JPS6020483B2 - 紙用合成繊維の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は合成紙の製造に用いるに適する熱可塑性重合材
料から作ったフィブリルまたはミクロ繊維の製造方法に
関するものである。

さらに特に、本発明は溶剤中の重合体の溶液、乳濁液ま
たは懸濁液をガス状または気体状でしかも高速度での流
体の作用によりフラッシュ・スピニングする技術によっ
て行う前記のミクロ織総の製造に関する改良に係るもの
である。

“フラッシュ・スピニング”とは一般に１種またはそれ
以上の液体煤質中の熱可塑性重合体の溶液、分散液、乳
濁液または懸濁液をオリフィスを通じて押出成形の周囲
内で液体が瞬時にあるいは瞬時に近く蒸発することが起
り、それによって重合体の沈澱が１め／グ以上の表面積
（比面積）を有する多少連続した三次元繊維網目を形成
するように相互に連結した多数のフィブリルの形で起る
ように押出成形する方法を意味する。

有機溶剤中の均質重合体または重合体、溶剤および非溶
剤（水の如き）からなる乳濁液または溶剤および／また
は非溶剤中の溶融重合体の分散液を使用するフラシュー
スピニング方法は例えば英国特許第８９１９４３号およ
び第１２６２５３１号明細書；米国特許第３４０２２３
１号、第３０８１５１９号、第３２２７７８４号、第３
７７０８５６号、第３７４０３８３号および第３８０８
０９１号明細書；ベルギー特許第７８９８０８号明細書
；フランス特許第２１７班斑号明細書およびドイツ特許
第２３４３５４３号明細書に記載されている。

特糠昭４８一２２５７７号明細書に記載のさらに最近の
方法によれば、上述の種類の単独のフィブリルは“フラ
ッシュ”状態にて押出成形されるポＩＪオレフィンの溶
液を溶液の方向に対して角度のある方向を有する高速度
ガス・ジェットの妨害作用にかけるときに直接に得られ
る。類似しているが溶融重合体と溶剤とからなる２相液
体混合物から出発することによって行う方法は英国特許
第１３５５９１２号および第１３５５９１３号明細書に
記載せられる。

最後に、ドイツ特許公開番号第２３３９０４４号明細書
においては、ポリオレフィン溶液を高温度で押出し、押
出した溶液を３０度以下の角度でかつ特別の速度比で、
流体ジェットにより打撃することからなるフィブリルの
製造方法が記載せられる。

高速ガスまたは蒸気ジェットを押出成形した重合体組成
物上にある角度で作用させることによる方法は、要求せ
られる簡単な装置であることと任意の熱可塑性重合体に
適用し得ることの両者について紙用のパルプを製造する
に用いられるべき合成ミクロ繊維を製造することについ
て従来利用され得るものの中で最も適することが認めら
れた。セルロースと形態的に適しかつ経済的に競争し得
る繊維製品を得るためにか）る方法を商業的規模で実施
し得ることは、主として使用される重合体溶液、乳濁液
または分散液に関して流体ジェットの適当な操作方法が
既に提案されている。その一つは前記した特願昭４８一
２２５７７号明細書に記載され、重合体溶液の押出ノズ
ルと共軸のジェットの形で流体を使用することからなる
。２相重合体／溶剤混合物の使用に関して前述の英国特
許第１３５５９１３号明細書に提案されている。

それは順序に収畝部分、狭い部分および時として拡散部
分からなるダクトに流体を送り、流体ジェットと２相混
合物との間の衝突をか）るダクトの収鉄部分あるいは狭
い部分において起さしめてこれらの部分の一つに２相混
合物を押出すことからなる。両者の場合において提案さ
れた溶液は流体の消費に関して繊維製品の低収率のため
に経済的見地から不満足な結果となる。

提案された方法の非経済性は流体の高速度（特にか）る
流体が水蒸気であるときに）が使用され、更にそれが利
点を得るのに有利であるときに増加する傾向がある。本
発明者は上記の方法において繊維製品生産を著しく改良
しかつ同時に特に均質性の適当な特性のフィブリルを特
別の条件の下で流体ジェットを使用することによって得
ることができることを認めた。か）る条件は流体ジェッ
トを（収歓−拡散型）のノズル（またはダクト）を通じ
膨脹させかつ前記ノズルの拡散部分において膨脹流体ジ
ェットに向ってある角度でフラッシュ条件において重合
体溶液、乳濁液または分散液を押出すことからなる。

したがって本発明は液体媒質中の繊維形成性熱可塑性重
合体の溶液、乳濁液または分散液を押出成形の周囲にお
いて液体煤質が即時蒸発するような条件の下でノズルを
通じて押出成形し、また押出成形の周囲において、該重
合体溶液、乳濁液または分散液にその押出方向に対し角
度ある方向に高速度ガス状流体ジェットを衝突させるに
当って、該流体を収欲−拡散型のノズルを通じて当初に
膨脹させ、議事合体溶液、乳濁液または分散液をか）る
収欲−拡散型のノズルの拡散部分で押出成形することを
特徴とする紙の製造に用いるに適する合成樹脂のフィブ
リルまたはミクロ繊維の製造方法を提供するにある。

本発明の好ましい具体例によれば、重合体溶液、乳濁液
または分散液の押出は拡散部分の帯城にて行い、そこで
流体ジェットは拡散部分の流体上流の熱力学的条件と一
致する最大スピード‘こ達する。

さらに好ましい条件は流体をそれがか）るノズルの拡散
部分の末端帯城においてあるし、はその附近においてそ
の最大スピードに達するに至るように膨脹し、か）る末
端帯城に重合体溶液、乳濁液または分散液を押出すこと
からなる。

“収畝−拡散型ノズル”とは順序に収飲部分、狭い部分
および拡散部分からなる任意の形のノズルまたはパイプ
を意味する。

か）るノズルの狭い部分の区分は、狭い部分における圧
力（限界圧力）を拡散部分の下方流に存在する圧力より
高くして圧縮し得る流体を膨脹するときに“限界区分”
として定義される。ガス状流体に前記の条件を濁らす技
術に通常使用せられかつ本発明の目的にも使用し得る収
飲−拡散型のノズルの例は名称“デ・ラバル”として公
知のノズルである。

本発明の目的を構成する条件は均質な重合体溶液並びに
分散液、懸濁液、乳濁液および一般に重合体と液体溶剤
および／または非溶剤との不均一混合物の処理に応用で
きる。重合体組成物は、流体が膨脹しつ）あるノズル拡
散部分の任意の場所で押出すことができ；なお更に均一
で適当な寸法のフィブリルを得るという見地から該重合
体組成物をか）る拡散部分の末端区分の附近に押出すこ
とが好ましい。

既に上記した如く類似の理由について、か）る末端区分
にまたはその附近にノズル狭溢部の温度と圧力条件の上
方流を両立的に達成し得る最大速度において流体ジェッ
トを有することが好ましい。

このことは利用した流体と下流条件の当初の熱力学状態
の機能としてノズルを適当な寸法にすることによって達
成し得る。

問題の解決は単なる熱力学的計算または時として直接に
実験によって得ることが出釆る。

前記した方法により操作することにより、なかんずく限
界区分においては音速から末端部分においては数倍高い
値までの範囲を利用することができるようになる。

重合体溶液、乳濁液または分散液の各型については、重
合体、使用する溶剤または液体担体並びにか）る溶液、
乳濁液または分散液の熱力学的特性に応じて流体ジェッ
トの選択速度値が存在する。

一般にノズル拡散部分の周りに円形に配置した重合体溶
液、乳濁液、または分散液の数個の押出ノズルを使用す
ることが好ましい。

流体としては、もし押出物に対して衝突するときに重合
体中の重合体／残留溶剤系の分解および／または軟化温
度より低い温度にあるような条件であるならば蒸気の形
で押出される重合体組成物中に入っている溶剤または液
体煤質を含むイタリー国特許第９４７９１叫号明細書に
おいて似た目的に記載せられるガス状物または蒸気状態
にあるものを使用することができる。

特にもし乾燥状態なら水蒸気をなるべく使用する。

過熱水蒸気の状態において流体として有利に利用でき得
る溶剤の例はｎ−へキサンである。

本発明の操作条件はオレフィン、アクリロニトリル、ァ
クリレート、塩化ビニル、酢酸ビニル、スチレンのホモ
ポリマー、か）る単量体相互によって形成された共重合
体、か）るホモポリマーと共重合体との混合物の如き繊
維形成性熱可塑性重合体の溶液、分散液などの処理に適
用できる。図面は本発明方法を実施する装置を示す。こ
の装置において、１は矢印６によって示した方向に流体
ジェットが通るノズル、２はノズルの先細部分、３はノ
ズルの狭い部分、４は拡散部分、５は矢印７の方向に重
合体の溶液、乳濁液または分散液を供給しかつ前記拡散
部分に導くノズルである。

か）るノズル５は公平に均一の直径を有し、あるいは必
ずしも必要ではないが拡散部分４の附近に大きい直径を
有することができる。このことは流体を衝突する前に重
合体溶液または分散液の一部膨脹を許容するためである
。事実においては、本発明による流体の適用条件の驚く
べきことは重合体溶液または分散液の予備的膨脹は適当
な繊維状製品を得るのに必要としないことである。

図面の装置において、ノズル５はノズルーの長手方向髄
に対して約９０ｏの角度を形成するにあるが、かかる軸
に対して異なる角度に配置することもでき、好ましくは
約５０〜９０ｏの間である。

つぎに本発明を実施例を挙げて具体的に説明する。ただ
し本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例 １ この実施例は流体として無水飽和水蒸気を用いかつ図面
に示した装置を以て操作してｎ−へキサン中の重合体の
溶液から出発してポリエチレンのフィブリルを製造する
ことに関するものである。

このために、１その溶液について１００夕の高密度ポリ
エチレン（Ｍ．１．＝４．５）を含有する溶液を１８０
００の温度でかつ１４気圧の外側に対して相違する圧力
にて用いる。ノズルの収飲部分の入口において使用した
水蒸気は１８ｋ９／塊ゲージの圧力と２０５ｑｏの温度
である。

水蒸気流率は３００ｋ９／ｈである。ノズルは６．５肋
の直径を有する円形の狭い部分（臨界的）と１５．４２
柳の直径を有する拡散部分における最大（末端）部分を
示す。

狭い部分と末端部分との距離は３１．８柳である。

これらの条件の下で先細部分の末端部分の附近において
の水蒸気圧力は大気圧より僅かに高く（即ち数柳Ｈｇ）
であり、水蒸気は臨界的部分の上流のその条件と一致し
かつ９００の／秒に等しい最大速度に相当する。水蒸気
膨脹は１１５Ｋｃａｌ′ｋ９のェンタルピー・ドロップ
に相当する。

重合体溶液は収歓−拡散型ノズルの末端部分に対称的に
配置した各々が２帆の直径を有する８個の筒状ノズルを
通じて９６０ｋ９／ｈの全流率で供給する。

１時間操作後、３〜４柳の長さ、４０ミクロンの見掛直
径および７〆／夕の表面積を有するフィブリルの１２０
ｋ９が得られる。

水蒸気消費は２．５ｋ９′ｋ９フィブリルである。

実施例 ２同じ温度、圧力および１時間当りの能力条件
の下で実施例１のそれと同様にｎーヘキサン中のポリエ
チレンの溶液を用いる。

２．７ｋ９／ｋ９の圧力で、２０ぴ０の温度に過熱され
かつ３００ｋ９／ｈの流率における水蒸気を流体として
使用する。

使用した装置は、図面に示した種類のもので、７．３肌
の臨界的部分直径およびノズルの拡散部分において８．
７柳の最大部分直径を特徴とするノズルを有する。

その最大部分において水蒸気は過熱された状態、約大気
圧より僅かに高い圧力および６０７ｍ／秒の最大速度に
ある。最小の部分と最大の部分との間の距離は２２．４
側である。重合体溶液の押出ノズルは２肌の直径を有す
る。１時間操作後、４〜５伽の長さ、４０ミクロンの見
掛直径および８の′夕の表面積を有するフィブリルの１
２０ｋ９が得られ、水蒸気消費は２．５ｋ９／フィブリ
ルのｋ９である。実施例 ３ この実施例はｎーベンタンと水中のポリプロピレンの溶
液によって形成せられた乳濁液から出発してフィブリル
を製造することを示す。

使用したポリプロピレンはＭ．１．＝１０を有する。乳
濁液中のポリプロピレンの濃度は１その乳濁液について
５０夕である。乳濁液中のｎ−ペンタン／水の重量比は
１である。

使用した装置は、図面に示したもので、１１．５肌の臨
界的部分直径、ノズルの拡散部分において１５．７側の
末端最大部分直径を特色とししかも約２１側の臨界的部
分と最大部分との間の距離を特色とする流体用のノズル
を有する。

乳濁液は１５５℃の温度および２１．４ｋ９／地ゲージ
の圧力において収欲−拡散型ノズルの末端（最大）部分
の周囲に対称的に配置した各々が２肋の直径を有する８
個の円筒状ノズルを通じて押出す。

乳濁液は２２００ｋ９／ｈの流率で８個の円筒状ノズル
を通じて供給する。水蒸気流率は３００ｋｇ／ｈである
。無水水蒸気をノズルの１反畝部分の入口において６ｋ
ｏ′のゲージの圧力および２００ｑｏの温度を有するも
のを流体として用いる。これらの条件の下でノズルの拡
散部分の末端部分における水蒸気圧力は大気圧より僅か
に高い（即ち数肋Ｈｇ）であり、かつ水蒸気は臨界的部
分の上流のその条件と一致しかつ７１５ｍ／秒に等しい
最大速度に相当する。

１時間操作後、１．５〜２．５肌の長さ、２０ミクロン
の平均（見掛）直径および４．１〆′夕の表面積（比面
積）を有するフイブリルの約１５０ｋ９が得られる。

水蒸気消費はフィブリルのｌｋ９当り２ｋ９である。

実施例 ４ 本実施例は一相は液体ｎーヘキサンを含有する溶融ポリ
エチレン（Ｍ．１．＝５）により形成されかつ他の一相
は溶解した状態でポリエチレンを含有する液体ｎ−へキ
サンによって形成せられ、前者の相は後者の相中に均質
的に分散せられた二相重合体組成物から出発してフィブ
リルを製造することに関する。

か）る二相組成物は１その溶液に対して１００夕の重合
体を含有するｎ−へキサン中のポリエチレン溶液を２０
０００の温度および１７ｋ９／均ゲージの圧力で加熱す
ることによって得られる。か）る温度および圧力条件の
下で、二相組成物は実施例１に記載の装置の８個のノズ
ルを通じて１２００ｋ９′ｈの全流率を以て押出す。ノ
ズルの収飲部分の入口において２０５ｏ０の温度および
１８ｋ９′地の圧力にある水蒸気を３００ｋ９′ｈの流
率で流体として用いる。押出した重合体組成物を以て衝
突が起るノズルの末端の拡散部分における水蒸気の圧力
は大気圧より僅かに高い圧力であり、流体は約９００ｍ
／砂の最高速度に相当する。１時間操作後、２〜２．５
柳の長さ、約２５ミクロンの見掛直径および８め／夕の
表面積を有するフィブリルの約１５０ｋ９が得られる。

水蒸気消費はｌｋ９のフィプリル当り２ｋ９である。

なお本発明の実施の態様を要約して示せばつぎの通りで
ある。

｛１｝ 重合体溶液、乳濁液または分散液は流体が／ズ
ルの拡散部分の上流の熱力学的条件と相客れる最大速度
に達する前記の分岐部分の帯城で押出す。

【２｝ 重合体溶液、乳濁液または分散液はノズルの拡
散部分の末端部分または末端部分の附近で押出す。

‘３’ 重合体溶液または分散液は流体が流通する／ズ
ルの拡散部分の周りに配置した多数のノズルを通じて押
出す。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法を実施する装置の一例を示す概略図で
ある。 １・・…・ノズル、２・・・・・・ノズルの収飲部分、
３・・・・・・ノズルの狭い部分、４・・・・・・ノズ
ルの拡散部分、５・・・・・・重合体の溶液、乳濁液ま
たは分散液を供給し分岐部分に導くノズル、６・・・・
・・流体ジェットが通る方向を示す矢印、７・・・・・
・ノズル５を重合体の溶液、乳濁液または分散液が通る
方向を示す矢印。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液体媒質中の繊維形成熱可塑性重合体の溶液、乳濁
   液または分散液を、液体媒質が押出し帯域において瞬間
   蒸発する条件下でノズルより押出し、収斂−拡散型ノズ
   ルを通過し押出し方向に対し角度をもつて衝突する高速
   度ガスまたは蒸気ジエツト流により、押出し重合体をノ
   ズル離脱後分断する工程において、収斂−拡散型ノズル
   はデ・ラバル型ノズルであり、重合体溶液、乳濁液また
   は分散液を該デ・ラバル型ノズルの拡散部分に押出すこ
   とを特徴とする紙製造用合成樹脂フイブリルまたはミク
   ロ繊維の製造方法。