JP6590396B2 - セルロース多孔質糸状成形体の製造方法 - Google Patents
セルロース多孔質糸状成形体の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6590396B2 JP6590396B2 JP2015057105A JP2015057105A JP6590396B2 JP 6590396 B2 JP6590396 B2 JP 6590396B2 JP 2015057105 A JP2015057105 A JP 2015057105A JP 2015057105 A JP2015057105 A JP 2015057105A JP 6590396 B2 JP6590396 B2 JP 6590396B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cellulose
- thread
- porous
- producing
- ionic liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
例えば、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレンなどを原料とする熔融紡糸、アセテート、アクリル、ビニロンなどを原料とする乾式紡糸、レーヨン、アクリル、ビニロンなどを原料とする湿式紡糸があり、また、ノズルから押し出された原料を気体中に走行させた後凝固浴液に導き凝固させる乾湿法による紡糸技術に関しても多くの原料を用いて使用されている。
この多孔質膜は限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜、正浸透膜等の水処理用の多孔質膜として利用される。
この中空糸膜は血液適合性を有する人工腎臓等として利用される。
(1)前記イオン性液体に混和可能であって沸点が100℃以下のアルコールからなる凝固浴を用いて乾湿法により、ノズルから吐出されたイオン性液体がノズルの周囲に設置された蒸気拡散防止カバーの内側で凝固浴の蒸気と接触することによって糸状のゲル化状態を経て糸状に成形する工程Aと、当該工程Aの後に、(2)ゲル状セルロースからなる糸状成形体を延伸する工程Bを有することを特徴とする、セルロース多孔質糸状成形体の製造方法を提供するものである。
また、本発明は、前記セルロース多孔質中空糸がセルロース多孔質中空糸膜であることを特徴とする上記の製造方法を提供するものである。
また、本発明の製造方法により得られるセルロース多孔質糸状成形体は、例えば、水処理用途の多孔質膜、医療用途の多孔質膜を初めとする様々な用途に使用することが可能となる。
本発明に用いるイオン性液体は限定されない。例えば、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムクロリド、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアセテート、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムクロリド、1−アリル−3−メチルイミダゾリウムクロリド、亜鉛クロリド/コリンクロリド、3−メチル−N−ブチル−ピリジニウムクロリド、ベンジルジメチル(テトラデシル)アンモニウムクロリド、1−メチルイミダゾールヒドロクロリド、酢酸1−エチル−3−メチルイミダゾリウムなどが挙げられる。
イオン性液体中のセルロースの含有量は、セルロースが溶解したイオン性液体全量に対して3〜15重量%であることが好ましい。さらに好ましくは、5〜10重量%である。
なお、セルロースを溶解させた特定温度のイオン性液体は、ノズルから吐出する際においても同じ温度を維持することが好ましい。この場合、イオン性液体をノズルに供給するプロセスにおいては保温装置が設置されることが好ましい。
凝固浴としては通常水を使用するが、本発明においては、沸点が100℃以下のアルコールからなる凝固浴を使用しなければならない。
沸点が100℃以下のアルコールとしては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、2−ブタノール、2−メチル−2−プロパノールが挙げられる。 これは単独で用いてもよく、また、複数のアルコールを用いても良い。
特に好ましくはメタノールである。
なお、これらのアルコールからなる凝固浴は前記イオン性液体と混和可能である。
この温度設定は凝固浴の浴槽の温度を常法により制御することにより行われる。浴槽は加熱若しくは冷却機能を有する恒温浴槽を使用することが好ましい。
そして、乾湿法によりセルロースを溶解したイオン性液体は、ノズルを通して凝固浴蒸気に接触し冷却されて、ゲル化状態を経て凝固浴中に導かれる。
ノズルから吐出されたイオン性液体は、凝固浴の液面に到達するまでの間に凝固浴の蒸気が当該イオン性液体に十分に接触しつつ冷却されることにより、セルロース間に部分的な水素結合を形成し繊維状形態を維持したまま、糸状のゲル化状態になる。そして、糸状のゲル化状態となったイオン性液体のゲル組成物が凝固浴中にて糸状の成形体となる。
糸状のゲル化状態を効率良く経るための一手段としては、図1に説明するような蒸気拡散防止カバーを備えたノズルを用いて、ノズルから凝固浴液面までの距離(エアギャップ)を可能な限り小さくし、そして凝固浴の温度を低い温度に保つことが有効である。
例えば、エアギャップは1〜10cmが好ましい。凝固浴の温度は上述したように、0〜25℃が好ましく、さらに好ましくは0〜10℃である。
蒸気拡散防止カバーとは、沸点が100℃以下のアルコール蒸気、好ましくはメタノール蒸気がノズルから吐出されるイオン性液体に効率良く接触するために設置される、凝固浴液面からノズルまでの空間をほぼ全面的に覆うカバーを意味する。
すなわち、ゲル化状態を経るための一実施態様としては、例えば60℃に加温したイオン性液体は、図1に示されるように、ノズルの周囲に設置された蒸気拡散防止カバーの内側で、ノズルから吐出されるのと同時に冷却され、凝固浴の蒸気と十分に接触することによってゲル化状態となる。そして、ゲル化状態を経たイオン性液体が凝固浴中に導入され糸状の成形体を得ることが出来る。
図2はノズルから吐出されたイオン性液体をさらに効率良く冷却するための本発明の一実施態様を表す断面図である。
図2の実施態様において、蒸気拡散防止カバーは冷却風導入管を備えており、ここから冷却風をカバー内に導入することにより、ノズルから吐出される例えば60℃のイオン性液体による蒸気拡散防止カバー内の温度上昇を防止して、当該イオン性液体を効率良く冷却することを可能とする。
当該手段により、蒸気拡散防止カバーに囲まれているノズル近傍の蒸気が冷却され、ノズルから吐出されるイオン性液体は冷却された蒸気に接触し、効率良くゲル化状態になることが可能となる。
この際、蒸気導入官から供給されるメタノール蒸気は凝固浴とは別の供給源から供給することも可能である。
蒸気導入管により供給されるアルコール蒸気は、凝固浴を構成するアルコール蒸気と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
なお、メタノール等のアルコール蒸気は蒸気拡散防止カバーの内面に凝縮され、再び凝固浴中に滴下するという利点を有する。
なお、本発明においては、ゲル化状態を経るための手段は上記の実施態様に限定されない。上記の実施態様に種々の改変を加えることも可能である。
当該糸状成形体の延伸方法は限定されず、常法並びに将来開発される新たな延伸方法によって延伸されてもよい。
通常は、凝固浴中において巻取機により延伸される。
巻取機の巻取速度によって任意の延伸倍率に延伸可能である。延伸倍率は適宜決定されるが、例えば2〜10倍に延伸することが可能である。
また、延伸倍率を調整することによって、異なる孔径若しくは外径を有する多孔質糸状成形体を得ることが可能となる。
糸状成形体が中空糸である場合は中空糸膜として、水処理膜を初めとする様々な用途に使用可能である。
巻き取られた糸状成形体は多孔質であるという特徴を有している。この糸状成形体は製膜することにより多孔質膜として利用される。糸状成形体が中空糸である場合は多孔質中空糸膜として利用可能である。
例えば、濾過フィルターの用途に応用する場合は0.1〜1μmが好ましい。また、水処理用分離膜の用途に応用する場合は0.5〜100nmが好ましい。
例えば、濾過フィルターの用途に応用する場合は0.1〜1μmが好ましい。また、水処理用分離膜の用途に応用する場合は0.5〜100nmが好ましい。
本発明のセルロース多孔質中空糸膜は膜モジュールとして利用することも可能である。
粉砕したウッドパルプ5gを、イオン性液体(1-エチル-3-メチルイミダゾリウム メチルホスホネート(関東化学製))に加え、ロータリーポンプで減圧しながら3時間60℃で加熱攪拌することによりセルロース溶液を調整した。
セルロース溶液を60℃で加温したドープ供給槽に入れ、粘性セルロース溶液内を脱気した。ドープ供給槽内への窒素による加圧およびギアポンプによって、セルロース溶液を直径0.2mmの孔径のノズルから押し出した。
ステンレスからなる蒸気拡散防止カバーを備えたノズルを、凝固浴内のメタノール表面から3cm程度離すことにより、メタノール蒸気によってノズルから吐出されたイオン性液体をゲル化状態にした。
そして、10℃に温度調節されたメタノール5Lを凝固浴とし、ゲル化状態になったイオン性液体を凝固浴内でゲル状セルロースにして、ゲル状セルロースからなる糸状成形体からイオン性液体を抽出した。
次に、糸状成形体の巻き取り速度を制御することにより、凝固浴内で糸状成形体を構成するセルロース繊維軸方向に2〜10倍の延伸を行った。
延伸したゲル状セルロース糸状成形体をメタノール及び水の混合溶液で洗浄を行い、熱風乾燥機によって乾燥した後、巻取機で巻き取り、セルロース多孔質糸状成形体を得た。
上記実施例1にて得られたセルロース多孔質糸状成形体は、応力が4.0cNdtex-1、ヤング率が2.5GPa、伸び率が1.7%、孔径が1nm程度の糸状成形体であった。
実施例1にて得られたセルロース多孔質糸状成形体の走査型電子顕微鏡写真を図4と図5に示す。
実施例1で用いた直径0.2mmの孔径を有するノズルを、同心円状に外径0.2mmと外径0.5mmの流路を持つ中空糸用ノズルに変更した以外は、実施例1と全く同様にして、中空糸状成形体からなるセルロース多孔質中空糸膜を得た。
上記実施例2にて得られたセルロース多孔質中空糸膜の写真を図6に、光学顕微鏡写真を図7に示す。
Claims (14)
- イオン性液体にセルロースを溶解させた溶液からセルロースを再生することによってセルロース多孔質糸状成形体を製造する方法において、
前記イオン性液体に混和可能であって沸点が100℃以下のアルコールからなる凝固浴を用いて乾湿法により、ノズルから吐出されたイオン性液体がノズルの周囲に設置された蒸気拡散防止カバーの内側で凝固浴の蒸気と接触することによって糸状のゲル化状態を経て糸状に成形する工程Aと、当該工程Aの後に、ゲル状セルロースからなる糸状成形体を延伸する工程Bを有することを特徴とする、セルロース多孔質糸状成形体の製造方法。 - 前記イオン性液体にセルロースを溶解させた溶液中のセルロースの含有量が3〜15重量%であることを特徴とする請求項1記載のセルロース多孔質糸状成形体の製造方法。
- 前記イオン性液体に混和可能であって沸点が100℃以下のアルコールがメタノールであることを特徴とする請求項1または2記載のセルロース多孔質糸状成形体の製造方法。
- 前記イオン性液体に混和可能であって沸点が100℃以下のアルコールからなる凝固浴の温度が0〜25℃であることを特徴とする請求項1〜3記載の何れか1項記載のセルロース多孔質糸状成形体の製造方法。
- 前記ゲル状セルロースのゲル強度が1MPa以上であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項記載のセルロース多孔質糸状成形体の製造方法。
- 前記ゲル状セルロースのアルコール含有率が90重量%以上であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項記載のセルロース多孔質糸状成形体の製造方法。
- 前記セルロース多孔質糸状成形体の外径が1〜100μmであることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項記載のセルロース多孔質糸状成形体の製造方法。
- 前記セルロース多孔質糸状成形体の孔径が0.5nm〜1μmであることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項記載のセルロース多孔質糸状成形体の製造方法。
- 前記再生したセルロースからなる糸状成形体を延伸する延伸倍率を調整することによって、異なる孔径若しくは外径を有する糸状成形体を得ることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項記載のセルロース多孔質糸状成形体の製造方法。
- 前記蒸気拡散防止カバーは、蒸気拡散防止カバーを貫通した蒸気導入管を有するものであることを特徴とする請求項1〜9の何れか1項記載のセルロース多孔質糸状成形体の製造方法。
- 前記セルロース多孔質糸状成形体がセルロース多孔質中空糸であることを特徴とする請求項1〜10の何れか1項記載の製造方法。
- 前記セルロース多孔質中空糸がセルロース多孔質中空糸膜であることを特徴とする請求項11記載の製造方法。
- 前記セルロース多孔質中空糸膜の膜厚が1〜100μmであることを特徴とする請求項12記載の製造方法。
- 前記セルロース多孔質中空糸膜の孔径が0.5nm〜1μmであることを特徴とする請求項12又は13記載の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015057105A JP6590396B2 (ja) | 2015-03-20 | 2015-03-20 | セルロース多孔質糸状成形体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015057105A JP6590396B2 (ja) | 2015-03-20 | 2015-03-20 | セルロース多孔質糸状成形体の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016176158A JP2016176158A (ja) | 2016-10-06 |
JP6590396B2 true JP6590396B2 (ja) | 2019-10-16 |
Family
ID=57069127
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015057105A Active JP6590396B2 (ja) | 2015-03-20 | 2015-03-20 | セルロース多孔質糸状成形体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6590396B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108624984B (zh) * | 2017-12-31 | 2020-12-08 | 龙丝(上海)新材料科技有限公司 | 一种纤维素蚕丝蛋白复合纤维的制备方法 |
CN114481352A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-13 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 一种离心纺丝气凝胶纤维、其制备方法及应用 |
WO2023171699A1 (ja) * | 2022-03-08 | 2023-09-14 | 国立大学法人京都工芸繊維大学 | ポリマ含有組成物、ポリマ含有組成物製造方法およびポリマ繊維製造方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2542572B2 (ja) * | 1985-11-15 | 1996-10-09 | 日機装 株式会社 | 中空繊維 |
KR101370200B1 (ko) * | 2005-12-23 | 2014-03-05 | 바스프 에스이 | 용융 이온액 기재 용액계, 그의 제조 및 재생 탄수화물의제조를 위한 용도 |
JP2013019065A (ja) * | 2011-07-08 | 2013-01-31 | Kri Inc | 未修飾セルロースの中空繊維及びその紡糸法 |
WO2014029748A1 (de) * | 2012-08-22 | 2014-02-27 | Deutsche Institute Für Textil- Und Faserforschung Denkendorf | Direktgesponnene cellulosefasern, deren herstellung und verwendung |
-
2015
- 2015-03-20 JP JP2015057105A patent/JP6590396B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016176158A (ja) | 2016-10-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6115592B2 (ja) | 中空状多孔質膜 | |
JP6590396B2 (ja) | セルロース多孔質糸状成形体の製造方法 | |
NO862166L (no) | Formet gjenstand av celluloseester, fremgangsmaate og apparat for fremstilling av denne og anvendelse av denne. | |
WO2012108390A1 (ja) | セルロース繊維の製造方法 | |
JP2008114181A (ja) | 中空状多孔質膜用支持体、中空状多孔質膜およびそれらの製造方法 | |
CN108579461A (zh) | 中空多孔膜 | |
JP2006506537A (ja) | 材料を形成するための装置および方法 | |
JP2013053398A (ja) | 乾式紡糸方法 | |
JP5796433B2 (ja) | 細径中空状多孔質膜 | |
JPS59166208A (ja) | 気体分離膜の製造法 | |
JP5637176B2 (ja) | 中空状多孔質膜用支持体の製造方法、中空状多孔質膜およびその製造方法 | |
JP2014079709A (ja) | 繊維強化多孔質中空糸膜の製造方法 | |
JP2012179603A (ja) | 中空状多孔質膜およびその製造方法 | |
US20190240641A1 (en) | Filtering medium for selective adsorption of blood components, and blood filter | |
JPS6054402B2 (ja) | 再生セルロ−ス中空繊維の製法 | |
JP2013248589A (ja) | 繊維強化多孔質中空糸膜の製造方法 | |
JP2013128865A (ja) | 中空糸膜用支持体及び中空糸膜並びにこれらの製造方法 | |
JP2006150271A (ja) | 中空糸状半透膜の製造方法 | |
CN115287799B (zh) | 羧基化壳聚糖中空纱线及其制备方法 | |
WO2019022045A1 (ja) | 造膜溶液とそれを使用した分離膜の製造方法 | |
JP6131430B2 (ja) | 中空糸膜モジュールの検査方法 | |
JP5197865B2 (ja) | 中空状多孔質膜用支持体、中空状多孔質膜およびそれらの製造方法 | |
Qi et al. | Novel Regenerated Cellulosic Materials | |
JPS621007B2 (ja) | ||
JPH0523554A (ja) | セルロース系中空糸 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180226 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20181010 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181018 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181204 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20181204 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190306 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190306 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190830 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190912 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6590396 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |