いたイオン液体(1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムクロリド([Hmim][Cl]))の塩素原子に由来する特性X線であることが理解できる。なお、イオン液体は一般に難揮発性であり、乾式紡糸により紡糸液中のイオン液体がほぼ全量成形体内に残存することが明らかである。
<Analysis of ionic liquid contained in thermally drawn yarn>
The thermally drawn yarn (without methanol washing) obtained in Example 1 was cut with a carbon steel razor and subjected to elemental analysis with an EDX apparatus attached to a scanning electron microscope JSM-7100F manufactured by JEOL. FIG. 6 is an X-ray spectrum (EDX spectrum) extracted from the cross section of the heat drawn yarn (without methanol washing) obtained in Example 1. In FIG. 6, the vertical axis is the intensity (Counts) of the EDX detector, and the horizontal axis is the energy (keV) of the characteristic X-ray. The Kα line derived from chlorine is observed around 2.6 keV in this spectrum, and this is the chlorine atom of the ionic liquid (1-hexyl-3-methylimidazolium chloride ([Hmim] [Cl])) used in the example. It can be understood that it is a characteristic X-ray derived from. In addition, it is clear that the ionic liquid is generally hardly volatile and almost all of the ionic liquid in the spinning solution remains in the molded body by dry spinning.

<熱延伸糸に含まれるイオン液体の分布>
実施例1で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄なし)を炭素鋼カミソリで切断し、日本電子製走査電子顕微鏡JSM−7100Fに付属のEDX装置により、塩素原子(Kα線:2.6keV)の元素マッピングを行った。図7(A)は、実施例1で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄なし)の断面のEDX視野像であり、図7(B)は、図7(A)に示す断面における塩素シグナルに着目した元素マッピング像である。元素マッピング像より、イオン液体(1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムクロリド([Hmim][Cl]))の塩素原子が繊維内部に均一に分布していること、すなわち、イオン液体が繊維内部に均一に分布していることが理解できる。
<Distribution of ionic liquid contained in heat drawn yarn>
The thermally drawn yarn (without methanol washing) obtained in Example 1 is cut with a carbon steel razor, and chlorine atoms (Kα ray: 2.6 keV) are obtained by an EDX apparatus attached to a scanning electron microscope JSM-7100F manufactured by JEOL. Elemental mapping was performed. Fig. 7 (A) is an EDX visual field image of a cross section of the heat drawn yarn (without methanol washing) obtained in Example 1, and Fig. 7 (B) is a chlorine signal in the cross section shown in Fig. 7 (A). It is an elemental mapping image focused on. According to the elemental mapping image, chlorine atoms of the ionic liquid (1-hexyl-3-methylimidazolium chloride ([Hmim] [Cl])) are uniformly distributed inside the fiber, that is, the ionic liquid is inside the fiber It can be understood that it is uniformly distributed.

<メタノール洗浄によるイオン液体除去の確認>
実施例1で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄なし)と同様の方法により、実施例2で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄有り)について、日本電子製走査電子顕微鏡JSM−7100Fに付属のEDX装置により測定を行うことで、メタノール洗浄によるイオン液体除去の確認を行った。図8は、実施例2で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄有り)の断面から抽出したX線スペクトル(EDXスペクトル)であり、図9(A)は、実施例2で得られた熱延伸糸(メタノール洗浄有り)の断面のEDX視野像であり、図9(B)は、図9(A)に示す断面における塩素シグナルに着目した元素マッピング像である。図8に示すように、2.6keV付近に塩素由来のKα線のピークは確認できず、また、図9(A)、図9(B)に示すように、断面の元素マッピング像においても、塩素シグナルは確認されなかった。この結果より、メタノール洗浄の工程により繊維中からイオン液体(1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムクロリド([Hmim][Cl]))がほぼ全量(0.1重量%以下)除去されたと判断できる。
<Confirmation of ionic liquid removal by methanol washing>
About the heat drawn yarn (with methanol washing) obtained in Example 2 by the same method as the heat drawn yarn (without methanol washing) obtained in Example 1, attached to the scanning electron microscope JSM-7100F manufactured by JEOL. The measurement with the EDX device confirmed the removal of the ionic liquid by the methanol washing. FIG. 8 is an X-ray spectrum (EDX spectrum) extracted from the cross section of the heat drawn yarn (with methanol washing) obtained in Example 2, and FIG. 9 (A) is the heat drawing obtained in Example 2 It is an EDX visual field image of the cross section of a thread (with methanol washing), and FIG. 9 (B) is an elemental mapping image focusing on the chlorine signal in the cross section shown in FIG. 9 (A). As shown in FIG. 8, the peak of chlorine-derived Kα line can not be confirmed in the vicinity of 2.6 keV, and as shown in FIGS. 9A and 9B, the elemental mapping image of the cross section No chlorine signal was identified. From this result, it can be judged that almost all (less than 0.1% by weight) of the ionic liquid (1-hexyl-3-methylimidazolium chloride ([Hmim] [Cl])) was removed from the fiber by the methanol washing step. .

Claims (17)

高分子物質、イオン液体、および溶媒を含む混合溶液を吐出口から、気相中に押し出す押出工程と、
気相中に押し出した前記混合溶液に含まれる溶媒を、気相中において、気化させることにより、高分子物質およびイオン液体を含む固化体を得る固化工程と、
気相中において、前記固化体を加熱延伸する加熱延伸工程とを備える、高分子物質成形体の製造方法であって、
前記高分子物質として、タンパク質を用いる高分子物質成形体の製造方法
Extruding the mixture solution containing the polymer substance, the ionic liquid, and the solvent from the discharge port into the gas phase;
Solidifying the solvent contained in the mixed solution extruded into the gas phase by vaporizing the solvent in the gas phase to obtain a solidified body containing the polymer substance and the ionic liquid;
And a heating and drawing step of heating and drawing the solidified body in a gas phase .
The manufacturing method of the polymeric substance molded object which uses protein as said polymeric substance .
前記加熱延伸工程による延伸後の前記固化体に含まれるイオン液体を除去するイオン液体除去工程をさらに備える、請求項1に記載の高分子物質成形体の製造方法。   The manufacturing method of the polymeric substance molded object of Claim 1 further equipped with the ionic liquid removal process of removing the ionic liquid contained in the said solidified body after the extending | stretching by the said heat-drawing process. 前記イオン液体除去工程において、前記固化体中に含まれるイオン液体の含有量が、延伸後の固化体全体に対して、1重量%以下となるように、前記イオン液体の除去を行う請求項2に記載の高分子物質成形体の製造方法。   In the ionic liquid removing step, the ionic liquid is removed so that the content of the ionic liquid contained in the solidified body is 1% by weight or less with respect to the entire solidified body after stretching. The manufacturing method of the polymeric substance molded object as described in-. 前記イオン液体除去工程における前記イオン液体の除去を、延伸後の前記固化体を、イオン液体の良溶媒中に浸漬させることにより行う請求項2または3に記載の高分子物質成形体の製造方法。   The method according to claim 2 or 3, wherein the removal of the ionic liquid in the ionic liquid removing step is performed by immersing the solidified body after stretching in a good solvent of the ionic liquid. 前記高分子物質として、2種類以上の高分子物質を用いる請求項1〜4のいずれかに記載の高分子物質成形体の製造方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein two or more types of polymer substances are used as the polymer substance. 前記溶媒として、沸点が300℃以下であり、かつ、前記高分子物質および前記イオン液体を1重量%以上溶解可能なものを用いる請求項1〜5のいずれかに記載の高分子物質成形体の製造方法。   The molded polymer article according to any one of claims 1 to 5, wherein a solvent having a boiling point of 300 ° C. or less and capable of dissolving 1% by weight or more of the polymer substance and the ionic liquid is used as the solvent. Production method. 前記タンパク質が、構造タンパク質である請求項1〜6のいずれかに記載の高分子物質成形体の製造方法。 The method for producing a molded high-molecular-weight material according to any one of claims 1 to 6 , wherein the protein is a structural protein. 前記タンパク質が、フィブロインである請求項1〜7のいずれかに記載の高分子物質成形体の製造方法。 The method for producing a molded high-molecular-weight material according to any one of claims 1 to 7 , wherein the protein is fibroin. 前記タンパク質が、シルクフィブロインである請求項1〜8のいずれかに記載の高分子物質成形体の製造方法。 The method for producing a molded high-molecular-weight material according to any one of claims 1 to 8 , wherein the protein is silk fibroin. 前記高分子物質として、タンパク質および多糖類を用いる請求項1〜9のいずれかに記載の高分子物質成形体の製造方法。  The method according to any one of claims 1 to 9, wherein a protein and a polysaccharide are used as the polymer substance. 前記イオン液体は、融点が100℃未満、加熱重量減少率が10質量%である温度が200℃以上である請求項1〜10のいずれかに記載の高分子物質成形体の製造方法。   The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the ionic liquid has a melting point of less than 100 ° C and a heating weight reduction rate of 10% by mass, and the temperature is 200 ° C or more. 前記イオン液体が、イミダゾリウム構造含有カチオンを含有する請求項1〜11のいずれかに記載の高分子物質成形体の製造方法。   The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the ionic liquid contains an imidazolium structure-containing cation. 前記イミダゾリウム構造含有カチオンが、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムカチオンである請求項12に記載の高分子物質成形体の製造方法。   The method according to claim 12, wherein the imidazolium structure-containing cation is 1-hexyl-3-methylimidazolium cation. 前記イオン液体が、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムクロリドである請求項13に記載の高分子物質成形体の製造方法。   The method according to claim 13, wherein the ionic liquid is 1-hexyl-3-methylimidazolium chloride. 前記溶媒が、ヘキサフルオロイソプロパノールである請求項1〜14のいずれかに記載の高分子物質成形体の製造方法。   The method for producing a molded high-polymer substance according to any one of claims 1 to 14, wherein the solvent is hexafluoroisopropanol. 前記加熱延伸工程における延伸倍率が3倍以上である請求項1〜15のいずれかに記載の高分子物質成形体の製造方法。   The method according to any one of claims 1 to 15, wherein the draw ratio in the heating and drawing step is 3 or more. 前記押出工程において、前記混合溶液を前記吐出口から連続的に、気相中に押し出し、
前記固化工程において、連続的に押し出した前記混合溶液に含まれる溶媒を、気相中において、気化させることにより、前記固化体を連続的に得て、
前記加熱延伸工程において、連続的に得られた前記固化体を延伸することで、繊維状の成形体を得る、請求項1〜16のいずれかに記載の高分子物質成形体の製造方法。
In the extrusion step, the mixed solution is continuously extruded from the discharge port into the gas phase,
In the solidifying step, a solvent contained in the mixed solution extruded continuously is vaporized in a gas phase to continuously obtain the solid,
The manufacturing method of the polymeric substance molded object in any one of Claims 1-16 which obtains a fibrous molded object by extending | stretching the said solidified body continuously obtained in the said heat-drawing process.
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