JPH10505886A - 押出物品の製造 - Google Patents

押出物品の製造

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JPH10505886A
JPH10505886A JP8521509A JP52150996A JPH10505886A JP H10505886 A JPH10505886 A JP H10505886A JP 8521509 A JP8521509 A JP 8521509A JP 52150996 A JP52150996 A JP 52150996A JP H10505886 A JPH10505886 A JP H10505886A
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グレイブソン,イーアン
ジョン ヘイハースト,マルコーム
アシュレイ モーテマー,サイモン
バイロン スミス,スティーブン
アーサー ホワイト,パトリック
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コートールズ ファイバース(ホールディングス)リミティド
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Abstract

(57)【要約】 ここに述べるリヨセル押出製物品の製造方法は、第3級アミンN−オキシドのセルロース溶液をダイ(2)経て、空気が供給、排気されているエアギャップ(3)を通って凝固浴(5)中に押出されるリヨセル押出製品の製造法であって、エアギャップ(2)がダイ(2)の前面(2a)に隣接する第一領域(9)とタイ(2)の前面(2a)からより遠く離れている第二領域(12)とを含み、前記第一領域(9)への供給空気の水分含有量が第二領域(12)への供給空気の水分含有量よりも低い値に維持されていることよりなることを特徴とする方法である。この方法は、改良された紡糸特性を奏し、そしてフィブリル化傾向の減少したリヨセルフィラメント群を提供できる方法である。

Description

【発明の詳細な説明】 押出物品の製造 発明の技術分野 この発明は、第3級アミン N−オキシドのセルロース溶液をダイを通して凝 固浴に押出すセルロース物品の製造方法に関する。 セルロースがある種の第3級アミン N−オキシド(便宜上、アミンオキシド という)に溶けて、ダイを通して凝固浴に押出され、繊維及びフィルムのような 成形品を形成する溶液またはドープになることが知られている。一般に、このド ープは少量の水を含んでおり、そして凝固液は、通常は水性の浴である。凝固物 品は、次いで残留アミンを凝固物品から除去するべく水で洗滌される。このプロ セスは溶剤紡糸プロセスの一例であり、かくして製造される繊維は、溶剤紡糸セ ルロース繊維またはリヨセル繊維(lyocell fibre)といわれてい る。好適なアミンオキシド溶剤の一例は、N−メチルモルホリン N−オキシド (NMMO)である。 背景技術 引用することによりその記載内容をここに含めることとする米国特許第4,2 61,943号は、水性のNMMOセルロース溶液を紡糸口金を通して、例えば 長さが5または30cmのエアギャップ(air−gap)を通して押出してフ ィラメントが形成され、フィラメントが次いで水性浴中を通過することでリヨセ ル繊維を製造するという溶剤紡糸方法を記載している。この特許はエアギャップ 中のフィラメントが押出直後にセルロースの非溶剤、例えば水で被覆される溶剤 紡糸方法をも記載している。このプロセスはエアギャ ップ中でフィラメント群が膠着し合う傾向を減少させるといわれている。 WO−A−93/19230号は、エアギャップ中のフィラメントが凝固浴へ の導入以前に、例えばフィラメント群を冷空気流下に置くことにより冷却する溶 剤紡糸方法について記載している。ドープの温度は90から110℃、冷却空気 温度は−5から+5℃、及びエアギャップの長さは60から145mmである。 発明の開示 本発明はリヨセルの押出成形品を製造する方法であって第3級アミン N−オ キシドのセルロース溶液を紡糸口金を通して、空気が供給、排出されているエア ギャップを経て押出されて、凝固浴中に導かれるリヨセルの押出成形品の製造法 において、エアギャップがダイの前面に接する第一領域とダイの前面からより離 れた第二領域とからなり、第一領域に供給される空気の水分が第二領域に供給さ れる空気の水分よりも低い値に維持されていることを特徴とする方法を提供する 。 リヨセル押出物品はフィルム、または好ましくはフィラメント(後で切断され ステープルファイバーとされるフィラメントの群からなるトウのみならず連続フ ィラメント糸の両者を含む)の形態であるこことができる。この物品がフィラメ ント群であるとき、通常、ダイは紡糸口金といわれ、この押出方法は紡糸といわ れる。 ダイと凝固浴との間のエアギャップの長さは、好ましくは10から160mm 、もっと好ましくは15から150mm若しくは20から60mmの範囲である 。エアギャップ領域のガスは、好ましくは空気ではあるが、他の不活性ガス若し くは混合ガス、例えば窒素ガスも用いることができる。 エアギャップの二つの領域は、同一若しくは違った長さとすることができる。 好ましい一実施態様では、第一領域の長さが第二領域の長さよりも短い。第一領 域は好ましくは長さ3から10mmとして、第二領域がエアギャップの残りの長 い部分を占めるようにするのが好ましい。セルロース溶液(ドープということも できる)は、通常、エアギャップを経て下方向に向けて押出される。空気はエア ギャップへ向けてエアギャップ領域を通るドープの押出物の進行方向を実質的に 横切る方向、つまり汎用押出方法を用いるときには水平方向に、供給され、そし て抜き取られることが好ましい。このような横断方向配置では、エアギャップを 横切る空気の流れは、便宜的に、クロス−ドラフト(cross−draft) という。エアギャップの両方の領域へ供給される空気の速度は、好ましくは1か ら20m/秒の範囲、もっと好ましくは2から10m/秒の範囲である。空気の 速度は2つの異なるエアギャップ領域内のドープ押出物の周囲で異なるガス雰囲 気条件を維持するのに充分なものではあるが、そこを通過するドープ押出体の秩 序だった通過を乱れさせる程に高くてはいけないことが理解されるであろう。一 般に、長いエアギャップ領域ではこのような乱れを起こさせる可能性がある。エ アギャップの第一領域及び第二領域における空気の速度は、同じとするか若しく は異なっていてもよい。適切な空気の速度は、個々のケース毎に、簡単な試行に よって決めることができる。 何れか一方または両方の領域からの空気の排出方法は吸引によることができる 。エアギャップへの空気の供給及びエアギャップからの空気の排出は、適切に設 計された吹き込みノズルまたは吸引ノズルを用いて都合よく行うことができる。 別別に離して配置された吹き出しノズルが第一領域及び第二領域の各々に対して 必要であることが理解れるであろう。サクションノズルは、1個若しくはそれ以 上配置れていてよい。好ましい実施態様では、各々の吹き出しノズルが同様の大 きさのサクションノズルに向けて配置される。このことは、各々のエアギャップ 領域、特に第一領域で、好ましいことではあるが、仮に第一領域の長さが第2領 域の長さよりも大きければ、特に第一領域を横切るドープ押出体の近辺の雰囲気 の厳密な制御を可能にする利点となる。 エアギャップに適用される空気の温度は、一般に周囲温度、例えば0〜40℃ 、多くの場合20から30℃であり、ダイへ供給されるドープ温度は、通常、約 80から125℃の範囲である。したがって、空気流は押出物をエアギャップ中 で冷却するのに役立つ。通常方法では、押出物の凝固浴からの引取り速度は、押 出物をその機械的性質を向上させる目的で延伸すべく、ダイを通るドープの押出 速度よりも速く、多くの場合約2.5から25の範囲の比である。このような延 伸は、その殆ど全てがエアギャップ域内で起っているものと考えられる。エアギ ャップ内での押出物の冷却は、延伸が起こる帯域を多くの場合ダイ前面に最も近 いエアギャップの部分に限られる。本発明の方法では、全ての延伸がエアギャッ プの第一領域内で実質的に起こることが好ましい。押出物の引取り速度は、5か ら100m/分の範囲であることが好ましい。 エアギャップの第二領域に供給される空気の水分含有量は、第一領域に供給さ れる空気の水分含有量よりも大きく、kg空気当たり約1から20g水の範囲で あることが好ましい。第一領域に供給される空気の水分含有量は、kg空気当た り0から20gの範囲であることが好ましく、もっと好ましくはkg空気当たり 0から10gの範囲であり、第二領域に供給される空気の水分含有量は、好まし くはkg空気当たり5gから30gの範囲である。 リヨセル繊維は、一般的に、特に精錬、漂白及び染色等の布帛製 造過程で通常受ける湿熱加工処理途上で機械的な緊張作用を受けたときに、フィ ブリル化する傾向がある。フィブリル化に関して、長いフィブリルは繊維の表面 から部分的に離れて、それぞれの繊維(繊維を含む糸及び布帛についても同様で ある)に美観上、不快な毛羽立ち外観を与える。本発明の方法による繊維製品は 、汎用の紡糸技術で製造された繊維に比べて、意外にも、低度のフィブリル化傾 向を示すことがわかった。 リヨセルの紡糸では、例えばフィラメント形態のドープ押出物がときにはエア ギャップ内で破断することが知られている。この程の破断は、紡糸安定性の減損 とか劣悪な紡糸性であるといえる。劣悪な紡糸性の証左は、フィラメントの破断 または巻取製品中のフィランメントの膠着若しくは甚だしい場合にはエアギャッ プ領域若しくは凝固浴内で全く紡糸が止まってしまうといったこと観ることで知 ることができる。本発明の方法は、意外にも特により長いエアギャップを用いる 紡糸において汎用の紡糸技術に比べてより良好な紡糸安定性を提供することがわ かっている。この効果の計量的な評価は、難しいことではあるけれども、観察に よって直ぐに確かめることができる。 ドープ中のセルロースの平均重合度(D.P.)は、一般に250〜2000 の範囲、好ましくは500から2000の範囲、更に好ましくは750から10 00の範囲である。セルロースのD.P.が750から1000の広い範囲で良 好な紡糸性が得られることが認められた。セルロースの平均重合度(D.P.) は、水性の金属/アミンコンプレックス溶剤、例えば酸化銅アンモニア(銅アン モニウムヒドロキヒド)溶液の希薄溶液の粘度測定によって適切に求めることが できる。適切な方法は、TAPPI Standard T206に基づくもの で、試験方法3として後述する。セルロ ースのD.P.は、モル当たりの無水セルロース単位の数の尺度であり、この方 法で測定されたD.P.は粘度平均D.P.である。 図面の簡単な説明 ここで、添付の図面を参照して、本発明を更に詳細に説明する。図面は本発明 を実施するにあたって用いる装置の模式的説明図である。 図において、水性のアミンオキシドのセルロース溶液は、ギヤポンプ1を経て 紡糸口金2に供給されている。このドープは、例えばセルロース5から25重量 %、NMMO70から85重量%及び水5から15重量%を含み、その温度は8 0から125℃の範囲にある。ドープは紡糸装置2の複数の孔を通って下方に向 け、ドープの温度よりも低い温度に維持されている、ドープが固化しそしてフィ ラメント群4を形成するエアギャップ3中へと押出されている。次いで、フィラ メント4は水性の凝固浴5を通ってから、ローラ6の一部周を通過した後、洗浄 、乾燥及び他の適宜の処理工程へ向けて引取られている。ローラ6の表面速度は フィラメント群を延伸するべく、紡糸装置2の複数の孔を通って押し出されるド ープの速度よりも大きい。フィラメント群の延伸は、殆どエアギャップ3の領域 内で起こる。 一番目の空気供給は紡糸口金2に隣接する第一領域9のエアギャップ3へ吹き 込みノズル8から吹き込まれ、そして吸引ノズル8によってエアギャップ領域3 から抜き取られ、そうすることで空気がフィラメント群4の走行路に向けてエア ギャップ領域3を横断して通過することになる。ノズル7と8は、この方法が紡 糸装置2の前面2aに隣接して設置されている第一領域9の雰囲気の温度及び湿 度を所望値に保持するように配置されている。二番目の空気供給は、紡糸口金2 からより遠いエアギャップ3の2番目の領域12に同様に吹き込みノズル10か ら吸引ノズル11に向けて、同様に吹き込まれている。ノズル10及び11は、 この方法が第一領域9と凝固浴9との間に設置されている第二領域12の雰囲気 温度及び湿度を所望値に保持するように配置されている。そして、ノズル10と 11はフィラメント群4をすっかり横切って空気を供給すべく延びている。吹き 込みノズル7に供給される空気の水分含有量は、吹き込みノズル10に供給され る空気の水分含有量よりも低い。これら2つの供給空気の温度は、同じであって も、相違していてもよい。 前記の図は2つの異なる性質をもつ空気のエアギャップへの供給を説明してい るが、本願発明の着想を逸脱しないで3つ又はそれ以上の異なる空気を異なるエ アギャップ領域に供給できることが理解できるであろう。 リヨセル繊維のフィブリル化の傾向は、以下に述べる試験方法によって評価で きる。試験方法1(サンドテスト) 100から200本の繊維群よりなる小さな房束を5mm長さに切断する。こ れら短い繊維はガラスのマイクロビーズ4gを含む20mlの薬ビンに入られ、 次いで水8mlを添加する。薬ビンをしっかりと締めてから、スチュアートフラ スコ振盪機(stewart flask shaker)にかけて、2800 サイクル/分で20分の間振盪する。 ほんの少しの繊維を採取して、顕微鏡のスライドグラス上に載置してフィブリ ル化指数(Cf)をフィブリル化繊維の光学顕微鏡写真から算出する。長さLの 繊維にくっつているフィブリルの全長さを測定した。フィブリル化指数は、次式 で与えられる。 Cf=Σf/L この作業は、人手または画像解析で行うことができる。これに代えて、標準顕 微鏡写真の組を比較に用いることもできる。熟達した繊維技術者達は、この方法 で彼らの評価に食い違いがないことを確かめている。多数のフィブリルを桧べる ことは困難なので、約30以上ものフィブリル化指数を測定することは現実的に は不可能である。データは、長さ5mmの繊維の中央及び端について測定したも のである。繊維の端について得られた結果は、布帛の使用上の性能と最もよく相 関することが経験上明らかであり、このデータのみがCf(TM1)としてここ で引用する数値である。試験方法2(精錬−染色) 次の方法を用いてフィブリル化指数(F.I.)を評価した。繊維のサンプル のフィブリル化の度合いが増大する列に並べた。次いで、各々のサンプルから繊 維の標準長さを測り、フィブリルの数(繊維の本体から延びる細い毛状とげ)を 標準長さに沿って数えた。各々のフィブリルの長さを測り、フィブリル数に各々 のフィブリルの長さをかけた積を数値を各々の繊維について求めた。この数の最 も高い値をもつ繊維を最もフィブリル化している繊維と定め、フィブリル化指数 10を割りつけた。全くフィブリル化していない繊維にフィブリル化指数0を割 り付け、残余の繊維を顕微鏡的に測定した値に基づいて0から10任意数の範囲 に割り付けた。 次いで、これらの測定繊維を用いて標準等級スケールを作成した。任意の対象 繊維のサンプルのフィブリル化指数の測定は、5または10の繊維を顕微鏡下で 目視により標準等級スケールと比較して求めた。各々の繊維について視覚的に得 た数値を平均して、試験対象繊維のサンプルのフィブリル化指数を算出した。多 くの場合、目視判定とその値を平均することが、計測測定よりもより迅速である ことがわかるであろう。熟達した繊維技術者達が行う等級つけ評価結果は、相互 に整合性が認められることがわかった。 布帛のフィブリル化指数は、布帛表面から抜き取り採取した繊維について評価 することができる。F.I.が約2.0から2.5以上の編織物布帛は汚らしい 外観を呈する。 1.7dtexのリヨセル繊維のトウに捲縮を付与して、30mmのステープ ルファイバーとしてから、20dtexの紡績糸とした。この糸を80mm幅の 天竺編地(stockinette)に編成し、精練後ネイビーブルーに染色し た。この編地を家庭用洗濯機で40℃で洗濯した後、家庭タンブル乾燥機で乾燥 した。精練及び染色後、又は一回若しくはそれ以上のウオッシュ/タンブル(W /T)サイクルの後の乾燥した布帛から抜き取った繊維について、フィブリル化 指数を測定した。試験方法3−キュプラアンモニウム溶液の粘度及びD.P.の測定 この試験は、TAPPI STANDARD T206 os−63に基づく ものである。セルロースを銅15±0.1g/リットルとアンモニア200±5 g/lを含む酸化銅アンモニア溶液(銅アンモニウムヒドロキヒド溶液)中に、 亜硝酸含有量<0.5g/リットル(Shirley Institute S tandard)に溶解させ、正確に濃度のわかったセルロースの溶液(約1% )を調製した。Shirley粘度計で溶液の20℃における流れ時間を測定し 、この測定値から標準法にしたがって粘度を算出する。粘度平均D.P.は、下 記の実験式により得られる: D.P.=412.42851n〔100(t−k/t)/ n.C〕ー348 ここに、tは秒で表される流れ時間、kは重力定数、Cはチュープの定数及びn は試験温度におけるg/mlで表される水の密度( 20℃で0.9982)である。 以下の実施例により本発明を説明する。実施例における部及び比は、特に指定 しない限り重量による。実施例1 下記の木材パルプ(種々組成;種々重合度(D.P.)、NMMO 74−8 0%及び水12.6%を含有する紡糸ドープを調製した。このドープを各々直径 80ミクロンの90の紡糸孔を有する紡糸装置(ヘッド温度 115℃)を通し て以下の特定長を有するエアギャップを経てNMMO25%及び水75%からな る、25℃の凝固浴中に押出して、リヨセル繊維を形成した。押出フィラメント 群を横切って上部及び下部の供給源から空気を吹きつけた。これらのクロス−ド ラフトの第一の上部領域の厚さは、約4mmであった。第二の下部領域のそれは 濾斗形状の手持ち電気ブロアーから濾斗形状を通して空気を方向づけることによ り形成した。下部のクロスードラフトの含有水分は、所望の場合、供給空気中に 空気漏斗の入口で、少量の低圧スチームを滲ませて相対湿度(R.H.)を増大 させることで増加させた。この繊維を水で洗滌して、残留するNMMOを除去し 、乾燥した。次いで、繊維は試験法1を用いてそのフィブリル化傾向に関して評 価され、繊維サンプルをステープルファイバーに切断して紡績し、紡績糸とした 。糸の品質を1(著しく劣る)から5(著しく良い)の等級スケールを用いて目 視により等級づけて評価した。実験委細及び結果を表1に示す。 実施例2 ドープを木材パルプセルロース(D.P.600)15.2%、NMMO 7 5%、及び水9.8%を含んだものとした以外は、実施例1を繰り返した。得ら れた繊維を、フィブリル化傾向について、試験方法1及び試験方法2を用いて評 価した。実験委細及び結果を表2に示す。 エアッギャップ20mmの紡糸実験を紡糸ヘッド温度110℃で行った。より 長いエアッギャップをもつ紡糸実験を紡糸ヘッド温度90、100、及び110 ℃で行ったが、結果に殆ど差がなく、これらの実験の結果を平均した。実施例3 上部供給空気の温度と相対湿度を20℃及び40%並びに下部供給空気の温度 及び湿度を30℃及び60%とした以外、実施例1を繰り返し実施した。他の実 験条件委細及び結果を表3に示す。 トウのテンションは任意数値であって、高い値はより高テンションを示す。エ アギャップが長いと、特に高い空気速度で、くっついた(膠着した)フィラメン ト群がときどき観察された。 実施例 セルロース(平均D.P.800)13%、NMMO75%及び水12%から なる紡糸ドープを調製した。このドープ(温度83℃ )を各々が直径70μの孔を18,400個を長さ約1mの平行列配置した紡糸 口金を通して、30mmのエアッギャップを通過させてNMMO25%及び水7 5%からなる凝固浴中に押出して、リヨセルフィラメント群のトウを形成した。 12m/secの速度で紡糸口金に直に隣接して配置した5mmの吹きつけノズ ルから上部供給空気及び9m/secの速度でエアギャップの下部部分にわたっ て25mmの吹きつけノズルから下部供給空気の2つの供給空気をトウを横切っ て吹きつけた。空気はそれぞれの吹きつけノズルに向けて配置された吸引ノズル を通して同速度で排気した。上部供給空気(相対的に乾燥している)の温度は、 20℃、そしてその相対湿度40%(露点6℃)であった。下部供給空気(相対 的に湿っている)の温度は、28℃、そしてその相対湿度78%(露点24℃) であった。紡糸の特性及び紡糸安定性は良好なものであった。次いで、上部供給 空気を切ると、直ぐに紡糸特性が劣ったものとなった。トウの切断(紡糸安定性 の喪失)を避けるためには、速やかに上部エアギャップを復元することが必要で あった。
───────────────────────────────────────────────────── 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),AP(KE,LS,MW,SD,SZ,U G),UA(AZ,BY,KZ,RU,TJ,TM),A L,AM,AT,AU,AZ,BB,BG,BR,BY ,CA,CH,CN,CZ,DE,DK,EE,ES, FI,GB,GE,HU,IS,JP,KE,KG,K P,KR,KZ,LK,LR,LS,LT,LU,LV ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,UZ ,VN (72)発明者 モーテマー,サイモン アシュレイ イギリス国,コベントリー シーブイ6 4エーキュー,ラドフォード,ローラソン ロード 119 (72)発明者 スミス,スティーブン バイロン イギリス国,モアトン−イン−マーシュ ジーエル56 9エスエイチ,ストレットン −オン−ファス,リンハーコテージ (72)発明者 ホワイト,パトリック アーサー イギリス国,レスターシャー エルイー10 3ピーティー,シャーンフォード,パー ク ビュー 51

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.第3級アミン N−オキシドのセルロース溶液をダイ経て、空気が供給、 排気されているエアギャップを通って凝固浴中に押出されるリヨセル押出製品の 製造方法において、エアギャップがダイの前面に隣接する第一領域とダイの前面 からより遠く離れている第二領域とを含み、前記の第一領域への供給空気の水分 含有量が第二領域への供給空気の水分含有量よりも低い値に維持されていること よりなることを特徴とする方法。 2.エアッギャップの長さが10から160mm、好ましくは20から60m mの範囲内であることを特徴とする請求の範囲1による方法。 3.第一領域の長さが第二領域の長さよりも小さいことを特徴とする請求の範 囲1または2による方法。 4.第一領域の長さが3から10mmの範囲内であることを特徴とする請求の 範囲3による方法。 5.第一領域及び第二領域の各々への供給空気の速度が1から20、好ましく は2から10m/secの範囲内であることを特徴とする前記いずれかの請求の 範囲による方法。 6.空気が第一領域及び第二領域中へ、エアギャップを通過する押出物の走行 方向に対して実質的に横切る方向で供給されていることを特徴とする前記いずれ かの請求の範囲による方法。 7.エアギャップの第一領域と第二領域中へ空気が吹き込みノズルによって供 給され、かつ前記の二つの領域について前記の吹き込みノズルが離れていること を特徴とする前記いずれかの請求の範囲による方法。 8.空気がエアギャップから、吹き込みノズルに対向して配置さ れた唯一つの吸引ノズルによって排出されていることを特徴とする請求の範囲7 による方法。 9.空気がエアギャップから各々が離れて配置された吹き込みノズルに向って 各々が離れて、同様寸法の吸引ノズルによって、空気がエアギャップから排出さ れていることを特徴とする請求の範囲7による方法。 10.第二領域に供給される空気の水含有量は、第一領域に供給される空気の 水含有量よりも1から20、好ましくは10から20g水/kg空気の範囲の値 よりも大きいことを特徴とする前記いずれかの請求の範囲記載による方法。 11.第二領域に供給される空気の水含有量が0から20g水/kg空気であ ることを特徴とする前記いずれかの請求の範囲による方法。 12.第二領域に供給される空気の水含有量が5から30g水/kg空気の範 囲であることを特徴とする前記いずれかの請求の範囲による方法。 13.溶液中のセルロースの平均重合度が750から1000の範囲であるこ とを特徴とする前記いずれかの請求の範囲による方法。 14.押出物がリヨセルのフィメント群であることを特徴とする前記いずれか の請求の範囲による方法。
JP8521509A 1995-01-10 1996-01-09 押出物品の製造 Pending JPH10505886A (ja)

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