JPS6056737B2 - セルロ−ストリアセテ−ト濃厚溶液の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセルローストリアセテート高濃度溶液の製造
法に関するものであり、更に詳しくは透明で泡がなく満
足すべき色をもつたセルローストリアセテート高濃度溶
液の迅速製造法に関するものである。

セルローストリアセテートは、衣料繊維用及び液体あ
るいは気体の分離膜製造用の原料として有用であり多く
の方法によつて工業的規模で製造されている。

これらの主な方法は、バッチ方式で攪拌機材タンクにセ
ルローストリアセテートと有機溶剤を入れ、加熱して攪
拌溶解後、濾過、脱泡して紡糸あるいは製膜用溶液とし
、乾式又は湿式あるいは乾−湿式紡糸法あるいは製膜法
によつて繊維化、膜化されている。これらの方法におい
ては、上記溶液中のセルローストリアセテート濃度は通
常１５〜２５％であり、高くても３０％以上の溶液はつ
くれないという制限があり、透明な溶液を得るには数時
間を必要とするものであつた。 本発明は、このような
問題点を解決すると同時に均一性が高く、性能及び物性
の良好な繊維等を低廉に得ることを目的とするものであ
る。

その他の目的は、セルロールトリアセテート溶媒含浸
粉状物をニーダーで溶解して迅速に濃厚溶液を製造する
ことにある。

また従来の如きバッチ法で有機溶剤にセルローストリ
アセテートを溶解したセルローストリアセテート濃度１
５〜２５％の溶液を乾式又は湿式紡糸した場合は、ノズ
ルの円形紡糸孔から吐出している”にかゝわらず繊維の
断面形状は非円形を示し、表面に細かい凹凸を有するこ
とが知られている。

特に湿式紡糸の際にこの現象が顕著である。このような
現象は、繊維の染斑及び物理的性質上好ましくない。一
方バッチ法で液体あるいは気体分離用・中空繊維膜を製
造する場合、製膜溶液のセルローストリアセテート濃度
を高くするために溶解温度を上昇して溶解すると溶液の
着色劣化及び得られた中空繊維の性能の低下をひきおこ
す。セルローストリアセテート濃度を下げると分離する
物質の分離性能が低下する等の問題があり好ましくない
。これに対し本発明方法で高濃度溶剤含浸粉状物を二ー
ダーで高温で迅速溶解して紡糸した場合、繊維の断面形
状は、円形紡糸孔を用いると円形になり、繊維の表面に
凹凸がなく、滑らかで艶のある繊維となる。

湿式紡糸法によつても同様である。更に好ましい性質は
、強伸度、初期弾性率及び白度の向上である。一方中空
繊維半透膜にして液体及び気体の分離に応用すると物質
の分離性能及び透過性能共に向上する。本発明は、セル
ローストリアセテート濃厚溶液を透明で着色がないよう
に迅速に製造することが目的である。

ここでセルローストリアセテート濃厚溶液とは、セルロ
ーストリアセテート１００Ｗ）に対し、有機溶剤と非溶
剤の混合物を６０〜２３９重量比で均一に存在する流動
性溶液を云う。本発明は、このような濃厚溶液をつくる
方法について種々研究の結果本発明を完成したものであ
る。

即ち本発明は、セルローストリアセテート１００部に対
し有機溶剤と非溶剤の混合物を６０〜２３０部含む溶媒
含浸粉状物を二ーダーて溶解し、濃厚溶液を製造する方
法において、該溶媒含浸粉状物をスクリュー付供給タン
クより供給し、二ーダーおよび／または供給タンクを真
空度３００〜７００ｍＨｇで脱気し、二ーダーにて１０
０〜２０Ｃ）Ｃの温度で混練溶解すると同時に２〜１５
ｋ９／ＣｌｉＧに加圧して、ノズル部に送液することに
より優れた繊維及び中空繊維分離膜を製造する方法にあ
る。

本発明において用いる混合溶媒は、溶剤と非溶剤の混合
割合が８５：１５〜５０：５鍾量％のものが適当である
。

非溶剤を混入しない溶剤単独でセルローストリアセテー
トと混合すると膨潤溶解によつて餅状あるいは不均一な
固まり状物が生成し好ましくなく、非溶剤を５０％以上
にすると溶解性が低下し、紡糸溶液となりにくい。また
、本発明において用いる溶剤は、セルローストリアセテ
ート濃度が高いために１００℃以上の溶解温度が必要で
あり溶剤の沸点は１５０℃以上のものが適当である。

具体的には、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチ
ルピロリドン、Ｎ−メチルカプロラクタム、γ−ブチロ
ラクトン、テトラメチレンスルフォン等が挙げられる。
中でもＮ−メチルピロリドンが特に好ましい。本発明に
おいて用いる非溶剤は、溶剤と同様に溶解温度が高いた
めに非溶剤の沸点は１５ＣｆＣ以上のものが適当である
。

例えば脂肪族アルコール、エーテル、アセタール、ケト
ン、多価アルコール、脂肪酸、窒素化合物等が使用でき
るが、セルローストリアセテート溶剤との相溶性及び繊
維の物性、中空繊維膜の性能等から多価アルコール、窒
素化合物が特に好ましい。具体的には、エチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール
、プロピレングリコール、グリセリン、メチルカルビト
ール、ホルムアミド等が挙げられる。本発明の溶媒含浸
粉状物とは、セルローストリアセテート粉状物又はペレ
ット状物に溶剤と非溶剤とを混合し、セルローストリア
セテート粉体内外に溶剤と非溶剤が均一に存在する流動
性のある粉状物を云う。

この溶媒含浸粉状物は、種々の方法によつて得ることが
できる。例えば、縦型二軸ニーダー或はＷ−ヘリコン型
ミキサーでセルローストリアセテートと溶剤、非溶剤を
混入し、室温〜８００Ｃで１〜３時間混合することによ
つて容易に得ることができる。この溶媒含浸粉状物は、
次にスクリュー付供給タンクに移し、スクリューで定量
的に該供給タンクと連結する二ーダーに供給して加熱、
混合、混練することによつて紡糸可能な溶液に形成する
。

一般の溶融紡糸に用いられているエクストルダーでは圧
縮加熱効果が主であり混練効果が少く溶解不充分となる
ので望ましくない。本発明で云う二ーダーとは例えば横
型の供給部ど混練送液部と加圧部の３つの機能を有する
二軸二ーダーである。溶媒含浸粉状物は、フィードスク
リューに供給し、次に１００〜２０（代）の温度に加熱
した混練と送り混練翼根に送られて溶解がはじまる。溶
解溶液を引続いて加圧用スクリューで加圧してギヤーポ
ンプを通つて紡糸ヘッドへ送る。二つで溶解温度が１０
０Ｃに満たないと溶解不充分となり、２２（代）を越え
るど溶剤の沸騰により溶解溶液が不均一になるので好ま
しくない。紡糸するに適した濃厚溶液は、溶解が完全で
気泡がなく均一なものが必要である。

これを満足するには、溶解二ーダーの温度設定、滞留時
間、翼根の回転数も重要であるが、特にセルローストリ
アセテート濃度の不均一があつたり気泡を含んでいると
紡糸時の糸切れの原因となるのでその脱気手段が重要と
なる。本発明では供給タンク及び／又は二ーダーフイー
ド部の真空度を３００〜７００ｍＨｇの範囲で一定減圧
度にすることによつて、二ーダー内での減圧、加熱溶解
時の溶剤の揮発がなく、均一で気泡のない濃厚原液が連
続的に得られるものである。即ち、脱気の真空度が３０
０Ｔ１ｎＨｇに満たないと脱泡が不充分になり、７００
ｒｗＬＨｇを越えると溶媒の揮発が多くなり、好ましく
ない。本発明を更に詳細に説明すると、セルローストリ
アセテート１（１）部に対し、溶剤と非溶剤の混合物を
６０〜２３０部を縦型二軸二ーダー入れ、室温から８０
℃の温度で１〜３時間混合して溶媒含浸粉状物を得る。
次に供給スクリュー付タンクにこの溶媒含浸粉状物を移
し、スクリューで定量的に二ーダーのフィードスクリュ
ー部に供給する。二軸ニーダーの回転翼根は粉体送り混
合、送液、加圧の機能を有し、加熱ジャケットを備えて
いる。溶媒含浸粉状物は次にこの混合混練部に移り、加
熱され溶解がはじまる。ニーダーおよび／または供給タ
ンクは、減圧してあるので、溶解と同時に気泡が除かれ
る。引続いて送液、混練を操返し完全溶解された溶液は
加圧用スクリューで加圧してギヤーポンプを通つて紡糸
ヘッド部へ送られる。溶解ニーダーから紡糸ヘッド迄の
滞留時間は、濃厚溶液の着色劣化を防ぐために６紛以下
にすることが好ましい。本発明はこのような方法によつ
て優れたセルローストリアセテート繊維及び透析、限外
濾過、逆浸透及びガス分離用の中空繊維状の半透膜を製
造するものである。

以下本発明の実施例を示すが、本発明はこれに限定され
るものではない。

実施例−１ 酢化度６１．４％のセルローストリアセテート４５部、
Ｎ−メチルー２−ピロリドン（ＮＭＰ）４０部、分子量
２００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）１５部を縦
型二軸二ーダーに入れ、５ＣｆＣで２．５１１ｆ間混合
して溶媒含浸粉状物を得た。

この粉状物は、見掛け比重０．５２、安息角４６得１粒
度約１５メッシュであり、フィードスクリュー供給用原
料として非常に好適なものである。本溶媒含浸粉状物を
供給タンクへ移す。

次いで真空度５（１）Ｍｌｋｇに設定しスクリューで定
量的に二軸二ーダーのフィードスクリューに供給する。
二ーダーのフィードスクリュー部の温度は６０℃、混練
、溶解、加圧部は１８５Ｃに設定し、ニーダーの回転数
は８回／分である。粉体はフィードスクリューにより溶
解部に供給され加熱、混練、加圧によつて透明な溶解液
が得られた。この溶解液には全く気泡がなかつた。使用
した二軸二ーダーは、スクリュー径４Ｃ７１φの混練機
でフィードスクリューの長さは１５ｃｍ１溶解部の長さ
は５０Ｃ７１である。次いで溶解液は二ーダーで６ｋ９
／ＣＦｌｌに加圧され１６３℃に加熱された配管を通つ
てギヤーポンプにより定量的に紡糸ヘッドへ送られる。
紡糸ヘッドには、０．１Ｗ１ｔφ、１００孔のノズルを
装着し、乾式紡糸方式によつて紡速２１０ｗ１，／分で
巻取られた。

紡糸時に糸切れもなく、得られたフィラメントには気泡
がなく、白度も良好で、繊維の断面は円形でシルキー光
沢があつた。単繊維のデニール２．５ｄで乾強度２．５
ｙ１ｄ、伸度２５％、初期弾性率５５ｙ１ｄであつた。
実施例−２ 実施例−１の紡糸溶液を０．０９ｒｆｒ！Ｒφ、５咀の
ノズルから押出し、３Ｃ！ｎ空気中を走行させ、引続い
てＮＭＰ２ｌ部、ＰＥＴ堪、水７２部の凝固浴で凝固し
、水洗を行つた後、１００７ｎ／分で巻取つた。

その後１１０℃で熱風乾燥した。得られた繊維の断面は
円形で非常に緻密構造を有し、シルキー光沢があｌり、
白度も良好であつた。単繊維のデニール３．１ｄ１乾強
度２．６ｙ１ｄ１伸度２８％、初期弾性率Ｍｙｌｄであ
つた。実施例−３酢化度６０．８％のセルローストリア
セテート４０阿部、ＮＭＰ４ｌ部、エチレングリコール
（ＥＧ）１９部をＷ−ヘリコン型ミキサーに入れ６５℃
で２時間混合して溶媒含浸粉状物を得た。

この粉状物は、見掛け比重０．５５．安息角４８こ、粒
度は約１７メッシュであつた。本溶媒含浸粉状物を実施
例−１と同一）装置、条件で泡のない、透明な濃厚溶液
を作製した。この溶液を二重管型紡糸口金を用いて３．
５ｃ１空気中を走行させ、引続いて凝固浴で凝固し、２
０Ｗ１，／分で巻取り中空糸を得た。この中空糸を８０
Ｃで２紛間熱処理後０．２％塩化ナトリウム水溶液を用
いて３０ｋ９／Ｃｉｌの圧力で透過水量と塩化ナトリウ
ム排除率を測定した結果、透過水量２２０ｅ／イ・田塩
排除率９９．２％と優れた逆浸透性能を示すものであつ
た。比較例 実施例−３と同一溶媒含浸粉状物を３０！１ｍφの通常
の２段式スクリューによるベント式エクストルーダー、
即ち、供給部の長さ１泗、溶融部の長さ２泗、ベント部
の長さ１泗、加熱圧縮部の長さ３０ｄのものを用いて溶
融部を１８５℃、加熱圧縮部を１８０Ｃにして溶解した
ものは完全溶解していないものが肉眼で観察され、不透
明なものであつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セルローストリアセテート１００部に対し、有機溶
   剤と非溶剤との混合物を６０〜２３０部含む溶媒含浸粉
   状物をニーダーで溶解し濃厚溶液を製造する方法におい
   て、該溶媒含浸粉状物をスクリュー付供給タンクよりニ
   ーダーフイード部へ供給し、ニーダーフイード部および
   ／または供給タンクを真空度３００〜７００ｍｍＨｇで
   脱気し、さらにニーダーにて１００〜２２０℃の温度で
   混練溶解すると同時に２〜１５ｋｇ／ｃｍ＾２Ｇに加圧
   して、ノズル部に送液することを特徴とするセルロース
   トリアセテート濃厚溶液の製造法。 ２ 有機溶剤と非溶剤との混合割合が８５：１５〜５０
   ：５０重量％である特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 有機溶剤及び非溶剤が沸点１５０℃以上のものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。