JPH06507936A - セルロース成型体の製造方法およびその方法を実行するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 セルロース成型体の製造方法およびその方法を実行するための装置本発明は、第 ３アミンオキシド中のセルロース溶液が高温状態で成型され、成型された溶液が 含有セルロースを凝集させるために沈降槽に導入されて成るセルロース成型体の 製造方法、およびその方法を実行するための装置に関する。

第３アミンオキシドにセルロース溶融能力があり、凝集によりこれらの溶液がら セルロース成型体を得ることができることは、ＵＳ−ＰＳ第２１７９１８１号（ 二開示されている。かかる溶液の製造方法はたとえばＥＰ−Ａ第０３５６４　］ 、　９号に開示されている。この公報によれば、最初にセルロース懸濁液が第３ アミンオキシド液中にて調製される。このアミンオキシドは４０重量％以下の水 分を含んでいる。このセルロース懸濁液が加熱され、セルロースが溶液になるま で減圧下にて水分が除去される。この方法は、真空引き可能な特注の攪拌装置内 で実行される。

冒頭に述べたようなタイプの方法は、Ｄ　Ｅ　−Ａ第２８４４１６３号およびＤ Ｄ−Ａ第２１８　］、　２１号に開示されている。セルロース繊維またはセルロ ースフィルムを製造するために、エアスペースまたはエアギャップが紡糸口金と 沈降槽との間に設けられて、ダイにおける延伸が行われる。かかる延伸が必要で あるのは、成型された紡糸液が沈降槽の液体と接触した後では、繊維の延伸が困 難であるためである。エアギャップ内で生じた繊維構造は沈降槽内で安定する。

しかしながら、エアギャップ内では、未凝固の個々の繊維が相互に固着したり、 あるいは非常に高い粘着性のために溶融し、そのため繊維の紡糸が不可能になる おそれがある。また材料の性質上、ダイのプレートと沈降槽との間のギャップ（ エアスペース）が長くなればなるほど、繊維が相互に固着する危険性が非常に高 くなる。他方、セルロース分子の配向には一定時間が必要なので、長いギャップ が有益である。長いギャップを用いた場合であっても、繊維の相互固着の危険性 を最少にするために、紡糸口金内の孔密度を減じる必要があるが、これは紡糸方 法の経済に関して不利に作用する。

短いエアキャップを使用することにより、高い孔密度での紡糸が可能どなるが、 フィラメントの毛細管作用のために沈降槽がらの液体が紡糸孔または紡糸口の出 口側に溜まるため紡糸工程の信頼性が低くなる。その結果、成型はされでいるが 未だ液状の繊維材料が延伸できず、すなわち所望の繊維厚みを得ることができな くなる。また同時に、繊維の強度および繊維の伸びに関連する織物の価値は、ニ アギャップに存在する時間を短縮しても、はとんど影響を受けないことが判明し ている。

ダイにおける延伸ギャップの長さを短くし、それと同時に個々の繊維の相互固着 の危険性を減じることが、ポリアルキレン・エーテル、特にポリエチレン・グリ コールの紡糸液に付加することにより、紡糸の信頼性または繊維の強度になんら 影響を与えずに、達成できることが、ＤＤ−Ａ第２１８１２１号に明記されてい る。Ｄ　Ｅ　−Ａ第２８４４１６３号は紡糸された繊維の強い粘着性に言及して 、この問題を解決するために、とりわけセルロースを溶融しない液体と一緒にエ アギャップ内に繊維を噴出することが提案されている。

試験の結果、達成可能な紡糸繊維密度あるいはセルロース繊維の織物特性に与え る影響に関しても、提案された全ての解決策が満足のいくものでないことが判明 している。Ｄ　Ｅ　−Ａ第２８４４１６３号によれば、紡糸口金と沈降槽の表面 との間の距離は２７０ｍｍに及ぶが、これは明らかに（０，００４６孔／ｍｍ　 ２の紡糸口金の紡糸密度に対応してン約０．００４６繊維／　ｍ　ｍ　’の紡糸 繊維密度を許容するに過ぎない。このような小さな孔密度を用いて大規模に紡糸 を行うことは考えにくいことである。大規模な紡糸を行うためには、ｏ　１孔／ ｍｍ　２以上の孔密度を有する紡糸口金を用いる必要がある。このような紡糸口 金は、たとえばオーストリア特許出願人第２７２４／８４号に記載されている。

ここに規定される本願発明は、冒頭に述べた方法を改良する問題に関するもので あり、いかなる付加物を紡糸材料に加えることなく、また凝集剤を成型体表面に 噴射することなく、新たに押出されたセルロース成型体の粘性を減じることを可 能にするものである。特に、本願発明は、高い孔密度を有する紡糸口金を用いる ことにより、高密度の繊維束を紡糸することが可能な、また、紡糸された繊維の 織物特性をより好ましく制御するために、沈降槽に大きなエアギャップを導入す ることが可能な、セルロース繊維の製造方法を提供する課題を提示するものであ る。

かかる高密度の繊維束に拘わらず、また大きなエアギャップにかかわらず、個々 の繊維との間に接着が生じるべきではない。

本発明に基づく方法は、熱成型された紡糸溶液を、それが沈降槽と接触する前に 、冷却することにより、成型の直後に冷却を生じさせることを特徴としている。

成型溶液を冷却する最善の方法は、その成型溶液をガス流に曝すことである。

紡糸口金を用いたセルロース溶液の成型により、セルロース繊維を製造するに際 しては、紡糸方向に実質的に直角をなすガス流を使用することにより、特にその 効果が立証されている。驚くべきことに、上述したような粘着の問題は、たとえ ば空気流に新たに紡糸された繊維を曝すという単純な方法で解決することが可能 である。ファンで繊維束にブローを行うだけで、０７孔／ｍｍ　２以下の孔密度 の紡糸口金を用いることが可能となり、エアギャップ内で個々の繊維の固着を生 じさせることな（７０ｍｍ以下のエアギャップを選択することが可能となる。

本発明に基づく方法は、また、セルロース溶液がフィルム形成装置を通して導入 されるセルロースフィルムの製造方法にもまた好適であり、その方法はフィルム 形成方向が実質的にガス流に対して直角をなすことを特徴とするものである。

より高い孔密度を有する紡糸口金を用いる場合には、ファンにより得られるガス 流れの外形（プロフィル）は、全ての繊維束を均一に冷却するにはもはや十分な ものではない。この場合には、本発明に基づく方法の好適な実施例は、熱成型さ れた溶液を少なくとも２つのガス流に曝することから成り、その際にガス流が成 型溶液の両側から供給されるのが好ましい。

セルロース繊維を製造するための本発明に基づく方法の別の実施例は、実質的に 環状に配置された複数の紡糸孔を備えた紡糸口金を介して高温セルロース溶液を 導入することからなり、その際に、紡糸された繊維として生じる熱成型された溶 液は、外側から放射状に向けられる一方のガス流と、内側から放射状に向けられ る他方のガス流との２つのガス流に曝される。

この方法においては、１．４繊維／ｍｍ’以下の密度を有する繊維束を個々の繊 維を相互に固着させずに少なくとも５０ｍｍのギャップに導入することができる 程度にまで冷却効果を強化することが可能である。

冷却工程の間に高温成型溶液から、少な（とも２０ｋＪ／ｋｇの溶液の熱、より 好ましくは２０〜３５０ｋＪ／ｋｇの溶液の熱が除去される。

本発明は、また、第３アミンオキシド中のセルロースの溶液からセルロース繊維 を製造するための装置に関し、その場合に該装置は紡糸孔を備えた紡糸口金から 構成される。本発明に基づく装置は、セルロース繊維を冷却するために使用され る冷却ガスの導入口が紡糸孔の直ぐ下流に設けられる。

本発明に基づく別の実施例は、実質的に環状に配置された紡糸口金内の紡糸孔と 、その紡糸孔により形成される環の中央に配置される冷却ガス用導入口とから構 成されている。

０．７孔／ｍｍ”以上の孔密度を有する紡糸口金から押し出された高い密度の繊 維束を均一に冷却するために、外側から繊維束に向けられるさらに別の冷却ガス 流を設けることにより、より優れた効果を得ることができる。このように本発明 に基づく装置のこの構成によれば、環状の紡糸口金の外側に位置するように冷却 ガス用のさらに別の導入口が設置される。この場合には、環状の繊維束は、内側 だけでな（外側において冷却ガスに曝される。この方法により、冷却効果が実質 的に増すことは明らかである。

冷却ガス流れを均一にするための流れ調整装置、すなわちバッフルを、環状の紡 糸口金プレートの中央に位置する冷却ガス用導入口内に設けることも可能である 。

本発明に基づく装置のさらに別の実施例は、紡糸口内に群をなすように配置され た複数の紡糸孔から構成されている。

本発明に基づく方法は、セルロース繊維を製造するための本発明に基づく方法の 好適な実施例を概略的に示す図１、ならびに本発明に基づく紡糸装置好適な実施 例を示す図２、図３および図４により、さらに詳細に説明される。

図１には、加熱可能な紡糸口金１が示されており（ただし、加熱手段は図示して いない）、その紡糸口金１は、供給管２を介して紡糸材料３、たとえば約１００ ℃の温度を有する高温セルロース溶液を供給するものである。ポンプ４は、紡糸 材料を計量し、押出に必要な圧力を調整するためのものである。紡糸孔１６を通 って紡糸口金１から押し出された繊維束５は、紡糸口金１を離れた繊維束５にガ スノズル７を通って向けられる不活性ガス６、好ましくはエアにより冷却される 。このガス流により、紡糸口金は高い高密を有しても、紡糸工程の間に紡糸され た繊維同士が固着させずに使用することできる。

繊維束５は、紡糸口金１と沈降槽８の表面と間の距離として規定されるエアギャ ップを通過し、さらに沈降槽８内を通過して、案内ロール９により集められ、引 き出される。本発明に基づくガスの吹き付けおよび繊維束の冷却により、相対的 に長いエアギャップを使用することが可能であり、繊維の延伸の間に、セルロー ス分子の配向を生じさせるための十分な時間を確保できる。延伸は、紡糸口金１ を離れた時点より速い速度でロール９により繊維束５を引っ張ることにより実施 することができる。

ガスノズル７は環状に繊維束５を囲むように構成され、紡糸口金１に直接取り付 けられるか、あるいは紡糸口金１に着脱自在に取り付けられる特別な構造を有す るユニットとして形成される。紡糸口金１内の高温紡糸材料３から冷却ガス６に 対する熱伝導は可能な限り回避される必要があるが、これは適当な絶縁材により 簡単に達成できる。本発明に基づく効果を達成するために単に重要なことは、冷 却ガス流が紡糸口金１を離れたばかりの繊維束に、好ましくは紡糸孔１６により 形成される平面に対して実質的に平行な平面内において、吹き付けられることで ある。

図１に示すような本発明に基づく紡糸装置の別の実施例は、図２、図３および図 ４に概略的に示すような紡糸口金および冷却ガスノズルから構成されている。

これらの実施例の目的は、さらに高い密度の繊維束を処理することである。すな わちより高い孔密度の紡糸口金を使用可能にすることである。

図２および図３は、環状の加熱可能な（ただし、加熱手段は図示していない）紡 糸口金１’、１”と、ガスノズル７′、７”からなるガス吹き付は装置と、冷却 ガス１３．１３°用の中央導入口１０．１０°の断面図を示している。環状の紡 糸口金１′、１”は、図示しない部分で紡糸された紡糸材料１１．１１′を高密 度の環状繊維束５°、５”にし、それらに対して内側および外側の両方から冷却 ガスを吹き付けるものである。吹き付は方向は、２つの図面において、矢印２２ ．２２°および６．６゛　によりそれぞれ示されている。

２つの図面に示されている本発明に基づく装置の実施例は、冷却ガス１３．１３ ′用の中央導入地点１０．１０“において相互に相違している。導入地点１０は 、バッフル板１２と貫通路１４を備えた簡単な管路として設計されている。導入 地点１０には、たとえば図示しないファン手段により冷却ガス１３を供給するこ とが可能である。ガス流は１３はバッフル板１２に衝突し、水平方向に逸れ、ガ ス流２２として貫通路１４から吹き出し、環状の繊維束５゛に内側から衝突する 。ガス流を均一にするための手段１５を導入地へ１０に設けることも可能である 。外側および内側の両方から繊維束５°に放射状にガス流を吹き付けることによ り、冷却効果が実質的に増大する。

図３に示す中央の導入地点１０’　には、冷却ガス１３°が供給されるいくつか の個別チャンバａ−ｄが設けられている。導入地点１０’　を区画化された構造 にすることにより、繊維束にガス流を吹き付ける際に、異なる冷却媒体または異 なる条件を用いることが可能である。図３に示す構成により、より長い距離にわ たり繊維束を冷却ガスに曝すことが可能となるとともに、セルロース繊維の織物 の特性により好ましい影響を与えることができる。

環状の繊維束５′、５”を囲むように環状に配置されたガスノズル７′、７”は 、紡糸口金ｌ゛、１”に直接取り付けるか、あるいは紡糸口金１′、１“に着脱 自在に取り付けられるように別体として構成することもできる。かかる構成の設 計に関しては、図１に示す実施例を適用する。また導入地点１０，１０’　につ いても同様に図１に示す実施例を適用する。

また繊維にガス流を吹き付けるために使用されるエアノズルを紡糸口金と一体に 構成することも可能であり、その際には、熱絶縁体の設置を考慮する必要がある 。このような実施例を図４に示すが、その際に、図４ａは円筒状紡糸口金ハウジ ング（このハウジングは加熱可能であるが、加熱手段については図示していない ）を備えた本発明に基づ（装置の断面を示しており、図４ｂはこの実施例の底面 図を示している。

８の導入地点は２′　として示されている。紡糸工程の間、チャネル１７内の紡 糸材料は圧縮され、紡糸孔１６’”を介して押し出される。紡糸口金ｌ゛はその 細管側が環状の切欠き２１を有する環状プレート１９により覆われており、この 環状の切欠き２１の形状及び位置は、押し出された繊維５°”が邪魔されること なく引き出すことができるように設定される。紡糸口金１゛の覆いは、冷却ガス （図示せず）が導入される空胴２０を形成する。またプレート１９は、チャネル １７の先端に接触せずに環状のギャップ７゛が形成されるように設計され、紡糸 口金１′”に取り付けられる。そしてこの環状のギャップ７パを通って、冷却ガ スが噴出され、押し出された繊維束５°”上に水平方向に流れる（図４ａのギャ ップ７′”に矢印６゛として示す）。このようにして、環状ギャップ７°”は、 図１、図２および図３にそれぞれ示す実施例において環状に配置されたガスノズ ル７．７゛、７”の機能を果たす。

この特殊構造により、密な繊維束５′を効果的に冷却することができるように各 繊維束５°”を囲む冷却ガスの環が形成される。

図４ｂは　紡糸口金１°”の底面図であり、そこにはプレート１９の一部、冷却 ガスが流れる切欠き部２１、および紡糸孔１６゛が示されている。

空間２０は紡糸口金の側壁部分を覆う絶縁材２３から形成され、空間２０内に紡 糸材１８から冷却ガスへの伝熱を紡糸することができる。

実施例１〜５ セルロース溶液をＥＰ−Ａ第０３５６４１９号に示される方法に従って調整し、 濾過して、図１に示す方法に従って、高温状態で紡糸した。その際に、図２に概 略的に示した実施例の紡糸装置を実施例１〜４については用い、実施例５につい ては図４に示した装置を用いた。

表１には５つの全実施例に関して以下の値を示した。単位時間当たり紡糸される セルロース溶液の重量（ｋｇ／ｈ）、その組成（ｗｔ％）、その紡糸温度（℃） 、紡糸口金の孔密度（孔密度／ｍｍ’）、紡糸孔の直径（μ）、内側冷却エアの 供給量（ｍ’／ｈＬその温度（℃）、内側冷却エアの噴出温度（℃）、外側冷却 エアの供給量（ｍ３／ｈ）、その温度（℃）、紡糸されたセルロース溶液の単位 キログラム当たり除去される熱量（ｋ　ｊ／ｋｇ）　、エアギャップの長さくｍ ｍ）　、繊維引き出し率、沈降槽のＮＭＭ○容量（ｗｔ％ＮＭＭＯ）および調製 された繊維の端部滴定濃度（ｄ　ｔ　ｅ　ｘ） 表 またいずれの実施例においても各繊維同士の固着は観察されながった。

フロントページの続き （７２）発明者　エラカー　フリードリッヒオーストリア共和国、アー４８５０ 　テイメルカム、ザンクト　アンナシュトラーセ　１０（７２）発明者　レフ　 ハルトムード オーストリア共和国、アー４８４０　フォラフラープルツク、ピルグリムシュト ラーセ（７２）発明者　ニルコピツク　ライムントオーストリア共和国、アー４ ８６０　レンツインク、ハウプトシュトラーセ　２７ （７２）発明者　シュヴエニンガー　フランツオーストリア共和国、アー４８６ ０　レンツインク、エーレンヴエーク　２０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）第３アミンオキシド中のセルロース溶液（３、１１、１１′、１８）を高 温状態で成型し、成型された溶液（５、５′、５′′、５′′′）を含有セルロ ースを凝結させるべく沈降槽（８）に導入してセルロース成型体を製造するにあ たり、高温の成型された溶液を沈降槽（８）に導入する前に冷却し、その場合に 成型工程の直後に冷却を行うことを特徴とする、セルロース成型体の製造方法。 （２）高温の成型された溶液の冷却がガス流（６、６′、６′′、６′′′、２ ２、２２′）に曝すことにより行われることを特徴とする、請求項１に記載の方 法。 （３）紡糸口金（１、１′、１′′、１′′′）によりセルロース溶液の成型を 行うことによりセルロース繊維を製造するにあたり、紡糸の方向が実質的にガス 流（６、６′、６′′、６′′′、２２、２２′）に対して直角をなすことを特 徴とする、請求項２に記載の方法。 （４）セルロース溶液をフィルム形成装置を通すことによりセルロースフィルム を製造するにあたり、フィルム形成方向か実質的にガス流に対して直角をなすこ とを特徴とする、請求項２に記載の方法。 （５）高温の成型された溶液を少なくとも２つのガス流（６、６′、６′′、６ ′′、２２、２２′）に曝すことを特徴とする、請求項２または３に記載の方法 。 （６）高温の成型された溶液を、その高温の成型された溶液に対して対向側から 接触する少なくとも２つのガス流（６、６′、６′′、６′′′、２２、２２′ ）に曝すことを特徴とする、請求項５に記載の方法。 （７）高温セルロース溶液（１１、１１′）を実質的に環状に配列された複数の 紡糸孔（１６′、１６′′）を備えた紡糸口金（１′、１′′）を介して導入す ることによりセルロース繊維を製造するにあたり、紡糸された繊維として現れる 高温の成型された溶液を少なくとも２つのガス流（６′、６′′、２２、２２′ ）に曝し、その場合に、一方のガス流（２２、２２′）が外側から放射状に方向 付けられ、他方のガス流（６′、６′′）が内側から放射状に方向付けられてい ることを特徴とする、請求項６に記載の方法。 （８）少なくとも２０ｋＪ／ｋｇ、好ましくは２０〜３５０ｋＪ／ｋｇの溶液の 熱量が高温の成型された溶液から冷却の際に除去されることを特徴とする、請求 項１〜７のいずれかに記載の方法。 （９）第３アミンオキシド中のセルロースの溶液（３、１１、１１′、１８）か らセルロース繊維を製造するための紡糸孔（１６、１６′、１６′′、１６′′ ）を有する紡糸口金（１、１′、１′′、１′′′）を備えた装置であって、紡 糸孔（１６、１６′、１６′′、１６′′′）の直ぐ下流にセルロース繊維（５ 、５′、５′′、５′′′）を冷却するための冷却ガス（６、６′、６′′、６ ′′′、２２、２２′）を導入するための導入口（７、７′、７′′、７′′′ 、１０、１０′）が設けられていることを特徴とするセルロース繊維の製造装置 。 （１０）紡糸口金（１′、１′′）の紡糸孔（１６′、１６′′）が実質的に環 状に配置され、紡糸孔（１６′、１６′′）の配列により形成される環の中央に 冷却ガス（１３、１３′）を導入するための導入口（１０、１０′）が設けられ ることを特徴とする、請求項９に記載の装置。 （１１）紡糸孔（１６′、１６′′）の配列により形成される環の外側に冷却ガ ス（６′６′′′）を導入するための導入口（７′、７′′）が設けられること を特徴とする、請求項１０に記載の装置。 （１２）紡糸孔（１６′）の配列により形成される環の中央に配置される導入口 （１０）内に、冷却ガス（１３）の流れを均一にするための流れ調整装置または バッフル（１５）が設けられることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれかに 記載の装置。 （１３）紡糸口金（１′′′）の紡糸孔（１６′′′）か群を形成するように集 中されていることを特徴とする、請求項９に記載の装置。