WO1997033018A1 - Fibres a base de fibrilles, leur procede de fabrication, buse de filage utilisee pour ce procede, et moulages obtenus a partir de ces fibres - Google Patents

Fibres a base de fibrilles, leur procede de fabrication, buse de filage utilisee pour ce procede, et moulages obtenus a partir de ces fibres Download PDF

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WO1997033018A1
WO1997033018A1 PCT/JP1997/000654 JP9700654W WO9733018A1 WO 1997033018 A1 WO1997033018 A1 WO 1997033018A1 JP 9700654 W JP9700654 W JP 9700654W WO 9733018 A1 WO9733018 A1 WO 9733018A1
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polymer
fiber
fibril
solution
coagulant
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PCT/JP1997/000654
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French (fr)
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Yoshihiko Hosako
Teruyuki Yamada
Katsuhiko Shinada
Hideaki Habara
Shigeki Ogawa
Sadatoshi Nagamine
Keiji Hirota
Takashi Kozakura
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Mitsubishi Rayon Co., Ltd.
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/40Formation of filaments, threads, or the like by applying a shearing force to a dispersion or solution of filament formable polymers, e.g. by stirring

Definitions

  • the present invention relates to a discontinuous fibrillated fiber, a surface fibrillated fiber, a fibril-containing split fiber and a fibril fiber comprising a polymer solution obtained by dissolving a polymer having a film forming ability in a solvent. Further, the present invention relates to a method for producing these fibril fibers and a spinning nozzle suitably used for the production. Background art
  • Discontinuous fibril fibers such as pulp
  • sheet-like materials such as yarns or nonwoven fabrics.
  • fibrillated fibers has been proposed to increase the surface area and increase the filtration efficiency.
  • Japanese Patent Publication No. 35-111851 discloses that when a polymer solution is discharged into a coagulation bath to precipitate and coagulate the polymer, the polymer is swollen by an appropriate shearing action.
  • a method of obtaining a pulp-like material containing fibril fibers by deforming or beating a particle or a fibrous material in a swollen state As a method of performing shearing, it is disclosed that a stirrer having an angle to a rotating surface of a blade or a blade is stirred at a high speed, or a polymer solution and air are simultaneously discharged from a two-fluid nozzle into a coagulation bath. ing.
  • the pulp-like material obtained by this method is a fibrous, thin-film, or ribbon-like structure having a large number of tentacle-like projections having a minimum dimension not exceeding 10 microns. Yes, the shape of the fibril-like fiber structure was not sufficiently controlled.
  • Methods for producing countless fibril fiber continuous yarns are disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 40-28125 and Japanese Patent Application Publication No. 411-621. The flash spinning method disclosed in US Pat.
  • This spinning method extrudes a crystalline polymer solution at a temperature higher than the normal boiling point of the solvent and at a pressure higher than or equal to the autogenous vapor pressure range from a suitably shaped orifice to a lower pressure range.
  • the solvent evaporates violently, and many of the extruded polymer are torn, thereby forming continuous fibril fibers.
  • this method requires instantaneous evaporation of the solvent, it is necessary to use relatively low-boiling solvents, such as benzene, toluene, cyclohexane, and methylene chloride, and also to use polymers. Since it is necessary to select a polymer that forms a uniform solution under high temperature and high pressure and extrudes the solvent into a non-solvent when extruded to a low pressure range, the resulting fibril-like fiber composition is limited. Will be.
  • this method is not necessarily industrially superior, such as the use of a low-boiling solvent and the maintenance of high-temperature, high-pressure conditions.
  • the fibers obtained are continuous yarns, a process that is difficult to form discontinuous fibrillated fibers.
  • Japanese Patent Publication No. 48-141416 states that a water-dispersed solution obtained by dispersing a large amount of water in a molten polymer is extruded together with additional water into a low-pressure region to obtain fibrillated fibers. The method is shown.
  • the molten polymer and solvent A method is disclosed in which continuous fibril fibers obtained by abruptly releasing the pressure of the two-phase liquid mixture are cut by a steam flow to cut the fibers to obtain discontinuous fibril fibers.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-2077309 discloses a discontinuous process in which an inert fluid is brought into contact with the flash-spun fiber and the volume flow rates of the inert fluid and the solvent vapor are adjusted appropriately. A method for causing this is shown.
  • Japanese Patent Laid-Open Publication No. 51-19490 discloses a solution of a thermoplastic polymer and a solvent at a pressure lower than the critical co-solution pressure and lower than the low-temperature critical co-solution temperature.
  • a method has been proposed in which an emulsion formed, and the solution is used as a dispersoid and water is used as a dispersion medium, is sprayed into a low pressure region together with a compressible gas using a two-fluid nozzle.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-129192 discloses that aromatic polyamide is dissolved in sulfolane and this solution is subjected to shearing force.
  • a method for producing a pulp-like substance which is characterized by dispersing using a high-temperature gas under the conditions of generation.
  • use of a two-fluid nozzle and water as a high-temperature gas are proposed.
  • the viscosity of the polymer solution can be used in this method is 1 0 5 c P from 1 0 c P, low rather, generic when compared to the viscosity of the polymer solution used for solution spinning of a general fiber It's hard to say which method can be used for Bolimar.
  • the obtained substance is also a pulp-like substance and is not suitable for a nonwoven fabric used for a filter or the like.
  • Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2-234909 proposes a method for producing subdenier fibers from a lyotropic liquid crystal polymer.
  • an optically anisotropic polymer solution is extruded into a chamber, and a pressurized gas is introduced in the chamber in the flow direction while being brought into contact with the periphery of the polymer, so that the polymer and the gas are together.
  • a pressurized gas is introduced in the chamber in the flow direction while being brought into contact with the periphery of the polymer, so that the polymer and the gas are together.
  • this method is premised on polymers that melt by heat, and cannot be applied to polymers having a high melting temperature or polymers that are thermally denatured.
  • Japanese Patent Publication No. 52-181829 states that a mixture consisting of two or more thermoplastic resins that are hydrophobic and incompatible with each other or a mixture containing an inorganic or organic substance is heated and melted, and slits are formed.
  • a method for facilitating beating fibrillation by adding the same has been proposed.
  • thermoplastic resins is a polymer that has a relatively high melting temperature and undergoes heat denaturation, such as cell openings, cellulose acetate, and acrylonitrile-based polymers. Not applicable to polymers with difficult shapes.
  • Solution spinning is one of the methods for producing polymer fibrillated fibers that are difficult to melt-shape.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H3-130411 discloses a method for obtaining a submicron-order fiber of a polymer that requires solution spinning.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H3-130411 discloses a polymer comprising acrylonitrile of 85% or more. Ultrafine fibers having a diameter of 2 zm or less and an aspect ratio of 100 or more are shown.
  • the method described therein is a method of preparing a mixed solution with a polymer having a different solubility, fibrillating the solution by a known spinning method, and eluted one polymer to obtain ultrafine fibers. .
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-104915 discloses that a stock solution containing 3 to 10% by weight of a polymer having a weight average molecular weight of 300,000 or more containing acrylonitrile as a main component is wet-spun to form a porous material.
  • a method has been proposed for producing acrylonitrile-based pulp having fibrils having a diameter of 0.5 m or less by refining the fibers and beaten them.
  • the method is not versatile, as it requires special equipment for beating.
  • it can be applied to cellulose, but it is difficult to adapt to other useful polymers that do not melt by heat, such as cell-acetate and acrylonitrile polymers. Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to provide a fibril-based fiber to be used for a filter or an artificial leather, and to provide an industrially superior method for producing the fibril-based fiber. In other words, it enables production by operation at low temperature and low pressure, and can be applied to a polymer having a relatively high glass transition temperature or a polymer undergoing thermal denaturation, which was impossible with conventional technologies. It is intended to provide a manufacturing method.
  • the present invention also provides a spinning nozzle suitable for producing the fibril-based fiber.
  • the fibril-based fiber according to the present invention is composed of at least one kind of high-molecular polymer having film forming ability, and has a width of 0.1 it! ⁇ 500 ⁇ , length ⁇ ⁇ !
  • Fibril-based fibers characterized by covering most of the surface, or fibrils less than 2 / zm in diameter, and less than 100 tm in diameter, with various thicknesses in a stepless manner, aspect ratio (1 / fibril-based fibers characterized by being composed of split fibers having a d) of not less than 1000, or a diameter obtained by beating these fibers of not more than 2 Aim and an aspect ratio (1 / d) of not less than 1 000 In fibril-based fibers.
  • a polymer containing at least one other polymer soluble in the polymer solvent other than the polymer having a film forming ability may be used.
  • a polymer containing at least 30% by weight of a cellulose ester may be used, or a polymer other than an acrylonitrile-based polymer which contains at least 10% by weight of an acrylonitrile-based polymer and is soluble in an acrylonitrile-based polymer solvent. May be used.
  • a polymer solution obtained by dissolving a polymer having film forming ability in a solvent is extruded into a mixing cell through a spinneret orifice.
  • the coagulant fluid of the polymer is jetted into the mixing cell so as to flow in the direction of the discharge line of the polymer solution, and the polymer is coagulated in the mixing cell at a shear flow rate.
  • a fibril-based fiber is formed, and the fiber is extruded from a mixing cell together with a solvent and a coagulant fluid.
  • the coagulant of the polymer is discharged from the coagulant fluid jet port at an angle of 0 ° or more with respect to the discharge line direction of the spinning solution. Spouting at an angle of less than 0 degrees, coagulating the polymer in a shear flow rate, washing the formed coagulate, that the coagulant fluid is in gas phase, the fibers and solvent formed and coagulation It can be manufactured more efficiently by discharging a mixed fluid of the agent fluid into the coagulant and using steam as the coagulant fluid.
  • the spinning dope may be a spinning dope in which a polymer containing at least 30% by weight or more of a cellulose ester is dissolved in tertiary ammine oxide, or at least one kind soluble in a solvent of an acrylonitrile-based polymer.
  • a spinning solution comprising two or more different polymer solutions in which a polymer and an acrylonitrile polymer are dissolved can be used.
  • the spinning nozzle for producing the fibril-based fiber includes a polymer supply port through which a polymer solution is supplied, a polymer flow path that controls the direction in which the polymer solution is discharged, and a polymer discharge port through which the polymer solution is discharged.
  • a polymer discharge section having an outlet, a coagulant supply port to which a coagulant fluid is supplied, a coagulant flow path for controlling the jetting angle of the coagulant fluid, and a coagulant jet port from which the coagulant fluid is jetted.
  • a spinning nozzle for producing fibers comprising a coagulating agent jetting section having a mixing cell section at a confluence of the polymer discharge port and the coagulating agent jetting port; It has a length of at least 0.3 mm or more downstream from the intersection of the center line of the polymer flow path and the center line of the coagulant flow path.
  • the mixing cell section has a length of at least 10 mm or more downstream from an intersection of a center line of the polymer flow path and a center line of the coagulant flow path.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a side surface of the surface fibrillated fiber of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross section of the surface fibrillated fiber of the present invention in a direction perpendicular to the fiber axis.
  • FIG. 3 is a sectional view of a spinning nozzle according to the present invention.
  • FIG. 4 is a sectional view of a spinning nozzle according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional nozzle used in a comparative example.
  • FIG. 6 is a sectional view showing an example of a conventional two-fluid nozzle.
  • FIG. 7 is an electron micrograph ( ⁇ 200) of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 1.
  • FIG. 8 is an electron micrograph ( ⁇ 200) of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 2-1.
  • FIG. 9 is an electron micrograph ( ⁇ 200) of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 2-2.
  • FIG. 10 is an electron micrograph ( ⁇ 200) of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 3.
  • FIG. 11 is an electron micrograph ( ⁇ 200) of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 41-11.
  • FIG. 12 is an electron micrograph ( ⁇ 200) of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 4-2.
  • FIG. 13 is an electron micrograph of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 43. True (200 times).
  • FIG. 14 is an electron micrograph ( ⁇ 200) of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 4-4.
  • FIG. 15 is an electron micrograph ( ⁇ 200) of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 4-15.
  • FIG. 16 is an electron micrograph ( ⁇ 200) of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 5.
  • FIG. 17 is an electron micrograph ( ⁇ 200) of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 6.
  • FIG. 18 is an electron micrograph ( ⁇ 2000) of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 27.
  • FIG. 19 is an electron micrograph ( ⁇ 500) of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 27.
  • FIG. 20 is an electron micrograph ( ⁇ 100) showing another example of the form of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 27.
  • FIG. 21 is a Kameko micrograph ( ⁇ 100) showing another example of the form of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 27.
  • FIG. 22 is an electron micrograph (3500 times) of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 28.
  • FIG. 23 is an electron micrograph ( ⁇ 1000) of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 36.
  • FIG. 24 is an electron micrograph ( ⁇ 100) of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 40.
  • FIG. 25 is an electron micrograph (magnification: 2000) showing another example of the form of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 40.
  • FIG. 26 is an electron micrograph ( ⁇ 1000) of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 41.
  • FIG. 27 is an electron micrograph ( ⁇ 500) of the discontinuous fibrillated fiber obtained in Example 42.
  • FIG. 28 is an electron micrograph ( ⁇ 2000) showing another example of the form of the discontinuous fibrillated fibers obtained in Example 47.
  • FIG. 29 is an electron micrograph ( ⁇ 200) of the fiber obtained in Comparative Example 1.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view of the polymer solution discharge port 2 d of the nozzle used in Examples 17 and 40.
  • FIG. 31 is a cross-sectional view of a polymer solution discharge port 2 d of a nozzle used in Example 18.
  • FIG. 32 is a cross-sectional view of a polymer solution discharge port 2 d of a nozzle used in Example 19; BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the fibril-based fibers referred to in the present invention are classified into “discontinuous fibrillated fibers”, “surface fibrillated fibers”, and “fibril-containing split fibers” depending on the form.
  • discontinuous fibrillated fiber refers to an infinite number of fine particles having a thickness of the order of submicrons (about 0.01 ⁇ m) to microns (several microns) for forming a three-dimensional network.
  • the fiber (fibril B) means a fiber having a structure branched from the main fiber A and an aggregate thereof.
  • the length of the main fiber A ranges from several microns (about 1 micron) to several centimeters (about 10 centimeters).
  • the “surface fibrillated fiber” of the present invention is composed of the main fiber A and the fibril B, like the discontinuous fibril fiber. As shown in FIG. 1, fibrils B ′ branched from the fiber surface of the main fiber A and / or fibrils B ′′ completely separated from the surface of the main fiber A cover the fiber surface of the main fiber A. Further, as shown in Fig. 1, the surface fibrillated fiber of the present invention has an end portion of the main fiber A, And / or the central part may be divided into fibrils.
  • the meaning that the fibrils B having a diameter of 2 m or less cover the surface of the main fiber along the fiber axis direction of the main fiber A means, as shown in FIG. In this section, the cross section of fibril B can be seen outside the main fiber surface.
  • the observed ratio of the cross section of the fibril in any cross section in the direction perpendicular to the main fiber axis is 90% or more.
  • the main fiber A has a diameter of 1 m to 100 m
  • the fibril B preferably has a diameter of 0.1 Atn! It has a diameter of ⁇ 2 zm, and is covered with fibrils B so that the fiber surface of the main fiber A is laminated linearly or curvedly along the fiber axis.
  • Most of fibril B has a branched structure.
  • the surface fibrillated fiber having such a structure When the surface fibrillated fiber having such a structure is formed into a nonwoven fabric or the like, the branched fibers of 2 m or less become entangled with each other, not only giving the nonwoven fabric a mechanical strength but also increasing the specific surface area and providing high adsorption characteristics. Can be given. Also, the surface fibrillated fiber can be used as a yarn having a unique “slimy” feeling by cutting it to a predetermined length and spinning as necessary.
  • the surface fibrillated fiber can be used as a precursor fiber of the fibril-containing split fiber. That is, the precursor fiber of the surface fibrillated fiber can have various fiber diameters in a stepless manner by a mechanical load such as a coagulation step or by beating treatment.
  • the fibril-containing split fiber is characterized by being composed of Here, 1 indicates the fiber length, and d indicates the apparent diameter of the fiber.
  • the fibril-containing split fiber of the present invention refers to a fiber obtained by splitting surface fibrillated fibers into split fibers, and the split fibers themselves have a diameter of 2 / zm or less, and the split fibers themselves are separated. Also includes those in fibrillated form. Therefore, the split fibers themselves become fibrils, When forming an aggregate integrated with the fibril, the diameter of the fiber is preferably 2 m or less, and more preferably, the diameter of both the fibril and the fiber is 1 m or less.
  • the degree of beating can be arbitrarily controlled, and the precursor fibers and the beaten fibers may be mixed, and the mixing ratio is not limited.
  • the fiber By beating the precursor fiber, the fiber is further branched, with one part in the axial direction of the fiber being completely divided into fibrillated fibers with a diameter of 2 m, and the other part being partly divided.
  • the other part is fibers having various diameters in a continuous step having the fiber diameter before being beaten.
  • These fibers form an aggregate of fibers, some of which are continuously connected and others of which are discontinuous.
  • Such a fibrous structure can give a more suitable shape as a fibrous base material provided for a nonwoven fabric or the like.
  • fibrils having a diameter of 2 ⁇ m or less (preferably l ⁇ m or less) and a diameter of 5 ⁇ m or less (preferably 2m or less) are continuously obtained.
  • An aggregate of fibril-containing split fibers having a thickness and an aspect ratio (1 / d) of 100 or more is formed.
  • all fibers are split to the same diameter as fibrils, mostly fibril-shaped fibers with a diameter of 2 / m or less.
  • the beating conditions can be changed according to the end use, and a fiber of a desired form can be obtained.
  • a structure in which some of the fibers are fibrillated to give appropriate strength to the sheet, and when used for artificial leather, a unique animal hair is used. It is desirable to use fibers made of approximately 100% fibrils in order to give a good texture.
  • the form of fibrils suitable for tobacco filter applications must have both a specific surface area sufficient to adsorb and filter nicotine and tar components, and a form suitable for adding to tobacco filters. is there. Therefore, from the viewpoint of taste, the fibril-based fiber of the present invention using cellulose acetate can be used as a polymer for a tobacco filter, and its specific surface area depends on the form used for the tobacco filter and other materials. Although it is not limited because it is used in combination with, it is sufficient that it has about 2 m 2 / g or more, more preferably 5 m 2 / g or more. If the specific surface area is less than 2 m 2 / g, it will not exhibit sufficient performance to adsorb / filter nicotine and tar components.
  • the method of processing the fibril-based fibers made of cellulose acetate into tobacco fills can achieve its purpose by a combination of known techniques. For example, after processing into a sheet-like material such as paper and non-woven fabric, it can be processed into a cigarette filter by a rag winding machine.
  • the cellulose acetate fibrillated fiber can be dispersed in cellulose acetate tow, and processed into a puco filter by a plug winding machine.
  • the fiber length of the fibril-like fiber is such that the pass through 150 mesh in a sieving test (Japanese Industrial Standards (JIS) P-8207) is 10% by weight or less.
  • the freeness according to Canadian Freeness Test JIS P-8121
  • JIS P-8121 Canadian Freeness Test
  • JIS P-8121 Canadian Freeness Test
  • a fibril-based fiber composed of cellulose acetate satisfying these requirements has a width of 0.1> tm to 30 m and a length of 10! ! It is preferable that the ratio of the fibril-like or film-like material having a length of at least 100 is at least 5% by weight.
  • the polymer having film-forming ability that can be used in the present invention is not particularly limited as long as the polymer solution can be prepared using an appropriate solvent.
  • the state of the polymer solution includes a two-phase separation solution, a liquid crystal solution, a gel-like solution, and the like, and represents a solution in a broad sense.
  • Such polymers include homopolymers or copolymers of cellulose, cellulose ester, polyacryl nitrile, polyolefin, polyvinyl chloride, polyurethane, polyester and the like.
  • polymer polymers with relatively high glass transition temperatures, polymer polymers that are susceptible to thermal denaturation, cellulose, cellulose acetate, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, etc. can be used more advantageously than conventional methods. .
  • the solvent that can be used is not particularly limited, and can be used from low-boiling solvents to high-boiling solvents. In particular, those that are compatible with water are superior in effectively performing washing after fiber formation.
  • Cellulose material used in the present invention is It can be selected from lube and pulp floc. These pulp may contain hemicellulose perlignin and the like. Among these, it is preferable to use pulp having an a-cellulose content of 90% by weight or more.
  • the shape of the pulp used as the cellulosic material may be any of sheet and powder.
  • the sheet-like material may be made into a chip-like shape with a cutting machine such as a shredder. Also, as long as the molecular weight of cellulose does not significantly decrease, the knrub may be ground into particles.
  • the solvent used in the present invention is N-methylmorpholine-N-oxide and this N-methylmorpholine-N-oxide mixed uniformly.
  • a solvent in which cellulose is insoluble and insoluble in cellulose hereinafter referred to as non-solvent.
  • water is preferably used as the non-solvent.
  • solvent for cellulose a mixture of the nitro Zhen di O dimethylsulfoxide (N 2 0 4) Z dimethylformamide mixed solvent of Ami de (DMF), paraformaldehyde ((CH 2 0) x) Z dimethyl sulfoxide (DMSO)
  • Solvents such as a mixed solvent of lithium chloride (LiC1) / dimethylacetamide (DMAC) can also be used.
  • N-Methylmorpholine-N-oxide in the mixed solvent is used as a solvent for dissolving cellulose.
  • N-methylmorpholin-N-oxide (Or the corresponding tertiary amoxides described in U.S. Pat.Nos. 4,211,574, 4,429,913, and 4,144,080) can be used in combination with N-methylmorpholin-N-oxide It is.
  • a cyclic mono (N-methylamine-N-oxide) compound similar to N-methylmorpholin-N-oxide is particularly preferable as another tertiary amoxide which can be used in combination.
  • N-methylbiperidine-N —N-methyl oxide and N-methyl bilolidon for example, N-methylbiperidine-N —N-methyl oxide and N-methyl bilolidon.
  • a preferred example of the non-solvent for cellulose used in the present invention is water, but a mixed solvent of water and an alcohol such as methanol, n-propanol, isopropanol, and butanol may be used. Also, any nonprotonic organic solvent which does not chemically react with N-methylmorpholin-N-oxide or cellulose, for example, toluene, xylene, dimethylsulfoxide, dimethylformamide, dimethylacetate Amides and the like can be used as the cellulose non-solvent.
  • a stabilizer can be added to the mixed solvent.
  • the most preferred as such a stabilizer is provyl gallate, which is disclosed in Japanese Patent Publication No. 3-29891 (or the corresponding US Patent No. 4,426,228).
  • Other gallic esters described, for example, methyl gallate, ethyl ethyl gallate, isopropyl gallate, etc. may be used.
  • compounds having a compound structure in which a carbonyl group and a double bond are adjacent to each other such as glyceraldehyde, L-ascorbic acid, isoascorbic acid, tris-rexactone, and reductic acid, can be used as a stabilizer.
  • ethylenediaminetetraacetic acid and the like can also be used as a stabilizer for the cellulose molding solution of the present invention.
  • inorganic compound calcium bilophosphate, calcium chloride described in US Pat. No. 4,880,469, ammonium chloride and the like can also be used as a stabilizer for the cellulose molding solution of the present invention.
  • the cellulose polymer solution can be prepared by either a continuous method or a batch method. That is, it may be continuously dissolved and prepared by using a screw extruder or the like, or may be prepared and dissolved by a tank-type kneader provided with a heating means and a vacuum degassing means.
  • the dissolution temperature of the cellulose composition is not particularly limited, but is 90 to 120. It is preferable to carry out in the range of about C. If the dissolution temperature is too high, the degree of polymerization may be reduced due to the decomposition of cellulose, and the decomposition and coloring of the solvent may be remarkable. If the dissolution temperature is too low, the dissolution may be difficult.
  • the total concentration of the cellulose composition in the cellulose polymer solution of the present invention is 30% by weight.
  • the cellulose composition concentration is preferably in the range of 6 to 25% by weight.
  • the content of N-methylmorpholin-N-oxide in the mixed solvent used for the cellulose molding solution and the content of the non-solvent of cellulose and the solvent that can be mixed with N-methylmorpholin-N-oxide are as follows: They are preferably 48 to 90% by weight, and 5 to 22% by weight.
  • the ratio of water is set as large as 20 to 50% by weight at the stage of charging the cellulose composition into the mixed solvent, and then the water is heated under reduced pressure. And it is preferable to adjust the ratio of water to 5 to 22% by weight.
  • the cellulose acetate used in the present invention may be cellulose triacetate having an acetylation degree of 56.2% to 62.5%, or may be cellulose acetate having an acetylation degree of 48.8% to 56.2%. .
  • a solvent for cellulose acetate a single solvent such as methylene chloride or acetone, a mixed solvent such as methylene chloride and methanol, or tertiary amine oxide as the cellulose solvent is used.
  • a cellulose acetate as a raw material for spinning, after performing an acetylation reaction by a solvent method using a cellulose as a raw material and obtaining a cellulose acetate solution, without substantially removing the solvent and drying.
  • the cellulose acetate solution to be used is not particularly limited as long as it can be used when performing an acetylation reaction by a solvent method using cellulose as a raw material, but preferably, an aqueous acetic acid solution in which cellulose acetate is dissolved. It is.
  • Known diluents such as acetic acid and methylene chloride are mainly used as a diluent in the production process of acetylating cellulose.
  • a solution in which a precipitant is added to the extent that precipitation of cellulose acetate does not occur can also be used.
  • Water is usually used as a precipitant in this case, but alcohol such as methanol or a mixture of alcohol and water may be used. good.
  • the cellulose acetate solution of the present invention neutralizes the residual acid catalyst used when acetylating cellulose because the molecular weight is reduced and the degree of acetylation of the obtained cellulose acetate does not change temporally. It is preferable to use a solution to which a neutralizing agent has been added. It can be achieved by using a known agent such as magnesium acetate as the neutralizing agent.
  • low-grade wood pulp having a cellulose content of 95% or less can be used in addition to the high-grade pulp having ⁇ -cellulose content of 95% or more, which is usually used.
  • Non-wood pulp having a cellulose content of 90% or less can also be used as a raw material for cellulose acetylation.
  • the cellulose content is too low, unacetylated fibrous substances and gel-like substances increase, and when the cellulose acetate solution is discharged from the spinning solution discharge port as a spinning solution, the nozzle may be blocked. It is desirable that each pulp has an ⁇ -cellulose content of 80% or more because of easy occurrence.
  • Tertiary amine oxide is effective for obtaining the surface fibrillated fiber or the fibril-containing split fiber or the fibril-containing split fiber which is mostly fibril-like in the present invention, or is soluble in a cellulose acetate solvent. It is also useful to use a mixed solution of two or more different kinds in which at least one kind of polymer other than the possible cellulose acetate is mixed. Examples of these other polymers include cellulose, polyacrylonitrile-based polymer, vinyl chloride, polyester-based polymer, and polysulfone.However, in order to maintain the properties of cellulose ester as a natural material, cellulose is preferred. In addition, natural polymers such as cellulose derivatives and the like, or polymers having a film-forming ability such as acrylonitrile-based polymers are preferable in order not to impair the feeling as a fiber material.
  • cellulose and cellulose acetate artificial leather with a natural texture, cigarette filters with excellent adsorption of nicotine and tar, or non-woven fabrics for filters with excellent adsorption performance with biodegradation function are used. It can be a base fiber.
  • a combination of polyacrylonitrile and cellulose acetate is used as a material for artificial leather having hygroscopicity and excellent color development, and as a base fiber for a nonwoven fabric having a soft texture.
  • a polymer solution of cellulose acetate flakes of cellulose triacetate or cellulose diacetate are dissolved in a single solvent such as methylene chloride, acetone or dimethyl acetate or a mixed solvent such as methylene chloride and methanol.
  • a spinning dope is prepared with a concentration of 15 to 30% by weight, preferably 18 to 27% by weight.
  • a tertiary amine oxide it can be prepared by a method for preparing the cellulose solution.
  • the acrylonitrile-based polymer is not particularly limited as long as it is a polymer constituting ordinary acrylic fibers. Those containing 50% by weight or more of acrylonitrile are preferably used.
  • the copolymer component of acrylonitrile is not particularly limited as long as it is a copolymer monomer constituting a normal acryl fiber, and examples thereof include the following monomers.
  • Acid esters methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, t-butyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, cyclohexyl acrylate, acrylic Methacrylic esters such as lauryl acrylate, 2-hydroxyethyl methyl methacrylate, hydroxypropyl methyacrylate, and getylaminoethylethyl methacrylate, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itacone Acid, Acrylamide, N— Methylol acrylamide, diacetone acrylamide, styrene, vinyltoluene, vinyl acetate, vinyl chloride, vinylidene chloride, Unsaturated monomers such as vinylidene bromide, vinyl fluoride, and vinylidene fluoride.
  • p-sulfophenyl methallyl ether, methallyl sulfonic acid, aryl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, 2-acrylamide 2-methyl propane sulfonic acid, and metal salts thereof And the like may be copolymerized.
  • the molecular weight of the acryl-nitrile polymer used in the present invention is not particularly limited, but is desirably 100,000 or more and 100,000 or less. If the molecular weight is less than 100,000, the spinnability tends to decrease and the yarn quality of the raw yarn tends to deteriorate. If the molecular weight exceeds 100,000, the concentration of the polymer that gives the optimum viscosity of the spinning dope becomes low, and the productivity tends to decrease.
  • a polymer other than an acrylonitrile-based polymer that can be dissolved in a solvent that dissolves the acrylonitrile-based polymer is used in combination with the acrylonitrile-based polymer to produce the surface fibrilated fiber according to the present invention.
  • the fibril-containing split fiber and the fibril-containing split fiber almost in a fibril state can be produced.
  • polyether sulfone examples include polyether sulfone, polyallyl sulfone, polyimide, cellulose, cellulose acetate, other cellulose derivatives, vinyl chloride, polyester polymers, polysulfone, etc. Cellulose and cellulose acetate are preferred in order not to impair the properties.
  • polyethersulfone, polyallylsulfone, polyimide, and polyvinylidene fluoride are effectively used for industrial applications that require heat resistance and chemical resistance.
  • the mixing ratio of the polymers differs depending on the polymers to be mixed.
  • the mixing ratio of polyacrylonitrile-based polymer / polyethersulfone is 60 Z40 to 5/95% by weight. And preferably 50/50 to 10/90% by weight.
  • Examples of the solvent for the acrylonitrile polymer include, but are not particularly limited to, organic solvents such as dimethylformamide, dimethylacetamide, and dimethylsulfoxide, and rhodane salts, concentrated nitric acid, and aqueous zinc chloride.
  • the acrylonitrile-based polymer solution is easily prepared by dissolving it in a solvent by a method generally used for fibers.
  • Polyester can also be used as the polymer having film forming ability of the present invention.
  • a polyester having ethylene terephthalate as a main repeating unit is preferably used.
  • This polyester is typically a polyester having terephthalic acid or an ester-forming derivative thereof as a dicarboxylic acid component and ethylene glycol or an ester-forming derivative thereof as a glycol component. May be replaced by another dicarboxylic acid component, or a part of the glycol component may be replaced by another glycol component.
  • dicarboxylic acid components include isophthalic acid, mono-alkali metal salts of 5-sulfoisophthalic acid, naphthylene dicarboxylic acid, diphenyl dicarboxylic acid, diphenyl sulfone dicarboxylic acid, adibic acid, sebacic acid, 1, 4- Examples thereof include dicarboxylic acids such as cyclohexanedicarponic acid or esters thereof, and oxycarboxylic acids such as p-oxybenzoic acid and ⁇ -?-Ethoxyethoxybenzoic acid or esters thereof.
  • glycol components include 1,4-butanediol, alkylene glycols having 2 to 10 carbon atoms, 1,4-cyclohexanedimethanol, neopentyl glycol, 1,4-bis (? Oxyethoxy) Benzene, bisglycol ether of bisphenol A, polyalkylene glycol and the like.
  • polycarboxylic acids such as trimellitic acid and vilomeritic acid
  • polyols such as pentaerythritol, trimethylolpropane and glycerin
  • monohydric polyalkylene oxides such as phenylacetic acid.
  • Such a polyester may be synthesized by any known method.
  • terephthalic acid is directly esterified with ethylene glycol, or a lower alkyl ester of terephthalic acid such as dimethyl terephthalate is transesterified with ethylene glycol.
  • an ethylene oxide is added to terephthalic acid to synthesize a glycol ester of terephthalic acid and Z or a low polycondensate thereof, and then the polycondensation of the product is carried out by a conventional method.
  • the method is general.
  • the solvent may be a single solvent such as m-crel phenol, trifluoroacetic acid, or 0-chlorophenol, or a mixture of trichlorophenol and phenol, or a mixture of tetrachloroethane and phenol. Solvents.
  • the high molecular polymer having film forming ability other than the above, polyolefin polymers such as polyethylene, polypropylene and copolymers thereof, polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride and copolymers thereof And the like.
  • the solvent include aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane and octane, alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane, aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene, and chlorination such as methylene chloride. Solvents, alcohols, ketones, ethers, esters, and mixed solvents thereof can be used.
  • the fibril-based fiber of the present invention is obtained by extruding a polymer solution obtained by dissolving a polymer having film forming ability in a solvent into a mixing cell through a spinneret orifice, The coalesced coagulant fluid is jetted into the mixing cell so as to flow in the direction of the discharge line of the polymer solution, and the high-molecular polymer is coagulated in the mixing cell at a shear flow rate to form discontinuous fibrillated fibers. Formed by extruding the fibrillated fibers together with a solvent and a coagulant fluid from a mixing cell.
  • the coagulant of the polymer is discharged from the coagulant fluid jet port by 0 ° or more with respect to the discharge line direction of the spinning stock solution. Spouting at an angle of less than 90 degrees, coagulating the polymer in a shear flow rate, washing the formed coagulate, using a coagulant fluid in the gas phase, more preferably using steam That is, the fibers can be obtained more effectively by discharging a mixed fluid of a polymer, a solvent, and a coagulant fluid into the coagulant.
  • the angle between the direction of the ejection line of the coagulant fluid and the direction of the discharge line of the spinning solution is not less than 0 degree and 90 degrees. It needs to be set to be less than.
  • the angle between the direction of the ejection line of the coagulant fluid and the direction of the ejection line of the spinning stock solution is in the above range, the formed mixture of the coagulated body, the solvent and the coagulant can be promptly discharged from the outlet of the mixing cell. It becomes possible.
  • the preferred angle should be set in the range of 20 to 80 degrees, more preferably 30 to 70 degrees.
  • the spinning solution ejected into the mixing cell and the coagulant fluid ejected into the mixing cell are sufficiently mixed, and a mixed solution of the spinning solution and the coagulant fluid is immediately mixed. Is a shear flow, and the polymer is coagulated, so that the discontinuous fibrillated fiber or the surface fibrillated fiber of the present invention can be obtained.
  • the fiber of the present invention can be obtained by mixing other polymers or selecting an appropriate solvent.
  • the temperature exceeds 90 degrees, the spinning solution and the coagulant fluid are sufficiently mixed, but the coagulated polymer tends to clog the spinning solution discharge port and the coagulating agent jet port.
  • the spinning stock solution and the coagulant fluid need to be discharged and spouted so as to be sufficiently mixed, and as described above, it is necessary to adjust the angle between the spinning stock solution ejection line direction and the coagulant fluid ejection line direction. Also, it is preferable that the discharge port of the spinning stock solution and the ejection port of the coagulant fluid are designed as nozzles that can contact both solutions.
  • the coagulating agent fluid it is preferable to discharge the coagulating agent fluid and eject the coagulating agent fluid to the mixing cell section provided at the junction of the spinning stock solution discharge port and the coagulating agent fluid outlet.
  • the spinning solution discharged into the mixing cell is mixed with the coagulant fluid in the mixing cell and coagulated by the coagulant.
  • the mixing cell referred to in the present invention means a place where the polymer is solidified and sheared by mixing the spinning stock solution and the coagulant fluid.
  • the mixing cell is located downward from the position where the spinning stock solution and the coagulant fluid contact. It is a gap provided with a certain length.
  • coagulation refers to the replacement of a coagulant with a minimum solvent that forms surface fibrillated fibers from a polymer solution, and the coagulated fibers include a gel state containing a solvent. It is a thing.
  • the coagulated polymer further coagulates under a shear flow rate in the mixed cell, and the fibril has a branched discontinuous fibrillated fiber having a diameter of 2 m or less.
  • the fibers form surface fibrillated fibers having a fiber surface and form an aggregate of fibers swollen with a coagulant or a solvent.
  • the mixed fluid of the formed coagulated material, the solvent and the coagulant fluid is discharged out of the nozzle system.
  • Gas phase or liquid phase can be appropriately selected.
  • the discharged coagulated material is often swollen by the solvent, and when directly laminated, the formed coagulated material may be fused and impair the quality of the obtained fiber. For this reason, it is preferable to discharge in the liquid phase, more preferably in the mixture of the polymer solvent and the coagulant,
  • the discontinuous fibrillated fiber or the surface fibrillated fiber referred to in the present invention can be produced with superiority in completing the coagulation of the swollen fiber and efficiently performing post-treatment such as washing.
  • the surface fibrillated fiber of the present invention can be obtained without a mixing cell.
  • a polymer other than the cellulose ester that can be dissolved in a solvent in which the cellulose ester is dissolved, in combination with the cellulose ester.
  • a combination of a cellulose ester and another polymer it is necessary to select a combination having different coagulability for the coagulant. The reason for this is not clear, but when the spinning solution discharged from the nozzle port is coagulated in the mixing cell under the shearing of the coagulant fluid, fibrils are generated due to the difference in coagulation speed of each polymer. It is presumed to make it easier.
  • Such combinations preferably acetic acid content 5 8% or less of cellulose diacetate and cellulose, as a solvent in this case, tertiary Aminokishido, nitro Gen di O dimethylsulfoxide (N 2 0 4) / dimethylformamidine de
  • a mixed solvent of (DMF), a mixed solvent of lithium chloride (LiC1) / dimethylacetamide (DMAC), and the like can be used.
  • a coagulant steam can be used.
  • a polyacrylonitrile-based polymer as a combination to form a combination of a cellulose acetate and a polyacrylonitrile-based polymer.
  • examples of the solvent include dimethylformamide and dimethylacetamide. Can be used.
  • the precursor fiber of the surface fibrillated fiber thus obtained can be made ultrafine by beating.
  • a method of beating is to use a device such as a mixer or a vis-a-vis mixer generally used for a solution dispersed in water to obtain an aggregate of fibers in which the ratio of the precursor fiber to the fibril-containing split fiber is changed. It can. It is also possible to add a thickener or an antifoaming agent depending on the post-process of shaping into a sheet. Also, make sure that the precursor fiber has the appropriate length. After cutting into pieces, it is also possible to prepare an aqueous dispersion, form the sheet once by a known method, and then beat it with a water stream or air stream.
  • a spinning nozzle for producing the fibril-based fiber of the present invention a polymer supply port to which a polymer solution is supplied, a polymer channel for controlling a discharge direction of the polymer solution, and a polymer solution
  • a spinning nozzle having a length of at least 0.3 mm or more downstream from the intersection of the center line of the polymer flow path and the center line of the coagulant flow path is preferably used.
  • the mixing cell section has a spinning length of at least 10 mm or more downstream from an intersection of a center line of the polymer flow path and a center line of the coagulant flow path.
  • An angle ⁇ between the center line of the coagulation flow path and the center line of the coagulation flow channel may be 0 ° or more and less than 90 ° with respect to the discharge direction of the polymer, and a spinning nozzle may be used. It can be appropriately selected depending on the type and the form of the obtained fibril-based fiber.
  • FIG. 3 shows a schematic view of a spinning nozzle 1 which is a typical embodiment of the present invention.
  • the spinning nozzle 1 of the present invention includes a polymer solution discharge unit 2, a coagulant fluid ejection unit 3, and a mixing cell unit 4 where the polymer solution and the coagulant fluid merge.
  • the mixing cell section 4 is arranged on the straight line along the downstream direction of the section 2.
  • the polymer discharge section 2 has a supply chamber 2b connected to a supply port 2a for the polymer solution, and a polymer flow path 2c for controlling the discharge direction of the polymer solution.
  • the supply chamber 2b has a cylindrical shape extending in the vertical direction, and the lower end thereof is gradually narrowed down and is linearly connected to the polymer flow path 2c in the form of a cable.
  • Supply port 2a and supply chamber 2b are polymerized It can be appropriately set according to the polymer and solvent used in the body solution, the viscosity of the polymer solution, or the discharge amount.
  • the capillary-shaped polymer flow path 2c communicates with the upper wall surface of the mixing cell section 4 to form a discharge port 2d for the polymer solution.
  • the polymer flow path 2c is set to such a length that the polymer solution is not skewed when the polymer solution is discharged from the polymer discharge port 2d and merges with the coagulant fluid. This can be easily achieved by the structure used for the shape of the spinning nozzle used when spinning the fiber.
  • the polymer flow path 2c from the upper wall of the mixing cell section 4 to form the polymer discharge port 2d in the middle of the mixing cell section 4.
  • a tapered throttle section downstream of the polymer flow path 2c in order to control the discharge direction of the polymer solution, and further form a taper-like downstream section of the throttle section.
  • the shape of the polymer channel 2c can be appropriately selected according to the polymer solution.
  • the size of the polymer discharge port 2d can be appropriately selected according to the viscosity and discharge amount of the polymer solution, but is approximately several tens / mm to several tens of mm, which is generally the diameter of a nozzle used for spinning the polymer solution. A range of mm is preferred.
  • the coagulant ejection section 3 has a supply chamber 3b in which a coagulant fluid supply port 3a is formed, and a coagulant flow path 3c that controls the direction of discharge of the coagulant fluid.
  • 3c communicates with the upper wall surface of the mixing cell section 4 to form a circular opening surrounding the polymer discharge port 2d, and the opening forms a coagulant fluid outlet 3d. It is also possible to form the coagulant channel 3 c so as to communicate with the side wall surface of the mixing cell section 4.
  • the coagulant channel 3c is formed such that the angle 0 between the center line thereof and the center line of the polymer channel 2c is in the range of 0 ° ⁇ 0 ⁇ 90 ° in the discharge direction of the polymer solution.
  • the angle ⁇ is 0 °, that is, when the jetting direction of the coagulant fluid and the discharging direction of the polymer solution are the same, the formed fiber becomes film-like and the branched fibrillated fiber becomes extremely And it is not possible to obtain highly fibrillated fibers.
  • the temperature is 90 ° or more, the mixed fluid of the generated discontinuous fibrillated fibers, the solvent, and the coagulant can be smoothly discharged from the mixing cell section 4.
  • the angle ⁇ is set to 20. ⁇ 80 °, preferably 30 °.
  • the coagulant channel 3c is set so as to be in a range of about 70 °.
  • the coagulant flow path 3c is arranged such that the polymer discharge port 2d is disposed upstream of the intersection P of the center line of the coagulant flow path 3c and the center line of the polymer flow path 2c. It is formed.
  • the distance L between the intersection P and the polymer discharge port 2 d is preferably 0 mm ⁇ L ⁇ 10 mm.
  • the polymer discharge port 2d and the coagulant ejection port 3d are preferably as close as possible within the range of restriction on nozzle fabrication in order to improve the degree of fibrillation.
  • the coagulant channel 3c is formed in a circular slit shape surrounding the polymer discharge port 2d, the coagulant fluid is uniformly sprayed onto the surface of the polymer solution discharged from the polymer discharge port 2d. It is preferable because it can be done.
  • the opening degree of the slit is not particularly limited, but can be set within a range of about several tens mm.
  • the ejection amount of the coagulant fluid is preferably set according to the ejection amount of the polymer solution so that a desired form of discontinuous fibrillated fibers can be obtained.
  • it is preferable that the coagulant fluid is ejected in the air root state. At this time, it is easier to control the pressure than to control the discharge amount of the coagulant fluid by the opening degree of the slit.
  • a coagulant fluid jet is provided at the center of the polymer solution. It is also possible.
  • the mixing cell part 4 has a polymer discharge port 2 d and a coagulant ejection port 3 d on the upper wall, and has a cylindrical shape in which the lower part is opened to form a discharge port 4 a, and the diameter is l mm 0 Therefore, it is set to 6 mm 0 or less.
  • the mixing cell section 4 needs to have a length of at least 0.3 mm or more downstream from the intersection P between the center line of the polymer flow path 2c and the center line of the coagulant flow path 3c. It can be set appropriately according to the discharge amount of the coalescing solution, the ejection amount of the coagulant fluid, or the desired form of fibrillated fibers.
  • the length of the mixing cell section 4 is such that the time required for the polymer solution to coagulate into a fiber form can be ensured, and the length required for forming the polymer-branched fibrillated fibers by shearing.
  • the length is preferably 1 mm or more downstream from the intersection P, more preferably 10 mm or more, and even more preferably 30 mm or more.
  • the average denier of the obtained fiber is reduced, and the ratio of the branched fibrillated fiber is also increased, so that a suitable form as a fiber substrate used for a nonwoven fabric used for a filter application is obtained.
  • the length of the mixing cell portion 4 is reduced, the average denier of the fiber increases, and the number of branched fibrillated fibers also decreases, making it a nonwoven fabric or the like that utilizes the excellent adsorption performance of fine fibrillated fibers. It becomes insufficient as a fiber to be provided.
  • the diameter of the mixing cell 4 is a factor that governs the linear flow velocity of the coagulant fluid in the mixing cell section 4, which is an important requirement for obtaining the target fiber of the present invention. It must be set to the size that can be set.
  • the slit is not limited to the cylindrical shape as described above, but may be a rectangular slit. Even in such a case, the width of the cross section is preferably lmm or more and 6mm or less. If the cross-sectional area of the mixing cell section 4 is reduced, the linear flow velocity increases, but clogging due to the formed fibers tends to occur, which causes inconvenience.
  • the cross-sectional area of the mixing cell section 4 is increased, the linear flow velocity of the coagulant fluid decreases, and the degree of fibrillated fibers decreases.
  • a flow rate required for this is required to be 10 O mZsec. Or more.
  • the shape of the mixing cell portion 4 may be any shape as long as it has a sufficient length and a cross-sectional area capable of securing a required linear flow velocity as described above, and even if the cross-sectional shape is circular, rectangular, or the like.
  • the object of the invention can be achieved.
  • the mixing cell section 4 may be shaped so that the cross-sectional area gradually decreases or increases toward the discharge port 4a, or the tip of the mixing cell section 4 may be rounded to widen the discharge port 4a.
  • the polymer solution prepared by the conventional method is supplied from the polymer supply port 2a to the polymer discharge section 2, and the coagulant fluid prepared by the conventional method is coagulated from the coagulant supply port 3a.
  • the discharge direction of the polymer solution is regulated by the polymer flow path 2c through the supply chamber 2b of the polymer discharge section 2, and the polymer solution is discharged into the mixing cell section 4 from the polymer discharge port 2d.
  • the coagulant fluid passes through the supply chamber 3b of the coagulant injection unit 3 and the injection angle is defined by the coagulant flow path 3c, from the coagulant injection port 3d to the polymer solution in the mixing cell unit 4. Injected toward.
  • the polymer solution is mixed with the injected coagulant fluid, and solidified and sheared in the mixing cell section 4 to be shaped into discontinuous fibrillated fibers.
  • the spinning nozzle of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified as long as the requirements of the present invention are satisfied.
  • an example of spinning using the spinning nozzle of the present invention will be described.
  • the following examples are merely illustrative for explanation, and the scope of the present invention is as follows.
  • the present invention is not limited to the examples below.
  • the spinning nozzle used was the nozzle 1 shown in Figure 3 above, and the polymer supply chamber 2b of the nozzle 1 was 96 mm long and 3 mm in diameter ( ⁇ cylindrical shape, and the polymer flow path 2 c
  • the coagulant flow path 3c has a slit shape, and the angle between the center line of the polymer flow path 2c and the center line of the coagulant flow path 3c is (60 °).
  • the length of the polymer flow path 2c, the diameter of the polymer discharge port 2d, the slit opening of the coagulant flow path 3c, the center of the polymer discharge port 2d and the center of the polymer flow path 2c The distance L from the intersection point P of the line and the center line of the coagulant flow path 3c, the diameter of the mixing cell section 4, and the length from the intersection P of the mixing cell section to the downstream side are set to be varied. Table 1 shows the setting values.
  • the solution was extruded under 1.5 kg / cm 2 of nitrogen pressurized, and c- cellulose was quantitatively supplied to the nozzle shown in FIG. 3 using a gear pump.
  • the discharge amount of the solution was defined by the rotation speed of the gearphone.
  • Steam was used as the coagulant fluid, and the amount of steam supplied was determined by regulating the supply pressure with a pressure reducing valve. The amount of steam was measured by changing the supply pressure from the nozzle shown in Fig. 3 and injecting only steam into water, and calculating the weight increase per unit time.
  • the diameter of the polymer solution discharge port 2 d is 0.2 mm ⁇
  • the diameter of the mixing cell section 4 is 2 mm ⁇
  • the length is 54 mm
  • the slit of the coagulant channel is 3 9
  • a nozzle Nozzle A in Table 1
  • the supply amount of the cellulose solution was 6, At 0 ml / min.
  • a steam supply pressure of 1.5 kgZcm 2 it was jetted into water at a temperature of 30 ° C.
  • the steam consumption at this time was 87 gZmin.
  • the linear flow rate of steam in the mixing cell was calculated to be about 80 Om / se.
  • Cellulose fibers suspended in the coagulation liquid were collected, washed in boiling water for 1 hour or more, and air-dried at room temperature.
  • the morphology of the side surface of the obtained cellulose fiber was observed using a scanning electron microscope.
  • the obtained cellulose excipient is an aggregate of discontinuous fibrillated fibers, and has a wide distribution from a diameter of about 0.1 m to about 50 m, and a fiber length of about 5 mm. Had a broad distribution of about 5 cm. Further, the fibers had a branched structure, and a structure in which fine fibers of several // m or less were branched from the fiber side surfaces of several tens // m was observed.
  • FIG. 7 shows a photograph of the obtained cellulose fiber.
  • Example 2 # cellulose solution was prepared in the same manner as in Example 1, was subjected to shaping of cellulose using the same nozzle as in Example 1. The supply amount of the cellulose solution was changed to 3.0 (Example 2-1) and 12.0 ml / min. (Example 2-2), and cellulose was spun.
  • FIGS. 8 and 9 show electron micrographs of the obtained cellulose fiber.
  • a cellulose solution was prepared in the same manner as in Example 1. Using the same nozzle as in Example 1 except that the slit opening of the coagulant fluid was set at 250 21, the supply amount of the cellulose solution was 6.0 ⁇ 1 ⁇ ., And the supply pressure of steam was 2 kg / cm. Set to 2 . The steam consumption at this time was 82 g / min. In terms of water. As in Example 1, the cellulose fibers suspended in the coagulating liquid were collected, washed in boiling water for 1 hour or more, and air-dried at room temperature.
  • the cellulose shaped body obtained in the same manner as in Example 1 is an aggregate of discontinuous fibrillated fibers, and a structure in which fine fibers of several meters or less are branched from the fiber side surface of several tens // m is observed. Was done.
  • Example 1 A cellulose solution was prepared in the same manner as in Example 1.
  • Examples 4-11 used nozzles B in Table 1 and Examples 4-12 used nozzles C in Table 1 and used the same as in Example 1 above.
  • Cellulose fibers were spun under the following conditions.
  • Example 41-11 An electron micrograph of Example 41-11 is shown in FIG. 11, and an electron micrograph of Example 41-12 is shown in FIG.
  • a cellulose solution was prepared in the same manner as in Example 1, and a cellulose fiber was spun under the same conditions as in Example 1 using the nozzle D shown in Table 1.
  • FIG. 13 shows an electron micrograph of the obtained fiber.
  • the obtained cellulose excipient is an aggregate of discontinuous fibrillated fibers, A structure in which fine fibers of several meters or less are branched from the side surfaces of several tens of fibers was observed.
  • a cellulose solution was prepared in the same manner as in Example 1, and a cellulose fiber was spun under the same conditions as in Example 1 using the nozzle E shown in Table 1. An electron micrograph of the resulting fiber is shown in FIG.
  • the obtained cellulose imprint was an aggregate of discontinuous fibrillated fibers, and a structure in which fine fibers of several meters or less were branched from tens of fiber sides was observed.
  • the cellulose solution was prepared in the same manner as in Example 1, and c in Example 1 using the nozzle F of Table 1 Similarly cellulose solution is supplied at 6 g / min., The supply pressure of the vapor 1.5 It was set to Zcm 2. At this time, the nozzle F had a slit opening degree different from that of the nozzle A of Example 1, so that the steam flow rate was 70 gZmin.
  • a cellulose solution is prepared in the same manner as in Example 1, and has the same shape and dimensions as the nozzle A of Example 1 except that the downstream end of the mixing cell section 4 is spread in a trumpet shape toward the outlet 4a. Using a nozzle, cellulose fibers were shaped under the same conditions as in Example 1.
  • Example 6 An electron micrograph of the obtained fiber is shown in FIG. As in Example 1, the obtained cell mouth shape is an aggregate of discontinuous fibrillated fibers, and a structure in which fine fibers of several meters or less are branched from the fiber side surface of several tens of meters. Was observed. [Example 6]
  • Example 2 Using the polymer solution used in Example 1, the polymer flow path 2 c of the nozzle shown in FIG. 3 is projected 1.5 mm from the upper wall of the mixing cell, and the polymer solution discharge port 2 d is mixed with the mixing cell. Except that a mixing cell having a diameter of 2 mm ⁇ and a length of 13 mm was provided below the polymer solution discharge port 2 d and having a structure shown in FIG. Spinning was performed under the same conditions as in Example 1.
  • the cross-sectional shape of the fibers was from elliptical to film-like.
  • Example 2 Using the polymer solution used in Example 1 and using the nozzle having the structure shown in FIG. 5 from which the mixing cell part of the nozzle shown in FIG. 4 was removed, under the same conditions and conditions as in Example 1. Spinning was performed.
  • the obtained excipient was a fiber or film having no branch and an elliptical cross section.
  • cellulose diacetate (MBH, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 770 g of acetate to prepare an acetone solution of 23% by weight of cellulose diacetate.
  • the coagulated body of the cellulose diacetate suspended in the coagulated liquid was collected, washed in boiling water for 1 hour or more, and dried with hot air at 80 ° C.
  • the obtained solidified body is a fibril-like or film-like aggregate with a length of several m to several m to several m from a thickness submeter m, and the length of this solidified body is determined by JAPAN TAPPI No. 52 When measured according to -89, the ratio of those having a length of 1000 m or more was about 20%, indicating that the fibrils had a branched structure.
  • the specific surface area measured by the BET method was 9.7 m 2 / g.
  • Example 7 In the same manner as in Example 7, an acetone solution of 23% by weight of cellulose diacetate was prepared.
  • the cellulose diacetate was shaped in the same manner as in Example 7, except that the discharge amount of the cellulose diacetate solution was changed to 6 ml / min.
  • Example 9 A coagulate having the same form as in Example 7 was obtained, and the specific surface area of the coagulate was 10.5 m 2 .
  • Example 7 In the same manner as in Example 7, an acetone solution of 23% by weight of cellulose acetate was prepared. Aseton 30 wt% aqueous solution from the mixing cell outlet, obtained except extruding a temperature 30 ° C coagulating bath, have rows shaping the cellulose diacetate in the same manner as in Example 7 method, solidified body having a specific surface area of 10.0 m 2 / g and Was.
  • cellulose diacetate (MBH, manufactured by Daicel Chemical Industries Ltd.) was dissolved in 770 g of acetone to prepare a 23% by weight cellulose acetate acetate solution.
  • the solution was extruded under a nitrogen pressure of 1.5 kg Zcm 2 , and a fixed amount was supplied to the nozzle shown in FIG. 3 using a gear pump, and steam was supplied at the same time.
  • the amount of steam supply was determined by regulating the supply pressure with a pressure reducing valve.
  • the amount of water vapor was measured by injecting only water vapor into the coagulation liquid from the nozzle shown in Fig. 3, and calculating the weight increase per unit time.
  • Solution outlet with a diameter of 0.2 mmoi, a cylindrical mixing cell with a diameter of 2 mm0 and a length of 24 mm, a slit-shaped steam flow path with an opening of 390> m, and the center line and slit of the solution flow path of using Roh nozzle that the angle is made to be 60 degrees between the center line, cellulose di ⁇ cetearyl over Bok of Aseton solution supply amount 4.5 ml m in the., the supply pressure of the water vapor and 1 kgZcm 2, temperature Ejected into water at 30 ° C. The water vapor consumption at this time was 73 g / min. In terms of water, and the linear flow rate of water vapor in the mixing cell was calculated to be about 66 Om / sec.
  • the coagulated cellulose diacetate suspended in the coagulated liquid was collected, washed in boiling water for 1 hour or more, and dried with hot air at 80 ° C.
  • the obtained solidified body is a fibril-like or film-like aggregate with a thickness of sub // m to 10 ⁇ m and a length of several tens to several meters, and the specific surface area measured by the BET method is 19.2 m 2 / g.
  • Example 10 In the same manner as in Example 10, an acetone solution containing 23% by weight of cellulose diacetate was prepared.
  • the cellulose diacetate was shaped in the same manner as in Example 10 except that the solidified product was extruded into the air from the mixing cell outlet, and the solidified product was laminated and collected in a glass plate shape. m 2 Zg.
  • Cellulose diacetate was shaped in the same manner as in Example 10, except that the length of the mixing cell of the nozzle was changed as shown in Table 2.
  • Table 2 shows the specific surface area of the obtained solidified body.
  • Cellulose diacetate was shaped in the same manner as in Example 10 except that the size of the mixed cell was changed to 4.0 mm0.
  • the water vapor consumption at this time was measured by the same method as in Example 1, it was 7 SgZmin.
  • the linear flow rate of water vapor in the mixing cell in this case was calculated, it was about 16 Om / se.
  • Cellulose diacetate (MBH, manufactured by Daicel Chemical Industries Ltd.) 133 was dissolved in 862 g of acetone containing 1% S% of water to prepare an acetone solution of 13.3% by weight of cellulose acetate.
  • the coagulated body of cellulose diacetate suspended in the coagulated liquid was collected, washed for 1 hour or more in boiling water, and dried with hot air of 80 eC .
  • the obtained solidified body is 10 / m from thickness sub m, a collection of fibrils like fiber hundreds m length from several tens // m, and had a specific surface area of 19.7 m 2 Roh g .
  • the obtained fiber was subjected to the same treatment as in Example 7 and the morphology was observed. As a result, it was found to be a thin film aggregate.
  • Example 7 using acetate ⁇ seton solution prepared in the same manner as has been spun into the pressurized air together with the Example 1 gauge pressure 2 kg / cm 2 from a nozzle that instead of steam used, mixed The bulk polymer is only intermittently discharged from the cell, No ibrillated fibers were obtained.
  • Example 7 Using an acetate acetate solution prepared in the same manner as in Example 7, a two-fluid nozzle (setup No. lA manufactured by SPMYING SYSTEM CO.) As shown in Figure 6 was used instead of the nozzle used in Example 7. The discharge rate of the solution and the steam pressure were changed as shown in Table 3 (Experiments 1 to 5), and the formation of cellulose diacetate was attempted by squirting into water at 30 ° C. The nozzle clogged and stable shaping was not possible. Table 3
  • cellulose diacetate (MBH, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 770 g of acetone containing 5% by weight of water to prepare an acetone solution of 23% by weight of cellulose diacetate.
  • the resulting solution is then 40.
  • the mixture was extruded under a nitrogen pressure of 1.5 kg / cm 2 , and a fixed amount was supplied to the nozzle shown in FIG. 3 using a gear pump, and steam was supplied at the same time.
  • the amount of steam supply was determined by regulating the supply pressure with a pressure reducing valve.
  • the amount of water vapor was measured by injecting only water vapor into the coagulation liquid from the nozzle shown in Fig. 3, and calculating the weight increase per unit time.
  • Solution outlet with a diameter of 0.2mm0, a cylindrical mixing cell with a diameter of 2mmii and a length of 1.5mm, a slit with a steam flow path of 250m and the opening adjusted to 250m, the center line of the solution flow path Using a nozzle manufactured so that the angle between it and the center line of the slit is 30 degrees, the supply amount of the cellulose acetate acetate solution is 18 mn, and the supply pressure of steam is 1.5 kg. / cm 2 and squirted into water at a temperature of 30 ° C. The water vapor consumption at this time was 7 OgZmin. In terms of water, and the linear flow velocity of water vapor in the mixing cell was calculated to be about 63 Om / se.
  • the coagulated body of cellulose diacetate suspended in the coagulated liquid was collected, washed for 1 hour or more in boiling water, and dried with hot air of 80 eC . .
  • the obtained solidified body is a fibril-like or film-like aggregate with a thickness of several 10 ⁇ m from the sub-Aim and a length of several tens of Aim to several meters.
  • the ratio of those having a length of 1000 // m or more was about 20%, indicating that the fibrils had a branched structure.
  • the specific surface area measured by the BET method was 8.0 m 2 / g.
  • the solution was extruded under a nitrogen pressure of 1.5 kg / cm 2 , and a fixed amount was supplied to the nozzle portion shown in FIG.
  • the amount of steam supply was determined by regulating the supply pressure with a pressure reducing valve.
  • the amount of water vapor was measured by injecting only water vapor into the coagulation liquid from the nozzle shown in Fig. 3, and calculating the weight increase per unit time.
  • a solution discharge port with a Y-shaped cross section, a cylindrical mixing cell with a diameter of 2 mm ⁇ 0 and a length of 1.5 mm, a steam flow path with a slit shape and an opening of 39 O ⁇ m Using a nozzle manufactured so that the angle between the center line of the solution flow path and the center line of the slit is 30 degrees, adjust the supply amount of the acetate solution of cellulose diacetate to 48.7 ⁇ 1 ⁇ . To 2.5 kg / cm 2 and temperature
  • the coagulated body of cellulose acetate suspended in the coagulated liquid was collected, and post-treated in the same manner as in Example 1 to obtain a dried coagulated body of cellulose acetate. Using a scanning electron microscope, the morphology of the fiber side surface of the obtained solidified product was observed.
  • the obtained coagulated body is an aggregate having a thickness of sub- ⁇ m to several hundreds / m and a length of several tens // m to several m in a fiber-like or film-like form.
  • the ratio of those with a length of 100 Ozm or more was measured by the same method as
  • washed coagulated body was subjected to a sieve test in accordance with JIS P-8207, and the ratio of the portion passing through the 150 mesh was 3.9% by weight.
  • the obtained solidified material had the same form as that of Example 17 and was subjected to a sieving test by the same method as that of Example 17. As a result, the ratio of the portion passing through the 150 mesh was 9.5% by weight. Atsushi. The specific surface area was 5.6 m 2 / g.
  • the resulting spinning solution while maintaining the 4 0 e C a, 1. 5 k gZcm out press with nitrogen under a pressure of 2 were simultaneously supplied steam when the quantitative supply to the nozzle portion with Giyahonpu.
  • the supply amount of steam was determined by regulating the supply pressure with a pressure reducing valve. Water vapor was measured by injecting only water vapor into the coagulation liquid from the nozzle shown in Fig. 3, and calculating the weight increase per unit time.
  • the coagulated body of cellulose acetate suspended in the coagulated liquid was collected, and post-treated in the same manner as in Example 1 to obtain a dried coagulated body of cellulose acetate. Using a scanning electron microscope, the obtained solidified body was observed for the morphology of the fiber side surface. Was.
  • the obtained solidified material had the same shape as that of Example 16, and a sieving test was carried out in the same manner as in Example 16. As a result, the ratio of the 150 mesh passed through was 6.5% by weight.
  • Example 17 As in Example 17, a 28% by weight solution of cellulose diacetate in acetate was prepared.
  • Solution outlet with a diameter of 0.2 mm0, cylindrical mixing cell with a diameter of 2 mm3 ⁇ 4i and length of 1.5 mm, a slit with a steam flow path, and an opening adjusted to 39 ⁇ ⁇ to adjust the center line of the solution flow path using Roh nozzle that the angle between the center line of the slit is made to be 30 degrees, the supply amount of the cellulose di ⁇ cetearyl over Bok of Aseton solution 18m n., the supply pressure of water vapor and 2.5 kg / cm 2, Spouted into water at a temperature of 30 ° C.
  • the water vapor consumption at this time was 145 g / min. In water equivalent, and the calculated linear flow velocity of water vapor in the mixing cell was about 130 Om / sec.
  • the coagulated body of cellulose diacetate suspended in the coagulated liquid was collected, washed in boiling water for 1 hour or more, and dried with hot air of 80C. .
  • Example 17 Using a scanning electron microscope, the morphology of the fiber side surface of the obtained solidified product was observed. Further, when the shape of the fiber in the longitudinal direction was observed using a projection stereo microscope (Nippon Kogaku's profile projector V-12), it was the same as in Example 17. When a sieve test was performed in the same manner as in Example 1 ⁇ , the ratio of the 150 mesh passed through was 6.3% by weight, and good results were obtained. However, the specific surface area was 2.9 m 2 / g, which was insufficient. It became something.
  • the sulphite-dissolved pulp (cellulose content: 96.5%) was crushed and dried to a water content of about 5%.
  • 35 parts by weight of glacial acetic acid was added to 100 parts by weight of 5% moisture pulp, and pretreatment was activated at 40 eC for 30 minutes.
  • a catalyst solution of 3.8 parts by weight of sulfuric acid previously adjusted to 40 C and 100 parts by weight of glacial acetic acid was added to the reaction vessel to start an acetylation reaction. It took about 20 minutes to recover 231 parts by weight of distillate (5% acetic anhydride, the rest being acetic acid), and the pressure inside the reaction vessel was returned to normal pressure.
  • the reaction temperature reached 55 eC immediately after the addition of the sulfuric acid catalyst solution, and reached about 51 ° C after 20 minutes.
  • the reaction temperature reached a beak temperature of 53 ° C 12 minutes after the pressure in the reaction vessel was returned to normal pressure.
  • Solution outlet with a diameter of 0.2 mm ⁇ , a cylindrical mixing cell with a diameter of 2 mm0 and a length of 1.5 mm, a steam flow passage with a slit shape and an opening of 250 tm, adjusted to the center line of the solution flow passage using the nozzle the angle between the slit center line is made to be 60 degrees, the supply amount of the cellulose acetate solution 18m lZmiii., the supply pressure of steam as 1.5 kg / cm 2, water temperature 30 ° C Erupted.
  • the water vapor consumption at this time was 7 OgZmin, in terms of water, and it was about 63 Om / sec when the linear flow velocity of water vapor in the mixing cell was calculated.
  • the coagulated cellulose acetate suspended in the coagulation liquid was collected and washed in boiling water for 1 hour or more.
  • the obtained coagulated body was filtered to obtain a hydrous cellulose acetate fibrillated fiber.
  • the solid content weight of this hydrate was about 27%.
  • This hydrous cellulose acetate fibrillated fiber was dispersed again in water to prepare a fibril dispersion of about 0.5 wt%.
  • the fibril dispersion was diluted and the water content was measured.
  • the freeness was measured using a Canadian freeness tester in accordance with JIS P-8121.
  • the value corrected to the standard temperature of 20 ° C and the standard concentration of 0.30% was 62 Oml. Further, when the pre-screening test was performed in accordance with JIS P-8207, the pass through 150 mesh was 8.3%.
  • the hydrous cellulose acetate fibrillated fiber was dried with hot air at 80 ° C., and the obtained coagulated product was observed for its cross-sectional shape using a scanning electron microscope.
  • the obtained solidified body is a fibril-like or film-like aggregate with a sub-thickness of m to 20 m and a length of several tens of zm to several mm, and the aggregate has a branched structure. Yes, a tree-like branched structure was observed as a whole.
  • a cellulose acetate reaction solution was prepared in the same manner as in Example 21, and the cellulose acetate was shaped in the same manner as in Example 21 except that the discharge rate of the solution was changed to 6 mlZmin.
  • a coagulate having the same form as in Example 21 was obtained.
  • the specific surface area of the coagulated aggregate was 8.6 m 2 / g, and the freeness was 590 ml.
  • Softwood sulphite pulp (87% cellulose content) was crushed and dried to about 5% water content.
  • 500 parts of acetic acid was evenly sprayed, and pretreatment was activated at 60 ° C for 90 minutes.
  • the reaction temperature is immediately becomes 55 ° C after the addition of sulfuric acid catalyst liquid, and after 20 minutes was about 5 l e C.
  • the reaction temperature reached a beak temperature of 53 ° C 12 minutes after the pressure in the reaction vessel was returned to normal pressure.
  • 16 parts by weight of a 38% aqueous solution of magnesium acetate were added and mixed to completely neutralize the sulfuric acid in the system and to reduce the amount of magnesium sulfate in excess.
  • To the completely neutralized reaction mixture was further added 6 parts (71 parts by weight of water of KC), and the mixture was stirred.
  • the reaction mixture was transferred to an autoclave and heated to 150 ° C over 90 minutes by external heating. After holding at 30 ° C. for 30 minutes, the mixture was slowly cooled and hydrolyzed to obtain a secondary cellulose acetate.
  • Solution outlet with 0.2mm0 diameter, 2mm ⁇ zi diameter, 1.5mm length cylinder
  • the shape of the mixing cell, the shape of the steam flow path is slit, the opening is adjusted to 250 zm, and the nozzle made so that the angle between the center line of the solution flow path and the slit center line is 60 degrees.
  • the supply amount of the cellulose acetate solution set at 18 mlZmin.
  • the supply pressure of steam set at 1.5 kg / cm 2 , the solution was jetted into water at a temperature of 30 ° C.
  • the coagulated body of cellulose acetate suspended in the coagulated liquid composed of water was collected, and further washed in boiling water for 1 hour or more.
  • the obtained coagulated product was filtered to obtain a hydrated cellulose acetate fibrillated fiber.
  • the solid content of this hydrate was about 29%.
  • the obtained cellulose acetate fibrillated fiber is a fibril-like or film-like aggregate having a thickness of sub-m to 20 m and a length of several tens to several mm, and the aggregate has a branched structure. Yes, a tree-like branched structure was observed as a whole.
  • the specific surface area of the coagulated aggregate was 7.6 m 2 Zg, and the freeness was 610 ml.
  • kenaf stationery paper was cut with a shredder to obtain chips about 10 mm long and about 3 mm wide. Using the cut chips as raw materials, kenaf pulp was acetylated in the same manner as in Example 23. The resulting reaction solution was used as a spinning dope to perform shaping in the same manner as in Example 21.
  • the supply amount of the reaction solution is 18 ml / min.
  • the supply pressure of steam is 1.5 kgZcm 2
  • the temperature is 30. C erupted into the water.
  • the coagulated cellulose acetate suspended in water was collected and washed in boiling water for 1 hour or more.
  • the obtained coagulated product was filtered to obtain a hydrous cellulose acetate fibrillated fiber.
  • the solid content weight of this hydrate was about 27%.
  • the obtained solidified body has a thickness of sub m to 20 / m and a length of several tens of m to several mm. It was a fibril-like or film-like aggregate, and the aggregate had a part with a branched structure, and a tree-like branched structure was observed as a whole.
  • the specific surface area of the coagulated aggregate was 5.2 m 2 Zg, and the freeness was 650 ml.
  • a hemp sheet for papermaking (about lmm thick) was cut by a shredder to obtain chips about 10 mm long and about 3 mm wide. Using the cut chips as raw materials, hemp pulp was acetylated in the same manner as in Example 3.
  • the resulting reaction solution had a high viscosity and was difficult to transfer to a jacketed tank, so 50 parts by weight of water and 20 parts by weight of acetic acid adjusted to 40 ° C were added to the reaction solution ⁇ : This.
  • the diluted solution was transferred to a tank and shaped by the same method as in Example 21.
  • Solution outlet with a diameter of 0.2 mm ⁇ zi, a cylindrical mixing cell part with a diameter of 2 mm0 and a length of 1.5 mm, a steam flow path with a slit shape and an opening of 250 / zm, adjusted to the center of the solution flow path Using a nozzle manufactured so that the angle between the line and the slit center line is 60 degrees, the supply amount of the diluting solution is 18 ml / min., The supply pressure of steam is 1.5 kgZcin 2 , and the temperature is 30. C erupted into the water.
  • the coagulated cellulose acetate suspended in water was collected and washed in boiling water for 1 hour or more.
  • the obtained coagulated product was filtered to obtain a hydrous cellulose acetate fibrillated fiber.
  • the solid content of the hydrate was about 24%.
  • the obtained solidified body is a fibril-like or film-like aggregate with a thickness of sub-m to 20 ⁇ m and a length of several tens of meters to several mm, and the aggregate has a portion having a branched structure. However, a tree-like branched structure was observed as a whole.
  • Example 26 100% by weight of acrylonitrile 100% by weight of non-viscosity 0.18 (0.1 gZl 100 cc DMF solution, measured at 25.C) with acrylonitrile in water as a medium, ammonium persulfate and sodium sulfite as polymerization catalysts, polymerization, washing and drying. A polymer was obtained.
  • the obtained fibers were aggregates of fibrous fibers with a thickness of sub-Aim of 10 zm and a length of tens / s to hundreds of m.
  • cellulose diacetate MMH, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.
  • cell mouth dissolved pulp V-60, manufactured by P & G Cellulose, Inc.
  • 75 g of N-methylmorpholine N-oxide containing about 41% by weight of water 2,000 g of Santechno Chemical Co., Ltd.
  • 15 g of gallic acid proville were put into a mixer (ACM-5 type) equipped with a vacuum defoaming device manufactured by Kodaira Seisakusho, and mixed with 670 g of water for about 2 hours while heating under reduced pressure.
  • ACM-5 type equipped with a vacuum defoaming device manufactured by Kodaira Seisakusho
  • the solution was extruded under a nitrogen pressure of 1.5 kg / cm 2 , and the solution was quantitatively supplied to the nozzle shown in Fig. 3 using a gear pump.
  • the discharge amount of the spinning solution was defined by the number of revolutions of the gear homb.
  • Water vapor was used as the coagulant fluid, and the amount of steam supplied was determined by regulating the supply pressure with a pressure reducing valve. The amount of water vapor was measured by changing the supply pressure from the nozzle shown in the above nozzle and injecting only water vapor into water, and calculating the weight increase per unit time.
  • Discharge of spinning dope by setting the diameter of the spinning dope outlet 2d to 0.2 mm, the diameter of the mixing cell section 4 to 2 mm, the length to 2 mm, and the coagulant fluid slit opening to 390 m Using a nozzle manufactured so that the angle between the wire and the steam discharge line is 60 degrees, the supply rate of the spinning solution is 4.5 ml / min, and the steam supply pressure is 1.0 kg / cm. It was set to 2, and spouted into water at a temperature of 30 ° C. The water vapor consumption at this time is 73 g / min. In terms of water, and when the linear flow velocity of water vapor in the mixing cell is calculated, it is about 660 m / sec., And the ratio of water vapor / polymer is about 100 It became.
  • the fibers suspended in the coagulation liquid were collected, washed in boiling water for 1 hour or more, and air-dried at room temperature.
  • the obtained fiber was observed for its cross-section and side morphology.
  • the resulting fiber has a diameter! It was a surface fibrillated fiber having a structure in which fibrils having a diameter of 0.1 to 100 m, a length of 1 to 10 cm, and a diameter of 0.1 to 1 were laminated on the fiber surface along the fiber axis direction. Electron micrographs of the fiber are shown in Fig. 18 (fiber side) and Fig. 19 (fiber cross section).
  • the fiber was cut at 5 m / m, 5 g of the fiber was dispersed in 1 L of water, and beaten for 30 seconds with a household mixer. After air-drying the beaten fiber, the morphology of the fiber side surface was observed using a scanning electron microscope. A fibrillated fiber having a diameter of 1 / zm or less was split from the precursor fiber and entangled (a fibril-containing split fiber) was observed. The obtained electron micrograph is shown in FIG.
  • the beating treatment was continued, the beating treatment was performed for 5 minutes, and the obtained fiber was air-dried, and then the side surface was observed with a scanning electron microscope.
  • the fibers had almost no precursor fiber shape and were aggregates of ultrafine fibers with a diameter of 1 m or less.
  • Cellulose diacetate (MBH, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), 230 g, N-methylmorpholin N-oxide containing about 41% by weight of water, 2000 g, and 15 g of provyl gallate were placed in the same apparatus as in Example 9. With use and mixing, 700 g of water was dehydrated to prepare a solution of cellulose diacetate.
  • Example 27 After the obtained solution at 90 ° C, it was extruded under 1.5 kg / cm 2 nitrogen pressurization, and quantified at 4.5 m1 / min. Using a gear pump into the same nozzle as in Example 9. Supply was made. Further, as in the case of Example 27, steam as a coagulant fluid was supplied to the mixing cell while maintaining the pressure at 1.0 kgZcm 2 by the pressure reducing valve. When the supply flow rate of water vapor was measured in the same manner as in Example 27, it was 72 g / min.
  • the obtained fiber is a surface fibrillated fiber in which fibrils having a diameter of 0.1 to 2 tzm are laminated on the surface along the fiber axis direction similarly to the precursor fiber of Example 9, and the length is 1 to 2 cm.
  • Example 27 Using the stock solution prepared in the same manner as in Example 27, the cellulose diacetate / cellulose polymer was shaped in the same manner as in Example 27 except that the same nozzle as in Example 1 was used.
  • the obtained fiber was a surface fibrillated fiber having a structure in which fibrils having a diameter of 0.5 m or less were laminated on the fiber surface.
  • this fiber was used as a precursor fiber and subjected to beating treatment for 5 minutes in the same manner as in Example 27, almost the same precursor fiber as in Example 27 was formed into an aggregate of fibrillated fibers.
  • Example 30
  • Example 27 Using the stock solution prepared in the same manner as in Example 27, the cellulose acetate / cellulose polymer was shaped in the same manner as in Example 27, except that the nozzle B in Table 1 was used.
  • the obtained fiber is a surface fibrillated fiber having a structure in which fibrils are laminated on the fiber surface, and this fiber is used as a precursor fiber and subjected to beating treatment for 5 min. In the same manner as in Example 27. As a result, fibrillated fibers in which the precursor fibers were beaten were observed.
  • Example 27 Using the same polymer and solvent as in Example 27, in the same manner as in Example 27, solutions having different composition ratios of the cell opening and cellulose acetate / cellulose and different polymer concentrations were prepared. Spinning was performed by the method, and the same treatment was performed to obtain a precursor fiber of the surface fibrillated fiber.
  • Table 4 shows the ratio of the polymer and the polymer concentration of the spinning dope.
  • the surface fibrillated fibers obtained in Examples 31 to 34 have a structure in which fibrils having a diameter of 1 m or less are laminated around the surface fibrillated fibers, as in Example 27. Was.
  • Example 27 As a result of beating treatment for 5 minutes in the same manner as in Example 27, the precursor fibers were divided into fibrils having a diameter of 1 zm or less as in Example 27, and the fibrillated fibers became entangled. The situation was noticed.
  • Example 35 In the fiber surface of the precursor fiber obtained in Example 35, a portion where fibrils of 0.1 to 2 m or less were laminated in the fiber axis direction and a portion where the fibrils were laminated in a mesh shape were observed. Branching was observed.
  • Example 35 When the fiber of Example 35 was beaten for 5 minutes in the same manner as in Example 27, it was observed that the fibrillated fiber split from the precursor fiber was entangled. However, compared to Example 27, more unsplit precursor fibers remained, Table 4
  • the acrylonitrile-based polymer having a specific viscosity of 0.17 (0.1 g / 100 cc DMF solution, measured at 25.C) was dissolved in 770 g of dimethylacetamide, and the cellulose diacetate / A mixed solution of 23% by weight of the acrylonitrile polymer was obtained.
  • this mixed solution as a spinning dope, the same spinning solution as in Example 27 was used, and 50 spinning dope was used.
  • the obtained fiber has a thickness of 1 // m to 100 ⁇ m, and has a structure in which the fibers having a diameter of 2 m or less are laminated in the fiber axis direction on the fiber surface.
  • Example of the obtained fiber When beaten for 5 minutes in the same manner as in 27, a structure in which fibrils with a diameter of 2 or less were stacked was observed.
  • Example 36 spinning was performed under the same conditions as in Example 36, except that the length of the mixed cell portion was 1.5 mm.
  • the obtained fiber was beaten for 5 minutes in the same manner as in Example 27, and the fiber was observed with a scanning electron microscope. As a result, it was found that the fiber was almost similar to that in Example 36.
  • Example 36 Using the same solution as in Example 36, spinning was performed using a nozzle having a shape shown in FIG. 4 in which the solution ejection line and the coagulant ejection line were parallel.
  • the nozzle has a diameter of 2 mm0 at the outlet of the spinning dope 2 d, an opening of the coagulant fluid channel of 250 in, and the angle between the center line of the spinning dope and the center line of the coagulant fluid channel is 60 degrees.
  • a mixing cell 0.3 mm long was provided.
  • Example 36 the temperature of the spinning dope was kept at 50 ° C., and the solution was discharged into the mixing cell at a rate of 9.0 ml / min. Steam was used as the coagulant fluid, and the steam was jetted into the mixing cell while maintaining the supply steam pressure at 1.0 kgZcm 2 . The water vapor flow rate was measured in the same manner as in Example 9, and as a result, it was 58 g / min. At this time, when the linear flow velocity of the steam in the mixing cell was calculated, it was about 53 Om / sec.
  • the obtained fibers had a thickness of 1 m to 100> m, and were surface fibrillated fibers in which fibrils having a diameter of 2 Aim or less were laminated on the surface of the fibers.
  • the obtained surface fibrillated fiber was used as a precursor fiber and subjected to beating treatment for 5 minutes in the same manner as in Example 27, whereby fibrils having a diameter of 2 l ⁇ m or less were laminated. However, a precursor fiber which was not partially split was also observed.
  • Example 38 spinning was performed under the same conditions as in Example 38, except that the discharge rate of the spinning solution was 18.0 ml / min.
  • the obtained solution was extruded under a nitrogen pressure of 1.5 kg / cm 2 while keeping the solution at 6 (TC), and a fixed amount was supplied to the nozzle portion using a gearphone.
  • the discharge amount of the polymer solution was determined by the rotation speed of the gearphone. Steam was used as the coagulant fluid, and the amount of steam supplied was determined by regulating the supply pressure with a pressure reducing valve.
  • the amount of steam was measured by changing the supply pressure from the nozzle, injecting only steam into the water, and calculating the weight increase per unit time.
  • the polymer solution discharge port 2d has a Y-shaped cross-section discharge port shown in Fig. 30, the mixing cell part 4 has a diameter of 2mm0, a length of 1.5mm, and a coagulant fluid slit opening of 39 O ⁇ m.
  • the supply amount of the polymer solution is 12.0 ml / min.
  • the vapor supply pressure is 1.5 kg / cm. It was 2 and squirted into water at a temperature of 30 ° C.
  • the steam consumption at this time was 70.5 g / min.
  • the calculated linear flow velocity of the steam in the mixing cell was about 56 Om / sec. Collects fibers floating in coagulation liquid and further boil After washing in water for 1 hour or more, it was air-dried at room temperature.
  • the cross section and side surface of the obtained fiber were observed using a scanning electron microscope.
  • the resulting fiber has a diameter of 1 micron to 100 microns, a length of 0.1 cm to several cm, and a surface fibrillation with a structure in which 0.1 to 2 m of fibril fibers are laminated on the fiber surface along the fiber axis direction.
  • Fig. 24 shows an electron micrograph of the fiber.
  • the beating treatment was further continued, the beating treatment was performed for 10 minutes, and the obtained fiber was air-dried, and the side surface was observed with a scanning electron microscope. It was observed that fibril fibers having a diameter of 1 / m or less were branched from the precursor fibers.
  • FIG. 25 shows the obtained electron micrograph.
  • the polymer solution discharge port 2d was 0.2 mci in diameter
  • the diameter of the mixing cell part 4 was 2 mm0
  • the length was 14 mm
  • the angle between the polymer solution and the discharge line of vapor was 60 degrees.
  • Spinning was performed under the same conditions as in Example 40, except that the supply amount of the polymer solution was 9. OmlZmin.
  • Example 40 When the obtained fiber was beaten for 10 minutes in the same manner as in Example 40, and observed with a scanning electron microscope, it was found that, as in Example 40, a large number of fibril fibers having a diameter of lzm or less were branched. Was observed.
  • FIG. 26 shows an electron micrograph of the obtained fiber.
  • Example 42 Spinning was performed under the same conditions as in Example 41, using the same nozzle as in Example 41, except that the stock spinning solution and the length of the mixing cell portion were set to 1.5 mm.
  • Example 41 When the obtained fiber was beaten for 10 minutes in the same manner as in Example 40, and the fiber was observed with a scanning electron microscope, the fibril fiber having a diameter of 1 m or less was branched as in Example 41. Although the appearance was observed, the number of branches was reduced as compared with Example 41.
  • Example 40 Using the same polymer and solvent as in Example 40, solutions having different acrylonitrile polymer / polyethersulfone composition ratios and polymer concentrations were prepared in the same manner as in Example 42, and the same as in Example 42. Spinning was performed by a simple method, and the same treatment was performed to obtain a precursor fiber of the surface fibrillated fiber.
  • Table 5 shows the ratio of the polymer and the polymer concentration of the spinning dope.
  • the surface fibrillated fibers obtained in Examples 43 to 46 had a structure in which fibrils having a diameter of 1 m or less were laminated along the fiber surface from the surface fibrillated fibers.
  • the precursor fiber had a structure in which fibrils having a diameter of 1 Aim or less were partially branched from the precursor fiber. .
  • Example 40 When the obtained fiber was beaten for 10 minutes in the same manner as in Example 40, and the fiber was observed with a scanning electron microscope, the fibril was branched from the precursor fiber almost in the same manner as in Example 40. The situation was observed.
  • FIG. 28 shows an electron micrograph of the obtained fiber.
  • the obtained fiber was beaten for 10 minutes in the same manner as in Example 40, and the fiber was observed with a scanning electron microscope.As a result, fibril was branched from the precursor fiber almost in the same manner as in Example 41. The situation was observed.
  • the aggregate of the fibrillated fiber can be efficiently manufactured from the polymer solution which has a film forming ability, The fibrillated fiber obtained in this way, the nonwoven fabric etc. comprised from it
  • Such a sheet-like material can be effectively used as a fibrillated fiber having a large surface area in fields requiring low pressure loss and high filtration performance, such as an air filter.
  • the fibrillated fiber can be produced at a low temperature and a low pressure under the operation of a highly fibrillated discontinuous fibrillated fiber. It is possible to produce stably fibrillated fibers of a polymer having a high glass transition temperature or a polymer which undergoes thermal denaturation at low cost and stably, and its industrial significance is significant.
  • the surface fibrillated fiber of the present invention can be used for an air filter or the like, particularly in the field of a base fiber of a sheet-like material such as a nonwoven fabric, which requires high filtration performance with low pressure loss, or an artificial fiber having a natural hand. It can be used more effectively in a wide range of fields, such as base fiber materials for leather.

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Description

明 細 書
フィブリル系繊維およびその製造方法、 それに用いる紡糸ノズル、
それから得られる成型物 技術分野
本発明は、 溶媒にフィルム形成能を有する高分子重合体を溶解させた重合体 溶液から不連続フィブリル化繊維、 表面フィブリル化繊維及びそれからなるフ ィブリル含有分割繊維及びフィブリル繊維に関する。 さらにこれらのフィプリ ル繊維の製造方法及び製造に好適に使用される紡糸ノズルに関する。 背景技術
不連続フィブリル繊維はパルプに代表されるように、 糸または不織布等のシ 一ト状物を得るための原料として好適に利用されている。 昨今、 エアーフィル ター等の、 低圧力損失で高い濾過性能を要求される分野では、 表面積の高い極 細繊維の有効利用が求められている。 そこで、 表面積を高め、 濾過効率を上げ るためにフイブリル化した繊維の利用が提案されている。
このような、 不織布、 紙等の材料として使用される不連続フィブリル繊維の 製造方法は、 これまで数多くの方法が知られている。
例えば、 日本国 特許公告公報 昭 3 5— 1 1 8 5 1号には、 重合体溶液を 凝固浴に吐出し、 重合体を沈殿凝固させる際に、 適当な剪断作用によって膨潤 状態にある重合体粒子または膨潤状態にある繊維状物を変形または叩解させる ことによってフィブリル繊維を含むパルプ状物を得る方法が提案されている。 剪断を行う方法としては水搔きあるいは刃の回転面に角度を有する攪拌機を高 速攪拌すること、 あるいは二流体ノズルから重合体溶液とエア一を同時に凝固 浴の中に吐出することが開示されている。
しかし、 この方法により得られるパルプ状物は最小寸法が 1 0ミクロンを越 えない多数の触手状突起物を有する繊維状、 薄膜状およびリボン状の構造物で あり、 フイブリル状繊維構造体として十分に形態制御されたものではない。 無数のフィブリル繊維の連続糸 (プレキシフィラメント) を製造する方法と しては、 日本国 公開特許公報 昭 4 0— 2 8 1 2 5号および曰本国 公開特 許公報 昭 4 1一 6 2 1 5号に開示されているフラッシュ紡糸方法が知られて いる。
この紡糸方法は、 溶剤の正規な沸点よりも高い温度であり、 かつ自生の蒸気 圧域あるいはそれ以上の高い圧力下にある結晶性重合体溶液を適当な形状のォ リフィスから低圧域へ押出すことによって、 溶剤が激しく蒸発し、 かつ押し出 した重合体の多数が引裂かれることによって連続的なフイブリル繊維を形成せ しめるものである。 本方法は瞬間的な溶剤の蒸発を必要とすることから、 比較 的に低沸点溶剤、 たとえばベンゼン、 トルエン、 シクロへキサン、 塩化メチレ ン等を使用する必要があり、 さらに重合体も使用する溶剤の高温、 高圧下で均 —な溶液を形成し、 しかも低圧域へ押し出した時には該溶剤が非溶剤となる重 合体を選定する必要があるので、 得られるフィブリル状の繊維組成は限られた ものとなってしまう。
しかも、 この方法は低沸点溶剤の使用、 高温高圧状態の維持等、 工業的には 必ずしも優位な方法とはいえない。 さらに、 得られる繊維は連続糸であり、 不 連続フィブリル化繊維を形成することが困難な方法である。
不連続繊維を製造する方法として、 日本国 特許公告公報 昭 4 8— 1 4 1 6号、 曰本国 特許公告公報 昭 5 4— 3 9 5 0 0号、 および日本国 公開特 許公報 平 6— 2 0 7 3 0 9号にフラッシュ紡糸の改良技術が提案されている。 日本国 特許公告公報 昭 4 8— 1 4 1 6号には、 溶融したポリマーに大量 の水を分散させて得られる水分散溶液を追加の水と共に低圧域に押し出してフ ィブリル化した繊維を得る方法が示されている。
しかし、 この方法では、 多量な水をポリマーに分散させる為に、 特殊な構造 の押出機が必要であり、 手軽にはできない。
曰本国 特許公告公報 昭 5 4— 3 9 5 0 0号には、 溶融ポリマーと溶剤と の 2相液体混合物を急激な圧力解除して得られる連続フィブリル繊維を水蒸気 流によって寸断することにより、 繊維を寸断し不連続なフイブリル繊維を得る 方法が示されている。 日本国 公開特許公報 平 6— 2 0 7 3 0 9号には、 フ ラッシュ紡糸した繊維に不活性流体を接触させ、 不活性流体と溶剤蒸気の体積 流速を適切化することによって、 不連続化させる方法が示されている。
しかし、 これらの方法においても、 高い圧力下での操作が必要である。
こうした高い圧力の軽減方法として、 日本国 公開特許公報 昭 5 1— 1 9 4 9 0号には、 臨界共溶圧力より低圧かつ低温臨界共溶温度より低温で熱可塑 性ポリマーと溶媒の溶液を形成し、 その溶液を分散質とし水を分散媒とするェ マルジョンを、 二流体ノズルを用いて圧縮性ガスと共に低圧域に噴霧する方法 が提案されている。
しかし、 この方法では、 低圧下とはいえ、 1 0〜2 0気圧の圧力下でエマル ジョンを維持する必要がある。
高圧下での取り扱いを必要としないパルプ状物の製造方法として、 日本国 公開特許公報 昭 6 1— 1 2 9 1 2号には、 芳香族ポリアミドをスルホランに 溶解し、 この溶液を剪断力を発生する条件下にある高温ガスを用いて分散させ ることを特徴とするパルプ状物質の製造方法の提案がなされている。 この方法 では、 二流体ノズルを用いることと、 高温ガスとして水が提案されている。
しかし、 この方法に使用できる重合体溶液の粘度は 1 0 c Pから 1 0 5 c P であり、 一般の繊維の溶液紡糸に使用される重合体溶液の粘度に比較すると低 く、 汎用的なボリマーに使用できる方法とはいいがたい。 また、 得られる物質 もパルプ状物質であり、 フィルター用途等に使用される不織布には適さない。 また、 日本国 公開特許公報 平 2— 2 3 4 9 0 9号には、 離液性液晶ポリ マーからサブデニール繊維を製造する方法が提案されている。 この方法におい ては、 光学異方性ポリマー溶液を室中へ押出すとともに、 室中で、 加圧された 気体をボリマーの周りに接触させながらその流動方向に導入し、 ポリマーと気 体を共に隙間を通じてより低圧の帯域中へ、 流れを細らせながら、 繊維に分割 するために十分な速度で通過させ、 その帯域中で分割された流動を凝固流体と 接触させるものである。
しかし、 この方法では、 押出口から出た高粘度重合体溶液をさらに隙間に通 す必要があり、 重合体溶液による隙間の閉塞が起こりやすく、 工業的に優位な 方法とは言えない。
サブミクロンオーダ一の繊維を製造する方法として、 ポリエステル繊維など で工業化されているメルトブローン紡糸方法がある。 この方法は押出機によつ て押し出された溶融状態の重合体を高速の気流により、 伸張、 細化、 固化しサ ブミクロンオーダーの繊維を得る方法である。
しかし、 この方法は、 熱溶融する重合体が前提となり、 溶融温度の高い重合 体や熱変性する重合体には適用できない。
溶解特性の異なる 2成分の重合体を海島複合紡糸を行い、 島成分を溶出する ことで超極細繊維を製造する方法がある。
しかし、 この方法は繊維を製造した後、 島成分を溶出する必要があり、 経済 的でない。 また、 熱溶融しない高分子物質の紡糸方法である溶液紡糸で精密な 海島複合繊維を紡糸することは現状では困難である。
日本国 特許公告公報 昭 5 2— 1 8 2 9 1号には、 疎水性で互いに相溶性 のない二種以上の熱可塑性樹脂からなる混合物又は無機物、 有機物を添加した 混合物を加熱溶融し、 スリットノズルから押し出し、 一方向に延伸してから分 子配向せしめたパンドを 3〜 5 O mmの長さに切断して得たチップを物理的外 力によってフィブリル化する方法において、 水溶性高分子を添加することによ つて叩解フイブリル化を容易にする方法が提案されている。
しかし、 この方法は熱可塑性樹脂に対して適用可能な方法であり、 セル口一 ス、 セルロースアセテート、 アクリロニトリル系ポリマーなどの比較的に溶融 温度が高く、 また熱変性を受ける重合体で、 溶融賦形の難かしい重合体には適 用できない。
溶融賦形の難しい重合体のフイブリル化繊維の製造方法として、 溶液紡糸が 用いられる。 この溶液紡糸を必須とするボリマーのサブミクロンオーダーの繊 維を得る方法を開示する日本国 公開特許公報 平 3— 1 3 0 4 1 1号には、 アクリロニトリルが 8 5 %以上であるポリマーからなる直径 2 z m以下、 ァス ぺクト比が 1 0 0 0以上の超極細繊維が示されている。 それに記載されている 方法は、 溶解性の異なるポリマーとの混合溶液を調製し、 その溶液を公知の紡 糸方法で繊維化した後、 一方のボリマーを溶出させることによって極細繊維を 得る方法である。
しかし、 上述した海島複合紡糸繊維と同様、 ポリマーを溶出除去するため絰 済的でなく、 昨今の環境問題を考えると溶出したポリマー溶液の回収或いは廃 棄の問題を解決する必要があり、 工業的に優位な手法とは言いがたい。
日本国 公開特許公報 平 3— 1 0 4 9 1 5号には、 アクリロニトリルを主 成分とする重量平均分子量 3 0万以上のポリマーを 3〜 1 0重量%溶解した原 液を湿式紡糸し、 多孔質の繊維とした後、 叩解することで直径 0 . 5 m以下 のフイブリルを有するァクリロニトリル系パルプの製造方法が提案されている。
しかし、 この方法では、 叩解しても一部が 0 . 5 ^ m以下のフィブリル繊維 となるだけで基材繊維が残り、 高い表面積を必要とするフィル夕一等の用途に は不十分である。 また、 人工皮革用途に使用した場合、 基材繊維によって風合 いの低下をきたし好ましくない。
セルロース系重合体からなる直径がサブミクロンオーダ一の繊維を得る方法 として、 「繊維と工業 (Vol .48. No.10( 1992)) 」 に、 セルロース繊維を高圧 ホモジナイザーで叩解する方法が提案されている。 この方法は結晶性の高いセ ルロースの性質を利用し、 フイブリル化の進んだセルロース繊維をミクロフィ ブリルのオーダーまで叩解するものである。
しかし、 その方法は叩解に特別な装置を必要するため、 汎用的でない。 また、 セルロースには応用できるが、 その他有用な熱溶融しない高分子であるセル口 —スアセテート、 ァクリロニトリル系重合体には適応が困難である。 発明の開示
本発明は、 フィルター用途、 人工皮革用途に供される、 フィブリル系繊維を 提供すること、 及び、 前記フィブリル系繊維の工業的に優位な製造方法を提供 することにある。 すなわち、 低温低圧下の操作での製造を可能にし、 さらに従 来の技術では不可能であった比較的ガラス転移温度の高い高分子重合体または 熱変性を受ける高分子重合体への適応可能な製造方法を提供するものである。 また、 本発明は、 前記フィブリル系繊維を製造するに好適な紡糸ノズルも提 供するものである。
本発明におけるフィブリル系繊維は、 少なくとも 1種のフィルム形成能を有 する高分子重合体からなり、 幅 0.1 it!〜 500 Λίπι、 長さ Ι θΛίπ!〜 10 cmの主体繊維から直径 10/zm以下のフィブリル化繊維が分岐した構造を有 するフィブリル系繊維、 あるいは直径 2 /m以下のフィブリルが主体繊維の繊 維軸方向に沿って、 前記主体繊維表面のほとんどを覆っていることを特徴とす るフイブリル系繊維、 あるいは直径 2 /zm以下のフィブリル、 及び、 直径 10 0 t m以下で、 無段階に種々の太さを有する、 アスペクト比 (1/d) が 10 00以上である分割繊維から構成されることを特徴とするフィブリル系繊維、 あるいは、 それら繊維を叩解してなる直径 2 Aim以下及びアスペクト比 (1/ d) が 1 000以上であるフィブリル系繊維にある。
これらフィブリル系繊維を得るための重合体としては、 フィルム形成能を有 する高分子重合体以外にその重合体溶媒に溶解可能な他の重合体を少なくとも 1種含有した重合体を用いても良く、 少なくともセルロースエステルを 30重 量%含有する重合体を用いて良く、 あるいは、 少なくともアクリロニトリル系 ポリマーを 10重量%以上含有し、 かつァクリロニトリル系重合体溶剤に溶解 可能なァクリロニトリル系ボリマー以外の重合体を含有する重合体を用いても 良い。
これらの繊維の製造方法としては、 フィルム形成能をもつ高分子重合体を溶 媒に溶解させた重合体溶液を紡糸口金ォリフイスを通じて混合セル内に押し出 すと同時に、 その高分子重合体の凝固剤流体をその重合体溶液の吐出線方向へ 流れるように混合セル内に噴出し、 混合セル内でその高分子重合体を剪断流速 の中で凝固し、 フィブリル系繊維を形成させ、 前記繊維を溶媒および凝固剤流 体と共に混合セルより押し出すことでなされる。
さらに、 フィルム形成能をもつ高分子重合体溶液を紡糸吐出口から吐出する に際して、 その重合体の凝固剤を凝固剤流体噴出口から、 その紡糸原液の吐出 線方向に対して 0度以上、 9 0度未満の角度で噴出し、 その重合体を剪断流速 の中で凝固させ、 形成された凝固体を洗浄すること、 凝固剤流体が気相である こと、 形成された前記繊維と溶媒および凝固剤流体の混合流体を凝固剤中に吐 出すること、 凝固剤流体として蒸気を使用すること等によりより効率的に製造 できる。
本発明において、 紡糸原液としては、 少なくともセルロースエステルを 3 0 重量%以上含有する重合体を第三級ァミンォキシドに溶解した紡糸原液、 ある いは、 ァクリロニトリル系ポリマーの溶剤に可溶な少なくとも 1種のボリマー とァクリロニトリル系ポリマーを溶解した異なる二種以上の重合体溶液からな る紡糸原液を用いることができる。
フイブリル系繊維製造用の紡糸ノズルとしては、 重合体溶液が供給される重 合体供給口、 前記重合体溶液の吐出方向を制御する重合体流路、 及び前記重合 体溶液が吐出される重合体吐出口を有する重合体吐出部と、 凝固剤流体が供給 される凝固剤供給口、 前記凝固剤流体の噴出角度を制御する凝固剤流路、 及び 前記凝固剤流体が噴出される凝固剤噴出口を有する凝固剤噴出部とを備えてな る繊維製造用の紡糸ノズルにおいて、 前記ノズルは前記重合体吐出口と前記凝 固剤噴出口との合流部に混合セル部を備え、 前記混合セル部は前記重合体流路 の中心線と前記凝固剤流路の中心線との交点より下流側に少なくとも 0 . 3 m m以上の長さを有することを特徴とするものである。 ここでいう紡糸ノズルに は、 前記混合セル部は前記重合体流路の中心線と前記凝固剤流路の中心線との 交点より下流側に少なくとも 1 0 mm以上の長さを有する前記記載の紡糸ノズ ル、 あるいは、 前記重合体吐出口が、 前記重合体流路の中心線と前記凝固剤流 路の中心線との交点より、 上流側に位置している紡糸ノズル、 あるいは前記重 合体流路の中心線と前記凝固対流路の中心線とのなす角度 0が、 前記重合体の 吐出方向に対して 0度以上 9 0度未満である前記記載の繊維紡糸用ノズルが含 まれる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の表面フィブリル化繊維の側面を示す模式図である。
図 2は、 本発明の表面フィブリル化繊維の繊維軸直角方向の断面を示す模式 図である。
図 3は、 本発明による紡糸ノズルの断面図である。
図 4は、 本発明の他の実施態様による紡糸ノズルの断面図である。
図 5は、 比較例で使用した従来のノズルの断面図である。
図 6は、 従来の 2流体ノズルの一例を示す断面図である。
図 7は、 実施例 1で得られた不連続フィブリル化繊維の電子顕微鏡写真 (2 0 0倍) である。
図 8は、 実施例 2— 1で得られた不連続フィブリル化繊維の電子顕微鏡写真 ( 2 0 0倍) である。
図 9は、 実施例 2— 2で得られた不連続フイブリル化繊維の電子顕微鏡写真 ( 2 0 0倍) である。
図 1 0は、 実施例 3で得られた不連続フィブリル化繊維の電子顕微鏡写真 ( 2 0 0倍) である。
図 1 1は、 実施例 4一 1で得られた不連続フィブリル化繊維の電子頭微鏡写 真 (2 0 0倍) である。
図 1 2は、 実施例 4一 2で得られた不連続フィブリル化繊維の電子顕微鏡写 真 (2 0 0倍) である。
図 1 3は、 実施例 4一 3で得られた不連続フィブリル化繊維の電子顕微鏡写 真 (2 0 0倍) である。
図 1 4は、 実施例 4— 4で得られた不連続フィブリル化繊維の電子顕微鏡写 真 (2 0 0倍) である。
図 1 5は、 実施例 4一 5で得られた不連続フィブリル化繊維の電子頭微鏡写 真 (2 0 0倍) である。
図 1 6は、 実施例 5で得られた不連続フィブリル化繊維の電子顕微鏡写真 ( 2 0 0倍) である。
図 1 7は、 実施例 6で得られた不連続フィブリル化繊維の電子顕微鏡写真 ( 2 0 0倍) である。
図 1 8は、 実施例 2 7で得られた不連続フィブリル化繊維の電子顕微鏡写真 ( 2 0 0 0倍) である。
図 1 9は、 実施例 2 7で得られた不連続フィブリル化繊維の電子顕微鏡写真 ( 5 0 0倍) である。
図 2 0は、 実施例 2 7で得られた不連続フィブリル化繊維の形態の別の一例 を示す電子顕微鏡写真 ( 1 0 0 0倍) である。
図 2 1は、 実施例 2 7で得られた不連続フィブリル化繊維の形態の別の一例 を示す亀子顕微鏡写真 ( 1 0 0 0倍) である。
図 2 2は、 実施例 2 8で得られた不連続フィブリル化繊維の電子顕微鏡写真 ( 3 5 0 0倍) である。
図 2 3は、 実施例 3 6で得られた不連続フイブリル化繊維の電子顕微鏡写真 ( 1 0 0 0倍) である。
図 2 4は、 実施例 4 0で得られた不連続フィブリル化繊維の電子顕微鏡写真 ( 1 0 0 0倍) である。
図 2 5は、 実施例 4 0で得られた不連続フィブリル化繊維の形態の別の一例 を示す電子顕微鏡写真 (2 0 0 0倍) である。
図 2 6は、 実施例 4 1で得られた不連続フィブリル化繊維の電子顕微鏡写真 ( 1 0 0 0倍) である。 図 2 7は、 実施例 4 2で得られた不連続フィブリル化繊維の電子顕微鏡写真 ( 5 0 0倍) である。
図 2 8は、 実施例 4 7で得られた不連続フィブリル化繊維の形態の別の一例 を示す電子顕微鏡写真 ( 2 0 0 0倍) である。
図 2 9は、 比較例 1で得られた繊維の電子顕微鏡写真 ( 2 0 0倍) である。 図 3 0は、 実施例 1 7及び実施例 4 0に使用されるノズルの重合体溶液吐出 口 2 dの断面図。
図 3 1は、 実施例 1 8に使用されるノズルの重合体溶液吐出口 2 dの断面図。 図 3 2は、 実施例 1 9に使用されるノズルの重合体溶液吐出口 2 dの断面図。 発明を実施するための最良の形態
本発明でいうフィブリル系繊維は、 その形態によって、 " 不連続フィブリル 化繊維" と" 表面フィブリル化繊維" と" フィブリル含有分割繊維" に分けら れる。
ここで、 " 不連続フィブリル化繊維" とは、 3次元網状組織を形成するため のサブミクロンオーダー (約 0 . 0 1ミクロン) 〜ミクロンオーダー (数ミク ロン) の太さからなる無数の微細な繊維 (フイブリル B ) が、 主体繊維 Aから 枝分かれした構造を有する繊維およびその集合体を意味するものである。 特に 限定されるものではないが、 主体繊維 Aの長さは数ミクロン (約 1 ミクロン) 〜数センチメートル (約 1 0センチメートル) の範囲にある。 これらのフイブ リル繊維は不織布物および合成紙の通常の方法による製造に対し好適な形態を 与える。
本発明の" 表面フィ ブリル化繊維" は、 不連続フィブリル繊維と同様、 主体 繊維 Aとフイブリル Bとで構成されている。 図 1に示すように、 主体繊維 Aの 繊維表面から分岐したフィブリル B ' 、 及び/又は、 主体繊維 Aの表面から完 全に分離したフィブリル B " は、 主体繊維 Aの繊維表面を覆っている。 また、 図 1に示すように、 本発明の表面フィブリル化繊維は、 その主体繊維 Aの端部、 及び/又は中央部が、 フイブリル状に分割されたものであっても良い。
ここで、 直径 2 m以下のフィブリル Bが主体繊維 Aの繊維軸方向に沿って、 前記主体繊維表面を覆っているという意味は、 図 2に示すように、 主体繊維の 繊維軸直角方向の任意の断面に於いて、 主体繊維表面の外側にフィブリル Bの 断面が見られるような状態をいう。
好ましくは、 主体繊維軸直角方向の任意の断面に於けるフイブリル断面の観 察される割合は 9 0 %以上である。
この主体繊維 Aは、 直径 1 m〜 l 0 0 z mであり、 フィブリル Bは、 好ま しくは、 0 . 1 Atn!〜 2 z mの直径を有し、 フィブリル Bが主体繊維 Aの繊維 表面を繊維軸に沿って直線的あるいは曲線的に積層されたように覆われている。 また、 フィブリル Bの多くは、 そのものが分岐した構造を有している。
このような構造を有する表面フィブリル化繊維は不織布等に成形した場合、 分岐した 2 m以下の繊維が絡み合い、 不織布等に機械的強度を与えるだけで なく、 比表面積を増加させ、 高い吸着特性を与えることができる。 また、 表面 フィブリル化繊維は、 必要に応じて、 所定長にカッ トして、 紡績することによ り、 独特の 「ぬめり」 感を有する糸条として利用することができる。
さらに、 この表面フィブリル化繊維は、 フィブリル含有分割繊維の前駆体繊 維としても利用できる。 すなわち、 表面フィブリル化繊維のその前駆体繊維は、 凝固工程などよる機械的負荷により、 または、 叩解処理することによって、 繊 維直径を無段階に種々の太さを有するものとすることができる。
すなわち、 直径 2 m以下のフィブリル、 及び、 直径 1 0 0 m以下で、 無 段階に種々の太さを有する、 ァスぺクト比 ( 1 /d ) が 1 0 0 0以上である分 割繊維から構成されることを特徴とするフィブリル含有分割繊維となる。 ここ で、 1は繊維長、 dは繊維の見掛直径を示す。 本発明のフィブリル含有分割繊 維とは、 表面フィブリル化繊維の繊維が分割されて、 分割繊維となったものを 示し、 また、 分割繊維の直径が 2 /z m以下となって、 分割繊維自体がフイブリ ル状になったものも含む。 したがって、 分割繊維自体がフィブリル状となり、 フイブリルと一体となった集合体を形成する場合、 繊維の直径は好ましくは 2 m以下であり、 さらに好ましくは、 フィブリル、 及び、 繊維共、 1 m以下 の直径である。
本発明においては、 叩解の程度は、 任意にコントロールできるものであり、 前駆体繊維と叩解された繊維が混合されていても良く、 またその混合割合も制 限するものではない。
前駆体繊維を叩解することによって、 繊維はさらに分岐し、 繊維軸方向に一 部分は完全に直径 2〃mのフイブリル化繊維まで分割され、 また、 他の一部は 部分的に分割され、 さらに他の一部は叩解される前の繊維直径を有する、 無段 階に種々の太さを有する繊維となる。 それら繊維は、 その一部が連続的に繋が り、 他の一部が不連続である繊維の集合体を形成する。 このような繊維構造は 不織布等に供される繊維基材としてより好適な形状を与えることができる。 さらに、 叩解を続けると最終的には、 直径 2〃m以下 (好ましくは l〃m以 下) のフイブリル、 及び、 直径 5 ^ m以下 (好ましくは 2 m以下) で、 無段 階に種々の太さを有する、 ァスぺクト比 ( 1 /d ) が 1 0 0 0以上であるフィ ブリル含有分割繊維の集合体を形成する。 さらには、 繊維がすべてフィブリル と同等の直径にまで分割され、 ほとんどが、 直径 2 / m以下のフィブリル状の 繊維となる。
このような繊維は最終用途に応じて、 叩解条件を変更し、 所望の形態の繊維 を得ることができる。
例えば、 エアーフィルター用の不織布等シート状物に供される場合は、 シー 卜に適切な強度を与える上で繊維の一部がフィブリル化した構造、 人工皮革に 使用する場合は、 独特な獣毛調風合いを出す上でほぼ 1 0 0 %フィブリル状に なった繊維から構成されるものが望ましい。
また、 タバコフィルター用途に適したフィブリルの形態としては、 ニコチン やタール分を吸着/濾過するために充分な比表面積と、 タバコフィル夕一に加 ェするために適した形態を兼ね備えている必要がある。 したがって、 喫味の点から、 重合体としては、 セルロースアセテートを用い た本発明のフィブリル系繊維をタバコフィルター用に用いることができ、 その 比表面積は、 タバコフィルタ一として用いる際の形態や他の素材との組み合わ せて用いられるため限定されるものではないが、 おおむね 2 m2ノ g以上を有 していればよい、 より好ましくは 5 m2/g以上であることが望ましい。 比表 面積が 2 m2/ g以下ではニコチンやタール分を吸着/濾過するために十分な 性能を発揮でない。
このセルロースアセテートからなるフィブリル系繊維をタバコフィル夕一に 加工する方法は公知の技術の組み合わせによりその目的を達することができる。 例えば紙ゃ不織布のようなシート状物に加工した後、 ブラグ巻き上げ機により タバコフィルターに加工することができる。 また活性炭粒子をセルロースァセ テート トゥに分散させる手法に準じて、 このセルロースアセテートフィブリル 化繊維をセルロースアセテート トウに分散せしめ、 プラグ巻き上げ機により夕 パコフィルターに加工することも可能である。
この場合、 セルロースアセテートからなるフィブリル系繊維においては、 そ の繊維長が短いと、 これらの加工の際に取り扱いに困難が生じる。 例えば湿式 法により連続的に抄紙してシート状物を得る場合、 抄紙ネッ卜からの抜け分が 多くなり、 収率の低下と廃水の白水化を引き起こし好ましくない。 乾式法によ りシート化する場合は、 気流中に浮遊するフィブリル状繊維が増加し作業環境 の悪化を引き起こすおそれがある。 さらにシート状物に繊維長の短いフィプリ ルが多量に存在すると、 その力学的強度を低下させるために好ましくない。 従 つてフィブリル状繊維の繊維長としては、 篩い分け試験 (日本工業規格 (J I S ) P-8207) における 1 5 0メッシュ通過分が 1 0重量%以下であることが 望ましい。
また繊維状物のフィブリル化度の指標であるカナディアンフリーネステス夕 一による濾水度 (JIS P-8121) は 5 5 O m l以上であることが望ましい。 濾水 度が 5 5 O m l以下のフィブリルを用いて湿式抄紙法によりシ一ト化する場合、 緻密な紙状シートとなり実効的な吸着比表面積が低下するため好ましくない。 さらにこの緻密なシートをフィルターに加工する際、 均一に巻き上げることが 困難である。 この場合、 フィルタ一断面に密度斑である "す" が生じ、 長さ方 向に通気抵抗のばらつきが生じるため好ましくない。
従って、 これらの要件を満たすセルロースアセテートからなるフィブリル系 繊維は、 幅 0 . 1 >t m〜 3 0 m、 長さ 1 0 !!!〜 1 0 mmのフイブリル状お よびフィルム状物のセルロースアセテートから構成され、 少なくとも、 1 0 0 以上の長さを有するフィブリル状又はフィルム状物の割合が 5重量%以 上であることが望ましい。
本発明に使用されうるフィルム形成能を有する高分子重合体は、 適切な溶媒 を用いその重合体溶液を調製できるものであれば特に限定されるものではない。 重合体溶液の状態としては二相分離溶液、 液晶溶液あるいはゲル状の溶液等 を含むものであり、 広義の意味での溶液を表すものである。 このような高分子 重合体としてはセルロース、 セルロースエステル、 ポリアクリル二トリル、 ポ リオレフイン、 ポリ塩化ビニル、 ポリウレタン、 ポリエステル等のホモポリマ 一又はコポリマーが挙げられる。 特に、 比較的ガラス転移温度の高い高分子重 合体や熱変性を受けやすい高分子重合体、 セルロース、 セルロースアセテート、 ポリアクリル二トリル、 ポリ塩化ビニル等が従来の方法に比べて優位に利用で ぎる。
使用しうる溶媒には特に限定はなく、 低沸点溶媒から高沸点溶媒まで利用が 可能であり、 特に水と相溶性を有するものが繊維形成後の洗浄を効果的に行う 上で優位である。
また、 2種以上の溶媒の混合使用、 さらに 2種以上の高分子重合体のプレン ド溶液の使用、 さらに各種添加剤の併用、 予め凝固剤を添加することも可能で ある。
本発明のフィルム形成能を有する高分子重合体として、 セルロースを用いる 場合について以下に詳しく述べる。 本発明で用いるセルロース材料は、 溶解パ ルブ及びパルプフロック等から選択することできる。 これらのパルプにはへミ セルロースゃリグニン等が含まれていてもよい。 これらの中でも a—セルロー スの含有率が 90重量%以上であるパルプを用いることが好ましい。
セルロース材料として用いられるパルプの形状は、 シ一ト状及び粉末状のい ずれであってもよい。 シート状のものはシユレヅダ一等の裁断機でチッブ状に してもよい。 またセルロースの分子量が著しく低下しない範囲であれば、 ノ ル ブを粒子状に粉碎してもよい。
フィルム形成能を有する高分子重合体としてセルロースを用いる場合、 本発 明で用いられる溶媒は、 N—メチルモルフオリンー N—才キシドと、 この N— メチルモルフォリン一 N—ォキシドと均一に混合可能であり、 かつセルロース を溶解不能な溶媒 (以下、 非溶媒という) とからなる混合溶媒が挙げられる。 ここで、 非溶媒として好ましく用いられるのは、 水である。
その他、 セルロースの溶媒としては、 ニトロジェンジォキシド (N204) Z ジメチルホルムアミ ド (DMF)の混合溶媒、 パラホルムアルデヒド ( (CH 20) x) Zジメチルスホキシド (DMSO) の混合溶媒、 塩化リチウム (Li C 1) /ジメチルァセ トアミ ド (DMAC) の混合溶媒なども用いることがで ぎる。
混合溶媒中の N—メチルモルフォリンー N—ォキシドは、 セルロースを溶解 する溶媒として用いられるが、 場合によっては、 日本国 特許公告公報 昭 5 5— 41691号、 同 昭 55— 46162号、 同 昭 55— 41693号
(あるいは対応する米国特許第 4211574号、 同第 4142913号、 及 び同第 4144080号) に記載されている他の第三級ァミンォキシドを、 N 一メチルモルフオリンー N—ォキシドと併用することが可能である。 この場合、 併用できる他の第三級ァミンォキシドとして特に好ましいのは、 N—メチルモ ルフオリンー N—ォキシドと同様な環状モノ (N—メチルァミン一N—ォキシ ド) 化合物であり、 例えば、 N—メチルビペリジン一 N—ォキシド、 N—メチ ルビロリ ドン一 N—才キシド等である。 また、 本発明で用いるセルロースの非溶媒の好ましい例は、 水であるが、 水 とメタノール、 n—プロパノール、 イソブロパノール、 ブ夕ノールのようなァ ルコールの混合溶媒でも良い。 又、 N—メチルモルフオリンー N—ォキシドま たはセルロースと化学的に反応しないならば任意の非プロ トン形有機溶剤、 例 えば、 トルエン、 キシレン、 ジメチルスルホキシド、 ジメチルホルムアミ ド、 ジメチルァセトアミ ド等をセルロース非溶媒として用いることができる。
さらに、 前記の混合溶媒に安定剤を添加することができる。 このような安定 剤として最も好ましいのは、 没食子酸プロビルであるが、 日本国 特許公告公 報 平 3— 2 9 8 1 9号 (あるいは対応する米国特許第 4 4 2 6 2 2 8号) に 記載の他の没食子酸エステル、 例えば、 没食子酸メチル、 没食子酸ェチル、 没 食子酸イソプロビル等を用いても良い。 また、 グリセリンアルデヒド、 Lーァ スコルビン酸、 イソァスコルビン酸、 トリオ一スレクダク トン、 およびレダク チン酸などのカルポニル基と 2重結合が隣接している化合構造を有する化合物 を安定剤として用いることができる。 また、 エチレンジァミン四酢酸等も本発 明のセルロース成形用溶液の安定剤として用いることができる。 さらに、 無機 化合物としてビロリン酸カルシウムや米国特許第 4 8 8 0 4 6 9号に記載の塩 化カルシウム、 塩化アンモニゥム等も本発明のセルロース成形用溶液の安定剤 として用いることができる。
本発明では、 セルロース重合体溶液は、 連続式、 およびバッチ式のいずれで も調製できる。 すなわち、 スクリュー式押出機等を用いて連続的に溶解調製し てもよく、 また加熱手段および減圧脱気手段を備えたタンク式の混練機でバッ チ溶解調製してもよい。 セルロース組成物の溶解温度は特に限定はないが、 9 0〜 1 2 0。C程度の範囲で行うのが好ましい。 溶解温度があまり高温では、 セ ルロースの分解による重合度低下と溶媒の分解および着色とが著しくなること があり、 またそれがあまり低温では溶解が困難になることがある。
本発明のセルロース重合体溶液中のセルロース組成物の合計瀵度は 3 0重量
%以下であることが好ましく、 セルロース成形用溶液の成形性とその成形品の 生産性とを考慮すれば、 セルロース組成物濃度は、 6〜2 5重量%の範囲内に あることが好ましい。 また、 セルロース成形用溶液に用いられる混合溶媒中の N—メチルモルフオリンー N—ォキシド、 およびセルロースの非溶媒であって N—メチルモルフオリンー N—ォキシドに混合可能な溶媒の含有率は、 それそ れ、 4 8〜9 0重量%、 および 5〜 2 2重量%が好ましい。 なお、 セルロース の非溶媒に水を用いた場合、 混合溶媒中に、 セルロース組成物を投入する段階 では、 水の割合を 2 0〜5 0重量%と大きく設定し、 その後、 減圧加熱下で水 を除去し、 水の割合を 5〜2 2重置%に調製することが好ましい。
次に、 本発明のフィルム形成能を有する高分子重合体として、 セルロースェ ステルを用いる場合について述べる。
本発明で用いられるセルロースアセテートは、 酢化度 5 6 . 2 %〜6 2 . 5 % のセルローストリアセテートでもよく、 酢化度 4 8 . 8 %〜5 6 . 2 %のセル口 一スジァセテートでも良い。
セルロースアセテートの溶媒としては、 塩化メチレン、 アセトン等の単独溶 媒或いは塩化メチレンとメタノール等の混合溶媒、 前記セルロース溶剤である 第三級ァミンォキシドが用いられる。
また、 セルロースを原料として溶剤法により酢化反応を行い、 セルロースァ セテート溶液を得た後、 実質的に脱溶剤、 乾燥を行わない前記セルロースァセ テート溶液を紡糸原液として用いることも可能である。 この場合、 用いられる セルロースアセテート溶液は、 セルロースを原料として溶剤法により酢化反応 を行う際に用いることができる溶液であれば特に限定されないが、 好ましくは、 セルロースァセテ一トを溶解した酢酸水溶液である。
このセルロースを酢化する製造工程における希釈剤としては、 酢酸や塩化メ チレンなどの公知の薬剤が主に用いられる。
沈殿剤をセルロースアセテートの沈殿が生じない範囲で添加した溶液を用い ることもできる。 この際の沈殿剤としては、 通常、 水が用いられるが、 メ夕ノ —ルゃエタノールなどのアルコール及びアルコールと水との混合液を用いても 良い。
また、 本発明のセルロースアセテート溶液は、 分子量の低下や得られたセル ロースァセテ一トのァセチル化度が絰時的に変化しないためにセルロースを酢 化する際に用いられた残存酸触媒を中和するための中和剤を添加した溶液を用 いることが好ましい。 中和剤としては酢酸マグネシウムなど公知の薬剤を用い ることにより達成できる。
原料セルロースとしては、 通常用いられる α—セルロース分が 9 5 %以上の 高品位本材パルプの他に、 ひ一セルロース分が 9 5 %以下の低品位木材パルプ を用いることができる。 またひ一セルロース分が 9 0 %以下の非木材パルプも 同様にセルロース酢化原料として用いることができる。 しかし、 ひ一セルロー ス分が低すきると未酢化の繊維状物やゲル状物が増大し、 セルロースァセテ一 ト溶液を紡糸原液として紡糸原液吐出口から吐出する際に、 ノズルの閉塞を引 き起こす易いため、 いずれのパルプも 8 0 %以上の α—セルロース分を有して いることが望ましい。
本発明でいう表面フィブリル化繊維、 あるいはフィブリル含有分割繊維、 あ るいはほとんどがフィブリル状になったフィブリル含有分割繊維を得る上では、 第三級ァミンォキシドが有効であり、 あるいはセルロースアセテート溶媒に溶 解可能なセルロースアセテート以外の重合体を少なくとも 1種以上混合した異 なる 2種以上の混合溶液を使用することも有用である。 これら他の重合体とし ては、 例えば、 セルロース、 ポリアクリロニトリル系重合体、 塩化ビニル、 ポ リエステル系重合体、 ポリスルホン等が挙げられるが、 セルロースエステルの 天然素材としての特性を損なわないためにはセルロースおよび他のセルロース 誘導体等の天然高分子、 あるいは繊維素材としての風合いを損なわない上では ァクリロ二トリル系重合体等フィルム形成能を有する重合体が好ましい。
例えば、 セルロースとセルロースアセテートの組み合わせでは、 天然素材の 風合いを有する人工皮革、 ニコチン、 タールの吸着性に優れたシガレッ トフィ ルターあるいは生分解機能を備えた吸着性能に優れたフィルター用不織布等の 基材繊維となりうる。
また、 ポリアクリロニトリルとセルロースアセテートの組み合わせでは、 吸 湿性や優れた発色性を有するを人工皮革用素材として、 ソフ卜な風合いを有す る不織布用の基材繊維として利用される。
セルロースアセテートの重合体溶液を調製するには、 セルローストリァセテ ート又はセルロースジアセテートのフレークを塩化メチレン、 アセトン、 ジメ チルァセトマミ ド等の単独溶媒或いは塩化メチレンとメタノール等の混合溶媒 に溶解し、 溶液濃度を 1 5〜3 0重量%、 好ましくは 1 8〜'2 7重量%とした 紡糸原液を調製する。 また、 第三級アミンォキシドを使用する場合は、 前記セ ルロースの溶液を調製する方法でできる。
本発明のフィルム形成能を有する高分子重合体がポリアクリロニトリル系重 合体である場合、 このアクリロニトリル系重合体は、 通常のアクリル繊維を構 成する重合体であれば特に限定されないが、 モノマー構成としてァクリロニト リルを 5 0重量%以上含有するものが好ましく用いられる。
ァクリロニトリルの共重合成分としては、 通常のァクリル繊維を構成する共 重合モノマーであれば特に限定されないが、 例えば、 以下のモノマーが挙げら れる。 すなわち、 アクリル酸メチル、 アクリル酸ェチル、 アクリル酸イソプロ ビル、 アクリル酸 n—ブチル、 アクリル酸 2—ェチルへキシル、 アクリル酸 2 一ヒドロキシルェチル、 ァクリル酸ヒドロキシプロビルなどに代表されるァク リル酸エステル類、 メタアクリル酸メチル、 メタアクリル酸ェチル、 メタクリ ル酸イソプロビル、 メタクリル酸 n—ブチル、 メタクリル酸イソブチル、 メタ クリル酸 tーブチル、 メタクリル酸 n—へキシル、 アクリル酸シクロへキシル、 アクリル酸ラウリル、 メ夕クリル酸 2—ヒドロキシェチル、 メ夕クリル酸ヒド ロキシプロビル、 メタクリル酸ジェチルアミノエチルェチルなどに代表される メ夕クリル酸エステル類、 アクリル酸、 メタクリル酸、 マレイン酸、 ィタコン 酸、 アクリルアミ ド、 N—メチロールアクリルアミ ド、 ジアセトンアクリルァ ミ ド、 スチレン、 ビニルトルエン、 酢酸ビニル、 塩化ビニル、 塩化ビニリデン、 臭化ビニリデン、 フヅ化ビニル、 フヅ化ビニリデンなどの不飽和モノマーであ る。 さらに、 染色改良などの目的で、 p—スロホフェニルメタリルエーテル、 メタリルスルホン酸、 ァリルスルホン酸、 スチレンスルホン酸、 2—アクリル アミ ドー 2—メチルブロパンスルホン酸、 およびこれらのアル力リ金属塩など を共重合してもよい。
本発明に用いるァクリ a二トリル系重合体の分子量は特に限定されないが、 分子量 1 0万以上かつ 1 0 0万以下が望ましい。 分子量 1 0万未満では、 紡糸 性が低下すると同時に原糸の糸質も悪化する傾向にある。 分子量 1 0 0万を越 えると紡糸原液の最適粘度を与えるポリマ一濃度が低くなり、 生産性が低下す る傾向にある。
本発明においては、 アクリロニトリル系ポリマー以外に、 アクリロニトリル 系ポリマーを溶解させる溶媒に溶解可能なァクリロ二トリル系ボリマー以外の 重合体をァクリロニトリル系ポリマーと併用することで本発明でいう表面フィ ブリル化繊維、 フイブリル含有分割繊維およびほとんどがフィブリル状なつた フイブリル含有分割繊維を製造することができる。
これら他の重合体としては、 ポリエーテルスルホン、 ポリアリルスルホン、 ポリイミ ド、 セルロース、 セルロースアセテート、 他のセルロース誘導体、 塩 化ビニル、 ボリエステル系重合体、 ポリスルホン等が挙げられるが、 繊維素材 としての風合いを損なわない上ではセルロース、 セルロースアセテートが好ま しい。 さらに耐熱性、 耐薬品性を必要とする工業用途にはボリエーテルスルホ ン、 ポリアリルスルホン、 ポリイミ ド、 ポリフッ化ビニリデンが有効に使用さ れる。 ポリマーの混合比率は混合する重合体によって異なる。 例えば、 ァクリ ロニトリル系以外の重合体としてポリエーテルスルホンを使用し、 表面フイブ リル化繊維を製造する場合は、 ボリアクリロニトリル系ポリマー/ポリエーテ ルスルホンの混合比率は 6 0 Z4 0〜5 / 9 5重量%、 好ましくは 5 0 / 5 0 〜 1 0 / 9 0重量%である。
これらァクリロニトリル系ポリマー以外の重合体を用いる場合の溶液の状態 W
21 は、 2種の高分子重合体が相分離を起こさない状態を維持されていれば問題な く、 その高分子以外の他の重合体、 金属微粒子、 改質剤、 あるいは凝固剤等を 予め添加することも可能である。
アクリロニトリル系重合体の溶媒としてはジメチルホルムアミ ド、 ジメチル ァセトアミ ド、 ジメチルスルホキシド等の有機溶剤、 及びロダン塩、 濃硝酸、 塩化亜鉛水溶液等を使用するでき、 特に限定するものではない。
ァクリロニトリル系重合体溶液は一般に繊維用に用いられる方法で溶剤に溶 解することによって容易に調製される。
本発明のフィルム形成能を有する高分子重合体としてポリエステルを用いる こともできる。 この場合、 エチレンテレフ夕レートを主たる繰り返し単位とす るボリエステルが好ましく用いられる。 このポリエステルは、 テレフタル酸ま たはそのエステル形成性誘導体をジカルボン酸成分とし、 エチレングリコール またはそのエステル形成性誘導体をグリコール成分とするポリエステルが代表 的なものであるが、 このジカルボン酸成分の一部を他のジカルボン酸成分で置 き換えてもよく、 またグリコール成分の一部を他のグリコール成分で置き換え てもよい。
他のジカルボン酸成分としては、 イソフタル酸、 5—スルホイソフタル酸の モノアルカリ金属塩、 ナフ夕レンジカルボン酸、 ジフエニルジカルボン酸、 ジ フエニルスルホンジカルボン酸、 アジビン酸、 セバシン酸、 1 , 4—シクロへ キサンジカルポン酸等のジカルボン酸類またはそのエステル及び p—ォキシ安 息香酸、 ρ— ?—ォキシエトキシ安息香酸等のォキシカルボン酸類またはその エステル等が挙げられる。
また、 他のグリコール成分としては、 1 , 4—ブタンジオール、 炭素数 2〜 1 0のアルキレングリコ一ル、 1 , 4ーシクロへキサンジメタノール、 ネオペ ンチルグリコール、 1 , 4一ビス ( ?一ォキシエトキシ) ベンゼン、 ビスフエ ノール Aのビスグリコールエーテル、 ポリアルキレングリコール等が挙げられ る。 更に、 ポリエステルが実質的に線状である範囲で、 トリメリッ ト酸、 ビロメ リット酸等のポリカルボン酸、 ペン夕エリスリ トール、 ト リメチロールプロパ ン、 グリセリン等のポリオール、 モノハイ ドリックポリアルキレンオキサイ ド、 フエニル酢酸等の重合停止剤が用いられたものでも差支えない。
かかるボリエステルは公知の任意の方法で合成したものでよい。 例えばポリ エチレンテレフタレー卜について説明すれば、 テレフタル酸とエチレングリコ 一ルとを直接エステル化反応させるか、 テレフタル酸ジメチルの如きテレフ夕 ル酸の低級アルキルエステルとエチレングリコールとをエステル交換反応させ るか、 またはテレフタル酸にエチレンオキサイ ドを付加反応させるかして、 テ レフタル酸のグリコールエステル、 及び Z又はその低重縮合体を合成し、 次い でその生成物を常法により重縮合させる方法が一般的である。 更に、 本発明に おけるポリエステルの合成に当たっては、 公知の触媒、 抗酸化剤、 着色防止剤、 エーテル結合副生防止剤、 難燃剤、 その他の添加剤を適宜用いたものでもよい。 このようなポリエステルを用いる場合の溶媒としては、 m—クレ V—ル、 ト リフルォロ酢酸、 0—クロ口フエノール等の単独溶媒や、 トリクロ口フエノー ルとフエノール、 テトラクロロェタンとフエノール等の混合溶媒が挙げられる。 同様にして、 フィルム形成能を有する高分子重合体として、 前記以外に、 ポ リエチレン、 ポリプロピレン及びそれらの共重合物等のポリオレフィン系重合 体、 ポリ塩化ビニル、 ポリ弗化ビニル及びそれらの共重合体等のビニル系重合 体を用いることができる。 この場合、 溶媒としては、 ペンタン、 へキサン、 へ ブタン、 オクタン等の脂肪族炭化水素、 シキロへキサン等の脂環式炭化水素、 ベンゼン、 トルエン等の芳香族炭化水素、 塩化メチレン等の塩素化溶媒、 アル コール類、 ケトン類、 エーテル類、 エステル類、 及びこれらの混合溶媒を用い ることができる。
本発明のフィブリル系繊維の製造方法について述べる。 本発明のフィブリル 系繊維は、 フィルム形成能をもつ高分子重合体を溶媒に溶解させた重合体溶液 を紡糸口金オリフィスを通じて混合セル内に押し出すと同時に、 その高分子重 合体の凝固剤流体をその重合体溶液の吐出線方向へ流れるように混合セル内に 噴出し、 混合セル内でその高分子重合体を剪断流速の中で凝固し、 不連続フィ ブリル化繊維を形成させ、 そのフィブリル化繊維を溶媒および凝固剤流体と共 に混合セルより押し出すことによって得られる。
ここで、 フィルム形成能をもつ高分子重合体溶液を紡糸吐出口から吐出する に際して、 その重合体の凝固剤を凝固剤流体噴出口から、 その紡糸原液の吐出 線方向に対して 0度以上、 9 0度未満の角度で噴出し、 その重合体を剪断流速 の中で凝固させ、 形成された凝固体を洗浄すること、 気相状態の凝固剤流体を 用いること、 さらに好ましくは蒸気を使用すること、 形成された前記繊維を重 合体と溶媒および凝固剤流体の混合流体を凝固剤中に吐出することによってよ り効果的に前記繊維を得ることができる。
本発明では、 紡糸原液の吐出線方向へ流体が流れるように凝固剤流体を噴出 するために、 凝固剤流体の噴出線方向と紡糸原液の吐出線方向のなす角度を 0 度以上、 9 0度未満であるように設定することが必要である。 凝固剤流体の噴 出線方向と紡糸原液の吐出線方向のなす角度が、 前記範囲の場合、 形成される 凝固体と溶媒および凝固剤の混合液をすみやかに混合セルの出口から排出する ことが可能となる。 さらに、 好ましい角度は 2 0度から 8 0度、 より好ましく は 3 0度から 7 0度の範囲に設定する必要がある。 この範囲内で両液を吐出及 び噴出させることによって、 混合セルに吐出される紡糸原液と、 混合セルに噴 出される凝固剤流体が十分混合され、 すみやかに紡糸原液と凝固剤流体の混合 液は剪断流となり、 重合体は凝固され、 本発明でいう不連続フィブリル化繊維、 あるいは表面フィブリル化繊維を得ることが可能となる。
凝固剤流体の噴出線方向と紡糸原液の吐出線方向が並行な場合、 すなわち両 者のなす角度が 0度の場合、 紡糸原液と凝固剤流体は混合が不十分となり、 得 られる表面フィブリル化繊維の断面は円形、 楕円形および矩形状を呈し、 断面 の大きさも不規則となり好ましくないが、 他の重合体の混合あるいは適切な溶 媒を選択することにによって本発明繊維を得ることができる。 逆に、 9 0度を越えると、 紡糸原液と凝固剤流体は十分混合されるものの、 凝固した重合体により、 紡糸原液吐出口、 凝固剤噴出口等が詰まりやすくなる。 紡糸原液と凝固剤流体は十分混合されるように吐出、 噴出される必要があり、 上述したように紡糸原液の吐出線方向および凝固剤流体の噴出線方向との角度 を調整する必要があるとともに、 紡糸原液の吐出口および凝固剤流体の噴出口 も両液が接触できるようなノズルに設計することが好ましい。
本発明においては、 紡糸原液吐出口と凝固剤流体噴出口との合流部に備えた 混合セル部に、 紡糸原液と吐出すると共に、 凝固剤流体を噴出させることが好 ましい。 混合セル内に吐出された紡糸原液は混合セル内で凝固剤流体と混合さ れ、 凝固剤によって凝固される。
本発明でいう混合セルとは、 紡糸原液と凝固剤流体の混合による重合体の凝 固および剪断を与える箇所を意味し、 具体的には紡糸原液と凝固剤流体が接触 した位置から下方部に設けられた、 ある一定の長さを有する隙間である。
本発明で 、う凝固とは重合体溶液から表面フィプリル化繊維が形成される最 小限の溶媒と凝固剤の置換を意味するものであり、 凝固した繊維は溶媒を含有 したゲル状態をも含むものである。
本発明の製造方法において、 明らかではないが、 凝固された重合体は混合セ ル内でさらに剪断流速下でさらに凝固が進むとともに、 直径 2 m以下のフィ ブリルの分岐した不連続フィブリル化繊維、 あるいは、 その繊維が繊維表面を ¾つた表面フィブリル化繊維になった、 凝固剤又は溶媒に膨潤された繊維の集 合体を形成する。
形成された凝固体と溶媒および凝固剤流体の混合流体は、 ノズル系外に排出 されるが、 排出される雰囲気としては、 凝固剤や溶媒と凝固剤の混合溶媒によ つて調整される凝固液の気相又は液相が適宜選択できる。 排出された凝固体は 溶媒により膨潤状態にある場合が多く、 直接積層を行うと形成された凝固体同 士が融着し、 得られる繊維の品位を損なう場合がある。 このため、 好ましくは 液相中、 さらに好ましくは重合体の溶媒と凝固剤の混合液中に排出することが、 膨潤状態にある繊維の凝固を完結させること、 洗浄等の後処理を効率よく行う 上で、 本発明でいう不連続フィブリル化繊維、 あるいは表面フィブリル化繊維 を優位に製造することができる。
また、 形成された凝固体を直接凝固液中に噴射する場合は、 混合セルがなく ても本発明の表面フィブリル化繊維を得ることができる。
本発明おいては、 セルロースエステル以外に、 セルロースエステルを溶解さ せる溶媒に溶解可能なセルロースエステル以外の重合体を、 セルロースエステ ルと併用することが好ましい。 セルロースエステルと他の重合体の組み合わせ としては、 その凝固剤に対する凝固性のことなる組み合わせを選択する必要が ある。 この理由は、 明らかではないが、 ノズル口より吐出された紡糸原液が混 合セル内で凝固剤流体の剪断下で凝固される際に、 各重合体の凝固速度の差に よってフィブリルを発生しやすくするためと推察される。
このような組み合わせとして、 酢化度 5 8 %以下のセルロースジアセテート とセルロースが好ましく、 その場合の溶媒としては、 第三級アミンォキシド、 ニトロジェンジォキシド (N 20 4 ) /ジメチルホルムアミ ド (D M F ) の混合 溶媒、 塩化リチウム (L i C 1 ) /ジメチルァセトアミ ド (D M A C ) の混合 溶媒などを用いることができ、 凝固剤としては、 水蒸気を用いることができる セルロースエステル以外の重合体としてポリアクリロニトリル系重合体を用 いて、 セルロースァセテ一卜とボリァクリロ二卜リル系重合体の組み合わせに することも好ましく、 その場合の溶媒としては、 例えば、 ジメチルホルムアミ ド、 ジメチルァセトアミ ド等が用いることができる。
本発明では、 このようにして得た表面フィブリル化繊維の前駆体繊維を、 叩 解により、 極細にすることができる。
叩解する方法としては、 水に分散した溶液を一般に使用されるミキサー、 ビ 一夕一等の装置を使用し、 前駆体繊維とフィブリル含有分割繊維の比率を変更 した繊維の集合体を得ることができる。 シート状に賦形する後工程に応じて、 増粘剤や消泡剤を添加することも可能である。 また、 前駆体繊維を適切な長さ に切断した後、 水分散を調製し、 公知の方法により一旦、 シート状に成形した のち、 水流あるいは気流によって叩解することも可能である。
本発明のフィブリル系繊維を製造するための紡糸ノズルとしては、 重合体溶 液が供給される重合体供給口、 前記重合体溶液の吐出方向を制御する重合体流 路、 及び前記重合体溶液が吐出される重合体吐出口を有する重合体吐出部と、 凝固剤流体が供給される凝固剤供給口、 前記凝固剤流体の噴出角度を制御する 凝固剤流路、 及び前記凝固剤流体が噴出される凝固剤噴出口を有する凝固剤噴 出部とを備えてなる繊維製造用紡糸ノズルにおいて、 前記ノズルは前記重合体 吐出口と前記凝固剤噴出口との合流部に混合セル部を備え、 前記混合セル部は 前記重合体流路の中心線と前記凝固剤流路の中心線との交点より下流側に少な くとも 0 . 3 mm以上の長さを有する紡糸ノズルが好ましく用いられる。 さら に、 このような紡糸ノズルにおいて、 前記混合セル部は前記重合体流路の中心 線と前記凝固剤流路の中心線との交点より下流側に少なくとも 1 0 mm以上の 長さを有する紡糸ノズル、 前記重合体吐出口が、 前記重合体流路の中心線と前 記凝固剤流路の中心線との交点より、 上流側に位置している紡糸ノズル、 さら に、 前記重合体流路の中心線と前記凝固対流路の中心線とのなす角度 Θが、 前 記重合体の吐出方向に対して 0度以上 9 0度未満である紡糸ノズルを用いるこ とができ、 用いる重合体の種類、 得られるフィブリル系繊維の形態によって適 宜選択することができる。
図 3には本発明の代表的な実施の形態である紡糸ノズル 1の概略図を示す。 本発明の紡糸ノズル 1は、 重合体溶液の吐出部 2と、 凝固剤流体の噴出部 3 と、 重合体溶液と凝固剤流体とが合流する混合セル部 4とを備えており、 重合 体吐出部 2の下流方向に沿って混合セル部 4が直線上に配されている。
重合体吐出部 2は、 重合体溶液の供給口 2 aに連結された供給室 2 bと、 重 合体溶液の吐出方向を制御する重合体流路 2 cとを有している。 供給室 2 bは 垂直方向に延びる円筒形状をなし、 その下端は徐々に絞り込まれてキヤビラリ 一状の重合体流路 2 cに直線的に接続する。 供給口 2 a及び供給室 2 bは重合 体溶液で使用されている重合体及び溶剤、 重合体溶液の粘度、 又は吐出量に応 じて適宜設定が可能である。 キヤビラリー状の重合体流路 2 cは混合セル部 4 の上壁面に連通して重合体溶液の吐出口 2 dを形成する。 重合体流路 2 cは重 合体溶液が重合体吐出口 2 dから吐出されて凝固剤流体と合流する際に斜行し ない程度の長さに設定すれば十分であり、 一般に重合体溶液から繊維を紡糸す る際に使用される紡糸ノズル形状に用いられる構造により容易に達成すること ができる。
なお、 重合体流路 2 cを図 4に示すように、 混合セル部 4の上壁から突出さ せて重合体吐出口 2 dを混合セル部 4の中程に形成することも可能である。 ま た、 重合体溶液の吐出方向を制御するために重合体流路 2 cの下流部にテーパ 一状の絞り部を形成し、 更に絞り部の下流をキヤビラリ一状に形成することも 可能であり、 重合体流路 2 cの形状は重合体溶液に応じて適宜選択できる。 重 合体吐出口 2 dの大きさは、 重合体溶液の粘度、 吐出量に応じ適宜選択可能で あるが、 概ね重合体溶液の紡糸に使用されるノズルの口径である、 数十/ mm 〜数 mmの範囲が好ましい。
凝固剤噴出部 3は、 凝固剤流体の供給口 3 aが形成された供給室 3 bと、 凝 固剤流体の吐出方向を制御する凝固剤流路 3 cとを有し、 凝固剤流路 3 cは混 合セル部 4の上壁面に連通して重合体吐出口 2 dを囲む円形の開口が形成され、 その開口が凝固剤流体の噴出口 3 dを形成する。 なお、 凝固剤流路 3 cを混合 セル部 4の側部壁面に連通して形成することも可能である。
凝固剤流路 3 cはその中心線が、 重合体流路 2 cの中心線となす角度 0が、 重合体溶液の吐出方向に 0 ° < 0 < 9 0 ° の範囲にあるように形成される。 角 度 < が 0 ° 、 すなわち凝固剤流体の噴出方向と重合体溶液の吐出方向が同一で ある場合には、 形成される繊維はフィルム状となてしまう上に、 枝分かれした フイブリル化繊維が極度に少なくなり、 高程度にフイブリル化された繊維を得 ることができない。 逆に 9 0 ° 以上の場合には、 生成した不連続フィブリル化 繊維と溶剤及び凝固剤との混合流体を混合セル部 4から円滑に排出することが 難しく、 混合セル部 4内での詰まりが発生しやすくなる。 なお、 フィブリル化 の度合いを向上し、 フィルタ一等に使用される不織布の基材繊維として好適な 形状を与えるためには、 角度 Θを 2 0。 〜8 0 ° 、 好ましくは 3 0。 〜7 0 ° の範囲となるように、 凝固剤流路 3 cを設定する。
更に、 凝固剤流路 3 cは、 その凝固剤流路 3 cの中心線と重合体流路 2 cの 中心線との交点 Pの上流側に重合体吐出口 2 dが配されるように形成される。 交点 Pと重合体吐出口 2 dとの距離 Lは 0 mm≤L≤ 1 0 mmであることが好 ましい。 重合体吐出口 2 dが交点 Pよりも下流側にある場合、 重合体溶液と凝 固剤流体とは十分に混合されず、 フイブリル化の度合いが極度に少なくなると 同時に、 主体繊維の形状が楕円形又はフィルム状を呈し好ましくない。 また、 交点 Pより必要以上に上方にある場合には、 重合体溶液と凝固剤流体の混合が 円滑に行われず、 混合セル部 4の壁面に重合体溶液が付着し、 混合セル部 4の 閉塞を誘発する。
更に、 重合体吐出口 2 dと凝固剤噴出口 3 dとは、 フィブリル化の度合いを 向上させる上で、 ノズル製作上の制約範囲内で、 可能な限り近くにあることが 好ましい。
更に、 凝固剤流路 3 cは、 重合体吐出口 2 dを囲む円形のスリット形状とす ると、 凝固剤流体を重合体吐出口 2 dから吐出された重合体溶液の局面に均一 に噴射できるため、 好適である。
なお、 複数のキヤビラリー状流路を重合体吐出口 2 dを中心にして放射状に 配することも可能である。 凝固剤流路 3 cをスリツ ト形状にする場合、 スリツ トの開度は特に限定されるものではないが、 概ね数十〃 mmの範囲で設定が可 能である。 凝固剤流体の噴出量は、 重合体溶液の吐出量に応じ、 所望の不連続 フィブリル化繊維の形態が得られるように設定されることが好ましい。 なお、 凝固剤流体は気根状態にして噴射する場合が好ましいが、 このときスリットの 開度によって凝固剤流体の吐出量をコントロールするよりも圧力コントロール を行う方が容易である。 また、 凝固剤流体噴出口を重合体溶液の中央に設ける ことも可能である。
混合セル部 4は上壁に重合体吐出口 2 dと凝固剤噴出口 3 dとを有すると共 に、 下部は開放して排出口 4 aを形成する円筒形状をなし、 直径は l mm 0以 上、 6 mm 0以下に設定されている。 混合セル部 4は重合体流路 2 cの中心線 と凝固剤流路 3 cの中心線との交点 Pから下流側に少なくとも 0 . 3 mm以上 の長さを有することが必要であり、 重合体溶液の吐出量、 凝固剤流体の噴出量、 又は所望するフィプリル化繊維の形態に応じて適宜設定することができる。 混 合セル部 4の長さは、 重合体溶液が繊維形態に凝固するために要する時間を確 保できる長さ、 及び剪断により重合体が枝分かれしたフィブリル化繊維を形成 するために必要な長さが必要であり、 フィブリルの長さを長くする為に、 交点 Pから下流側に l mm以上あることが好ましく、 1 0 mm以上であればさらに 好ましく、 3 0 mm以上であればより好ましい。
混合セル部 4の長さを長くすると得られる繊維の平均デニールは小さくなり、 枝分かれしたフイブリル化繊維の割合も多くなり、 フィルター用途に使用され る不織布に供される繊維基材として好適な形態を与えるが、 必要以上に長くす ると生成する繊維によっては詰まりが発生し易くなる。 逆に混合セル部 4の長 さを短くすると繊維の平均デニールは大きくなり、 また枝分かれしたフィプリ ル化繊維の数も少なくなり、 微細なフイブリル化繊維のすぐれた吸着性能を利 用する不織布等に供する繊維として不十分なものとなる。
混合セル 4の径は、 本発明が目的とする繊維を得る上で重要な要件である混 合セル部 4内での凝固剤流体の線流速を支配する要因であり、 十分な線流速を 得られる大きさに設定する必要がある。 なお、 上述のような円筒形状に限るも のではなく、 矩形スリットとすることも可能であり、 その場合でも断面の幅を l mm以上、 6 mm以下とすることが好ましい。 混合セル部 4の断面積を小さ くすれば、 線流速は増大するが、 形成される繊維による詰まりを発生し易くな り不都合が生じる。 逆に混合セル部 4の断面積を大きくすると凝固剤流体の線 流速が低下し、 フィブリル化繊維の度合いが低下してしまう。 所望の繊維を得 るために必要な流速は、 例えば凝固剤流体として気相状態を使用した場合、 1 0 O mZsec.以上の速度が必要である。 混合セル部 4の断面積を大きくしても、 気相の流量を増加することによって必要な線流速を確保することも可能である が、 気相の流量の増大は溶剤回収等の後工程での負荷が増大し、 経済的不利益 が大きくなる。 混合セル部 4の形状は上記の如く十分な長さ及び必要な線流速 を確保できる断面積を有するものであればよく、 断面の形状が円形、 矩形等と のような形であっても本発明の目的を達成することができる。 また、 混合セル 部 4を排出口 4 aに向けて断面積が漸減又は漸増する形状としたり、 混合セル 部 4の先端部を丸くして排出口 4 aを広げることもできる。
なお、 混合セル部 4に重合体吐出口 2 dを複数個設けることも可能であり、 更に、 複数の重合体吐出口 2 dそれそれに対して凝固剤噴出口 3 dを配して、 1つの混合セル部 4に設けることも可能であり、 生産性の高い紡糸ノズルを得 ることができる。
いま、 従来の方法で調製された重合体溶液を重合体供給口 2 aから重合体吐 出部 2へ供給すると共に、 従来の方法で調製された凝固剤流体を凝固剤供給口 3 aから凝固剤噴射部 3へ供給する。 重合体溶液は重合体吐出部 2の供給室 2 bを通って重合体流路 2 cにより吐出方向が規定され、 重合体吐出口 2 dから 混合セル部 4内へ吐出される。 それと同時に、 凝固剤流体は凝固剤噴射部 3の 供給室 3 bを通って凝固剤流路 3 cにより噴射角度が規定され、 凝固剤噴射口 3 dから混合セル部 4内の重合体溶液に向けて噴射される。 重合体溶液は噴射 された凝固剤流体と混合され、 混合セル部 4内で凝固、 剪断を受けることによ り不連続フイブリル化繊維に賦形される。
なお、 本発明の紡糸ノズルは上述した実施の態様に限るものではなく、 本発 明の要件を満たしている限り、 適宜変形が可能である。 以下、 本発明の紡糸ノズルを使用して紡糸された実施例について説明する。 なお、 以下の実施例は単に説明のために例示するに過ぎず、 本発明の範囲は以 下の実施例に限定されるものではない。
紡糸ノズルには上述の図 3に示したノズル 1を使用し、 ノズル 1の重合体供 給室 2 bは長さ 9 6 mm、 直径 3 mm (^の円筒形状で、 重合体流路 2 cはキヤ ビラリ一状をなず。 凝固剤流路 3 cはスリッ ト形状をなし、 重合体流路 2 cの 中心線と凝固剤流路 3 cの中心線とがなす角度 ( は 6 0 ° である。 その他、 重 合体流路 2 cの長さ、 重合体吐出口 2 dの直径、 凝固剤流路 3 cのスリット開 度、 重合体吐出口 2 dと重合体流路 2 cの中心線及び凝固剤流路 3 cの中心線 の交点 Pとの距離 L、 混合セル部 4の直径、 及び混合セル部の交点 Pから下流 側への長さに関しては、 それそれ変化させて設定し、 表 1にその設定値を示す。
[実施例 1 ]
セルロース (P & Gセルロース社製 溶解パルプ V— 6 0 ) 1 1 7 gと約 4 1重量%の水を含有する N—メチルモルフオリン N—ォキシド (サンデクノケ ミカル社製) 2 0 0 0 g及び没食子酸プロビル 1 5 gを、 真空脱泡装置付きミ キサ一 (小平製作所製 A C M— 5型) に投入し、 減圧加熱下で約 2時間混合 しながら 6 4 8 gの水を脱水しセルロースの均一溶液を調製した。 溶解操作中 は釜温度を 1 0 0 Cに保った。
次いで、 得られた溶液を 1 0 0 Cに保ったまま、 1 . 5 k g/cm2の窒素加圧 下で押し出し、 ギヤホンプを用いて図 3に示したノズル部へ定量供給を行った c セルロース溶液の吐出量はギヤホンブの回転数により規定した。 凝固剤流体と して蒸気を使用し、 蒸気の供給量は減圧弁により供給圧力を規定することによ り行った。 蒸気量は図 3に示すノズルより供給圧力を変えて蒸気のみを水中に 噴射し、 単位時間当たりの重量の増分を求めることにより測定した。
セルロース溶液は、 重合体溶液吐出口 2 dの直径が 0 . 2 mm <ό、 混合セル 部 4の直径が 2 mm ø、 長さが 5 4 mm、 凝固剤流路のスリット閧度を 3 9 0 mとし、 重合体溶液の吐出線と蒸気の吐出線とのなす角度が 6 0度になるよ うに製作したノズル (表 1 ノズル A) を用い、 セルロース溶液の供給量を 6 , 0 m l /min.、 蒸気の供給圧を 1 . 5 k gZcm2とし、 温度 3 0 °Cの水中へ噴出 した。 このときの蒸気消費量は水換算で 8 7 gZmin.であり、 混合セル内の蒸 気の線流速を計算すると約 8 0 O m/se となった。
凝固液中に浮遊したセルロース繊維を捕集し、 更に沸騰水中で 1時間以上洗 浄を行い、 室温下で風乾を行った。
この得られたセルロース繊維を走査型電子顕微鏡を用いて、 繊維側面の形態 を観察した。
さらに、 投写型実体顕微鏡 (日本光学社製プロファイルプロジェクター V — 1 2 ) を用いて繊維の長さ方向の形態を観察した。
得られたセルロース賦形体は不連続のフィブリル化した繊維の集合体であり、 直径は 0 . 1 m程度のものから 5 0 m程度の範囲で幅広い分布を有し、 繊 維長は 5 mm程度から長いものでは 5 c m程度の幅広い分布を有していた。 ま た繊維は枝分かれ状の構造を有しており、 数十// mの繊維側面より数// m以下 の細い繊維が分岐している構造が観察された。
得られたセルロース繊維の写真を図 7に示した。
[実施例 2 ] # 実施例 1と同様の方法でセルロース溶液を調製し、 実施例 1と同様なノズル を用いてセルロースの賦形を行った。 セルロース溶液の供給量を 3 . 0 (実施 例 2— 1 ) 、 1 2 . 0 m l /min. (実施例 2— 2 ) と変え、 セルロースの紡糸 を行った。
得られたセルロース繊維の電子顕微鏡写真を図 8及び図 9に示す。
吐出量を低下させると繊維は平均的に細くなり、 フィブリル化が進むが繊維 の長さは短くなつた。 逆に吐出量を増加すると、 平均繊維径は大きくなり、 フ ィブリル化の度合いも低下する。
吐出流量を変更することによって、 平均繊維径およびフィブリル形状の変化 が観察された。 [実施例 3 ]
実施例 1と同様の方法でセルロース溶液を調製した。 凝固剤流体のスリット 開度を 2 5 0 Π1とする以外、 実施例 1と同様なノズルを用い、 セルロース溶 液の供給量を 6 . 0 πι 1 ηήι.、 蒸気の供給圧を 2 k g/cm2に設定した。 この ときの蒸気消費量は水換算で 8 2 g/min.であった。 実施例 1と同様に、 凝固 液中に浮遊したセルロース繊維を補集し、 更に沸騰水中で 1時間以上洗浄を行 い、 室温温下で風乾を行った。
得られた繊維の電子顕微鏡写真を図 1 0に示す。
実施例 1と同様に得られたセルロース賦形体は不連続のフィブリル化した繊 維の集合体であり、 数十// mの繊維側面より数 m以下の細い繊維が分岐して いる構造が観察された。
[実施例 4一 1 , 4 - 2 ]
実施例 1と同様の方法でセルロース溶液を調製し、 実施例 4一 1は表 1のノ ズル Bを、 実施例 4一 2は表 1のノズル Cを使用し、 上述の実施例 1と同様の 条件でセルロース繊維を紡糸した。
実施例 4一 1の電子顕微鏡写真を図 1 1に、 実施例 4一 2の電子顕微鏡写真 を図 1 2に示す。
前記図からは混合セルの長さを長くすると繊維は細くなり、 枝分かれしたフ ィブリルが発達していることが観察される。
[実施例 4一 3 ]
実施例 1と同様の方法でセルロース溶液を調製し、 表 1に示すノズル Dを使 用して実施例 1と同様の条件でセルロース繊維を紡糸した。
得られた繊維の電子顕微鏡写真を図 1 3に示す。
得られたセルロース賦形体は不連続のフィブリル化した繊維の集合体であり、 数十/ の繊維側面より数 m以下の細い繊維が分岐している構造が観察され た。
[実施例 4一 4 ]
実施例 1と同様の方法でセルロース溶液を調製し、 表 1に示すノズル Eを使 用して、 実施例 1と同様な条件でセルロース繊維を紡糸した。 得られた繊維の 電子顕微鏡写真を図 1 4に示す。
得られたセルロース賦形体は不連続フィブリル化した繊維の集合体であり、 数十 の繊維側面から数 m以下の細い繊維が分岐している構造が観察され た。
[実施例 4一 5 ]
実施例 1と同様の方法でセルロース溶液を調製し、 表 1のノズル Fを用いた c 実施例 1と同様にセルロース溶液を 6 g/min.で供給すると共に、 蒸気の供給 圧を 1 . 5 Zcm2に設定した。 このとき、 ノズル Fは実施例 1のノズル Aとスリ ヅ ト開度が異なるため、 蒸気流量は 7 0 gZmin.であった。
得られた繊維の電子顕微鏡写真を図 1 5に示す。
得られたセルロース繊維の形態を観察したところ、 繊維径は大きく、 一部フ ィブリル化した繊維が観察される程度であった。
本発明の実施例に使用されるノズル
Figure imgf000037_0001
〔実施例 5〕
実施例 1と同様の方法でセルロース溶液を調製し、 混合セル部 4の下流端部 を排出口 4 aに向かってラッパ状に広げる以外、 実施例 1のノズル Aと同様な 形状、 寸法を有するノズルを用い、 実施例 1と同一の条件でセルロース繊維を 賦形した。
得られた繊維の電子顕微鏡写真を図 1 6に示す。 実施例 1と同様に、 得られ たセル口一ス賦形体は不連続のフィプリル化した繊維の集合体であり、 数十〃 mの繊維側面より数 m以下の細い繊維が分岐している構造が観察された。 [実施例 6 ]
実施例 1で使用した重合体溶液を用い、 図 3に示すノズルの重合体流路 2 c を、 混合セル上壁より 1 . 5 mm突出させ、 重合体溶液の吐出口 2 dを混合セ ルの中程に形成し、 さらに重合体溶液の吐出口 2 dの下方に、 直径 2 mm ø、 長さ 1 3 mmの混合セルを設けた図 4に示した構造を有するノズルを用いる以 外、 実施例 1と同様な条件で紡糸を行った。
重合体溶液の吐出口から得られた賦形体は一部フィプリル化した繊維がみら れるものの、 繊維の断面形状は楕円形からフィルム状を呈していた。
繊維の電子顕微鏡写真を図 1 7に示した。
[比較例 1 ]
実施例 1で使用した重合体溶液を用い、 図 4に示すノズルの混合セル部を取 り除いた図 5に示した構造を有するノズルを用いる以外、 実施例 1と同様な条 件で条件で紡糸を行った。
得られた賦形体は枝分かれのない、 楕円形の断面を有する繊維又はフィルム 状物であった。
繊維の電子顕微鏡写真を図 2 9に示した。
[実施例 7 ]
セルロースジアセテート (ダイセル化学工業社製 M B H ) 2 3 0 gをァセト ン 7 7 0 gに溶解し、 2 3重量%のセルロースジァセテートのァセトン溶液を 調製した。
次いで得られた溶液を 4 0 °Cに保ったまま、 1 . 5 k gZcni2の窒素加圧下で 押し出し、 ギヤホンプを用いて図 3に示したノズル部へ定量供給を行うと同時 に水蒸気を供給した。 水蒸気の供給量は減圧弁により供給圧力を規定すること により行なった。 水蒸気量は図 3に示すノズルより水蒸気のみを凝固液中に噴 射し、 単位時間当たりの重量の増分を求めることにより測定した。
直径が 0.2 mm の溶液吐出口、 直径が 2mm0、 長さが 1.5mmの円筒 状の混合セル、 水蒸気流路がスリッ ト状で開度を 25 に調整し、 溶液流 路の中心線とスリッ 卜の中心線とのなす角度が 60度になるように製作したノ ズルを用い、 セルロースジァセテートのァセトン溶液の供給量を 18m 1/mi n.、 水蒸気の供給圧を 1.5 kg/cm2とし、 温度 30 °Cの水中へ噴出した。 こ のときの水蒸気消費量は水換算で 7 Og/min.であり、 混合セル内の水蒸気の 線流速を計算すると約 63 OmZse となった。
凝固液中に浮遊したセルロースジァセテ一卜の凝固体を捕集し、 更に沸騰水 中で 1時間以上洗浄を行い、 80°Cの熱風で乾燥した。
この得られた凝固体を走査型電子顕微鏡を用いて、 繊維側面の形態を観察し た。
さらに、 投写型実体顕微鏡 (日本光学社製プロファイルプロジヱクタ一 V 一 12) を用いて繊維の長さ方向の形態を観察した。 得られた凝固体は太さサ ブ mから数 Ι Ο^πκ 長さ数十 zmから数 mのフイブリル状、 フィルム状を 呈する集合体であり、 この凝固体の長さを JAPAN TAPPI No.52-89に準じて測定 したところ、 1000 m以上の長さを有するものの割合は約 20%でありフ イブリルが分岐した構造を有していた。 また、 BE T法で測定した比表面積は 9.7m2/gであった。
[実施例 8 ]
実施例 7と同様の方法でセルロースジアセテート 23重量%のァセトン溶液 を調製した。 セルロースジアセテート溶液の吐出量を 6m l/min.に変更する 以外、 実施例 7と同様な方法でセルロースジアセテートの賦形を行った。
実施例 7と同様な形態を有する凝固体が得られ、 凝固体の比表面積 10.5 m2であった。 [実施例 9]
実施例 7と同様の方法でセルロースジァセテ一ト 23重量%のァセトン溶液 を調製した。 混合セル出口からァセトン 30重量%水溶液、 温度 30°C凝固浴 に押し出す以外、 実施例 7と同様な方法でセルロースジアセテートの賦形を行 い、 比表面積 10.0m2/gの凝固体を得た。
[実施例 10 ]
セルロースジアセテート (ダイセル化学工業社製 MBH) 230gをァセ トン 770 gに溶解し、 23重量%のセルロースジアセテートのァセトン溶液 を調製した。
次いで得られた溶液を 40°Cに保ったまま、 1.5kgZcm2の窒素加圧下で 押し出し、 ギヤホンプを用いて図 3に示したノズル部へ定量供給を行うと同時 に水蒸気を供給した。 水蒸気の供給量は減圧弁により供給圧力を規定すること により行なった。 水蒸気量は図 3に示すノズルより水蒸気のみを凝固液中に噴 射し、 単位時間当たりの重量の増分を求めることにより測定した。
直径が 0.2mmoiの溶液吐出口、 直径が 2mm0、 長さが 24mmの円筒 状の混合セル、 水蒸気流路がスリッ ト状で開度を 390> mに調整し、 溶液流 路の中心線とスリットの中心線とのなす角度が 60度になるように製作したノ ズルを用い、 セルロースジァセテー卜のァセトン溶液の供給量を 4.5ml m in.、 水蒸気の供給圧を 1 kgZcm2とし、 温度 30 °Cの水中へ噴出した。 この ときの水蒸気消費量は水換算で 73 g/min.であり、 混合セル内の水蒸気の線 流速を計算すると約 66 Om/sec.となった。
凝固液中に浮遊したセルロースジアセテートの凝固体を捕集し、 更に沸騰水 中で 1時間以上洗浄を行い、 80°Cの熱風で乾燥した。
この得られた凝固体を走査型電子顕微鏡を用いて、 繊維側面の形態を観察し た ο
さらに、 投写型実体顕微鏡 (日本光学社製プロファイルプロジェクター V 一 12) を用いて繊維の長さ方向の形態を観察した。
得られた凝固体は太さサブ// mから 10^m、 長さ数十 mから数 mのフィ ブリル状、 フィルム状を呈する集合体であり、 BET法で測定した比表面積は 19.2m2/gであった。
[実施例 1 1 ]
実施例 10と同様の方法でセルロースジァセテート 23重量%のァセトン溶 液を調製した。 混合セル出口から空気中に押出し、 凝固体をガラス板状に積層 して捕集する以外、 実施例 1 0と同様な方法でセルロースジアセテートの賦形 を行なったところ、 凝固体の比表面積 6.7m2Zgであった。
[実施例 12 -:!〜 1 2 - 3 ]
ノズルの混合セルの長さを表 2に示すように変更する以外、 実施例 10と同 様な方法でセルロースジアセテートの賦形を行った。 得られた凝固体の比表面 積を表 2に示す。
混合セルの長さを長くすると凝固体はフィブリル状繊維を呈するようになり、 逆に混合セルの長さを短くするとフィルム状を呈するようになるが、 十分満足 できる比表面積を有する凝固体が得られた。
[実施例 13]
混合セルの長さを 1 O^mmにする以外、 実施例 10と同様の方法でセル口 一スジァセテートの賦形を行った。 表 2に示すように得られた凝固体の比表面 積は満足できるものであつたが、 周期的にセルに詰まりが発生した。 表 2
Figure imgf000042_0001
[実施例 14]
混合セルの大きさを 4. Omm0にする以外、 実施例 10と同様な方法でセ ルロースジアセテートの賦形を行った。 この時の水蒸気消費量を実施例 1と同 様な方法で測定したところ 7 SgZmin.であり、 この場合の混合セル内の水蒸 気の線流速を計算すると約 16 Om/se であった。
得られた凝固体の比表面積は 13.0m2/gで満足できる値であつたが、 と きどきセル詰まりを起こした。
[実施例 15]
セルロースジアセテート (ダイセル化学工業社製 MBH) 133 を1重 S%の水分を含むァセトン 862 gに溶解し、 13.3重量%のセルロースジ ァセテ一トのァセトン溶液を調製した。
次いで得られた溶液を 40°Cに保ったまま、 1.5 kg/cm2の窒素加圧下で 押し出し、 ギヤホンプを用いて図 3に示したノズル部へ定量供給を行うと同時 に水蒸気を供給した。 水蒸気の供給量は減圧弁により供給圧力を規定すること により行なった。 水蒸気量は図 3に示すノズルより水蒸気のみを凝固液中に噴 射し、 単位時間当たりの重量の増分を求めることにより測定した。
直径が 0. lmm の溶液吐出口、 直径が 2mm<^、 長さが 1 zmmの円筒 状の混合セル、 水蒸気流路がスリッ ト状で開度を 390 /mに調整し、 溶液流 路の中心線とスリッ卜の中心線とのなす角度が 60度になるように製作したノ ズルを用い、 セルロースジァセテートのァセトン溶液の供給量を 19.0ml /min.、 水蒸気の供給圧を 1.5 k gZcm2とし、 温度 30 °Cの水中へ噴出した。 このときの水蒸気消費量は水換算で 87 g/min.であり、 混合セル内の水蒸気 の線流速を計算すると約 79 Om/sec.となった。
凝固液中に浮遊したセルロースジアセテートの凝固体を捕集し、 更に沸騰水 中で 1時間以上洗浄を行い、 80eCの熱風で乾燥した。
この得られた凝固体を走査型電子顕微鏡を用いて、 繊維側面の形態を観察し た。
さらに、 投写型実体顕微鏡 (日本光学社製プロファイルプロジェクタ一 V - 12) を用いて繊維の長さ方向の形態を観察した。
得られた凝固体は太さサブ mから 10/ m、 長さ数十// mから数百 mの フイブリル状の繊維の集合体であり、 19.7 m2ノ gの比表面積を有していた。
[比較例 2 ]
実施例 7と同様な方法で調製したジアセテートァセトン溶液を 40°Cに保ち ながら、 3.6 g/min.の速度で二流体ノズル (SPRAYING SYSTEMS CO.製 セ ッ トアップ NO.E25A) から 2.0kgZcm2ゲージ圧の蒸気とともに 30。Cの 水中に吹き出した。
得られた繊維を実施例 7と同様な処理を行い、 形態観察を行ったところ、 薄 膜状の集合体であった。
[比較例 3]
実施例 7と同様な方法で調製したアセテートァセトン溶液を用い、 実施例 1 で使用したノズルから蒸気の変わりにゲージ圧 2 k g/cm2の加圧空気ととも に紡糸を行ったが、 混合セルより塊状重合体が断続的に排出されるだけで、 フ イブリル状の繊維は得られなかった。 [比較例 4 ]
実施例 7と同様な方法で調製したアセテートァセ トン溶液を用い、 実施例 7 で使用したノズルの変わりに図 6に示すような二流体ノズル (SPMYING SYSTEM CO.製 セットアップ No. lA) を使用して、 表 3に示すように溶液の吐出量と 水蒸気圧力を変更 (実験 1〜5 ) し、 3 0 °Cの水中へ噴出してセルロースジァ セテートの賦形を試みたが、 どの条件でも数分後にノズルが閉塞し安定な賦形 はできなかった。 表 3
Figure imgf000044_0001
[比較例 5 ]
二流体ノズルを (SPRAYING SYSTEM CO.製 セッ トアップ No.22B) に変更す る以外は比較例 4と同様に、 セルロースジアセテートの賦形を試みたが、 比較 例 4と同様に数分後にノズルが閉塞し、 安定な賦形はできなかった。
[実施例 1 6 ]
セルロースジアセテート (ダイセル化学工業社製 M B H ) 2 3 0 gを水分 5重量%含有するァセトン 7 7 0 gに溶解し、 2 3重量%のセルロースジァセ テートのァセトン溶液を調製した。 次いで得られた溶液を 40。Cに保ったまま、 1.5 kg/cm2の窒素加圧下で 押し出し、 ギヤホンプを用いて図 3に示したノズル部へ定量供給を行うと同時 に水蒸気を供給した。 水蒸気の供給量は減圧弁により供給圧力を規定すること により行なった。 水蒸気量は図 3に示すノズルより水蒸気のみを凝固液中に噴 射し、 単位時問当たりの重量の増分を求めることにより測定した。
直径が 0.2mm0の溶液吐出口、 直径が 2mm?i、 長さが 1.5mmの円筒 状の混合セル、 水蒸気流路がスリッ ト状で開度を 250 mに調整し、 溶液流 路の中心線とスリッ卜の中心線とのなす角度が 30度になるように製作したノ ズルを用い、 セルロースジァセテ一卜のァセ トン溶液の供給量を 18m n.、 水蒸気の供給圧を 1.5 kg/cm2とし、 温度 30 °Cの水中へ噴出した。 こ のときの水蒸気消費量は水換算で 7 OgZmin.であり、 混合セル内の水蒸気の 線流速を計算すると約 63 Om/se となった。
凝固液中に浮遊したセルロースジアセテートの凝固体を捕集し、 更に沸騰水 中で 1時間以上洗浄を行い、 80eCの熱風で乾燥した。 。
この得られた凝固体を走査型電子顕微鏡を用いて、 繊維側面の形態を観察し た。
さらに、 投写型実体顕微鏡 (日本光学社製プロファイルプロジェクター V — 12) を用いて繊維の長さ方向の形態を観察した。
得られた凝固体は太さサブ Aimから数 10^m、 長さ数十 Aimから数 mのフ イブリル状、 フィルム状を呈する集合体であり、 この凝固体の長さを JAPAN TA PPI No52-89に準じて測定したところ、 1000 //m以上の長さを有するもの の割合は約 20%でありフィブリルが分岐した構造を有していた。 また、 BE T法で測定した比表面積は 8.0m2/gであった。
[実施例 17]
セル口一スジアセテート (ダイセル化学工業社製 MBH) 280gを水分 を 5重量%含有するァセトン 720 gに溶解し、 28重量%のセルロースジァ セテートのァセトン溶液を調製した。
次いで得られた溶液を 40°Cに保ったまま、 1.5k g/cm2の窒素加圧下で 押し出し、 ギヤホンブを用いて図 3に示したノズル部へ定量供給を行うと同時 に水蒸気を供給した。 水蒸気の供給量は減圧弁により供給圧力を規定すること により行なった。 水蒸気量は図 3に示すノズルより水蒸気のみを凝固液中に噴 射し、 単位時間当たりの重量の増分を求めることにより測定した。
図 30に示すような、 Y字断面形状を有する溶液吐出口、 直径が 2mm<0、 長さが 1.5mmの円筒状の混合セル、 水蒸気流路がスリット状で開度を 39 O^mに調整し、 溶液流路の中心線とスリツトの中心線とのなす角度が 30度 になるように製作したノズルを用い、 セルロースジアセテートのァセトン溶液 の供給量を 48.7πι1 ιάη.、 水蒸気の供給圧を 2.5 k g/cm2とし、 温度
30°Cの水中へ噴出した。 このときの水蒸気消費量は水換算で 150 g/min. であり、 混合セル内の水蒸気の線流速を計箅すると約 135 OmZsec.となつ た。
凝固液中に浮遊したセルロースジァセテ一トの凝固体を捕集し、 実施例 1と 同様な方法で後処理を行い乾燥したセルロースジァセテー卜の凝固体を得た。 この得られた凝固体を走査型電子顕微鏡を用いて、 繊維側面の形態を観察し た。
さらに、 投写型実体顕微鏡 (日本光学社製プロファイルプロジェクタ一 V - 12) を用いて繊維の長さ方向の形態を観察した。
得られた凝固体は太さサブ〃mから数百/ m、 長さ数十// mから数 mフイブ リル状、 フィルム状を呈する集合体であり、 この凝固体の長さを実施例 1と同 様な方法で測定したところ、 100 O zm以上の長さを有するものの割合は約
40%であり、 フィブリルが枝分かれした分岐構造を有していた。
さらに、 洗浄した凝固体を J IS P— 8207に順次、 篩分試験を行った ところ 150メッシュ通過分の割合は 3.9重量%であった。
この繊維の比表面積を測定したところ、 6.6m2/gであった。 [実施例 1 8 ]
実施例 1 Ίと同様に図 3のノズルを用い、 紡糸原液の吐出口を図 3 1に示す 十字断面を有するノズルを用いて、 実施例 1 7と同一紡糸原液および同様な条 件で紡糸を行った。
得られた凝固体は実施例 1 7と同様な形態を有し、 実施例 1 7と同様な方法 で篩分試験を行ったところ、 1 5 0メッシュ通過分の割合は 9 . 5重量%であ つた。 また、 比表面積は 5 . 6 m2/ gであった。
[実施例 1 9 ]
実施例 1 7と同様な原液を調製した。
得られた紡糸溶液を 4 0 eCに保ったまま、 1 . 5 k gZcm2の窒素加圧下で押 し出し、 ギヤホンプを用いてノズル部へ定量供給を行うと同時に水蒸気を供給 した。 水蒸気の供給量は減圧弁により供給圧力を規定することにより行なった。 水蒸気置は図 3に示すノズルより水蒸気のみを凝固液中に噴射し、 単位時間当 たりの重量の増分を求めることにより測定した。
図 3 2に示すような、 矩形断面形状を有する溶液吐出口、 直径が 2 mm ø、 長さが 1 . 5 mmの円筒状の混合セル、 水蒸気流路がスリヅト状で開度を 3 9 0 >amに調整し、 溶液流路の中心線とスリツトの中心線とのなす角度が 3 0度 になるように製作したノズルを用い、 セルロースジアセテートのァセトン溶液 の供給量を 1 8 . 3 m l /inin.、 水蒸気の供給圧を 2 . 5 k g/cm2とし、 温度 3 0 °Cの水中へ噴出した。 このときの水蒸気消费量は水換算で 1 5 0 g/min. であり、 混合セル内の水蒸気の線流速を計算すると約 1 3 5 O m/sec.となつ た。
凝固液中に浮遊したセルロースジァセテ一トの凝固体を捕集し、 実施例 1と 同様な方法で後処理を行い乾燥したセルロースジァセテー卜の凝固体を得た。 この得られた凝固体を走査型電子顕微鏡を用いて、 繊維側面の形態を観察し た。
さらに、 投写型実体顕微鏡 (日本光学社製プロファイルプロジェクター V 一 12) を用いて繊維の長さ方向の形態を観察した。
得られた凝固体は実施例 16と同様な形状を有し、 さらに実施例 16と同様 な方法で篩分試験を行ったところ 150メッシュ通過分の割合は 6.5重量% であった。
この繊維の比表面積を測定したところ、 9.2m2/gであった。 [実施例 20]
実施例 17と同様、 28重量%のセルロースジァセテートのァセトン溶液を
0½製した。
次いで得られた溶液を 40eCに保ったまま、 1.5 kgZcm2の窒素加圧下で 押し出し、 ギヤホンプを用いて図 3に示したノズル部へ定量供給を行うと同時 に水蒸気を供給した。 水蒸気の供給童は減圧弁により供給圧力を規定すること により行なった。 水蒸気量は図 3に示すノズルより水蒸気のみを凝固液中に噴 射し、 単位時間当たりの重量の増分を求めることにより測定した。
直径が 0.2mm0の溶液吐出口、 直径が 2mm¾i、 長さが 1.5mmの円筒 状の混合セル、 水蒸気流路がスリッ ト状で開度を 39 θ ίπιに調整し、 溶液流 路の中心線とスリットの中心線とのなす角度が 30度になるように製作したノ ズルを用い、 セルロースジァセテー卜のァセトン溶液の供給量を 18m n.、 水蒸気の供給圧を 2.5 kg/cm2とし、 温度 30 °Cの水中へ噴出した。 こ のときの水蒸気消費量は水換算で 145 g/min.であり、 混合セル内の水蒸気 の線流速を計算すると約 130 Om/sec.となった。
凝固液中に浮遊したセルロースジァセテー卜の凝固体を捕集し、 更に沸騰水 中で 1時間以上洗浄を行い、 80 Cの熱風で乾燥した。 。
この得られた凝固体を走査型電子顕微鏡を用いて、 繊維側面の形態を観察し た。 さらに、 投写型実体顕微鏡 (日本光学社製プロファイルプロジェクター V - 12) を用いて繊維の長さ方向の形態を親察したところ、 実施例 17と同様 なものであった。 実施例 1 Ίと同様に篩分試験を行ったところ、 150メッシ ュ通過分の割合は 6.3重量%であり、 良好な結果がえられたが、 比表面積は 2.9m2/gと不十分なものとなった。
[実施例 21 ]
サルファイ ト法溶解パルプ (ひ一セルロース分 96.5%) を破砕後、 含有 水分約 5%に乾燥した。 5%水分パルプ 100重量部に対して、 氷酢酸 35重 量部を添加し、 40eCにて 30分間前処理活性化を施した。 あらかじめ 40 °C にした無水酢酸 247重量部と氷酢酸 438重量部との混合液をジャケット付 きガラス性反応容器に用意しておき、 前述の前処理活性化セルロースを投入、 攪件混合した。 この際反応容器内を減圧し 57Torrにした。
この反応容器内にあらかじめ 40 Cとした硫酸 3.8重量部と氷酢酸 100 重量部の触媒液を添加し、 酢化反応を開始した。 約 20分を要して 23 1重量 部の留出液 (無水酢酸 5%、 残りは酢酸) を回収し反応容器内を常圧に戻した。 反応温度は、 硫酸触媒液添加後直ちに 55 eCになり、 20分後には約 51°C になった。 反応容器内を常圧に戻した後 12分後に反応温度は 53°Cのビーク 温度に達した。 この後 38%の酢酸マグネシウム水溶液 1 6重量部を添加混合 し、 系内の硫酸を完全に中和し、 かつ硫酸マグネシウム過剰下とした。 この完 全中和した反応混合液にさらに 6 (TCの水 7 1重量部を加え混合授拌した。 こ の反応混合物をオートクレーブへ移し、 外部加熱より 90分かけて 150°Cま で加熱した。 1 50°Cで 30分間保持した後、 徐冷して加水分解を行い二次酢 酸セルロースを得た。
この得られた二次酢酸セルロースの反応溶液を紡糸原液として、 85 Cに保 つたジャケット付きタンクに移し 1.5 kg/cm2の窒素加圧下で押し出し、 ギ ャボンブを用いて図 3に示したノズル部へ定量供給を行うと同時に凝固流体と して水蒸気を供給した。 水蒸気の供給量は減圧弁により供給圧力を規定するこ とにより制御した。 水蒸気量は図 3に示すノズルより水蒸気のみを水からなる 凝固液中に噴出し、 単位時間当たりの重量の増分を求めることにより測定した。 直径が 0.2mm øの溶液吐出口、 直径が 2mm0、 長さが 1.5 mmの円筒 状の混合セル部、 水蒸気流路がスリット状で開度を 250 t mに調整し、 溶液 流路の中心線とスリット中心線のなす角度が 60度になるように製作したノズ ルを用いて、 酢酸セルロース溶液の供給量を 18m lZmiii.、 水蒸気の供給圧 を 1.5 kg/cm2として、 温度 30°Cの水中へ噴出した。 この時の水蒸気消費 量は水換算で 7 OgZmin,であり、 混合セル部内の水蒸気の線流速を計算する と約 63 Om/sec,となった。
凝固液中に浮遊した酢酸セルロースの凝固体を捕集し、 さらに沸騰水中で 1 時間以上洗浄を行った。 得られた凝固体を攄過して含水セルロースァセテ一ト フィブリル化繊維を得た。 この含水物の固形分重量は約 27%であった。
この含水セルロースアセテートフィブリル化繊維を再度水に分散し、 約 0. 5 wt %のフィブリル分散液を調製した。 このフィブリル分散液を希釈して濂 水度を測定した。 濾水度の測定はカナディアンフリーネステスターを用いて J I S P-8121に準拠して行った。標準温度 20°C、 標準濃度 0.30% への補正を行った値は 62 Omlであった。 また前い分け試験を J IS P— 8207に準拠して行ったところ 150メッシュ通過分は 8, 3%であった。 次に、 この含水セルロースアセテートフィブリル化繊維を 80°Cの熱風で乾 燥し、 得られた凝固体を走査型電子顕微鏡を用いて繊維側断面の形態を観察し た。 さらに、 投射型実体顕微鏡 (日本光学社製プロファイルプロジェクタ一 V— 12) を用いて繊維の長さ方向の形態を観察した。 得られた凝固体は太さ がサブ; mから 20 m、 長さが数十 zmから数 mmのフイブリル状、 フィル ム状を呈する集合体であり、 その集合体は分岐構造を有した部分があり、 全体 として樹木状の枝分かれ構造が観察された。
この集合体の比表面積を自動比表面積測定装置 (マイクロメリディックス社 製 ジェミニ 2375 ) を用いて測定したところ 7.2m2/gであった。 [実施例 22]
実施例 21と同様の方法で酢酸セルロースの反応液を調製し、 溶液の吐出量 を 6mlZmin.に変更する以外、 実施例 21と同様な方法で酢酸セルロースの 賦形を行った。
実施例 21と同様な形態を有する凝固体が得られた。 この凝固体集合体の比表 面積は 8.6m2/g、 濾水度は 590mlであった。
[実施例 23]
針葉樹サルフアイ トパルプ (ひ一セルロース分 87%) を破碎後、 含有水分 約 5%に乾燥した。 5%水分パルプ 100重量部に対して、 500部の酢酸を 均一に散布し、 60°Cにて 90分間前処理活性化を施した。 あらかじめ 15 C にした無水酢酸 250重量部と硫酸 5重量部の混合物をジャケッ ト付きガラス 性反応容器に用意しておき、 前述の前処理活性化セルロースを投入、 攪拌混合 した。
反応温度は、 硫酸触媒液添加後直ちに 55°Cになり、 20分後には約 5 leC になった。 反応容器内を常圧に戻した後 12分後に反応温度は 53°Cのビーク 温度に達した。 この後 38%の酢酸マグネシウム水溶液 16重量部を添加混合 し、 系内の硫酸を完全に中和し、 かつ硫酸マグネシウム過剰下とした。 この完 全中和した反応混合液にさらに 6 (KCの水 71重量部を加え混合攪拌した。 こ の反応混合物をオートクレーブへ移し、 外部加熱より 90分かけて 150°Cま で加熱した。 150°Cで 30分間保持した後、 徐冷して加水分解を行い二次酢 酸セルロースを得た。
この得られた二次酢酸セルロースの反応溶液を紡糸原液として、 実施例 21 と同様の方法で賦形を行った。
直径が 0.2mm0の溶液吐出口、 直径が 2mm<zi、 長さが 1.5 mmの円筒 状の混合セル部、 水蒸気流路がスリッ ト状で開度を 250 zmに調整し、 溶液 流路の中心線とスリッ ト中心線のなす角度が 60度になるように製作したノズ ルを用いて、 酢酸セルロース溶液の供給量を 18m lZmin.、 水蒸気の供給圧 を 1.5 k g/cm2として、 温度 30 °Cの水中へ噴出した。
水よりなる凝固液中に浮遊した酢酸セルロースの凝固体を捕集し、 さらに沸 騰水中で 1時間以上洗浄を行った。 得られた凝固体を濾過して含水セルロース アセテートフィブリル化繊維を得た。 この含水物の固形分重量は約 29 %であ つた。 得られたセルロースアセテートフィブリル化繊維は太さがサブ mから 20 m、 長さが数十 から数 mmのフイブリル状、 フィルム状を呈する集 合体であり、 その集合体は分岐構造を有した部分があり、 全体として樹木状の 枝分かれ構造が観察された。
この凝固体集合体の比表面積は 7.6m2Zg、 濾水度は 610 mlであった。
[実施例 24]
市販のケナフ製便箋紙をシュレッダ一により裁断し、 長さ約 10mm、 幅約 3 mmのチップを得た。 この裁断したチップを原料として実施例 23と同様の 手法でケナフパルプのァセチル化を行った。 得られた反応液を紡糸原液として 実施例 21と同様の方法により賦形を行った。
直径が 0.2mm0の溶液吐出口、 直径が 2mm0、 長さが 1.5mmの円筒 状の混合セル部、 水蒸気流路がスリット状で閧度を 250 zmに調整し、 溶液 流路の中心線とスリッ ト中心線のなす角度が 60度になるように製作したノズ ルを用いて、 反応溶液の供給量を 18ml/min.、 水蒸気の供給圧を 1.5 k gZcm2として、 温度 30。Cの水中へ噴出した。
水中に浮遊した酢酸セルロースの凝固体を捕集し、 さらに沸騰水中で 1時間 以上洗浄を行った。 得られた凝固体を濾過して含水セルロースアセテートフィ ブリル化繊維を得た。 この含水物の固形分重量は約 27%であった。
得られた凝固体は太さがサブ mから 20 / m、 長さが数十 mから数 mm のフイブリル状、 フィルム状を呈する集合体であり、 その集合体は分岐構造を 有した部分があり、 全体として樹木状の枝分かれ構造が観察された。
この凝固体集合体の比表面積は 5.2 m2Zg、 濾水度は 650mlであった。
[実施例 25]
抄紙用麻シート (厚さ約 lmm) をシュレッダ一により裁断し、 長さ約 10 mm、 幅約 3 mmのチップを得た。 この裁断したチップを原料として実施例 3 と同様の手法で麻パルプのァセチル化を行った。
得られた反応液は粘度が高く、 ジャケット付きタンクへの移液が困難であつ たため、 反応液に 40°Cに調整した 50重量部の水と 20重量部の酢酸を加え ^:釈し,こ。
この希釈した溶液をタンクへ移液し実施例 21と同様の方法により賦形を行 つた。
直径が 0.2mm<ziの溶液吐出口、 直径が 2mm0、 長さが 1.5mmの円筒 状の混合セル部、 水蒸気流路がスリット状で開度を 250 /zmに調整し、 溶液 流路の中心線とスリッ ト中心線のなす角度が 60度になるように製作したノズ ルを用いて、 希釈溶液の供給量を 18ml/min.、 水蒸気の供給圧を 1.5 k gZcin2として、 温度 30。Cの水中へ噴出した。
水中に浮遊した酢酸セルロースの凝固体を捕集し、 さらに沸騰水中で 1時間 以上洗浄を行った。 得られた凝固体を濾過して含水セルロースアセテートフィ ブリル化繊維を得た。 この含水物の固形分重量は約 24%であった。
得られた凝固体は太さがサブ mから 20〃m、 長さが数十 mから数 mm のフイブリル状、 フィルム状を呈する集合体であり、 その集合体は分岐構造を 有した部分があり、 全体として樹木状の枝分かれ構造が観察された。
この凝固体集合体の比表面積は 8.7 m2/ g、 濾水度は 56 Omlであった c
[実施例 26] ァクリロニトリルを水を媒体として過硫酸アンモニゥムと亜硫酸ナトリウム を重合触媒とし、 重合を行い、 洗浄乾燥して、 非粘度 0.18 (0.1 gZl 0 0 c cの DMF溶液、 25。Cで測定) のァクリロニトリル 100重量%の重合 体を得た。
得られた重合体 200 gを DMF 800 gに溶解した。 この重合体溶液を実 施例 1と同様なノズルを用い、 重合体溶液を 80°Cに保ち、 5.2ml/min. の速度で混合セル内に吐出した。 凝固流体として蒸気を用い、 供給スチーム圧 を 1.5 k g/cm2に保ち混合セル内に噴出した。 蒸気流量は実施例 1と同様な 方法で測定した結果、 80 g/min.であった。
得られた繊維を洗浄、 乾燥した後、 繊維の形態を観察した。
得られた繊維は太さサブ Aimから 10 zm、 長さ数十/ から数百^ mのフ イブりル繊維の集合体であった。
[実施例 27]
セルロースジアセテート (ダイセル化学工業社製 MB H) 155gとセル口 —ス (P&Gセルロース社製 溶解パルプ V— 60) 75 gを約 41重量% の水を含有する N—メチルモルフォリン N—ォキシド (サンテクノケミカル社 製) 2000 g及び没食子酸プロビル 15 gを、 小平製作所製真空脱泡装置付 きミキサー (ACM— 5型) に投入し、 減圧加熱下で約 2時間混合しながら 6 70 gの水を脱水し、 セルロースァセテ一ト セルロースの均一溶液を調製し た。 溶解操作中は釜温度を 100°Cに保った。
次いで得られた溶液を 100°Cに保ったまま、 1.5 kg/cm2の窒素加圧下 で押し出し、 ギヤホンプを用いて図 3に示したノズル部へ定量供給を行った。 紡糸原液の吐出量はギヤホンブの回転数により規定した。 凝固剤流体として水 蒸気を使用し、 水蒸気の供給量は減圧弁により供給圧力を規定することにより 行った。 水蒸気量は前記ノズルに示すノズルより供給圧力を変えて水蒸気のみ を水中に噴射し、 単位時間当たりの重量の増分を求めることにより測定した。 紡糸原液の吐出口 2 dの直径が 0 . 2 mm、 混合セル部 4の直径が 2 mm、 長さが 2 mm、 凝固剤流体のスリット開度を 3 9 0 mとし、 紡糸原液の吐 出線と水蒸気の吐出線とのなす角度が 6 0度になるように製作したノズルを用 い、 紡糸原液の供給量を 4 . 5 m l /min.、 水蒸気の供給圧を 1 . 0 k g /cm2 とし、 温度 3 0 °Cの水中へ噴出した。 このときの水蒸気消費量は水換算で 7 3 g/min.であり、 混合セル内の水蒸気の線流速を計算すると約 6 6 0 m/sec.、 水蒸気/重合体の比率は約 1 0 0となった。
凝固液中に浮遊した繊維を捕集し、 更に沸騰水中で 1時間以上洗浄を行い、 室温下で風乾を行った。
この得られた繊維を走査型電子顕微鏡を用いて、 繊維断面、 側面の形態を観 察した。 得られた繊維は、 直径 !〜 1 0 0 m、 長さ 1〜 1 0 c mで、 直 径 0 . 1〜1 のフイブリルが繊維軸方向に沿って、 繊維表面に積層した構 造を有する表面フィブリル化繊維であった。 繊維の電子顕微鏡写真を図 1 8 (繊維側面) 、 図 1 9 (繊維断面) に示す。
得られた表面フィブリル化繊維を前駆体繊維として、 5 m/mにカツ トし、 その繊維 5 gを水 1 Lに分散させ、 家庭用ミキサーで 3 0秒叩解処理を行った。 叩解処理後の繊維を風乾したのち、 走査型電子顕微鏡を用いて繊維側面の形態 を観察した。 直径 1 /z m以下のフィブリル化繊維が前駆体繊維から分割し、 絡 みあった状況 (フイブリル含有分割繊維) が観察された。 得られた電子顕微鏡 写真を図 2 0に示した。
さらに、 叩解処理を続け、 5分間の叩解処理を行い、 同様に得られた繊維を 風乾した後、 走査型電子顕微鏡で側面を観察した。 繊維は、 ほぼ前駆体繊維の 形はなくなり、 直径 1 m以下の極細繊維の集合体であった。
得られた電子顕微鏡写真を図 2 1に示す。
さらに、 叩解処理を続け、 合計 2 0分間の叩解処理を行い繊維形状を観察し たところ、 直径 1〃以下のフィブリル化繊維が交絡した状況が観察された。 [実施例 28]
セルロースジアセテート (ダイセル化学工業社製 MBH) 230 gと約 4 1重量%の水を含有する N—メチルモルフオリン N—ォキシド 2000 g及び 没食子酸プロビル 15 gを、 実施例 9と同様な装置を用い混合しながら、 70 0 gの水を脱水し、 セルロースジアセテートの溶液を調製した。
次に得られた溶液を 90°Cに保ったまま、 1.5 kg/cm2の窒素加圧下で押 出、 ギヤホンプを用いて実施例 9と同様なノズルへ 4.5m 1/min.の速度で 定量供給を行った。 さらに、 実施例 27と同様に凝固剤流体として水蒸気を減 圧弁により圧力を 1.0 k gZcm2に保ち混合セルへ供給した。 実施例 27と同 様な方法で水蒸気の供給流量を測定したところ 72 g/min.であった。
実施例 27と同様に水からなる凝固液へ吐出し、 浮遊したセルロースジァセ テート繊維を捕集し、 十分洗浄を行い、 乾燥した。 得られた繊維は実施例 9の 前駆体繊維と同様に、 直径 0. l〜2 tzmのフイブリルが繊維軸方向にそって 表面に積層した表面フィブリル化繊維であり、 その長さは 1〜2 cm程度であ つた。
得られた前駆体繊維を実施例 9と同様な手法で 5分間の叩解処理を施したと ころ、 図 22に示すように、 ほとんどの前駆体繊維が叩解により分割し、 直径 2 111以下のフィブリル化繊維になった。
[実施例 29 ]
実施例 27と同様の方法で調製した原液を用い、 実施例 1と同様なノズルを 用いる以外、 実施例 27と同様な方法でセルロースジアセテート/セルロース 重合体の賦形を行った。
得られた繊維は、 直径 0.5 m以下のフィブリルが繊維表面に積層した構 造を有する表面フィブリル化繊維であった。 この繊維を前駆体繊維として、 実 施例 27と同様な方法で叩解処理を 5分間施したところ、 実施例 27と同様に ほぽ前駆体繊維が叩解されたフイブリル化繊維の集合体になっていた。 [実施例 3 0 ]
実施例 2 7と同様の方法で調製した原液を用い、 表 1のノズル Bを使用する 以外、 実施例 2 7と同様な方法でセルロースアセテート/セルロース重合体の 賦形を行った。
得られたの繊維は、 フィブリルが繊維表面に積層した構造を有する表面フィ ブリル化繊維であり、 この繊維を前駆体繊維として、 実施例 2 7と同様な方法 で叩解処理を 5 min.間施したところ、 前駆体繊維が叩解されたフイブリル化繊 維が観察された。
[実施例 3 1〜 3 5 ]
実施例 2 7と同様な重合体と溶剤を用い、 実施例 2 7と同様な方法でセル口 一スジァセテート /セルロースの組成比率及び重合体濃度の異なる溶液を調製 し、 実施例 2 7と同様な方法で紡糸をおこない、 同様な処理を実施して表面フ ィブリル化繊維の前駆体繊維を得た。
重合体の比率および紡糸原液の重合体濃度を表 4に示した。
実施例 3 1〜 3 4で得られた表面フィブリル化繊維は実施例 2 7と同様に、 表面フィプリル化繊維の周りに、 直径 1 m以下のフィプリルが繊維表面に積 層した構造を有していた。
実施例 2 7と同様な方法で 5分間の叩解処理を施した結果、 実施例 2 7と同 様に前駆体繊維が、 分割により直径 1 zm以下のフィブリル状となり、 そのフ ィブリル化繊維が絡み合った状況が親察された。
実施例 3 5で得られた前駆体繊維の繊維表面は 0 . 1〜 2 m以下のフィブ リルが繊維軸方向に積層した部分と網目状に積層した部分が観察され、 前駆体 繊維も、 一部分岐している様子が観察された。
実施例 3 5の繊維を実施例 2 7と同様な方法で 5分間の叩解処理を実施した ところ、 前駆体繊維から分割したフイブリル化繊維が交絡した状況が観察され たが、 実施例 27に比較すると分割されない前駆体繊維が多く残っていた, 表 4
Figure imgf000058_0001
[実施例 36]
実施例 27で使用したセルロースジアセテート 1 15 gとァクリロニトリル /酢酸ビニル = 93/7重量%を水を媒体として過硫酸アンモニゥムと亜硫酸 ナトリウムを重合触媒とし、 重合を行い、 洗浄乾燥して、 得られた比粘度 0. 1 7 (0.1 g/ 100 c cの DMF溶液、 25。Cで測定) のァクリロニトリ ル系重合体 1 1 5 gを 770 gのジメチルァセトアミ ドに溶解し、 セルロース ジァセテー卜/ァクリロニトリル系重合体の 23重量%の混合溶液を得た。 この混合溶液を紡糸原液として、 実施例 27と同様なノズルを用い、 紡糸原 液を 50。Cに保ち、 9. Oml/min.の速度で混合セル内に吐出した。 凝固流 体として水蒸気を用い、 供給スチーム圧を 1.0k g/cm2に保ち混合セル内に 噴出した。 水蒸気流量は実施例 1と同様な方法で測定した結果、 Ί 5 g/min. であった。
得られた繊維を洗浄、 乾燥した後、 繊維の形態を観察した。
得られた繊維は太さ 1 //mから 100〃mであり、 直径 2 m以下のフイブ リルが繊維表面の繊維軸方向に積層した構造を有する。 得られた繊維を実施例 27と同様な方法で 5分問の叩解処理を行ったところ、 直径 2 以下のフィ ブリルが積層した構造が観察された。
得られた電子顕微鏡写真を図 23に示す。
[実施例 37]
実施例 36と同じ溶液を用い、 混合セル部の長さを 1.5mmにする以外実 施例 36と同一条件で紡糸を行った。
得られた繊維を実施例 27と同様な方法で 5分問叩解した繊維を走査型電子 顕微鏡で観察したところ、 実施例 36とほぽ同様な繊維ができることがわかつ た。
[実施例 38]
実施例 36と同じ溶液を用い、 溶液の吐出線と凝固剤の噴出線が並行になる 図 4に示す形状を有するノズルを用いて紡糸を行った。
ノズルは、 紡糸原液の吐出口 2 dの直径 2 mm0、 凝固剤流体の流路の開度 2 50 in 紡糸原液の中心線と凝固剤流体流路の中心線とのなす角度を 60 度とし、 長さ 0.3 mmの混合セルを設けた。
実施例 36と同様に紡糸原液の温度を 50 °Cに保ち、 9.0ml /min.の速 度で混合セル内に吐出した。 凝固剤流体として水蒸気を用い、 水蒸気は供給ス チーム圧を 1.0 kgZcm2に保ち混合セル内に噴出した。 水蒸気流量は実施例 9と同様な方法で測定した結果、 58 g/min.であった。 この時の、 水蒸気の 混合セル内の線流速を計算したところ、 約 53 Om/sec.となった。
温度 30eCの水中に紡出し、 得られた繊維を洗浄、 乾燥した後、 繊維の形態 を観察した。 得られた繊維は太さ 1 mから 100 > m、 であり、 直径 2Aim 以下のフイブリルが繊維の表面に積層した表面フイブリル化繊維であつた。 得られた表面フィブリル化繊維を前駆体繊維として、 実施例 27と同様な方 法で 5分間の叩解処理を行ったところ、 直径 2 l^m以下のフィブリルが積層 した構造が観察されたが、 一部分割されない前駆体繊維も観察された。 [実施例 39 ]
実施例 36と同じ紡糸原液、 ノズルを使用し、 紡糸原液の吐出量を 18.0 ml/min.にする以外、 実施例 38と同様な条件で紡糸を行った。
得られた繊維を観察したところ、 実施例 38と同様な繊維が得られた。
[実施例 40]
アクリロニトリル 100重量%の重合を行い、 洗浄乾燥して、 得られたァク リロニトリル重合体 130 gとボリエーテルスルホン (帝人ァモコ製 RAD EL A— 100) 130 gを 740 gのジメチルホルムアミ ドに溶解し、 ァ クリロニトリル重合体 Zポリエーテルスルホン = 50/50重 S部の 26重量 %の混合溶液を得た。
次いで得られた溶液を 6 (TCに保ったまま、 1.5 kg/cm2の窒素加圧下で 押し出し、 ギヤホンブを用いてノズル部へ定量供給を行った。
重合体溶液の吐出量はギヤホンブの回転数により規定した。 凝固剤流体とし て蒸気を使用し、 蒸気の供給量は減圧弁により供給圧力を規定することにより 行った。
蒸気量はノズルより供給圧力を変えて蒸気のみを水中に噴射し、 単位時間当 たりの重量の増分を求めることにより測定した。
重合体溶液の吐出口 2 dが図 30に示した Y字断面吐出口、 混合セル部 4の 直径が 2mm0、 長さが 1.5mm、 凝固剤流体のスリット開度を 39 O^m とし、 重合体溶液の吐出線と蒸気の吐出線とのなす角度が 30度になるように 製作したノズルを用い、 重合体溶液の供給量を 12.0ml/min.、 蒸気の供 給圧を 1.5 kg/cm2とし、 温度 30°Cの水中へ噴出した。 このときの蒸気消 費量は水換算で 70.5 g/min.で有り、 混合セル内の蒸気の線流速を計算す ると約 56 Om/sec.となった。 凝固液中に浮遊した繊維を捕集しさらに沸騰 水中で 1時間以上洗浄を行い、 室温下で風乾を行った。
この得られた繊維を走査型電子顕微鏡を用いて繊維断面、 側面の形態を観察 した。 得られた繊維は、 直径 1ミクロン〜 100ミクロン、 長さ 0.1 cm〜 数 cmで、 0. l〜2/ mのフイブリル繊維が繊維軸方向に沿って繊維表面に 積層した構造を有する表面フイブリル化繊維であつた。 繊維の電子顕微鏡写真 を図 24に示す。
得られた表面フイブリル化繊維を前駆体繊維として 5 mmに力ットした繊維 5§を水1 に分散させ、 家庭用ミキサーで 30秒叩解処理を行った。 叩解処 理後の繊維を風乾した後、 走査型顕微鏡を用いて繊維側面の形態を観察した。 前駆体繊維から直径 1 / m以下のフイブリル繊維が一部分かれたよう子が観察 された。
さらに叩解処理を続け、 10分間の叩解処理を行い、 同様に得られた繊維を 風乾した後、 走査型電子顕微鏡で側面を観察した。 前駆体繊維から直径 l/ m 以下のフイブリル繊維が数多く分岐している様子が観察された。
得られた電子顕微鏡写真を図 25に示す。
[実施例 41]
実施例 40と同じ溶液を用い、 重合体溶液吐出口 2dが直径 0.2mci、 混 合セル部 4の直径が 2 mm0、 長さ 14mm、 重合体溶液と蒸気の吐出線との なす角度が 60度になるように製作したノズル Bを用い、 重合体溶液の供給量 9. OmlZmin.にする以外、 実施例 40と同様な条件で紡糸を行った。
得られた繊維を実施例 40と同様な方法で 10分間叩解した繊維を走査型電 子顕微鏡で観察したところ、 実施例 40と同様に直径 l zm以下のフィブリル 繊維が数多く分岐している様子が観察された。
得られた繊維の電子顕微鏡写真を図 26に示す。
[実施例 42] 実施例 4 0と同じ紡糸原液、 混合セル部の長さを 1 . 5 mmにする以外、 実 施例 4 1と同一のノズルを使用し、 同一条件で紡糸を行った。
得られた繊維を実施例 4 0と同様な方法で 1 0分間叩解した繊維を走査型電 子顕微鏡で観察したところ、 実施例 4 1と同様に直径 1 m以下のフィブリル 繊維が分岐している様子が観察されたが、 分岐の数は実施例 4 1と比較すると 減少していた。
[実施例 4 3〜 4 6 ]
実施例 4 0と同じ重合体と溶剤を用い、 実施例 4 2と同様な方法でァクリロ 二トリルポリマー/ポリエーテルスルホンの組成比率及び重合体濃度の異なる 溶液を調製し、 実施例 4 2と同様な方法で紡糸を行い、 同様な処理を実施して 表面フィブリル化繊維の前駆体繊維を得た。
重合体の比率及び紡糸原液の重合体濃度を表 5に示した。
実施例 4 3〜4 6で得られた表面フィブリル化繊維は実施例 4 2と同様に、 表面フィブリル化繊維より直径 1 m以下のフィブリルが繊維表面に沿って積 層した構造を見られた。
実施例 4 0と同様な方法で 1 0分間の叩解処理を施した結果、 実施例 4 2と 同様に前駆体繊維より部分的に直径 1 Aim以下のフイブリルが枝分かれした構 造を有していた。
W 7
61 表 5
Figure imgf000063_0001
[実施例 4 7 ]
アクリロニトリル 9 3重量%、 酢酸ビニル 7重量%の重合を行い、 洗浄乾燥 して、 得られたァクリロニトリル系共重合体 1 3 0 gとポリフッ化ビ二リデン 1 3 0 gを 7 4 0 gのジメチルァセ卜アミ ドに溶解し、 ァクリロニトリル重合 体 Zポリフッ化ビニリデンの 2 6重量%の混合溶液を得た。 得られた溶液を実 施例 4 1と同一条件で紡糸を行った。 得られた繊維の電子顕微鏡写真を図 2 7 に示す。
得られた繊維を実施例 4 0と同様な方法で 1 0分間叩解した繊維を走査型電 子顕微鏡で観察したところ、 実施例 4 0とほぼ同様に前駆体繊維からフィプリ ルが分岐している様子が観察された。
得られた繊維の電子顕微鏡写真を図 2 8に示す。
[実施例 4 8 ]
ァクリロニトリノレ 9 3重量%、 ァクリルァミ ド 7重量%の重合を行い、 洗浄 乾燥して、 得られたァクリロニトリル重合体 1 2 0 gとポリイミ ド 1 2 0 gを 7 6 0 gのジメチルホルムァミ ドに溶解し、 ァクリロニトリル系共重合体/ボ リイミ ドの 2 4重量%の混合溶液を得た。 得られた溶液を実施例 4 1と同一条 件で紡糸を行った。
得られた繊維を実施例 4 0と同様な方法で 1 0分間叩解した繊維を走査型電 子顕微鏡で観察したところ、 実施例 4 1とほぼ同様に前駆体繊維からフィプリ ルが分岐している様子が観察された。 産業上の利用可能性
本発明であると、 フィルム形成能を有する重合体溶液からフィブリル化した 繊維の集合体を効率的に、 製造することができ、 このようにした得たフィブリ ル化繊維及びそれから構成される不織布等のシート状物は、 エア一フィルタ一 等で、 低圧力損失で高い濾過性能を要求される分野に表面積の高いフィブリル 化繊維として、 有効に利用できる。
本発明の製造方法によれば、 上記フイブリル化繊維を低温低圧下の操作で、 高度にフィブリル化された不連続フィブリル化繊維の製造を可能にし、 さらに 従来の技術では不可能であった比較的ガラス転移温度の高い高分子重合体また は熱変性を受ける高分子重合体の不連続フィブリル化繊維を低コス卜でしかも、 安定に製造することが可能であり、 その工業的な意味は大きい。
さらに、 本発明の表面フィブリル化繊維は、 エアーフィルタ一等で、 特に低 圧力損失で高い濾過性能を要求される不織布等のシート状物の基材繊維分野、 あるいは天然素材の風合いを有した人工皮革用の基材繊維素材等、 広い分野で より有効に利用できる。

Claims

請求の範囲
1. 少なくとも 1種のフィルム形成能を有する高分子重合体からなり、 幅 0. l m〜 500 m、 長さ 10 ^ m〜: L 0 c mの主体繊維から、 直径 10 m 以下のフイブリル化繊維が分岐した構造を有することを特徴とするフィブリル 系繊維。
2. 少なくとも 1種のフィルム形成能を有する高分子重合体からなり、 直径 2 / m以下のフィブリルが主体繊維の繊維軸方向に沿って、 前記主体繊維表面 のほとんどを覆っていることを特徴とするフィブリル系繊維。
3. 直径 2 m以下のフィブリル、 及び、 直径 100 zm以下で、 無段階に 種々の太さを有する、 ァスぺクト比 (1/d) が 1000以上である分割繊維 から構成されることを特徴とするフィブリル系繊維。
4. 請求項 2記載の繊維を叩解してなる直径 2 m以下及びァスぺク ト比 ( 1/d) が 1000以上であることを特徴とするフィブリル系繊維。
5. フィルム形成能を有する高分子重合体以外に、 該重合体溶媒に溶解可能 な他の重合体を少なくとも 1種含有することを特徴とする請求項 1に記載のフ ィブリル系繊維。
6. 少なくともセルロースエステルを 30重量%含有することを特徴とする 請求項 2〜 5のいずれかに記載のフィブリル系繊維。
7. セルロースエステルからなり、 比表面積が 5m2/g以上であり、 かつ 篩い分け試験による 150メッシュ通過分が 10重量%以下であり、 さらに濾 水度が 550ml以上であることを特徴とする請求項 6記載のフィブリル系繊 維。
8. 少なくともァクリロニトリル系ポリマーを 10重量%以上含有し、 かつ ァクリロ二トリル系重合体溶剤に溶解可能なァクリロニトリル系ポリマー以外 の重合体を含有することを特徴とする請求項 2〜 5いずれかに記載のフイブリ ル系繊維。
9 . セルロースエステルから構成される請求項 1記載のフィブリル系繊維を 少なくとも 5重量%以上含有し、 比表面積が 5 m2Zg以上であることを特徴 とする成型物。
1 0 . フィルム形成能をもつ高分子重合体を溶媒に溶解させた重合体溶液を 紡糸口金オリフィスを通じて混合セル内に押し出すと同時に、 該高分子重合体 の凝固剤流体を該重合体溶液の吐出線方向へ流れるように混合セル内に噴出し、 混合セル内で該高分子重合体を剪断流速の中で凝固し、 フィブリル系繊維を形 成させ、 該繊維を溶媒および凝固剤流体と共に混合セルより押し出すことを特 徴とするフィプリル系繊維の製造方法。
1 1 . フィルム形成能をもつ高分子重合体溶液を紡糸吐出口から吐出するに 際して、 該重合体の凝固剤を凝固剤流体噴出口から、 該紡糸原液の吐出線方向 に対して 0度以上、 9 0度未満の角度で噴出し、 該重合体を剪断流速の中で凝 固させ、 形成された凝固体を洗浄することを特徴とする請求項 1 0記載のフィ ブリル系繊維の製造方法。
1 2 . 凝固剤流体が気相である請求項 1 0記載のフィブリル系繊維の製造方 法。
1 3 . 形成されたフイブリル系繊維と溶媒および凝固剤流体の混合流体を凝 固剤中に吐出することを特徴とする請求項 1 0に記載のフイブリル系繊維の製 造方法。
1 4 . 凝固剤流体が蒸気であることを特徴とする請求項 1 2記載のフィプリ ル系繊維の製造方法。
1 5 . フィルム形成能をもつ高分子重合体が、 少なくともセルロースエステ ルを 3 0重量%以上含有する重合体であり、 溶媒が第三級ァミンォキシドであ ることを特徴とする請求項 1 0に記載のフィブリル系繊維の製造方法。
1 6 . フィルム形成能をもつ高分子重合体が、 セルロースアセテートであり、 該溶剤としてァセトンを用いることを特徴とする請求項 1 0に記載のフィプリ ル系繊維の製造方法。
1 7 . セルロースを原料として溶剤法により酢化反応を行い、 セルロースァ セテート溶液を得た後、 それに引き続き、 実質的に、 脱溶剤、 乾燥を行わない で、 前記セルロースアセテート溶液を紡糸原液として用いることを特徴とする 請求項 1 0に記載のフィブリル系繊維の製造方法。
1 8 . セルロースアセテートを溶解した酢酸水溶液を用いることを特徴とす る請求項 1 7記載のフィブリル系繊維の製造方法。
1 9 . フィルム形成能をもつ高分子重合体が、 アクリロニトリル系ポリマー の溶剤に可溶な少なくとも 1種のポリマーとァクリロニトリル系ポリマーを溶 解した異なる二種以上の重合体の混合物であることを特徴とする請求項 1 0〜
1 4のいずれかに記載のフィブリル系繊維の製造方法。
2 0 . 重合体溶液が供給される重合体供給口、 前記重合体溶液の吐出方向を 制御する重合体流路、 及び前記重合体溶液が吐出される重合体吐出口を有する 重合体吐出部と、 凝固剤流体が供給される凝固剤供給口、 前記凝固剤流体の噴 出角度を制御する凝固剤流路、 及び前記凝固剤流体が噴出される凝固剤噴出口 を有する凝固剤噴出部とを備えてなる繊維製造用紡糸ノズルにおいて、 前記重 合体吐出口と前記凝固剤噴出口との合流部に混合セル部を備え、 前記混合セル 部は前記重合体流路の中心線と前記凝固剤流路の中心線との交点より下流側に 少なくとも 0 . 3 mm以上の長さを有することを特徴とするフィブリル系繊維 製造用の紡糸ノズル。
2 1 . 前記混合セル部は前記重合体流路の中心線と前記凝固剤流路の中心線 との交点より下流側に少なくとも 1 0 mm以上の長さを有することを特徴とす る請求項 2 0記載のフイブリル系繊維製造用の紡糸ノズル。
2 2 . 前記重合体吐出口が、 前記重合体流路の中心線と前記凝固剤流路の中 心線との交点より、 上流側に位置していることを特徴とする請求項 2 0記載の フィプリル系繊維製造用の紡糸ノズル。
2 3 . 前記重合体流路の中心線と前記凝固剤流路の中心線とのなす角度 0が、 前記重合体の吐出方向に対して 0度以上 9 0度未満であることを特徴とする請 求項 2 0〜2 2のいずれかに記載のフィブリル系繊維製造用の紡糸ノズル。
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