JPH0464322B2 - - Google Patents

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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
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JP
Japan
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cellulose
alkali
plane
angle side
present
Prior art date
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JP14914983A
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JPS6042401A (ja
Inventor
Kenji Kamiide
Kunihiko Okajima
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Asahi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication of JPS6042401A publication Critical patent/JPS6042401A/ja
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  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
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。
【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。
【表】 【図面の簡単な説明】
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。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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
    −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。
JP14914983A 1983-08-17 1983-08-17 アルカリに可溶なセルロ−ス Granted JPS6042401A (ja)

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