BR112019014392A2

BR112019014392A2 - Processo para formação de uma fibra ou película de celulose

Info

Publication number: BR112019014392A2
Application number: BR112019014392-0A
Authority: BR
Inventors: Sixta Herbert; Hummel Michael; Le Boulch Kadvaël; Kilpeläinen Ilkka; W. T. King Alistair; Helminen Jussi; Hellstén Sanna
Original assignee: Aalto Univerisity Foundation Sr; Helsingin Yliopisto
Priority date: 2017-01-30
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2020-02-11
Also published as: WO2018138416A1; US11549200B2; EP3574136A1; BR112019014392A8; US20200002848A1; CN110214205A; CA3051143A1

Abstract

de acordo com um aspecto exemplar da presente invenção, é provido um processo para formação de uma fibra ou película de celulose que compreende as etapas de dissolução de polpa em um líquido iônico contendo uma porção catiônica de 1,5,7-triazabiciclo [4.4.0]dec-5-ênio [tbdh]+ e um ânion selecionado do grupo de acordo com a fórmula a), fórmula b) e fórmula c), em que cada um dentre os r, r2, r3, r4, r5, r7, r8, r9 e r10 é h ou um radical de organila e x- é selecionado do grupo que consiste em haletos, pseudoaletos, carboxilatos, sulfito de alquila, sulfato de alquila, dialquilfosfito, fosfato de dialquila, fosfonitos de dialquila e fosfonatos de dialquila, para prover uma massa de fiação, extrusão da massa de fiação através de uma fieira para formar um ou mais filamentos, e uma etapa selecionada do grupo que consiste em fiação de fibras de celulose a partir da solução e extrusão de uma película de celulose a partir da solução.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSO PARA FORMAÇÃO DE UMA FIBRA OU PELÍCULA DE CELULOSE”.

Campo [0001] A presente invenção refere-se a um processo para formação de uma fibra ou película de celulose. Além disso, a invenção refere-se ao uso de líquidos iônicos com estabilidade hidrotérmica melhorada para a dissolução de polpa bem como uma solução de celulose em um líquido iônico com estabilidade hidrotérmica melhorada, adequada para o uso na fiação de fibras de celulose.

Antecedentes [0002] O Mercado têxtil compreende têxteis de roupa (vestuário) convencionais bem como os têxteis técnicos cada vez mais importantes (TT), que são usados principalmente por suas características de desempenho ou funcionais em vez de por sua estética, ou são usados para aplicações de não consumidor (isto é, industrial). O mercado têxtil de roupa é predominantemente (80%) baseado ou no algodão ou no poliéster, ambos tendo efeitos questionáveis no ambiente. A produção de algodão exige muita água, pesticidas e fertilizantes artificiais. Apesar do cultivo não sustentável de algodão as propriedades de produto são apreciadas pelos consumidores quando eles têm boa sensação de manipulação (boa sensação próxima à pele) e são uma fibra natural e, assim, biodegradável. O consumo de têxteis técnicos está crescendo quatro vezes mais rápido do que o de roupas tanto em termos de valor quanto em termos de volume. O valor de Mercado para têxteis técnicos atingiu um volume global de 100 bilhões de € em 2011 e está aumentando rapidamente especialmente na Ásia. A participação de viscose ou de outras fibras celulósicas à base de madeira é de apenas 6% do mercado de fibra total. Entre 1995 e 2005, o consumo mundial de TT cresceu por 41%. Grosseiramente um quarto da matéria-prima

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2/29 usada nos têxteis técnicos é de fibras de base natural (algodão, polpa de madeira), que representa 3,8 milhões de toneladas no ano de 2005. O mercado global para não tecidos era de 7,05 milhões de toneladas, o que corresponde a um valor de Mercado de cerca de 19,8 bilhões de euros em 2010 com aumento estimado para 10 milhões de toneladas até o final de 2016. O crescimento médio (2010-2015) para todos os não tecidos e não tecidos sustentáveis é de 8,5% e 12,7%, respectivamente, mas em certos setores o crescimento pode exceder 25% p.a. O crescimento é esperado como sendo ulteriormente acelerado pelas propriedades melhoradas de materiais sustentáveis. Os principais segmentos de mercado em termos de volume para não tecidos são higiene (31,8%), construção (18,5%), artigos de esfregamento (15,4%) e filtração (4,0%). O mercado de fibra mundial total era de 89,4 Mt em 2014 e é estimado crescer por cerca de 10 % em 2020. A participação de MMCF nesse mercado global foi de 6,7 %, isto é, 6 Mt, e estimada crescer 6 % em 2020. Capacidades de produção de MMCF são incapazes de satisfazer a demanda futura e é estimado que a lacuna de celulose será de 10-20 Mt/a já em 2030.

[0003] Atualmente, cerca de três quartos da produção global de fibras de celulose feitas pelo homem são à base do processo de Viscose. A partir de um ponto de vista ambiental, é questionável se a técnica de Viscose seria ulteriormente promovida. A utilização de grandes quantidades de CS2 e resultados cáusticos em subprodutos nocivos tais como gases de SO_X e de H2S que podem causar estresse severo para forças de trabalho e 0 ambiente. Alternativamente, 0 assim chamado processo de Lyocell pode converter polpas por dissolução em monoidrato de NMMO em produtos de valor adicionado. As primeiras patentes sobre a fabricação de fibras de Lyocell foram depositadas pela American Enka/Akzona Inc (US 4246221), mais tarde por Courtauld e Lenzing AG (EP0490870). A polpa de madeira é dissolvida em

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3/29 uma solução de monoidrato de N-óxido de morfolina de N-metila quente e, em contraste com o processo de Viscose, a massa de fiação (spinning dope) não é extrudada diretamente no meio de coagulação (fiação em condições úmidas, wet spinning) mas passa por uma lacuna de ar onde ela permanece um filamento líquido por um período de tempo curto. Ao esticar a fibra antes e na zona de coagulação, é ganha a característica de alta resistência à tração de fibras de Lyocell que - diferentemente de fibras de Viscose - permanece alta mesmo sob condições úmidas. No entanto, a versatilidade do processo de Lyocell é limitada por certas propriedades intrínsecas de NMMO que resultam de sua estrutura peculiar. A porção de N-0 impede a implementação de agentes de redox-ativos enquanto que a estrutura de éter cíclica é propensa às assim chamadas reações de escapamento (runaway reactions) térmico que necessitam de estabilizadores apropriados. Líquidos iônicos (ILs) poderiam oferecer uma possiblidade de desviar estes problemas. A WO 03/029329 A2 reivindica a dissolução e a possibilidade de regeneração de celulose em uma variedade de líquidos iônicos. A DE 102005017715 A1 e a WO 2006/108861 A2 descrevem a dissolução de celulose em vários líquidos iônicos e misturas de ILs com bases de amina, respectivamente. Na WO 2007/101812 A1 a degradação homogênea intencional de celulose em líquidos iônicos é demonstrada. Detalhes em relação à fiação de fibras a partir de soluções líquidas iônicas podem ser encontradas na DE 102004031025 B3, WO 2007/128268 A2, e WO 2009/118262 A1. Os solventes descritos naquelas patentes são principalmente haletos à base de imidazólio e carboxilatos. Haletos são caracterizados por uma corrosividade pronunciada em direção ao equipamento de processamento de metal e exibem altas temperaturas de processamento que leva a degradação pronunciada da celulose. Carboxilatos, e em particular acetato de 1 -etil-3-metilimidazólio, mostram propriedades viscoe

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4/29 lásticas inferiores para fiação de fibra.

[0004] Anteriormente, ILs com base em 1,5-diazabiciclo[4.3.0]non5-eno (DBN) foram descritos como solventes superiores para o processamento de celulose (WO 2014/162062 A1). Em particular [DBNH] carboxilatos poderíam dissolver celulose a temperaturas moderadas em tempos curtos. Isso contribui substancialmente para a manutenção da integridade de celulose e para economizar energia e custos. Além disso, eles mostram fiabilidade superior em um processo de fiação do tipo Lyocell via úmida de jato seco (dry-jet wet Lyocell-type spinning process) para fornecer fibras com excelentes propriedades mecânicas. As fibras resultantes são similares ou levemente superiores a fibras de Lyocell. Notavelmente, ILs são inerentemente mais seguros do que NMMO. O último é propenso a reações de escapamento térmico espontâneo. São necessários estabilizadores que, no entanto, podem apenas minimizar o risco de acidentes mas não podem garantir uma operação de segurança de 100%. Para processos futuros como fundação tecnológica segura é obviamente um ativo decisivo - se não uma exigência chave.

[0005] Uma operação de unidade chave no processo de Lyocell é o solvente que recicla dos banhos de lavagem e fiação. Isto compreende a remoção do antissolvente, tipicamente água, através de vários estágios de evaporação. Isso exerce estresse térmico sobre a mistura de solvente - antissolvente e pode causar degradação ou outras reações colaterais. Isto resulta em perdas de solventes altamente indesejáveis e exige uma estratégia para reverter as reações (degradação) e restaurar a estrutura de solvente original. Além disso, uma degradação de soluto (celulose) pode ocorrer durante as operações de dissolução, filtração, desaeração e fiação e produtos de degradação respectivos se acumulam no banho de coagulação. NMMO é conhecido como induzindo um amplo conjunto de reações de degradação de celulose.

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Estabilizadores podem impedi-las apenas em uma extensão limitada. Isto deteriora a competitividade de custo através da perda de material e etapas de purificação adicionais dentro da recuperação do solvente. Produtos de degradação de derivado de solvente pode exacerbar a remoção de carboidratos a partir do solvente recuperado.

Sumário da Invenção [0006] É um objetivo da presente invenção superar pelo menos algumas das desvantagens descritas acima e prover um processo de formação de uma fibra ou película de celulose em que polpa é dissolvida em líquidos iônicos à base de TBD e é fiada para dar fibras têxteis em um procedimento de fiação via úmida de jato seco. Os solventes são caracterizados por sua capacidade de dissolver polpa de madeira rapidamente e por sua estabilidade hidrotérmica melhorada, em particular durante a reciclagem de solvente. As soluções são sólidas ou mostram alta viscosidade a baixa temperatura mas são soluções viscoelásticas processáveis a temperaturas moderadamente elevadas (<100°C).

[0007] A invenção é definida pelas características das reivindicações independentes. Algumas concretizações específicas são definidas nas reivindicações dependentes.

[0008] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é provido um processo para formação de uma fibra ou película de celulose que compreende as etapas de dissolução de polpa em um líquido iônico contendo uma porção catiônica de 1,5,7-triazabiciclo[4.4.0] dec-5-ênio [TBDH]⁺ e um ânion selecionado do grupo de acordo com a Fórmula a), Fórmula b) e Fórmula c),

c)

H

em que cada um dentre os R, R², R³, R⁴, R⁵, R⁷, R⁸, R⁹ e R¹⁰ é H ou

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6/29 um radical de organila e Xé selecionado do grupo que consiste em haletos, pseudoaletos, carboxilatos, sulfíto de alquila, sulfato de alquiIa, dialquilfosfito, fosfato de dialquila, fosfonitos de dialquila e fosfonatos de dialquila, para prover uma massa de fiação, e extrusâo da massa de fiação através de uma fieira para formar um ou mais filamentos. [0009] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é provido um uso de um líquido iônico contendo uma porção catiônica de 1,5,7-triazabiciclo[4.4.0]dec-5-ênio [TBDH]⁺ e um ânion selecionado do grupo de acordo com a Fórmula a), Fórmula b) e Fórmula c),

R¹⁰ _R2

R⁷ R⁵

C)

I I

H ¹

em que cada um dentre os R, R², R³, R⁴, R⁵, R⁷, R⁸, R⁹ e R¹⁸é H ou um radical de organila e X é selecionado do grupo que consiste em haletos, pseudoaletos, carboxilatos, sulfito de alquila, sulfato de alquila, dialquilfosfito, fosfato de dialquila, fosfonitos de dialquila e fosfonatos de dialquila para a dissolução de polpa.

[0010] De acordo com um terceiro aspecto da invenção é provida uma solução de celulose compreendendo celulose derivada de polpa e um líquido iônico com estabilidade hidrotérmlca melhorada, o dito líquido iônico compreendendo uma porção catiônica de 1,5,7triazabiciclo[4.4.0]dec-5-ênio [TBDH]⁺ e um ânion selecionado do grupo de acordo com a Fórmula a), Fórmula b) e Fórmula c),

R

c)

em que cada um dentre os R, R², R³, R⁴, R⁵, R⁷, R⁸, R⁹ e R¹⁰ é H ou um radical de organila e Xé selecionado do grupo que consiste em haletos, pseudoaletos, carboxilatos, sulfito de alquila, sulfato de alqui

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7/29 la, diaiquilfosfito, fosfato de dialquila, fosfonitos de dialquila e fosfonatos de dialquila, a dita solução sendo adequada para o uso na fiação de fibras de celulose.

[0011] De acordo com um quarto aspecto da invenção é provido um uso de um líquido iônico reciclado contendo uma porção catiônica de 1,5,7-triazabiciclo[4.4.0]dec-5-ênio [TBDH]⁺ e um ânion selecionado do grupo de acordo com a Fórmula a), Fórmula b) e Fórmula c),

R⁷ R⁵ R⁷ R⁵ H em que cada um dentre os R, R², R³, R⁴, R⁵, R⁷, R⁸, R⁹ e R¹⁰ é H ou um radical de organila e X é selecionado do grupo que consiste em haletos, pseudoaletos, carboxilatos, sulfito de alquila, sulfato de alquiIa, dialquilfosfito, fosfato de dialquila, fosfonitos de dialquila e fosfonatos de dialquila para a preparação de uma fibra ou película de celulose.

[0012] Vantagens consideráveis são providas pela invenção. Por meio da invenção surpreendentemente verificou-se que uma solução de celulose em um líquido iônico com base em TBD tem propriedades viscoelásticas que são excelentes para fiação via úmida de jato seco onde os filamentos têm de resistir a altas razões de estiramento. A boa fiabilidade resultou em fibras com propriedades de superação de fibras de Lyocell atualmente comercialmente disponíveis. Isso está em contraste com líquidos iônicos com base em outros derivados de guanidina.

Breve Descrição dos Desenhos [0013] As seguintes concretizações preferidas serão examinadas mais proximamente com o auxílio de uma descrição detalhada e com referência aos desenhos anexos.

[0014] A FIGURA 1 mostra uma comparação de viscosidade com

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8/29 piexa (esquerda) e módulos dinâmicos (direito) de NMMO, [DBNH]OAc e [mTBDH]OAc - soluções de celulose.

[0015] A FIGURA 2 mostra a distribuição de massa molar de polpa de bétula de pré-hidrólise original e fibras fiadas a partir de vários sol· ventes.

[0016] A FIGURA 3 ilustra estruturas de exemplo de líquidos sônicos adequados para dissolução de celulose, fiação de fibra e tendo estabilidade hidrolítica aumentada: R, R⁵, e R⁷ são H ou radicais de organila. Além disso, posições R², R³, R⁴, R⁸, R⁹ e R¹⁰ podem ser substituídas por radicais de organila ou podem ser simplesmente átomos de hidrogênio. Radicais de organila são de preferência cadeias de alquiia ou de poliéter mas mais de preferência grupos metila. b) Carboxilatos foram comprovados serem os mais benéficos, c) acetato de 7~metH-1,5,7-triazabiciclo[4.4.0]dec~5~ênio [mTBDH]OAc.

[0017] A FIGURA 4 mostra um mecanismo de reação potencial para a hidrólise de [DBNH][OAc] para dar [APPH][OAc], [0018] A FIGURA 5 mostra um mecanismo de reação potencial para a hidrólise de [mTBDH][OAc] para dar [APmTH][OAc] e [mAPTH][OAc].

[0019] A FIGURA 6 é um gráfico que mostra propriedades mecânicas de fibras fiadas de [mTBDH]OAc como função de esticamento (condicionadas). Fibras fiadas a partir de solução a 13% em peso foram medidas na Aalto University; fibras fiadas a partir de solução a 14% em peso foram medidas por um instituto externo credenciado.

[0020] A FIGURA 7 mostra espectros de ¹H-RMN de [mTBDH] [OAc] (topo) e depois do aquecimento (fundo) [0021] A FIGURA 8 provê 8 gráficos, (Figura 8A- Figura 8H) que mostram as concentrações relativas em % em mol de líquidos iônicos e seus produtos de hidrólise representados graficamente contra o tempo em dias.

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Concretizações [0022] Como mencionado acima, por meio das concretizações, surpreendentemente verificou-se que em contraste com outros derivados de guanidina, soluções de celulose em líquidos iônicos com base em TBD surpreendentemente mostram propriedades víscoelásticas que são excelentes para fiação via úmida de jato seco onde os filamentos têm que resistir a altas razões de esticamento. A boa fiabilidade resultou em fibras com propriedades que superam fibras de Lyocell atualmente comercialmente disponíveis. As propriedades viscoelásticas favoráveis particulares encontradas para soluções de celulose de IL à base de TBD permitem condições de processamento moderadas durante as operações de unidade de dissolução, filtração, desaeração e fiação. Este baixo estresse térmico é refletido por uma conservação quase completa da distribuição de massa molar da celulose.

[0023] Em comparação com [DBNH][OAc] em nossa invenção anterior no processo de IONCELL-F (WO 2014/162062 A1), [mTBDH] [OAc] mostra estabilidade hidrolítica consideravelmente aumentada (Tabela 1). [DBNH][OAc] demonstrou ser instável sob condições de reciclagem. Se soluções de [DBNH][OAc]:H2O (1:1 mol eq) e [mTBDH] [OAcpHzO (1:1 mol eq) foram submetidas a aquecimento foi encontrado que cerca de 5% em mol de [DBNH][OAc] são hidrolisados a 90°C no período de 15 min, enquanto que [mTBDH][OAc] é apenas hidrolisado por < 0,3 % sob as mesmas condições. 90°C é grosseiramente as condições exigidas para a reciclagem do líquido iônico (evaporação de água) e uma composição de 1:1 mol de líquido iônico e água são as condições onde hidrólise se torne problemática. Mesmo a 130°C, [mTBDH][OAc] apenas hidrólises ~ 3% no período de 15 min, consequentemente, sua estabilidade hidrolítica é drasticamente aumentada.

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Extensão de hidrólise a 90°C depois de 15 min a 130°C depois de 60 min [DBNH][ÕAcí 5?2% [mTBDH][OAc] <0,3% 11,4%

Tabela 1. Resultados dos estudos cinéticos de hidrólise preliminares. [0024] A FIGURA 1 mostra uma comparação de viscosidade complexa (Figura 1A) e módulos dinâmicos (armazenagem e módulos de perda) (Figura 1B) de NMIVIO, [DBNHjOAc e [mTBDHjOAc - soluções de celulose em que cada uma da viscosidade complexa e módulos dinâmicos são representados graficamente contra a frequência angular de acordo com pelo menos algumas concretizações da presente invenção. Na Figura 1B os símbolos sólidos representam os módulos de armazenagem e os símbolos abertos significam os módulos de perda. Pode ser visto a partir dos gráficos que soluções de celulose em (TBD)-ILs, em particular em acetato de 7-metil--1,5,7-triazabiciclo[4.4.0] dec-5-ênio mostrava propriedades viscoelásticas que são similares às soluções respectivas em monoidratado de NMMO e [DBNH] OAc, respectivamente (vide também a Tabela 3). Isso permite uma fiação eficiente das respectivas soluções em um processo de fiação úmida a seco. A temperatura de fiação exigida é levemente mais alta do que para soluções de [DBNHjOAc, mas mais baixa do que no processo de Lyocell à base de NMMO. Esta parece ser uma característica particular de compostos iônicos à base de DBN e de TBD. ILs derivados do análogo estruturalmente de 1,1,3,3-tetrametilguanidina (TMG), tal como [TMGHjOAc, por exemplo, podería não ser usado como solvente de fiação. Soluções de celulose respectivas mostraram um forte caráter de gel que prejudicava a extrusão de filamentos e impedia seu esticamento na lacuna de ar.

[0025] A FIGURA 2 é um gráfico que mostra um gráfico de fração

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11/29 de massa diferencial representado graficamente contra massa molar de log em que a distribuição de massa molar de polpa de bétula de pré-hidrólise original e fibras fiadas a partir de vários solventes. Em comparação com polpa de bétula de PHK antes da dissolução com fibras fiadas a partir de NMMO, [DBNHjOAc e [mTDBH]OAc pode ser visto a partir da Figura que não há nenhuma degradação estatisticamente significativa. Em outras palavras, as propriedades viscoelásticas favoráveis particulares encontradas para soluções de celulose de IL à base de TBD permitem condições de processamento moderadas durante as operações de unidade dissolução, filtração, desaeração e fiação. Este baixo estresse térmico é refletido por uma conservação quase completa da distribuição de massa molar da celulose.

[0026] A FIGURA 3 ilustra estruturas de exemplo de líquidos iônicos adequadas para dissolução de celulose, fiação de fibra e tendo estabilidade hidrolítica aumentada. Os líquidos iônicos tipicamente compreendem uma porção de 1,5,7-triazabiciclo[4.4.0]dec-5-ênio [TBDH]⁺ catiônica (de preferência alquilada) e um ânion com alta basicidade, em termos de afinidade de prótons ou parâmetro de Kamlet-Taft. R, R⁵, e R⁷são H ou radicais de organila. Além disso, posições R², R³, R⁴, R⁸, R⁹e R¹⁰ podem ser substituídas por radicais de organila ou podem ser simplesmente átomos de hidrogênio. Radicais de organila são de preferência cadeias de alquila ou de poliéter mas mais de preferência grupos metila. Os ânions preferidos dos líquidos iônicos são haletos (fluoreto, cloreto, brometo e iodeto), pseudoaletos (cianeto, tiocianeto, cianato), carboxilatos (formiato, acetato, propionato, butirato), sulfito de alquila, sulfato de alquila, fosfito de dialquila, fosfato de dialquila, fosfonitos de dialquila, fosfonatos de dialquila. Carboxilatos foram provados mais benéficos (Figura 3b). O ótimo escopo do núcleo da estrutura líquida tônica à base de TBD é mostrado na Figura 3c.

[0027] A FIGURA 4 mostra um mecanismo de reação potencial

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12/29 para a hidrólise de [DBNH][OAc] para dar [APPH][OAc], As cinéticas de hidrólise para [DBNH][OAc] foram exatamente determinadas via ¹HRMN para uma mistura de liquido iônico - água de uma razão em mol de 1:1 mol. 5% de hidrólise de [DBNH][OAc] para dar [APPH][OAc] foram encontrados no periodo de 15 min a 90°C.

[0028] A FIGURA 5 mostra um mecanismo de reação potencial para a hidrólise de [mTBDH][OAc] para dar [APmTH][OAc] e [mAPTH][OAc], As cinéticas de hidrólise para[mTBDH][OAc] foram exatamente determinadas via ¹H-RMN para uma mistura de líquido iônico água de razão em mol de 1:1. <0,3 % de hidrólise de [mTBDH][OAc] para dar [APmTH][OAc] e [mAPTH][OAc] foi encontrado no período de 15 min a 90°C.

[0029] A FIGURA 6 é um gráfico que mostra propriedades mecânicas de fibras fiadas a partir de [mTBDHjOAc como função de esticamento (condicionadas). As propriedades mecânicas medidas eram Título (dtex) e Tenacidade (cN/tex). Fibras fiadas a partir de solução a 13% em peso foram medidas na Aalto University; fibras fiadas a partir de solução a 14% em peso foram medidas por um instituto externo credenciado.

[0030] A FIGURA 7 mostra espectros de ¹H-RMN de [mTBDH] [OAc] (topo) e depois aquecimento (fundo), isto é, o grau de hidrólise de [mTBDH][OAc] foi medido usando-se ¹H RMN. A mistura de líquido iônico - água (razão em mol de 1:1) foi aquecida a 90°C e separadamente a 130°C. Análise de ¹H RMN, integração de [mTBDH][OAc] contra os dois produtos de hidrólise [APmTH][OAc] e [mAPTH][OAc] mostravam < 0,3 % de degradação no período de 15 min a 90°C. 11,4% de hidrólise demonstraram ocorrer no período de 60 min na temperatura significativamente mais alta de 130°C. (APmT: 1-(3-amoniopropil)tetraidro-3-metil-2(7H) -pirimidinona; mAPT: acetato de 1-[3-(metilamônio) propil]tetraidro-2(fH)-pirimidinona)

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13/29 [0031] A FIGURA 8 provê 8 gráficos, (Figura 8A - Figura 8H) que mostram as cinéticas de hidrólise de [mTBDH][OAc] (A, C, E, G) em comparação com [DBNH][OAc] (B, D, F, H) a 80°C (A-D) e a temperatura ambiente (E-H) com 5% de água adicionada (A-B, E-F) e sem água adicionada (C~D, G-H).

[0032] Concretizações descritas aqui referem-se a um processo para formação de uma fibra ou película de celulose compreendendo as etapas de dissolução de polpa em um líquido iônico contendo uma porção de 1,5,7-triazabiciclo[4.4.0]dec-5-ênio [TBDH]⁺ catiônica e um ânion selecionado do grupo de acordo com a Fórmula a), Fórmula b) e Fórmula c),

c)

I

H

em que cada um dentre os R, R², R³, R⁴, R⁵, R⁷, R⁸, R⁹ e R¹⁰ é H ou um radical de organila e X é selecionado do grupo que consiste em haletos, pseudoaletos, carboxilatos, sulfito de alquila, sulfato de alquíla, dialquilfosfito, fosfato de dialquila, fosfonitos de dialquila e fosfonatos de dialquila, para prover uma massa de fiação, extrusão da massa de fiação através de uma fieira para formar um ou mais filamentos, e uma etapa selecionada do grupo que consiste em fiação de fibras de celulose a partir da solução e extrusão de uma película de celulose a partir da solução.

[0033] Como descrito acima, os líquidos iônicos empregados nas presentes concretizações têm excelente estabilidade hidrolítica quando comparados com outros líquidos iônicos, por exemplo, quando comparados com [DBNH][OAc], [0034] Em uma concretização os radicais de organila da porção catiônica são grupos alquila. Em uma outra concretização os radicais de organila são cadeias de poliéter. Em uma concretização, os radicais

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14/29 de organila são alquila linear ou ramificada (tipicamente C1-C6), grupos alcóxi ou alcoxialquila ou resíduos contendo porções de arila. Em uma concretização preferida os radicais de organila são grupos metila. [0035] Outras concretizações descrevem ânions do líquido iônico. Em uma concretização o ânion é um haleto, de preferência um haleto selecionado do grupo que consiste em fluoreto, cloreto, brometo e iodeto. Em uma concretização adequada o ânion é um carboxilato, de preferência a carboxilato selecionado do grupo que consiste em formiato, acetato, propionato e butirato. Carboxilatos provaram ser os ânions mais benéficos nas concretizações da presente invenção. Carboxilatos e em particular acetatos formam o melhor compromisso com relação à viscosidade, ao poder de dissolução em termos do valor beta (KamletTaft) e à não corrosividade. Outros ânions, no entanto, são extremamente úteis em outras concretizações. Em uma concretização o ânion é um pseudoaleto, de preferência um pseudoaleto selecionado do grupo que consiste em cianeto, tiocianeto e cianato.

[0036] Várias polpas podem ser dissolvidas na etapa de dissolução. Em uma concretização a polpa para a dissolução é uma polpa química tal como papel e a dissolução de polpa, de preferência polpa química não alvejada, polpa química adequadamente alvejada, polpa de dissolução mais adequadamente alvejada.

[0037] A dissolução da polpa pode ser realizada em uma variedade de modos. Em uma concretização a etapa de dissolução compreende as etapas de contato de 5 - 20% em peso de polpa com o líquido iônico para prover uma suspensão e misturação da suspensão em um misturador para dissolver a polpa. Qualquer misturador adequado para a misturação de líquidos iônicos e polpa pode ser usado. Em uma concretização a misturação é realizada com um sistema de amassador vertical. Em uma concretização a misturação é realizada com uma filme-trusora (filmtruder). Em uma outra concretização, a mistura é

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15/29 realizada com uma extrusora.

[0038] Em concretizações usando-se uma mistura de um líquido iônico e um antissolvente para pré-homogeneização e suspensão do soluto o antissolvente é parcialmente removida sob pressão reduzida durante a dissolução. Em uma outra concretização a totalidade do antissolvente é removida sob pressão reduzida durante a dissolução.

[0039] Para facilitar a dissolução da polpa, o líquido iônico pode ser aquecido. Em uma concretização o líquido iônico é aquecido para uma temperatura na faixa de 30°C a 150°C, de preferência de 50°C a 130°C, adequadamente 80°C, 90°C, 100°C, 110°C ou 120°C.

[0040] Concretizações provêem massas de fiação para fiação de filamentos, fibras e/ou películas de celulose. Para as finalidades da presente invenção, uma massa de fiação é uma solução de celulose que pode ser esticada para dar fibras, filamentos e/ou películas através de uma fieira, devido às propriedades viscoelásticas específicas da solução de celulose.

[0041] Em uma concretização a etapa de dissolução provê uma massa de fiação tendo uma taxa de cisalhamento de zero na faixa de 20000 a 60000 Pas. Em uma outra concretização a etapa de dissolução provê uma massa de fiação tendo um ponto de cruzamento de módulos dinâmicos sendo localizados entre 0,2 - 2 see¹ e 1500 7000 Pa, em particular 2000 - 7000 Pa. Está claro que concretizações do processo provêem soluções com propriedades viscoelásticas que são excelentes para fiação via úmida de jato seco onde os filamentos têm que resistir a altas razões de esticamento. As propriedades viscoelásticas permitem um processo de fiação estável que compreende extrusão através de fieiras.

[0042] Em uma outra concretização a massa de fiação é filtrada com aparelho de filtração por pressão equipado com um filtro de velo de metal antes da extrusão da massa de fiação através de uma fieira.

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A massa de fiação é filtrada para remover partículas sólidas insolúveis e partículas em gel. A remoção de tais partículas facilita a fiação e garante uma vida de trabalho longa do equipamento de fiação, por exemplo, a fieira não sofre coagulação se partículas insolúveis fossem separadas por filtração.

[0043] Similarmente, desgaseificação da massa de fiação pode facilitar a fiação. Em uma concretização a massa de fiação é desgaseificada em um ambiente de vácuo aquecido.

[0044] Depois da dissolução da polpa, a massa de fiação filtrada e desgaseificada é, em uma concretização, transferida para uma unidade de fiação. A massa de fiação pode ser transferida em um estado de plástico, quente, tal como a uma temperatura maior do que a temperatura ambiente, tipicamente a temperatura na faixa de 30°C a 150°C, de preferência de 50°C a 130°C, adequadamente 80°C, 90°C, 100°C, 110°C ou 120°C, mais adequadamente a massa de fiação é transferida em uma temperatura igual ou próxima à temperatura de dissolução, filtração ou fiação.

[0045] Alternativamente, a massa de fiação pode ser armazenada e mais tarde transferida como um sólido. Em uma concretização a massa de fiação é transferida em um ou mais pedaços sólidos a temperaturas abaixo do ponto de cristalização. Para as finalidades de concretizações descritas aqui, a temperatura de armazenagem significa a uma temperatura na faixa de 17°C a 50°C, particularmente a uma temperatura na faixa de 20°C a 30°C, adequadamente a uma temperatura de 25°C. Solidificação da massa de fiação a temperatura ambiente é um bom indicador de viscoelasticidade adequada mas não um pré-requesito.

[0046] Em uma outra concretização, a massa de fiação é extrudada em uma lacuna de ar. Em uma concretização os filamentos providos por extrusão são esticados na lacuna de ar. O esticamento pode

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17/29 compreender razões de esticamento de 1 a 20, de preferência razões de esticamento de 6 a 15. Isto permite a modelação da solução como um filamento ou película por esticamento do filamento ou de película enquanto ainda em solução orientar as moléculas.

[0047] Extrusâo ocorre a uma temperatura elevada. Em uma concretização a massa de fiação é extrudada a uma temperatura na faixa de 60°C a 100°C, de preferência de 75°C a 95°C, adequadamente de 80°C a 90°C.

[0048] Diferentes fieiras podem ser usadas em concretizações. Em uma concretização a massa de fiação é extrudada através de uma fieira de multifilamentos.

[0049] Em uma outra concretização o filamento é removido através de um banho de fiação para regeneração de celulose, o dito banho de fiação contendo um antissolvente, ou uma mistura do antissolvente e do líquido iônico usada como o solvente de fiação. Em uma concretização o antissolvente é água.

[0050] Fibras fiadas a partir de líquidos iônicos hidrotermicamente estáveis têm excelentes propriedades. A partir da seguinte tabela pode ser visto que as propriedades de fibras fiadas a partir de uma solução de celulose em [mTBDH]OAc, comparam-se excessivamente favoravelmente com fibras têxteis, de viscose, de modal e de lyocell comerciais, bem como fibras fiadas a partir de NMMO e [DBNHjOAc.

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[mTBDH]OAc	comercial	laboratório
Viscose	Modal	Lyocell	NMMO 13%^a)	[DBNHjOAc 13%^a)	[mTBDHjOAc
13%	13%^c)
Título [dtex]	1,4	1,3	1,3	1,5^b)	1,5^b)	1,24	1,21
Tenacidade cond. [cN/dtex]	23,9	33,1	40,2	54,7^b)	54,9^b)	49,9	52,8
Alongamento cond, [%]	20,1	13,5	13,0	11,2^b)	10,7^b)	9,5	10,0
Tenacidade a úmido [cN/dtex]	12,5	18,4	37,5			49,4	51
Alongamento a úmido [%]	22,0	14,1	18,4			11,8	12,1

a) razão de esticamento: 14; b) medida por um instituto externo credenciado; c) fiado usando-se [mTBDH][OAc] recilado.

Tabela 2. Propriedades de fibras têxteis e fibras fiadas a partir soluções comerciais de NMMO, [DBNHjOAc e [mTBDHjOAc.

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Assim, concretizações referem-se à produção de fibras e películas. Em uma concretização o processo produz uma fibra de celulose tendo uma tenacidade seca de > 35 cN/tex e uma tenacidade úmida para seca de > 0,70, de preferência a tenacidade seca de > 40 cN/tex e uma tenacidade úmida para seca de > 0,80. Em uma outra concretização o processo produz fibras têxteis. Em ainda uma outra concretização o processo produz fibras técnicas. Em uma concretização o processo produz uma pelícuia.

[0051] Outras concretizações referem-se ao tratamento do solvente líquido iônico. Em uma concretização o líquido iônico é reciclado. Em uma concretização a reciclagem do líquido iônico é facilitada através da estabilidade hidrotérmica melhorada do líquido iônico derivado de TBD. Em uma outra concretização, o líquido iônico é purificado por destilação a vácuo. Em uma concretização o líquido iônico é purificado antes do uso nas concretizações do processo ou depois da reciclagem. Tipicamente o líquido iônico é reciclado para o uso nas concretizações do presente processo, para a dissolução de polpa para formar uma fibra ou película de celulose. Assim, concretizações referem-se ao uso de um líquido iônico reciclado para a preparação de uma fibra ou película de celulose. Em uma concretização a líquido iônico reciclado contendo uma porção de 1,5,7-triazabiciclo[4.4.0]dec-5-ênio [TBDH]¹· catíôníca e um ânion selecionado do grupo de acordo com a Fórmula a), Fórmula b) and Fórmula c),

R⁷ R⁵ R⁷ R⁵ H em que cada um dentre os R, R², R³, R⁴, R⁵, R⁷, R⁸, R⁹ e R¹⁰ é H ou um radical de organila e X' é selecionado do grupo que consiste em haletos, pseudoaletos, carboxilatos, sulfíto de alquila, sulfato de alqui la, dialquilfosfito, fosfato de dialquila, fosfonitos de dialquila e fosfona

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20/29 tos de dialquila entra em contato com uma polpa para dissolver a polpa provendo uma massa de fiação, extrusâo da massa de fiação através de uma fieira para formar um ou mais filamentos, e uma etapa selecionada do grupo que consiste em fiação de fibras de celulose a partir da solução, e extrusâo de uma película de celulose a partir da solução. EXEMPLOS

Exemplo 1. Preparação de [mTBDH][OAc], [0052] 400 g de MTBD pré-destilado foram adicionados a 157 g de ácido acético glacial em um frasco Erlenmeyer durante o período de 10 min. O frasco foi imerso em um banho de gelo para evitar a temperatura se elevando acima de 80°C. Depois da adição a mistura foi agitada totalmente para dar 557 g de [mTBDH][OAc].

Exemplo 2. Cinéticas de hidrólise de [DBNH][OAc] [0053] As cinéticas de hidrólise para [DBNH][OAc] foram exatamente determinadas via ¹H RMN para uma mistura de líquido iônico água de uma razão em mol de 1:1,5 % de hidrólise de [DBNH][OAc] para dar [APPH][OAc] foi encontrada no período de 15 min a 90°C. Exemplo 3. Cinéticas de hidrólise de [mTBDH][OAc] experimentais [0054] O grau de hidrólise de [mTBDH][OAc] foi medido usando-se ¹H RMN. A mistura de líquido iônico - água (razão molar de 1:1) foi aquecida a 90°C e separadamente a 130°C. Análise de 1H RMN, integrando [mTBDH][OAc] contra os dois produtos de hidrólise [APmTH] [OAc] e [mAPTH][OAc] (FIGURA 5 e FIGURA 7) mostrou < 0,3 % de degradação no período de 15 min a 90°C. 11,4 % de hidrólise demonstrou ocorrer no período de 60 min na temperatura significativamente mais alta de 130°C.

[0055] (APmT: 1-(3-amoniopropil)tetraidro-3-metil-2(1H) -pirimidi-nona; mAPT: acetato de 1-[3-(metilamônio)propil]tetraidro-2(1H)~ pirimidinona)

Exemplo 4. Preparação de massa de fiação.

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21/29 [0056] De 5 - 20% em peso de polpa (de preferência de 10-15% em peso) são misturados em uma mistura de um líquido iônico à base de TBD. A suspensão é transferida para um sistema de amassador vertical (ou um agitador em escala menor). Dissolução prossegue rápido (dentro dos períodos de tempo de 0,5 - 3 h) a baixa revolução (10 rpm) e a temperatura moderada (de 60°C~100°C). A solução resultante pode ser filtrada por meio de uma filtração por pressão equipado com um filtro de velo metálico (finura de 5 pm absoluto) e desgaseificada em um ambiente a vácuo aquecido. A massa de fiação é então ou transformada em estado plástico, quente ou como peça(s) sólida(s) a temperatura ambiente para a unidade de fiação. As condições de fiação são sumarizadas nos Exemplos 5 e 6.

Exemplo 5: Fiação de massas à base de TBD.

[0057] Massa de fiação (13% em peso de pré-hidrólise de polpa de kraft de bétula em [[mTBDH]OAc) preparada como descrito no Exemplo 4 é fiada através de uma fieira de multifilamentos (36 orifícios, diâmetro de capilar de 100 pm) a 84°C com uma velocidade de extrusão de 1,6 ml/min. A velocidade de captação (take-up) foi variada sistematicamente para ajustar diferentes razões de esticamento. As propriedades das fibras resultantes são dadas na Tabela 4 e na Figura 6. Os filamentos mostraram excelente estabilidade de fiação sobre uma faixa inteira investigada.

Exemplo 6: Fiação de massas à base de TBD.

[0058] Massa de fiação (14% em peso de pré-hidrólise de polpa de kraft de bétula em [mTBDH]OAc) preparada como descrito no Exemplo 4 é fiada através de uma fieira de multifilamentos (36 orifícios, diâmetro de capilar de 100 pm) a 93°C com uma velocidade de extrusão de 1,6 ml/min. A velocidade de captação foi variada sistematicamente para ajustar diferentes razões de esticamento. Outros parâmetros e as propriedades das fibras resultantes são dados na Tabela 5 e na Figura

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6. Os filamentos mostravam excelente estabilidade de fiação sobre a faixa inteira investigada.

Solvente	Concentração % em peso	Temperatura °C	ηο Pas	Gcop Pa	©COP S'¹
[mTBDHJOAc	14	90	33600	4220	0,76
[mTBDHJOAc	13	85	24300	3630	0,67
[DBNHJOÂc	13	80	31700	4040	0,78
NMMO-H₂O	13	95	276500	5620	0,56

Tabela 3. Propriedades reológicas chave de diferentes massas em fiação na respectiva temperatura de fiação

Esticamento	Título	Alongamento	Tenacidade
dtex	±	%	±	cN/tex	±
1	12,5	1,6	15,7	1,9	29,4	1,0
1,5	8,0	1,0	14,8	2,1	35,9	2,3
2	6,4	0,7	11,3	1,7	35,5	3,0
4	3,3	0,3	9,9	0,7	45,4	2,9
6	2,2	0,4	8,9	0,6	47,0	3,2
6 úmido	2,1	0,5	10,5	1,1	44,8	3,4

Tabela 4. Propriedades mecânicas (condicionadas com exceção da última linha) de fibras oriundas de solução a 13% em peso de [mTBDjOAc.

Esticamento	Título	Alongamento	Tenacidade
dtex	±	%	±	cN/tex	±
1	7,6	0,9	14,3	2,3	35,4	2,7
2	9,0	1,2	14,2	2,4	38,8	4,5
4	4,3	0,9	11,0	1,7	48,9	5,3
6	3,8	0,8	9,5	1,5	48,6	7,0
8	2,6	0,7	9,2	1,0	54,3	7,2
9	3,4	1,1	9,2	1,2	45,6	6,0

Tabela 5. Propriedades mecânicas de fibras oriundas de solução a 14% em peso de [mTBDjOAc (medida por um instituto externo credenciado).

Exemplo 7: Estabilidade hidrolítica de [mTBDH][OÂc] em

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23/29 comparação com [DBNH][OAcJ.

[0059] Cinéticas de hidrólise para [mTBDH][OAc] e [DBNH][OAc] foram medidas usando-se teor de umidade que varia de 0 a 5% em peso, representando uma faixa relativa para o processo de dissolução e fiação. Temperatura ambiente é relevante para o transporte e a armazenagem de longo prazo do liquido iônico, enquanto que 80°C representa a temperatura de operação no processo de dissolução e de fiação. As concentrações de líquidos iônicos e seus produtos de hidrólise foram determinados por meio de eletroforese capilar determinado (CE). Os resultados são mostrados na FIGURA 8.

[0060] Para [mTBDH][OAc] puro, nenhuma hidrólise foi observada a temperatura ambiente durante o período de 38 dias. O mesmo se aplica para [DBNH][OAc] puro pelo mesmo tempo de armazenagem; no entanto, depois de 80 dias a formação de 5% em mol de APPAc foi observada.

[0061] A 80°C, a amostra de [mTBDH][OAc] sem umidade adicionada mostrou hidrólise de 6% em mol no período de 16 dias e 20% em mol no período de 39 dias. Pelos primeiros 16 dias, a hidrólise foi devido à formação de [H-mTBDH][OAc], enquanto que também [AmTBDH][OAc] foi observado depois de 39 dias. Para [DBNH][OAc] puro, mais do que 20% em mol foi convertido em APPAc em 16 dias, e cerca de 80% em mol em 39 dias. Depois de 80 dias, apenas 8% em mol do [DBNH][OAo] original estava permanecendo na amostra, o resto sendo hidrolisado para dar APPAc.

[0062] A amostra de [mTBDH][OAc] com 5% em peso de água adicionada foi também totalmente estável em relação à hidrólise a temperatura ambiente durante o período estudado de 39 dias. Em comparação, 8% em mol de [DBNH][OAc] com 5% de umidade foram hidrolisados em relação a [APPH][OAc] em 35 dias e 10% em mol em 80 dias.

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24/29 [0063] A 80°C, 38% em mol do [mTBDH][OAc] com 5% em peso de água adicionada foram hidrolisados depois de 16 dias, e 49% em mol depois de 39 dias. No firn do periodo de 39 dias, 22% em mol de [H-mTBDH][OAc] foram observados, enquanto que a parte da forma acetilada foi de 27% em mol. Para comparação, mais do que 90% de [DBNH][OAc] foram hidrolisados ao mesmo tempo, conversão completa em sua forma amida. Depois de 80 dias, apenas 5% em mol do [DBNH][OAc] original permaneciam.

[0064] [mTDBH][OAc] superou [DBNH][OAc] com base nas seguintes constatações:

® [mTBDH][OAc] mostrou estabilidade hldroiítica completa a temperatura ambiente por um período de 39 dias, ainda na presença de 5% em peso de umidade adicionada.

« [mTBDH][OAc] puro foi encontrado 4 mais vezes mais estáveis em relação à hidróiise a 80°C do que [DBNH][OAc] puro (20% em mol vs. 80% em mol hidrolisado em 39 dias) e a hidróiise era 64% mais lenta (hidróiise de 20% em mol em 39 dias vs. em 14 dias) * Na presença de 5% em peso de umidade adicionada, [mTBDH][OAc] foi 5 vezes mais estáveis em relação à hidróiise do que [DBNH][OAc] (51% em mol de IL permanecendo intacto depois de 39 dias para [mTBDH][OAc] vs. 10% em mol for [DBNH][OAc]). A hidróiise foi 19 vezes mais lenta (50% em mol hidrolisado em >39 dias para [mTBDH][OAc] vs. <2 dias para [DBNH][OAc]).

Exemplo 8: Reciclabilidade de [mTBDH][OAc], [0065] Massa de fiação (13% em peso de pré-hidrólise de polpa de kraft de bétula em [mTBDH][OAc]) preparada como descrito no Exemplo 4 é fiada através de uma fleira de multifilamentos (200 orifícios, diâmetro de capilar de 100 pm) a 85°C com uma velocidade de extrusão de 5,5 ml/min. O solvente de [mTBDH][OAc] foi recuperado a partir do

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25/29 banho de coagulação usando-se uma evaporação de múltiplas etapas para remover a água, conseguindo um teor de água residual de 2 a 3,5% em peso. O solvente recuperado foi caracterizado com base na eletroforese de capilar (CE), titulação de Karl-Fischer e ^SH RMN, e usado para a preparação de uma massa de fiação do próximo ciclo sem outra purificação.

[0066] No total, cinco ciclos de fiação consecutivos foram realizados. Nenhum produto de hidrólise foi detectado no solvente recuperado em qualquer uma das cinco experiências. O desempenho de fiação das massas preparadas com o solvente recuperado era comparável com aquelas feitas usando-se o solvente fresco. As propriedades reológicas chave das massas de fiação são listadas na Tabela 6.

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Ciclo	Teor de umidade	©COP S’¹
Solvente	no solvente % em peso	Concentração % em peso	Temperatura °C	ηο Pas	Gcop Pa
1	[mTBDHjOAc fresco	0,24	13	85	32 700	2337	0,29
2	[mTBDH]OAc recuperado a partir do ciclo 1	3,10	13	85	28 500	3996	0,84
3	[mTBDH]OAc recuperado a partir do ciclo 2	2,17	13	85	31 200	3918	0,74
4	[mTBDH]OAc recuperado a partir do ciclo 3	2,65	13	85	26 835	3630	0,81
5	[mTBDHjOAc recuperado a partir do ciclo 4	2,84	13	85	32 890	4203	0,76

Tabela 6 As propriedades reológicas chave das massas de fiação preparadas usando-se [mTBDH][OAc] recuperado, [0067] Em comparação, quando [DBNH][OAc] usado para fiação de fibra foi recuperado, o solvente recuperado continha de 10,3 a 11,9% em mo! de [APPH][OAc], O solvente recuperado (com teor de água residual de 2,9 a 3,5% em peso) não foi capaz de dissolver celulose para preparar uma massa de fiação e assim não podería ser reciclado ainda uma vez.

[0068] Deve ser entendido que as concretizações da invenção reveladas não são limitadas às estruturas particulares, etapas de processo, ou materiais revelados aqui, mas são estendidos a seus equivalentes como seriam reconhecidos por aqueles versados comumente na técnica relevante. Também seria entendido que terminologia empregada aqui é usada para a finalidade de descrição das concretizações particular apenas e não se destina a ser limitante.

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27/29 [0069] Referência através de todo o relatório a uma concretização ou uma concretização significa que uma modalidade, estrutura ou característica descrita em ligação com a concretização está incluída em pelo menos uma concretização da presente invenção. Assim, aparências das frases em uma modalidade ou em uma concretização em vários lugares através de todo este relatório não são necessariamente todos os referentes à mesma concretização. Onde referência é feita para um valor numérico usando-se um termo como tal, por exemplo, cerca de ou substancialmente, o valor numérico exato é também revelado.

[0070] Como usado aqui, uma pluralidade de itens, elementos estruturais, elementos composicionais, e/ou materiais podem ser apresentados em uma lista comum para conveniência. No entanto, estas listas seriam interpretadas como se cada membro da lista é individualmente identificado como um membro separado e único. Assim, nenhum membro individual de que tal lista seria interpretada como um equivalente de fato de qualquer outro membro da mesma lista unicamente com base em sua apresentação em um grupo comum sem indicações ao contrário. Além disso, várias concretizações e exemplo da presente invenção podem ser mencionados aqui ao longo com alternativas para seus vários componentes. É entendido que tais concretizações, exemplos, e alternativas não devem ser interpretadas como equivalentes de fato de uns dos outros, mas não devem ser considerados como representações separadas ou autônomas da presente invenção.

[0071] Além do mais, as modalidades, estruturas ou características descritas podem ser combinadas de qualquer modo adequado em uma ou mais modalidades. Na seguinte descrição, são providos numerosos detalhes específicos, tais como exemplos de comprimentos, larguras, formas, etc., para prover um entendimento completo de concre

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28/29 tizações da invenção. Aquele versado na técnica relevante reconhecerá, no entanto, que a invenção pode ser praticada sem um ou mais dos detalhes específicos, ou com outros métodos, componentes, materiais, etc. Em outros casos, estruturas, materiais, ou operações bem conhecidos não são mostrados ou descritos em detalhes para evitar confusão de aspectos da invenção.

[0072] Embora exemplos expostos acima sejam ilustrativos dos princípios da presente invenção em uma ou mais aplicações particulares, estará evidente por aqueles de habilidade comum na técnica que numerosas modificações na forma, no uso e nos detalhes de implementação podem ser feitas sem o exercício da faculdade inventiva, e sem se afastar dos princípios e conceitos da invenção. Correspondentemente, pretende-se que a invenção seja limitada, exceto como pelas reivindicações indicadas abaixo.

[0073] Os verbos para compreender e para incluir são usados neste documento como limitações abertas que nem excluem nem exigem a existência de modalidades também não relatadas. As modalidades relatadas nas reivindicações dependentes estão mutualmente livremente combináveis a não ser que de outra maneira explicitamente afirmadas. Além do mais, deve ser entendido que o uso de um ou uma, isto é, uma forma singular, através deste documento não exclui a forma plural.

Aplicabilidade Industrial [0074] Pelo menos algumas concretizações da presente invenção encontram aplicação industrial na preparação de artigos de celulose modelados formados a partir de películas, fibras e filamentos de celulose. Os artigos podem ser tecidos ou não tecidos, fundidos, formados ou modelados a vácuo em qualquer outro modo adequado para a formação de artigos a partir de celulose fiada.

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Lista de Citações

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2. Bywater, N. (2011) The global viscose fibre industry in the 21st century-the first 10 years. Lenzinger Ber. 89:22-29.

3. Rõder, T., Moosbauer, J., Kliba, G., Schlader, S., Zuckerstâtter, G., Sixta, H. (2009) Comparative cha-racterisation of man-made regenerated cellulose fibres. Lenzinger Ber. 87:98-105.

4. a) Buijtenhuijs, F.A., Abbas, M., Witteveen, A.J. (1986) The degradation and stabilization of cellulose dissolved in N-methylmorpholine Noxide (NMMO). Papier (Darmstadt) 40:615-619. b) Rosenau, Thom~as; Potthast, Antje; Sixta, Herbert; Kosma, Paul (2001) The chemistry of side reactions and byproduct formation in the system NMMO/cellulose (Lyocell process). Progress in Polymer Science 26(9): 1763-1837.

5. Swatloski, R.P., Spear, S.K., Holbrey, J.D., Rogers, R.D. (2002) Dissolution of Cellose with Ionic Liquids. J. Am. Chem. Soc. 124:49744975.

6. Hummel, M.; Michud, A.; Tanttu, M.; Asaadi, S.; Ma, Y.; Nauru, L. J.; Parviainen, A.; King, A. T.; Kipelâinen, I.; Sixta, H., Ionic Liquids for the Production of Man-Made Cellulosic Fibres: Opportunities and Challenges. Adv. Polym. Sci. 2016, 271, 133-168.

7. Buijtenhuijs, F. A.; Abbas, M.; Witteveen, A. J., The degradation and stabilization of cellulose dissolved in N-methylmorpholine N-oxide (NMMO). Papier 1986, 40, 615-19.

8. Rosenau, T.; Potthast, A.; Sixta, H.; Kosma, P., The chemistry of side reactions and byproduct for-mation in the system NMMO/cellulose (Lyocell process). Prog. Polym. Sci. 2001,26 (9), 1763-1837.

Claims

1. Processo para a formação de uma fibra ou película de celulose, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de « dissolução de polpa em um líquido tônico contendo uma porção catiônica de 1,5,7-triazabiciclo[4.4.0]dec-5-ênio [TBDH]+ e um ânion selecionado do grupo de acordo com a Fórmula a), Fórmula b) e Fórmula c), ^a) r10 r2 b) p₁₀ ^c)

RS^N^N^R⁴

R⁷ R⁵

em que cada um dentre os R, R², R³, R⁴, R⁵, R⁷, R⁸, R⁹ e R¹⁰ é H ou um radical de organila e X é selecionado do grupo que consiste em haletos, pseudoaletos, carboxilatos, sulfito de alquila, sulfato de alquila, dialquilfosfito, fosfato de dialquila, fosfonitos de dialquila e fosfonatos de dialquila, para prover uma massa de fiação, ® extrusão da massa de fiação através de uma fieira para formar um ou mais filamentos, e ® uma etapa selecionada do grupo que consiste em o fiação de fibras de celulose a partir da solução, e o extrusão de uma película de celulose a partir da solução.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os radicais de organila são grupos alquila.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os radicais de organila são cadeias de poliéter.

4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os radicais de organila são grupos metila.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o ânion é um haleto, de preferência um haleto selecionado do grupo que consiste em fluore-

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2/4 to, cloreto, brometo e iodeto.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o ânion é um carboxilato, de preferência um carboxilato selecionado do grupo que consiste em formiato, acetato, propionato e butirato.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o ânion é um pseudoaleto, de preferência um pseudoaleto selecionado do grupo que consiste em cianeto, tiocianeto e cianato,

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a polpa para a dissolução é uma polpa química, tal como polpa de papel ou polpa de dissolução, de preferência polpa química não alvejada, polpa química adequadamente alvejada, polpa de dissolução mais adequadamente alvejada.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o líquido iônico é aquecido para uma temperatura na faixa de 30°C a 150°C, de preferência de 50°C a 130°C, adequadamente 80°C, 90°C, 100°C, 110°C ou 120°C.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a etapa de dissolução provê uma massa de fiação tendo uma viscosidade de cisalhamento zero na faixa de 20000 a 60000 Pas.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a etapa de dissolução provê uma massa de fiação tendo um ponto de cruzamento de módulos dinâmicos estando localizados entre 0,2 - 2 see¹ e de 1500 7000 Pa, particularmente de 2000 - 7000 Pa.

12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindica

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3/4 ções precedentes, caracterizado pelo fato de que a massa de fiação é filtrada com um aparelho de filtração por pressão equipado com um filtro de velo de metal.

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a massa de fiação é desgaseificada em um ambiente a vácuo aquecido.

14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a massa de fiação é transferida para um cilindro de uma unidade de fiação de pistão.

15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a massa de fiação é transferida em um estado de plástico, quente a temperaturas iguais ou próximas à temperatura de dissolução, filtração ou fiação.

16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a massa de fiação é transferida em uma ou mais peças sólidas na temperatura de armazenagem ou a temperaturas abaixo da temperatura de solidificação da massa de fiação.

17. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a massa de fiação é extrudada em uma lacuna de ar.

18. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a massa de fiação é extrudada a uma temperatura na faixa de 70°C a 100°C, de preferência de 80°C a 95°C, adequadamente de 85°C a 90°C.

19. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a massa de fiação é extrudada através de uma fieira de múltiplos filamentos.

20. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o filamento é remo

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4/4 vido através de um banho de fiação para regeneração de celulose, o dito banho de fiação contendo um antissolvente ou uma mistura do antissolvente e do líquido iônico usada como solvente de fiação.

21. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o antissolvente é água.

22. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que para a produção de uma fibra de celulose tendo uma tenacidade via seca de > 35 cN/tex e uma tenacidade via úmida a seca de > 0,70, de preferência uma tenacidade via seca de > 40 cN/tex e uma tenacidade via úmida a seca de >0,80.

23. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que é para a produção de fibras têxteis.

24. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que é para a produção de fibras técnicas.

25. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que é para a produção de uma película.

26. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende a reciclagem do líquido iônico.

27. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende a purificação do líquido iônico por destilação a vácuo.

28. Uso de um líquido iônico reciclado, caracterizado pelo fato de que ocorre no processo como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes.