WO2015163291A1 - セルロース溶解液の製造方法 - Google Patents

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WO2015163291A1
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cellulose
ionic liquid
dispersion
cellulose solution
solution
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あかね 武永
昌範 和田
彰 吉村
中村　幸一
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日東紡績株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B16/00—Regeneration of cellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/09—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in organic liquids
    • C08J3/11—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in organic liquids from solid polymers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F2/00—Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a cellulose solution for spinning regenerated cellulose fibers, in particular, a method for producing a cellulose solution suitable for spinning regenerated cellulose fibers by dissolving cellulose in an ionic liquid. It relates to a cellulose dispersion to be used.
  • Cellulose is the most abundant organic compound in nature and is said to account for 1/3 of all plant matter.
  • Regenerated cellulose fibers made from cellulose, a non-petroleum natural material not only use the most abundant biomass on the earth, but also have the advantage of a low environmental impact when discarded. is there.
  • cellulose is extremely poorly soluble in solvents, regardless of whether it is aqueous or organic, so it is limited to regenerated cellulose fibers such as rayon fiber, cupra fiber, and lyocell fiber that are currently industrially produced. It is only dissolved and regenerated by the new method.
  • Patent Document 1 Non-Patent Document 1
  • a method for producing regenerated cellulose fibers with high safety and productivity a method is disclosed in which cellulose is dissolved in an ionic liquid, and the regenerated cellulose fibers are spun using the obtained solution (for example, patent document). 2, 3).
  • JP 2005-506401 A JP 2009-203467 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-21048
  • the agglomerates and gel agglomerates cannot be completely removed by filtration, which causes problems such as frequent yarn breakage during spinning. Even if yarn breakage does not occur, these lumps affect the tensile strength and elastic modulus of the fiber obtained by spinning, and cause defects.
  • the present invention provides a method for producing a cellulose solution capable of uniformly dissolving cellulose in an ionic liquid and obtaining an industrially spinnable cellulose solution, and a cellulose decomposition solution used therefor. For the purpose.
  • the present invention is a method for producing a cellulose solution used for spinning regenerated cellulose fibers, in which cellulose having a volume average particle diameter of 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less is dispersed in an ionic liquid,
  • the method includes a dispersion step of preparing a cellulose dispersion, and a dissolution step of dissolving the cellulose in the ionic liquid to obtain a cellulose solution by heating the cellulose dispersion.
  • cellulose is dispersed in an ionic liquid to prepare a cellulose dispersion.
  • the cellulose needs to have a volume average particle size of 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less, and preferably 20 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the cellulose dispersion is heated to dissolve the cellulose in the ionic liquid to obtain a cellulose solution.
  • cellulose can be homogeneously dissolved in an ionic liquid by the above-described method, and a cellulose solution having good industrial spinnability can be obtained.
  • the ionic liquid for example, 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate can be used.
  • the viscosity of the ionic liquid used in the dispersing step is preferably 10,000 mPa ⁇ s or less, and cellulose can be easily dispersed in the ionic liquid.
  • the viscosity of the ionic liquid is more preferably 6,000 mPa ⁇ s or less, further preferably 1,000 mPa ⁇ s or less, and most preferably 500 mPa ⁇ s or less. It is.
  • the viscosity of the ionic liquid can be adjusted by controlling the temperature or adding a protic solvent to the ionic liquid.
  • the liquid temperature of the ionic liquid used in the dispersion step is preferably ⁇ 30 ° C. or more and 25 ° C. or less.
  • the ionic liquid used in the dispersion step preferably contains 2.0 wt% or more and 7.0 wt% or less of a protic solvent. Since the ionic liquid contains a protic solvent in the above range, the viscosity does not increase even at low temperatures, so that the dispersion rate of cellulose particles can be increased and a dispersion having good dispersibility can be prepared. . In order to prevent the viscosity of the ionic liquid from increasing at a low temperature, the ionic liquid preferably contains 4.0 wt% or more and 6.0 wt% or less of a protic solvent, more preferably 5.3 wt% or more. More preferably, it contains not more than 5.7 wt% of protic solvent. As the protic solvent, for example, water or ethanol can be used.
  • the cellulose for example, a cotton linter pulp sheet can be used.
  • the cellulose preferably has an average degree of polymerization of 500 or more and 5,000 or less, and can impart a tensile strength and elastic modulus suitable for processing to regenerated cellulose fibers spun using the cellulose solution.
  • the cellulose dispersion of the present invention is a cellulose dispersion used for preparing a cellulose solution used for spinning regenerated cellulose fibers, and is prepared by the dispersion step.
  • the cellulose solution of the present invention is a cellulose solution used for spinning regenerated cellulose fibers, and is obtained by the dispersing step and the dissolving step.
  • the spinning method of the regenerated cellulose fiber of the present invention is a method of spinning the regenerated cellulose fiber, and is characterized by spinning using the cellulose solution of the present invention.
  • the regenerated cellulose fiber of the present invention is characterized by being obtained by spinning using the cellulose solution of the present invention.
  • the flowchart which shows typically the process of melt
  • the present inventors have found and studied that it is necessary to produce a homogeneous cellulose solution with little undissolved material in order to spin the regenerated cellulose fiber industrially with high productivity using an ionic liquid. Went.
  • an imidazolium-based, pyridinium-based, pyrimidinium-based ionic liquid, or the like can be used.
  • it is an imidazolium-based ionic liquid.
  • the imidazolium-based ionic liquid has a relatively low melting point than other ionic liquids, and therefore has a wide temperature range in the liquid and is fluid at low temperatures. Since it has fluidity even in a low temperature region where adhesion of cellulose particles can be suppressed, it is suitable for dispersing cellulose particles and is suitable for obtaining a homogeneous cellulose solution.
  • imidazolium-based ionic liquids examples include 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate, 1-ethyl-3-methylimidazolium formate, 1-allyl-3-methylimidazolium chloride, 1-ethyl-3-methylimidazole 1-butyl-3-methylimidazolium acetate, 1-butyl-3-methylimidazolium chloride, 1-ethyl-3-methylimidazolium diethylphosphate, 1,3-dimethylimidazolium acetate, 1-ethyl Examples include -3-methylimidazolium propionate.
  • a cellulose raw material having a relatively high polymerization degree with an average polymerization degree of 1,000 or more can be easily dissolved.
  • the protic solvent 1-ethyl-3-imidazolium acetate (hereinafter referred to as [Emim] [Ac]) was used.
  • the protic solvent water (such as ion-exchanged water or distilled water) or ethanol is usually used.
  • a mixture of other protic solvents or protic solvents is used.
  • a liquid may be added.
  • examples of other protic solvents include lower alcohols such as methanol, ethanol and 1-propanol, amines, acid amides and carboxylic acids.
  • the protic solvent is preferably water.
  • the ionic liquid was adjusted to a predetermined liquid temperature in advance, and the liquid temperature was kept constant during mixing with cellulose.
  • the “ionic liquid” refers to an ionic liquid not containing water or the like, or an ionic liquid containing a protic solvent typified by water.
  • a solvent containing water and ionic liquid is referred to as a mixed solvent.
  • the cellulose raw material used for spinning may be basically any material, for example, natural cellulose such as cotton, cotton linter, hemp, bamboo, abaca, and bacterial cellulose, and wood pulp and non-wood pulp obtained by purifying them, paper, etc. Can be used. Regenerated cellulose such as rayon, cupra, and lyocell, and paper and clothes made of them may be reused.
  • the cellulose content of the cellulose raw material is high, there are few impurities such as fats and oils, lignin and hemicellulose, and the processability, solubility and spinnability during pulverization are not hindered.
  • the average degree of polymerization of the cellulose raw material is preferably 500 or more, and preferably 5,000 or less from the viewpoint of solubility. Within this range, the spun regenerated cellulose fiber can have tensile strength and elastic modulus suitable for processing.
  • a cellulose linter pulp sheet is selected as one having high cellulose purity and capable of obtaining uniform particles, and a sample with a uniform volume average particle diameter is prepared as follows, and the solubility of cellulose, The spinnability was examined.
  • the pulp sheet was finely cut and made into particles using a pulverizer.
  • the obtained particles were sieved to obtain cellulose particles having a volume average particle size of 10 ⁇ m, 24 ⁇ m, 30 ⁇ m, 37 ⁇ m, 50 ⁇ m, 100 ⁇ m, 150 ⁇ m, and 200 ⁇ m.
  • pulverization method can be based on the method using existing apparatuses, such as a cutter mill, a ball mill, and a jet mill, for example.
  • cellulose particles are added little by little to an ionic liquid or a mixed solvent containing a protic solvent in a predetermined ratio while stirring to prepare a cellulose dispersion.
  • the cellulose concentration is preferably 1 wt% or more from the viewpoint of spinnability, and preferably 30 wt% or less so that the load when stirring the dispersion and the solution is not excessively high.
  • the ionic liquid or the mixed solvent is preliminarily adjusted to a predetermined temperature of ⁇ 40 ° C. or higher and 30 ° C. or lower and dispersed while being maintained at the predetermined temperature.
  • the cellulose dispersion is heated to dissolve the cellulose to obtain a cellulose solution.
  • the heating may be performed using any known heating method such as microwave heating.
  • the heating temperature is preferably 40 ° C. or higher from the viewpoint of shortening the dissolution time, and 140 ° C. or lower is preferable from the viewpoint of preventing deterioration of the ionic liquid.
  • the obtained cellulose solution can be regenerated cellulose fiber by spinning using a liquid temperature of 60 ° C. and water as a coagulating liquid.
  • the cellulose solution is preferably subjected to a pretreatment such as vacuum defoaming to remove bubbles.
  • a pretreatment such as vacuum defoaming to remove bubbles.
  • Dispersibility was evaluated visually by stirring the prepared cellulose dispersion at 300 rpm for 5 minutes. Specifically, when the cellulose particles are uniformly dispersed and the cellulose particle lump is not visible in the cellulose dispersion, the agglomerates or gel-like lumps of the cellulose particles are locally visible in the cellulose dispersion. The case was ⁇ , and the case where the aggregate or the gel-like lump of cellulose particles was entirely visible in the cellulose dispersion was marked as x.
  • the solubility was evaluated by measuring the cellulose undissolved content (residue amount). Specifically, first, the obtained cellulose solution was kept at 60 ° C., two PTFE membrane filters having a known pore size of 10 ⁇ m were stacked and set in a Buchner funnel, and each cellulose solution was suction filtered. After the filtration, the cellulose solution remaining on the filter was further washed with an ionic liquid to completely replace the ionic liquid, and then only the filter on the upper surface was taken out and immersed in ion-exchanged water. The ionic liquid was removed from the filter while changing the ion-exchanged water several times, and then dried at 100 ° C. for 6 hours, and the weight was measured. A value obtained by subtracting the original filter weight was used as an index of solubility as an undissolved cellulose content (residue amount).
  • the cellulose particles having a volume average particle diameter of 200 ⁇ m are too large, the ionic liquid does not sufficiently permeate to the center of the cellulose particles, and a gel lump is formed in the area other than the center. Furthermore, the dispersibility is poor due to adhesion of the lumps. As a result, even when heated, the central part becomes undissolved, and a lot of gel-like undissolved remains and a homogeneous cellulose solution cannot be produced. Filtration could not be performed.
  • FIG. 2 shows a photograph of the state of the cellulose solution.
  • cellulose particles having a volume average particle diameter of 10 ⁇ m which was poorly dispersible when the cellulose dispersion was prepared, there are undissolved substances that can be visually confirmed after dissolution by heating.
  • the cellulose solution prepared using cellulose having a volume average particle size of 24 ⁇ m, 37 ⁇ m, and 100 ⁇ m which had good dispersibility when the cellulose dispersion was prepared, there was no undissolved material that could be visually confirmed.
  • a cellulose solution prepared using cellulose particles having a volume average particle diameter of 200 ⁇ m is transparent, and at first glance, it seems that all the cellulose particles are dissolved, but there is a large gel mass. Therefore, filtration cannot be performed as described above.
  • the volume average particle diameter of cellulose is 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less, the dispersibility is good, and a homogeneous cellulose solution can be obtained after heat treatment, and as a result, spinnability is also improved.
  • the volume average particle size of cellulose is preferably 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and preferably 20 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, because of the ease of grinding, industrial development, and the small amount of residue in the cellulose solution. Is more preferable.
  • cellulose particles having a particle size of more than 150 ⁇ m, particularly 200 ⁇ m or more not only remain as an undissolved product, but also cause a large gel mass, which adversely affects dispersibility and solubility. Effect. Therefore, in order to remove cellulose particles having a particle size of 200 ⁇ m or more regardless of the volume average particle size, it is preferable to classify by applying a sieve or the like.
  • ⁇ Examination of liquid temperature of ionic liquid The present inventors have found that the dispersibility varies depending on the liquid temperature of the ionic liquid when the cellulose and the ionic liquid are mixed. Then, the liquid temperature of the ionic liquid at the time of mixing was examined.
  • the dispersibility and solubility of the cellulose particles were examined by changing the liquid temperature of the ionic liquid from ⁇ 40 ° C. to 30 ° C. The same conditions as in the case of the particle size examination except that cellulose particles having a volume average particle size of 37 ⁇ m were used and an ionic liquid having a liquid temperature changed from ⁇ 40 ° C. to 30 ° C. was used. A cellulose dispersion and a cellulose solution were prepared. The results are shown in Table 2.
  • the temperature of the ionic liquid exceeds 25 ° C., the cellulose particles tend to adhere to each other. As a result, undissolved matter remains in the cellulose solution, and the amount of residue in the cellulose solution increases. If it is 25 degrees C or less, it can disperse
  • the liquid temperature of the ionic liquid is ⁇ 40 ° C., although the dispersibility is good, the viscosity of the ionic liquid is high, and it takes a long time to uniformly disperse the cellulose particles.
  • the liquid temperature of the ionic liquid mixed with cellulose is preferably in the range of ⁇ 30 ° C. to 25 ° C., and a cellulose dispersion in which cellulose is uniformly dispersed in a short time can be obtained.
  • the range of is more preferable.
  • the liquid temperature of the ionic liquid is more preferably in the range of ⁇ 10 ° C. to 20 ° C., more preferably ⁇ 10 ° C. A range of 10 ° C. or lower is most preferable.
  • the ionic liquid to be used is preferably adjusted to a viscosity suitable for dispersion in the range of ⁇ 30 ° C. to 25 ° C. Considering the energy required for cooling and stirring the ionic liquid and the actual dispersibility, it is preferable that the viscosity of the ionic liquid is low.
  • the liquid temperature is preferably 25 ° C. or lower, more preferably 20 ° C. or lower, and even more preferably 10 ° C. or lower because the cellulose particles do not adhere to each other.
  • Dispersibility evaluation was evaluated in the same manner as in Table 1.
  • the dispersion speed the dispersion time is less than 2 minutes, the dispersion time is less than 2 minutes and less than 3 minutes, the dispersion time is more than 3 minutes and less than 4 minutes, and the dispersion time is more than 4 minutes.
  • the upper limit of the viscosity of the ionic liquid suitable for dispersion is 10,000 mPa ⁇ s or less, preferably 6,000 mPa ⁇ s or less. More preferably, it is 1,000 mPa * s or less, More preferably, it is 500 mPa * s or less.
  • a dispersion having good dispersibility can be prepared by keeping the ionic liquid at a low temperature.
  • the viscosity of the low-temperature ionic liquid becomes very high, it takes time to uniformly disperse the cellulose particles. Since the viscosity of the ionic liquid decreases as the water content of the ionic liquid is increased, the water content of the ionic liquid and the dispersibility, dispersion speed, solubility, and spinnability of the cellulose particles were investigated.
  • the cellulose dispersion and the cellulose solution were mixed solvents in which cellulose particles having a volume average particle diameter of 37 ⁇ m were used, and ion-exchanged water was added to the ionic liquid so as to have a ratio of 0.0 wt% to 8.0 wt%. It was produced under the same conditions as in the case of the examination of the particle size except that was used. The results are shown in Table 4.
  • the moisture content indicates the ratio of ion-exchanged water contained in the ionic liquid as the solvent.
  • Spinning was carried out by extruding at a flow rate of 0.5 mL / min from a 1-hole nozzle having a pore diameter of 0.1 mm with an air gap distance of 25 mm, a spinning solution temperature of 60 ° C., and a coagulating solution of water. The maximum speed at which no yarn breakage occurred in the roll immediately below the nozzle was recorded as the spinning speed.
  • the dispersibility was evaluated in the same manner as in Table 1, and the dispersion speed was evaluated in the same manner as in Table 3.
  • the solubility was evaluated by visually observing the prepared cellulose solution, and the transparent cellulose solution was evaluated as ⁇ and the clouded solution as ⁇ . Those having an evaluation of solubility ⁇ were completely dissolved by heating for a longer time, and the cellulose solution became transparent.
  • the dispersibility of the cellulose particles in the mixed solvent is improved, but also the dispersion rate is increased.
  • the dispersion rate is very high. fast.
  • the solubility of cellulose is lowered, cellulose particles are not completely dissolved, and a transparent and homogeneous cellulose solution cannot be obtained.
  • the dispersibility, dispersion speed, and solubility are all good ( ⁇ ), very good ( ⁇ ), and good ( ⁇ ) at a moisture content of 4.0 wt% to 7.0 wt%.
  • the spinning speed it was shown that spinning can be performed at a very high speed at a moisture content of 5.5 wt% to 5.7 wt%.
  • the spinning speed is about 120 m / min, there is no problem from the viewpoint of industrial productivity. Therefore, the moisture content is preferably 2.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, more preferably 4.0 wt%. It is 6.0 wt% or less, more preferably 5.3 wt% or more and 5.7 wt% or less, and most preferably 5.5 wt% or more and 5.7 wt% or less.
  • the mixed solvent has fluidity in the temperature range of ⁇ 30 ° C. to 25 ° C. in order to uniformly disperse the cellulose particles.
  • the viscosity of the ionic liquid is too high, it is necessary to devise processing conditions such as increasing the dispersion time and increasing the number of rotations during stirring.
  • the viscosity of the ionic liquid is 650 mPa ⁇ s at a moisture content of 0.0 wt%, 220 mPa ⁇ s at a moisture content of 5.0 wt%, and 180 mPa ⁇ s at a moisture content of 8.0 wt%. It is. Even when the liquid temperature of the ionic liquid is lowered, by adjusting the moisture content, it is possible to obtain a uniform cellulose dispersion liquid having a high dispersion speed and good dispersibility, resulting in a homogeneous spinnability. A cellulose solution can be obtained.
  • a homogeneous solution can be obtained by adding other protic solvents such as ethanol to the ionic liquid.
  • the ionic liquid was adjusted to 5 ° C. and used.
  • a cellulose solution having good spinnability can be obtained even when a protic solvent other than water is used.
  • the liquid temperature and moisture content can be adjusted to bring the viscosity of the ionic liquid into a range suitable for dispersion.
  • Table 5 shows the results of evaluating the dispersion rate according to the moisture content of the ionic liquid and the liquid temperature.
  • the cellulose dispersion was prepared under the same conditions as those in the examination of the ionic liquid viscosity except that a mixed solvent in which ion exchange water was added to the ionic liquid at a ratio of 2.0 wt% to 8.0 wt% was used. Produced.
  • the dispersion speed was evaluated in the same manner as in Table 3.
  • the viscosity in the low temperature range can be lowered, and therefore the dispersion speed time of the cellulose particles can be shortened.
  • the effect becomes more remarkable as the moisture content of the ionic liquid increases.
  • cellulose having a volume average particle size of 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less may be used in order to obtain a cellulose solution having good spinnability. Furthermore, it can be seen that by adjusting the moisture content and the liquid temperature, the viscosity of the ionic liquid can be adjusted to an appropriate range, and a cellulose solution as a spinning solution with good industrial productivity can be produced.

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Abstract

　セルロースをイオン液体に均質に溶解することができ、工業的に紡糸性の良いセルロース溶解液を得ることができるセルロース溶解液の製造方法及び、それに用いるセルロース分解液を提供する。　セルロース溶解液の製造方法は、イオン液体に体積平均粒子径２０μｍ以上１５０μｍ以下のセルロースを分散してセルロース分散液を調製する分散工程と、前記セルロース分散液を加熱することにより、前記セルロースを前記イオン液体に溶解させてセルロース溶解液を得る溶解工程とを備える。

Description

セルロース溶解液の製造方法
　本発明は、再生セルロース繊維の紡糸に用いるセルロース溶解液、特に、セルロースをイオン液体に溶解して、再生セルロース繊維の紡糸に適したセルロース溶解液を製造する方法及び、該セルロース溶解液の作製に用いるセルロース分散液に関する。
　セルロースは自然界に最も多量に存在する有機化合物であり、全植物質の１/３を占めるとも言われている。非石油系の天然素材であるセルロースを原料とする再生セルロース繊維は、地球上に存在する最も豊富なバイオマスであるセルロースを利用するというだけではなく、廃棄の際に環境に対する負荷が小さいという利点がある。
　ところが、セルロースは、水系、有機系に関わらず、溶媒に対する溶解性が極めて乏しいので、現在、工業的に生産されているレーヨン繊維、キュプラ繊維、リヨセル繊維等の再生セルロース繊維のように、限られた方法により溶解、再生されているにすぎない。
　しかも、前記再生セルロース繊維の製造方法は、いずれも毒性の強い溶媒、あるいは、爆発等の危険性の高い溶媒を用いている等の危険性がある。そこで、安全性及び生産性が高く、かつ紡糸性の良い再生セルロース繊維の製造方法の開発が望まれる。
　一方、近年になって、セルロースがイオン液体に溶解することが報告されている（特許文献１、非特許文献１）。例えば、再生セルロース繊維を安全性及び生産性高く製造する方法として、セルロースをイオン液体に溶解し、得られた溶解液を用いて再生セルロース繊維を紡糸する方法が開示されている（例えば、特許文献２、３）。
特表２００５－５０６４０１号公報 特開２００９－２０３４６７号公報 特開２０１２－２１０４８号公報
Swatloski, R.P., et al.,J.Am.Chem.Soc.2002年, Vol.124(18), pp.4974-4975
　しかしながら、前記従来の溶解方法によって、イオン液体にセルロースを溶解する場合、セルロースの未溶解物からなる凝集塊及びゲル塊が生じやすく、得られる繊維の紡糸性や機械的特性を低下させるという問題がある。これらの塊は、一度生じてしまうと、さらに加熱やせん断等の追加の処理を行う必要があり、またそのような処理を加えても完全に溶解させることは難しい上に、セルロースの分子量の低下を引き起こす。
　また、この凝集塊及びゲル塊は、ろ過しても完全に除去することはできず、紡糸時に糸切れが多発する等の問題の原因になる。また、糸切れが生じなくても、これらの塊は、紡糸して得られた繊維において、引張強度や弾性率にも影響を及ぼし、欠陥の原因となる。
　そこで、本発明は、セルロースをイオン液体に均質に溶解することができ、工業的に紡糸性の良いセルロース溶解液を得ることができるセルロース溶解液の製造方法及び、それに用いるセルロース分解液を提供することを目的とする。
　かかる目的を達成するために、本発明は、再生セルロース繊維を紡糸するために用いられるセルロース溶解液の製造方法であって、イオン液体に体積平均粒子径２０μｍ以上１５０μｍ以下のセルロースを分散して、セルロース分散液を調製する分散工程と、前記セルロース分散液を加熱することにより、前記セルロースを前記イオン液体に溶解させてセルロース溶解液を得る溶解工程とを備えることを特徴とする。
　本発明の製造方法では、まず前記分散工程で、イオン液体にセルロースを分散させて、セルロース分散液を調製する。
　このとき、前記セルロースは、体積平均粒子径が２０μｍ未満であると粒子同士が凝集し、凝集塊を形成するため、均質なセルロース分散液を得ることができない。また、前記セルロースは、体積平均粒子径が１５０μｍより大きいと、粒子の中心部まで十分にイオン液体が浸透せず、ゲル塊を形成するため均質なセルロース分散液を得ることができない。そこで、前記セルロースは、均質なセルロース分散液を得るために、体積平均粒子径が２０μｍ以上１５０μｍ以下であることが必要であり、２０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
　本発明の製造方法では、次に前記溶解工程で、前記セルロース分散液を加熱することにより、前記セルロースを前記イオン液体に溶解させてセルロース溶解液を得る。
　本発明の製造方法によれば、上述のようにすることにより、セルロースをイオン液体に均質に溶解することができ、工業的に紡糸性の良いセルロース溶解液を得ることができる。
　本発明の製造方法において、前記イオン液体としては、例えば、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムアセテートを用いることができる。
　また、本発明の製造方法では、前記分散工程において用いるイオン液体の粘度が、１０，０００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、セルロースを前記イオン液体に容易に分散させることができる。セルロースを前記イオン液体に容易に分散させるために、イオン液体の粘度は、より好ましくは６，０００ｍＰａ・ｓ以下であり、さらに好ましくは１，０００ｍＰａ・ｓ以下であり、最も好ましくは５００ｍＰａ・ｓ以下である。
　イオン液体の粘度は、温度制御や、イオン液体にプロトン性溶媒を添加することによって調整することが可能である。
　そこで、前記分散工程において用いるイオン液体の液温は、－３０℃以上２５℃以下であることが好ましい。イオン液体の液温を前記範囲とすることにより、セルロースが凝集塊を形成するのを防止することができ、イオン液体の粘度がセルロースの分散を妨げるほど高くなることを防止することができる。
　また、前記分散工程において用いるイオン液体は、２．０ｗｔ％以上７．０ｗｔ％以下のプロトン性溶媒を含んでいることが好ましい。前記イオン液体はプロトン性溶媒を前記範囲で含有することにより低温でも粘度が高くなることがないため、セルロース粒子の分散速度を速くすることができ、分散性も良い分散液を調製することができる。低温において前記イオン液体の粘度が高くなることを防止するために、前記イオン液体は、４．０ｗｔ％以上６．０ｗｔ％以下のプロトン性溶媒を含んでいることがより好ましく、５．３ｗｔ％以上５．７ｗｔ％以下のプロトン性溶媒を含んでいることがさらに好ましい。前記プロトン性溶媒としては、例えば水又はエタノールを用いることができる。
　また、本発明の製造方法において、前記セルロースとしては、例えばコットンリンターのパルプシートを用いることができる。前記セルロースは、平均重合度が５００以上５，０００以下であることが好ましく、前記セルロース溶解液を用いて紡糸された再生セルロース繊維に加工に適した引張強度及び弾性率を付与することができる。
　本発明のセルロース分散液は、再生セルロース繊維を紡糸するために用いられるセルロース溶解液の作製に用いられるセルロース分散液であって、前記分散工程により調製されることを特徴とする。
　また、本発明のセルロース溶解液は、再生セルロース繊維を紡糸するために用いられるセルロース溶解液であって、前記分散工程及び前記溶解工程により得られることを特徴とする。
　また、本発明の再生セルロース繊維の紡糸方法は、再生セルロース繊維を紡糸する方法であって、本発明のセルロース溶解液を用いて紡糸することを特徴とする。
　さらに、本発明の再生セルロース繊維は、本発明のセルロース溶解液を用いて紡糸することにより得られることを特徴とする。
イオン液体を用いてセルロースを溶解し、紡糸する工程を模式的に示すフローチャート。 イオン液体にセルロース粒子を分散し、加熱溶解後の溶解液の状態を示す写真。 イオン液体にエタノールをプロトン性溶媒として混合し、加熱溶解後の溶解液の状態を示す写真。
　本発明者らは、イオン液体を用いて、工業的に生産性良く再生セルロース繊維の紡糸を行うためには、未溶解物の少ない均質なセルロース溶解液を作製する必要があることを見出し、検討を行った。その結果、紡糸性の良い均質なセルロース溶解液を作製するためには、イオン液体にセルロースを分散し、分散液を作製する際に、均一に分散させることが重要であること、そのためにはセルロース粒子径、イオン液体の液温が非常に重要であることを明らかにした。
　まず、用いるイオン液体、セルロースについて説明する。
≪イオン液体≫
　イオン液体としては、イミダゾリウム系、ピリジニウム系、ピリミジニウム系のイオン液体等を用いることができる。好ましくは、イミダゾリウム系イオン液体である。
　イミダゾリウム系のイオン液体は、他のイオン液体よりも比較的融点が低いことから、液体で存在する温度領域が広く、低温でも流動性がある。セルロース粒子の接着を抑制することのできる低温領域でも流動性があることから、セルロース粒子を分散させるのに適しており、均質なセルロース溶解液を得るのに適している。
　イミダゾリウム系イオン液体としては、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムアセテート、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムホルメイト、１－アリル－３－メチルイミダゾリウムクロライド、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムジメチルホスフェート、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムアセテート、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムクロライド、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムジエチルホスフェート、１,３－ジメチルイミダゾリウムアセテート、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムプロピオネート等を挙げることができる。
　これらのイオン液体を用いることにより、平均重合度１，０００以上の比較的大きな重合度のセルロース原料も容易に溶解することができる。
　ここでは、１－エチル－３－イミダゾリウムアセテート（以後、［Ｅｍｉｍ］［Ａｃ］という。）を用いた。また、プロトン性溶媒と混合する場合には、プロトン性溶媒と［Ｅｍｉｍ］［Ａｃ］を所望の割合で予め混合して用いた。ここで、プロトン性溶媒としては、水（イオン交換水や蒸留水など）又はエタノールが通常用いられるが、イオン液体の粘度を調整できるものであれば、他のプロトン性溶媒やプロトン性溶媒の混合液を添加してもよい。他のプロトン性溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、１－プロパノール等の低級アルコール、アミン、酸アミド、カルボン酸を挙げることができる。作業の安全性確保やコスト、環境負荷を低減する観点から、プロトン性溶媒は水が好ましい。また、イオン液体は予め所定の液温に調整し、セルロースとの混合時も液温を一定に保った。
　本明細書で「イオン液体」とは、水等を含有しないイオン液体又は、水に代表されるプロトン性溶媒を含むイオン液体をいう。なお、水とイオン液体とを含む溶媒を混合溶媒という。
≪セルロース≫
　紡糸に用いるセルロース原料としては、基本的にどのようなものでもよく、例えばコットン、コットンリンター、麻、竹、アバカ、バクテリアセルロース等の天然セルロースやそれらを精製した木材パルプ及び非木材パルプ、紙等を用いることができる。レーヨンやキュプラ、リヨセル等の再生セルロース、また、それらからなる紙や衣服を再利用して用いてもよい。セルロース原料のセルロース含有量が高いと、油脂分やリグニン、ヘミセルロース等の夾雑物が少なく、粉砕時の加工性や溶解性、紡糸性を阻害しない。また、セルロース原料の平均重合度は、５００以上が好ましく、溶解性から５，０００以下が望ましい。この範囲であれば、紡糸された再生セルロース繊維が加工に適した引張強度及び弾性率を有することができる。
　ここでは、セルロース純度が高く、均一な粒子を得ることができるものとしてコットンリンターのパルプシートを選択し、以下のようにして、体積平均粒子径を揃えた試料を作製し、セルロースの溶解性、紡糸性の検討を行った。
　パルプシートを細かく切断し、粉砕機を用いて粒子状にした。得られた粒子を篩にかけ、体積平均粒子径１０μｍ、２４μｍ、３０μｍ、３７μｍ、５０μｍ、１００μｍ、１５０μｍ、及び２００μｍのセルロース粒子を得た。なお、粉砕方法は、例えば、カッターミル、ボールミル、ジェットミルなど既存の装置を用いた方法によることができる。
≪粒子径測定方法≫
　セルロース粒子の体積平均粒子径は以下のようにして測定した。レーザー散乱・回折式粒度分布測定装置（ＣＩＬＡＳ社製　１０６４型）を用いて、水に界面活性剤を添加したものを分散媒とした。体積基準による粒度分布を測定し、累計体積率が５０％時の粒子径を体積平均粒子径（Ｄ５０）とした。
≪溶解液の作製方法及び紡糸方法≫
　イオン液体にセルロースを溶解し、紡糸する方法について説明する。まず、図１に示すように、イオン液体又は、所定の割合のプロトン性溶媒を含む混合溶媒に、セルロース粒子を、撹拌しながら少量ずつ添加し、セルロース分散液を作製する。セルロース濃度は、紡糸性の観点から１ｗｔ％以上が好ましく、分散液および溶解液を撹拌する際の負荷が高くなり過ぎないように３０ｗｔ％以下が好ましい。
　このときイオン液体又は、混合溶媒は、予め－４０℃以上３０℃以下の所定の温度に調整しておき、所定の温度に保ったまま分散する。
　次に、前記セルロース分散液を加熱することにより、セルロースを溶解させて、セルロース溶解液を得る。前記加熱は、マイクロ波加熱等、公知のどのような加熱方法を用いて行ってもよい。加熱温度は、溶解時間の短縮の観点から４０℃以上が好ましく、イオン液体の劣化を防止する観点から１４０℃以下が好ましい。
　得られたセルロース溶解液は、液温を６０℃、凝固液として水を用い、紡糸を行うことにより、再生セルロース繊維を得ることができる。またセルロース溶解液は、気泡除去のために真空脱泡等の前処理を行うことが好ましい。
≪粒子径の検討≫
　セルロース粒子径と分散性との関係について検討した。体積平均粒子径が１０μｍ以上２００μｍ以下のセルロース粒子を用いて、分散性を確認した。
　液温５℃の［Ｅｍｉｍ］［Ａｃ］９７．０ｇを３００ｒｐｍで撹拌しながらセルロース粒子３．０ｇを少量ずつ添加し、セルロース粒子添加から３０秒間攪拌し、セルロース分散液を作製した。また、セルロース分散液を、電子レンジを用いて５００Ｗで１０秒間マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）により加熱し、１５秒間撹拌し、さらに１０秒間加熱した後、攪拌しセルロース溶解液を得た。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　分散性は作製したセルロース分散液を３００ｒｐｍで５分間攪拌し、目視によって評価した。具体的には、セルロース粒子が均一に分散しておりセルロース分散液内にセルロース粒子の塊が見えないものを○、セルロース粒子の凝集塊またはゲル状の塊がセルロース分散液内に局所的に見えるものを△、セルロース粒子の凝集塊またはゲル状の塊がセルロース分散液内に全体的に見えるものを×とした。
　また、溶解性は、セルロース未溶解分（残渣量）を測定することにより評価した。具体的には、まず、得られたセルロース溶解液を６０℃に保温し、重量既知のポアサイズ１０μｍのＰＴＦＥメンブレンフィルターを２枚重ねてブフナーロートにセットし、各セルロース溶解液を吸引ろ過した。ろ過後、さらにイオン液体で共洗いしてフィルターに残っているセルロース溶解液を完全にイオン液体に置換した後、上面のフィルターだけを取り出し、イオン交換水に浸漬させた。イオン交換水を数回交換しながら、フィルターからイオン液体を除去した後、１００℃で６時間乾燥させ、重量を測定した。元のフィルター重量を差し引いた値をセルロース未溶解分（残渣量）として溶解性の指標とした。
　体積平均粒子径１０μｍのセルロース粒子は、セルロース分散液にしたときに、セルロースの粒子同士が凝集してしまい、凝集塊を生じる。そのため加熱してセルロース溶解液とした場合にも多くの凝集塊が溶解せずに残るため、ろ過後の残渣量が多くなっている。
　また、体積平均粒子径２００μｍのセルロース粒子は、粒子径が大き過ぎるため、セルロース粒子の中心部まで十分にイオン液体が浸透せず、中心部以外はゲル塊を形成してしまう。さらにその塊同士が接着することで分散性が悪く、その結果、加熱しても中心部は未溶解物となり、ゲル状の未溶解物が多く残り均質なセルロース溶解液を作製することができず、ろ過を行うことができなかった。
　以上より、体積平均粒子径１０μｍ又は、２００μｍのセルロース粒子を用いると、未溶解物が多いために、均質なセルロース溶解液を作製することができないことがわかる。体積平均粒子径１０μｍ又は、２００μｍのセルロース粒子を用いて作製したセルロース溶解液は、紡糸した場合に糸切れが生じやすく、得られる繊維中にも未溶解物が含まれるために、引張強度や弾性率に影響を及ぼす。
　図２に、セルロース溶解液の状態の写真を示す。セルロース分散液を作製した際に分散性が悪かった体積平均粒子径１０μｍのセルロース粒子を用いた場合には、加熱溶解後に目視で確認できるほどの未溶解物が存在する。一方、セルロース分散液を作製した際に分散性が良かった体積平均粒子径２４μｍ、３７μｍ、１００μｍのセルロースを用いて作製したセルロース溶解液では、目視で確認できる未溶解物はなかった。
　また、体積平均粒子径２００μｍのセルロース粒子を用いて作製したセルロース溶解液は透明であり、一見セルロース粒子が全て溶解しているように見えるが、大きなゲル塊が存在する。そのため、上述のようにろ過を行うことができない。
　上記検討の結果、セルロースの体積平均粒子径が２０μｍ以上１５０μｍ以下であれば、分散性が良好であり、加熱処理後に均質なセルロース溶解液を得ることができ、その結果、紡糸性も向上することがわかった。また、粉砕の容易性や、工業的に展開する観点、またセルロース溶解液の残渣量が少ないことからセルロースの体積平均粒子径は２０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上５０μｍ以下であることがさらに好ましい。
　また、粒子径が１５０μｍを超え、特に粒子径が２００μｍ以上のセルロース粒子では、それ自体が未溶解物として残るだけではなく、それが大きなゲル塊形成の原因となり、分散性及び溶解性に悪影響を及ぼす。したがって、体積平均粒子径に関わらず粒子径２００μｍ以上のセルロース粒子を除去するために篩等にかけて分級することが好ましい。
≪イオン液体の液温の検討≫
　本発明者らは、セルロースとイオン液体とを混合する際のイオン液体の液温によって分散性が異なることを見出した。そこで、混合時のイオン液体の液温について検討した。イオン液体の液温を－４０℃から３０℃まで変えて、セルロース粒子の分散性、及び溶解性について検討を行った。なお、体積平均粒子径３７μｍのセルロース粒子を使用したことと、液温を－４０℃から３０℃まで変えたイオン液体を用いたこと以外は、前記粒子径の検討の場合と同様の条件で、セルロース分散液及び、セルロース溶解液を作製した。結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　分散性、残渣量については表１と同様にして、夫々目視による評価、加熱処理及びろ過後のフィルター上の残渣量測定を行った。
　イオン液体の温度が２５℃を超えると、セルロース粒子同士が接着しやすい。その結果、セルロース溶解液には未溶解物が残り、セルロース溶解液中の残渣量が増加している。２５℃以下であれば、セルロース粒子同士が接着することなく、均一に分散させることができ、その結果、未溶解物が生じない。
　一方、イオン液体の液温を－４０℃にした場合には、分散性は良いもののイオン液体の粘度が高く、セルロース粒子を均一に分散させるのに長い時間を要する。
　したがって、セルロースを混合するイオン液体の液温は、－３０℃以上２５℃以下の範囲が好ましく、短時間で均一にセルロースが分散したセルロース分散液を得ることができることから－２０℃以上２５℃以下の範囲がより好ましい。またイオン液体を冷却するエネルギーが少なく、紡糸性の良い均質なセルロース溶解液を得ることができることから、前記イオン液体の液温は－１０℃以上２０℃以下の範囲がさらに好ましく、－１０℃以上１０℃以下の範囲が最も好ましい。
　また、イオン液体の粘度は、温度によって劇的に変化するため、用いるイオン液体は－３０℃以上２５℃以下の範囲で分散に適した粘度に調整されるのが好ましい。イオン液体の冷却や攪拌に必要なエネルギー、また実際の分散性を考慮すると、イオン液体の粘度は低い方が好ましい。但し、液温はセルロース粒子同士が接着しないので２５℃以下が好ましく、より好ましくは２０℃以下であり、さらに好ましくは１０℃以下である。
≪イオン液体粘度の検討≫
　次に、イオン液体の温度を調整し、粘度の異なるイオン液体を作製し、体積平均粒子径３７μｍのセルロース粒子の分散性及び、分散速度を検討した。粘度は、イオン液体を所定の温度に保温しておき、振動式粘度計（ＶＭ－１００Ａ　株式会社セコニック製）を用いて測定した。セルロース分散液は、体積平均粒子径３７μｍのセルロース粒子を用いたことと、液温を－４０℃から２５℃まで変えたイオン液体を用いたこと以外は、前記粒子径の検討の場合と同様の条件で作製した。結果を表３に示す。
　分散性評価については表１と同様にして評価した。分散速度については、均一に分散するまでの時間が２分未満であるものを◎、２分以上３分未満であるものを○、３分以上４分未満であるものを△、４分以上であるものを×で示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　ここでは水分率を０．０％に保ったまま、温度のみを変えて粘度の調整を行った結果を示したが、水分率を変化させ粘度を調整した場合でも粘度が低下することにより分散性、分散速度ともに良好になるという結果を得ている。
　－４０℃では、粘度が大きすぎるために分散にかなりの時間を要することから、分散に適したイオン液体の粘度の上限は、１０，０００ｍＰａ・ｓ以下であり、好ましくは６，０００ｍＰａ・ｓ以下であり、より好ましくは１，０００ｍＰａ・ｓ以下であり、さらに好ましくは５００ｍＰａ・ｓ以下である。
≪イオン液体水分率の検討≫
　上記結果から、イオン液体の粘度は、セルロース粒子の分散性に影響し、分散性は溶解性に影響を及ぼすことが明らかとなった。イオン液体を低温に保つことで分散性の良い分散液を作製することができる一方、低温のイオン液体は粘度が非常に高くなるため、セルロース粒子を均一に分散させるまでに時間を要する。イオン液体の粘度は、イオン液体の水分率を多くすることによって低下することから、イオン液体水分率とセルロース粒子の分散性、分散速度、溶解性、紡糸性について検討を行った。
　セルロース分散液及び、セルロース溶解液は、体積平均粒子径３７μｍのセルロース粒子を用いたことと、イオン液体にイオン交換水を０．０ｗｔ％から８．０ｗｔ％の割合となるように加えた混合溶媒を用いたこと以外は、前記粒子径の検討の場合と同様の条件で作製した。結果を表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　水分率は溶媒であるイオン液体に含まれるイオン交換水の割合を示す。紡糸は、エアーギャップ距離２５ｍｍ、紡糸液温度６０℃、凝固液は水で、孔径０．１ｍｍの１ホールノズルから流量０．５ｍＬ／分で押出すことにより行った。ノズル直下のロールで糸切れの生じない最大速度を紡糸速度として記録した。分散性については表１と、分散速度は表３と同様にして評価した。溶解性は、作製後のセルロース溶解液を目視で評価し、セルロース溶解液が透明なものを○、白濁しているものを△とした。溶解性△の評価のものについても、さらに長時間加熱することによって完全に溶解し、セルロース溶解液は透明になった。
　イオン液体の水分率が高くなるにつれ、セルロース粒子の混合溶媒への分散性が良好になるだけではなく、分散速度も早くなり、特に水分率４．０ｗｔ％以上であれば、非常に分散速度が早い。しかしながら、水分率が７．５ｗｔ％以上になるとセルロースの溶解性が低下し、完全にセルロース粒子が溶解せず、透明で均質なセルロース溶解液を得ることができなかった。
　また、表４に示すように、分散性、分散速度、溶解性については、水分率４．０ｗｔ％以上７．０ｗｔ％以下ですべて夫々良い（○）、非常に良い（◎）、良い（○）といった結果であるが、紡糸速度については、水分率５．５ｗｔ％以上５．７ｗｔ％以下で非常に速い速度で紡糸することができることが示された。ただし、１２０ｍ／分程度の紡糸速度であれば、工業的な生産性の観点からは問題がないため、水分率は２．０ｗｔ％以上７．０ｗｔ％以下が好ましく、より好ましくは４．０ｗｔ％以上６．０ｗｔ％以下、さらに好ましくは５．３ｗｔ％以上５．７ｗｔ％以下、最も好ましくは５．５ｗｔ％以上５．７ｗｔ％以下である。
　イオン液体の粘度のみに着目すると、セルロース粒子を均一に分散させるためには－３０℃以上２５℃以下の温度範囲で混合溶媒が流動性を有していれば問題はない。但し、イオン液体の粘度が高すぎるときには、分散時間を長くする、攪拌時の回転数を増加する等の処理条件の工夫が必要である。
　イオン液体の粘度は、表４に示した液温５℃の場合、水分率０．０ｗｔ％で６５０ｍＰａ・ｓ、水分率５．０ｗｔ％で２２０ｍＰａ・ｓ、水分率８．０ｗｔ％で１８０ｍＰａ・ｓである。イオン液体の液温を低くした場合であっても、水分率を調整することによって、分散速度が早く、分散性の良好な均一なセルロース分散液を得ることができ、結果として紡糸性の良い均質なセルロース溶解液を得ることができる。
　プロトン性溶媒として水を用いた場合と同様に、エタノール等、他のプロトン性溶媒をイオン液体に加えても、均質な溶解液を得ることができる。図３に、イオン液体に５．０ｗｔ％になるようにエタノールを添加した混合溶媒を用い、体積平均粒子径が３７μｍのセルロース粒子を混合溶媒に対し３．０ｗｔ％加え、溶解したセルロース溶解液の写真を示す。なお、イオン液体は、５℃に調整して用いた。図３に示すように、水以外のプロトン性溶媒を用いた場合であっても、紡糸性の良いセルロース溶解液を得ることができる。
　イオン液体の粘度を分散に適した範囲にするために、液温及び水分率の調整を行うことができる。イオン液体の水分率と液温とによる分散速度評価結果を表５に示す。セルロース分散液は、イオン液体にイオン交換水を２.０ｗｔ％から８.０ｗｔ％の割合となるように加えた混合溶媒を用いた以外は、前記イオン液体粘度の検討の場合と同様の条件で作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　分散速度については、表３と同様にして評価した。イオン液体に水を添加すると、低温域での粘度を低下させることができるため、セルロース粒子の分散速度時間を短くすることができる。またイオン液体の水分率が多いほど、その効果は顕著になる。
　分散速度の評価が好ましくない場合（×、△）も、時間をかけて撹拌することにより分散性の良いセルロース分散液を得ることができる。分散速度が速いことは、工業的にセルロース繊維を紡糸するう上では有利となる。
　以上の結果から、紡糸性の良いセルロース溶解液を得るためには、体積平均粒子径２０μｍ以上１５０μｍ以下のセルロースを用いればよいことがわかる。さらに、水分率、液温を調整することにより、イオン液体の粘度を適切な範囲に調節し、工業的に生産性の良い紡糸液としてのセルロース溶解液を作製することができることがわかる。

Claims (17)

  1. 　再生セルロース繊維を紡糸するために用いられるセルロース溶解液の製造方法であって、
    　イオン液体に体積平均粒子径２０μｍ以上１５０μｍ以下のセルロースを分散して、セルロース分散液を調製する分散工程と、
    　前記セルロース分散液を加熱することにより、前記セルロースを前記イオン液体に溶解させてセルロース溶解液を得る溶解工程とを備えることを特徴とするセルロース溶解液の製造方法。
  2. 　請求項１記載のセルロース溶解液の製造方法において、
    　前記イオン液体は、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムアセテートであることを特徴とするセルロース溶解液の製造方法。
  3. 　請求項１記載のセルロース溶解液の製造方法において、
    　前記分散工程において用いるイオン液体の粘度が、１０，０００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とするセルロース溶解液の製造方法。
  4. 　請求項３記載のセルロース溶解液の製造方法において、
    　前記分散工程において用いるイオン液体の粘度が、６，０００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とするセルロース溶解液の製造方法。
  5. 　請求項３記載のセルロース溶解液の製造方法において、
    　前記分散工程において用いるイオン液体の粘度が、１，０００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とするセルロース溶解液の製造方法。
  6. 　請求項３記載のセルロース溶解液の製造方法において、
    　前記分散工程において用いるイオン液体の粘度が、５００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とするセルロース溶解液の製造方法。
  7. 　請求項１記載のセルロース溶解液の製造方法において、
    　前記分散工程において用いるイオン液体の液温が、－３０℃以上２５℃以下であることを特徴とするセルロース溶解液の製造方法。
  8. 　請求項１記載のセルロース溶解液の製造方法において、
    　前記分散工程において用いるイオン液体は、２．０ｗｔ％以上７．０ｗｔ％以下のプロトン性溶媒を含んでいることを特徴とするセルロース溶解液の製造方法。
  9. 　請求項８記載のセルロース溶解液の製造方法において、
    　前記分散工程において用いるイオン液体は、４．０ｗｔ％以上６．０ｗｔ％以下のプロトン性溶媒を含んでいることを特徴とするセルロース溶解液の製造方法。
  10. 　請求項８記載のセルロース溶解液の製造方法において、
    　前記分散工程において用いるイオン液体は、５．３ｗｔ％以上５．７ｗｔ％以下のプロトン性溶媒を含んでいることを特徴とするセルロース溶解液の製造方法。
  11. 　請求項８記載のセルロース溶解液の製造方法において、
    　前記プロトン性溶媒は、水又はエタノールであることを特徴とするセルロース溶解液の製造方法。
  12. 　請求項１記載のセルロース溶解液の製造方法において、
    　前記セルロースは、コットンリンターのパルプシートであることを特徴とするセルロース溶解液の製造方法。
  13. 　請求項１記載のセルロース溶解液の製造方法において、
    　前記セルロースは、平均重合度が５００以上５，０００以下であることを特徴とするセルロース溶解液の製造方法。
  14. 　再生セルロース繊維を紡糸するために用いられるセルロース溶解液の作製に用いられるセルロース分散液であって、
    　イオン液体に、体積平均粒子径２０μｍ以上１５０μｍ以下のセルロースが分散されていることを特徴とするセルロース分散液。
  15. 　再生セルロース繊維を紡糸するために用いられるセルロース溶解液であって、
    　イオン液体に体積平均粒子径２０μｍ以上１５０μｍ以下のセルロースを分散してセルロース分散液を調製し、前記セルロース分散液を加熱することにより、前記セルロースを前記イオン液体に溶解させて得られることを特徴とするセルロース溶解液。
  16. 　再生セルロース繊維を紡糸する方法であって、
    　イオン液体に体積平均粒子径２０μｍ以上１５０μｍ以下のセルロースを分散してセルロース分散液を調製し、前記セルロース分散液を加熱することにより、前記セルロースを前記イオン液体に溶解させて得られるセルロース溶解液を用いて紡糸することを特徴とする再生セルロース繊維の紡糸方法。
  17. 　イオン液体に体積平均粒子径２０μｍ以上１５０μｍ以下のセルロースを分散して分散液を調製し、前記セルロース分散液を加熱することにより、前記セルロースを前記イオン液体に溶解させて得られるセルロース溶解液を用いて紡糸することにより得られることを特徴とする再生セルロース繊維。
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