DE443095C - Verfahren zur Herstellung von Loesungen der Cellulose und ihrer Umwandlungsprodukte sowie alkaliloeslicher Cellulosederivate - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Loesungen der Cellulose und ihrer Umwandlungsprodukte sowie alkaliloeslicher Cellulosederivate

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DE443095C DEL60114D DEL0060114D DE443095C DE 443095 C DE443095 C DE 443095C DE L60114 D DEL60114 D DE L60114D DE L0060114 D DEL0060114 D DE L0060114D DE 443095 C DE443095 C DE 443095C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B1/00Preparatory treatment of cellulose for making derivatives thereof, e.g. pre-treatment, pre-soaking, activation
    • C08B1/003Preparation of cellulose solutions, i.e. dopes, with different possible solvents, e.g. ionic liquids

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Lösungen der Cellulose und ihrer Umwandlungsprodukte sowie alkalilöslicher Cellulosederivate. Es wurde die Beobachtung gemacht, daß starke organische Basen, insbesondere quaternäre Ammoniumbasen oder solche Basen, in deren wässerigen Lösungen man ein elektrolytisch stark dissoziiertes Hydroxyd annimmt, oder Mischungen von Stoffen, die starke organische Basen zu bilden vermögen, eine lösende Wirkung auf Cellulose, deren L'mwandlungsprodukte oder alkalilösliche Celhilosederivate ausüben. Diese lösende Wirkung der starken organischen Basen erhöht sich noch in Gegenwart von Alkali.
  • Der Ausdruck »starke organische Basen« bedeutet in der Beschreibung und in den Ansprüchen solche organische Basen, welche Ammoniumsalze, z. B. Ammoniumchlorid oder Ammoniumsulfat unter Freimachen von Ammoniak zu zersetzen vermögen.
  • Die Tatsache, daß starke organische Basen auf Cellulose oder deren Umwandlungsprodukte lösend einwirken, ist überraschend, um so mehr, als das Lösungsvermögen dieser Basen dasjenige von Ätzalkalien, soweit ein solches besteht, noch übertrifft. Während Ätzalkalilaugen inercerisierte oder gebleichte Cellulose oder gebleichte und inercerisierte Cellulose oder gewisse aus Celluloselösungen gewonnene Celluloseumwandlungsprodukte, wie das aus Viskose oder aus Kupferoxydammoniakcelluloselösungen regenerierbare Üellulosehy drat, demnach auch Viskoseseide und Kupferseide, mir bei tiefen Temperaturen zii lösen vermögen, lösen sich diese Stoffe in wässerigen Lösungen starker organischer Basen, z. B. einer 2o- bis 5oprozentigen Lösung von Tetraaetliylainrnoniuinhydroxvd oder Tetramethylaminoniumhydroxyd oder Phenyltrimethylainmoniumhydroxyd oder Guanidin schon bei Zimmertemperatur. Je nach der besonderen Art des zu lösenden Stoffes aus der Celltilosegruppe kommt das Lösungsvermögen der wässerigen Lösungen der starken organischen Basen in An- oder Abwesenheit von Alkalien entweder schon bei Zimmertemperatur oder höheren oder bei Temperaturen, welche zwischen Zimmertemperatur und o° liegen, oder erst unterhalb o° zur Geltung.
  • So lösen sich z. B. diejenigen Umwandlungsprodukte, welche durch Abscheidung aus Lösungen von Cellulose in Lösungsmitteln, wie z. B. starker Mineralsäure, Kupferoxydammoniak oder Chlorzink oder aus Viskose gewonnen werden können, in wässerigen Lösungen starker organischer Basen in An- oder Abwesenheit von Alkali schon bei Zimmertemperatur. Mercerisierte Cellulose oder gebleichte Cellulose oder gebleichte und inercerisierte Cellulose löst sich je nach dem Mercerisierungs- bzw. Bleichgrade entweder bei Zimmertemperatur oder zwischen Zimmertemperatur und o° oder nicht sehr tief unter o°, während sich wenig oder gar nicht aufgeschlossene Cellulose erst unterhalb o° in den wässerigen Lösungen der Basen in An- oder Abwesenheit von Alkalien löst. In jedem Falle ist es leicht, die geeignete Temperatur durch einen einfachen Vorversuch zu bestiminen, indem man den Cellulosekörper mit einer wässerigen Lösung der gewünschten Base, gegebenenfalls in Gegenwart von Alkali, vermischt, und, wenn bei Zimmertemperatur keine Lösung eintritt, stufenweise kühlt, bis eine Lösung entsteht.
  • Als Ausgangsstoffe für das vorliegende Verfahren kommen z. B. folgende in Betracht: i. Gebleichte oder ungebleichte Cellulose jeder Art und in jeder Form; 2. cellulosehaltige Stoffe jeder Art; 3. diejenigen Umwandlungsprodukte, die sich durch mechanische Zerkleinerung, z. B. Mahlen oder Zerfasern, der Cellulose in Gegenwart von Wasser bilden; .I. die Umwandlungsprodukte, welche man durch Erhitzen von Celltilose für sich oder in Gegenwart von Wasser oder Glycerin o. dgl. bei normalem, vermindertem oder erhöhtem Druck erzielt; 5. die Celluloseumwandlungsprodukte,welche durch Behandlung von Celhilose oder ihren Umwandlungsprodukten mit Alkalilauge verschiedener Konzentration hergestellt werden (mercerisierte Cellulose) ; G. diejenigen Celluloseumwandlungsprodukte, welche man durch Behandlung von Cellulose mit heißen Alkalien bei An- oder Abwesenheit von Salzen erzielt; 7. die Celluloseumwandhingsprodukte, die aus vollständigen oder unvollständigen Lösungen von Cellulose oder ihren Umwandlungsprodukten durch Fällungsmittel oder andere Mittel abgeschieden werden. An Lösungen kommen in Frage z. B. Lösungen von Cellulose oder Cellulosehydraten oder Hydrocellulosen in Kupferoxydammoniak oder anderen, Kupfer als Grundlage enthaltenden Lösungsmitteln oder Lösungen in Zinkhaloiden, z. B. Chlorzink, für sich oder in Gegenwart von Säuren oder anderen Salzen oder Lösungen in starken Mineralsäuren, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salzsäure, Arsensäure, einzeln oder gemischt oder im Gemisch mit anderen anorganischen oder organischen Säuren oder sauren Salzen oder rohe oder gereinigte Viskosen. Von allen aus Celluloselösungen abgeschiedenen Celluloseumwandlungsprodukten gilt, daß die Natur des Abscheidungsmittels ohne Einfluß auf das vorliegende Verfahren ist; B. aus Cellulose oder Celluloseumwandlungsprodukten oder Celluloseabkömmlingen hergestellte Fäden und Gespinste jeder Art, wie Kunstseide, Kunstseideabfall, Kunstbaumwolle, Stapelfaser o. dgl.; g. Hydrocellulosen jeder Art, wie man sie z. B. durch Behandlung von gebleichter oder ungebleichter Cellulose mit verdünnten Säuren in der Kälte oder Hitze unter gewöhnlichem oder erhöhtem Druck oder durch Trocknen in Gegenwart von Säuren, oder durch Behandlung von Cellulose mit starker Schwefelsäure unterhalb 5o° Be in der Kälte, gasförmiger Salzsäure oder Chlor erhält; ro. Oxycellulosen jeder Art; 1z. die aus Cellulosederivaten, wie Estern o. dgl., durch Verseifung erzielbaren Celluloseumwandlungsprodukte; 12. Celluloseabkömmlinge von der Art der durch Behandlung von Cellulose oder Celluloseumwandlungsprodukten mit Allcylierungsmitteln erhältlichen, alkalilöslichen Alkylcellulosen.
  • Die vorstehend genannten Umwandlungsprodukte und Abkömmlinge der Cellulose können in trockenem, lufttrockenem, feuchtem oder nassem Zustande zur Verwendung gelangen. In den letzten zwei Fällen muß man bei der Festsetzung der Stärke und Menge der für die Lösung bestimmten Basenlösung den Wassergehalt des Ausgangsstoffes berücksichtigen.
  • Die Ausführung des Verfahrens ist leicht. Sie besteht im wesentlichen darin, daß man Cellulose, Celluloseumwandlungsprodukte und -abkömmlinge mit einer wässerigen Lösung einer starken organischen Base oder zweier oder mehrerer solcher Basen, bei An- oder Abwesenheit von Ätzalkali zweckmäßig unter Rühren bei einer für den betreffenden Cellulosekörper geeigneten Lösungstemperatur behandelt, bis Lösung erfolgt. An Stelle der Base selbst können Mischungen solcher Stoffe, die die in Frage stehende Base zu bilden vermögen, verwendet werden.
  • Wird die Lösung unter Kühlung vollzogen, so findet sie zweckmäßig in einem Gefäß statt, welches entweder von außen oder innen oder von außen und innen gekühlt werden kann und außerdem eine Misch-, Knet- oder Rührvorrichtung besitzt.
  • Die nach dem vorliegenden Verfahren erzielten Lösungen der Cellulose usw. können, gegebenenfalls nach vorherigem Filtrieren oder Kolieren oder Zentrifugieren, zur Herstellung von technischen Produkten, wie künstlichen Fäden oder Gespinsten, künstlichem Haar, Filme jeder Art, plastischen Massen, Schichten jeder Art auf Papier, Textilstoffen, Leder u. dgl., Appreturen und Füllungen von Geweben, Buchbinderleinwand, Kunstleder ti. dgl. verwendet werden.
  • Die Verarbeitung der Lösungen auf technische Produkte gestaltet sich leicht, weil sie durch geeignete Fällbäder, wie anorganische oder organische Säuren, Salze, Alkohole, in manchen Fällen schon durch Wasser oder durch Hitze, Dampf u. d-1. leicht koagulierbar sind. Ausführungsbeispiele. I.
  • =als Ausgangsstoffe können verwendet «erden r. fein verteilte Sulfitcelltilose: 2. gebleichte Baumwolle, z. B. in Form von \'erl)and@z-atte: 3. inercerisierte Celltilose, dargestellt z. B. in folgender Weise: ioo Gewichtsteile Sulfitzellstoff in Fließen oder Blättern oder Verbandwatte werden mit 9oo bis iooo Gewichtsteilen einer 18- bis 3oprozentigen Natronlauge von Zimmerteinperatttr getränkt, 6 bis 2d. Stunden in der Natronlauge belassen und dann sofort gewaschen oder auf Zoo bis 3oo Gewichtsteile abgepreßt oder abgeschleudert und aufgelockert oder in einer geeigneten Vorrichtung, z. B. Zerfaserer, Kollergang, Reißwolf o. dgl., zerkleinert und entweder sofort nach den "Zerkleinern oder nach ein- bis dreitägigem Stehen bei Zimmertemperatur mit kaltem oder heißem Wasser gewaschen. Dann wird die ausgewaschene, mercerisierte Cellulose abgepreßt oder abgeschleudert und im Vakuum oder an der Luft getrocknet oder im abgeschleuderten abgepreßten Zustande, gegebenenfalls nach vorherigem Zerkleinern, verwendet.
  • .I. In Gegenwart von Wasser zerkleinerte hzw. gemahlene Cellulose, die z. B. folgendermaßen dargestellt werden kann: Zoo Gewichtsteile Stilfitcelltilose in Vließen oder Blättern werden mit dem zehn- bis zwanzigfachen ihres Gewichtes an Wasser bis zur Gleichmäßigkeit verrührt und nach mehrstündigem oder mehrtägigem Stehen bei Zimmertemperatur auf 25o bis 35o Gewichtsteile abgepreßt oder abgeschleudert. Dann wird der Preßkuchen oder Rückstand mehrere Stunden bis achtTage in einer geeigneten Vorrichtung, z. B. Zerfaserer, Kollergang, Reißwolf, Knetwerk o. dgl., gemahlen oder auf sonstige Weise zerkleinert und gegebenenfalls getrocknet.
  • 5. Mit verdünnter lNIineralsäure, z. B. nach folgender Vorschrift vorbehandelte Cellulos^: ioo Gewichtsteile gebleichter oder ungelileichter Sulfitcellulose werden mit i ooo bis .Iooo Gewichtsteilen '/-prozentiger Salzsäure 1/_ his 3 Stunden im offenen Gefäß gekocht, dann gegebenenfalls nach vorherigem Abpressen oder Abschleudern mit Wasser salzs iitirefrei gewaschen und ab-epreßt oder abgeschleudert und, wenn gewünscht, getrocknet.
  • 6. Viskoseseide oder Kupferseide oder Abfälle solcher Seiden.
  • 7. Cellulosehydrat, erzielt durch Behandlung von Viskose in gelöstem oder ungelöstem Zustande, d. li. sulfidierter Alkalicellulose vor ihrer Auflösung, mit einer verdünnten Mineralsäure, z. B. 5prozentiger Schwefelsäure, Auswaschen und gegebenenfalls Trocknen des Niederschlages.
  • B. Celluloseumwandlungsprodukte, erbalten durch Lösen von Cellulose in starker Schwefelsäure und Ausfällen mit Wasser oder verdünnten Säuren, z. B. nach folgender Vorschrift: ioo Gewichtsteile fein verteilter Stilfitcellulose werden in iooo bis 2ooo Gewichtsteile auf -i2° gekühlter Schwefelsäure von 6o'Be in kleinen Anteilen unter Kneten, Reiben oder Mischen und fortwährendem Kühlen eingetragen. Das Eintragen dauert etwa 2o Minuten. Die Temperatur der Masse während des Eintragens hält sich bei etwa -io° bis -ii '. Nachdem die ganze Sulfitcellulose der Schwefelsäure einverleibt ist, liegt ein zäher Teig vor, der sich auf einer Glasplatte auswalzen läßt und in dünner Schicht durchsichtig erscheint. Dieser Teig wird unter fortwährender Kühlung noch eine halbe bis eine Stunde unter Kneten bei - i o° bis -i2° gehalten und dann mit Eiswasser, «-elches in kleinen Anteilen zugesetzt wird, angeknetet, bis er gänzlich zerfallen ist. Das ausgeschiedene Produkt wird, gegebenenfalls nach vorheriger Abpressung zwecks Wiedergewinnung der Schwefelsäure, mit Wasser so lange gewaschen, bis sich in dem Waschwasser keine Schwefelsäure mehr nachweisen läßt und bis eine Probe des Produkts, mit Wasser aufgekocht, an das Wasser keine Schwefelsäure mehr abgibt. Um das Waschen zu beschleunigen, kann man' während des Waschens das mehr oder minder derbe Produkt im feuchten Zustande ein oder mehrere Male zerreiben oder zermahlen. Der ausgewaschene Körper wird nun ausgepreßt oder abgeschleudert, wenn nötig nochmals zerrieben oder zermahlen und entweder in nassem Zustande verwendet oder vorher im Vakuum oder an der Luft getrocknet.
  • io Gewichtsteile eines der vorgenannten Ausgangsstoffe werden mit einer wässerigen Lösung von Guanidin oder Tetrainetlivlammoiiiuinhvdroxyd oder Tetraäthvlaininoniumhvdroxyd oder Phenvltrimethylammoniuinhydroxvd entsprechender Konzentration versetzt, bis die Mischung auf die io Gev-ichtsteile lufttrockenen Ausgangsstoff i 9o bis 2d.o Gewichtsteile einer 20- bis 5oprozentigen Lösung einer dieser Basen enthält, worauf bei Zimmertemperatur bis zur Gleichmäßigkeit gerührt wird.
  • Hierbei erfolgt bei i, 2, 3 und d. bloß mehr oder weniger wahrnehmbares (wellen, wogegen 5, 6, 7 und 8 zu einem erheblichen Teil in Lösung gehen. Dann werden die Massen vorteilhaft unter Rühren oder Kneten auf -8' bis - i i ° abgekühlt und bei dieser Temperatur einige Sekunden bis 3o Minuten gehalten.
  • Die Abkühlung bewirkt in den ersten vier Fällen Lösung, in den letzten vier Verbesserung, d. i. Vervollständigung der Lösung. Die Lösungen sind viskos, aber fließend und können von etwa noch vorhandenen ungelösten Bestandteilen durch Kolieren oder Filtrieren oder Zentrifugieren befreit werden.
  • Auf Glasplatten zu dünnen Schichten ausgebreitet und mit einem geeigneten.Fällbacl, z. B. verdünnter Schwefelsäure, behandelt, geben sie Filme, welche nach dem Auswaschen und Trocknen durchsichtig und biegsam sind. Auch auf Kunstfäden, wie Kunstseide, lassen sie sich durch Verspinnen in geeignete Fällbäder, z. B. verdünnte Schwefelsäure oder verdünnte Schwefelsäure im Gemisch_mit einem Salz, verarbeiten. II. Die Arbeitsweise ist die gleiche. wie im Ausführungsbeispiel I, jedoch mit demUnterschied, daß zur Lösung der io Gewichtsteile des Ausgangsstoffes igo bis 24o Gewichtsteile einer io- bis 3oprozentigen Lösung von Tetramethylammoniumhydroxyd oder Tetraäthylammoniumhydroxyd oder Phenyltrimeth3rlammoniumhydroxyd oder Guanidin in 5-bis ioprozentiger Natronlauge verwendet werden.
  • Die Anwesenheit des Ätznatrons erhöht das Lösungsvermögen der Basen. Sonst ist das Ergebnis im großen und ganzen (las gleiche wie in Beispiel i.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Lösungen der Cellulose und ihrer Umwandlungsprodukte sowie älkalilöslicher Cellulosederivate, gekennzeichnet durch die Verwendung wässeriger Lösungen starker organischer Basen, wie z. B. quarternärer Ammoniumbasen, gegebenenfalls in Gegenwart von Ätzalkalien und zweckmäßig bei Temperaturen unter o°, als Lösungsmittel.
  2. 2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel wässerige Lösungen von Mischungen solcher Stoffe verwendet werden, die starke organische Basen zu bilden vermögen.
DEL60114D 1923-06-05 1924-05-03 Verfahren zur Herstellung von Loesungen der Cellulose und ihrer Umwandlungsprodukte sowie alkaliloeslicher Cellulosederivate Expired DE443095C (de)

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