CS484688A2 - Method of carbamanoic groups' contents reduction in products with cellulose's carbamate - Google Patents

Description

Á -ϊ-

Vynález se týká způsobu snížení počtu karbamáto-vých skupin ve výrobku z karbamátu celulosy.

Jak je velmi dobře známo, je karbamát celulosysloučeninou, která vzniká při zahřívání celulosy při zvý-šené teplotě v přítomnosti močoviny. Karbamát celulosyje sloučeninou rozpustnou v roztoku hydroxidu sodného,což umožňuje přípravu výrobků rozličných tvarů z karbamá-tu celulosy způsobem, spočívajícím v tom, že se nejdřívepřipraví roztok karbamátu celulosy v roztoku hydroxidusodného, načež se karbamát celulosy opětovně vysráží veformě požadovaného tvaru za vzniku například vláken, fó-lií nebo pěnových výrobků.

Jedním z faktorů, které ovlivňují vlastnosti výrob-ků z karbamátu celulosy, je obsah karbamátových skupin vkarbamátu celulosy, ze kterého jsou uvedené výrobky vyro-beny. Jedná se konkrétně o počet karbamátových skupin vcelulosovém řetězci.

Je známo, že karbamátové skupiny do určité míryzvyšují citlivost uvedených výrobků k vodě a tím mají vlivi na pevnost těchto výrobků za vlhka. V případě, že jeto žádoucí, může být tedy snižováním počtu karbamátovýchskupin v karbamátu celulosy ovlivňována pevnost za vlhkavýrobků zhotovených z karbamátu celulosy. 2 - z-

Ve finském patentovém spisu 64605 je popsán způ-sob snížení množství karbamátových skupin ve výrobcíchz karbamátu celulosy zpracováním těchto výrobků v rozto-cích alkálií. Tímto postupem je v podstatě možné dosáhnoutúplného odstranění karbamátových skupin, čímž se získajívýrobky tvořené v podstatě regenerovanou celulosou.

Nyní však bylo zjištěno, že snižování množství kar-bamátových skupin působením uvedených alkálií má nepříz-nivý vliv na některé pevnostní charakteristiky rezultují-cích výrobků^ to zejména tehdy, kdy se za účelem maximál-ně rychlého a účinného odstranění karbamátových skupinpoužívá například koncentrovaných roztoků alkálií nebovyšších teplot. Předmětem vynálezu je způsob snížení obsahu karba-mátových skupin ve výrobku z karbamátu celulosy zpracová-ním tohoto výrobku roztokem báze, jehož podstata spočíváv tom, že se na výrobek z karbamátu celulosy působí alka-lickým vodným roztokem obsahujícím 0,5 až 5 hmot silnéanorganické nebo organické báze, výhodně hydroxidu alkalic-kého kovu, a 5 až 35 hmot alespoň jedné soli alkalic-kého kovu ze skupiny zahrnující uhličitan, síran, fosfo-rečnan, boritan a octan, při pokojové teplotě až teplotě120 °C po dobu 5 až 600 sekund.

Při způsobu podle vynálezu se výhodně jako hydro-xid alkalického kovu použije hydroxid sodný a jako sůlalkalického kovu se použije sodná sůl.

Jak bylo uvedeno, je bází použitou při způsobupodle vynálezu silná anorganická nebo organická báze. Vý-hodnými silnými anorganickými bázemi - a to jak z hledis-ka ceny, tak i účinnosti při eliminaci karbamátových sku-pin, jsou hydroxidy alkalických kovů, zejména hydroxidsodný. Jakožto silná organická báze může být použita na-příklad báze tvořená tetraměthylamoniumhydroxidem.

Soli alkalických kovů se při způsobu podle vynále-zu zvolí ze skupiny zahrnující soli, které jsou velmidobře rozpustné v uvedených roztocích báze. Takovými so-lemi jsou uhličitany, sírany, fosforečnany, boritany aoctany. Alkalickým kovem je v těchto solích s výhodousodík a v důsledku toho je při způsobu podle vynálezuuvedená sůl výhodně zvolena ze skupiny zahrnující uhliči-tan sodný, síran sodný, fosforečnan sodný, boritan sodnýa octan sodný.

Roztok určený pro zpracováni výrobku z karbamátucelulosy obsahuje uvedenou sůl v množství 5 až 35 hmotUvedené množství se vztahuje na suchou bezvodou sůl. Jestli- , -x- že uvedená sůl obsahuje krystalickou vodu, potom můžebýt uvedené množství odpovídajícím způsobem zvětšeno.

Zpracování výrobků z karbamátu celulosy se prová-dí při teplotě, která se může pohybovat od pokojové teplo-ty až do teploty 120 °C. Jestliže se použije příliš níz-kých teplot, potom je zde nebezpečí, že zpracování výrob-ků z karbamátu celulosy bude trvat neúměrně dlouho. Připrovádění tohoto zpracování v průmyslovém měřítku všaknesmí toto zpracování trvat příliš dlouho. V důsledkutoho se k urychlení tohoto zpracování používá vyššíchreakčních teplot a/nebo koncentrovanějších roztoků báze. Výhodná teplota zpracování výrobků z karbamátu ce-lulosy se pohybuje v rozmezí od 80 do 100 °C, přičemž do-ba zpracování při uvedených teplotách se může pohybovatod 5 do 600 sekund.

Uvedené zpracování se výhodně provádí tak, že seprodukty z karbamátu celulosy určené ke zpracování pono-ří na požadovanou dobu do zpracujícího roztoku. Výrobekz karbamátu celulosy určený ke zpracování může mít libo-volnou přijatelnou formu;yýhodně má formu kontinuálníhovýrobku, přičemž takovýto kontinuální výrobek je vedenskrze zpracující roztok takovou rychlostí, aby se dosáhlostyku každého místa tohoto výrobku se zpracujícím roztokem

po výše uvedenou dobu.

Po ukončení uvedeného zpracování se provede promy-tí zpracovaného výrobku z karbamátu celulosy; toto promy-tí může být s výhodou provedeno vodou. Promývací voda mů-že obsahovat malé množství kyseliny za účelem eliminacezbytků báze, které by mohly zůstat na promytém výrobku.Touto kyselinou může být například kyselina octová. Taktopromyté výrobky z karbamátu celulosy se potom vysuší nor-málním způsobem.

Způsob podle vynálezu bude v následující částipopisu blíže objasněn na konkrétních příkladech provede-ní, které mají pouze ilustrativní charakter a vlastnírozsah vynálezu nikterak neomezují. Množství karbamáto-vých skupin je zde vyjádřeno jako obsah dusíku stanovenýt.zv. Kjeldahlovou metodou. Tato metoda byla popsána na-příklad v: Snell-Hilton, Encyclopedia of Industrie! Che-mical Ánalysis, Interscience Publishers, New York, 1966,sv.2, str.530. Příklad.1 “*-Ť~" Připraví se vlákna z karbamanu celul^osy impregna-cí vybělené sulfitové celulosy močovinou. Tato impregna-ce se provádí ponořením celulosy do kapalného amoniakuobsahujícího 16 % močoviny a 20 % vody. Po impregnaci secelulosa vysuší při pokojové teplotě za účelem odstraněníamoniaku a potom se zahřívá na teplotu 100 °C za účelemodstranění vody. Vysušená a takto impregnovaná celulosase potom zahřívá na teplotu 140 °C po dobu 3 hodin, čímžse dosáhne její konverze na karbaman celulosy, který mápo promytí vodou obsah dusíku 3,4 %, vztaženo na sušinu.

Tento karbaman celulosy se potom aktivuje namoče-ním ve vodě po dobu jedné hodiny, následným přidáním hydroxidu sodného a rozpuštěním karbamanu celulosy za míchánípři teplotě -5 °C během jedné hodiny. Takto získaný roz-tok má nažloutlou barvu a je čirý. Potom se zfiltruje aodplyní za vakua. Takto zpracovaný roztok se potom zvlákňuje za použití miniaturního zvlákňovacího zařízení skrzetrysku se 300 otvory o průměru 50yum do srážecí lázněobsahující 8% kyselinu sírovou a 20 % síranu sodného.

Takto získané rouno z karbamanu celulosy se potomzpracuje vodným roztokem obsahujícím 2 % hmotnosti hydro- xidu sodného a 10 % hmotnosti uhličitanu sodného. Zpraco-vání se provádí ponořením vláken při teplotě 90 °C do zpracujícího roztoku, ve kterém se zpracovávaná vlákna necha-jí na dobu pohybující se od 30 do 120 sekund. Po tomtozpracování se vlákna promyjí vodou obsahující malé množ-ství kyseliny octové.

Rezultující vlastnosti vláken před uvedeným zpra-cováním a po uvedeném zpracování jsou uvedeny v následují-cí tabulce 1.

Tabulka „ 1 "X-*—

Doba zpracování (s)

Vlastnosti 0 30 60 120 Obsah dusíku (%) 2,3 1,20 0,81 0,41 dtex 1,1 2,12 2,08 2,02 Pevnost v tahu za sucha(cN/dtex) 2,43 2,33 2,46 2,35

Relativní prodloužení při

přetržení 8,6 14,9 14,7 14,2 Pevnost ve smyčce (cN/dtex) 0,31 ..... .,-,0^.2.,, „ o,.4A P^íkladx2

Vlákna z karbamáiu celulosy byla připravena stej-ným způsobem jako v příklade 1 a tato vlákna byla potomzpracována vodným roztokem obsahujícím 2 % hmotnosti hy-droxidu sodného a 20 % hmotnosti uhličitanu sodného. Zpracování bylo provedeno při teplotě 90 °C za použití rozličných reakčních času v rozmezí od 30 4° 120 sekund. Po tomto zpracování byla vlákna promyta vodou obsahující kysd-linu octovou a vysušena.

Vlastnosti získaných vláken po uvedeném zpracovánía před tímto zpracováním jsou uvedeny v následující tabu!ce 2.

Tabulka | 2

Vlastnosti Doba zpracování(s) 0 30 60 120 Obsah dusíku (%) 2,08 0,91 0,47 0,32 dtex 1,53 1,59 1,58 1,54

<?

Tabulka 2 (pokračování)

Pevnost v tahu za sucha (cN/dtex) 2,30 2,52 2,39 2,44 Relativní přetržení prodloužení při(%) 9,2 11,4 11,9 11,4 Pevnost ve(CN/dtex) ! smyčce 0,36 0,39 0,39 0,40

Vlákna z karbamátu celulosy byla vyrobena stejnýmzpůsobem jako v příkladu 1 a tato vlákna byla zpracovánavodným roztokem obsahujícím 4 % hmotnosti hydroxidu sod-ného a 20 % hmotnosti uhličitanu sodného. Uvedené zpraco-váni bylo provedeno při teplotě 100 °C za použití rozlič-ných reakčních časů v rozmezí od 30 do 120 sekund. Pozpracování byla vlákna promyta. ve vodě obsahující kyseli-nu octovou.

Vlastnosti vláken před uvedeným zpracováním a potomto zpracování jsou uvedeny v následující tabulce 3. - 10 -

Tabulka „ 3 -x-*—

Doba zpracování (s) Vlastnosti 0 30 60 120

Obsah dusíku (%) 2,32 0,36 0,29 0,27 dtex 2,11 2,13 2,07 2,05 Pevnost v tahu za sucha(cN/dtex) 2,43 2,28 2,48 2,35 Relativní prodlouženípři přetržení (%) 8,6 18,11 13,7 14,6 Pevnost ve smyčce (cR/dtex) r\ co r\ aa 0,36 0,59 0,44 0,43 Příklad.4 ic—" *·- «

Vlákna z karbamáiu celulosy byla vyrobena stejnýmzpůsobem jako v příkladu 1 a tato vlékna potom byla zpra-cována vodným roztokem obsahujícím 4 % hmotnosti hydroxi-du sodného a 23 % hmotnosti octanu sodného. Zpracováníbylo provedeno při teplotě 100 °C při různých reakčníchčasech v rozmezí od 30 do 120 sekund. Po zpracování bylavlákna promyta vodou obsahující kyselinu octovou a vysušena - 14 -

Vlastnosti vláken před uvedeným zpracováním a potomto zpracování jsou uvedeny v následující tabulce 4·

Tabulka t 4

Doba zpracování (s) Vlastnosti 0 30 60 120

Obsah dusíku (%) 3,03 0,56 0,41 0,26 dtex 1,60 1,79 1,81 1,76 Pevnost v tahu za sucha(cN/dtex) 2,59 2,40 2,49 2,43 Relativní prodlouženípři přetržení (%) 8,6 16,5 15,8 16,4 Pevnost ve smyčce(cN/dtex) 0,29 0,57 0,655 0,64 Příklady 5

Vlákna z karbamá&amp;u celulosy byla vyrobena stejnýmzpůsobem jako v příkladu 1 a tato vlákna byla zpracována vodným roztokem obsahujícím 4 % hmotnosti hydroxidu sodného a 26 % hmotnosti síranu sodného. Uvedené zpracováníbylo provedeno při teplotě 100 °C při různých reakčníchdobách v rozmezí od 30 do 60 sekund. Po tomto zpracováníse vlákna promyjí vodou obsahující kyselinu octovou a vy-suší .

Vlastnosti vláken před uvedeným zpracováním a potomto zpracování jsou uvedeny v následující tabulce 5·

Tabulka t 5

Doba zpracování (s)

Vlastnosti 0 30 60 Obsah dusíku (%) 3,03 0,58 0,40 dtex 1,60 1,77 1,70 Pevnost v tahu za sucha(βΝ/dtex) 2,59 2,33 2,47 Relativní prodlouženípři přetržení (%) 8,3 16,1 14,6 Pevnost ve smyčce (cN/dtex) 0,29 0,63 0,49

Srovnávací přiklad.,1 ~Á — — - —

Vlákna z karbamaltu celulosy byla vyrobena stejnýmzpůsobem jako v příkladu 1 a tato vlákna byla potom zpra-cována vodným roztokem hydroxidu sodného s hmotnostní koncentrací 2 %. Zpracování bylo provedeno při teplotě 100 0a při různých reakčních časech v rozmezí od 30 do 120 se-kund. Po tomto zpracování byla vlákna promyta stejně jakov příkladu 1.

Vlastnosti vláken před uvedeným zpracováním a potomto zpracování jsou uvedeny v následující tabulce 6.

Tfabulká „ 6

Vlastnosti Doba zpracování (s) 0 30 60 120 Obsah dusíku (%) 2,31 0,89 0,59 0,34 dtex 2,15 2,33 2,41 2,26 Pevnost v tahu za sucha(cN/dtex) 10,4 23,9 25,3 20,6

Tabulka 6 (pokračování)

Relativní prodloužení při přetržení (%) 10,4 23,9 25,3 20,6

Srovnávací příklady 2

Vlákna z karbamáfu celulosy byla vyrobena stejnýmzpůsobem jako v příkladu 1 a tato vlákna byla potom zpra-cována vodným roztokem hydroxidu sodného s hmotnostní koncentrací 2 %. Zpracování bylo provedeno při teplotě 90 °Ca při různých reakčních časech v rozmezí od 30 do 120 se-kund. Po tomto zpracování byla vlákna promyta stejně jakov příkladu 1.

Vlastnosti vláken před uvedeným zpracováním a potomto zpracování jsou uvedeny v následující tabulce 7.

Tabulka „ 7 .........

Vlastnosti Doba zpracování (s) 0 30 60 120 Obsah dusíku (%) 2,22 1,18 0,79 0,45 - 1/-

Tabulka 7 (pokračování) dtex 2,07 2,39 2,37 2,35 Pevnost v tahu za sucha(cN/dtex) 2,36 1,74 1,75 1,88 Relativní prodlouženípři přetržení (%) 8,8 24,2 2 4", θ 27,4

Srovnávací příklady 1 a 2 ukazují, že když se vlák-na karbamáfcu celulosy zpracují roztokem báze, který ne-obsahuje rozpustné soli alkalických kovů, jako je tomu vpříkladech 1 až 5, potom dojde ke zhoršení pevnosti pro-duktu v tahu, přičemž značně vzroste relativní prodlouže-ní při přetržení.

Claims (2)

1. - lťf - •PŘEDMĚT VYNALEZU Způsob snížení obsahu karbamátových skupin ve vý- robku z karbamátu celulosy zpracováním tohoto výrobkuroztokem báze, vyznačený tím, že se na výrobek z karbamá-tu celulosy působí alkalickým vodným roztokem, obsahují-cím 0,5 až 5 hmot »% silné anorganické nebo organické bá-ze, jako. hydroxidu alkalického kovu, a 5 až 35 hmot .%alespoň jedné soli alkalického kovu ze skupiny zahrnují-cí uhličitan, síran, fosforečnan, boritan a octan, při po-kojové teplotě až teplotě 120 °C po dobu 5 až 600 sekund.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se jako hy-droxid alkalického kovu použije hydroxid sodný a jako sůlalkalického kovu se použije sodná sůl.

   to o Zastupuje: