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PERFECTIONNEMENTS RELATIFS A LA PRODUCTION DE TRIESTERS DE CELLULOSE.
Cette invention est relative à la production de triesters de cel- lulose..
On sait (voir, par exemple, la spécification du brevet britanni- que n 280.493) qu'on peut estérifier de la cellulose sous forme fibreuse tout en lui gardant sa structure fibreuse, en traitant les fibres avec une solution d'estérification comprenant un anhydride d'acide gras, un cataly- seur d'estérification et un. solvant inerte ou un mélange de solvants iner- tes, c'est-à-dire un solvant ou mélange de solvants miscible à l'anhydride et au catalyseur mais ne dissolvant pas la cellulose ou les triester de cel- lulose.
Il a déjà été proposé, par exemple dans la spécification du bre- vet n 929.968, de produire des esters de cellulose sous forme fibreuse en traitant une masse de cellulose immobile avec un liquide d'estérification qui traverse la masse de cellulose.
La cellulose employée jusqu'ici dans les procédés d'estérifica- tion de la cellulose fibreuse utilisant un lit ou couche statique de cellu- lose se trouvait généralement sous forme de pulpe de bois ouverte ou de lin- ters de coton. Ces formes de cellulose, après activation par exemple au moy- en d'un acide gras, ont des structures ouvertes et désintégrées, qui offrent une grande résistance à l'écoulement du liquide d'estérification; il y a, par conséquent, une profondeur maximum de couche au-delà de laquelle il est difficile de maintenir l'allure requise d'écoulement du liquide, et il en résulte qu'il est difficile de contrôler la chaleur de réaction, spécialement aux premiers stades.
En plus de la réaction principale d'acétylation, il doit y avoir une réaction secondaire exothermique, au cours de laquelle l'eau pré- sente sous forme d'humidité dans la cellulose réagit avec l'anhydride d'acide dans le liquide d'estérification. Si la profondeur de la couche de cellulose est excessive, la réaction d'acétylation commence avant que la réaction eau-
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anhydride ait pris fin et, par conséquent, il est difficile d'enlever la chaleur dégagée, et des produits pauvres, de viscosité et d'homogénéité variable, sont obtenus.
On a proposé, dans la spécification du brevet n 2087.036, dé- posé aux Etats-Unis d'Amérique, d'estérifier la cellulose sous forme de feuilles continues mais une telle tourne de cellulose ne convient pas pour être utilisée en lit statique, car le liquide d'estérification a tendan- ce à couler autour des bords des feuilles plutôt qu'à les traverser et, par conséquent, l'acétylation n'est pas uniforme.
L'objet de la présente invention est de permettre économiquement l'estérification des lits statiques de cellulose, en masses plus grandes que celles qui y ont été utilisées jusqu'ici.
-Selon la présente invention, dans un procédé propre à produi- re des triesters de cellulose en faisant passer un liquide d'estérifica- tion comprenant un anhydride d'acide gras, un catalyseur d'estérification et un solvant inerte ou un mélange de solvants inertes, à travers un lit statique de cellulose, dans des conditions telles que la forme fibreuse de la matière cellulosique soit maintenue, la cellulose est utilisée sous forme de copeaux de pulpe de bois pratiquement plats, c'est-à-dire de mor- ceaux carrés ou rectangulaires de feuilles de pulpe de bois ayant une é- paisseur comprise entre 0,05 et 0,20 cm., une longueur et une largeur ne dépassant pas 9 cm. et un poids spécifique allant de 0,3 à 0,8 gramme par centimètre cube.
Les copeaux ont, de préférence, une épaisseur comprise entre 0,07 et 0,12 cm. et un poids spécifique allant de 0,4 à 0,5gramme par centimètre cube. Le terme "poids spécifique", tel qu'il est employé ici, indique le poids, en grammes, d'un centimètre cube de feuille- de pul- pe de bois.
Les copeaux de pulpe de bois sont, de préférence, traités au préalable avec un acide gras approprié, avant et après formation de la couche de cellulose dans l'appareil de réaction. Le traitement préalable consiste, de préférence, à plonger les copeaux dans l'acide acétique glacial et à en- lever ensuite l'acide en excès par égouttement, les copeaux traités au préa- lable contenant environ 2 parties en poids d'acide pour une partie en poids de copeaux. La pulpe de bois ouverte et les linters de coton nécessitent un pressage ou une centrifugation, en vue de l'élimination de l'excès d'acide mais ces procédés ne sont pas nécessaires lorsqu'on utilise de la pulpe de bois, l'égouttement étant suffisant pour laisser la quantité requise d'aci- de sur les copeaux.
Les copeaux de pulpe de bois, tels qu'ils sont utilisés dans la présente invention, ont un poids spécifique plus élevé que la pulpe de bois ouverte et les linters de coton et, par conséquent, un appareil de réaction donné peut contenir plus de cellulose sous forme de copeaux de pul- pe de bois ; plus, la résistance de l'écoulement des copeaux est moindre et une couche statique plus profonde ou une installation plus grande peut donc être utilisée Les copeaux sont chimiquement aussi propres à la -éac- tion que les autres formes de cellulose mais, en raison de leur forme physi- que, le liquide met plus de temps à pénétrer les copeaux, la chaleur de réac- tion est dégagée plus lentement et le contrôle de la chaleur est simplifié de façon correspondante.
L'effet des copeaux de pulpe de bois consistant en un accroissement de la dimension-des masses traitées d'une installation peut être illustré avec référence à des appareils de réaction de type donné. Avec un appareil de réaction d'l mètre de profondeur et d'une capacité de 67 li- tres, les copeaux de pulpe de bois peuvent être acétylés de façon satisfai- sante lorsqu'ils sont amassés en quantités de 0,135 kg./litre, tandis que la pulpe de bois ouverte ne peut être amassée qu'en des quantités maximum de 0,067 kg/litre et que les linters de coton ne peuvent l'être qu'en des quan- tités maximum de 0,090 kg/litre pour donner une acétylation satisfaisante.
Avec un appareil de réaction d'une profondeur d'l mètre et d'une capacité de 2.400 litres approximativement, on peut acétyler des copeaux de pulpe de bois d'une manière satisfaisante lorsqu'ils sont amassés en des quantités
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de 0,157kg/litre.
La présente invention est illustrée par l'exemple suivant, dans lequel les parties et pourcentages sont donnes en poids.
EXEMPLE.
1 partie de feuilles de pulpe de bois (poids spécifique 0,48) contenant approximativement 7 'pour cent d'humidité furent coupées en mor- ceaux de 2,5 cm/1,2 cm approximativement. Les copeaux obtenus furent plon- ges pendant 8 heures dans 7 parties d'acide acétique glacial à 35 centi- grade et après avoir retire les copeaux de l'acide, on les laissa égoutte:;-' de façon quils retinssent approximativement deux fois leur propre poids d'acide.
Les copeaux préalablement traites furent alors amasses de façon quelconque dans un appareil de réaction d'l mètre de profondeur et une li- queur d'acétylation contenant 4,5parties d'anhydride acétique (95 'pour cent), 25 parties de tétrachlorure de carbone, 0,003 partie de 60 pour cent d'acide perchlorique et 0,022 partie d'acide sulfurique, fut pompée à tra- vers l'appareil, à une vitesse linéaire de 30 cm/minute.
Au départ, la température était de 20 centigrade et après 90 minutes, elle s'était élevée à 35 centigrade, température qui fut maintenue pendant 210 minutes. L'acé- tylation fut alo-s arrêtée par addition de suffisamment d'acétate de sodium pour neutraliser les catalyseurs acides. Le produit fibreux fut alors pas- sé à la vapeur et lavé dans l'appareil de réaction; enfin, il fut séché.
Le produit était un triacétate de cellulose fibreux ayant une teneur en acétyle de 62,1 pour cent, calculé sur base de l'acide acétique; il se dissolvait dans un ,mélange de 9 parties de chlorure de méthylène et d'l partie d'alcool éthylique pour former une solution claire, exempte de fibres, convenant pour le filage en fibres ou le coulage en pellicules.