JPH09309971A - 銅アンモニアセルロースドープ - Google Patents

銅アンモニアセルロースドープ

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JPH09309971A
JPH09309971A JP12694596A JP12694596A JPH09309971A JP H09309971 A JPH09309971 A JP H09309971A JP 12694596 A JP12694596 A JP 12694596A JP 12694596 A JP12694596 A JP 12694596A JP H09309971 A JPH09309971 A JP H09309971A
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JP
Japan
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cellulose
dope
weight
naoh
concentration
Prior art date
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Withdrawn
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JP12694596A
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English (en)
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Ikuya Miyamoto
郁也 宮本
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来に比べてセルロース濃度の高い流動配向
性銅アンモニアセルロースドープを得ること 【解決手段】 ドープ中のNaOH濃度を0.5〜0.
8重量%とすることにより、セルロースの溶解度を増加
させ,比較的高重合度のセルロースを高濃度に溶解し,流
動配向性ドープを得る。 【効果】 ドープ中のNaOH濃度という製造プロセス
上比較的容易な条件の変化で流動配向性銅アンモニアド
ープを得ることができる。これらのドープは再生セルロ
ース生産効率が高い。さらにこれらのドープから得られ
る再生セルロース成形体は強度,湿乾強度比が著しく高
いために産業資材用,衣料用の繊維の製造に適用可能で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は銅アンモニアセルロ
ースドープに関するものであり、さらに詳しくは繊維、
フィルム、分離膜などに有用な再生セルロース成形体の
原料となる銅アンモニアセルロースドープに関するもの
である。
【0002】
【従来技術】従来、産業用に用いられる銅アンモニアセ
ルロースドープの組成(重量%)は特公昭45ー258
54号公報によるとおよそ以下の通りである。 銅 3.5〜4.0重量% アンモニア 6.5〜8.0重量% セルロース 9.0〜12.0重量% NaOH 0.2〜0.4重量% その他(イオン)数100ppm ここでNaOHは銅源として加えた塩基性硫酸銅(Cu
SO4 ・nCu(OH)2 )を水酸化銅Cu(OH)2
に変換させるために必要であり、溶解プロセス中、銅は
水酸化銅の形態でなければセルロースを高濃度に溶解す
ることができない。ただし、アンモニア水に対する溶解
度は塩基性硫酸銅の方が高いため、現行プロセスではこ
のような溶解方法を採用している。
【0003】一方、NaOH濃度が0.4重量%を越え
る銅アンモニアセルロースドープは見出されていない。
これはドープ中のNaOHが著しく高く、0.8重量%
を越える場合、系内にノルマン化合物と呼ばれるゲル状
物質が形成されてドープの性状が悪化することが経験的
に知られているからである。またドープ中のセルロース
濃度はおおよそ上記の通りで、9重量%〜12重量%の
範囲で用いられている。これはセルロース濃度が9%よ
り低い場合は得られる再生セルロースの強度が著しく低
下するためである。一方、セルロース濃度が12重量%
より高くすることは、得られる再生セルロース成形体の
物性の向上のみならず、生産性向上という製造プロセス
上からも非常に重要であるが、従来の銅/アンモニア/
NaOH組成条件においては、溶解性の問題から製造す
ることができない。よって、現在のところ12重量%を
越えるセルロース濃度の銅アンモニアセルロースドープ
は存在しない。もちろん、セルロースの重合度(DP
v)を著しく下げることによってセルロースの溶解限界
濃度を増加させることは可能であるが、その場合、再生
セルロースの物性の向上はほとんど得られない。要する
に、DPvが800以上かつセルロース濃度が13重量
%以上の銅アンモニアセルロースドープは存在しない。
【0004】他方、芳香族ポリアミドや芳香族ポリエス
テルなどの剛直性高分子は溶媒に濃厚に溶解することに
よってリオトロピック液晶性を示すことが良く知られて
おり、これらの液晶溶液から液晶紡糸することによって
従来のドープから得られるものに比べて著しく高強度、
高弾性率の繊維が工業的に得られている。従ってセルロ
ース及びセルロース誘導体についても、適切な溶媒を用
いて液晶ドープが形成されれば非常に有意義な発明とな
る。セルロースが特定溶媒との組み合わせで液晶性を示
すことは既に公知である。例えばNーメチルモルフォリ
ンNーオキシド/水、ジメチルアセトアミド/塩化リチ
ウム、トリフルオロ酢酸/ハロゲン化溶媒、液体アンモ
ニア/アンモニウムチオシアネートなどが報告されてい
る。また特開平04ー258648には硫酸,ポリリン
酸、水などの無機酸混合溶媒中でセルロースがその溶媒
組成によって液晶性あるいは流動配向性を示すことが報
告されている。流動配向性とは、ドープにシェヤーを付
与することによってドープに一時的な異方性が発現する
性質であり、紡糸に際し液晶ドープに準ずる効果を示す
ため、得られる再生セルロース成形体の物性も従来のも
のに比べて向上する。
【0005】しかしながらこれらの溶媒は一般的に高
価、かつ毒性が高く、工業的に用いるには致命的な欠点
がある。よって、より経済的なセルロースの液晶化ある
いは流動配向化溶媒の出現が望まれている。こうした意
味で銅アンモニア溶液中でセルロースが液晶あるいは流
動配向性を示せば工業的に充分適用可能である。液晶性
あるいは流動配向性は、ドープ中のセルロース濃度をあ
る一定以上にすることによって発現するが、上記の通
り、セルロースの溶解性の問題からセルロース濃度を1
2重量%より高くすることができないため、現在のとこ
ろ流動配向性を示す銅アンモニアセルロースドープは存
在しない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、安
価、かつ安全な条件で、従来に比べて高強度、高弾性率
な再生セルロース繊維あるいは膜などの成形体を得るこ
とができるセルロース濃度の高い銅アンモニアセルロー
スドープを得ること、またその中で著しく効果の高い流
動配向性銅アンモニアセルロースドープを得ることであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らはかかる点に
鑑み、この問題をクリアーすべく鋭意検討を重ねた結
果、銅アンモニアセルロースドープ中のNaOH濃度
(以下、F−NaOHという)を0.4重量%以上、
0.8重量%以下にすることによってセルロースの溶解
度が増加し、セルロース濃度を13重量%以上に調製で
きることを見いだした。さらにこれらの銅アンモニアセ
ルロースドープ中F−NaOHが0.7〜0.8重量%
のドープは著しく溶解性が高くなるため、セルロース濃
度18重量%以上で流動配向性を示すことも併せて見出
し、本発明を完成するに至った。
【0008】すなわち本発明は、 1)銅、アンモニア水、セルロース、NaOHからなる
銅アンモニアセルロースドープ中セルロースの重合度
(DPv)が800以上、セルロース濃度13重量%以
上、かつNaOH濃度(FーNaOH)が0.5〜0.8
重量%であることを特徴とする銅アンモニアセルロース
ドープ、 2)1)のドープの中でF−NaOHが0.70〜0.
80重量%、かつセルロース濃度が18重量%以上、2
0重量%以下であることを特徴とする流動配向性銅アン
モニアセルロースドープ、である。
【0009】本発明における銅アンモニアセルロースド
ープは、セルロース濃度が13重量%以上、かつDPv
が800以上であることが必要である。この条件を満た
すことにより、得られる再生セルロースの強度を従来の
ものに比べて高くすることができる。本発明における流
動は配向性ドープは、セルロース濃度18wt%以上、
20wt%以下、かつDPvが800以上という条件を
満たすものである。この流動配向性銅アンモニアセルロ
ースドープから通常の凝固法で得られる再生セルロース
の強度、弾性率は従来のものに比べて著しく高く、常識
的なセルロース濃度上昇に伴う強度増加の外挿値から予
想される値をはるかに越える。また、一般的に高分子溶
液の粘度は濃度の上昇とともに増加するが、流動配向性
が発現することにより、逆に粘度が低下する。本発明に
おける流動配向性銅アンモニアセルロースドープは、セ
ルロース濃度が著しく高くても、粘度低下の効果によっ
て可紡性を損なわないドープ粘度に調整することができ
る。
【0010】本発明における流動配向性は、以下に示す
方法によって決定される。銅アンモニアセルロースドー
プをスライドグラスとカバーグラスの間に封入し、偏光
顕微鏡のクロスニコル化に置く。ドープが光学的に等方
的である場合はドープにシェヤーを与えても光は透過し
ない。ここでドープにシェヤーを与えた後3秒以上5秒
以下光が透過するものを流動配向性ドープとする。
【0011】液晶ドープの場合はシェヤーを付与するこ
となく光が透過する。本発明における銅アンモニアセル
ロースドープは液晶性は示さない。セルロース濃度は高
ければ高いほど流動配向性は高いが、セルロース濃度2
0重量%が溶解限度であり、これ以上の濃度には調製で
きない。本発明におけるDPvとは、銅アンモニアセル
ロースドープ中のセルロースの重合度であり、以下に示
す方法により算出されるものである。まず銅アンモニア
セルロースドープを2重量%の硫酸で30分再生する。
その後飽和Na2CO3水溶液で中和し、2時間以上水洗
し、10時間以上、60℃で真空乾燥する。得られたセ
ルロースサンプルをカドキセン(酸化カドミウム/エチ
レンジアミン/NaOH/H2 O=5/29/1.4/
166、w/w/w/w)に溶解する。その溶液の25
℃における極限粘度数をBrownらによって報告され
た式(1)、(2)に代入することにより粘度平均重合
度(DPv)を算出する。
【0012】 「η」=3.85×10ー 2 Mw0 . 7 6 (cmー 1 ) (1) DPv=Mw/162 (2) 本発明で使用する銅アンモニアセルロースドープの原料
セルロースとして、パルプ、リンターなどの天然セルロ
ースが好適に用いられる。本発明におけるF−NaOH
の範囲はセルロースの溶解度が従来のドープに比べて高
くなるために必要である。セルロースの溶解度はF−N
aOHに大きく依存する。すなわちF−NaOHが0.
4以上で増加し始め、0.70〜0.80で最大とな
り、その後急激に減少する。F−NaOHが0.4以上
でなければセルロース濃度を13重量%以上に調製でき
ない。またF−NaOHが0.70〜0.80の範囲に
なければセルロース濃度を18重量%以上に調製するこ
とはできない。このようにセルロース濃度が18重量%
以上でなければドープが流動配向性を示さないため、F
−NaOHがこの範囲にない場合は流動配向ドープを調
製できない。
【0013】
【発明の実施の形態】
【0014】
【実施例1ー7】実施例1〜7でF−NaOHとセルロ
ースの溶解度の関係及びドープの流動配向性との相関に
ついて例示する。銅アンモニア水溶液に重合度(DP
v)が800のセルロースを溶解する際、最終濃度が銅
濃度4.0重量%、アンモニア濃度8.0重量%、F−
NaOH=0.5から、0.8重量%まで0.05重量
%きざみで7種類、及びセルロース濃度が0重量%から
20重量%まで1重量%きざみとなるように溶液を仕込
み、溶解実験した。その際のそれぞれのF−NaOHに
対するセルロースの溶解上限濃度(SL)を求め、それ
ぞれ実施例1〜7として表1に示した。ここで溶解と未
溶解の判定は以下の方法により行った。
【0015】まず溶液を0℃で24h攪拌した後、2時
間遠心分離し、未溶解セルロース残査が仕込セルロース
に対して2%以下の場合を溶解とし、2%より多い場合
を未溶解とした。またこれらのドープをクロスニコル下
での偏光顕微鏡を用いて観察し、液晶性及び流動配向性
を調べた結果も表1に併せて示した。ここではスライド
グラスとカバーグラスに挟んだドープにシェヤーとして
1paの応力を与え、光の透過時間(TL)を流動配向性
の指標とし、透過時間が5秒以上のものを流動配向性ド
ープとした。
【0016】
【表1】
【0017】
【比較例1ー4】F−NaOHが0.45、0.85重
量%である以外は実施例と同様の条件で実験を行った結
果をそれぞれ比較例1、2とし、表1に併せて示した。
またセルロースの重合度(DPv)がそれぞれ300、
700でF−NaOHが0.45重量%である以外は実
施例と同様の条件で実験した結果を比較例3、4として
表1に示した。F−NaOHとセルロースの溶解度に非
常に高い相関があり、F−NaOH=0.5以上でない
と13重量%のセルロース濃度にならないこと、F−N
aOHが0.70〜0.80重量%の範囲でないとセル
ロース濃度が18重量%以上に調製できないことがわか
る。またDPv800以上かつセルロース濃度が18重
量%以上でないとドープが流動配向性を示さないことも
理解できる。
【0018】
【実施例8ー14】実施例8〜14で流動配向性ドープ
と等方性ドープから得られる再生セルロース成形体の物
性の違いについて例示する。 実施例1から7で調製し
た銅アンモニアセルロースドープを手圧で一定方向に流
延して直ちに2重量%の硫酸で10分間凝固再生した。
2時間水洗乾燥後のフィルムの引っ張り強度(TS)及
び伸度(TE)を測定した。また水に30分間浸責して
膨潤させたフィルムについても同様に強度を測定し、湿
乾強度比(R)を算出した。なお、強度測定はASTM
(D882ー61T)法に従って行った。これらの結果
を実施例8〜14として表2に示す。
【0019】
【表2】
【0020】
【比較例5ー8】比較例1〜4で調製した銅アンモニア
セルロースドープを実施例8〜14と同様に実験した結
果を比較例5〜8として表2に併せて示した。本発明に
おける銅アンモニアセルロースドープから得られる再生
セルロースの物性は従来のものに比べて高いことがわか
る。中でも特に流動配向性ドープから得られる再生セル
ロースの引っ張り強度、伸度、湿乾強度比は著しく高い
ことがわかる。
【0021】
【発明の効果】銅アンモニアセルロースドープ中のNa
OH濃度という容易な製造条件を変化させるだけでセル
ロースの溶解度を増加できるという知見を基に、従来に
ないセルロースが高濃度の銅アンモニアセルロースドー
プを得た。これらのドープは再生セルロース成形体の生
産性が従来に比べて高い.またこれらのドープの中で特
定組成のものは流動配向性を示すために、それから得ら
れる再生セルロース成形体は従来のものに比べて著しく
強度、弾性率が高い。よって産業用資材分野への応用が
可能である。またこれらの再生セルロース成形体は湿乾
強度比が高いため、衣料用繊維、及び分離膜用途など広
範囲な用途に適用可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 D01F 2/04 D01F 2/04 Z

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅、アンモニア水、セルロース、NaO
    Hからなる銅アンモニアセルロースドープにおいて、セ
    ルロースの重合度(DPv)が800以上、セルロース
    濃度が13重量%以上、かつNaOH濃度が0.5〜
    0.8重量%であることを特徴とする銅アンモニアセル
    ロースドープ。
  2. 【請求項2】 銅、アンモニア水、セルロース、NaO
    Hからなる銅アンモニアセルロースドープにおいて、セ
    ルロースの重合度(DPv)が800以上、セルロース
    濃度が18重量%以上、20重量%以下、かつNaOH
    濃度が0.7〜0.8重量%であることを特徴とする流
    動配向性銅アンモニアセルロースドープ。
JP12694596A 1996-05-22 1996-05-22 銅アンモニアセルロースドープ Withdrawn JPH09309971A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003027370A1 (fr) * 2001-09-19 2003-04-03 Katsuyama Technos Ltd. Fil et etoffe contenant de la peau de bambou et procede de fabrication de ce fil et de cette etoffe
US7060211B2 (en) 2001-09-19 2006-06-13 Katsuyama Technos Ltd. Yam and cloths made mainly from bamboo sheaths and methods for manufacturing the same
JP2007522360A (ja) * 2004-02-17 2007-08-09 フラウンホファー−ゲゼルシャフト ツア フェデルンク デア アンゲヴァンテン フォルシュンク エーファウ 不織布の製造方法、不織布およびその使用

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