JPS6336601B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ アルカリ水溶液からセルロースカルバメート
を沈澱させる方法において、Na，Al，Mgおよ
びZnのカチオンから成る群より選ばれた１つま
たはいくつかのカチオンを含む硫酸水溶液と前記
溶液を接触させることを特徴とする方法。 ２ 前記硫酸溶液が２〜20重量％の硫酸、３〜30
重量％の硫酸ナトリウムおよび0.1〜25重量％の
硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、硫酸カル
シウムまたは硫酸亜鉛を含むことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記カルバメートのアルカリ溶液が、穿孔さ
れた細孔またはスリツト状のオリフイスを通して
硫酸溶液中に押出されてカルバメートの繊維また
はフイルムを沈澱させることを特徴とする特許請
求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４ 前記カルバメートのアルカリ溶液が、４〜15
重量％のセルロースカルバメートを含むことを特
徴とする特許請求の範囲第１項から第３項のいず
れか１項に記載の方法。 明細書 本発明はアルカリ溶液からセルロース誘導体を
沈殿させる方法に関する。特に、本発明はセルロ
ースカルバメートをそのアルカリ溶液から繊維ま
たはフイルムの形で沈殿させる方法に関する。 フインランド特許出願第793226号および第
810226号には、高温においてセルロースおよび尿
素からアルカリ可溶セルロース誘導体を生成する
方法が開示されている。この方法は、尿素がその
融点まで、または或る高い温度まで加熱される
と、イソシアン酸およびアンモニアに分解し始め
るという事実に基づいている。イソシアン酸それ
自体は特に安定な化合物ではなく、容易に三量体
化されてイソシアヌル酸になる。さらに、イソシ
アン酸は尿素と反応しビウレツトを生成し易い。
またイソシアン酸はセルロースと反応し、セルロ
ースカルバメートと呼ばれるアルカリ溶融セルロ
ース化合物を生成する。この反応は次の通り表さ
れる。 このように生成された化合物、即ちセルロース
カルバメートは、洗浄後乾燥されて長期間蓄えら
れ、または例えば繊維を製造するためにアルカリ
水溶液中に溶解される。ビスコース製造方法と同
様に紡糸または押出しにより、この溶液からセル
ロースカルバメート繊維またはフイルムが製造で
きる。溶液の状態においてさえ貯蔵も輸送も不可
能なビスコース製造工程中におけるセルロースキ
サントゲン酸塩と比較して、乾燥状態のセルロー
スカルバメートの貯蔵性および輸送性は大きな利
点を付与する。 例えば、紡織繊維用にふさわしいセルロースカ
ルバメートから作られる連続状の繊維またはフイ
ラメントが要求される場合、例えば水酸化ナトリ
ウムのアルカリ水溶液のカルバメート溶液を最初
に作ること必要である。その後、ビスコース繊維
を製造する際にセルロースキサントゲン酸塩の
NaOH溶液からセルロースを再生するのと同様
に、この溶液から繊維またはフイルムを沈殿させ
ることが可能である。このビスコース製法の場
合、キサントゲン酸塩は、希硫酸および硫酸ナト
リウムを含む沈殿浴中に通常紡糸される。 硫酸中におけるセルロースカルバメートの沈殿
はビスコース製法の沈殿工程に類似しているけれ
ども、それは原理的に全く異なるものである。セ
ルロースカルバメートは酸性条件において安定で
あり、従つてビスコース製法の場合のように、沈
殿の際にセルロースに分解することはない。しか
しながら、カルバメートのアルカリ溶液を硫酸と
接触させると、セルロースカルバメートが沈殿さ
れ、同時に水酸化ナトリウムを中和して硫酸ナト
リウムが生成される。 水酸化ナトリウムの溶液からセルロースカルバ
メートを沈殿させる場合にビスコースの製造に用
いたものと同様の沈殿溶液を試験的に利用した
時、沈殿したカルバメート繊維の乾燥物質含有量
はビスコース製法の場合よりずつと低く、かなり
低すぎることがわかつた。この結果、そのように
生成された繊維生成物の初期強度は、繊維の処理
の際に受ける機械的応力に充分耐え得るものでは
なかつた。この繊維の乾燥物質含有量が低いとい
うことは、また繊維の乾燥相において大量の水が
蒸発されなければならず、大量のエネルギーが消
費されなければならないということを示唆してい
る。 本発明の目的は、セルロースカルバメートの沈
殿の際に充分に高い乾燥物質含有量を得る方法を
提供することである。アルカリ溶液からセルロー
スカルバメートを沈殿させる本発明の方法は、
Na，Al，Mg，ZnおよびCaから成る群より選ば
れた１つまたはいくつかのカチオンを含む硫酸水
溶液と前記溶液を接触させることを特徴とするも
のである。 Al，Mg，CaまたはZnのカチオンの望ましい
供給源は対応する硫酸塩であり、また例えば塩化
物のような他の塩も使用できる。種々のカチオン
の間には差異が存在する。即ち、三価のカチオン
は二価または一価のカチオンより強力であるかの
ように思われる。大変有利なカチオン源は硫酸ア
ルミニウムであるが、同様な結果は硫酸マグネシ
ウム、硫酸アルミニウムナトリウム（即ち、ミヨ
ウバン）および硫酸亜鉛によつても達成される。
硫酸カルシウムも使用できるが、希硫酸中におけ
るその溶解度はかなり低い。 ビスコース製法の場合と同様に、工程条件を変
えることによりセルロースカルバメートの沈殿環
境を調整および制御することが可能である。この
ような変更可能な要件は、例えば沈殿浴の組成、
温度、時間、溶液中のカルバメート含有量、その
粘度等である。硫酸含有量は例えばカルバメート
沈殿速度に影響を及ぼし、他方カチオン含有量は
第１に繊維の乾燥物質含有量に影響を及ぼす。本
発明の方法における適切な硫酸含有量は一般的に
２〜20重量％であり、Al，Mg，CaまたはZnの
塩の量は0.1〜25重量％である。連続方法の場合、
硫酸ナトリウムが溶液中に蓄積するので、沈殿溶
液は、この技術分野において公知のように、処理
中に消費された物質を加え且つ過剰に蓄積した物
質を除去することにより再生される。従つて本発
明の方法の場合、例えば水の蒸発および沈殿によ
つて硫酸ナトリウムを除去し、且つ硫酸アルミニ
ウムまたは他の硫酸塩を加えることが可能であ
る。硫酸ナトリウムの量は通常３〜30重量％に保
持される。 本発明の方法によれば、ビスコース製法の従来
の装置および方法を用いて繊維およびフイルムの
両方を生成することができる。繊維を生成する場
合、カルバメート溶液は紡糸細孔を通して沈殿浴
中に紡糸され、フイルムを生成する場合、溶液は
スリツトオリフイスを通してフイルム状に押出さ
れる。 本発明の方法の場合、セルロースカルバメート
の水酸化ナトリウム溶液は４〜15重量％のセルロ
ースカルバメートを含んでいる。この溶液の適切
な粘度は一般的に50〜500Pである。 沈殿後、洗浄、乾燥等の繊維またはフイルムの
後処理は、この技術分野におけるこれら後処理用
の方法および装置使用して行うことができる。こ
のような後処理は本発明の範囲外のものである。 下記の実施例において、本発明の応用はセルロ
ールカルバメート繊維の紡糸について例示されて
いるけれども、明らかなように本発明の方法は繊
維の沈殿にのみ限定されるものではなく、アルカ
リ溶液からセルロースカルバメートを沈殿させる
ことによりフイルム状の生成物または他の種類の
生成物を製造する場合にも、同様に望ましいもの
である。 実施例 １ 還流冷却器付きガラスフラスコ内において、
430ｇの乾燥叩解漂白松材セルロース（DP 510）
および35ｇのNa₂CO₃を低温キシレン中で混合す
ることにより、セルロースカルバメートを生成し
た。キシレンを139℃まで加熱し、500ｇの粒状尿
素を加えた。撹拌しながら２時間加熱を続けた。
その後、減圧の下でキシレンを蒸留して除去し、
セルロースカルバメート生成物を水洗した。カル
バメート中の窒素含有量は3.6重量％であり、DP
は365であつた。 このようにして生成されたセルロースカルバメ
ートを10％NaOH溶液中に溶解することにより、
セルロースカルバメート溶液を生成した。溶液中
のカルバメート含有量は5.8％であり、落球粘度
は53sであつた。 溶液の目詰り数（clogging number）は、エツ
チ・シトラ（H.Shitola）著、「パペリ・ヤ・プー
（Paperi ya Puu）」、44巻、５号、1962年、295〜
300頁に述べられている方法により測定し、その
数は15000であることがわかつた。直径0.09mmの
100個の細孔を通して硫酸溶液中に前記溶液を押
出した。 硫酸溶液中における沈殿により生成された繊維
ストランドを沈殿溶液からロール上に引上げた。
繊維中の乾燥物質含有量を２つの方法で測定し
た。１つの方法によれば、最初吸取厚紙間で繊維
ストランドを乾燥した。その後、繊維の重量を測
定し、水洗し、再び重量を測定し、乾燥物質含有
量を測定した。他の方法は、最初に重量を測定す
る前に吸取厚紙間で繊維を乾燥しない方法であ
る。 第表においては、使用した沈殿溶液の組成、
沈殿時間および得られた乾燥物質含有量が述べら
れている。

【表】 この実施例によれば、セルロースカルバメート
は硫酸溶液のみにおいても沈殿するが、乾燥物質
含有量は低いままである。硫酸の他に硫酸ナトリ
ウムを含む沈殿溶液も同様に作用している。硫酸
アルミニウムは繊維中の乾燥物質含有量をかなり
改善している。 実施例 ２ 次のようにしてセルロースカルバメートを生成
した。430ｇの乾燥分散漂白亜硫酸セルロース
（ハリモミ材／松材）（DP 400）に3.61ｇの液体
アンモニアおよび200ｇの尿素を含む溶液を−45
℃で３時間含浸させた。その後、15リツトルの反
応器内において室温でアンモニアを一晩蒸発させ
た。反応器の温度を３時間で135℃になるように
上昇させ、その後セルロースカルバメート生成物
（窒素含有量2.4％、DP 310）を水洗し、10％
NaOH溶液中に溶解した。溶液中のカルバメー
ト含有量は6.5重量％であり、目詰り数は13000で
あつた。 亜鉛およびマグネシウムのカチオンを使用した
以外、実施例１の方法で沈殿試験を行つた。結果
は第表に述べられている。

【表】 実施例 ３ 尿素の量が300ｇであつた以外、実施例２と同
様にしてセルロースカルバメートを製造した。こ
のようにして得られたセルロースカルバメートの
DPは320であり、窒素含有量は2.2％であつた。 実施例２の場合と同様にセルロースカルバメー
トの溶液を生成した。溶液中のカルバメート含有
量は6.5重量％であり、目詰り数は1045であつた。
沈殿試験の結果は第表に述べられている。

【表】 実施例 ４ 出発物質として漂白亜硫酸セルロース（松材）
を使用したことを除いて、実施例３と同様にセル
ロースカルバメートを生成した。このカルバメー
トのDPは380であつた。カルバメート中の窒素含
有量は1.7％であり、そのDPは290であつた。実
施例３と同様にカルバメートからNaOH溶液を
作り、目詰り数は1900であることが分かつた。使
用した沈殿溶液は第表に述べられている。沈殿
時間は11分であつた。

【表】