DE818577C - Verfahren zur Verarbeitung von Cellulosederivaten aus dem Schmelzfluss - Google Patents

Description

• Verfahren zur Verarbeitung von Cellulosederivaten aus dem SchmelzfluB Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erleichterung der Verarbeitung von Cellulosederivaten aus dem Schmelzfluß. Unter dem Begriff Cellulosederivate werden hierbei alle an sich schmelzbaren Abkömmlinge der Cellulose verstanden, d. h. in erster Linie organische Ester und Äther. DieWorte Verarbeitung aus dem Schmelzfluß sollen alle solche Verarbeitungsformen umfassen, bei denen das Produkt einen geschmolzenen Zustand durchläuft, also sowohl das Spritzgußverfahren als auch das Verspinnen aus der Schmelze. Bei allen diesen Verarbeitungsverfahren macht sich der Nachteil einer ungenügenden Stabilität unangenehm bemerkbar. Die ungenügende Stabilität kann sich sowohl in einer unerwünschten Verfärbung als auch in einem Absinken der mechanischen Eigenschaften der Fertigprodukte äußern. Man ist daher gezwungen, die Verarbeitungsverfahren schnell oder bei Temperaturen durchzuführen, die nur knapp oberhalb des Erweichungspunktes liegen. Beides führt aus, verständlichen Gründen zu Schwierigkeiten. Das Verspinnen von Cellulosederivaten aus dem Schmelzfluß, d. h. unter Ausschaltung von Lösungsmitteln, ist daher bisher noch nicht großtechnisch gelungen.
• Es wurde nun die überraschende Feststellung gemacht, daß man den Schmelzpunkt,und damit die Verarbeitungstemperatur von Cellulosederivaten der genannten Art dadurch weitgehend herabsetzen kann, daß man den Cellulosederivaten einen Feuchtigkeitsgehalt verleiht, welcher zwischen bestimmten für jedes der Cellulosederivate charakteristischen Grenzen liegt. Die untere Grenze wird durch den Feuchtigkeitsgehalt bestimmt, der sich normalerweise beim Lagern oder bei der Berührung des betr. Cellulosederivates -mit der Atmosphäre einstellt. Hierzu ist zu sagen, daß Cellulosederivate normalerweise die Fabrikation in wasserfreiem Zustand verlassen, daß sie 'aber -dann bei Berührung mit der Luft geringe Mengen an Feuchtigkeit aufnehmen. Im Falle des normal hydrolysierten Celluloseacetats werden beispielsweise etwa 1,5% Wasser aufgenommen, während das Triacetat nur o,i bis 0,3% aufnimmt. Der erfindungsgemäß brauchbare Feuchtigkeitsgehalt muß also höher als dieser liegen. Andererseits wird die obere Grenze des zulässigen Wassergehaltes dadurch bestimmt, daß bei den normalerweise erheblich über ioo° liegenden Verarbeitungstemperaturen natürlich kein Verdampfen des Wassers unter Aufschäumen eintreten darf. Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß Cellulosederivate relativ große Mengen Wasser aufnehmen können, ohne sie bei Temperaturen oberhalb ioo° wieder abzugeben und daß dieser Wassergehalt den Schmelzpunkt und damit die Verarbeitungstemperatur erheblich herabsetzt. Der zulässige Feuchtigkeitsgehalt liegt in der Regel zwischen etwa o,5 bis io%. Im. Falle eines hydrolysierten -Celluloseacetats liegt er bei 8 bis 9% und im Falle des Triacetats bei etwa 6%.
• Der jeweils erwünschte Wassergehalt kann in einfacher Weise dadurch eingestellt werden, daß man im Fabrikationsprozeß das Cellulosederivat nur bis zu dem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt trocknet oder daß man nach .Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes die fehlende Wassermenge aufsprüht und durch Mischen und Aufbewahren in einem geschlossenen Behälter für gleichmäßige Verteilung des Wassers sorgt. Auch kann man den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt durch Einwirkung von Wasserdampf auf das Cellulosederivat einstellen.
• Selbstverständlich empfiehlt es sich, für derartige Verarbeitungsformen hochstabile Celluloseester heranzuziehen, wie sie z. B. mit Überchlorsäure-oder Zinkchloridkatalysatoren erhalten werden. Darüber hinaus ist eine zusätzliche Stabilisierung dadurch zu erzielen, daß man bei dem Schmelzprozeß den Luftsauerstoff durch Evakuierung entfernt oder ihn durch inerte Gase ersetzt. Bei Verarbeitung von' stabilisierten Cellulosederivaten hat sich ein Produkt ganz besonders geeignet erwiesen, das in der Weise erhalten ist, daß für die Stabilisierung und Aufarbeitung der nach bekannten Verfahren unter Verwendung von Schwefelsäure als Katalysator hergestellten Celluloseester Wasser verwendet wird, das neutral, praktisch frei von Salzen sowie organischen Stoffen ist.
• Es wurde weiterhin festgestellt, daß die -Cellulosederivate zweckmäßig in einer möglichst feinverteilten Form mit großer Oberfläche zur Verarbeitung gelangen. Man verwendet also vorteilhaft besonders locker oder pulverförmig gefällte Cellulosederivate. Ihre Korngröße soll möglichst so sein, daß sie ein Sieb der Maschenweite i mm passieren. Obwohl die Produkte den Schmelzzüstand durchlaufen, übt überraschenderweise die Struktur des zu verarbeitenden Materials einen Rinfluß auf die Homogenität des Fertigproduktes aus. Dies gilt selbst für den Fall, daß das Aufschmelzen des Cellulosederivates in Knetschnecken, d. h. unter sehr hohen Drucken, erfolgt.
• Selbstverständlich können die Cellulösederivate im Laufe der Verarbeitung, also z. B. beim Mahlen oder in der Schmelzapparatur mit Farbstoffen oder Pigmenten oder sonstigen Zusatzstoffen versetzt werden.
• Nachstehend werden einige Zahlenangaben über die Abhängigkeit des Schmelzpunktes vom Wassergehalt gemacht. Für die Durchführung der Schmelzversuche wurde eine Hebelpresse mit einem spezifischen Druck von 1,7 t/cm2 benutzt. Als Ausgangsmaterial wurde einerseits eine hochstabile und temperaturbeständige Acetylcellulose mit einem Essigsäuregehalt von 52,5%, die nach dem oben erwähnten Verfahren unter Verwendung von neutralen, von Salzen und organischen Stoffen freiem Wasser hergestellt ist (nachstehend mit I bezeichnet), ferner eine Acetylcellulose mit einem Essigsäuregehalt von 56,3% (nachstehend mit 1I bezeichnet) und schließlich ein Cellulosetriacetat mit 6o,8% Essigsäuregehalt (nachstehend mit 111 bezeichnet) benutzt. Das Ergebnis ist aus der nachstehenden Tabelle ersichtlich, wobei der Wassergehalt dann als zu hoch angegeben wurde, wenn beim Schmelzen in der Hebelpresse Blasenbildung eintritt.

  Acetyl- Feuchtig- Schmelzpunkt

  cellulose keitsgehalt pun

  I o,o% kein einwandfreier

  Schmelzpunkt

  5,5% 15o° C

  15,5% Wassergehalt zu hoch

  II 0,0% kein einwandfreier

  Schmelzpunkt

  4,0% 18o° C

  9,0% 140'C

  III o,o% 22o° C

  3,0% 20o° C

  _ 6,o% 16o° C

  8,o% `'Wassergehalt zu hoch

  Ahnlich liegen die Verhältnisse für Cellulosetripropionat, wie aus nachstehender Tabelle hervorgeht, wobei die Werte in derselben Weise ermittelt wurden, wie dies oben für Acetylcellulose angegeben ist. .

  Feuchtigkeitsgehalt Schmelzpunkt

  o,o% Kein einwandfreier

  Schmelzpunkt

  2,0% 16o° C

  5,0% i 5o' C

  8,o% Wassergehalt zu hoch

  Wird nun ein Cellulosetripropionat normaler Fällform mit etwa 5% Feuchtigkeitsgehalt bei etwa i5o° aus einer Schneckenpresse mit vorgeschalteter büse mit 0,2 mm Durchmesser zu einem Faden verformt, so zeigt derselbe, obwohl die Masse in der Schnecke beim Schmelzen gut verknetet wurde, doch noch in gewissen Abständen Knoten. Diese sind auf eine nicht homogene Verschmelzung des Cellulosetripropionats zurückzuführen. Wird dagegen dasselbe Cellulosetripropionat vor dem Schmelzprozeß, evtl. schon bei der Herstellung, in eine lockere pulverige Form übergeführt öder durch Mahlen so zerkleinert, daß die Teile ein Sieb mit höchstens i mm Maschenweite passieren, so wird ein vollständig gleichmäßiger Faden erhalten, der in seinen textilen Eigenschaften verbessert ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHL': i. Verfahren zur Erleichterung der Verarbeitung von Cellulosederivaten aus dem Schmelzfluß, dadurch gekennzeichnet, daß man Cellulosederivate mit einem solchen Feuchtigkeitsgehalt verwendet, wie er oberhalb der sich an der Luft einstellenden Grenze,, aber unterhalb der beim Schmelzen zu beobachtenden Sättigungsgrenze liegt. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die Cefulosederivate in einem feingemahlenen Zustand mit großer Oberfläche einsetzt. - T 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man von besonders locker oder pulverförmig gefällten Cellulosederivaten ausgeht.