DE1173077B - Process for the production of cellulose triacetate - Google Patents

Process for the production of cellulose triacetate

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DE1173077B
DE1173077B DEC13158A DEC0013158A DE1173077B DE 1173077 B DE1173077 B DE 1173077B DE C13158 A DEC13158 A DE C13158A DE C0013158 A DEC0013158 A DE C0013158A DE 1173077 B DE1173077 B DE 1173077B
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acetic acid
cellulose
acetylation
sulfuric acid
acid
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Norman B Campbell
Laurent Berthiaume
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Canadian Celanese Ltd
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B3/00Preparation of cellulose esters of organic acids
    • C08B3/06Cellulose acetate, e.g. mono-acetate, di-acetate or tri-acetate

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Description

Verfahren zur Herstellung von Cellulosetriacetat Die Acetylierung von cellulosdhaltigem Material, wie Baumwollinters, Holzschliff u. dgl., unter Mitwirkung geringer Mengen von Schwefelsäure ist bekannt.Process for the preparation of cellulose triacetate Acetylation of cellulose-containing material, such as cotton linters, wood pulp and the like, with assistance small amounts of sulfuric acid is known.

So empfiehlt bereits die deutsche Patentschrift 243 581 (1912), bei der Veresterung dei Cellulose von dieser katalytischen Fähigkeit der Schwefelsäure Gebrauch zu machen, indem man in Anwesenheit von weniger als 0,2°/o des reinen Cellulosegewichtes an Schwefelsäure arbeitet. Dies stand im Widerspruch zu der bis dahin geltenden Auffassung, daß erst wesentlich größere Mineralsäuremengen den gewünschten Effekt hervorbringen könnten. Allerdings wird das Verfahren nur an sehr reinem Cellulosematerial, wie Filterpapier, reiner Baumwolle u. dgl., oder an bereits aufgeschlossener »Hydrocellulose« demonstriert und blieb schon aus diesem Grund ohne praktische Anwendung. Eine Vorbehandlungsstufe ist nicht vorgesehen, und die Behandlungstemperatur soll oberhalb 100"C liegen. Es hat sich in der Praxis gezeigt. daß bei diesem Verfahren während der Verestelung ein viel zu weit gehender Abbau der Moleküllänge auftritt, so daß das Produkt von geringem Wert ist. The German patent specification 243 581 (1912) already recommends at the esterification of cellulose from this catalytic ability of sulfuric acid Make use of it by being in the presence of less than 0.2% by weight of pure cellulose works on sulfuric acid. This was in contradiction to the previous one Belief that only significantly larger amounts of mineral acid have the desired effect could produce. However, the process is only used on very pure cellulose material, such as filter paper, pure cotton and the like, or on already digested "hydrocellulose" demonstrated and for this reason alone remained without practical application. A pre-treatment stage is not provided, and the treatment temperature should be above 100 "C. It has been shown in practice. that in this process during the Verestelung a much too extensive degradation of the molecular length occurs, so that the product of is of little value.

Einen gewissen Fortschritt beachten ei st Vorschläge, die eine Vorbehandlungsstufe unter Mitwirkung der Schwefelsäure in kleinen Mengen verlangen. Observe a certain amount of progress ei st proposals that include a pre-treatment stage with the help of sulfuric acid in small quantities.

So beschreibt beispielsweise die deutsche Patentschrift 499 212 (1921) eine Durchtränkung der Cellulose in erster Stufe mit einem Gemisch aus Essigsäure und sehr wenig Schwefelsäure, fährt jedoch fort, daß später bei der Acetylierung noch wesentlich mehr Schwefelsäure zugesetzt werden muß. Dieses Verfahren führte noch unter teilweisem Abbau der Cellulose zu uneinheitlichen Produkten, obwohl es bereits einen Fortschritt gegenüber dem in der Patentschrift selbst erwähnten früheren Verfahren nach der amerikanischen Patentschrift 733 729 bedeutete. For example, the German patent specification 499 212 (1921) an impregnation of the cellulose in the first stage with a mixture of acetic acid and very little sulfuric acid, but that continues later in the acetylation considerably more sulfuric acid has to be added. This procedure resulted still with partial degradation of the cellulose into non-uniform products, although there is already an advance over the earlier mentioned in the patent specification itself Method according to the American patent 733 729 meant.

Auch das Verfahren nach der USA.-Patentschrift 1 503 604 (1922), bei dem die Cellulose mit verdünnter Schwefelsäure allein vorbehandelt und diese vor der Acetylierung wieder entfernt werden soll, konnte sich in der Praxis nicht durchsetzen. Also the method according to the USA patent specification 1 503 604 (1922), in which the cellulose is pretreated with dilute sulfuric acid alone and this Should be removed again before the acetylation, could not in practice push through.

In einer im Jahre 1933 erschienenen Monographie »Zelluloseazetate« stellte K r ü g e r dann die bis dahin bekannten Methoden zur Vorbehandlung der Cellulose vor dem Acetylieren zusammen (a. a. O., S. 125 bis 132). Aus der Arbeit geht hervor, daß es zu diesem Zeitpunkt bereits grundsätzlich bekannt war, die Vorbehandlung mit Essigsäure bzw. Eisessig und wenig Schwefelsäure als Katalysator vorzunehmen, wobei dann die eigentliche Acetylierung mit Essigsäureanhydrid in Gegenwart von Essigsäure durchgeführt wird. In a monograph "Cellulose acetate" published in 1933 Krueger then introduced the previously known methods for the pretreatment of the Cellulose together before acetylation (loc. Cit., Pp. 125 to 132). From work it can be seen that at this point in time it was already known in principle, the pretreatment with acetic acid or glacial acetic acid and a little sulfuric acid as a catalyst, then the actual acetylation with acetic anhydride in the presence of Acetic acid is carried out.

Bei den in dieser Arbeit und den darin zitierten zählreichen Literaturstellen beschriebenen Verfahren ist jedoch, soweit überhaupt Mengenantaben gemacht werden, die angewandte Schwefelsäuremenge so hoch, daß sie, falls sie in der Cellulose verbleibt, bei der Acetylierung einen unerwünschten Abbau der Molekularstruktur verursacht; insbesondere dann, wenn bei verhältnismäßig hohen Temperaturen gearbeitet wird. Dies gilt auch noch für neuere bekannte Verfahren, z. B. für das in der USA.-Patentschrift 2 487 892 beschriebene. In the numerous literature references cited in this work and in it The procedure described is, however, insofar as quantities are given at all, the amount of sulfuric acid used is so high that, if it remains in the cellulose, causes undesired degradation of the molecular structure during acetylation; especially when working at relatively high temperatures. This also applies to newer known methods, e.g. B. for that in the U.S. Patent 2,487,892.

Da die Anwendung höherer Acetylierungstemperaturen jedoch aus verschiedenen Gründen höchst .wünschenswert ist, galt es, das in seinen Grundzügen bekannte Verfahren zur Acetylierung von Cellulose in Anwesenheit von Schwefelsäure als Katalysator derart auszugestalten, daß z. B. auch bei Acetylierung in der Siedehitze technisch einwandfreie Produkte erhalten werden. Since the use of higher acetylation temperatures, however, from different It is highly desirable for reasons to be based on the procedure that is known in its basic features for the acetylation of cellulose in the presence of sulfuric acid as a catalyst designed so that z. B. technically also with acetylation at the boiling point flawless products are obtained.

Das Verfahren nach der Erfindung löst dieses Problem in überraschender Weise. Es wurde nämlich gefunden, daß man auf einfache und rasche Weise zu einem besonders stabilen, hochviskosen Cellulosetriacetat kommt, wenn man den Mengenbereich für den Schwefelsäurezusatz innerhalb ganz bestimmter Grenzen hält und in der Vorbehandlungsstufe eine völlig gleichmäßige Verteilung der Schwefelsäure über das zu acetylierende Gut erreicht. Man kann dann unbeschadet in der zweiten Stufe, d. h. bei der eigentlichen Acetylierung, Temperaturen von 600 C und höher anwenden und erhält trotzdem erstklassige und gegen Wärmeeinflüsse vollkommen beständige hochviskose Produkte, die sich vorzüglich zum Schmelzspinnen eignen. The method according to the invention solves this problem in a surprising manner Way. It has been found that one can easily and quickly become one Particularly stable, highly viscous cellulose triacetate comes in when you consider the quantity range for the addition of sulfuric acid within very specific limits and in the pretreatment stage a completely uniform distribution of the sulfuric acid over the acetylated Well achieved. One can then without prejudice in the second stage, i. H. at the actual Apply acetylation, temperatures of 600 C and higher and still get first class and Highly viscous products which are completely resistant to the effects of heat and which are excellent suitable for melt spinning.

Das Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung von beständigem hochviskosem Cellulosetriacetat durch gleichmäßige Durchtränkung von Cellulosematerialien mit wäßriger, hochkonzentrierter Essigsäure oder Eisessig und mit einer geringen Menge Schwefelsäure in dei ersten Stufe und anschließende Acetylierung mit Essigsäureanhydrid in Gegenwart von Essigsäure in der zweiten Stufe ist dadurch gekennzeichnet, daß man Baumwollinters oder Holzschliff mit hochkonzentrierter wäßriger Essigsäure, die bis zur Hälfte durch Essigsäureanhydrid ersetzt werden kann, oder Eisessig und einer solchen Menge Schwefelsäure, die 0,02 bis 0,75 0/o des Trockengewichts der Cellulosematerialien entspricht, etwa 1 Stunde oder länger bei etwa 25 bis 40"C vorbehandelt und die so gleichmäßig durchtränkten Cellulosematerialien mit einem Gemisch aus Essigsäureanhydrid und Essigsäure kurzzeitig bei Temperaturen über 60 C bis zur Erreichung ker Triacetatstufe acetyliert. The method of the invention for making durable highly viscous cellulose triacetate through uniform impregnation of cellulose materials with aqueous, highly concentrated acetic acid or glacial acetic acid and with a low Amount of sulfuric acid in the first stage and subsequent acetylation with acetic anhydride in the presence of acetic acid in the second stage is characterized in that cotton lint or wood pulp with highly concentrated aqueous acetic acid, which can be replaced up to half by acetic anhydride, or glacial acetic acid and such an amount of sulfuric acid that 0.02 to 0.75 0 / o of the dry weight of the Cellulosic materials corresponds to about 1 hour or more at about 25 to 40 "C pretreated and the so evenly impregnated cellulose materials with a Mixture of acetic anhydride and acetic acid briefly at temperatures above 60 C acetylated until the triacetate stage is reached.

Es wurde festgestellt, daß eine den obigen Angaben entsprechende Menge an Schwefelsäure, wenn sie auf die beschriebene Weise in die Cellulose eingeführt wird, in der Lage ist, die Veresterung so wirksam zu katalysieren, daß ohne weiteres klare, im wesentlichen gelfreie Lösungen entstehen. Dabei kann infolge der kleinen vorhandenen Menge Schwefelsäure die Veresterungstemperatur über 60"C ansteigen, ohne einen unzulässigen Abbau der Cellulosemoleküle und einen sich daraus ergebenden Verlust an Viskosität zu verursachen. Es ist tatsächlich möglich, derart hohe Temperaturen zu verwenden, daß die Veresterung in ein paar Minuten abgeschlossen werden kann, z. B. in 5 bis 15 Minuten, ohne einen unzulässigen Viskositätsverlust zu verursachen. Hierin liegt natürlich ein großer Vorteil, da hierdurch die Möglichkeit geschaffen wird, die Veresterung als kontinuierliches Verfahren durchzuführen. It was found that an equivalent to the above Amount of sulfuric acid when introduced into the cellulose in the manner described is able to catalyze the esterification so effectively that easily clear, essentially gel-free solutions arise. This can result from the small the amount of sulfuric acid present increases the esterification temperature above 60 "C, without an inadmissible degradation of the cellulose molecules and a resultant Causing loss of viscosity. It is actually possible to get such high temperatures to use that the esterification can be completed in a few minutes, z. B. in 5 to 15 minutes without causing an unacceptable loss of viscosity. This is of course a great advantage, as it creates the possibility is to carry out the esterification as a continuous process.

Die Schwefelsäure ist durch die Beimengung von Eisessig oder hochkonzentrierter wäßriger Essigsäure gleichmäßig in der ganzen Cellulose verteilt; gegebenenfalls kann ein Teil der Essigsäure, vorzugsweise jedoch nicht mehr als die Hälfte, durch Essigsäureanhydrid ersetzt werden. Die Säuremischung kann auf die Cellulose aufgesprüht werden, die dann während der ganzen Vorbehandlung gerührt oder umgewälzt wird, oder die Cellulose kann in der Säuremischung eingetaucht werden. Diese Arbeitsgänge werden bei 25 bei 400 C Temperatur durchgeführt. Der Cellulose, auf die das Säuregemisch aufgesprüht worden ist bzw. die in die Säuren eingetaucht ist, muß genügend Zeit gelassen werden, um ein gleichmäßiges Durchdringen der Vorbehandlungssäuren durch alle Teile dei Cellulose zu gewährleisten. Im allgemeinen ist diese Durchdringung nach einer Stunde vollständig, jedoch kann die Vorbehandlung auch über eine längere Zeit ausgedehnt werden. The sulfuric acid is due to the addition of glacial acetic acid or more highly concentrated aqueous acetic acid evenly distributed throughout the cellulose; possibly some of the acetic acid, but preferably not more than half, can pass through Acetic anhydride can be replaced. The acid mixture can be sprayed onto the cellulose which is then stirred or circulated during the entire pretreatment, or the cellulose can be immersed in the acid mixture. These operations are carried out at 25 at 400 C temperature. The cellulose on which the acid mixture has been sprayed on or has been immersed in the acids, must have sufficient time be left to allow the pretreatment acids to penetrate evenly to ensure all parts of the cellulose. Generally this is penetration complete after one hour, but the pretreatment can also last for a longer period of time Time to be stretched.

Die gleichmäßige Durchdringung der Cellulose mit den Vorbehandlungssäuren kann dadurch beschleunigt werden, daß die Cellulose zuerst in einer wäßrigen Flüssigkeit, z. B. Wasser oder einer Lösung wäßriger Essigsäure, eingeweicht wird, die schon einen Teil der Schwefelsäure enthalten kann. Nach dem Einweichen kann die Cellulose abgequetscht oder ausgedrückt werden, um einen Teil der Flüssigkeit zu entfernen, bevor die eigentliche Vorbehandlung beginnt. The uniform penetration of the cellulose with the pretreatment acids can be accelerated by first placing the cellulose in an aqueous liquid, z. B. water or a solution of aqueous acetic acid is soaked that already may contain some of the sulfuric acid. After soaking, the cellulose can squeezed or squeezed to remove some of the liquid, before the actual pre-treatment begins.

In ähnlicher Weise kann die Cellulose nach del Vorbehandlung vor dem Acetylieren abgequetscht werden, um die Anteile von Essigsäure und Schwefelsäure in der Cellulose auf den erfindungsgemäßen Wert, d. h. auf 0,02 bis 0,75 ovo vorzugsnreise 0,02 bis 0,50/,, des Cellulosetrockengewichtes zu reduzieren.In a similar way, the cellulose after the pretreatment before the Acetylate are squeezed to remove the proportions of acetic acid and sulfuric acid in the cellulose to the value according to the invention, d. H. to 0.02 to 0.75 ovo preferred number 0.02 to 0.50 / ,, of the cellulose dry weight to reduce.

Es läßt sich feststellen, daß die Viskosität des erzielten Cellulosetriacetats unmittelbar abhängt von der Geschwindigkeit der Acetylierung. Der Betrag, um den die Temperatur der Acetylierungsmischung ansteigt, hängt natürlich von einer Anzahl Faktoren ab, einschließlich der Mengen an Essigsäure und gegebenenfalls vorhandenem Anhydrid im Verhältnis zu der Cellulosemenge, der Gegenwart bzw. Abwesenheit von kleinen Mengen Wasser in der vorbehandelten Cellulose, wenn sie mit der Acetylierungsfiüssigkeit in Kontakt gebracht wird, sowie dem Grad der gegebenenfalls während der Acetylierung angewendeten Kühlung oder Erwärmung und von der Menge der vorhandenen Schwefelsäure. Die Viskosität des Erzeugnisses kann daher in einem gewissen Umfang gesteuert werden, z. B. dadurch, daß man die Anfangstemperatur der Acetylierungsfiüssigkeit so wählt, daß die Temperatur während der Acetylierung von selbst auf die geeignete Höhe ansteigt. It can be seen that the viscosity of the cellulose triacetate obtained depends directly on the rate of acetylation. The amount by which the temperature of the acetylation mixture increases, of course, depends on a number Factors including the amounts of acetic acid and any present Anhydride in relation to the amount of cellulose, the presence or absence of small amounts of water in the pretreated cellulose when mixed with the acetylating liquid is brought into contact, as well as the degree of any during the acetylation applied cooling or heating and the amount of sulfuric acid present. The viscosity of the product can therefore be controlled to a certain extent, z. B. by choosing the starting temperature of the acetylating liquid so that the temperature rises by itself to the appropriate level during the acetylation.

Die verhältnismäßig hohen Acetylierungstemperaturen, die gemäß der Erfindung zur Anwendung kommen, bringen wichtige Vorteile mit sich Unter anderem wird bei diesen Temperaturen das Cellulosetriacetat von der Essigsäure leichter aufgelöst als bei den bisher angewendeten Temperaturen und es werden Lösungen erzielt, die bei der betreffenden Konzentration eine niedrigere Viskosität aufweisen. The relatively high acetylation temperatures according to Invention come to application, bring important advantages among other things At these temperatures the cellulose triacetate becomes lighter from the acetic acid dissolved than at the previously used temperatures and solutions are achieved, which have a lower viscosity at the concentration concerned.

Infolgedessen ist es möglich, beträchtlich weniger Essigsäure zu verwenden als bisher, wobei trotzdem eine klare, gelfreie Lösung unter beachtlicher Einsparung von Essigsäure erzielt wird. Der Flüssigkeitsanteil in der Acetylierungsmischung kann so niedrig sein, daß die Mischung vor dem Acetylieren als nasse faserige Masse von Cellulose vorliegt, im Gegensatz zu der bisher üblichen Aufschlämmung von Cellulose in einer Acetylierungsflüssigkeit.As a result, it is possible to use considerably less acetic acid than before, but still a clear, gel-free solution with considerable savings is achieved by acetic acid. The proportion of liquid in the acetylation mixture can be so low that the mixture forms a wet fibrous mass before acetylation of cellulose is present, in contrast to the previously customary slurry of cellulose in an acetylating liquid.

Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit, die Acetylierung beim Siedepunkt der Säure durchzuführen, ein sehr einfaches Verfahren, um überflüssige, bei der Acetylierung erzeugte Wärme, falls solche auftritt, abzuführen und um die Acetylierungstemperatur konstant zu halten. Die sich bildenden Essigsäuredämpfe können einem Rücklaufkondensator zugeführt und nach der Kondensation wieder in den Acetylator rückgeführt werden, oder falls schon ursprünglich genügend Essigsäure vorhanden ist, kann ein Teil oder der ganze Dampf vom Acetylator einem gesonderten Behälter und Kondensator zugeführt werden, wodurch die Belastung der Essigsäurerückgewinnungsanlage wesentlich herabgesetzt wird. Another advantage is the ability to perform acetylation The boiling point of the acid, a very simple procedure to remove superfluous, in the acetylation generated heat, if any, to dissipate and to remove the Keep the acetylation temperature constant. The acetic acid vapors that are formed can be fed to a return condenser and returned to the after condensation Acetylator are recycled, or if there was enough acetic acid originally is present, some or all of the vapor from the acetylator can be a separate Container and condenser are fed, reducing the load on the acetic acid recovery system is significantly reduced.

Soll bei Temperaturen um den Siedepunkt der Essigsäure gearbeitet werden, so ist es im allgemeinen ratsam, als Katalysator Schwefelsäure zu verwenden, deren Konzentration 0,1 0/o nicht übersteigt, um jede Möglichkeit eines Abbaues der Cellulose zu vermeiden.Should work at temperatures around the boiling point of acetic acid it is generally advisable to use sulfuric acid as a catalyst, whose concentration does not exceed 0.1% to avoid any possibility of degradation to avoid the cellulose.

Es ist im allgemeinen weder eine Vorkühlung der Acetylierungsflüssigkeit noch eine Kühlung des Acetylierungsgemisches, etwa durch Wärmeaustauscher, erforderlich. Im allgemeinen muß man anfänglich dem Acetylierungsgemisch sogar von außen Wärme zuführen, insbesondere wenn weniger als 0,1 °/0 Schwefelsäure verwendet wird.In general, it is neither a precooling of the acetylating liquid Cooling of the acetylation mixture, for example by means of a heat exchanger, is also required. In general, one must initially heat the acetylation mixture even from the outside add, especially if less than 0.1% sulfuric acid is used.

Ein besonderer Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß die Erzeugnisse sofort äußerst wärmestabil sind, so daß sich eine gesonderte Stabilisierungsbehandlung erübrigt. Das Cellulosetriacetat kann aus der Acetylierungslösung ausgefällt werden, sobald die Acetylierung vollständig ist, z. B. durch Zugabe von Wasser oder verdünnter Essigsäure. Nachdem das Cellulosetriacetat gewaschen und getrocknet ist, weist es im allgemeinen noch einen Sulfatanteil von höchstens etwa 0,015°/o auf und eignet sich ohne weitere Nachbehandlung zur Herstellung von Fasern oder Filmen. Falls erwünscht, kann jedoch das Cellulosetriacetat in Lösung bleiben und noch ausgereift werden, z. B. bis zur Acetonlösbarkeit, und zwar vorzugsweise bei Temperaturen über 100qC, insbesondere bei etwa 100 bis 1500C. There is a particular advantage of the method according to the invention in that the products are immediately extremely heat-stable, so that a separate No need for stabilization treatment. The cellulose triacetate can be obtained from the acetylation solution be precipitated as soon as the acetylation is complete, e.g. B. by adding Water or dilute acetic acid. After the cellulose triacetate washed and is dried, it generally still has a sulfate content of at most about 0.015% and is suitable for the production of fibers without further treatment or movies. However, if desired, the cellulose triacetate can remain in solution and still to be matured, e.g. B. up to acetone solubility, preferably at temperatures above 100 ° C, in particular at around 100 to 1500C.

Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung, wobei die Anteile Gewichtsteile sind. The following examples serve to illustrate the process according to of the invention, the proportions being parts by weight.

Beispiel I 15 Teile Holzschliff wurden bei einer Temperatur von 25"C 1 Stunde lang in Wasser, das Schwefelsäure einer Konzentration von 0,023 °/o enthielt, eingeweicht, worauf der Holzschliff dann zuerst ausgewaschen und danach in 98 obiger wäßriger Essigsäure eingeweicht wurde. Nach etwa 1 Stunde wurde die Hauptmasse der Flüssigkeit ablaufen gelassen und der Holzschliff ausgedrückt, bis er etwa das Dreifache seines Trockengewichts an Flüssigkeit aufwies. Example I 15 parts of ground wood were at a temperature of 25 "C In water containing sulfuric acid at a concentration of 0.023 ° / o for 1 hour, soaked, whereupon the wood pulp is washed out first and then in 98 above was soaked in aqueous acetic acid. After about 1 hour, the bulk of the Drain the liquid and squeeze out the pulp until it is about three times that its dry weight in liquid.

Hiermit war die Vorbehandlung abgeschlossen. Der vorbehandelte Holzschliff wurde dann etwa in 215 Teile einer 96°/o Anhydrid enthaltenden Mischung aus Essigsäureanhydrid und Essigsäure eingebracht, wobei das Gemisch gerührt wurde, bis sich eine klare Lösung gebildet hatte. Die Reaktionsbedingungen wurden so variiert, daß die Temperaturen bei den verschiedenen Reihen auf verschiedene Höhen ansteigen konnten.This completed the pretreatment. The pre-treated wood pulp was then divided into about 215 parts of a mixture of acetic anhydride containing 96% anhydride and acetic acid, stirring the mixture until clear Solution had formed. The reaction conditions were varied so that the temperatures could rise to different heights in the different rows.

Aus der klaren Lösung wurde das Triacetat durch Mischen mit verdünnter Essigsäure in bekannter Weise ausgefällt und der Niederschlag gewaschen und getrocknet. Drei typische Reihen ergaben die in Tabelle 1 erscheinenden Zahlen. In allen Fällen wies das Cellulosetriacetat eine gute Wärmebeständigkeit auf, trotzdem es keiner gesonderten Stabilisierungsbehandlung irgendeiner Art unterworfen wurde.The triacetate was made from the clear solution by mixing with dilute Acetic acid precipitated in a known manner and the precipitate washed and dried. Three typical series gave the numbers appearing in Table 1. In all cases the cellulose triacetate had good heat resistance, although none has been subjected to a separate stabilization treatment of some kind.

Tabelle 1 Maxunale Maximale Acetylierungs- Viskosität von Acetylierungs- zeit Cellulosetriacetat temperatur llO"C 5 Minuten 1,5 dl/g 80"C 35 Minuten 2,1 dl/g 60"C 345 Minuten 2,6 dl/g Die arteigene Viskosität wurde auf der Basis der realtiven Viskositäten von verdünnten Lösungen aus Cellulosetriacetat (0,1 bis 0,5 0/o) in 90: l0-(Volumen)-Mischungen aus Methylenchlorid und Methanol errechnet, wobei als Cellulosetriacetat-Konzentrationseinheiten »Gramm völlig trockenen Triacetats je Deziliter Lösungsmittel« verwendet wurden.Table 1 Maxunale Maximum acetylation viscosity of Acetylation time of cellulose triacetate temperature 110 "C 1.5 dl / g for 5 minutes 80 "C 35 minutes 2.1 dl / g 60 "C 345 minutes 2.6 dl / g The intrinsic viscosity was calculated on the basis of the relative viscosities of dilute solutions of cellulose triacetate (0.1 to 0.5%) in 90: 10 (volume) mixtures of methylene chloride and methanol, the cellulose triacetate concentration units being »grams completely dry triacetate per deciliter of solvent «were used.

Beispiel II 50 Teile Holzschliff wurden mit 150 Teilen Eisessig übersprüht, der 0,025 Teile Schwefelsäure (d. h. 0,05 0/o des Gewichts der Cellulose) enthielt und während 2 Stunden bei Raumtemperatur geschüttelt. Der vor behandelten Cellulose wurden dann etwa 260 Teile einer 96 0/0eigen Essigsäureanhydrid enthaltenden Mischung aus Essigsäureanhydrid und Essigsäure zugefügt, wobei die Mischung unter einem Rückflußkondensator gehalten und gerührt wurde, bis sich eine klare Lösung gebildet hatte. Die erreichte Temperatur betrug 116"C und die Lösung wurde nach 30 Minuten klar. Das Cellulosetriacetat wurde dann ausgefällt, gewaschen und getrocknet. Es hatte eine arteigene Viskosität von 1,4 dl/g und ausgezeichnete Wärmestabilität. Example II 50 parts of ground wood were sprayed over with 150 parts of glacial acetic acid, of the 0.025 part sulfuric acid (i.e. 0.05%) the weight of the cellulose) and shaken for 2 hours at room temperature. The pre-treated cellulose were then about 260 parts of a mixture containing 96% acetic anhydride of acetic anhydride and acetic acid added, the mixture under a reflux condenser was held and stirred until a clear solution had formed. The achieved The temperature was 116 "C and the solution became clear after 30 minutes. The cellulose triacetate was then precipitated, washed and dried. It had its own viscosity of 1.4 dl / g and excellent heat stability.

Beispiel III Drei Reihen wurden unter den Bedingungen des Beispiels II ausgeführt, mit Ausnahme, daß die Vorbehandlungsflüssigkeit 0,25 Teile Schwefelsäure enthielt (d. h. 0,5 0/o des Gewichts der Cellulose). Das Ergebnis dieser Reihen ist in der Tabelle 2 aufgeführt. Example III Three rows were made under the conditions of the example II carried out, with the exception that the pretreatment liquid 0.25 parts of sulfuric acid (i.e. 0.5% by weight of the cellulose). The result of these series is listed in Table 2.

Tabelle 2 Maximale | Acetylierungs- Arteigene Viskosität von Acetylierungs- zeit ß Cellulosetriacetat temperatur 70"C 41 Minuten 1,5 dl/g 88°C 9 Minuten 1,2 dl/h 95"C 6 Minuten 0,8 dl/g Die Wärmebeständigkeit aller dieser Erzeugnisse war gut.Table 2 Maximum | Acetylation genes Viscosity of Acetylation time ß cellulose triacetate temperature 70 "C 41 minutes 1.5 dl / g 88 ° C 9 minutes 1.2 dl / h 95 "C 6 minutes 0.8 dl / g The heat resistance of all of these products was good.

Beispiel IV 50 Teile Baumwolle wurden mit 150 Teilen Eisessig, der entweder 0,1 oder 0,25 Teile Schwefelsäure enthielt, übersprüht und während 1 Stunde bei Raumtemperatur geschüttelt. Die vorbehandelte Baumwolle wurde dann in etwa 260 Teile 96- oder 600/0ges Essigsäureanhydrid (wobei der Restbestandteil in beiden Fällen Essigsäure ist) hineingegeben, wobei die Mischung gerührt wurde, bis sich die Lösung geklärt hatte, worauf dann das Cellulosetriacetat ausgefällt, gewaschen und getrocknet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Example IV 50 parts of cotton were mixed with 150 parts of glacial acetic acid, the containing either 0.1 or 0.25 parts sulfuric acid, sprayed over and for 1 hour shaken at room temperature. The pretreated cotton was then about 260 Parts 96 or 600 / 0ges acetic anhydride (with the remainder in both Cases of acetic acid) are added, stirring the mixture until the solution had cleared, whereupon the cellulose triacetate precipitated, washed and dried. The results are shown in Table 3.

Tabelle 3 Menge der Essigsäure- Maximale Schwefelsäure (bezogen auf anhydrid- Acetylie- Acetylie- konzentration rungs- rungszeit Cellulose) temperatur 0,50in 960/» 76"C 29 Minuten 0,2 0/, 96 0/, 106"C 27 Minuten 0,5°/o 60°/o 81"C 35 Minuten 0,2 °/o 60 0/, 105"C 23 Minuten In jedem Falle war die Wärmebeständigkeit des Erzeugnisses gut.Table 3 Amount of Acetic Acid- Maximum sulfuric acid (based on anhydride- acetylie- acetylie- concentration time Cellulose) temperature 0.50 in 960 / »76" C 29 minutes 0.2 0.66 0.16 "C 27 minutes 0.5 ° / o 60 ° / o 81 "C 35 minutes 0.2 ° / o 60 ° /. 105 "C 23 minutes In either case, the heat resistance of the product was good.

Beispiel V Holzschliff (40 Teile) wurde 1 Stunde lang in Wasser von 25"C eingeweicht, einmal mit Eisessig ausgewaschen, ausgedrückt auf etwa das Vierfache seines Originalgewichts, in die vierfache Menge (des Originalgewichts) Eisessig, der 0,04 Teile Schwefelsäure enthielt, von 25"C eingeführt und nach I Stunde auf das Vierfache seines ursprünglichen Gewichts ausgedrückt. Example V Wood pulp (40 parts) was in water for 1 hour from Soaked 25 "C, washed out once with glacial acetic acid, expressed to about four times its original weight, into four times the amount (of the original weight) glacial acetic acid, which contained 0.04 part sulfuric acid, of 25 "C introduced and after I hour expressed to four times its original weight.

Der daraus resultierende vorbehandelte Holzschliff wurde in eine große Menge 96»/»iges Essigsäureanhydrid (der Restbestandteil besteht aus Essigsäure) bei 25°C hineingegeben, während 5 Minuten einweichenlassen und dann auf das Vierfache seines Originalgewichts ausgedrückt und stehengelassen. Die Temperatur der Masse stieg auf 87"C an, wobei sich nach 240 Minuten eine klare Lösung gebildet hatte, aus der das erzeugte Cellulosetriacetat ausgefällt, gewaschen und getrocknet wurde. Die arteigene Viskosität des Cellulosetriacetats betrug 1,3 dl/g, wobei seine Wärmebeständigkeit gut war.The resulting pretreated wood pulp was turned into a large Amount of 96% acetic anhydride (the remainder consists of acetic acid) at 25 ° C, soak for 5 minutes and then four times as much its original weight expressed and left standing. The temperature of the mass rose to 87 "C, a clear solution had formed after 240 minutes, from which the cellulose triacetate produced was precipitated, washed and dried. The intrinsic viscosity of the cellulose triacetate was 1.3 dl / g, with its heat resistance was good.

Die folgenden Beispiele und Vergleichsversuche zeigen die Verbesserungen, die sich durch die erfindungsgemäße Herstellung von Schmelzspinnmassen gegenüber dem Stand der Technik (Beispiel VIa und VIIa) erreichen lassen. Die Prozentzahlen für H2SO4 beziehen sich auf das Trockengewicht der Cellulose als 1000/0. The following examples and comparative tests show the improvements which are opposed by the inventive production of melt spinning masses the prior art (Example VIa and VIIa) can be achieved. The percentages for H2SO4 refer to the dry weight of the cellulose as 1000/0.

Beispiel VIa (Vergleichsversuch entsprechend dem Stand der Technik) 1. Vorbehandlung: Besprühen von 1 Teil Cellulose mit 1 Teil Eisessig (ohne H2SO4); 1 Stunde bei 36"C gehalten. Example VIa (comparative test according to the prior art) 1. Pretreatment: Spraying 1 part of cellulose with 1 part of glacial acetic acid (without H2SO4); Maintained at 36 "C for 1 hour.

2. Acetylierung: Mit 7,8 Teilen Essigsäureanhydrid in 12 Teilen Essigsäure mit 80/, H2S04; Temperaturanstieg bis 50"C. 2. Acetylation: With 7.8 parts of acetic anhydride in 12 parts of acetic acid with 80 /, H2S04; Temperature rise to 50 "C.

3. Neutralisieren der Säure mit Magnesiumacetat. 3. Neutralize the acid with magnesium acetate.

Resultat beim Schmelzspinnen: Braune Fäden von geringer Zugfestigkeit und niederer Bruchdehnung. The result of melt spinning: Brown threads of low tensile strength and low elongation at break.

Beispiel Vlb (Verfahren nach der Erfindung) 1. Vorbehandlung: Besprühen von 1 Teil Cellulose mit 1 Teil Eisessig, enthaltend 0,2°ío H2SO4; 1 Stunde bei 36"C gehalten. Example VIb (method according to the invention) 1. Pretreatment: spraying of 1 part cellulose with 1 part glacial acetic acid containing 0.2 ° ío H2SO4; 1 hour at 36 "C held.

2. Acetylierung: Mit 4 Teilen Essigsäureanhydrid in 2 Teilen Eisessig (ohne weitere Zugabe von H2SO4); Temperaturanstieg bis 92"C. 2. Acetylation: With 4 parts of acetic anhydride in 2 parts of glacial acetic acid (without further addition of H2SO4); Temperature rise to 92 "C.

3. Neutralisation: Nicht vorgenommen. 3. Neutralization: Not done.

Resultat beim Schmelzspinnen: So gut wie unverfärbte Fäden, Reißfestigkeit 1.3den; Bruchdehnung 38 %». Result with melt spinning: As good as undyed threads, tear resistance 1.3den; Elongation at break 38% ».

Beispiel VlTa (Vergleichsversuch) Diese Arbeitsweise entsprach ungefähr dem Verfahren nach der USA.-Patentschrift 2 487 892. Example VITa (comparative experiment) This procedure corresponded approximately the method according to US Pat. No. 2,487,892.

1. Vorbehandlung: Besprühen von 1 Teil Cellulose mit 3 Teilen 99°/Oiger Essigsäure, enthaltend 0.30/, H2SO4; 2 Stunden bei 309C gehalten. 1. Pretreatment: Spraying 1 part of cellulose with 3 parts of 99 ° / Oiger Acetic acid, containing 0.30 /, H2SO4; Maintained at 309C for 2 hours.

2. Acetylierung: Mit 3,3 Teilen Anhydrid, enthaltend 0,70/0 H2SO4, Anfangstemperatur 28"C, Anstieg nach 20 Minuten auf 63"C. 2. Acetylation: With 3.3 parts of anhydride containing 0.70 / 0 H2SO4, Initial temperature 28 "C, increase to 63" C after 20 minutes.

3. Neutralisation mit Magnesiumacetat. 3. Neutralization with magnesium acetate.

Resultat beim Schmelzspinnen: Gelbliche Fäden mit einer Reißfestigkeit von nur 0,6 g/den und einer Bruchdehnung von 10°/o. The result of melt spinning: Yellowish threads with tear resistance of only 0.6 g / den and an elongation at break of 10%.

Beispiel Vllb (Verfahren nach der Erfindung) 1. Vorbehandlung: Besprühen von 2 Teilen Cellulose mit 1 Teil 990/»der Essigsäure, enthaltend 0,1 »/o H2SO4. Example VIIb (method according to the invention) 1. Pretreatment: spraying of 2 parts of cellulose with 1 part of 990% of acetic acid, containing 0.1% of H2SO4.

2. Acetylierung: Mit 3 Teilen Essigsäureanhydrid in 2 Teilen Essigsäure (ohne zusätzliche H2SC)4); 60 Minuten bei 60 bis 83"C. 2. Acetylation: With 3 parts of acetic anhydride in 2 parts of acetic acid (without additional H2SC) 4); 60 minutes at 60 to 83 "C.

3. Neutralisation: Nicht vorgenommen. 3. Neutralization: Not done.

Resultat beim Schmelzspinnen: So gut wie unverfärbte Fäden, Reißfestigkeit 1,2 g/den; Bruchdehnung 330/0. Result with melt spinning: As good as undyed threads, tear resistance 1.2 g / den; Elongation at break 330/0.

Claims (1)

Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung von beständigem hochviskosem Cellulosetriacetat durch gleichmäßige Durchtränkung von Cellulosematerialien mit wäßriger, hochkonzentrierter Essigsäure oder Eisessig und mit einer geringen Menge Schwefelsäure in der ersten Stufe und anschließende Acetylierung mit Essigsäureanhydrid in Gegenwart von Essigsäure in der zweiten Stufe, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß man Baumwollinters oder Holzschliff mit hochkonzentrierter wäßriger Essigsäure, die bis zur Hälfte durch Essigsäureanhydrid ersetzt werden kann, oder Eisessig und einer solchen Menge Schwefelsäure, die 0,02 bis 0,750/» des Trockengewichts der Cellulosematerialien entspricht, etwa 1 Stunde oder länger bei etwa 25 bis 40 C vorbehandelt, und die so gleichmäßig durchtränkten Cellulosematerialien mit einem Gemisch aus Essigsäureanhydrid und Essigsäure kurzzeitig bei Temperaturen über 60"C bis zur Erreichung der TriaSetatstufe acetyliert. Claim: Process for the production of permanent, highly viscous Cellulose triacetate through uniform impregnation of cellulose materials with aqueous, highly concentrated acetic acid or glacial acetic acid and with a small amount Sulfuric acid in the first stage and subsequent acetylation with acetic anhydride in the presence of acetic acid in the second stage, d u r c h e -k e n n z e i c h n e t that one can use cotton linters or wood pulp with highly concentrated aqueous Acetic acid, up to half of which can be replaced by acetic anhydride, or Glacial acetic acid and such an amount of sulfuric acid as 0.02 to 0.750 / »of the dry weight that corresponds to cellulosic materials, about 1 hour or more at about 25 to 40 C pretreated, and the so evenly impregnated cellulose materials with a Mixture of acetic anhydride and acetic acid briefly at temperatures above 60 "C acetylated until the triacetate level is reached.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003054022A1 (en) * 2001-12-21 2003-07-03 Rhodia Acetow Gmbh Method for improving the colour index of cellulose esters

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