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JP6504161B2 - Method for producing cellulose solution - Google Patents
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JP6504161B2 - Method for producing cellulose solution - Google Patents

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Description

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。   The present invention relates to a cellulose solution used 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; The present invention relates to a cellulose dispersion to be used.

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。   Cellulose is the most abundant organic compound in nature, and is said to account for one-third of all plant matter. The regenerated cellulose fiber made from cellulose, which is a non-petroleum natural material, not only uses cellulose, which is the most abundant biomass present on the earth, but also has the advantage of low environmental impact during disposal. is there.

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。   However, since cellulose has very poor solubility in solvents, regardless of whether it is aqueous or organic, it is limited like regenerated cellulose fibers such as rayon fibers, cupra fibers and lyocell fibers currently produced industrially. It is only dissolved and regenerated by the above method.

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。   In addition, all of the above-mentioned methods for producing regenerated cellulose fiber have a risk of using a highly toxic solvent or a solvent having a high risk of explosion or the like. Therefore, it is desirable to develop a method for producing a regenerated cellulose fiber having high safety and productivity and good spinnability.

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)。   On the other hand, in recent years, it has been reported that cellulose dissolves in an ionic liquid (Patent Document 1, Non-Patent Document 1). For example, as a method for producing regenerated cellulose fiber with high safety and productivity, a method of dissolving cellulose in an ionic liquid and spinning the regenerated cellulose fiber using the obtained solution is disclosed (for example, patent documents 2, 3).

特表2005−506401号公報Japanese Patent Application Publication No. 2005-506401 特開2009−203467号公報JP, 2009-203467, A 特開2012−21048号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2012-21048

Swatloski, R.P., et al.,J.Am.Chem.Soc.2002年, Vol.124(18), pp.4974-4975Swatloski, R.P., et al., J. Am. Chem. Soc. 2002, 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。   However, when cellulose is dissolved in the ionic liquid by the above-mentioned conventional dissolution method, aggregates and gel lumps composed of undissolved cellulose are easily generated, and there is a problem that the spinnability and mechanical properties of the obtained fiber are reduced. is there. These lumps, once formed, need to be subjected to additional treatments such as heating and shearing, and it is difficult to completely dissolve them even if such treatments are applied, and the molecular weight of cellulose is lowered. cause.

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。   In addition, the aggregates and gel lumps can not be completely removed even by filtration, which causes problems such as frequent yarn breakage during spinning. In addition, even if thread breakage does not occur, in the fibers obtained by spinning, these lumps also affect the tensile strength and the elastic modulus to cause defects.

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。   Therefore, the present invention provides a method for producing a cellulose solution which can dissolve cellulose homogeneously in an ionic liquid and can obtain a cellulose solution having good spinnability industrially, and a cellulose decomposition solution used therefor. The purpose is

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。   In order to achieve such an object, the present invention is a method for producing a cellulose solution used to spin regenerated cellulose fibers, wherein cellulose having a volume average particle diameter of 20 μm to 150 μm is dispersed in an ionic liquid, It is characterized by comprising a dispersion step of preparing a cellulose dispersion, and a dissolution step of dissolving the cellulose in the ionic liquid by heating the cellulose dispersion to obtain a cellulose solution.

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。   In the production method of the present invention, cellulose is first dispersed in the ionic liquid in the dispersion step to prepare a cellulose dispersion.

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。   At this time, when the volume average particle diameter of the cellulose is less than 20 μm, the particles aggregate to form agglomerates, so that a homogeneous cellulose dispersion can not be obtained. In addition, when the volume average particle diameter of the cellulose is larger than 150 μm, the ionic liquid does not sufficiently penetrate to the center of the particles, and a gel mass is formed, so that a homogeneous cellulose dispersion can not be obtained. Then, in order to obtain a homogeneous cellulose dispersion liquid, the cellulose needs to have a volume average particle diameter of 20 μm or more and 150 μm or less, and preferably 20 μm or more and 50 μm or less.

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。   In the production method of the present invention, the cellulose dispersion is then heated in the dissolution step to dissolve the cellulose in the ionic liquid to obtain a cellulose solution.

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。   According to the production method of the present invention, by doing as described above, cellulose can be homogeneously dissolved in an ionic liquid, and a cellulose solution having good spinnability industrially can be obtained.

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。   In the production method of the present invention, for example, 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate can be used as the ionic liquid.

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。   In the production method of the present invention, 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, still more preferably 1,000 mPa · s or less, most preferably 500 mPa · s or less, in order to easily disperse cellulose in the ionic liquid. It is.

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。   The viscosity of the ionic liquid can be adjusted by controlling the temperature or adding a protic solvent to the ionic liquid.

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。   Then, it is preferable that the liquid temperature of the ionic liquid used in the said dispersion | distribution process is -30 degreeC or more and 25 degrees C or less. By setting the liquid temperature of the ionic liquid in the above-mentioned range, it is possible to prevent the formation of agglomerates of cellulose and to prevent the viscosity of the ionic liquid from becoming high enough to prevent the dispersion of cellulose.

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。   Moreover, it is preferable that the ionic liquid used in the said dispersion | distribution process contains a protic solvent of 2.0 wt% or more and 7.0 wt% or less. The ionic liquid does not have a high viscosity even at low temperatures by containing a protic solvent in the above range, so that the dispersion speed of the 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, and more preferably 5.3 wt% or more More preferably, it contains 5.7 wt% or less of a protic solvent. As the protic solvent, for example, water or ethanol can be used.

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。   Moreover, in the manufacturing method of this invention, the pulp sheet of a cotton linter can be used as said cellulose, for example. The cellulose preferably has an average degree of polymerization of 500 or more and 5,000 or less, and can impart tensile strength and an elastic modulus suitable for processing to regenerated cellulose fibers spun using the cellulose solution.

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。   The cellulose dispersion of the present invention is a cellulose dispersion used for producing a cellulose solution used to spin regenerated cellulose fibers, and is characterized by being prepared by the above-mentioned dispersion step.

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。   The method for spinning regenerated cellulose fibers of the present invention is a method for spinning regenerated cellulose fibers, and is characterized by spinning using the cellulose solution of the present invention.

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。The flowchart which shows typically the process of melt | dissolving cellulose and spinning it using an ionic liquid. 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。The cellulose particle is disperse | distributed to an ionic liquid, and the photograph which shows the state of the solution after heat dissolution is shown. 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。The photograph which shows the state of the solution after mixing ethanol with an ionic liquid as a protic solvent, and heat-dissolving.

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。   The present inventors have found that it is necessary to produce a homogeneous cellulose solution with few undissolved substances in order to spin industrially regenerated regenerated cellulose fibers using an ionic liquid with high productivity. Did. As a result, in order to prepare a homogeneous cellulose solution having good spinnability, it is important to disperse cellulose in an ionic liquid and to make the dispersion uniform when dispersing it, which is why cellulose It revealed that the particle size and the liquid temperature of the ionic liquid were very important.

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。
First, the ionic liquid used and cellulose will be described.
«Ionic liquid»
As the ionic liquid, an imidazolium-based, pyridinium-based, or pyrimidinium-based ionic liquid can be used. Preferably, it is an imidazolium-based ionic liquid.

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。   The imidazolium-based ionic liquid has a relatively lower melting point than other ionic liquids, so the temperature range in which the liquid is present is wide, and it is fluid even at low temperatures. It is suitable for dispersing cellulose particles and is suitable for obtaining a homogeneous cellulose solution, since it has fluidity even in a low temperature range capable of suppressing adhesion of cellulose particles.

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。   As an imidazolium-based ionic liquid, 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate, 1-ethyl-3-methylimidazolium formate, 1-allyl-3-methylimidazolium chloride, 1-ethyl-3-methylimidazo Lithium dimethyl phosphate, 1-butyl-3-methylimidazolium acetate, 1-butyl-3-methylimidazolium chloride, 1-ethyl-3-methylimidazolium diethyl phosphate, 1,3-dimethylimidazolium acetate, 1-ethyl -3- methyl imidazolium propionate etc. can be mentioned.

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。   By using these ionic liquids, cellulose raw materials having a relatively large degree of polymerization of 1,000 or more can be easily dissolved.

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。   Here, 1-ethyl-3-imidazolium acetate (hereinafter referred to as [Emim] [Ac]) was used. Moreover, when mixing with a protic solvent, the protic solvent and [Emim] [Ac] were mixed in advance at a desired ratio and used. Here, as the protic solvent, water (ion-exchanged water, distilled water, etc.) or ethanol is usually used, but if the viscosity of the ionic liquid can be adjusted, a mixture of other protic solvents or protic solvents 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 from the viewpoint of securing the safety of the operation, cost and reducing the environmental load. Further, the ionic liquid was previously adjusted to a predetermined liquid temperature, and the liquid temperature was kept constant even when mixed with cellulose.

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。
As used herein, the term "ionic liquid" refers to an ionic liquid not containing water or the like, or an ionic liquid containing a protic solvent represented by water. In addition, the solvent containing water and an ionic liquid is called mixed solvent.
«Cellulose»
Basically, any raw material may be used as a cellulose raw material used for spinning, for example, natural cellulose such as cotton, cotton linter, hemp, bamboo, abaca, bacterial cellulose, wood pulp and non-wood pulp obtained by purifying them, paper etc. Can be used. Regenerated cellulose such as rayon, cupra or lyocell, or paper or clothes made of them may be reused. When 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 at the time of pulverization are not inhibited. Moreover, 500 or more are preferable and, as for the average degree of polymerization of a cellulose raw material, 5,000 or less are desirable from solubility. Within this range, the spun regenerated cellulose fiber can have a tensile strength and modulus suitable for processing.

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。   Here, a cotton linter pulp sheet is selected as having high cellulose purity and capable of obtaining uniform particles, and a sample having the same volume average particle diameter is prepared as follows, solubilities of cellulose, The spinnability was examined.

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。
The pulp sheet was finely cut and made into particles using a grinder. The particles obtained were sieved to obtain cellulose particles having a volume average particle diameter of 10 μm, 24 μm, 30 μm, 37 μm, 50 μm, 100 μm, 150 μm and 200 μm. In addition, the grinding method can be based on the method using the existing apparatuses, such as a cutter mill, a ball mill, a jet mill, for example.
«Particle size measurement method»
The volume average particle size of the cellulose particles was measured as follows. A dispersion medium was prepared by adding a surfactant to water using a laser scattering / diffraction type particle size distribution measuring apparatus (type 1064 manufactured by CILAS). The particle size distribution based on volume was measured, and the particle diameter at which the cumulative volume ratio was 50% was defined as the volume average particle diameter (D50).
«Method of preparing solution and spinning method»
A method of dissolving cellulose in an ionic liquid and spinning it will be described. First, as shown in FIG. 1, cellulose particles are added little by little while stirring to a mixed solvent containing an ionic liquid or a protic solvent in a predetermined ratio to prepare a cellulose dispersion. The cellulose concentration is preferably 1 wt% or more from the viewpoint of spinnability, and is preferably 30 wt% or less so that the load when stirring the dispersion and the solution does not become too high.

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。   At this time, the ionic liquid or the mixed solvent is previously adjusted to a predetermined temperature of −40 ° C. or more and 30 ° C. or less, and dispersed while being maintained at a predetermined temperature.

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。   Next, the cellulose is dissolved by heating the cellulose dispersion 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 more from the viewpoint of shortening the dissolution time, and is preferably 140 ° C. or less from the viewpoint of preventing the deterioration of the ionic liquid.

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。
The obtained cellulose solution can be spun at a temperature of 60 ° C. and water as a coagulating solution to obtain regenerated cellulose fibers. The cellulose solution is preferably subjected to pretreatment such as vacuum degassing to remove air bubbles.
«Study of particle size»
The relationship between the cellulose particle size and the dispersibility was examined. The dispersibility was confirmed using cellulose particles having a volume average particle diameter of 10 μm or more and 200 μm or less.

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。   While stirring 97.0 g of [Emim] [Ac] at a liquid temperature of 5 ° C. at 300 rpm, 3.0 g of cellulose particles were added little by little and stirred for 30 seconds after addition of the cellulose particles to prepare a cellulose dispersion. In addition, the cellulose dispersion was heated by microwave (2.45 GHz) at 500 W for 10 seconds using a microwave, stirred for 15 seconds, further heated for 10 seconds, and then stirred to obtain a cellulose solution. The results are shown in Table 1.

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。   The dispersibility was evaluated by visually stirring the prepared cellulose dispersion at 300 rpm for 5 minutes. Specifically, when cellulose particles are uniformly dispersed and no clumps of cellulose particles are visible in the cellulose dispersion, ○, clumps of cellulose particles or gel-like clumps appear locally in the cellulose dispersion The thing of (triangle | delta) and the aggregate of cellulose particle | grains or gel-like lumps which made the whole visible in a cellulose dispersion liquid was made into x.

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。   In addition, the solubility was evaluated by measuring a cellulose undissolved content (residue amount). Specifically, first, the obtained cellulose solution was kept at 60 ° C., two PTFE membrane filters with a pore size of 10 μm of known weight were stacked and set on a Buchner funnel, and each cellulose solution was suction filtered. After filtration, the membrane was further washed with an ionic liquid to completely replace the cellulose solution remaining in the filter with the ionic liquid, and then only the filter on the upper surface was taken out and immersed in ion exchanged water. After removing the ionic liquid from the filter while changing the ion exchange water several times, it was dried at 100 ° C. for 6 hours, and the weight was measured. A value obtained by subtracting the original filter weight is used as an indicator of solubility as a cellulose undissolved matter (residue amount).

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。   When cellulose particles having a volume average particle diameter of 10 μm are formed into a cellulose dispersion, the cellulose particles are aggregated to form agglomerates. Therefore, even when heated to form a cellulose solution, many aggregates remain without being dissolved, and the amount of residue after filtration is large.

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。   In addition, since cellulose particles having a volume average particle diameter of 200 μm have a particle diameter too large, the ionic liquid does not sufficiently penetrate to the central part of the cellulose particles, and gel lumps are formed in other parts. Furthermore, dispersibility is poor due to adhesion of the lumps, and as a result, even if it is heated, the central part becomes undissolved, and a large amount of gel-like undissolved remains, making it impossible to produce a homogeneous cellulose solution , Could not be filtered.

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。   From the above, it can be seen that when cellulose particles having a volume average particle diameter of 10 μm or 200 μm are used, a homogeneous cellulose solution can not be prepared because there are many undissolved substances. A cellulose solution prepared using cellulose particles having a volume average particle diameter of 10 μm or 200 μm is likely to cause thread breakage when spinning, and the resulting fiber also contains undissolved matter, so tensile strength and elasticity are obtained. Affect the rate.

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。   The photograph of the state of a cellulose solution is shown in FIG. In the case of using cellulose particles having a volume average particle diameter of 10 μm and having poor dispersibility when producing a cellulose dispersion, there are undissolved materials that can be visually confirmed after heat dissolution. On the other hand, in the cellulose solution prepared using cellulose having a volume average particle diameter of 24 μm, 37 μm, and 100 μm, in which the dispersibility was good when the cellulose dispersion was prepared, no undissolved matter was visually recognizable.

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。   In addition, a cellulose solution prepared using cellulose particles having a volume average particle diameter of 200 μm is transparent, and at first glance it seems that all the cellulose particles are dissolved, but a large gel mass is present. Therefore, filtration can not be performed as described above.

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。   As a result of the above examination, if the volume average particle diameter of cellulose is 20 μm or more and 150 μm or less, the dispersibility is good, and a homogeneous cellulose solution can be obtained after heat treatment, and as a result, the spinnability is also improved. I understand. In addition, the volume average particle diameter of cellulose is preferably 20 μm or more and 100 μm or less, and is 20 μm or more and 50 μm or less, from the viewpoint of ease of pulverization, a viewpoint of industrial development, and a small amount of residue of cellulose solution. Is more preferred.

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。
In addition, in the case of cellulose particles having a particle size of more than 150 μm, and in particular having a particle size of 200 μm or more, they not only remain as undissolved substances themselves, but they cause large gel mass formation, which adversely affects dispersibility and solubility Exert. Therefore, regardless of the volume average particle size, classification is preferably performed by a sieve or the like in order to remove cellulose particles having a particle size of 200 μm or more.
«Study 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 mixing the cellulose and the ionic liquid. Then, the liquid temperature of the ionic liquid at the time of mixing was examined. The liquid temperature of the ionic liquid was changed from -40 ° C to 30 ° C to study the dispersibility and solubility of the cellulose particles. In addition, using the cellulose particle of volume average particle diameter 37 micrometers, and using the ionic liquid which changed liquid temperature from -40 ° C to 30 ° C, on the same conditions as the case of examination of the above-mentioned particle diameter, A cellulose dispersion and a cellulose solution were prepared. The results are shown in Table 2.

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。   The dispersibility and the amount of residue were evaluated in the same manner as in Table 1, respectively, and the amount of residue on the filter after heat treatment and filtration was measured.

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。   When the temperature of the ionic liquid exceeds 25 ° C., the cellulose particles easily adhere to each other. As a result, undissolved matter remains in the cellulose solution, and the amount of residue in the cellulose solution is increased. When the temperature is 25 ° C. or less, the cellulose particles can be uniformly dispersed without adhering to each other, and as a result, no undissolved matter is generated.

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。   On the other hand, when 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.

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。   Therefore, the liquid temperature of the ionic liquid to be mixed with cellulose is preferably in the range of -30 ° C to 25 ° C, and a cellulose dispersion in which the cellulose is uniformly dispersed in a short time can be obtained -20 ° C to 25 ° C Is more preferable. The temperature of the ionic liquid is more preferably −10 ° C. or more and 20 ° C. or less, and a temperature of −10 ° C. or more is preferable because a homogeneous cellulose solution having good spinnability and little energy for cooling the ionic liquid can be obtained. The range of 10 ° C. or less is most preferable.

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。
In addition, since the viscosity of the ionic liquid changes dramatically depending on the temperature, it is preferable that the ionic liquid used be adjusted to a viscosity suitable for dispersion in the range of -30 ° C to 25 ° C. The viscosity of the ionic liquid is preferably as low as possible in consideration of the energy required for cooling and stirring the ionic liquid and the actual dispersibility. However, the liquid temperature is preferably 25 ° C. or less, more preferably 20 ° C. or less, and still more preferably 10 ° C. or less, because the cellulose particles do not adhere to each other.
«Study of ionic liquid viscosity»
Next, the temperature of the ionic liquid was adjusted to prepare ionic liquids having different viscosities, and the dispersibility and dispersion speed of cellulose particles having a volume average particle diameter of 37 μm were examined. The viscosity was measured using a vibrating viscometer (VM-100A manufactured by Seconik Co., Ltd.) while keeping the ionic liquid at a predetermined temperature. The cellulose dispersion is the same as the case of the study of the particle diameter except that cellulose particles having a volume average particle diameter of 37 μm are used and an ionic liquid whose liquid temperature is changed from −40 ° C. to 25 ° C. is used. It manufactured on condition. The results are shown in Table 3.

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。   The dispersibility was evaluated in the same manner as in Table 1. For dispersion speed, ◎ for time to disperse uniformly less than 2 minutes も の, 2 for 2 minutes or more and less than 3 minutes ○, も の for 3 minutes to less than 4 minutes △, 4 minutes or more Some were indicated by x.

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。   Here, the result of adjusting the viscosity by changing only the temperature while maintaining the moisture content at 0.0% is shown, but even when the viscosity is adjusted by changing the moisture content, the dispersibility is lowered by the decrease in viscosity. And the dispersion speed is good.

−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。
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 at −40 ° C. because it takes a considerable time to disperse because the viscosity is too large. More preferably, it is 1,000 mPa * s or less, More preferably, it is 500 mPa * s or less.
«Study of ionic liquid moisture content»
From the above results, it was clarified that the viscosity of the ionic liquid affects the dispersibility of the cellulose particles, and the dispersibility affects the solubility. By keeping the ionic liquid at a low temperature, a dispersion having good dispersibility can be prepared, while the low temperature ionic liquid has a very high viscosity, so it takes time to uniformly disperse the cellulose particles. Since the viscosity of the ionic liquid is lowered by increasing the water content of the ionic liquid, the ionic liquid water content, the dispersibility of the cellulose particles, the dispersion speed, the solubility, and the spinnability were examined.

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。   The cellulose dispersion and the cellulose solution are cellulose particles having a volume average particle diameter of 37 μm, and a mixed solvent in which ion exchange water is added to the ionic liquid in a ratio of 0.0 wt% to 8.0 wt%. Were prepared under the same conditions as in the case of the examination of the particle diameter except that the above was used. The results are shown in Table 4.

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。   The water content indicates the ratio of ion exchanged water contained in the solvent ionic liquid. Spinning was performed by extruding at a flow rate of 0.5 mL / min from a 1-hole nozzle with a hole 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 yarn breakage did not occur on 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 in Table 3. The solubility was evaluated by visual observation of the cellulose solution after preparation, and the one having a transparent cellulose solution was regarded as ○, and one having a white turbidity was regarded as Δ. The evaluation of the solubility Δ was also completely dissolved by further heating for a long time, and the cellulose solution became transparent.

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。   As the water content of the ionic liquid increases, not only the dispersibility of the cellulose particles in the mixed solvent becomes good, but also the dispersion speed becomes faster, and in particular if the water content is 4.0 wt% or more, the dispersion speed is very high. fast. However, when the water content is 7.5 wt% or more, the solubility of cellulose is reduced, the cellulose particles are not completely dissolved, and a transparent homogeneous cellulose solution can not be obtained.

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。   In addition, as shown in Table 4, with respect to dispersibility, dispersion speed, and solubility, the moisture content is 4.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, all good (○), very good (◎), and good (○) As for the spinning speed, it was shown that it is possible to spin at a very high speed with a moisture content of 5.5 wt% or more and 5.7 wt% or less. However, if the spinning speed is about 120 m / min, there is no problem from the viewpoint of industrial productivity, so the moisture content is preferably 2.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, more preferably 4.0 wt% It is not less than 6.0 wt%, more preferably not less than 5.3 wt% and not more than 5.7 wt%, and most preferably not less than 5.5 wt% and not more than 5.7 wt%.

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。   Focusing only on the viscosity of the ionic liquid, there is no problem if the mixed solvent has fluidity in the temperature range of -30 ° C to 25 ° C in order to disperse the cellulose particles uniformly. However, when the viscosity of the ionic liquid is too high, it is necessary to devise treatment conditions such as increasing the dispersion time and increasing the number of revolutions at the time of stirring.

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。   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% at a liquid temperature of 5 ° C. shown in Table 4. It is. Even when the liquid temperature of the ionic liquid is lowered, by adjusting the water content, it is possible to obtain a uniform cellulose dispersion having high dispersion speed and good dispersibility, and as a result, homogeneity with good spinnability. Cellulose solution can be obtained.

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。   Similar to the case where water is used as the protic solvent, a homogeneous solution can be obtained by adding another protic solvent such as ethanol to the ionic liquid. In FIG. 3, 3.0 wt% of cellulose particles having a volume average particle diameter of 37 μm was added to the mixed solvent using a mixed solvent in which ethanol was added to 5.0 wt% of the ionic liquid, Show a picture. The ionic liquid was adjusted to 5 ° C. and used. As shown in FIG. 3, even when a protic solvent other than water is used, a cellulose solution having good spinnability can be obtained.

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。   In order to bring the viscosity of the ionic liquid into a range suitable for dispersion, adjustment of liquid temperature and water content can be performed. Table 5 shows the results of evaluation of the dispersion rate based on the water content of the ionic liquid and the liquid temperature. The cellulose dispersion was prepared under the same conditions as in the study of the viscosity of the ionic liquid except that a mixed solvent in which ion exchange water was added to the ionic liquid to a ratio of 2.0 wt% to 8.0 wt% was used. Made.

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。   The dispersion speed was evaluated in the same manner as in Table 3. When water is added to the ionic liquid, the viscosity in the low temperature range can be reduced, so that the dispersion speed of the cellulose particles can be shortened. Moreover, the effect becomes remarkable, so that the moisture content of an ionic liquid is large.

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。   Even when the evaluation of the dispersion speed is not preferable (×, Δ), a cellulose dispersion having good dispersibility can be obtained by stirring over time. A high dispersion speed is advantageous for industrially spinning cellulose fibers.

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。   From the above results, it can be seen that in order to obtain a cellulose solution having good spinnability, cellulose having a volume average particle diameter of 20 μm or more and 150 μm or less may be used. Furthermore, it is understood that by adjusting the water 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 high industrial productivity can be produced.

Claims (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。
A method for producing a cellulose solution used to spin regenerated cellulose fibers, comprising:
Dispersing the cellulose having a volume average particle diameter of 20 μm or more and 150 μm or less in the ionic liquid to prepare a cellulose dispersion;
And C. dissolving the cellulose in the ionic liquid by heating the cellulose dispersion to obtain a cellulose solution.
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。
In the method for producing a cellulose solution according to claim 1,
The method for producing a cellulose solution, wherein the ionic liquid is 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate.
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。
In the method for producing a cellulose solution according to claim 1,
The viscosity of the ionic liquid used in the said dispersion | distribution process is 10,000 mPa * s or less, The manufacturing method of the cellulose solution characterized by the above-mentioned.
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。
In the method for producing a cellulose solution according to claim 3,
The viscosity of the ionic liquid used in the said dispersion | distribution process is 6,000 mPa * s or less, The manufacturing method of the cellulose solution characterized by the above-mentioned.
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。
In the method for producing a cellulose solution according to claim 3,
The viscosity of the ionic liquid used in the said dispersion | distribution process is 1,000 mPa * s or less, The manufacturing method of the cellulose solution characterized by the above-mentioned.
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。
In the method for producing a cellulose solution according to claim 3,
The viscosity of the ionic liquid used in the said dispersion | distribution process is 500 mPa * s or less, The manufacturing method of the cellulose solution characterized by the above-mentioned.
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。
In the method for producing a cellulose solution according to claim 1,
The liquid temperature of the ionic liquid used in the said dispersion | distribution process is -30 degreeC or more and 25 degrees C or less, The manufacturing method of the cellulose solution characterized by the above-mentioned.
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。
In the method for producing a cellulose solution according to claim 1,
The method for producing a cellulose solution, wherein the ionic liquid used in the dispersion step contains 2.0 wt% or more and 7.0 wt% or less of a protic solvent.
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。
In the method for producing a cellulose solution according to claim 8,
The method for producing a cellulose solution, wherein the ionic liquid used in the dispersion step contains 4.0 wt% or more and 6.0 wt% or less of a protic solvent.
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。
In the method for producing a cellulose solution according to claim 8,
The method for producing a cellulose solution, wherein the ionic liquid used in the dispersion step contains 5.3 wt% or more and 5.7 wt% or less of a protic solvent.
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。
In the method for producing a cellulose solution according to claim 8,
The method for producing a cellulose solution, wherein the protic solvent is water or ethanol.
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。
In the method for producing a cellulose solution according to claim 1,
The cellulose is a pulp sheet of cotton linter, and the method for producing a cellulose solution.
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。
In the method for producing a cellulose solution according to claim 1,
The method for producing a cellulose solution, wherein the cellulose has an average degree of polymerization of 500 or more and 5,000 or less.
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。
A cellulose dispersion used to make a cellulose solution used to spin regenerated cellulose fibers,
A cellulose dispersion liquid, wherein cellulose having a volume average particle diameter of 20 μm to 150 μm is dispersed in an ionic liquid.
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。
A method of spinning regenerated cellulose fibers,
A cellulose solution is prepared by dispersing cellulose having a volume average particle diameter of 20 μm to 150 μm in an ionic liquid to prepare a cellulose dispersion, and heating the cellulose dispersion to dissolve the cellulose in the ionic liquid. A spinning method of regenerated cellulose fiber characterized by spinning using.
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