BG99709A

BG99709A - Метод за получаване на целулозни разтвори

Info

Publication number: BG99709A
Application number: BG99709A
Authority: BG
Inventors: Stefan Zikeli; Peter Hinterholzer
Original assignee: Lenzing Aktiengesellschaft
Priority date: 1993-10-19
Filing date: 1995-06-07
Publication date: 1996-02-28
Also published as: DE4497844D2; ATA210493A; YU59094A; HRP940679A2; TR27857A; YU48692B; CN1115984A; LV11039B; HK1011034A1; ATE173741T1; RU95112847A; PH31317A; CA2151711A1; AT400581B; DE59407342D1; GB9511772D0; WO1995011261A1; FI952959A; KR950704360A; EP0674662A1

Abstract

По метода се получава формовъчен разтвор на целулоза във воден третичен аминоксид. Предварително раздробени целулозни материали се вкарват във воден разтвор на третичен аминоксид, за да се получи първа суспензия с плътност на сухия материал най-малко 10% тегл. целулоза. Първата суспензия се подлагана висококонсистентно смилане, при което се получава втора суспензия, която се превръща чрез загряване при понижено налягане във формовъчния разтвор на целулозата.

Description

Настоящето изобретение се отнася до метод за получаване на формовъчен разтворена целулоза във воден третичен аминоксид.

IpcmuHHumc аминоксиди са известни като алтернативни разтворители за целулоза. От US-PS 2 179 181 е известно, например, че третични аминоксиди имат способността да разтварят целулоза без дериватизиране и че от тези разтвори чрез утаяване могат да се получат формовани изделия като влакна. В патентите US-PS 3 447 939. 3 447 956 и 3 508941 са описани други методи за получаване на целулозни разтвори, при които като разтворители се използват предимно циклични аминоксиди. При всички тези методи целулозата се разтваря физично при повишена температура.

Когато разтворът се приготвя в двоиношнеков екструдер или в апарат с бъркачка, е необходимо целулозата да се подложи на предварително активиране, за да се осъществи разтварянето достатъчно бързо (виж Das Papier, кн. 12, стр. 784-788). Като предварително активиране се предлага образуване и регенериране на алкална целулоза или хидротермична обработка на целулозата.

И според DD-A 226 573 преди приготвянето на разтвора, което се извършва също в екструдер, се прави предварително активиране на целулозата. При споменатия DD-А се изхожда от целулозна суспензия, съдържаща NMMO, с ниска плътност от най-много 2,5 т. % целулоза. Тази целулозна суспензия се хомогенизира в апарат с бъркалка. След това чрез центрофугиране или изстискване плътността на материала се повишава до 12,5 т. % , суши се до съдържание на вода 10-15 т.% (спрямо NMMO) и в екструдер с деариационна зона се превръща в бистър разтвор при температури между 75 и 120°С.

Методът, съгласно споменатия патент DD-A 226 573, притежава недостатъка, че след хомогенизирането плътността на материала трябва да се повишава от 2,5 т.% до 12,5 т.%, преди да може да се започне със същинското получаване на разтвора. Това изисква един отделен, допълнителен работен етап. Освен това при изстискването или центрофугирането се отделя не само вода, но и NMMO, което е нежелателно.

При метода, описан в ЕР-А 0 356 419 на заявителя, се изхожда между другото от природна целулоза, която се смила в сухо състояние. Използването на сухо смляна природна целулоза позволява, целулозата да се вкарва Във водния разтвор на NMMO в такива големи количества, че работният етап за повишаване на плътността на материала да стане излишен. Изходният материал обаче, т. е. сухо смляната природна целулоза, може да има ороговявания, които произтичат от локално прегряване в устройството за смилане и които се отразяват отрицателно върху разтворимостта във водния NMMO. Освен това едно сухо фино смилане уврежда структурата на целулозата. От тази гледна точка едно сухо смилане до по-големи частици би било по-добро, но по-големите частици изискват по-добро разтваряне при приготвяне на разтвора, тъй като в противен случай целулозата набъбва само повърхностно и не се разтваря добре, което води до получаване на гелни парчета, които причиняват лошо филтруване на целулозния разтвор. f) _И / Ο'ί/ίί-ΟκΎίΖΑ CbCyytJiJ ИЗИзобретението си постйвя задачата, да се опрости и подобри получаването на целулозни разтвори в третични аминоксиди.

Методът, съгласно изобретението, за получаване на формовъчен разтвор на целулоза във водосъдържащ третичен аминоксид се характеризира с това, че се прилага комбинация от мерки:

(а) предварително раздробеният целулозен материал се вкарва във воден разтвор на третичен аминоксид, за да се получи първа суспензия с плътност на сухия материал най-малко 10 т. % целулоза.

(б) първата суспензия се подлага на висококонсистентно смилане, при което се получава втора суспензия, и (в) втората суспензия се превръща чрез загряване и понижено налягане във формовъчния разтвор на целулозата.

Установи се, че едно мокро смилане във висококонсистентната област в присъствие на третичен аминоксид подготвя целулозния материал така добре, съответно активира, че получаването на разтвора се улесняВа. Подходящи прибори за смилане са обикновените висококонсистентни смесители , диспергатори и рафиньори.

Мокрото смилане на целулозата във високо-консистентната област като такова е известно от CAPS 914674. То служи за това, целулозата, предназначена за последващо преВръщане В целулозен ацетат, да се подготви по-добре за химичната реакция.

• · ··· · • * 4β *» » «S »*>··« , * « *β • · · · · « *'·. ,

При мокрото смилане влакната се нарязват, фибрилират и набъбват. Под фибрилиране се разбира разцепване на влакното успоредно на оста на влакното. Една голяма част от фибрилите (влакънцата) остават да висят като ресни по влакната. За смилане се използват машини като напр. холендри, конусни мелници, дискови мелници, хидрораздробители и пулпери. При смилането кашата от материала се обработва между една подвижна и една неподвижна машинна част.

Висококонсистентно смилане е смилането на водна суспензия, която съдържа около 10 т.% до 35 т.% сухо вещество (целулоза). При висококонсистентното смилане изразходваната за смилането енергия се пренася по-добре върху целулозата отколкото при обикновеното смилане. При това се стига не само до разцепване на целулозата на отделни влакна, а и до фибрилиране и разрязване на отделните влакна.

Методът, съгласно изобретението, се характеризира и с това, че желаното действие възниква тогава, когато водният разтвор, използван за получаване на първата суспензия, съдържа третичния аминоксид само от 60 до 72 т.% и по тази начин показва относително високо съдържание на вода. Това дава възможност по един прост начин да се използват повторно напр. предилни бани съотв. коагулационни бани след регенериране като разтворител. Установи се, че желаното действие се получава и тогава, когато в първата и/или втората суспензия има добавки като напр. TiO₇, каолин, багрила, графит, BaSO₄, карбоксиметилцелулоза и противовъзпламенители.

За разтваряне на целулозата в етап (в) е необходимо само съдържанието на вода да се регулира до под 17 т.%. Това може да се направи така, че първо да се отнеме излишната вода и след тоВа В един екструдер да се стопи получената маса до получаването на • · ♦ * разтвор. Тези работни операции са известни, напр. от DE-A 28 30 685. Целесъобразно е обаче тези две операции да се обединят в една, като получената в етап (б) втора суспензия се превръща директно в разтвор съгласно метода, описан в ЕР-А 0 356 419.

Установи се, че предварително раздробеният целулозен материал, които се използва в метода, съгласно изобретението, може да се преработва до получаване иа втората суспензия безпроблемно още при големина на частиците от 70 тт. Като предварително раздробен материал особено успешно се прилагат целулозни стружки с големина до 20 тт. Тези стружки могат да се получат например с чукова мелница или с дискова мелница.

Едно друго предимство на метода, съгласно изобретението, се състои в това, че като целулозен материал може да се използва не само висококачествена природна целулоза, а например, най-малкото отчасти, и стара хартия, стар картон или пресована хартия. Даже е възможно, като целулозен материал отчасти да се предвиждат и преработват дървесни стружки и/или стърготини. Известно е, че дървесни влакна, които обикновено притежават дебели клетъчни стени, влакна с високо съдържание на лигнин или с високо съдържание на смола намаляват реакционната способност на целулозата. Висококонсистентното смилане в присъствие на третичен аминоксид, съгласно изобретението, активира обаче целулозните материали толкова добре, че в етап (в) се получава хомогенен разтвор с добри филтрационни свойства.

В метода, съгласно изобретението, като особено добър третичен аминоксид се прояви И-метилморфолин-И-оксид.

Изобретението се отнася и до метод за получаване на целулозни формовани изделия, при който метод полученият съгласно изобретението целулозен разтвор се формова и вкарва в утаяваща • · · S. .

баня, формованите изделия представляват например фолиа, фолиа под формата на безшевен ръкав, предени влакна и гъби.

Със следващите примери изобретението се описва по-подробно в една предпочитана форма на изпълнение.

Общ принцип на работа

Природна целулоза бе предварително раздробена и импрегнирана в смесител с такова количество 72%-ен NMMO (28 т.% вода), че се получиха 11-16%-ни суспензии. След това суспензиите бяха загрети до температура между 50 и 65°С.

Предварително импрегнираната по този начин с NMMO природна целулоза бе отвеждана непрекъснато от смесителя чрез ексцентрична помпа и с помощта на ишеков транспортьор подавана на рафиньор. Преминалият през мелещите, съответно диспергиращите дискове на рафиньора материал се отнемаше през изпускателна тръба и е помощта на ексцентрична ишекова помпа се прехвърляше в буферен съд (напр. смесител), откъдето се вземаше за приготвяне на разтвора. Разтворът бе приготвен съгласно метода, описан в ЕР-А 0 356 419.

PjNJNpU· JN nd l/Т

Примери 1-4

За смилането бе използван диспергатор Krima KD 450 (диаметър на дисковете 450 тт; обороти 1500 min¹). Изходен материал беше предварително хидролизирана сулфатна целулоза от типа Buckeye V5 (производител: Procter & Gamble), която с помощта на резачен гранулатор бе раздробена предварително до големина 4 тт и смесена с 70%-ен NMMO. Резултатите са представени в таблица 1:

Таблица 1

пример	консистенция	производ.	мелещ процеп
No	(т.%)	(kg/h)	(тт)
1	11,40	272	0,05
2	11,38	272	0,10
3	11,83	272	0,20
4	11,68	272	0,30
сравн.	11,49	___	___

Суспензиите, получени в примерите 1-4, можаха да бъдат превърнати в разтвор за по-кратко време отколкото посмляната сравнителна суспензия (сравн.), в която освен това се виждаха и отделни гелни парченца.

Както вече се спомена, сравнителният пример се проведе с несмляна и само предварително раздробена и с аминоксид импрегнирана природна целулоза. Парченцата природна целулоза се обвиват, съответно на получаването на разтвора по NMMOметода (независимо от това, дали получаването на разтвора става в съд с бъркачка, екструдер или филмтрудер) по време на изпаряването на водата с високовискозен, прясно получен целулозен разтвор и по този начин стават препятствие за по-нататъшния масообмен. Счита се, че това е причината, да се образуват гелни парченца и високовискозният разтвор да се образува само отчасти. Тези гелни парченца водят до затруднения при филтруването.

Примери 5 и 6

За смилането бе използван рафиньор Andritz Sprout-Bauer (диаметър на дисковете 300 тт; обороти 3000 min’¹). Изходен материал беше предварително хидролизирана сулфатна целулоза от типа Buckeye V5 (производител: Procter & Gamble), която имаше • · • · · · големина на частиците 70 тт и беше смесена с 70%-ен NMMO.

Резултатите са представени в таблица 2:

Таблица 2

пример	консистенция	производ.	мелещ
			процеп
No	(т.%)	(kg/h)	(тт)
5	14,5	150	0,20
6	14,5	150	0,30
сравн.	15,9	—	—-
Тъй като	целулозните	парченца	притежаваха максимална

големина 70 х 70 тт, за приготвяне на разтвора беше необходимо повече време отколкото при примерите 1-4. Но и тук бе наблюдаван феноменът, че суспензиите в примерите 5 и 6 преминаваха в разтвор за по-кратко време отколкото несмляната сравнителна суспензия, в която се наблюдаваха и гелни парченца.

Claims

ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИ

1. Метод за получаване на формовъчен разтвор на целулоза във воден третичен аминоксид, характеризиращ се с това, че се прилага комбинация от мерки:

(а) предварително раздробени целулозни материали сс вкарват във воден разтвор на третичен аминоксид, за да се получи първа суспензия с плътност на сухия материал най-малко 10 т.% целулоза, (б) тази първа суспензия се подлага на висококонсистентно смилане, при което се получава втора суспензия, и (в) тази втора суспензия се превръща чрез загряване и понижено налягане във формовъчния разтвор на целулозата.
2. Метод, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че водният разтвор, използван за получаването на първата суспензия, съдържа третичния аминоксид между 60 и 72 т.%.
3. Метод, съгласно претенция 1 или 2, характеризиращ се с това, че предварително раздробеният целулозен материал притежава големина на частиците максимално 70 тт.
4. Метод, съгласно една от претенциите 1 до 3, характеризиращ се с това, че като целулозен материал се използва поне отчасти стара хартия, която е раздробена.
5. Метод, съгласно една от претенциите 1 до 3, характеризиращ се с това, че като целулозен материал се използват поне отчасти дървесни стружки и/или стърготини
6. Метод, съгласно претенция 4, характеризиращ се с това, че като целулозен материал се използва отчасти природна целулоза.
7. Метод, съгласно една от претенциите 1 до 6, характеризиращ се с това, че приведеният в претенция 1 етап (в) се провежда във филмтрудер.

« ·« <·, • φ » • · · » .
8. Метод, съгласно една от претенциите 1 до 7, характеризиращ се с това, че като третичен аминоксид се използва Nметилморфолин-N-okcug.
9. Метод, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че към първата суспензия и/или към втората суспензия се прибавят добавки.
10. Метод за получаване на целулозни формовани изделия, при който метод разтвор на целулоза, получен съгласно претенциите 1 до 9, се формова и вкарва в утаяваща баня.