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La présente invention se rapporte à des améliorations nou- velles et utiles dans la fabrication de pulpe de bois chimique raffinée, destinée à être convertie en rayonne viscose, en cello phane, en acétate de cellulose et en des produits similaires.
Plus particulièrement la présente invention se rapporte à la découverte de certains agents tensioactifs qui, dans diverses conditions de traitement, facilitent grandement la transforma- tion de la pulpe de bois chimique raffinée en viscose convenant pour la fabrication de produits en cellulose régénérée, par exemple des filaments comme ceux utilisés dans les filés texti- les, les cordes de pneumatiques et les films tels que cellophane acétate de cellulose, etc.
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D'une manière générale, dans la préparation de la viscose la pulpe est macérée dans une solution de soude caustique con- centrée à la température ambiante ou à des températures plus élevées, puis elle est exprimée pour enlever l'excès de soude caustique et ensuite réduite en morceaux par déchiquetage. Après un temps approprié de vieillissement pour réduire le poids molé- culaire, on ajoute du CS2 et la cellulose xanthogénée est disper sée dans une solution faiblement concentrée de soude caustique pour produire la "solution" de viscose. Préalablement à l'extru- sion en film ou filé, la matière est "mûrie" et filtrée. Durant la filtration, les particules étrangères et les gels non disper- sés sont éliminés par l'emploi de plusieurs milieux filtrants successifs.
La matière non dissoute, bien qu'importante pour le rendement, d'ordinaire n'affecte pas sérieusement la filtrabili- té. Ce sont plutôt la cellulose imparfaitement dispersée, les gels, qui bouchent les pores du filtre. Une viscose qui se fil- tre médiocrement conduit à de nombreuses interruptions onéreuses du procédé en nécessitant un arrêt et un remplacement fréquents du milieu filtrant. C'est pourquoi l'usager requiert un niveau de filtrabilité qui permet un plan de production élevée avec de faibles frais en main-d'oeuvre et en matière filtrante.
Dans les premiers temps de la fabrication des pulpes, celles-ci se caractérisaient par une teneur élevée en extraits, constitués par de la lignine, des dérivés de lignine et d'autres impuretés telles que les résines naturelles existant dans le bois original. Ces pulpes avaient un comportement médiocre en ce qui . concerne la filtration et le filage, dû à la présence de dépôts gommeux. L'amélioration des conditions de mise en pulpe et l'ad- dition de stades de purification aboutirent à la production d'une pulpe caractérisée par une teneur modérée en extraits.
On obtint à ce moment une amélioration importante de la filtra- bilité. A mesure que les procédés de purification s'amélioraient
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pour produire des pulpes à haute teneur en alpha-cellulose en vue de meilleures propriétés des filés, on en revint à'des qua- lités de filtrations médiocres. Il devint apparent à ce moment que si certaines impuretés sont' considérées comme nuisibles, d'autres exercent un effet profitable sur le traitement.
Les études effectuées par les fabricants de pulpe et de viscose ont révélé que l'addition de diverses matières à la pulpe avant macération ou durant le déchiquetage rétablit la filtrabilité. En général, toutes les matières efficaces sont des agents tensioactifs. Ces composés contiennent une portion hydro- phobe et une portion hydrophile qui affectent la solubilité dans un milieu quelconque de manière à ce que les molécules tendent à se concentrer à la surface entre deux phases, que ce soit de l'air et un liquide ou de l'huile et de l'eau. Par modification des groupes on peut obtenir des effets différents tels qu'une émulsification, un remouillage, une rupture de mousse et autres effets, à l'aide de ces composés.
Contrairement à de nombreuses déclarations figurant dans la littérature, une meilleure filtrabilité d'une solution de viscose ne résulte pas automatiquement de l'addition d'un agent tensioactif à la pulpe, quelle que soit la quantité d'agent tensioactif ajoutée ou le stade particulier de la fabrication de la viscose au cours duquel on a ajouté l'agent tensioactif. Un certain nombre de facteurs en plus de ceux mentionnés dans la littérature affectent la filtrabilité des solutions de viscose.
Parmi ces facteurs on a le procédé particulier de mise'en pulpe que l'on utilise et.les variations dans le genre de stades de traitement appliqués par le fabricant de viscose. Par exemple, la pulpe de bois préparée par'le procédé "au sulfate" conduit à une solution de viscose ayant'généralement des qualités de filtration extrêmement médiocres, tandis que les pulpes de bois préparées par le procédé "au sulfite" souvent ne requièrent pas
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uhe addition d'agents tensioactifs et, en réalité, ne tirent pas en général un grand profit de l'addition de ces agents tensio- actifs.
Au surplus, à moins d'introduire une opération de "pré- hydrolyse" (définie plus loin) dans la fabrication de la pulpe "au sulfate", on n'observe pas que les agents tensioactifs aug- mentent matériellement la,filtrabilité des solutions de viscose fabriquées à partir d'une telle pulpe.
L'opération de macération est une autre variable affectant le degré d'accroissement de la filtrabilité que l'on peut réal? ser par l'addition d'agents tensioactifs dans le procédé viscos'.
Les deux méthodes de macération actuellement employées industrie ellement sont désignées par "macération conventionnelle en feui le" et "macération en suspension"; on a observé que les agents tensioactifs améliorent la filtration de la viscose à des degrés divers suivant que l'on adopte l'une ou l'autre de ces méthodes de macération dans le procédé viscose.
Un objet de la présente invention est d'apporter une classe d'agents tensioactifs augmentant matériellement la filtrabilité des solutions de viscose fabriquées à partir de pulpe de bois au sulfate préhydrolysée lorsqu'on met en oeuvre une opération de macération conventionnelle ou de macération en suspension.
Dans un de ses aspects, la présente invention comprend l'addition' de ces agents tensioactifs à la pulpe de bois au sulfate préhy- drolysée en un point antérieur à l'achèvement de l'opération de macération dans le procédé en suspension et préalable à l'achè- vement du déchiquetage dans le procédé conventionnel de' macéra- tion en feuille de la fabrication de la viscose.
Un autre objet est d'apporter une pulpe de bois chimique au sulfate et préhydrolysée à laquelle on a ajouté les agents tensioactifs de la présente invention, pulpe qui offre un inté- rêt remarquable dans la fabrication de produits en cellulose régénérée.
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D'autres objets et particularités avantageuses ressortiront de la description détaillée suivante.
Comme on l'a indiqué précédemment, la présente invention comporte en partie l'utilisation de pulpe de bois au sulfate préhydrolysée. Dans l'opération de préhydrolyse les copeaux de bois ou autres matières cellulosiques contenant de la lignine sont traités conventionnellement avec de l'eau, de la vapeur d'eau ou une solution d'acide diluée (solution d'acide jusqu'à 0,3%), à une température d'environ 150 à 190 C, sous des pres- sions supérieures à la pression atmosphérique, avec des.temps de réaction allant jusqu'à environ 120 minutes.
On exécute ce trai- tement dans des conditions acides, de préférence induites par l'addition d'un acmé comme par exemple l'acide acétique, citri- que, nitrique, oxalique, phosphorique, l'anhydride sulfureux, l'anhydride sulfurique ou des combinaisons de ceux-ci. Ou bien, si on désire ne pas utiliser de l'acide, et à la condition de ne pas ajouter d'agents alcalins, il se développe une condition d'acidité qui résulte de l'hydrolyse de la matière première cel- lulosique quand elle est chauffée. A la fin de ce traitement, on soutire le liquide d'hydrolyse et on peut laver in situ la ma- tière solide restante:, ou bien on peut ajouter directement sans lavage la liqueur de cuisson pour le stade suivant.
La matière hydrolysée contenant de la lignine est alors mise en pulpe par le procédé "au sulfate" dans lequel les consti= tuants actifs de digestion sont l'hydroxyde de sodium et le sul- fure de sodium. Ce procédé est bien connu de ceux au qourant de la partie, et toute allusion au procédé "au sulfate" de diges- tion apparaissant ici ou dans,les revendications d'accompagne- ment s'adresse à la digestion dans laquelle les constituants. actifs de digestion sont ,1'hydroxyde de sodium et le sulfure de sodium.
Chose bien connue dans ce domaine, dans la fabrication de
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la viscose par la méthode conventionnelle de macération en feuille, on place des feuilles séchées de cellulose dans une presse et on les fait macérer dans une solution concentrée de soude caustique. La solution de¯ soude caustique 'est normalement introduite par le fond de l'enceinte à un taux tel qu'elle s'élè- ve, le long des feuilles dans la direction de l'orientation lon- gitudinale prédominante des fibres de pulpe à un taux égal à celui causé par la capillarité de la pulpe. L'opération se fait en général à la température ordinaire. Après environ une heure d'immersion, on presse la pulpe pour obtenir la composition d'alcali-cellulose désirée et on la réduit en morceux dans une déchiqueteuse.
Cette dernière action mécanique se fait environ en une à environ deux heures.
Le procédé de macération continu ou en suspension diffère du procédé conventionnel en ce que la pulpe est alimentée dans un réservoir de solution de soude caustique concentrée à un taux uniforme. Elle y est réduite en une suspension de fibres par des moyens mécaniques et hydrauliques. Ce stade est d'ordinaire exé- cuté à des températures supérieures aux températures ambiantes, jusqu'à 65 C, les plus hautes températures ayant la préférence à cause du taux accéléré de production d'alcali-cellulose obte- nable aux plus hautes températures. Après un traitement en moy- enne d'environ 15 minutes, la suspension de fibres est forcée sous pression entre des cylindres rotatifs qui comportent des fentes ou autres perforations pour permettre l'écoulement de l'alcali caustique.
Le gâteau pressé d'alcali-cellulose est ensuite émietté généralement dans un des deux types de machines utilisées conventionnellement dans l'industrie, à savoir une déchiqueteuse à "une passe" du type cylindres Garnett ou une déchiqueteuse du type,de raffinage à disques. Le déchiquetage continu permet un déchiquetage pratiquement instantané de l'al- cali-cellulose par un passage de l'alcali-cellulose à travers
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un agencement stator-rotor de la déchiqueteus, qui peut être à disques ou à cylindres.
La raffineuse "Sprout-Waldron" est un exemple de déchiqueteuse du type à disques, comparativement à la. déchiqueteuse Garnett du:type à. cylindres. La raffineuse à dis- ques soumet normalement l'alcali-cellulose à une action mécani- que beaucoup moins sévère que dans le cas d'une déchiqueteuse du type à cylindres à vitesse élevée.
'Débutant avec des morceaux d'alcali-cellulose, les deux procédés sont pratiquement les mêmes dans tout le stade de régé nération. Les morceaux d'alcali-cellulose sont soumis à un vieillissement dans des conditions conventionnelles soigneuse- ment contrôlées. Ici, au moyen de l'oxydation alcaline, la lon- gueur de chaîne moléculaire moyenne de la cellulose est réduite de manière à ce que la matière ait une viscosité de solution plus basse. Après vieillissement, les morceaux d'alcali-cellulose sont mélangés mécaniquement', avec la proportion appropriée de CS2. qui se combine chimiquement pour former du xanthogénate de cellu-" lose.
Par addition de, solution de soude caustique diluée dans un dispositif mélangeur, les morceaux xanthogénate de cellulose de couleur orangée se dissolvent et forment une solution sirupeuse connue sous l'appelation de "viscose". La solution-de viscose est ensuite mûrie à des températures contrôlées conventionnelles. bans ce stade de mûrissement, des changements chimiques et collo- ïdaux complexes se produisent, de telle manière que le xanthogé- , nate de cellulose est plus aisément régénéré en cellulose au cours du filage. La régénération en filaments ou en films con- siste à extruder une solution de viscose à travers les trous ou fentes minuscules d'une filière dans un bain contenant de l'acide et des sels.
Le composé cellulosique dissous dans la solution de viscose réagit avec les solutions acides pour se coagul,er et régénérer la cellulose, laquelle précipite et forme des filaments ou films solides continus., Les sels dans le bain assistent le
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contrôle de la précipitation de la.cellulose et la modification des propriétés du produit. Les filaments combinés d'une seule filière composent le filé qu'on lave, traite chimiquement pour enlever le soufré résiduel, lave de nouveau et sèche. Les fila- ments sont tordus pour donner la robustesse et l'unité au filé.
Dans la fabrication de films on pratique également les stades de lavage, d'enlèvement du soufre, de lavage et de séchage.
Les agents tensioactifs dont l'utilisation constitue une partie de la présente invention sont préparés à partir d'une huile de tall raffinée contenant environ 25% à environ 35% d'aci des résiniques, la teneur préférée en acides résiniques étant d'environ 30%, le restant du produit consistant essentiellement en acides gras tels que les acides oléique, linoléique et linolé- nique. Ce produit est obtenu par distillation fractionnée de l'huile de tall brute. L'huile de tall raffinée est mise à réa- gir soit avec un mélange d'oxyde de 1,2-propylène et d'oxyde d'éthylène en des proportions variables, ou avec de l'oxyde de 1,2-propylène et de l'oxyde d'éthylène successivement, avec l'oxyde d'éthylène pour terminer.
Dans le premier cas la dispo- sition des unités d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de 1,2-propylène dans l'agent tensioactif est fate complètement au-hasard. Dans le dernier cas les unités d'oxyde d'éthylène et les unités d'oxy. de de 1,2-propylène sont disposées en deux blocs unitaires ; on désigne alors cette structure par l'appelation de polymère à blocs. La réaction a lieu dans un récipient à jaquette en pré- cence d'alcali caustique comme catalyseur.
Les produits suivants illustrent les produits de condensa- tion au hasard d'huile de tall raffinée-oxyde de propylène-oxyde d'éthylène qui se sont avéré posséder un intérêt extraordinaire dans la fabrication de produits de cellulose régénérée : un pro- duit de réaction de 7 moles d'oxyde d'éthylène et de 5 moles d'oxyde de 1,2-propylène par mole d'huile de tall raffinée, un
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produit de réaction de 8,7 moles d'oxyde d'éthylène et de 6,7 moles d'oxyde de 1,2-propylène par mole d'huile de tall raffinée, un produit de réaction de 10,2 moles d'oxyde d'éthylène et de 7,7 moles d'oxyde de 1,2-propylène par mole d'huile de tall raffinée, et un produit de réaction de 13,7 moles d'oxyde d'éthy lène et de 10,2 moles d'oxyde de 1,2-propylène par mole d'huile de tall.
Les procédés de préparation de ces produits de conden- sation sont indiqués en détail dans l'exemple 4 ci-dessous.
Les avantages recherchés seront conférés par les produits de condensation préparés à partir d'environ 2 à 100 moles d'oxy- de de propylène et d'oxyde d'éthylène par mole d'huile de tall raffinée, le rapport en poids d'oxyde de propylène relativement à l'oxyde d'éthylène étant d'environ 1 : 3 à environ 3 : 1.
On préfère employer des quantités approximativement égales en - poids d'oxyde de propylène et d'oxyde d'éthylène dans la prépa- ration de ces agents tensioactifs. Sur une base molaire on pré- fère former les produits de condensation par réaction d'environ 5 à 10 moles d'oxyde de propylène et d'environ 7 à 14 moles d'oxyde d'éthylène par mole d'huile de tall raffinée.
Les produits suivants sont représentatifs de produits de condensation en séquence d'huile de tall raffinée-oxyde de pro- pylène-oxyde d'éthylène, le rapport pondéral d'oxyde d'éthylène relativement à l'oxyde de propylène étant de 1 : 1 dans tous les cas : un produit de réaction de deux moles d'oxyde de polyalco- ylne total (c'est-à-dire d'oxyde de polypropylène plus oxyde de polyéthylène) par mole d'huile de tall raffinée, un produit de réaction de 4 moles d'oxyde de polyalcoylène total par mole d'huile de tall raffinée et un produit de réaction de 10 moles d'oxyde de polyalcoylène total par mole d'huile de tall raffinée.
On peut employer dans la mise en oeuvre de l'invention des pro- 'duits de condensation formés par réaction de 2 à 100 moles d'oxyde de propylène et d'oxyde d'éthylène par mole d'huile de
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tall raffinée, le rapport pondéral d'oxyde de propylène relative ment à l'oxyde d'éthylène étant d'environ 1 : 3à environ 3 : li On préfère que le rapport molaire.de l'oxyde de polyalocylène total relativement à l'huile de.tall raffinée soit de 2 : à 10 : 1, et que le rapport pondéral d'oxyde de propylène relati- vement à l'oxyde d'éthylène soit d'environ 1 : 1.
Les produits de condensation préparés en faisant réagir de l'huile de tall raffinée, contenant 25 à 35% d'acides résiniques, avec un mélange d'oxyde de propylène et d'oxyde d'éthylène, ou avec de l'oxyde de 1,2-propylène et de l'oxyde d'éthylèe succes- sivement pour former les produits trouvant une utilisation dans la présente invention sont supposés nouveaux, et leur utilisa- tion dans la présente invention est supposée constituer l'usage de ces composés pour la première fois.
Les solutions de viscose obtenues à partir de pulpes de bois au sulfate préhydrolysées contenant environ 0,02% à environ 0,3% en poids, par rapport à la pulpe, de ces agents tensioac- tifs, montrent une filtrabilité grandement améliorée lorsque la méthode conventionnelle ou la méthode en suspension de macéra- tion constituent une partie du traitement. On peut réaliser une filtration et une amélioration optima dans les propriétés des filés de viscose lorsque la pulpe au sulfate préhydrolysée con- tient environ 0,1% à environ 0,2% en poids d'agents tensioactifs de la présente invention.
Comme indiqué précédemment, les substances tensioactives que l'on utilise dans la mise en oeuvre de la présente-invention augmentent étonnamment et de manière inattendue la filtrabilité des solutions de viscose lorsque la méthode en suspension de même que la méthode conventionnelle de macération sont employées dans le traitement de la pulpe de bois au sulfate préhydrolysée préalablement à la préparation de ces solutions de viscose. Dans les exemples suivants on montre des formes de réalisation pré-
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férées de la présente invention et aussi des processus de macé- ration conventionnel et en suspension ; cesexemples ne 'présen- tent toutefois pas de caractère limitatif pour la portée de la présente invention.
Exemple 1.
Dans le,détail, le processus en suspension est.le suivant: on prépare l'échantillon de pulpe en découpant 150 g de cellulose en feuille en morceaux carrés de 2 pouces (50,8 mm).
On ajoute la pulpe morceau par morceau en trois minutes environ à trois litres de solution d'hydroxyde de sodium à 18,5% à 65 C, tout.en agitant avec un mélangeur.
Après mise en suspension durant 15 minutes, on verse la pulpe dans un cylindre métallique ayant un fond tamisant en acier inoxydable et un bouchon d'écoulement. On place un piston de fer robuste dans le cylindre de manière à obtenir un gâteau ayant 152,4 mm de diamètre et une épaisseur de 31,75 à 38,1 mm, qui a un rapport en poids valant 2,7 fois le poids original de -la pulpe.
On brise le gâteau en morceaux et on les fait passer une fois à travers une démêleuse en acier inoxydable commandée par moteur. On pèse cinq portions de 175 g de l'alcali-cellulose volumineuse ainsi obtenue et on les place dans deux récipients d'un demi-gallon (1,89 litres) pour un vieillissement de 21 heu- res à 23 C,
Après vieillissement, on transvase l'alcali-cellulose dans une baratte en acier inoxydable. On ajoute du CS2 en quantité suffisante pour fournir 34% de CS2 par rapport au poids de cellulose dans l'alcali-cellulose: La baratte est scellée et placée sur une machine à rouler et à culbuter pendant une heure à 35 C,
On transvase le xanthogénate de cellulose dans un Becher de 2 litres en acier inoxydable pour le diluer et l'agiter en
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vue de former une solution colloïdale alcaline aqueuse de vis- cose.
Le Becher, rempli approximativement à moitié avec un mé- lange à 8,1% de cellulose dans 6% d'hydroxyde de sodium, est agité avec un système mécanique pondant deux heures et quinze minutes.
On mesure la filtration en versant environ un litre de solution de viscose dans un cylindre ou baril en acier, on scel- le et applique une pression d'air pour forcer la viscose à tra- vers un filtre de type conventionnel, ayant une dimension et unè construction standard. On mesure le filtrat gravimétriquement ou volumétriquement et on prend note du temps d'exécution de la filtration.
Dans la procédé conventionnel de macération, on utilise des feuilles de pulpe chimique raffinée ayant comme dimensions 10 pouces x 10 pouces (25,4 cm x 25,4 cm). On place approximative- ment 450 g de ces feuilles dans une presse à macérer avec l'o- rientation longitudinale prédominante des fibres de la pulpe dans les feuilles perpendiculaire au fond de la presse. On in- troduit une solution de soude caustique à 18,5 dans la presse à macérer jusqu'à ce que la presse soit remplie jusqu'à un ni- veau à 12,7 mm au dessus du sommet des feuilles de pulpe. Après une heure la pulpe macérée est pressée hydrauliquement jusqu'à un poids égal à 2,9 fois le poids sec à l'air des feuilles de pulpe.
La pulpe pressée et pesée est alors déchiquetée pendant une heure à une température de 29 C. Au terme du déchiquetage on place des portions de 240 g de pulpe déchiquetée (morceaux d'al- cali-cellulose) dans chacun de deux récipients d'un demi-gallon (1,89 litres) pour un vieillissement de 21 heures à 29 C.
Après vieillissement on ajoute du CS2 à l'alcali-cellulose dans les récipients, en une quantité suffisante pour avoir 34% de CS2 par rapport au poids de cellulose dans l'alcali-cellulose
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On scelle les bouteilles et on les place sur une machine à rouler et à culbuter pendant une heure à 25 C. On enlève l'excès de CS2 sous vide et on ajoute une solution de soude caustique -en une quantité suffisante pour, produire une solution'colloidale alcaline aqueuse de viscose à 7,0% de cellulose et à 6,0% d'hy- droxyde de sodium. On agite la solution de viscose pendant deux heures avec un mélangeur mécanique.
Les solutions de viscose dans les deux récipients sont mélangées ensemble et versées dans un cylindre ou baril d'acier qui est ensuite scellé. De l'air comprimé force la solution de viscose à travers un filtre de dimension et construction stan- dard. On pèse le filtrat,et on enregistre le temps nécessaire à l'exécution de la filtration.
L'effet de la méthode de macération sur la filtrabilité des solutions de viscose préparées à partir de pulpe au sulfate préhydrolysée, à laquelle divers agents tensioactifs ont été ajoutés uniformément sur toutes les surfaces de la feuille de pulpe séchée à l'air en une quantité égale à 0,1% en poids du poids sec absolu de pulpe, est déterminé en utilisant chacune des deux méthodes décrites plus haut et on reproduit les résul- tats de chaque détermination dans le tableau qui suit.
La valeur K indiquée dans le tableau est bien connue dans ce domaine comme étant la "constante de bouchage" d'une solution de viscose. On la calcule à partir des valeurs de temps et de poids de filtrat obtenues en forçant une solution de viscose à travers-un filtre standard conventionnel dans des conditions standard; elle est directement proportionnelle au taux suivant lequel la solution de viscose bouche le filtre. Dans le,procédé de macération en suspension, pour avoir de l'importance par rap-' port à la pulpe de contrôle, les valeurs K doivent être moindres que 73,4 et les grammes filtrés supérieurs à 25,9.
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Evaluation ------------
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<tb> une <SEP> huile <SEP> de <SEP> tall
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<tb> raffinée <SEP> contenant
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<tb> 32% <SEP> d'acides <SEP> rési-
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<tb> niques <SEP> un <SEP> mélange
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<tb> de <SEP> 6,7 <SEP> moles <SEP> d'
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<tb> oxyde <SEP> d'éthylène
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<tb> et <SEP> de <SEP> 8,7 <SEP> moles
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<tb> d'oxyde <SEP> da <SEP> 1,2-
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<tb> propylène <SEP> par <SEP> mole
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<tb> d'huile <SEP> de <SEP> tall
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<tb> raffinée.
<SEP> Il <SEP> cons-
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<tb> titue <SEP> le <SEP> produit
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<tb> de <SEP> la <SEP> présente
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<tb> invention.
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Controle <SEP> 170,2 <SEP> 9,4 <SEP> 640 <SEP> 95
<tb>
<Desc/Clms Page number 15>
On voit tout de suite par le tableau ci-dessus que tous les assois tensioactifs qui y sont mentionnés augmentent doua- nière significative la filtration quand la pulpe chimique raffi- mée est macérée par la méthode ,conventionnelle. Toutefois, quand on utilise la macération en-suspension, on ne réalise une fil- tration plus grande qu'avec le'L-730-2, lequel constitue un des agents tensioactifs de la présente invention.
Cet avantage re- marquable des produits de .réaction d'huile de tall raffinée- oxyde d'éthylène-oxyde de propylène de la présente invention est particulièrement surprenant compte tenu de la similitude chimi- que proche, par rapport à ceux-ci, de beaucoup des autres' agents tensioactifs expérimentés. On observe pratiquement la même amé- lioration dans l'emploi d'autres produits de réaction répondant à la définition ci-dessus, ainsi qu'on va le voir par les exem- ples suivants. exemple 2.
Les données de filtration contenues dans le tableau suivant sont obtenues à partir de solutions de viscose préparées à par- tir de pulpe au sulfate préhydrolysée à laquelle on a ajouté lef agents tensioactifs uniformément sur toutes les surfaces de la feuille de pulpe séchée à l'air, à raison de 0,1% .en poids par rapport au poids sec absolu de pulpe. Les conditions de traite- ment par macération en suspension et conventionnelle sont celles indiquées dans l'exemple 1.
Evaluation ----------
EMI15.1
<tb> Agent <SEP> Moles <SEP> Moles <SEP> Macération <SEP> en <SEP> Macération <SEP> con-
<tb>
EMI15.2
tensio-d'oxyde d'oxyde suspension ventionnelle.
EMI15.3
<tb> actif <SEP> propylène <SEP> d'éthylène
<tb>
<tb>
<tb> par <SEP> mole <SEP> par <SEP> mole <SEP> Valeur <SEP> grammes <SEP> grammes <SEP> de
<tb>
<tb> d'huile <SEP> d'huile <SEP> K <SEP> de <SEP> filtrat <SEP> filtrat.
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<tb> de <SEP> tall. <SEP> de <SEP> tall.
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L-730-1 <SEP> 5 <SEP> 7 <SEP> 53 <SEP> 68 <SEP> 4735 <SEP> + <SEP> 945 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> L-730-2 <SEP> 6,7 <SEP> 8,7 <SEP> 47 <SEP> 87 <SEP> 3765 <SEP> + <SEP> 755 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> L-730-3 <SEP> 7,7 <SEP> 10,2 <SEP> 67 <SEP> 52 <SEP> 2415 <SEP> ¯ <SEP> 485
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> L-730-4 <SEP> 10,2 <SEP> 13,7 <SEP> 17 <SEP> 181 <SEP> 2240 <SEP> + <SEP> 450 <SEP>
<tb>
<Desc/Clms Page number 16>
Les agents tensioactifs ci-dessus sont des produits de condensation obtenus en faisant réagir les quantités molaires indiquées d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de 1,2-propylène, sous forme de mélange, avec de l'huile de tall raffinée contenant 32% d'acides résiniques.
Comme dans l'exemple 1, les agents tensioactifs. de la pré- sente invention augmentent substantiellement la filtrationdes solutions de viscose quand la pulpe chimique au sulfate préhy- drolysée raffinée est macérée par l'une ou l'autre méthode en suspension du conventionnelle.
"Exemple 3.
En plus de la filtration améliorée comme décrit précédem- ment, les produits de réaction de la présente invention, quand ils sont utilisés dans la fabrication d'un filé textile de rayonne viscose, montrent un pouvoir remarquable et totalement inattendu de conférer au filé certaines caractéristiques amélio- rées, hautement désirables.
Un filé de viscose préparé avec un processus de macération conventionnel à partir de pulpes au sulfate préhydrolysées aux- quelleson a ajouté 0,1% et 0,2% en poids, par rapport au poids sec absolu de pulpe,, du produit L-730-2 décrit dans-les exemples 1 et 2, présente les améliorations suivantes :
EMI16.1
<tb> propriétés <SEP> conditionnées <SEP> propriétés <SEP> à <SEP> l'état
<tb>
<tb> humide
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 'Ténacité <SEP> allonge- <SEP> facteur <SEP> Ténacité <SEP> allon- <SEP> facteur
<tb>
<tb>
<tb> en <SEP> ment <SEP> soyeux <SEP> en <SEP> gement <SEP> soyeux
<tb>
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<tb> gramme <SEP> s/ <SEP> en <SEP> % <SEP> grammes/ <SEP> en <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb> L-730-2 <SEP> dénie:
<SEP> ' <SEP> denier <SEP> denier
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> néant <SEP> 149.9 <SEP> 1.96 <SEP> 17.6 <SEP> 34.5 <SEP> .0.88 <SEP> 37.4 <SEP> 33.1-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.1% <SEP> 151. <SEP> 0 <SEP> 2. <SEP> 01 <SEP> 19. <SEP> 5 <SEP> 39. <SEP> 1 <SEP> 0. <SEP> 95 <SEP> 41.1 <SEP> 39. <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.2% <SEP> 147. <SEP> 6 <SEP> 2.01 <SEP> 19. <SEP> 6 <SEP> 39. <SEP> 5 <SEP> 0. <SEP> 96 <SEP> 41.8 <SEP> 40.3
<tb>
<Desc/Clms Page number 17>
Dans la pratique de la présente invention on note un accroissement de la ténacité; elle est accompagnée d'une augmen- tation de l'allongement plutôt que d'une diminution attendue de celui-ci.
Cette amélioration dans les propriétés physiques du filé se reflète dans le facteur soyeux qui est le produit de la ténacité et de l'allongement du filé, considéré comme étant un indice plus satisfaisant des propriétés du filé que la ténacité ou l'allongement pris isolément.
Exemple 4.
Le produit L-730-1, qui est représentatif des produits de condensation de l'invention du type "au hasard", se prépare de la manière suivante : un des réactifs employés est une huile de tall raffinée contenant 32% d'acides résiniques, le restant du produit consis- tant essentiellement en acides oléique, linoléique et linoléni- que. Cette huile de tall raffinée peut être obtenue dans le commerce sous le nom commercial de Acintol D; elle est préparée par distillation fractionnée de l'hùile de tall'brute. Les au- tres réactifs sont l'oxyde de 1,2-propylène et l'oxyde d'éthylè- ne mélangés en quantités égales en poids.
On effectue la réac- tion dans un récipient à jaquette en présence d'alcali caustique comme catalyseur. ,
On ajoute 10,9 kg du mélange, contenant dans un rapport pondéral égal de l'oxyde d'éthylène et de l'oxyde de 1,2-propy- lène, à 5,45 kg 'd'huile de tall raffinée et à 30 g de NaOH On porte la température depuis 134 C, sous une pression de 3,5 kg cm2, à 164 C sous une pression de 4,9 kg/cm2 en une période de 4 heures et 40 minutes, temps durant lequel les oxydes mélangés sont graduellement introduits dans le mélange d'huile de tall contenant l'alcali caustique comme catalyseur.
Le produit résultant contient 7 unités d'oxyde d'éthylène et 5 unités d'oxyde de 1,2-propylène par mole d'huile de tall.
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Quand on l'utilise dans la conversion d'une pulpe de bois au sulfate préhydrolysée et raffinée en rayonne viscose, il amélio- re de manière significative la filtrabilité de la solution de viscose quand on a utilisé la méthode en suspension ou conven- tionnelle de macération dans la conversion de la pulpe en rayon- ne viscose.
Les produits de condensation du type en séquence, utilisés dans la mise en oeuvre de la présente invention, se préparent de la même manière si ce n'est que l'oxyde de 1,2-propylène et l'oxyde d'éthylène sont introduits dans le récipient de réaction successivement au lieu de l'être simultanément.
Exemple 5.
Par l'emploi des conditions opératoires de macération en suspension indiquées dans l'exemple 1, on obtient les résultats suivants en utilisant les agents tensioactifs indiqués, obtenus en faisant réagir de l'huile de tall raffinée, contenant 32% d'acides résiniques, avec de l'oxyde de propylène et de l'oxyde d'éthylène successivement, le rapport en poids d'oxyde de propy-' lène : oxyde d'éthylène étant de 1 :l, avec l'oxyde d'éthylène pour terminer.
EMI18.1
<tb>
<tb>
Nom <SEP> Rapport <SEP> oxyde <SEP> de <SEP> Grammes <SEP> de
<tb>
<tb> commercial <SEP> polyalcoylène <SEP> filtrat <SEP> Valeur <SEP> K
<tb>
<tb> total <SEP> : <SEP> huile <SEP> de
<tb>
<tb> tall
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> L-1098 <SEP> 2:1 <SEP> 164 <SEP> 24
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> L-1101 <SEP> 4 <SEP> :1 <SEP> 124 <SEP> 23
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> L-1102 <SEP> 10:1 <SEP> 292 <SEP> 27
<tb>
En plus de l'amélioration substantielle de filtration sig- nalée, les trois agents tensioactifs ci-dessus conduisent à une amélioration marquée du facteur soyeux quand on les utilise dans la fabrication d'un filé textile en rayonne viscose.
Ces agents tensioactifs améliorent également la filtration efficacement quand ils sont utilisés dans la méthode conventionnelle de macé-
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ration décrite dans l'exemple 1, et ils sont par conséquent aussi variés dans leurs applications que les agents tensioactifs décrits dans les exemples précédents.
La figure 1 indique les relations concentration. d'alcali caustique de macération : rapport de poids au pressage-,, dans lesquelles on obtient certains niveaux de filtration minima avec et sans l'emploi des agents tensioactifs de 1''invention-,, l'ex- pression "rapport de poids au pressage" désignant le rapport en poids de la masse finale d'alcali-cellulose relativement au poids de cellulose séchée à l'air originale qui n'a pas encore réagi et qui constitue cette masse.
Les aires à l'intérieur, des lignes pointillées appartiennent au niveau de filtration mini- mum désigné, par exemple 800 cm3, obtenable sans addition d'a- gent tensioactif, tandis que les aires à l'intérieur des lignes en trait plein appartiennent au niveau de filtration minimum désigné obtenu avec la même pulpe, mais contenant toutefois 0,1% d'agent tensioactif selon la présente invention. On voit aisé- ment que pour un niveau de filtration minimum donné les gammea convenables de concentration d'alcali caustique et de rapport de poids au pressage sont beaucoup plus étendues pour la pulpe qui a été traitée avec.l'agent tensioactif.
Dans le travail expérimental dont les résultats sont repro- duits dans la figure 1, l'agent tensioactif employé est un pro- duit de condensation "au hasard" d'oxyde d'éthylène-oxyde de propylène obtenu dans la réaction de l'huile de tall raffinée, contenant 32% d'acides résiniques, avec 6,7 moles d'oxyde de propylène et 8,7 moles d'oxyde d'éthylène par mole d'huile de tall, l'agent tensioactif étant présent dans la pulpe en une quantité égale à 0,15 en poids de la pulpe. On applique l'agent tensioactif, à l'état d'une solution aqueuse à 2 g/litre, uni- formément sur toutes-les surfaces de la feuille de pulpe séchée à l'air.
Le mode opératoire expérimental est semblable à celui'
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qui est indiqué dans l'exemple 1, sauf que la température de macération est de 40 C et que des variations ont été apportées dans la concentration de macération caustique et le rapport de poids au pressage.
Dans la figure 2 on représente graphiquement les accrois- sements en filtration de viscose que l'on peut obtenir à divers niveaux de CS2 lorsque les agents tensioactifs de la présente invention sont ajoutés à la pulpe au sulfate préhydrolysée. On utilise dans ce travail expérimental 0,1% en poids du produit de réaction d'un mélange d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de pro- pylène avec une huile de tall raffinée contenant 32% d'acides résiniques, le nombre moyen de moles d'oxyde de propylène étant de 6,7 et le nombre moyen de moles d'oxyde d'éthylène étant de 8,7 par mole d'huile de tall.
Une fois de plus le mode opératoi- re expérimental est semblable à celui mentionné dans l'exemple 1, sauf que la température de macération est de 40 C; l'alcali caustique de macération est une solution à 16,6% de NaOH en poids, le rapport de poids au pressage est de 2,99 et le niveau de CS2 varie de 29 à 39% en poids de la cellulose dans l'alcali- cellulose. On voit à l'analyse de la figure 2 que l'accroisse- ment du taux de filtratibn avec une augmentation du pourcentage en CS2 est beaucoup plus grand dans le cas de la pulpe à laquel- le on'a ajouté l'agent tensioactif ; en outre, la filtration augmente en proportion du niveau de CS2 dans toute la gamme expérimentée.
Les pulpes non traitées et traitées ont toutes été employées dans les conditions optima de macération ét de, pressage comme indiqué plus haut.
On peut ajouter les agents tensioactifs de la présente invention à la cellulose à tout moment approprié du traitement.
Par exemple, on peut les ajouter à la pulpe durant la formation de la feuille de pulpe, après la formation de la feuille, mais préalablement à l'exécution du séchage de la feuille ou après
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que la feuille a été formée et séchée. Les agents tensioactifs peuvent aussi être ajoutés à l'alcali-cellulose préalablement à l'exécution du déchiquetage.
On peut arroser les agents, seuls ou en mélange, sur toute!la surface de la feuille, ou on peut les appliquer sur la feuille, en bandes étroites, bien que, lors- que le processus de macération est suivi d'un déchiquetage en une passe, l'application en bandes ne constitue pas la pratique préférée à cause de la durée relativement courte du déchiquetage et de la possibilité plus réduite de distribution de l'agent tensioactif qui en est la conséquence.
EMI21.1
R E. V E N D I C. A T I 0 N S . ---------------------------
1.- Pulpe chimique au sulfate préhydrolysée dans laquelle est incorporé environ 0.02% à 0,3%, par rapport au poids sec absolu de la pulpe, d'un agent tensioactif comprenant le produit de condensation d'une huile' de tall raffinée, contenant environ de 25% à 35% d'acides résiniques, avec un membre choisi dans le groupe consistant en (1) un mélange d'oxyde propylène et d'oxyde d'éthylène et en (2) de l'oxyde de propylène et de l'oxyde d'éthylène introduits successivement, avec l'oxyde d'éthylène pour terminer, le rapport molaire de l'oxyde polyalcoylène total relativement à l'huile de tall raffinée étant de 2 : 1 à 100 :
tandis que le rapport en poids d'oxyde de propylène relativement à l'oxyde d'éthylène est d'environ 1 : 3 à environ 3 : 1.