JPS5813711A - 高濃度ド−プの調製方法 - 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】 本発明は、高分子Ｗ科の高濃ｆ溶箪の１１１１１方法に
関する０さらに評しくに、高分子Ｗ科からなる紡糸用の
均一な高濃ｍｓ＊ｒ容易にしかも短時間に調製する方法
に関する。本発明の方法は、特に溶媒の体積に比較して
高分子材料の体積が着しく大きく２通常の方法で溶媒と
高分子材料を混合した状態では、　ｓｕ＋ｉを均一に高
分子材料に浸透して溶解さすことが困難な場合により有
効な方法であるＯ 高分子溶液から種々の繊維が乾式紡糸法や湿式紡糸法あ
るいはこれらの方法を組み合せた紡糸方法によって製造
されていることに周知のとりゃである。これらの紡糸法
に使用されている高分子溶液に一般に５〜２５重量−程
淀の比較的低層濃度１１１８で高分子材料を溶存して２
９．且つ比較的低い粘＊を持っている。これ框、このａ
質範囲で高分子溶液が紡糸するのに適当な粘ｋ及び曳糸
性等の良好な性質を発現し、北壁的容易に繊維に成形が
可能なためと、紡糸に好適な高分子材料未浴解物を殆ど
含！ない均一な溶液が攪拌操作によって容易に得られる
ためでるる。高分子溶液の特性は。

高分子材料の＃質及び重合度ならびに温度に著しい影響
管受ける。通常使用される１００°Ｃ以下の温度におい
て高分子溶液を調製する場合、ｍ度を上昇させると攪拌
操作のみによって均一な溶解を達成することが困−とな
暮。この溶解が困龜になる限界１ＩｌｌＩｆは、１４ｒ
ｆの上昇とともに低下する。

この均一な溶解が困−な理由としては２つの因子が考え
られる。一つは、　ｌ１ｌｆの上昇に伴う粘にの上昇に
よって攪拌ができなくなることであり、他の一つは、濃
度の上昇に伴って溶媒の体積に北壁して高分子材料の体
積が著しく大きくなることから、ｌＩ！媒が均一に高分
子Ｗ科全体に浸透し得なくなって部分的にしか溶解が起
きないことである。

−万、高分子材料の均一な為濃度溶液に、紡糸して繊細
ｔ−製造するに際して、生産性を向上できること、ｍ媒
の回収コストを低減できること、さらには溶液が光学異
方性を示し、高強力で高弾性率會肩する線維ｔ−製造で
きる可能性があることなどの点で浩業者にとって非常に
大きなＪｉｌｔ！＃をそそる重畳なａｍである。しかし
ながら、そのような高ＩＩＩｆ均−溶１ｗｔ容易に調製
する方法として十分満足で春るものはこれまで知られて
いない。

本発明者らは、このような現状に鑑み、鋭意検討を重ね
た結果、遠心力による溶媒の浸透と剪断□ 力付与ローツによる′溶解を組み合わせることによりて
、紡糸に良好な高分子Ｗ科の均一な馬媛置漕１ｗｔ−容
易にしかも短時間に調製できる・方法を完成するに至っ
た。

すなわち１本発明に係る高分子材料の均一な高ｓｔａｇ
を調製する方法は、高分子材料の高濃度溶液を調製する
にあたり、遠心力によって溶媒を高分子材料に浸透させ
た後、少なくと４１本の剪断力付与ロー２ｔ−持つ溶解
機中に、ｆ＃媒が浸透した高分子材料を投入して溶解さ
せることｔｑ＃黴とする〇 本発明の方法に使用される高分子材料としては。

天然セルロース、再生セルロース、セルロース誘導体、
ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリ四ニトリル、ポ
リビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリ
デンなどが挙げられるが、特に限定されるものではない
。

り用される高分子材料の溶媒に対する重量分率すなわち
ｆＩ４ＷＩＬは、使用される高分子材料の種類。

平均重合寂、溶媒の種類および溶解温度によって異なる
が、濃度に最も影１ＩＩＰｔ−与えるのは平均重合度で
ある。すなわち、平均重合質社轟分子＃ｌ液の粘寂に著
しく影響を及埋し、平均重合Ｒが高い程。

低い１ＩＩｆで高分子溶液の粘ｆが上昇して溶解が困Ｊ
ＩＫなる０本発明に使用される高分子材料の溶媒に対す
る重量分率は少なくと％５襲であることが好！Ｌ＜、４
？に数平均重合質と次式の関係で示される濃度がより好
！しい。

Ｃ≧−Ｐｎ／６０＋２５ ― 式や、Ｃ１１１：重量分率’ＰｎＳ数平均重合度である
。この＃寂範囲よ）低い濃Ｗｌを有する＃′ｆ＆は通常
の攪拌による溶解操作によってｖ４１１１１が可能であ
るが、ｍ述したように、生産性の向上は期待できないし
、溶媒の回収コストも増大する０１次・濃Ｗを増大する
ことによって、所望される繊維性質の改良や光学異方性
の発ａに全く期待できないＱ本発明の最大の利点は、従
来の攪拌操作では全く達成できなかった高分子材料の高
濃ｆｌＷ４４１に加温下で分解しやすい高分子材料の高
＊従Ｓ液管容易に且つ短時間にしかも高分子ｙ科の分解
劣化を伴うことなく調製できる点にある０本発明の方法
で得られる高酸度溶液の調製可能な上限ｆＩＩ！度に、
特に限定されるものではないが。

下＠ａ鍵と同様に平均重合質に依存して決する。

通常、数平均重合度が８００以上の高分子材料では６０
重量−以下の範囲が好適に使用され、数平均重合２８０
０未満では８０貫ｔ９１以下の範囲が好適に使用される
。これらの濃度範囲より高い濃度では著しい粘度の上昇
によって１ｌＩｌ製が不能となり次シ、調製可能である
としても非常に長時間を必要としたり１部分的な溶解や
多数の未溶解物の発生などの現象により、到底繊維Ｙ！
：成形するのに好適な紡皐用ドープとはなり得ない＠ 卒発明方法においては、１ず、高分子材料と溶媒との混
合物に遠心力を作用させて溶媒を高分子材料中になるべ
く均一に浸透させる・すなわち。

開繊、粉砕るるいは粉末化された高分子材料を遠心機の
容器に入れる。これに溶媒を投入し、遠心効果２が１０
０〜３０，０００になるように遠心機を回転させること
が好ましい。遠心効果２は次式％式％ 式中、　Ｚｔｉ遠心効果、Ｒ（ｍ）は回転半径。

ａｍ　（ｒａｄ　／　ｓｅｃ　）は自速ＩＬ　ｇ　（ｒ
ｒｖｓｅｅ”　）　　Ｈ重力加速度である。溶媒の体積
が高分子材料の体積に比較して少なくなる程遠心効果２
は大きく、かつ保持時間も長くする必ｌ！がある。通常
は遠心効果２が５００〜１５，０００の範囲で６る状１
Ａ４Ｙｒ５〜６０分間保持することが望ましい。もし、
＃媒が１１ｓで固体である場合には、遠心機の温Ｋｔ少
くとも溶媒の融点Ｉで上昇させ、この温度で遠心効果を
付与する場合もある。遠心力全付与することによって溶
媒が高分子材料に均一に浸透する。遠心効果２が小さす
ぎると溶媒の浸透が十分でなく。

溶解に時間ｔ−要したり、未溶解物が多量に溶液中に残
った９する。逆に、遠心効果２が大ｌＩすぎると、遠心
分層効果が発生し、小さ５１１合と同様に１ｌＩ１１ｓ
が高分子材料に均一に浸透せず溶欝に時間【簀したり、
未溶解物が多量に溶液中に残ったシする。溶解力の強い
一媒と高分子材料Ｏｉｌみ合せの重合にに、この遠心力
付与工種に訃いてＭ解がかなり進行する場合もある。　
□　　　　“次に、＃媒の浸透した高分子材料を少なぐ
とも１本の剪断力付与ローラｔＷすゐ溶解機に投入し。

完全に１１１１＄が完了する電でローラを回転させて十
分な剪断力を付与する仁とにより高１１［１１ｉ［を得
る＠溶解Ｉｍは少なくとも１本の剪断力付与ローラを有
することが特徴であシ、ローラが１本の溶解機１＊用す
る場合は、試料にずり応力をかけるための固定板を具備
せしめることが必要である。固定板はローラと通常５■
以下の空間を隔ててセットされ、その形状は臀に限定さ
れるものでにないが０通常は円柱をローラに平行に取・
り付けたものや、平板が用いられるｏ　ＩＦｆｔ　シ＜
Ｉｆｉ−２本以上のローラが使用され、よシ好適には、
互に逆方向に回転する一対のローラを有する溶解機が用
いられる。一対のロー２の間隔は通常５■以下の９閣を
隔ててセットされ、ａｍが進行するに伴ない小さくなる
ようにし、＊終的には０．５−以下になることが望まし
い。

一対の剪断力付与ローラを使用する場合９表面速度の比
が１７１〜１７７５の範囲であることが望ましい◎仁れ
より大きい表面速置比に設定すると発熱中極度に大きい
すり応力による高分子材料の分解や劣化が生じる。通常
使用されるローラの表面速度は、０．５個／３〜ｌ窮／
ｌの範囲であるが＃に限定されるものでにない。

ローラの表面温度に９便用する高分子材料と溶媒の組み
合せによって変るが、−５〜１５０°Ｃの置板範囲に制
御されることが好ましい。通常は。

１０〜４０℃の温度範囲が好んで用いられる。高分子材
料と無機酸の組み合せでに、高分子Ｗ科の分鱗、劣化が
激しいため、−５〜ｌＯ℃という低い温式範囲に制御さ
れる。Ｉた。室温でに高粘淀で溶解が困難なものや、溶
媒が室温で固体である場合には、４０〜１５０℃の温度
範囲が使用される◎このため、ローラ溶解機にに加熱、
冷却用の温度制御装置を取り付けることが好ｌしいＯ本
発明方法によれば、高分子材料の高濃ｆ溶液を容易に、
均一に、　　Ｌかも高分子材料の分解、劣化音発生させ
な、いて短時間に調製することが−できる。この方法に
特に溶媒の体積に比較して高分子Ｗ科の体積が著しく大
きくなるような場合により有効である。

本発明によって得られるドープの形ｍは通常は粘′Ｉ／
１４１に水あめ状であるが、　ＩＩ＆が非常に高い場合
中浴媒が！温で固体の場合にゴム状や固体状の場合もあ
る。

以下＃実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。

ｗｍ例　１ 本＊ｔ＊儒は、市販のメチルセルロースのｌ１ｉｌｌｌ
ｌｊ＊＊ｔ＊ａする方法を示す。

市販のメチルセルロース（置換度１．８．数平均重合１
Ｆ５８０）の粉末１７５Ｆと８５重量％リン酸水溶液３
２５ｆ＠あらかじめ混合し、遠心機に投入し、室温で遠
心効果Ｚ＝２，５００にセットして、３０分間回転させ
た◎この混合物ｔ９表面速度が各々Ｂｅａｒ／　ａｓ　
Ｉ　Ｏａｔ／　５ｉｉＤ逆方向に回転するｌ対の剪断力
付与トラｔ−ｖ、７ｙる室温にセットされたローラＳＳ
機に投入し、２０分間溶解し、紡−糸層’Ｄａｌｌｌｌ
ｌｌｌＨＩｆｆｔｌＲＩＩシフｔ＠ＣＯ時−一対Ｏａ−
ツの間ｗＩｋに最初３■で、最終的には０．１■になる
ようにした。得られた溶液は偏光顕微鏡のクロスニコル
下で光学異方性七本した。また、得られた溶液はアルコ
ールを凝固浴として、空中吐出湿式紡糸され、ｍ維に成
形された。

実施例　２ 本実施例は、市販のセルロースアセテートの鳥擬度溶液
を綺製する方法を示す〇 セルロースアセテート（置換度２．５．数平均重装置２
００）のフレーク１００１と７０重菫慢硝酸水ｆｌｊｆ
ｌｌ’ｏＯｔｆ予備混合し、遠心機に投入した。遠心１
ｍは５°Ｃに温度制御され、遠心効果２＝１．０００で
２０分間回転させた。この混合物（−５＠Ｃにセットさ
れたローラ溶解機に投入した。ローラＳＳ機は１対の剪
断力付与ローラをもち、各々５ａｇ／ｓの表面速度で回
転させた。２０分彼に均一に溶解した１６濃度溶・液が
得られた。この高畿度溜ＩＩ［は曳好な曳糸性ｔ−□′
□膚し９元字異方性を示した。

また、Ｈ黴鏡下で未溶−物は殆んど観察されなかりた０
このＩＷ叙を水を凝固層として空中吐出湿式紡糸して１
強度４．５ｆ／ｄ、仲［５，５−初期弾性率１６０　ｆ
／ｄの優れた物性ｔ−有する繊維を得たＯ！Ｉ！總儒　
３ 本実施ｆＩは、市販のセルロースアセテートの高１１１
Ｆ！液の調製法を示す。

市販のセルー−スアセテート（置換１ｊ２．５．数平均
重合１！２００）のフレーク８０９とジメチルアセトア
ミド１２０ｆを予備混合し、！！温にセットされた遠心
機に投入した。遠心効果Ｚ＝２，５００で３０分間回転
させた。この混合物を表面速度が各々１０　ａｍ／　ｓ
　＊　　１５　ｍ／　ｓ＠ｅで回転する１対の剪断力付
与ロー２ｔ−有するローラ溶解機に投入した。室温で３
０分間回転させて調製物を得た。

実施例　４ 本＊麹例ハ市販のセルロースアセテートの１１！ｉＩｌ
！ｆ＃液の調製法を示す。

′市販ノセルロースアセテート（置換ｆＪｌ１２．９．
数平均重合［３５０）のフレーク７０ｆと８０重量−モ
ノクロル酢酸水浴［１３０ｆ’ｉ予備混合し。

室温にセットされた遠心機に投入した。遠心効果Ｚ−１
０，０００で５０分間回転させ比。この混合物を表面速
度が各々１０ｍ／Ｉで回転する！対の剪断力付与ローラ
ＳＳ機するローラ溶解機に投入し九。室温で２０分間回
転させて均一で結構な液体状の調製物を得た。この調製
物を室温で水とアルコールを凝固浴にして空中吐出湿式
紡糸して繊維管成形し友。得られ危繊細に０強度３８　
ｆ／ｄ。

伸１に５％、初期弾性率１５０　ｆ／ｄであったＯ笑Ｎ
１ｆｌｌ　　５ 本実施例は、市販のセルロースアセテートの高１！Ｉ［
ｉ［のＩｌ製法を示す０ 市販のセルロースアセテート（置換ｇ２．９．＠平均重
合に３５０）の７レーク９０ｔとモノクロル酢ｉ１（室
温で固体）１１０ｆｔ−混合した。仁れを６６℃にセッ
トされた遠心機に投入し、遠心効果Ｚ＝１０，０００で
６０分間回転させた。この混合物３ｉ７０＠Ｃにセット
されたローラ溶解機に投入した。ａ−’ｐｍ解機は一対
の剪断力付与ローラが各々５ａｗ／ｓ、ＩＱ傷／Ｓの表
面速度になるよりにセットした。溶解は３０分で完了し
たＯ央總１’１６ 本実施ｆｌはナイロン６の高濃度溶液の調製法を示す〇 ナイはン６（数平均分子量１６，０００）の粉末８０２
とツクＣ１ｋ酢＠１２０ｆＹｒｆｊｌ、合し、遠心機に
投入し、室温で遠心効果Ｚ＝２，５００で１５分間回転
させた。混合物ｔ４０’ｃにセットされたローラａＳに
投入した０ロ一ラ溶解機は１対の剪断力付与ローラが各
々１０　ｔｓ／　ｇの表面速度で回転するようにセット
した。２０分間で溶解が完了した０ ｊＵｌｆｌ　　７ 本実ＩＩＩＡ例は市販のポリビニルアルコールｏｘｓ置
ＩＷ液のｌｌＩ製法を示す。

市販のポリビニルアルコール（数平均重合度１．２００
）Ｏ粉”ＩｇＢＯｆとジ１ｃｘｈ酢９１２０ｆを混合し
、遠心機に投入し１Ｍ！！で遠心効果２＝１．０００で
２００分間回転せた。混合物を室温に１１： セットされたローラ溶解機に投入した。ローラ溶解機に
１対の剪断力付与ロー２が各々１０　ｅｓ／　ｔｓの表
面速度で回転するようにセットした。２０分間で溶解が
完了し、粘稠な高１１＆！液が得られた。

実施例　８ 本実施例は、水溶性のセルロースアセテートの高＋Ｉ［
溶液の調表決を示す。

セルロースアセテート（置換置Ｏ，Ｓ、数平均重合［Ｌ
ｏｏｏ）Ｏ７レークｘｏｏｔと水１００ｆｔ混合し、遠
心機に入れ、遠心効果Ｚ＝２，５００で３００分間回転
せた。この混合物１表面連装が各々５　ａｓｓ／　ｍ　
、　　１０　ｃｍ／　Ｉにセットされた互に逆方向に回
転する１対の剪断カ付与ローラｔ−有するｏ　−５溶解
機に投入し１Ｍ温で３０分間溶解を行なった。得られた
溶解物は室温でゴム状のシート物になった。

実施例　９ 本実施ＩＰＩｌは天然セルロースの高濃度溶液の磨製法
を示す。

市販のレオニアバ□ルプ（数平均重合＆　１，２００）
１２ｆｔ−粉砕機で開繊“した。これｔ遠心機に入れ。

その上から、８０重量−の塩化亜鉛水溶液１８８ｆｔ−
加えた◇遠心ａｔ−室温で遠心効果Ｚ＝　２，５００に
なるようにセットし、３００分間回転せた。次に９５’
Ｃに設定された互に逆方向に回転するｌ対の剪断力付与
ローラを有するロー−）溶解機に投入し、３０分間溶解
を行なった。この時のローラの表面速度は各々ｌＯ国／
ａ、ｘ５画／畠でめった。

得られたｉ！＃製物は透明で粘稠な液体でめった。この
溶液は偏光馴黴鏡のりｐスニコル下で応力ｔ−加えると
、数秒〜数十秒間光学異方性を示し、ｆｔ動便屈折性を
持っていた。この溶液から、室温で水を凝固浴として空
中吐出湿式紡糸することによって、容易に繊維ｔ！−得
ること瀘できた。得られた鐵ｍは砥伸工程なしで光学異
方性を示し九〇実總例　１０ 本実施例に、天然セルロースの高員度Ｍ液の調製法を示
す。

市販のアラスカパルプ（数平均重合１ｊ７００）３０ｆ
’ｚ−粉砕ｌＩを用いて開繊した０これを遠心機に入れ
、その上から８０重量−の塩化亜鉛水溶液１７０ｆ’１
７Ｊｌえた。遠心機を室温で遠心効果２＝２．５００に
なるようにして３００分間回転せた。

次に９５℃に設定された互に逆方向に回転する１対のは
一２１＆：有するローラ＃屏様に投入し３０分間溶解を
行なった。この時のローラの表面速Ｉｆは各々１０　ａ
ｍ／　ｓｅｅ　＃　　１５　ａｍ／　ｓｅｃでｈった。

得られたｌ＃製物はａ明で粘稠な液体であった。

実施例　１１ 本実施例は、市販のメチルセルロースの高貴度溶液を！
Ｉｉｌ製する方法を示す〇 市販のメチルセルロース（置換［ｚ、８　、数平均重合
度５８０）の粉末８０ｆと８５１童慢リン酸水溶液１２
０ｔをあらかじめ混合し、遠心機に投入し、室温で遠心
効果Ｚ−２，５００にセットし。

３００分間回転せた。この混合物を、直径１２０謔φの
剪断力付与ロー２１本とこれに平行に固定された直径１
２０１１ＩＩ−のステンレス製の円柱ｔ−Ｗする溶解機
に投入した。ローラの表面速度２０ａｌＩ／　ｓ　、　
　ロー２と固定円柱の初期間隔ｌｆｉで最終間隔０．１
鴫で、室温で４０分間溶解させた０得られた高濃ｆ溶液
は粘稠で均一で６９．紡糸に良好な曳糸性を示した・ 以上説明したように、本発明方法によれば、各種の高分
子材料の高ｓｇ！沼液を容易に、均一に。

しかも高分子材料の分解、劣化を生じない短時間に調製
することができる。この方法によって、従来の紡糸原液
の濃度上昇が計れ、生産性の向上や回収コストの低減に
寄与できる。１次、従来に未溶屑物が多くて紡糸原液と
して不適当と思われていたものも均一に溶解することが
可能となシ、新しめ紡糸法や、新しい＃ｔｌｌｆ）製造
に寄与することが可能である〇 特許出顯人 旭化成工業株式会社 １ｆＩｊＩＩｆ出願代理人 ９Ｐ理士　宵木　朗 弁理士　西舘和之 弁理士　　内・、１）幸　男 弁理士　　山　口　昭　之

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高分子材料の高＃１度溶液ｔｌＩ麟するのに６たタ
   、遠心力によってＳａｔ高分子材料に浸透させ、て後、
   少なくとも１本Ｏ１ｇ断力付与ロー５Ｐを゛持つ溶解機
   に、Ｓ＊を浸透せしめ良高外子材料を投入して溶解させ
   ることｔｑ＃黴とする高分子Ｗ科の均一な高慢度溶液の
   調製方法。 ２、高分子材料の溶媒に対する重量分車Ｃ，（冑が次式
   で与えられる特許請求の範囲第１項記戦の方法。 Ｃ，≧−Ｐｎ／６０＋２５　　ただしｅＰｎ：ｌｅｔ平
   均重合置◎ ３、遠心力による遠心効果Ｚ（Ｚは下記式て定義される
   ）が１００〜３０，０００であることｔ−特徴とする特
   許請求の範囲ｌ＠１項ｌたは第２項記載の７ｊ法。 Ｚ＝Ｒ−７ｇ ただし、８：回転半径（ｍ）、＃：角速Ｋ（ｒａｄ　／
   　ｓ＠ａ　）、　　ｇ　；重力加速ＩＣ（Ｉｎ／Ｉ”）
   である０４、一対の剪断力付与ローラを持つ溶解機を使
   用することｔ特徴とする特許請求の範囲第１項ない、し
   纂３項のいずれかく記載の方法。 ５、一対の剪断力付与ローラの１１面温健が一５〜ｌ　
   ５０’Ｃの温ＲＩｇ囲であることを特徴とする特許請求
   のＳ囲路４項ｌｅ載の方法。 ６、一対の剪断力付与ロー２の＊ｍ速度の比が１〜５で
   あるととｔ−特徴とする特許請求の範囲第４項才たは第
   ５項記載の方法。