CH124767A - A method and apparatus for the manufacture of cellulose acetate. - Google Patents

A method and apparatus for the manufacture of cellulose acetate.

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CH124767A
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Societe Chimique Des Usi Rhone
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Ste Chim Usines Rhone
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  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Description

  

  Procédé et appareil pour la fabrication de l'acétate de cellulose.    Les procédés techniques les plus employés  pour la fabrication de l'acétate -de cellulose  consistent à faire agir     l'anhydride    acétique  sur la fibre de cellulose, qui peut se trouver  sous forme de coton, de fibre de bois, de pail  les ou     toute    autre, ayant ou non subi un trai  tement préalable, par exemple un     traitement     alcalin ou acide de purification, ou un blan  chiment, ou un traitement     hydrolisant    quel  conque, ou plusieurs de ces traitements suc  cessifs ou simultanés.

   On opère, de préfé  rence, en présence d'une     certaine    quantité  d'un agent catalyseur, tel que les acides mi  néraux, certains acides     organiques,-des        halo-          génures    métalliques, etc. On ajoute aussi,  comme diluant, un liquide dissolvant l'acétate  de cellulose tel que, par exemple, l'acide acé  tique glacial. L'ensemble de cette liqueur       acétylante    peut être ajouté en une seule fois  ou bien en plusieurs portions au cours de l'o  pération. On peut aussi ajouter d'abord le di  luant et ajouter par la suite les agents     acé-          tylants    proprement dits.

   La réaction est con  duite à des températures très variables, géné  ralement on .débute par une température    basse pour finir l'opération à une tempéra  ture plus élevée. Pendant cette opération, la  masse de réaction est énergiquement brassée.  



  Quelle que soit la façon dont on opère       l'acétylation,    la consistance et la structure  de la masse de réaction se modifient conti  nuellement et profondément au cours de l'o  pération. Au début de l'opération, on est en  présence de la fibre intacte seulement mouil  lée; peu à. peu cette fibre se gonfle et forme  un magma extrêmement tenace; plus tard, la  fibre gonflée se dissout et la masse devient  plus coulante, pour se présenter à la fin de  l'opération sous la forme d'une gomme  transparente plus ou moins fluide.  



  On se trouve donc en présence de la  grande difficulté technique qu'il y a à choi  sir un dispositif de brassage qui agit ration  nellement sur la fibre intacte, le magma  épais et la gomme finale plus ou moins fluide.  Les appareils employés dans ce but sont en  général des malaxeurs-pétrins très puissants  qui font subir à la masse un véritable  broyage. Ces appareils doivent être très puis  sants: en effet, pendant la première phase,      la fibre intacte a tendance à coincer les bras  du pétrin, et pendant la deuxième phase, où  toute la masse se trouve sous la. forme épaisse,  il faut donner un grand     effort    mécanique  pour brasser. Pour toute la. dernière phase,  pendant laquelle le produit réactionnel est  plus ou moins fluide, le pétrin n'est pas du  tout l'appareil qui convient.  



  On a constaté qu'il est beaucoup plus ra  tionnel d'effectuer cette     acétylation    dans un       dipositif    possédant des organes de brassage  variés et adaptés à la consistance de chaque  phase de la réaction, et, conformément à la  présente invention, on fait passer la masse de  façon continue à travers un appareil     d'acéty-          lation,    en la, brassant simultanément en des  points successifs de son trajet dans l'appareil  à l'aide d'organes agitateurs différents, adap  tés à la consistance et à la structure de la  masse en ces différents points.

   La. fibre et la  liqueur     acétylante    peuvent être introduite  par une extrémité de l'appareil, la gomme ter  minée quittant l'appareil par l'autre extré  mité. Comme organes de brassage pour la pre  mière phase fibreuse, on emploie avantageu  sement des aiguilles ou crochets présentant  peu de surface, qui happent et arrachent la  fibre sans lui faire subir un malaxage ou  pressage. Le brassage se fait ainsi avec un  très faible effort, sans risque de coinçage ou  calage. Pour la phase épaisse, on emploie de  préférence des agitateurs robustes, de forme  simples, qui font le travail de pétrissage. Fi  nalement, pour la phase de gomme, on peut  brasser avec des palettes ou des organes en  forme de rame.

   La transition d'une consis  tance à l'autre n'étant pas subite et brutale,  mais se faisant par des états intermédiaires,  on peut, de même, passer d'un dispositif de  brassage à l'autre par des dispositions inter  médiaires.  



  A titre d'exemple, l'appareil     acétyleur    peut  être établi comme suit: On lui donne la forme  d'un tube vertical ou d'une colonne, muni  d'un arbre central, qui porte -des organes agi  tateurs tournant avec lui. La fibre de cellu  lose et la liqueur     acétylante    sont chargées en  haut de la colonne, la gomme     d'acétate    de    cellulose est soutirée continuellement à la par  tie inférieure.  



  L'arbre porte à sa partie supérieure des  pointes et: des crochets, brassant la fibre  mouillée; vers le milieu de la colonne l'arbre  est muni de bras robuste, et, à la partie in  férieure, de bras plus ou moins longs en  forme de palettes.  



  La     masse    de     réaction,        @-ii    se déplaçant de  haut en bas à travers la colonne, est. brassée  à mesure qu'elle change de structure, par  l'organe qui convient le mieux à sa consis  tance. Aux endroits où la masse aurait ten  dance à tourner simplement avec l'arbre au  lieu d'être agitée, on place des résistances ou  chicanes convenables.  



  La     température    de la masse traversant  la colonne se règle aisément. On peut, par  exemple, faire ruisseler de l'eau     chaude,    ou  froide, ou de la saumure à la surface exté  rieure de la     colonne;    on     peut    aussi chauffer ou  refroidir, en faisant circuler des liquides à.       température-    appropriée dans des doubles en  veloppes entourant la colonne, ou dans des  tubes ou cavités aménagées dans l'intérieur.  On peut donc, à volonté, refroidir ou chauf  fer un endroit bien déterminé de la. colonne  et par là obtenir une température     constante     pour chaque phase de la réaction.  



  Le     diamètre        de    cette colonne n'est pas né  cessairement le même sur toute sa. longueur.       Dans    les endroit, où on désire un passage lent  de la. masse, on choisit un diamètre plus grand,  on rétrécit par contre la colonne là où on dé  sire un passage rapide pour chauffer ou re  froidir rapidement et pendant un court laps  de temps.  



  La. colonne peut être d'une seule pige ou  en plusieurs tronçons dans lesquels la, masse  passe successivement.  



  La conduite la plus simple de l'opération  consiste à charger, au moyen d'un dispositif  approprié. en haut de la colonne la fibre de  cellulose et la totalité des agents     acétylants;     mais il est     trè.    facile, pour obtenir certaines  propriétés spéciales, par exemple, d'ajouter  une partie de ces agents     acétylants    à tout en  droit désiré de la colonne; on peut, pour as-      curer une     bonnne    répartition des agents     acé-          tylants    ainsi ajoutés, les introduire dans la  colonne au moyen de plusieurs     ouvertures     disposées au même niveau, ou encore par l'in  termédiaire d'une crépine annulaire entourant  la colonne.

   C'est ainsi qu'on peut réaliser des  procédés     d'acétylation    bien connus qui font  d'abord agir sur la fibre l'acide acétique et  plus tard seulement l'anhydride en une ou  plusieurs reprises.  



  Un appareil     d'acétylation    ainsi construit  possède un grand nombre .d'avantages très  marqués sur les appareils décrits jusqu'ici. Il  permet de conduire aisément l'opération dans  des conditions rigoureusement déterminées de  température et d'agitation pour chaque phase.  Il permet d'obtenir à volonté et .d'une façon  certaine des acétates de cellulose possédant  des propriétés (viscosité et clarté des solu  tions, solubilité, etc.) bien .déterminées.  



  Les .dimensions ,de l'appareil sont réduites  au minimum., puisque ce .dernier est entière  ment rempli pendant toute la durée de la  marche, il ne peut exister d'espace nuisible ou  non     utilisé.     



  La marche en continu exclut toute perte  de temps pour la charge et décharge.  



  Au point de vue purement mécanique, ce       dispositif    présente l'énorme 'avantage d'exi-         ger    pour le brassage une force mécanique  toujours uniforme, par suite du fait que tou  tes les phases     @de    l'opération de consistances si  différentes sont toujours simultanément pré  sentes.



  A method and apparatus for the manufacture of cellulose acetate. The technical processes most used for the manufacture of cellulose acetate consist in making acetic anhydride act on the cellulose fiber, which can be in the form of cotton, wood fiber, straw or any other , having or not having undergone a prior treatment, for example an alkaline or acid purification treatment, or a bleaching treatment, or a hydrolizing treatment of any kind, or more of these successive or simultaneous treatments.

   The operation is preferably carried out in the presence of a certain quantity of a catalyst agent, such as mineral acids, certain organic acids, metal halides, etc. A liquid dissolving cellulose acetate such as, for example, glacial acetic acid is also added as a diluent. All of this acetylating liquor can be added all at once or in several portions during the operation. It is also possible to add the diluent first and subsequently add the acetylating agents proper.

   The reaction is carried out at widely varying temperatures, generally starting at a low temperature and finishing the operation at a higher temperature. During this operation, the reaction mass is vigorously stirred.



  No matter how the acetylation is carried out, the consistency and structure of the reaction mass changes continuously and profoundly during the course of the operation. At the start of the operation, the intact fiber is only wet; little to. little this fiber swells and forms an extremely tenacious magma; later, the swollen fiber dissolves and the mass becomes more flowable, to appear at the end of the operation in the form of a more or less fluid transparent gum.



  We are therefore faced with the great technical difficulty of choosing a stirring device which acts rationally on the intact fiber, the thick magma and the final gum more or less fluid. The devices used for this purpose are generally very powerful kneaders-kneaders which subject the mass to real grinding. These devices must be very powerful: in fact, during the first phase, the intact fiber tends to jam the arms of the kneader, and during the second phase, when all the mass is under the. thick shape, it takes a great mechanical effort to stir. For all of the. last phase, during which the reaction product is more or less fluid, the kneader is not at all the apparatus which is suitable.



  It has been found that it is much more rational to carry out this acetylation in a device having various stirring elements and adapted to the consistency of each phase of the reaction, and, in accordance with the present invention, the mass is passed through continuously through an acetylation apparatus, stirring simultaneously at successive points of its path in the apparatus using different stirring organs, adapted to the consistency and structure of the mass at these different points.

   Fiber and acetylating liquor can be introduced through one end of the apparatus, the finished gum leaving the apparatus through the other end. As stirring members for the first fibrous phase, needles or hooks with little surface area are advantageously employed, which grab and tear the fiber without subjecting it to kneading or pressing. Stirring is thus done with very little effort, without risk of jamming or wedging. For the thick phase, preferably sturdy, simple-shaped stirrers are used which do the kneading work. Finally, for the gum phase, it is possible to stir with paddles or members in the form of an oar.

   Since the transition from one consistency to another is not sudden and sudden, but takes place through intermediate states, it is also possible to switch from one mixing device to another through intermediate arrangements.



  By way of example, the acetylator apparatus can be established as follows: It is given the form of a vertical tube or of a column, provided with a central shaft, which carries stirring members rotating with it. The cellulose fiber and the acetylating liquor are loaded at the top of the column, the cellulose acetate gum is continuously withdrawn from the lower part.



  The tree has at its upper part spikes and: hooks, stirring up the wet fiber; towards the middle of the column the tree is provided with strong arms, and, at the lower part, more or less long arms in the form of pallets.



  The reaction mass, @ -ii moving up and down through the column, is. brewed as it changes structure, by the organ that best suits its consistency. In places where the mass would tend to simply rotate with the shaft instead of being agitated, suitable resistors or baffles are placed.



  The temperature of the mass passing through the column is easily adjusted. It is possible, for example, to run hot or cold water or brine on the exterior surface of the column; one can also heat or cool, by circulating liquids to. appropriate temperature in double envelopes surrounding the column, or in tubes or cavities in the interior. We can therefore, at will, cool or heat a specific place of the. column and thereby obtain a constant temperature for each phase of the reaction.



  The diameter of this column is not necessarily the same throughout its. length. In places where you want a slow passage of the. mass, we choose a larger diameter, on the other hand we narrow the column where we want a rapid passage to heat or cool down quickly and for a short period of time.



  The column may be of a single rod or in several sections in which the mass passes successively.



  The simplest way of carrying out the operation is to charge, by means of a suitable device. at the top of the column, the cellulose fiber and all of the acetylating agents; but it is very. easy, to obtain some special properties, for example, to add part of these acetylating agents to any desired right of the column; it is possible, in order to ensure a good distribution of the acetylating agents thus added, to introduce them into the column by means of several openings arranged at the same level, or else by means of an annular strainer surrounding the column.

   Thus it is possible to carry out well-known acetylation processes which first cause acetic acid to act on the fiber and only later the anhydride in one or more occasions.



  An acetylation apparatus thus constructed has a large number of very marked advantages over the apparatus described hitherto. It allows the operation to be carried out easily under strictly determined temperature and agitation conditions for each phase. It makes it possible to obtain, at will and in a certain manner, cellulose acetates having well-determined properties (viscosity and clarity of the solutions, solubility, etc.).



  The .dimensions of the appliance are reduced to a minimum., Since it is completely filled for the duration of the operation, there can be no harmful or unused space.



  Continuous operation excludes any loss of time for charging and discharging.



  From a purely mechanical point of view, this device has the enormous advantage of requiring for the stirring a mechanical force which is always uniform, owing to the fact that all the phases of the operation of such different consistencies are always simultaneously. present.

 

Claims (1)

REVENDICATIONS I Procédé de fabrication d'acétate de cellu lose, par acétylation de la fibre de cellu lose, ayant ou non subi un traitement préalable, caractérisé en ce que l'on fait passer la masse -de réaction d'une façon continue à travers l'appareil d'acétylation en la brassant simultanément en des points successifs de son trajet dans l'appareil à l'aide d'organes agitateurs différents, adaptés à la consistance et à la structure de la masse en ces différents points. CLAIMS I Process for manufacturing cellulose acetate, by acetylation of the cellulose fiber, having or not undergone a preliminary treatment, characterized in that the reaction mass is passed continuously through the acetylation apparatus by stirring it simultaneously at successive points of its path in the apparatus using different stirring members, adapted to the consistency and to the structure of the mass at these different points. II Appareil d'acétylation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comporte un tube vertical ou colonne muni d'un arbre cen tral, lequel porte des organes agitateurs différents suivant la hauteur à laquelle ils se trouvent. II acetylation apparatus for carrying out the method according to claim I, characterized in that it comprises a vertical tube or column provided with a central shaft, which carries different stirring members depending on the height at which they stand. find.
CH124767D 1926-05-10 1927-03-09 A method and apparatus for the manufacture of cellulose acetate. CH124767A (en)

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