JPH08501356A - セルロースファイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は第三アミンオキシド中のセルロース溶液を紡糸口金の孔を介して押出し、且つエアギャップを介して張力下でこれらの押出されたフィラメントを通し、次いで再生浴へ導くセルロースファイバ製造方法に係り、この方法が数式、51.4＋0.033xD＋1937xM²−7.18xT−0.094xL−2.50xF＋0.045xF²（Ｄが紡糸孔の直径（μｍ）、Ｍが紡糸溶液押出量（ｇ／分）／孔、Ｔが個々のフィラメントのタイター（dtex）、Ｌがエアギャップの長さ（ｍｍ）、Ｆが水分（ｇ）／空気（ｋｇ）のエアギャップ中の空気湿度である）の最大値がエアギャップの長さが３０ｍｍより大きいとすると１０であり、これによってフィブリル化傾向が極めて減少したセルロースファイバを提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】セルロースファイバ 本発明は、セルロースファイバ（繊維）と、第三アミンオキシド中のセルロー ス溶液を紡糸口金の紡糸孔を介して押出して、これらの押出されたフィラメント をエアギャップを介して沈殿浴へ導き且つ延伸するセルロースファイバ製造方法 に関する。 ビスコース法に代わりに最近は多数の方法が開示されており、セルロースが誘 導休を形成せずに、有機溶剤中、有機溶剤と無機塩の組み合わせたもの、又は水 性食塩溶液中で溶解される。このような溶液から作製したセルロースファイバは ＢＩＳＦＡ（人工ファイバ基準局）から属名リオセル（”lyocell”）を与えら れた。ＢＩＳＦＡは有機溶剤からの紡糸方法によって製造されたセルロースファ イバを「リオセル」と定義付ける。ＢＩＳＦＡは「有機溶剤」を有機化学薬品と 水の混合物であると理解している。「溶剤−紡糸（Solvent-Spinning）」は誘導 体を形成しない溶解及び紡糸を意味すると考えられる。 しかしながら、今まで、リオセルタイプのセルロースファイバに対してはその 一つの製造方法だけが産業的規模の実現を果たしたにすぎない。この方法におい ては、Ｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシド（ＮＭＭＯ）が溶剤として使用され る。このような方法は、例えば、米国特許出願第4,246,221号に開示されており 、高い引張強度、高い湿潤率（係数）、及び高い引掛強さを示すファイバを提供 する。 しかしながら、上記のファイバから製造された例えばファプリック（織物）な どの平面ファイバ集合体の有用性は、湿潤した時にファイバがフィブリル化する 著しい傾向にかなり制限される。「フィブリル化」は、湿潤条件下で機械的応力 を受けるとファイバが長手方向に裂開することを意味し、これによってファイバ が毛状になり且つ柔毛質になる。これらのファイバから製造され且つ染色された 織物は数回洗うとその色の強度をかなり損なう。さらに、摩擦部分や折り皺の縁 て軽い筋状の縞が形成される。これは、ファイバがファイバ軸の長手方向に配列 されるフィブリルから構成され且つこれらの間で交差結合が殆ど生じないことに 帰因する。 ＷＯ92/14871は、フィブリル化傾向の減少したファイバ製造方法を記述してい る。フィブリル化傾向の減少は、ファイバが最初の乾燥前に接触する全ての浴に 最大値ｐＨ８．５を提供することによって達成される。 ＷＯ92/07124もまた、フィブリル化傾向の減少したファイバ製造方法を記述し ており、この方法によれば、乾燥されてないファイバが陽性ポリマーによって処 理されている。このようなポリマーとしてイミダゾールとアゼチジン群を有する ポリマーが開示されている。さらに、ポリエチレン又はポリビニールアセテート のような乳化性ポリマーによる処理、又はグリオキサールを用いた交差結合が行 われてもよい。 １９９３年、スウェーデン、ルンド市で開催されたセルコン（CELLUCON）会議 でS．Mortimer（モーチマー）が行った講義において、延伸が増すにつれてフィ ブリル化の傾向が高まることが発表された。 公知のリオセル（lyocell）タイプのセルロースファイバがフィブリル化の傾 向に関して未だに所望すべき点を残していることが示されており、従って本発明 の目的は、フィブリル化傾向がより一層減少したリオセルタイプのセルロースフ ァイバを提供することにある。 この目的は、冒頭に記述した方法において、以下の数式、 51.4＋0.033xD＋1937xM²−7.18xT−0.094xL−2.50xF＋0.045xF² （Ｄが紡糸孔の直径（μｍ）、Ｍが紡糸溶液（ドープ）押出量（ｇ／分）／孔、 Ｔが個々のフィラメントのタイター（滴定量）（dtex）、Ｌがエアギャップの長 さ（ｍｍ）、Ｆが水分（ｇ）／空気（ｋｇ）で表すエアギャップ中の空気湿度で ある）の値が、エアギャップの長さが３０ｍｍより大きい場合に数１０を超えな いように前記方法を実行することによって達成される。 本発明は、紡糸パラメータを調整することによって、フィブリル化傾向が減少 したファイバが形成されるプラスの方法においてセルロースファイバの構造が影 響され得ることに基づく。 本発明による方法の好ましい実施例は、数式の値が５を超えないように前記方 法を実行することからなる。 タイター、紡糸溶液（ドープ）押出量／紡糸孔、エアギャップの長さ、及びエ アギャップ中の空気湿度の総計パラメータは、上記数式によって、これらのパラ メータがファイバのフィブリル化作用に与える影響に関して相互に関係付けられ る。フィブリル化にマイナス影響を与えるパラメータの変更は一つ又はそれより 多くの他のパラメータの適切な調整によって相殺され得る。当然、そこには経済 的又は技術的環境によって課せられる限界がある。例えは、０．０１ｇ／孔／分 の紡糸溶液（ドープ）スループットはフィブリル化傾向が減少したファイバの紡 糸に対して優良な条件を提供するが、経済的には釣り合わない。従って、０．０ ２５乃至０．０５ｇ／孔／分の紡糸溶液スループットが好ましい。 大きなエアギャップ長さはフィブリル化の作用にプラスの影響を与えるが、小 さな孔及び／又は孔の距離がステープルファイバ紡糸口金に使用される場合はこ れらの大きなエアギャップ長さが紡糸上の欠陥を比較的速く生じることがさらに 示された。従って、１００ｍｍより小さいエアギャップの長さが好ましい。 エアギャップ中の空気湿度に関しては、紡糸孔が小直径を有する紡糸口金にお いて、又は最低の紡糸溶液スループットの場合、通常の室気候の湿度で充分であ るか、より高いスループット又は７０乃至１３０μｍの便利な紡糸口金に対して は、２０乃至３０ｇの水分／空気（ｋｇ）の空気湿度が好ましい。エアギャップ 中の温度は露点以下にならないように選択され、これによって、水分がエアギャ ップ中で凝縮しないし、他方で、高すぎる温度による紡糸上の欠点が生じなくな る。１０乃至６０℃で値を調整することができ、２０乃至４０℃の温度が好まし い。 本発明による方法によれば、全ての公知のセルロース紡糸溶液が処理され得る 。従って、これらの紡糸溶液は５乃至２５％のセルロースを含んでいてもよい。 しかしながら、１０乃至１８％のセルロールの含有量が好ましい。セルロース製 造用の原材料には硬材又は軟材が使用されてもよく、且つセルロース（複数）の 重合度は技術的に汎用の商品の範囲内であってもよい。しかしながら、セルロー スの高分子量の場合、紡糸作用はより良くなることが示されている。セルロース の重合度と溶液濃度のそれぞれによって、紡糸温度は７５乃至１４０℃に及ぶこ ともあり且つあらゆるセルロース及びあらゆる濃度に対して単純に最適化されて もよい。エアギャップ中の延伸比は、ファイバのタイターが固定されている時は 紡糸孔の直径及び溶液のセルロース濃度に依存する。しかしながら、好ましいセ ルロース濃度の範囲において、（オペレータが）最適な紡糸温度範囲で操作して いれは、フィブリル化作用へのセルロース濃度の影響は全く検出されない。 引き続いて、本発明の試験方法と好ましい実施例が詳細に記述されている。 フィブリル化の求値： 湿潤条件下の洗浄及び仕上げ時のファイバの互いの摩擦を以下の試験によって シミュレーションする。八つのファイバを４ｍｌの水の入った２０ｍｌのサンプ ルボトルへ入れ、且つボン（ドイツ）、ゲルハルト（Gerhardt）社のＲＯ−１０ タイプのラボラトリメカニカルシェーカ中で１２段階で３時間振盪した。その後 、ファイバのフィブリル化作用を、０．２７６ｍｍのファイバ長さ当たりのフィ ブ リル数を数えることによって顕微鏡で求値した。 織物データ： １９９３年版の「ビスコース、モーダル、キュプラ、リオセル、アセテートと トリアセテートのステープルファイバ、及びトウの国際的に協定された試験方法 」によるＢＩＳＦＡルールに従って裂開時のファイバの引張強度とファイバの伸 長度を試験した。実施例１乃至２９ １２％の亜硫酸セルロースと硫酸塩セルロースの紡糸溶液（１２％の水、７６ ％のＮＭＭＯ）を１１５℃の温度で紡糸した。紡糸装置には、デーべンポルト（ Davenport）社のプラスチック処理に一般に用いられるメルトフローインデック ス装置を使用した。この装置は紡糸溶液を充填する加熱された温度制御シリンダ からなる。重量が付加されるピストンによって紡糸溶液はシリンダの底部に備え た紡糸口金を介して押出される。この方法は、エアギャップを一旦通過してから 押出されたフィラメントが紡糸浴に浸漬されるので、乾式及び／又は湿式紡糸方 法と呼はれる。 ２９段階の押出しテストを、紡糸口金の直径、紡糸溶液押出量、押出されたフ ィラメントのタイター、エアギャップの長さ、及び湿度を変えながら実行した。 これらの結果を表１に示した。「フィブリル」の欄には２７６μｍのファイバ長 さに対するフィブリルの平均数を示した。 表において、紡糸孔の直径をμｍ、押出量を紡糸溶液／孔／分のｇ、タイター を dtex、エアギャップをｍｍ、且つ湿度を水（ｇ）／空気（ｋｇ）で示す。「フィ ブリル」の下に示した数字はあらゆる結果の平均値である。４、１２、１３、１ ４、２０、２２及び２９の例は比較例（ｃ）を示す。他のすべての例は本発明に 従っており且つ対応するパラメータを経験的に得られた数式に代入した時、合計 は１０より下になる。表から、本発明によるセルロースファイバが試験では比較 ファイバが提供するより相当少ないフィブリルの数を提供していることがわかる 。実施例３０乃至４１ パラメータを以下のように変更して、これらの実施例を上記の実施例１乃至２ ９と同様に実行した。「フィブリル」の欄には２７６μｍのファイバ長さ当たり のフィブリルの平均数を示した。 ３０、３１、３３、３５、３６及び３８の例は本発明による数式を実行しない 比較例を表す。表からこれらのファイバがフィブリルの数が増加したことを示す （フィブリル長さ２７６μｍ当たり１０フィブリル以上）ことがわかる。 表３においては、表２に示したファイバに対する特徴的ファイバパラメータを 示す。 実施例４２乃至５４ パラメータを以下のように変更して、これらの実施例を上記の実施例１乃至２ ９と同様に実行した。以下の表４の「フィブリル」の欄には２７６μｍのファイ バ長さ当たりのフィブリルの平均数を示した。 表４は、エアギャップが約２５乃至３０ｍｍを超えるや否や、フィブリルの数 が明確に減少するのを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＭ，ＡＵ，ＢＧ，ＢＲ，Ｂ Ｙ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＮＯ，ＰＬ， ＲＯ，ＲＵ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 第三アミンオキシド中のセルロース溶液を紡糸口金の孔を介して押出し、 且つこれらの押出されたフィラメントをエアギャップを横切って沈殿浴へ導き且 つ延伸するセルロース繊維製造方法であって、 数式、51.4＋0.033xD＋1937xM²−7.18xT−0.094xL−2.50xF＋0.045xF² （Ｄが紡糸孔の直径（μｍ）、Ｍが紡糸溶液（ドープ）押出量（ｇ／分）／孔、 Ｔが個々のフィラメントのタイター(dtex)、Ｌがエアギャップの長さ（ｍｍ）、 Ｆが水分（ｇ）／空気（ｋｇ）で示すエアギャップ中の空気湿度である）の合計 が、エアギャップの長さが３０ｍｍより大きいとした場合、数１０を超えないよ うに実行されるセルロース繊維製造方法。 ２． 前記数式が数５を超えないように実行される請求の範囲１に記載の方法。 ３． 前記紡糸溶液（ドープ）押出量／孔が0.025乃至0.05ｇ／分である請求の 範囲１又は２に記載の方法。 ４． エアギャップの長さが１００より小さい請求の範囲１乃至３に記載の方法 。 ５． ７０乃至１３０μｍの直径の紡糸孔を有する紡糸口金において、エアギャ ップ中の空気湿度を２０乃至３０ｇの水分／空気（ｋｇ）に調整する請求の範囲 １又は２に記載の方法。 ６． フィブリル化傾向が減少したリオセルタイプのセルロース繊維を達成でき る請求の範囲１乃至５に記載の方法。