JPH0464322B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0464322B2 JPH0464322B2 JP14914983A JP14914983A JPH0464322B2 JP H0464322 B2 JPH0464322 B2 JP H0464322B2 JP 14914983 A JP14914983 A JP 14914983A JP 14914983 A JP14914983 A JP 14914983A JP H0464322 B2 JPH0464322 B2 JP H0464322B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cellulose
- alkali
- plane
- angle side
- present
- 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.)
- Expired
Links
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 64
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 64
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N Heavy water Chemical group [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 claims description 12
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 6
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 claims description 4
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 7
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 6
- 229920000875 Dissolving pulp Polymers 0.000 description 5
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical class OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000004627 regenerated cellulose Substances 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 238000011978 dissolution method Methods 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus decaoxide Chemical compound O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 4
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N Trifluoroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- QGJOPFRUJISHPQ-NJFSPNSNSA-N carbon disulfide-14c Chemical compound S=[14C]=S QGJOPFRUJISHPQ-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 2
- JXTHNDFMNIQAHM-UHFFFAOYSA-N dichloroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(Cl)Cl JXTHNDFMNIQAHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000005280 amorphization Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010504 bond cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- ZURAKLKIKYCUJU-UHFFFAOYSA-N copper;azane Chemical compound N.[Cu+2] ZURAKLKIKYCUJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QKSIFUGZHOUETI-UHFFFAOYSA-N copper;azane Chemical compound N.N.N.N.[Cu+2] QKSIFUGZHOUETI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960005215 dichloroacetic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 230000002522 swelling effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- HFFLGKNGCAIQMO-UHFFFAOYSA-N trichloroacetaldehyde Chemical compound ClC(Cl)(Cl)C=O HFFLGKNGCAIQMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
Description
技術分野
本発明は、アルカリに可溶なセルロースに関す
る。 従来技術 一般に、再生セルロースの成形物は、セルロー
スをある種の方法で溶媒に溶解し、それを非溶媒
や再生溶媒中に投入することに依つて製造され
る。上記の目的に工業的に利用されるセルロース
の溶解方法は、セルロースをアルカリセルロース
とし、これを二硫化炭素と反応せしめ、その後に
アルカリで溶解するか、セルロースを銅アンモニ
ア溶液に溶解するかの2つの方法に限定される。
しかし、いずれの方法でも重金属の排出、毒性気
体の発生など作業環境的見地からも、又公害の見
地からも問題点が多い。特に二硫化炭素を用いる
ビスコース法は、現在の再生セルロース工業では
圧倒的に多数の企業が利用しているが、上記の観
点からビスコース法の工業的存続すら危惧する声
が欧米で起つてきている。その顕著な表れは、
1960年代〜1970年代にかけての多くの企業のビス
コース事業からの撤退である。これら工業的に既
存の溶解方法への反省として、セルロースを直接
有機溶媒に溶解し、繊維や膜製造プロセスをクロ
ーズド化して、新規な再生セルロース成形品を得
ようとする研究が1970年代より米国を中心になさ
れてきた。その結果、実に多くの溶解方法が見い
出されたが、いずれも溶媒自体のコスト高、毒
性、爆発性、回収困難性等のため実用化された例
をみないのが現状である。これらの研究はいかに
して再生セルロース成形品製造に際する作業環
境、公害問題の改善を行なうかという観点からは
重要な研究であつた。しかし、残念ながら、セル
ロースを溶解するに際し、新しく発見された溶解
方法は、殆どすべて、セルロースをある種の誘導
体の形にして、その誘導体を溶解するという点
で、ビスコース法、銅安法と大差のない発想でし
かなかつたのは事実である。例えば、ジメチルス
ルホキシド/パラホルムアルデヒド法の場合、セ
ルロースはメチロールセルロースとして溶解して
いるし、ジメチルホルムアミド/N2O4法では、
セルロースナイトライトとして溶解する。SO2/
アミン法、ジメチルホルムアミド/クロラール法
等も同様である。 他方、セルロースは重合度が極端に小さくなる
とアルカリは勿論、熱ジメチルスルホキシドに溶
解する事は知られている。その重合度は20以下で
あつて、とてもセルロース成形品として利用でき
るものではない。又、10重量%付近の苛性ソーダ
水溶液はセルロースに対し強い膨潤作用をもつこ
とも周知の事実である。Journal of Prakt.
Chem.,N.F.,158,233(1941)には、天然セル
ロース、マーセル化セルロース、再沈澱したセル
ロースの10重量%苛性ソーダ水溶液に対する溶解
性が示されている。これによると天然、マーセル
化セルロースは重合度(DP)=400迄、再沈澱さ
れたセルロースはDP=1200迄可溶とされている。
しかしながら、これらの事実にはかなりの任意性
が含まれるし、又可溶性とはいつても強度膨潤し
たゲルをも含めていたと予想される。又、溶解し
たとしても極めて低濃度(1%以下)でしか溶解
していないものであり、工業的に利用出来るもの
ではない。これらの点は、アルカリがセルロース
のラテラルオーダー毎の分別溶解に用いられた事
実(例えば、“高分子物質の精製と化学反応”
P128〜132、高分子学会編、昭和33年、共立出
版)からも知られる。更に、溶解してもすぐ、ゲ
ル化する溶液であつた事も示されている。これら
は、セルロースをアルカリに溶解して、これを工
業的に利用する事が、経済的にも、又技術的にも
不可能である事を示している。事実、長いセルロ
ース工業の歴史上、かかるセルロース/アルカリ
溶液が成形用ドープとして利用された事がない。 本発明者等は、上述の様な現在工業的に行われ
ている溶解法の欠点や有機溶媒法の思想等を考慮
し、セルロースの構造に変化を与える事によつて
セルロースをより安価で簡単に溶解すべく鋭意検
討の結果本発明に到つた。 発明の目的 本発明は、比較的高重合度で、低温下でアルカ
リに溶解し、しかもその溶液が経済的に、又公害
の見地からも優れた繊維、膜その他の成型品製造
に供し得るセルロースを提供することを目的とす
る。 発明の構成 本発明によれば、重水置換によつて置換されな
い部分の分子水素結合性を示すパラメーターHb
(IR3430cm-1の−OH吸収強度/IR3360cm-1の−
OH吸収強度)が1.2以下であつて、その結晶部分
の(101)面および(101)面のX線回折角(2θ
(°))がセルロース結晶型標準ピークを基準
に、それぞれ、最低0.2°広角側、最低0.3°低角側
にシフトして観察されることを特徴とする、低温
でアルカリに安定に溶解するセルロースが提供さ
れる。 発明の構成の具体的説明 即ち、本発明は、アルカリに安定し、しかも高
濃度に溶解できるセルロースを提供するものであ
る。 本発明を詳述すると、本発明のアルカリに可溶
なセルロースは、その結晶部分が基本的にセルロ
ース結晶に近く、重水置換によつて置換を受け
ない水酸基領域の分子内水素結合性の程度が少な
いことを特徴とする。本発明のセルロースの構造
を規定すると、そのX線回折図で、(101)面と
(101)面の回折角2θ(°)が通常のセルロース
型結晶に対する値に比し、(101)面のピークが最
大で1°広角側に、又、(101)面のピークが最大
で1°低角側にずれていることを特徴とする。
(101)面のピークは少なくとも0.2°広角側、(10
1)面は0.3°低角側にずれているものであつて、
これ以下のピーク位の移動ではアルカリに対する
溶解性が劣る。もう1つの必要構造特性は重水置
換反応後の非アクセシブルな部分の分子内水素結
合性を示すパラメーターHbを3430cm-1と3360cm
-1の赤外線吸収強度比(3430cm-1は平行二色性を
示し、分子内水素結合に由来する。3360cm-1は平
行、垂直のいずれの偏光にも影響を受けないOH
伸縮振動である)とするときHb≦1.2である事を
特徴とする。Hbは任意に規定したものである。
Hbの理論最大値は決定できない。最低値は0で
ある。Hb>1.2では、そのセルロースは低温でア
ルカリに膨潤するが、透明で安定な溶液を与えな
い。Hbの値は実験条件により左右されるので、
次の様な実験から得られる値である。即ち、試料
(フイルム)付近を100℃に設定し、重水素化セル
中に重水を35℃の乾燥空気1000c.c./minでバブリ
ングして通過せしめ、バブリングした状態で3時
間重水蒸気を試料セルロースに供給して得られる
赤外スペクトルを平衡重水素化と見なし、前述の
IR吸収帯の強度比を測定する。装置の概略を第
1図に示す。3430cm-1、3360cm-1の強度は通常の
方法に従つて、OH吸収領域の開始、終了位置を
直線で結び、各吸収位置を起点とし、縦軸(透過
率軸)に平行な直線と上記直線の交点の透過率を
T0とし、各吸収位の透過率をTとし、logT0/T
で表わす。試料が短繊維や粉末の時は、大量の五
酸化リンで水分除去したボツクス中で試料をD2O
(重水)に3〜4時間35℃で浸漬し、D2Oを含む
セルロースを五酸化リン存在下に真空乾燥(60
℃、8hr)後、前述のボツクス中でKBr錠剤と
し、IR(赤外)スペクトルを測定することによつ
てHb値を測定できる。本発明のセルロース及び
アルカリに溶けないセルロースの重水素化IR図
を第2図に示す。本発明のセルロースは通常水分
蒸気が浸透、拡散し得ない領域、及び結晶部の構
造変化によつて低温でアルカリに溶解し得る事を
示すものであつて、重合度や非晶化度に限定条件
をつける必要がない。当然の事ながら、Hbが同
じ様な値を示す場合、DPの低い方が、又非晶化
度の高い方が溶解性、安定性も高いと考えられ
る。 本発明のセルロースは10℃以下の低温で、6〜
12wt(重量)%のアルカリ水溶液(通常苛性ソー
ダ)に少なくとも3wt%以上の濃度に溶解され
る。得られる溶液は低温保存では勿論、溶解後、
室温に放置しても数日間安定でゲル化を起さない
ため、繊維やフイルムの成形に利用できる。又、
該溶液を用いて他素材表面をセルロースで被覆す
る等の利用も考えられる。本発明のセルロースの
溶解には苛性ソーダ以外のアルカリや、既知のセ
ルロース溶媒も持ち得る。又、本発明のセルロー
スは化学反応性も高いため、セルロース誘導体合
成原料としても適する。 本発明のセルロースは天然セルロースの結晶格
子を変換させ得るに足る化学薬品の作用と物理的
操作を応用して製造し得る。例えば、天然セルロ
ースを銅安溶液に溶解後、アンモニアを蒸散後、
酸で再生する事に依つて製造出来る。又、水素結
合解裂剤、例えばトリフルオロ酢酸、ジクロル酢
酸、尿素、両性水酸化物等を処理剤として用い
て、グラインダー、エクストルーダ等による破細
や、高圧、高温、超音波等の処理と併用する事に
よつても製造出来る。 実施例 以下実施例にて説明する。 実施例 1 本実施例は、本発明セルロースの調製法の一例
を示す。セルロース出発原料として酸加水分解法
(5N−H2SO4、60℃、100min)で重合度を530に
調製した天然セルロース(ウツドパルプ)を使用
した。 該セルロース20gをシユバイツアー試薬300g
に冷却溶解(5〜10℃)し、均一セルロース溶液
を調製した。該溶液から凝固・再生されてセルロ
ースを得るに際し、表−1に示すような種々の条
件で調製した。表中下欄には得られた再生セルロ
ースの解析結果(重水素化赤外、X線回折)、並
びに溶解性についても記載している。 いずれの試料も、再生後、20分間流水洗浄し、
アセトン置換してから室温下で真空乾燥した。表
中のΔ°は(101)面および(101)面の回折角度
のシフト巾を示し、+は広角側、−は低角側シフト
を意味する。又、溶解性は、セルロース濃度が
5wt%になるように4〜6℃に冷却した10wt%
NaOH水溶液の所定量と混合し、撹拌溶解させ、
次の方法で判定した。偏光顕微鏡による直交ニコ
ル下の観察において、暗視野を示し、かつ、分光
光度計測定において液厚5mmのセル中での波長
660nmの透過度が90%である溶液を溶解性良好
(○)とした。
る。 従来技術 一般に、再生セルロースの成形物は、セルロー
スをある種の方法で溶媒に溶解し、それを非溶媒
や再生溶媒中に投入することに依つて製造され
る。上記の目的に工業的に利用されるセルロース
の溶解方法は、セルロースをアルカリセルロース
とし、これを二硫化炭素と反応せしめ、その後に
アルカリで溶解するか、セルロースを銅アンモニ
ア溶液に溶解するかの2つの方法に限定される。
しかし、いずれの方法でも重金属の排出、毒性気
体の発生など作業環境的見地からも、又公害の見
地からも問題点が多い。特に二硫化炭素を用いる
ビスコース法は、現在の再生セルロース工業では
圧倒的に多数の企業が利用しているが、上記の観
点からビスコース法の工業的存続すら危惧する声
が欧米で起つてきている。その顕著な表れは、
1960年代〜1970年代にかけての多くの企業のビス
コース事業からの撤退である。これら工業的に既
存の溶解方法への反省として、セルロースを直接
有機溶媒に溶解し、繊維や膜製造プロセスをクロ
ーズド化して、新規な再生セルロース成形品を得
ようとする研究が1970年代より米国を中心になさ
れてきた。その結果、実に多くの溶解方法が見い
出されたが、いずれも溶媒自体のコスト高、毒
性、爆発性、回収困難性等のため実用化された例
をみないのが現状である。これらの研究はいかに
して再生セルロース成形品製造に際する作業環
境、公害問題の改善を行なうかという観点からは
重要な研究であつた。しかし、残念ながら、セル
ロースを溶解するに際し、新しく発見された溶解
方法は、殆どすべて、セルロースをある種の誘導
体の形にして、その誘導体を溶解するという点
で、ビスコース法、銅安法と大差のない発想でし
かなかつたのは事実である。例えば、ジメチルス
ルホキシド/パラホルムアルデヒド法の場合、セ
ルロースはメチロールセルロースとして溶解して
いるし、ジメチルホルムアミド/N2O4法では、
セルロースナイトライトとして溶解する。SO2/
アミン法、ジメチルホルムアミド/クロラール法
等も同様である。 他方、セルロースは重合度が極端に小さくなる
とアルカリは勿論、熱ジメチルスルホキシドに溶
解する事は知られている。その重合度は20以下で
あつて、とてもセルロース成形品として利用でき
るものではない。又、10重量%付近の苛性ソーダ
水溶液はセルロースに対し強い膨潤作用をもつこ
とも周知の事実である。Journal of Prakt.
Chem.,N.F.,158,233(1941)には、天然セル
ロース、マーセル化セルロース、再沈澱したセル
ロースの10重量%苛性ソーダ水溶液に対する溶解
性が示されている。これによると天然、マーセル
化セルロースは重合度(DP)=400迄、再沈澱さ
れたセルロースはDP=1200迄可溶とされている。
しかしながら、これらの事実にはかなりの任意性
が含まれるし、又可溶性とはいつても強度膨潤し
たゲルをも含めていたと予想される。又、溶解し
たとしても極めて低濃度(1%以下)でしか溶解
していないものであり、工業的に利用出来るもの
ではない。これらの点は、アルカリがセルロース
のラテラルオーダー毎の分別溶解に用いられた事
実(例えば、“高分子物質の精製と化学反応”
P128〜132、高分子学会編、昭和33年、共立出
版)からも知られる。更に、溶解してもすぐ、ゲ
ル化する溶液であつた事も示されている。これら
は、セルロースをアルカリに溶解して、これを工
業的に利用する事が、経済的にも、又技術的にも
不可能である事を示している。事実、長いセルロ
ース工業の歴史上、かかるセルロース/アルカリ
溶液が成形用ドープとして利用された事がない。 本発明者等は、上述の様な現在工業的に行われ
ている溶解法の欠点や有機溶媒法の思想等を考慮
し、セルロースの構造に変化を与える事によつて
セルロースをより安価で簡単に溶解すべく鋭意検
討の結果本発明に到つた。 発明の目的 本発明は、比較的高重合度で、低温下でアルカ
リに溶解し、しかもその溶液が経済的に、又公害
の見地からも優れた繊維、膜その他の成型品製造
に供し得るセルロースを提供することを目的とす
る。 発明の構成 本発明によれば、重水置換によつて置換されな
い部分の分子水素結合性を示すパラメーターHb
(IR3430cm-1の−OH吸収強度/IR3360cm-1の−
OH吸収強度)が1.2以下であつて、その結晶部分
の(101)面および(101)面のX線回折角(2θ
(°))がセルロース結晶型標準ピークを基準
に、それぞれ、最低0.2°広角側、最低0.3°低角側
にシフトして観察されることを特徴とする、低温
でアルカリに安定に溶解するセルロースが提供さ
れる。 発明の構成の具体的説明 即ち、本発明は、アルカリに安定し、しかも高
濃度に溶解できるセルロースを提供するものであ
る。 本発明を詳述すると、本発明のアルカリに可溶
なセルロースは、その結晶部分が基本的にセルロ
ース結晶に近く、重水置換によつて置換を受け
ない水酸基領域の分子内水素結合性の程度が少な
いことを特徴とする。本発明のセルロースの構造
を規定すると、そのX線回折図で、(101)面と
(101)面の回折角2θ(°)が通常のセルロース
型結晶に対する値に比し、(101)面のピークが最
大で1°広角側に、又、(101)面のピークが最大
で1°低角側にずれていることを特徴とする。
(101)面のピークは少なくとも0.2°広角側、(10
1)面は0.3°低角側にずれているものであつて、
これ以下のピーク位の移動ではアルカリに対する
溶解性が劣る。もう1つの必要構造特性は重水置
換反応後の非アクセシブルな部分の分子内水素結
合性を示すパラメーターHbを3430cm-1と3360cm
-1の赤外線吸収強度比(3430cm-1は平行二色性を
示し、分子内水素結合に由来する。3360cm-1は平
行、垂直のいずれの偏光にも影響を受けないOH
伸縮振動である)とするときHb≦1.2である事を
特徴とする。Hbは任意に規定したものである。
Hbの理論最大値は決定できない。最低値は0で
ある。Hb>1.2では、そのセルロースは低温でア
ルカリに膨潤するが、透明で安定な溶液を与えな
い。Hbの値は実験条件により左右されるので、
次の様な実験から得られる値である。即ち、試料
(フイルム)付近を100℃に設定し、重水素化セル
中に重水を35℃の乾燥空気1000c.c./minでバブリ
ングして通過せしめ、バブリングした状態で3時
間重水蒸気を試料セルロースに供給して得られる
赤外スペクトルを平衡重水素化と見なし、前述の
IR吸収帯の強度比を測定する。装置の概略を第
1図に示す。3430cm-1、3360cm-1の強度は通常の
方法に従つて、OH吸収領域の開始、終了位置を
直線で結び、各吸収位置を起点とし、縦軸(透過
率軸)に平行な直線と上記直線の交点の透過率を
T0とし、各吸収位の透過率をTとし、logT0/T
で表わす。試料が短繊維や粉末の時は、大量の五
酸化リンで水分除去したボツクス中で試料をD2O
(重水)に3〜4時間35℃で浸漬し、D2Oを含む
セルロースを五酸化リン存在下に真空乾燥(60
℃、8hr)後、前述のボツクス中でKBr錠剤と
し、IR(赤外)スペクトルを測定することによつ
てHb値を測定できる。本発明のセルロース及び
アルカリに溶けないセルロースの重水素化IR図
を第2図に示す。本発明のセルロースは通常水分
蒸気が浸透、拡散し得ない領域、及び結晶部の構
造変化によつて低温でアルカリに溶解し得る事を
示すものであつて、重合度や非晶化度に限定条件
をつける必要がない。当然の事ながら、Hbが同
じ様な値を示す場合、DPの低い方が、又非晶化
度の高い方が溶解性、安定性も高いと考えられ
る。 本発明のセルロースは10℃以下の低温で、6〜
12wt(重量)%のアルカリ水溶液(通常苛性ソー
ダ)に少なくとも3wt%以上の濃度に溶解され
る。得られる溶液は低温保存では勿論、溶解後、
室温に放置しても数日間安定でゲル化を起さない
ため、繊維やフイルムの成形に利用できる。又、
該溶液を用いて他素材表面をセルロースで被覆す
る等の利用も考えられる。本発明のセルロースの
溶解には苛性ソーダ以外のアルカリや、既知のセ
ルロース溶媒も持ち得る。又、本発明のセルロー
スは化学反応性も高いため、セルロース誘導体合
成原料としても適する。 本発明のセルロースは天然セルロースの結晶格
子を変換させ得るに足る化学薬品の作用と物理的
操作を応用して製造し得る。例えば、天然セルロ
ースを銅安溶液に溶解後、アンモニアを蒸散後、
酸で再生する事に依つて製造出来る。又、水素結
合解裂剤、例えばトリフルオロ酢酸、ジクロル酢
酸、尿素、両性水酸化物等を処理剤として用い
て、グラインダー、エクストルーダ等による破細
や、高圧、高温、超音波等の処理と併用する事に
よつても製造出来る。 実施例 以下実施例にて説明する。 実施例 1 本実施例は、本発明セルロースの調製法の一例
を示す。セルロース出発原料として酸加水分解法
(5N−H2SO4、60℃、100min)で重合度を530に
調製した天然セルロース(ウツドパルプ)を使用
した。 該セルロース20gをシユバイツアー試薬300g
に冷却溶解(5〜10℃)し、均一セルロース溶液
を調製した。該溶液から凝固・再生されてセルロ
ースを得るに際し、表−1に示すような種々の条
件で調製した。表中下欄には得られた再生セルロ
ースの解析結果(重水素化赤外、X線回折)、並
びに溶解性についても記載している。 いずれの試料も、再生後、20分間流水洗浄し、
アセトン置換してから室温下で真空乾燥した。表
中のΔ°は(101)面および(101)面の回折角度
のシフト巾を示し、+は広角側、−は低角側シフト
を意味する。又、溶解性は、セルロース濃度が
5wt%になるように4〜6℃に冷却した10wt%
NaOH水溶液の所定量と混合し、撹拌溶解させ、
次の方法で判定した。偏光顕微鏡による直交ニコ
ル下の観察において、暗視野を示し、かつ、分光
光度計測定において液厚5mmのセル中での波長
660nmの透過度が90%である溶液を溶解性良好
(○)とした。
【表】
【表】
実施例 2
本実施例は、前処理剤と物理処理の併用による
本発明セルロースの製造法の一例を開示する。 セルロース出発原料には、実施例1に用いた天
然セルロース(DP=530)のマーセル化処理物
(18wt%NaOH水溶液で30分間処理後、水洗し、
乾燥した物)を使用した。該セルロース100gを
表−2に示す前処理剤300mlに所定時間浸漬した
後、セントル脱水機で脱液した。該固体をエクス
トルーダー式高温高圧処理機を通して処理した
後、アセトン/メタノール(1/1、v/v)混
液で置換洗浄し、室温下で真空乾燥した。得られ
たセルロースの解析結果を表−2にまとめて示
す。 ちなみにNo.5のセルロース5gを5℃に冷却し
た10wt%NaOH水溶液95gに溶解し、均一溶液
を調製した後、5wt%H2SO4水溶液の凝固再生浴
を用いて再生したセルロースのHbは1.48であつ
た。
本発明セルロースの製造法の一例を開示する。 セルロース出発原料には、実施例1に用いた天
然セルロース(DP=530)のマーセル化処理物
(18wt%NaOH水溶液で30分間処理後、水洗し、
乾燥した物)を使用した。該セルロース100gを
表−2に示す前処理剤300mlに所定時間浸漬した
後、セントル脱水機で脱液した。該固体をエクス
トルーダー式高温高圧処理機を通して処理した
後、アセトン/メタノール(1/1、v/v)混
液で置換洗浄し、室温下で真空乾燥した。得られ
たセルロースの解析結果を表−2にまとめて示
す。 ちなみにNo.5のセルロース5gを5℃に冷却し
た10wt%NaOH水溶液95gに溶解し、均一溶液
を調製した後、5wt%H2SO4水溶液の凝固再生浴
を用いて再生したセルロースのHbは1.48であつ
た。
第1図は、分子内水素結合性(Hb)を評価す
るための重水素化赤外装置の概略図を示す。1は
空気送入ポンプ、2は乾燥用シリカゲル、3は流
量計、4はD2Oバブリング容器、5は試料台、6
は重水素化用セル、7は赤外本体である。 第2図は、第1図の装置を用いて重水素化(2
時間)させた時の赤外吸収スペクトル図であつ
て、a,bは各々本発明セルロース、アルカリ不
溶性セルロースのスペクトルである。
るための重水素化赤外装置の概略図を示す。1は
空気送入ポンプ、2は乾燥用シリカゲル、3は流
量計、4はD2Oバブリング容器、5は試料台、6
は重水素化用セル、7は赤外本体である。 第2図は、第1図の装置を用いて重水素化(2
時間)させた時の赤外吸収スペクトル図であつ
て、a,bは各々本発明セルロース、アルカリ不
溶性セルロースのスペクトルである。
Claims (1)
- 1 重水置換によつて置換されない部分の分子内
水素結合性を示すパラメーターHb(IR3430cm-1の
−OH吸収強度/IR3360cm-1の−OH吸収強度)
が1.2以下であつて、その結晶部分の(101)面お
よび(101)面のX線回折角(2θ(°))がセルロ
ース結晶型標準ピークを基準に、それぞれ、最
低0.2°広角側、最低0.3°低角側にシフトして観察
されることを特徴とする、低温でアルカリに安定
に溶解するセルロース。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14914983A JPS6042401A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | アルカリに可溶なセルロ−ス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14914983A JPS6042401A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | アルカリに可溶なセルロ−ス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6042401A JPS6042401A (ja) | 1985-03-06 |
JPH0464322B2 true JPH0464322B2 (ja) | 1992-10-14 |
Family
ID=15468845
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14914983A Granted JPS6042401A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | アルカリに可溶なセルロ−ス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6042401A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007121609A1 (fr) | 2006-04-21 | 2007-11-01 | Jiangsu Long-Ma Green Fibers Co., Ltd. | Utilisation d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium et de sulfo-urée dans la production de produits cellulosiques à l'échelle pilote |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1988002991A1 (en) * | 1986-10-22 | 1988-05-05 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Edible matter and method of producing the same |
CN1282773C (zh) | 2005-05-30 | 2006-11-01 | 武汉大学 | 二步凝固浴法制备再生纤维素纤维的方法 |
JP4901565B2 (ja) * | 2007-04-18 | 2012-03-21 | 新日本製鐵株式会社 | 酸化物材料中のアルカリ土類金属酸化物含有量の定量方法 |
CN102432891B (zh) * | 2011-09-15 | 2014-02-12 | 南华大学 | 一种纤维素的溶解方法 |
CN102875821B (zh) | 2012-10-10 | 2014-05-07 | 湖北天思科技股份有限公司 | 一种溶解纤维素的方法 |
-
1983
- 1983-08-17 JP JP14914983A patent/JPS6042401A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007121609A1 (fr) | 2006-04-21 | 2007-11-01 | Jiangsu Long-Ma Green Fibers Co., Ltd. | Utilisation d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium et de sulfo-urée dans la production de produits cellulosiques à l'échelle pilote |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6042401A (ja) | 1985-03-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Xu et al. | Carboxylate ionic liquid solvent systems from 2006 to 2020: thermal properties and application in cellulose processing | |
Liebert | Cellulose solvents–remarkable history, bright future | |
Xu et al. | Effects of anionic structure and lithium salts addition on the dissolution of cellulose in 1-butyl-3-methylimidazolium-based ionic liquid solvent systems | |
AU2002347788B2 (en) | Dissolution and processing of cellulose using ionic liquids | |
CA1234105A (en) | Cellulose dope, process for preparation and method for application thereof | |
Fu et al. | Structure and properties of the regenerated cellulose membranes prepared from cellulose carbamate in NaOH/ZnO aqueous solution | |
US4028132A (en) | Cellulose solutions and products prepared therefrom | |
Li et al. | Structure and properties of regenerated cellulose fibers based on dissolution of cellulose in a CO2 switchable solvent | |
Bochek et al. | Specific features of cellulose and chitin dissolution in ionic liquids of varied structure and the structural organization of regenerated polysaccharides | |
JPH0464322B2 (ja) | ||
Zhang et al. | Direct preparation of a novel membrane from unsubstituted cellulose in NaOH complex solution | |
JPH0113481B2 (ja) | ||
US4177345A (en) | Process for preparing a sulfate ester of a polyhydroxy polymer | |
JPS6042438A (ja) | セルロ−スド−プ | |
Swatloski et al. | Ionic Liquids for the Dissolution and Regneration of Cellulose | |
FI64616B (fi) | Nya cellulosaloesningar vilka kan formas till produkter och forfarande foer framstaellning av dessa loesningar | |
US4419316A (en) | Process of making films, fibers or other shaped articles consisting of, or containing, polyhydroxy polymers | |
JPH0466881B2 (ja) | ||
CN117327301B (zh) | 一种离子液体及其制备方法和应用 | |
Wang et al. | Preparation and characterization of cellulose carbamate regeneration membrane by supercritical carbon dioxide | |
Conaway | Chemistry of cellulose derivatives | |
USRE30459E (en) | Nitrite esters of polyhydroxy polymers | |
JP2538323B2 (ja) | 酢酸セルロ―ス | |
Ali | High performance regenerated cellulose membranes from trimethylsilyl cellulose | |
CA1045126A (en) | Water soluble polymer esters and process for producing same |