JPH08503181A - セルロースシート製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 第三アミンオキサイド中のセルロース加熱溶液を押出成形することによりセルロースフィルムを製造するための装置が示される。前記装置は、押出スリット（５）を有する押出ダイを有し、押し出されたフィルムを冷却するための冷却ガス供給部（２ｃ）が該押出ダイの真下に配置されることを特徴とする。この装置は、セルロースチューブラフィルムを製造するのに特に適している。

Description

【発明の詳細な説明】 セルロースシート製造装置及び製造方法 本発明は、第三アミンオキシド中のセルロース加熱溶液をエアギャップを介し て沈殿浴の中に押出すことによりセルロースシートを製造する装置及びその方法 に関する。本発明は詳細には、セルロースチューブラフィルムを製造する装置及 び方法に関する。以下の明細書及び特許請求の範囲において、「シート」という 言葉は、フィルム等の平面成形品を含むと理解されるべきである。 米国特許第2 179 181 号からは、第三アミンオキシドがセルロースを溶解する 特性を有すること、そしてこのような溶液からファイバー等のセルロース成形品 を沈殿により得ることができることが知られている。このような溶液の製造方法 は、例えばヨーロッパ特許出願公開第0 356 419 号から知られる。この公告によ れば、まず水性の第三アミンオキシド中でセルロース懸濁液が製造される。アミ ンオキシドは、４０重量％までの水を含有する。水性のセルロース懸濁液は加熱 され、セルロースが溶解するまで減圧下で水分が除去される。 セルロースファイバを作製する場合、スピニングダイ（紡糸口金）と沈殿浴と の間にエアギャップを設けて、ダイにおいて延伸を達成することができることが ドイツ特許出願公開第2 844 163 号から知られている。このようにダイにおける 延伸が必要なのは、付形された紡糸溶液が水性の沈殿浴と接触した後ではファイ バの延伸が非常に困難になるからである。エアギャップ内で設定されたファイバ 構造は、沈殿浴の中で固定される。 セルロースファイバ製造方法はドイツ特許出願公開第2 830 685 号からも知ら れ、この出願においては、第三アミンオキシド中のセルロース溶液を高温条件で 付形してフィラメントを提供し、これらのフィラメントを空気で冷却し、次いで 溶解されたセルロースを沈殿するためにこれらのフィラメントを沈殿浴へ導入す る。隣接する紡糸（spun）ファイバに付着する傾向を少なくするために、紡糸フ ァイバの表面はさらに、水で湿潤される。 継ぎ目のないチューブラ（円筒状）フィルムを製造するための上記のようなタ イプの装置及び方法は、国際公開第 93/13670 号から知られる。この公知の方法 によれば、円筒マンドレルの上で延伸されるチューブ形状を与えるために、リン グ形状の押出オリフィスを有する押出ダイを通してセルロース溶液を通過させ、 次いで沈殿浴中に導入する。押し出されたチューブがマンドレルの表面に付着し ないことを保証するために、チューブの内側が凝固し且つ円筒マンドレルの上で スライドするように、水の膜でその表面を被覆する。しかしながらこの方法は、 マンドレルの表面を濡らすために用いられる水が、押出オリフィスまで上がって ダイのリップを濡らすおそれがあり、そのことにより実際の押出方法における望 ましくない凝固につながるばかりでなく押出ダイが冷却されることにつながると いう点において、不具合を有する。これは、冷却されたダイが、押し出される溶 液を冷却してその粘度を増大させ、均一な厚さを有するシートを得るためのトラ ブルのない押出がもはや不可能であるので望ましくない。さらに前掲の装置は、 例えば厚さを変えるシートが製造されなければならない場合には、高い費用をか けて改造されなければならない。 国際公開第 93/13670 号で述べられた装置のさらなる不具合は、生産率を高く できないということである。これはなぜなら、押出品の冷却が十分に効果を生じ ないからであり、その理由は、高温の押出成形シートから熱が十分迅速に消散し ないからである。 他の理由の中でもとりわけ並々ならぬ高い粘性のために、押出成形されるセル ロース溶液は、完全に処理され得るように約１１０℃より上の温度に加熱されな ければならない。押出物がダイリップから出た後、押し出された溶液は、沈殿浴 に入る前、即ち凝固の前に延伸されることができるように、ある程度まで冷却さ れ且つ固体化されなければならない。冷却が効果を生じなければ、押し出された 溶液のエアギャップでの滞留時間をそれに応じて長引かせなければならないが、 それは、延伸速度を減ずることによりのみ実行されることが可能である。他方押 出成形をより低温で行う場合には、押出装置における材料の配分という問題が生 じる。 本発明の目的は、第三アミンオキシド中のセルロース加熱溶液を押出成形する ことによりセルロースシートを製造する装置及びその方法を提供することであり 、本発明の装置及び方法は、上記のような不具合を呈することなく、特に高い生 産力を呈するものである。 セルロースシートを製造するための上記タイプの本発明に従う装置は、押出オ リフィスを有する押出ダイを含み、該押出オリフィスのすぐ下に押出成形された シートを冷却するための冷却ガス入口が設けられることにより特徴づけられる。 例えば、約−１０℃から＋５℃の温度に冷却された空気が、冷却ガスとして適切 である。室温の空気を使用しても、加熱された押出成形物を冷却することができ る。本発明に従うガス冷却を用いると共に複数の温度及び入力量パラメータを用 いることにより、冷却能力は、関連するプロセスコンディションに単純な方法で 適合されることができ、それにより生産性が大幅に増大する。 本発明に従う装置の効果的な実施例は、冷却ガスの入口を押出オリフィスの両 側に設ける。 本発明に従う装置の好適実施例は、セルロースチューブラフィルムの製造に使 用されると共に、押出ダイの押出オリフィスがほぼリング形状に設計されること 、そして押出オリフィスにより形成されるリングの外側に冷却ガスの入口が設け られることにより特徴づけられる。本発明による装置のこの実施例は、比較的小 さい（例えば７０mmより小さい）直径を有するチューブラフィルムの製造によく 適している。 押出オリフィスがリング形状に設計される本発明に従う装置の別の好適実施例 は、より大きい直径を有するセルロースチューブラフィルムの製造に用いられる と共に、押出オリフィスにより形成されるリングの内側に冷却ガスの入口が設け られることにより特徴づけられる。この場合、使用される冷却ガス用の出口を、 押出オリフィスにより形成されるリングの内側に位置させて設けなければならず 、それはなぜなら使用された冷却ガスが、閉止されたチューブを通り抜けること ができないからである。冷却ガスの入口は、冷却ガスが押出オリフィスの出口縁 の方を向くように設計されるのが最も好ましい。 特に有効な冷却のために、本発明に従う装置のこの実施例は、押出オリフィス により形成されるリングの外側に位置される冷却ガス用のさらなる入口を有する 。 セルロース沈殿剤用のまた別の入口と沈殿浴液用の出口とを有し、それら両方 が、押出オリフィスにより形成されるリングの中心に位置される装置が、特に望 ましい。 本発明に従う装置は、沈殿浴液用出口の下に少なくとも１つのディスタンスプ レート（スペーサープレート）を有する場合に有効であることが判明した。この 特徴は、押し出されたシートが沈殿浴において崩壊することを有効的に防止する 。 本発明はさらに、第三アミンオキシド中のセルロース溶液を、押出オリフィス を有する押出ダイを介して加熱した状態で押し出し、加熱して押し出した溶液を 沈殿浴の中に入れて、溶解されたセルロースを沈殿させるセルロースシート製造 方法に関し、該方法は、加熱されて押し出された溶液が、押出成形の直後且つ沈 殿浴への導入の前に、ガス流にさらされることにより冷却されるという点に特徴 を有する。前記方法は、ガス流が本質的に押出方向に対して直角である場合に、 特に効果的である。 有効な冷却は、加熱された押出溶液が２つのガス流にさらされる場合に生じる が、それは、２つのガス流を高温の押出溶液の両面に当てることにより最も良く 達成される。 本発明に従う方法は、加熱されたセルロース溶液が、リング形状押出成形オリ フィスを有する押出ダイを介してチューブ形状で押し出される場合に、比較的小 さい直径（例えば７０mm未満）を有するセルロースチューブラフィルムの製造に 適用されることが可能であり、加熱されたチューブ形状押出溶液は、その外側で ガス流にさらされる。より大きい直径を有するチューブラフィルムを製造するた めには、押出溶液が内側から冷却されるのが最も良い。本発明に従う方法のこの 実施例においても、加熱されたチューブラ形状押出溶液がその内側においてガス 流にさらされるだけでなく、その外側においてもガス流にさらされる場合に、特 に有効な冷却が達成されることができる。 本発明の方法は、冷却後且つ沈殿浴への導入の前に、加熱したチューブラ形状 押出溶液をその内側においてセルロース沈殿剤と接触させる場合に、有効である ことが判明した。 本発明に従う装置及び本発明に従う方法は、Ｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキ シド（ＮＭＭＯ）中のセルロースの水溶液の処理に特に良く適している。 添付の図面を用いて本発明の好適実施例をさらに説明するが、添付の図面では 、図１はセルロースシート製造用の装置を示し、図２はセルロースチューブラフ ィルム製造用の装置を示す。 図１は、押出ダイ１ａと、冷却ガス用の２つの入口２ａ及び２ｂとを含む長尺 状押出装置の断面図を示し、該冷却ガスにより、フィルム状の押出溶液３ａがそ の両側において冷却される。入口２ａ及び２ｂの中への冷却用空気の導入は、下 向きの矢印により示される。冷却される押出成形品は、ダイの下側と沈殿浴の表 面との間の距離により決定されるエアギャップを通して延伸され、セルロースが 沈殿される沈殿浴の中に入れられる。第三アミンオキシドは、沈殿浴により吸収 される。沈殿浴の表面をハイフン線で示し、沈殿浴中に位置される２つのガイド ストリップを４ａ及び４ｂにより示す。シートは沈殿浴中のローラ（図示せず） により偏向されるとともに、沈殿浴から外へその後引き出される。 図１からわかるように、押出ダイ１ａは、互いにねじ又はキーで留められるこ とのできるいくつかの構成要素からなる。このダイの構成は、粘性の高いポリマ ー材料の融解押出成形に対して通常用いられるダイの構成に対応する。例えば、 材料を均一に配分して押出が行われるように、ダイの内部に装置（図示せず）を 設けることが有利である。 ＮＭＭＯセルロース溶液は、（垂直方向の矢印により示されるように）上から の圧力により押出ダイ１ａの中に入れられると共に、この図に太線で示されるフ ィルタプレートを通過される。フィルタプレートは、その下に配置される支持板 により支持される。その後、濾過された押出品は、構成要素９ａ及び９ｂにより 形成される実際のダイ本体の中に入る。ＮＭＭＯセルロース溶液は、押出オリフ ィス５を通って押し出される。押出オリフィス５は、圧縮解除領域として作用す る断面長尺部を有する。押出ダイ１ａは、スリット形状チャネル６を通って導か れる伝熱媒体により間接的に加熱される。 断熱体（図示せず）が押出ダイ１ａと冷却ガス入口２ａ及び２ｂとの間に設け られることができ、ダイ１ａから入口２ａ及び２ｂへの熱の伝わりが防止される 。 ダイ断面の調整は、２つの構成要素９ａ及び９ｂを取り替えることにより比較 的単純に行われることができ、装置の残りの構成要素の寸法を変える必要はない 。これは本発明による装置の決定的な利点を示す。 図１は、押出成形品の両側に冷却ガスを吹きつけることのできる装置を示し、 吹きつけの方向は本質的に、押出方向に対して直角である。 図２は、本発明に従うチューブラフィルム製造用の装置の断面図を示す。該装 置は、互いにねじ又はキーで留められることの可能ないくつかの構成要素を含む リング形状押出ダイ１ｂを備える。セルロース溶液は、図２の垂直方向の矢印に より示されるように、中心から離れた所で上から供給される。押出材料は、外側 から加熱されるリング形状配分チャンバ７の中に入れられる。リング形状配分チ ャンバ７から、セルロース溶液はリング形状フィルタプレートを通過させられ、 該リング形状フィルタプレートは、この図において太線で示されると共に、その 下に配置される支持板により支持される。濾過された（フィルタを通過された） 溶液は次に、２つのリング形状ハーフ８ａ及び８ｂにより形成される分割された ダイボデーに入れられる。本発明に従う装置のこの実施例でも、押出オリフィス ５において圧縮解除長尺部が設けられる。押出成形品は、チューブラ加熱押出物 として押出オリフィス５のダイリップからエアギャップの中に入れられる。 図１で示される装置と全く同じように、ダイ断面の調整はこの場合も、２つの 構成要素８ａ及び８ｂを取り替えることにより比較的単純に行われることができ る。 内側と外側の両側においてスクリュー形状通路が設けられるリング形状ボデー が、２つの構成要素８ａ及び８ｂにより形成されるリング形状凹部に位置される 。濾過された溶液は、これらの通路を介して押出オリフィスの中に入れられる。 冷却空気用の入口と用いられた空気用の出口、そして水用の入口と沈殿浴液用 の出口は、リングダイ１ｂの中心において同心チューブの形態で設けられる。冷 却空気用の入口には参照番号１１ａが付される。この冷却空気は、良好な空気流 特性を有するバッフルプレート１３に通じ、そこで空気は水平方向に偏向され、 チューブの内側においてチューブラ押出溶液３ｂに当たる。金属ガイド１４は、 冷却空気の部分が押出オリフィス５の出口縁に直接当たることを保証する。用い られた冷却空気は、出口１１ｂを通って退出する。 冷却を高めるために、押出オリフィス５により形成されるリングの外側に冷却 空気用の入口２ｃが設けられる。この第２の冷却空気の提供は、図１と同じく下 方向の２つの矢印により示される。 バッフルプレート１３の下には、プレート形状ディスク（円盤）１５があり、 ディスク１５により、チューブ３ｂの内表面が沈殿剤（水）で湿潤される。この 沈殿剤の入口は、参照番号１２ａで示されている。 比較的長いシリンダ状フィルムを処理するために、沈殿浴（ハイフン線で示す ）の表面の真下にスペーサープレート１６が設けられ、そのプレート１６の外縁 は、凝固してはいるがまだデリケートなフィルムがそれらの上をスライドする時 に損傷を受けないように、丸味を帯びている。ディスタンスプレート１６とフィ ルム３ｂとの間の摩擦面である接触面が小さく保たれることを保証することが 非常に望ましい。 スペーサープレート１６は、沈殿浴中で水に浸されると共に、沈殿浴を静める ように作用する。材料の入替え（流通）ができるドリル孔も設けられる。 沈殿浴を通るチューブラフィルムの誘導は、沈殿浴中のガイドローラ（図示せ ず）の上でフィルムが偏向される前に、いくつかのスペーサープレート１６を必 要とすることができる。 図２で示される装置では、１２ａを介して供給されそして使用済となった沈殿 剤が再び吸引されることができるディップ（浸漬）パイプ１７も設けられている 。このディップパイプの中につながる吸引パイプ１８も、沈殿浴表面の真上に設 けられる。このディップパイプの機能は以下の通りである。吸引パイプ１８が沈 殿浴表面の下に浸されない間は、空気及び非液体が吸い上げられる。沈殿浴のレ ベルが上がって２つの吸引パイプが浸されるようになるやいなや、沈殿浴液が、 ディップパイプ１７を通してだけでなく吸引パイプ１８を通しても吸い上げられ 、そして２つの吸引パイプが沈殿浴を再び出ると、空気が再び吸い上げられる。 このような手段により、チューブラフィルムの下部においてフィルムの内側と接 触している部分に滞留している沈殿浴中のＮＭＭＯの濃度が増大しないことも保 証される。 冷却及び内部の湿潤が調整されることができるように、バッフルプレート１３ 及びプレート形状ディスク１５が、移動可能なようにディップパイプ１７に取り 付けられるのが望ましい。 本発明による冷却は、従来技術において提起されたセルロース溶液用の押出装 置により可能な処理力よりも一層高い材料処理力でフィルムを押出すことができ るという効果を有する。

───────────────────────────────────────────────────── 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)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＵ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，Ｎ Ｏ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＩ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ラオホ、エルンスト オーストリア国 アー―4861 シェールフ リング 17／アオラッハ ハルプモース （番地なし) (72)発明者 レンナー、クラウス オーストリア国 アー―4860 レンツィン グ シュタルツィング 16 (72)発明者 シェーンベーク、アントン オーストリア国 アー―4844 レガウ フ レトヴェーク ８

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加熱溶液を押出成形することによりセル ロースシートを製造する装置であり、該装置が、押出オリフィス（５）を有する 押出ダイ（１ａ；１ｂ）を含み、押出オリフィス（５）の真下に冷却ガス用の入 口（２ａ、２ｂ；２ｃ；１１ａ）が設けられて押し出されたシート（３ａ；３ｂ ）を冷却することを特徴とするセルロースシート製造装置。 ２．押出オリフィス（５）の両側に、冷却ガス用の入口（２ａ、２ｂ；２ｃ；１ １ａ）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ３．押出ダイ（１ａ；１ｂ）の押出オリフィス（５）がほぼリング形状であるこ と、そして冷却ガス用の入口（２ｃ）がリングの外側に設けられることを特徴と する、セルロースチューブラフィルム製造用の請求項１に記載の装置。 ４．押出ダイの押出オリフィス（５）がほぼリング形状に設計されること、そし て冷却ガス用の入口（１１ａ）と使用された冷却ガス用の出口（１１ｂ）とが、 押出オリフィス（５）により形成されるリングの中心に設けられることを特徴と する、セルロースチューブラフィルム製造用の請求項１に記載の装置。 ５．冷却ガスが押出オリフィス（５）の出口縁の方向を向くように冷却ガス用の 入口（１１ａ）が設計されることを特徴とする請求項４に記載の装置。 ６．押出オリフィス（５）により形成されるリングの外側に位置される冷却ガス 用のさらなる入口（２ｃ）が設けられることを特徴とする請求項４又は５に記載 の装置。 ７．押出オリフィス（５）により形成されるリングの中心において、セルロース 沈殿剤用の入口（１２ａ）とセルロース沈殿浴液用の出口（１２ｂ）が設けられ ることを特徴とする請求項４乃至請求項６の１つに記載の装置。 ８．沈殿浴液用の出口の下に、少なくとも１つのスペーサープレート（１６）が 設けられて、沈殿浴中の押出されたフィルム（３ｂ）の崩壊が防止されることを 特徴とする請求項４乃至請求項７の１つに記載の装置。 ９．加熱された状態にある第三アミンオキシド中のセルロースの溶液が、押出オ リフィス（５）を有する押出ダイ（１ａ；１ｂ）を通して押し出されると共に、 溶解されたセルロースを沈殿させるように、加熱された押出溶液が沈殿浴中に導 かれるセルロースシート製造方法であって、加熱された押出溶液が、押出の直後 且つ沈殿浴中への導入の前にガス流にさらされることにより冷却されることを特 徴とするセルロースシート製造方法。 10．押出の方向が本質的に、ガス流に対して直角であることを特徴とする請求項 ９に記載の方法。 11．加熱された押出溶液が２つのガス流にさらされることを特徴とする請求項９ 又は請求項１０の１つに記載の方法。 12．２つのガス流が加熱された押出溶液の両側に当たるようにして、加熱された 押出溶液が２つのガス流にさらされることを特徴とする、請求項１１に記載の方 法。 13．加熱されたセルロース溶液が、リング形状押出オリフィスを有する押出ダイ を通してチューブ形状で押し出される、セルロースチューブラフィルム製造 用の請求項９に記載の方法であり、加熱されたチューブラ押出溶液が、その外側 においてガス流にさらされることを特徴とする上記方法。 14．加熱されたセルロース溶液が、リング形状押出オリフィス（５）を有する押 出ダイを介してチューブ形状で押し出されるセルロースチューブラフィルム製造 用の請求項９に記載の方法であり、加熱されたチューブラ押出溶液が、その内側 においてガス流にさらされることを特徴とする上記方法。 15．加熱されたチューブラ押出容器が、その内側において且つその外側において ガス流にさらされることを特徴とする請求項１４に記載の方法。 16．加熱されたチューブラ押出溶液が、冷却の後且つ沈殿浴中への導入の前に、 その内側においてセルロース沈殿剤と接触させられることを特徴とする請求項１ ４又は請求項１５に記載の方法。 17．Ｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシドが第三アミンオキシドとして使用され ることを特徴とする請求項９乃至請求項１６のうちの１つ又はそれ以上のものに 記載の方法。