EA007626B1

EA007626B1 - Способ получения карбамата целлюлозы

Info

Publication number: EA007626B1
Application number: EA200400983A
Authority: EA
Inventors: Кюести Вальта; Эйно Сивонен
Original assignee: Вальтион Текниллинен Туткимускескус
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2006-12-29
Also published as: PL370745A1; EA200400983A1; WO2003064476A1; CN1332982C; CA2474465A1; US20050054848A1; US7662953B2; CN1625568A; PL210865B1; EP1470162A1; MXPA04007256A; JP2005525437A; EP1470162B1; ES2577386T3; CA2474465C; JP4443931B2

Abstract

Изобретение относится к способу получения карбамата целлюлозы. В данном способе целлюлозой абсорбируются вспомогательное вещество и мочевина в виде раствора и возможно в твердой форме, а реакцию между целлюлозой и мочевиной проводят в смеси, содержащей целлюлозу, жидкость, вспомогательное вещество и мочевину. Абсорбция вспомогательного вещества и мочевины целлюлозой и реакция между целлюлозой и вспомогательным веществом, по меньшей мере частично, проходят в устройстве для обработки. В соответствии с изобретением возможно получение карбамата целлюлозы без аммиака, органических растворителей либо других вспомогательных веществ при использовании только небольшого количества воды в качестве среды.

Description

Область техники

Изобретение относится к способу получения карбамата целлюлозы, где в данном способе целлюлозе дают возможность вступить в реакцию со вспомогательным веществом и мочевиной.

Карбамат целлюлозы можно далее использовать в виде щелочного раствора точно так же, как и вискозную целлюлозу, например, при получении волокон и пленок и для армирования бумажной продукции в результате регенерирования из раствора волокон целлюлозы, как это делается в вискозном способе. Еще одной возможностью является использование его в виде карбаматных волокон либо пленок, полученных только в результате осаждения.

Уровень техники

Получение волокон и пленок из целлюлозы с использованием вискозного способа известно в течение более чем 100 лет. Даже сегодня почти все волокна на основе целлюлозы получают с использованием вискозного способа. Это известный способ, при котором достигаются различные свойства конечного продукта в результате варьирования параметров материала и технологического процесса. Однако вискозному способу свойственны серьезные недостатки: получение прядильного раствора включает трудоемкие стадии работы, используемый для растворения дисульфид углерода токсичен, горюч и взрывоопасен, и его трудно извлекать обратно из продуктов. Кроме этого, определенная часть дисульфида углерода разлагается с образованием сульфида водорода, который также токсичен и взрывоопасен. В дополнение к этому вискозный раствор представляет собой нестабильный продукт, и в результате его нельзя хранить в виде промежуточного продукта, и все стадии производства необходимо проводить без задержки от начала до конца, выдерживая массу при низкой температуре.

Известно несколько попыток по замене вискозного способа более экологически безопасным способом. Наиболее многообещающая из них заключалась в превращении целлюлозы в карбамат целлюлозы под действием мочевины (см., например работу Ό. К1етт с1 а1., Сотргейепщуе Се11и1о8е СйетЩгу, ^Неу-УСН 1998). Однако, несмотря на ее очевидные преимущества и наличие нескольких известных попыток, данный способ остается существовать только в рамках лабораторных масштабов. Причины включают проблемы с гомогенностью продукта, извлечением и остаточным содержанием используемых органических вспомогательных веществ (например, углеводорода) и/или растворителей (обычно аммиака), свойствами конечной продукции (в первую очередь волокон), которые были не более, чем удовлетворительные, и стоимостью операций в разработанных способах.

Известные попытки по созданию способа получения карбамата целлюлозы основывались на пропитывании листовой целлюлозной массы щелочным раствором (мерсеризация), что в некоторых случаях включало добавление аммиака и/или других растворителей либо ускорителей. После мерсеризации целлюлозную массу, частично высушенную с помощью прессования, подвергали обработке в растворе мочевины, что могло включать добавление подщелачивающего вещества, а также обычно аммиака и возможных растворителей либо солей. В заключение в печи при температуре, приблизительно равной 130°С, проводили реакцию между мочевиной и целлюлозной массой. Для данных способов требуется наилучшая вискозная целлюлоза, у которой уровень степени полимеризации понижен, например, в результате длительной выдержки в мерсеризационном растворе либо в результате предварительного облучения. Примеры описанных выше способов представлены в патентах ΕΙ 61033, ЕР 0402606 и XVО 00/08060.

Одна из первых попыток получения карбамата целлюлозы представлена в патенте США 2134825. В нем используют водный раствор мочевины и гидроксида натрия, которыми вначале импрегнируют листовую целлюлозную массу. После импрегнирования, отстаивания и прессования массу высушивают и нагревают в печи до достижения условий прохождения реакции между целлюлозой и мочевиной. Патент представляет несколько реактивов для улучшения абсорбции и ослабления тенденции гелеобразования в растворе. Данный патент также представляет использование пероксида водорода с целью уменьшения вязкости раствора. Однако целлюлозные массы, полученные на основе данного патента, были только частично растворимы таким образом, что в растворе оставалось большое количество не прореагировавших волокон, забивающих прядильную фильеру. Это возможно обусловлено неравномерностью замещения.

Во всех известных способах получения карбамата целлюлозы, как и при обычной мерсеризации целлюлозной массы, для активирования (стимулирования набухания) целлюлозной массы используют щелочной раствор (водный гидроксид натрия). Как исключение из этих способов, в патенте США 2134825, для активирования целлюлозной массы с целью уменьшения вязкости раствора экспериментируют с использованием пероксида водорода в присутствии либо в отсутствие гидроксида натрия.

Карбамат целлюлозы растворим в щелочи при степени замещения в диапазоне от 0,2 до 0,3. Образование карбамата целлюлозы начинается тогда, когда смесь целлюлозы и мочевины нагревают до температуры, превышающей температуру плавления последней (133°С). При нагревании мочевина разлагается с образованием изоциановой кислоты и аммиака в соответствии со следующей формулой реакции:

ΝΗ₂-ΟΟ-ΝΗ₂ НЫ=С=О + ΝΗ₃

Изоциановая кислота обладает очень высокой реакционной способностью, и она образует карбама

- 1 007626 ты с гидрокси-группами целлюлозы следующим образом:

клетчатка-ОН+Н-Ы=С=О -* клетчатка -О-С-ЫН₂

Возможные побочные реакции включают реакцию мочевины и изоциановой кислоты с получением биурета либо образование циануровой кислоты и других продуктов полимеризации изоциановой кислоты.

Общее описание изобретения

Цель изобретения заключается в том, чтобы начать с исходных позиций упомянутого патента США 2134825, но воспользоваться новой методикой переработки для устранения проблем, связанных с качеством продукции, и для обеспечения нескольких параметров для регулирования свойств конечной продукции. Цель изобретения также заключается в создании способа, по которому возможно получение растворов и конечной продукции высокого качества также и в случае, если начинать работу с обычной и недорогой древесной массы. Изобретение характеризуется признаками, которые будут представлены в п.1 формулы изобретения, что позволяет добиться достижения данных целей. В способе, соответствующем изобретению, целлюлозе дают возможность вступить в реакцию со вспомогательным веществом и мочевиной при высоком уровне содержания сухого вещества и в отсутствие органического растворителя либо других вспомогательных веществ. В данном способе проникновение реактивов в волокно, гомогенизация целлюлозной массы, уменьшение степени кристалличности целлюлозной массы, регулирование степени полимеризации продукта, а также отчасти и прохождение реакции вызываются проведением механической обработки. Прохождение реакции завершается в печи. Некоторые предпочтительные варианты реализации изобретения будут описаны в других пунктах формулы изобретения.

Вспомогательное вещество, используемое в реакции, представляет собой подщелачивающее вещество, такое как гидроксид щелочного металла, либо пероксид водорода. При использовании пероксида водорода он может заменять гидроксид щелочного металла частично либо полностью при предварительной обработке целлюлозной массы до добавления жидкой мочевины.

В способе, соответствующем изобретению, проникновение вспомогательного вещества и мочевины в целлюлозу можно улучшить в устройстве для механической обработки. В ходе механической обработки пучки волокон подвергаются дезинтегрированию, поры в волокне раскрываются, и жидкость проникает в волокно. Вспомогательное вещество активирует волокно и вносит свой вклад в проникновение мочевины. Механическую обработку также используют для гомогенизации смеси целлюлозной массы и реактивов. Устройство для механической обработки, в частности, представляет собой сетчатый пресс, валковый смеситель либо экструдер. Реакцию проводят в смеси, содержащей жидкость. Ее содержание в смеси, например, составляет менее 40%, в выгодном случае менее 30%, предпочтительно менее 25%, а наиболее предпочтительно менее 22%. Например, более 50%, в выгодном случае более 70%, предпочтительно более 90%, а наиболее предпочтительно вся жидкость представляет собой воду. Используемая целлюлоза может быть, например, древесной массой, целлюлозой для химической переработки либо линтером. Целлюлоза, используемая в качестве основного материала, предпочтительно представляет собой тонко измельченную целлюлозу (размер частиц, например, менее 0,7 мм). На размер частиц указывает размер отверстий сита, через которые частицы проходят при измельчении.

Устройство для переработки представляет собой устройство для механической обработки, в котором смесь несколько раз подвергают прессованию, истиранию и растяжению. В частности, механическим устройством может быть сетчатый пресс, работающий в непрерывном режиме валковый смеситель либо экструдер. Благодаря тепловой энергии, вырабатываемой в ходе механической обработки и/или подводимой в систему извне, температура смеси может увеличиваться до такого уровня, что реакция фактически также может начаться и протекать, по меньшей мере частично, уже в устройстве для механической обработки. В способе механической обработки обычным делом является ситуация, когда целлюлозные волокна совместно с другими ингредиентами в смеси должны пройти несколько раз через одну и ту же операцию в технологической цепи, если рассматривать миграцию индивидуального волокна.

Подщелачивающее вещество, используемое в качестве вспомогательного вещества, может быть, в частности, гидроксидом щелочного металла, таким, как гидроксид натрия. Подщелачивающее вещество можно добавлять в реакционную смесь, например, в виде водного раствора и/или в сухом состоянии. Подщелачивающее вещество можно добавлять до добавления мочевины или же частично либо полностью одновременно с мочевиной. Мочевину можно добавлять в сухом состоянии и/или в виде водного раствора. Подачу жидких веществ можно проводить в распыленном состоянии в устройство предварительного смешения, например, в смеситель с псевдоожиженным слоем, с последующим прохождением реакции в устройстве для механической обработки. Жидкость, мочевину и вспомогательное вещество дозируют в целлюлозу в такой пропорции, что содержание жидкости в смеси увеличивается до упомянутого выше относительно низкого исходного уровня, при котором происходит абсорбция. Часть мочевины также можно добавить и в твердой форме.

При проведении предварительной обработки целлюлозной массы до добавления жидкой мочевины гидроксид щелочного металла, такой, как гидроксид натрия, к неожиданности можно полностью либо целиком заменить на пероксид водорода (Н₂О₂). Получение карбамата целлюлозы не завершается ус

- 2 007626 пешно при использовании одного только раствора мочевины. В частности, неожиданным было то, что, когда использовали Н₂О₂, оптимальное количество мочевины было меньше, чем в соответствующем способе на основе ΝαΟΗ. Кроме этого, количество пероксида водорода в расчете на количество целлюлозной массы меньше, чем соответствующее количество ΝαΟΗ. Из того, что было сказано выше, следует, что эффективность будет выше, расходование реактивов будет ниже, а количество материала, циркулирующего на стадии промывания, будет небольшим. В комбинации все это будет компенсировать более высокую стоимость Н₂О₂, так что полная сумма затрат на способ получения будет оставаться меньшей, чем в соответствующем способе на основе ΝαΟΗ. Результаты анализов по методам ЯМР и ИК, проведенных для карбамата целлюлозы, полученного по данному способу, демонстрируют, что карбамат целлюлозы является тем же самым, что и в случае целлюлозной массы, подвергнутой обработке под действием ΝαΟΗ. Действие пероксида водорода, как и в известных методиках переработки целлюлозы (в первую очередь беления), основано на понижении уровня степени полимеризации целлюлозной массы. Уровень степени полимеризации теперь регулируют двумя способами: с одной стороны, за счет количества Н₂О₂, а, с другой стороны, за счет степени механической обработки.

В способе по изобретению, в котором подщелачивающее вещество полностью заменено на пероксид водорода, проникновение реактивов в волокна в устройстве для механической обработки можно улучшить так же, как и в случае гидроксида натрия. Таким образом полученные растворы имеют, по меньшей мере, такое же высокое качество, как и в случае использования гидроксида натрия. К неожиданности, заявители обнаружили, что целлюлозную массу, активированную под действием пероксида, после дозирования реактивов можно непосредственно вводить в реакционную печь без проведения механической обработки и, тем не менее, с получением в результате подходящих для использования растворов. Растворы, полученные по данному способу, можно использовать в приложениях, которые допускают наличие небольшого количества остаточных волокон.

Пероксид водорода можно добавлять до добавления мочевины, частично либо полностью одновременно с мочевиной. Его можно добавлять в виде водного раствора. Дозирование жидких веществ в целлюлозу можно проводить в распыленном состоянии в смесительное устройство, например, в смеситель с псевдоожиженным слоем, с последующими, в случае необходимости, механической обработкой и частичным прохождением реакции в устройстве для механической обработки. Уровень содержания жидкости, достигаемый при дозировании, невысок, так же, как и при использовании подщелачивающего вещества; т.е. содержание жидкости в смеси составляет менее 40%, в выгодном случае менее 30%, предпочтительно менее 25%, а наиболее предпочтительно менее 22%. Например, более 50%, в выгодном случае более 70%, предпочтительно более 90%, а наиболее предпочтительно вся жидкость представляет собой воду. Используемая целлюлоза, например, может быть древесной целлюлозой, целлюлозой для химической переработки либо хлопковым линтером. Целлюлоза, используемая в качестве исходного материала, предпочтительно представляет собой тонко измельченную целлюлозу (размер частиц, например, менее 0,7 мм). Содержание пероксида водорода в расчете на сухую массу целлюлозы обычно, по меньшей мере, равно 1%, предпочтительно находится в диапазоне от 1 до 12%.

В одном аспекте изобретения устройство для механической обработки представляет собой сетчатый пресс либо валковый смеситель, которые надежны в использовании, и которые не забиваются настолько же легко, как экструдеры.

В сетчатом прессе целлюлозную массу прессуют через каналы. Обычно для прессования используют вращающиеся валки. Эффективность прессования определяют диаметр и длина каналов, количество каналов, приходящееся на единицу площади, а также усилие пресса, воздействующее на целлюлозную массу поверх канальной матрицы. Существует большое разнообразие таких устройств. Канальная матрица может быть вращающейся, расположенной ниже прижимного валка, установленного на фиксированной оси. Также может быть несколько валков. Прижимные валки также могут находиться внутри цилиндрической вращающейся матрицы. При необходимости матрицу либо валки можно нагревать либо охлаждать.

Валковый смеситель включает два валка, вращающихся в противоположных друг другу направлениях. Подлежащую перемешиванию целлюлозную массу подают в зазор, образуемый валками, где целлюлозная масса прилипает в виде мата к поверхности одного валка и несколько раз подвергается прессованию в зазоре. В случае валкового смесителя, работающего в непрерывном режиме, целлюлозную массу подают с одной стороны зазора, а мат транспортируется на противоположную сторону зазора. Для облегчения транспортирования валки могут быть снабжены мелкими спиралеобразными желобками либо низкими спиралеобразными рубчиками, валки могут быть установлены под углом к стороне выпускного отверстия, или же между валками может существовать различие в скорости вращения. Материал поверхности валков выбирают таким образом, чтобы целлюлозная масса прилипала бы к желательному валку в виде однородного мата. При необходимости один либо оба валка можно нагревать либо охлаждать.

В одном аспекте изобретения при использовании механической обработки целлюлозную массу пропускают через устройство для механической обработки несколько раз, например, от 2 до 10 раз, такое число раз, как от 4 до 6 раз. На сетчатом прессе это может включать смену ситового полотна после нескольких раз проведения прессования либо использование двух различных прессов одного за другим.

- 3 007626

В одном аспекте изобретения полная продолжительность обработки составляет менее 30 мин, в выгодном случае менее 20 мин, предпочтительно менее 15 мин, а наиболее предпочтительно менее 10 мин. Время предварительного смешения составляет, например, менее 30 мин, предпочтительно менее 15 мин, а наиболее предпочтительно менее 10 мин. Время высушивания и проведения реакции будет зависеть от температуры таким образом, что данное время можно уменьшить при более высокой температуре.

В способе, соответствующем изобретению, не будут требоваться, например, аммиак, органические растворители либо другие вспомогательные вещества. Воду, необходимую в качестве среды, подают совместно с реактивами, вводимыми в систему. Вследствие высокого уровня содержания сухого вещества смесь после механической обработки можно перемещать непосредственно на стадию проведения реакции в печь и тому подобное устройство с повышенной температурой, без высушивания на промежуточной стадии.

При использовании в качестве вспомогательного вещества пероксида водорода, в зависимости от варианта использования, механическая обработка не требуется в обязательном порядке. В данном случае существенно то, что содержание жидкости (содержание воды) в реакционной смеси невелико, как упоминалось выше. После протекания абсорбции в течение заданного промежутка времени при низком уровне содержания жидкости смесь, которую не подвергали воздействию механической обработки, перепускают в печь на стадию проведения реакции.

Описание чертежей

В последующем изложении некоторые варианты реализации изобретения будут описаны подробно. Прилагаемые чертежи составляют часть описания. На чертежах:

фиг. 1 демонстрирует в трех видах в поперечных разрезах сетчатый пресс, в котором можно провести реакцию, соответствующую изобретению, и фиг. 2 демонстрирует на виде сверху и виде сбоку работающий в непрерывном режиме валковый смеситель, в котором можно провести реакцию, соответствующую изобретению. Подробное описание некоторых вариантов реализации изобретения.

На фиг. 1 представлен сетчатый пресс 1 с приводным валом 3, расположенным в неподвижной ванне 2, при этом горизонтальная ось валков установлена на валу, а валки 4 опираются на подшипники по концам оси. Нижняя часть ванны представляет собой матрицу ситового полотна 5, по которой катятся валки при вращении приводного вала. Матрицу ситового полотна можно заменять. Боковые стенки ванны и матрица образуют рубашку, через которую можно перепускать теплопередающую среду. Валки также можно оснастить теплопередающими устройствами.

Вращающиеся валки производят прессование целлюлозной массы, подаваемой в ванну через отверстия в матрице ситового полона, в результате чего из целлюлозной массы после прессования получают гранулы. Эффективность прессования зависит от диаметра и длины каналов, количества каналов, приходящегося на единицу площади, а также от усилия пресса, оказываемого валками на целлюлозную массу поверх матрицы.

Валковый смеситель 6, продемонстрированный на фиг. 2, включает два соседних валка, вращающихся в противоположных направлениях: истирающий валок 7 и валок целлюлозной массы 8. Материал, подвергаемый прессованию, прилипает к поверхности валка целлюлозной массы, при этом при вращении валков прессование в зазоре между валками проводят несколько раз. Валки снабжены спиралевидными желобками для транспортирования материала на другую сторону зазора. Валки оснащены теплопередающими устройствами.

В последующих примерах будут использоваться различные композиции, а в качестве устройства для способа механической обработки будет использоваться сетчатый пресс. Общее для них всех будет то, что дозирование реактивов проводят в смесителе с псевдоожиженным слоем в периодическом режиме. В зависимости от реактивов, используемых во время и после дозирования, может оказаться необходимым охлаждение целлюлозной массы. Кроме этого, охлаждаемыми либо нагреваемыми являются и устройства для обработки. Для гомогенизации целлюлозной массы и частично для проведения реакции используют пресс с ситовым полотном, при этом целлюлозную массу пропускают через пресс несколько раз. Данную операцию оптимизируют с учетом предполагаемого качества (степень полимеризации, вязкость, остаток после фильтрования).

Качество способа оценивали, проводя анализ раствора, полученного при растворении карбамата целлюлозы в щелочи, по различным методам. Некоторые либо все из следующих далее методов будут использоваться здесь в соответствии с конкретным случаем:

1) Степень полимеризации (ЭР), которая дает оценку механических и физических свойств конечного продукта (волокна и пленки), и которую используют в способе в качестве меры для контроля качества. Чем выше уровень ΌΡ, тем более разбавленные растворы необходимо использовать, если на уровень вязкости накладывают ограничения, обусловленные приложением. Оптимальные уровень ΌΡ и уровень содержания целлюлозы необходимо находить независимо один от другого в каждом конкретном случае. Обычно при получении вискозных волокон желательный уровень ΌΡ находится в диапазоне от 200 до 400. В данном случае для определения ΌΡ использовали метод, соответствующий стандарту БСЛЫ-СМ 15:99. В данном методе определяли коэффициент вязкости для оценки ΌΡ на эмпирической основе (см.,

- 4 007626 например, работу 1. ОиШеЬзеп, Н. Раи1ариго, Рарегшакшд 8с1епсе апй Тесйпо1оду, Еаре! 2000).

2) Показатель забивания фильтра Κ\ν (остаток после фильтрования) представляет собой содержание нерастворимых веществ в растворе. Это обычное измерение для определения качества раствора и, в частности, мера тенденции к забиванию фильеры для волокон. Данный анализ проводят в соответствии со статьей Н. 81Ыо1а, Рареп _]а рии 44 (1962):5, рр. 295-300. Необходимо отметить, что результат в некотором отношении будет зависеть от использованного типа фильтровальной ткани. Фильтра, упоминаемого в статье, в продаже больше нет, но в данном случае отыскали фильтр соответствующего типа. После проведения нескольких испытаний заявители решили использовать тип фильтра 520В на бумажной основе, производимый компанией 8сЫе1сйег & 8сйпе11. С точки зрения приложений для волокон хорошим обычно считается раствор с К^<2000.

3) Уровень содержания азота в растворе свидетельствует о степени замещения. Степень замещения означает среднее количество заместителей, присоединенных к одному звену глюкозы. В данном контексте для определения уровня содержания азота использовали устройство Киелтека от компании УТТ ВЕБ (поставляемое компанией Теса1ог). Если карбамат целлюлозы не регенерировать, а только осадить, азот останется также и в конечном продукте. Таким образом, полученный продукт отличается по своим свойствам, например, по биоразложимости, от продуктов на основе вискозы.

4) Степень чистоты массы из карбаматной целлюлозы анализировали, проводя промывание и измерение содержания остатков.

5) Вязкость раствора измеряли с использованием обычного способа с падающим шариком (см. упомянутую статью автора 81Ыо1а) и/или при помощи вискозиметра Брукфилда. Контроль вязкости имеет существенное значение с точки зрения переработки (поток через фильеру и в целом перенос целлюлозной массы), как уже упоминалось в связи с анализом ΌΡ. Кроме того, вязкость оказывает влияние на функционирование смесителя для растворения: чем выше будет вязкость, полученная в растворе, тем выше должна быть эффективность смесителя, и/или тем лучше должна быть конфигурация смесителя, необходимая для достижения хорошего диспергирования.

6) Содержание остаточных волокон в растворе также оценивали, пользуясь микроскопом, с использованием субъективной шкалы в диапазоне от 1 до 5 таким образом, что 1: прозрачный раствор без каких-либо волокон, и 5: мутный раствор, содержащий большое количество цельных волокон, пучков волокон и/или гелеобразных структур.

Процентные величины, приведенные в данной заявке, являются массовыми, если только не указано другого.

Примеры с 1 по 15.

В примерах с 1 по 7 использовали три различных типа целлюлозных масс с различными количествами УаОН и уровнями содержания мочевины. Механическую обработку проводили при помощи пресса с ситовым полотном при нескольких проходах материала через него.

Дозирование реактивов проводили в смесителе, относящемся к типу с псевдоожиженным слоем, таким образом, что во время дозирования целлюлозная масса находилась все время в движении, а реактивы вводили в распыленном состоянии для достижения по возможности наивысшей степени гомогенности. Оба реактива (подщелачивающее вещество и мочевину) дозировали по отдельности один за другим. Мочевину дозировали в водный раствор таким образом, чтобы полное содержание влаги оставалось бы таким, как показано в таблице. УаОН дозировали в водный раствор. Целлюлоза представляла собой тонко измельченную древесную массу.

Обработку на ситовом полотне проводили при использовании работающего в непрерывном режиме устройства с ситовым полотном, в котором подачу проводили с использованием двухшнекового питателя. Скорость подачи выбирали таким образом, чтобы материал не накапливался спереди, сверху либо по бокам роторов, а для всего подаваемого материала производилось бы выдавливание через отверстия в матрице. На стороне выпуска из матрицы материал резали режущим инструментом на гранулы. Рубашку можно охлаждать при помощи циркуляции воды из внешней системы.

Технологические и эксплуатационные параметры для прессования с использованием ситового полотна

Диаметр и длина отверстия ϋ/Η, мм	3/40
Количество отверстий	120
Внутренний/наружный диаметр для распределения отверстий ά/ϋ, мм	160/190
Количество и диаметр прижимных валков ϋΐ, мм	2/150
Скорость вращения валка, об./мин	10-20
Температура, установленная для охлаждения рубашки, Т, °С	- 5...+100
Количество раз проходов материала через установку	1-20

- 5 007626

Следующая далее табл. 1 включает типы целлюлозных масс из различных проведенных испытаний (ЭР исходной целлюлозной массы), количества при дозировании (количество реактивов в расчете на сухую массу целлюлозной массы), рассчитанное полное содержание воды и количество проходов материала через обработку с использованием ситового полотна.

Таблица 1 Получение карбамата целлюлозы при использовании в качестве вспомогательного вещества гидроксида щелочного металла

Номер испытания	Тип целлюлозной массы	ЫаОН, % в расчете на целлюлозную массу	Мочевина, % в расчете на целлюлозную массу	Вода, % в расчете на полную массу	Количество циклов обработки
1	Целлюлозная масса из древесины березы, ΏΡ 950	7	62	21,2	14
2	Целлюлозная масса из древесины березы, ϋΡ 950	7	22	22,2	8
3	Целлюлозная масса из древесины березы, ϋΡ 950	7	70	20,4	14
4	Целлюлоза для химической переработки из древесины эвкалипта, ϋΡ 600	7	42	18,1	4
5	Целлюлоза для химической переработки из древесины эвкалипта, ΌΡ 600	11	50	20,7	7
6	Целлюлоза для химической переработки из древесины эвкалипта, ϋΡ 600	5	70	22,4	14

7

Целлюлоза для химической переработки из древесины хвойных пород, ϋΡ 1400

7

70

22,5

10

После переработки реакцию завершали в печи, в которой Т=140°С, а время пребывания 1=4 ч, с последующим размалыванием в дисковом рафинере. После размалывания порошок растворяли в водном растворе ΝαΟΗ таким образом, чтобы конечная концентрация раствора была 9,6% (мас.) ΝαΟΗ. Свойства таким образом полученных карбаматов целлюлозы приведены в представленной табл. 2.

- 6 007626

Таблица 2

Свойства карбаматов целлюлозы, полученных по способам получения из примеров с 1 по 7

Номер испытания	Степень полимеризации ΏΡ	Показатель забивания фильтра Ки	Вязкость раствора (<=П)/ Концентрация, %	Вязкость по способу с падающим шариком, сек/концентрация ССА (хромисто— медного арсената)	АЗОТ Ν, %	Степень чистоты, %	Качество раствора
1	220		2740/6	52/6	1,96	63,2	2
2	600				0,15	76, 9	5
3	100		596/5,5		2,52	61,2	3
4	250	37500	5500/6	36/9	1,13	76, 4	4
5	69	934	265/6	102/10	3,16	67,5	1
6	240	2177		60/7		73,0	1
7	315	1945		38/5		73,0	1

В примерах с 8 по 15 всегда использовали один и тот же тип целлюлозы для химической переработки, а друг с другом сопоставляли композиции на основе ΝαΟΗ и Н₂О₂. Использовали различные количества ΝαΟΗ и Н₂О₂ и уровни содержания мочевины. Механическую обработку проводили с использованием пресса с ситовым полотном, эксплуатационные параметры для которого были те же самые, что и в примерах с 1 по 7, но в котором использовали проход материала через пресс 10 раз.

Дозирование реактивов проводили в смесителе с псевдоожиженным слоем периодического типа таким образом, чтобы в ходе дозирования целлюлозная масса все время находилась в движении, а реактивы вводились в распыленном состоянии для достижения по возможности наивысшей степени гомогенности. Оба реактива дозировали один за другим - сначала Н₂О₂ либо ΝαΟΗ, а после этого мочевину - в виде водных растворов с различными концентрациями до достижения полного содержания влаги, приведенного в таблице. Целлюлозу тонко измельчали до размера отверстия сита 0,3 мм.

Следующая далее табл. 3 демонстрирует композиции для различных проведенных испытаний. Тип целлюлозной массы был для всех случаев одинаковым (целлюлоза для химической переработки из древесины хвойных пород, ИР 1900, тонко измельченная до размера 0,3 мм). Данные, приведенные в таблице, демонстрируют количество при дозировании реактивов (в расчете на сухую массу одной только целлюлозной массы) и полное содержание воды в расчете на полную массу смеси.

Таблица 3

Нормы дозирования для проведенных в примерах испытаний при использовании в качестве вспомогательного вещества гидроксида щелочного металла либо пероксида водорода.

Номер испытания	Н2О2, % в расчете на целлюлозную массу	ЫаОН, % в расчете на целлюлозную массу	Мочевина, % в расчете на целлюлозную массу	Вода, % в расчете на полную массу
8	-	7	72	24
9	-	7	72	24
10	-	7	72	24
11	-	9,2	91	26,1
12	10,8	-	72,0	25,8
13	7,0	-	42, 0	21,3
14	3,8		30, 8	24,0
15	3,0	-	30,0	20,4

- 7 007626

Примеры с 8 по 11 представляют собой композиции с использованием №ОИ, а примеры с 12 по 15 - композиции с использованием Н₂О₂

После переработки реакцию завершали в печи, в которой Т=135°С, а время пребывания 1=4 ч, и в заключение целлюлозную массу размалывали с использованием дискового рафинера. Свойства полученных таким образом карбаматов целлюлозы приведены в табл. 4.

Таблица 4

Анализ результатов испытаний, проведенных в примерах

Номер испытания	Степень полимеризации ΌΡ	Показатель Забивания фильтра Кн	Концентрация раствора, %	Вязкость по способу с падающим шариком, сек.	Азот Ν, %	Степень чистоты, %	Качество раствора.
8	230	1900	5	12			1
9	700	6400					3
10	200	400	7	40		69,7	1
11	160	553	2,5	51		66,2	1
12	130	627	8	199	2,4	69,1	1
13	160	1489	7	58	2,5	79,6	1
14	400		5	140	1,5	84,5	3
15	300	570	7	18		82,6	1

Изобретение не ограничивается примерами из приведенного выше описания, и его можно модифицировать в объеме идеи изобретения, представленной в формуле изобретения.

Claims

1. Способ получения карбамата целлюлозы, в котором осуществляют абсорбцию целлюлозой вспомогательного вещества и мочевины, а реакцию между целлюлозой и мочевиной проводят в смеси, содержащей целлюлозу, жидкость, вспомогательное вещество и мочевину, отличающийся тем, что содержание жидкости в смеси составляет менее 40%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание жидкости в смеси составляет менее 30%, предпочтительно менее 25%, наиболее предпочтительно менее 22%.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что вспомогательным веществом является подщелачивающее вещество, такое как гидроксид натрия.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что вспомогательным веществом является пероксид водорода.

5. Способ по любому из предшествующих пп.1-4, отличающийся тем, что абсорбцию вспомогательного вещества и мочевины вплоть до сердцевины целлюлозного волокна улучшают и/или реакцию между целлюлозой и мочевиной проводят, по меньшей мере частично, в результате проведения механической обработки смеси таким образом, чтобы смесь неоднократно подвергалась прессованию, истиранию и растяжению.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что смесь подвергают обработке между двумя поверхностями, перемещающимися друг по отношению к другу.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что при обработке смесь подвергают прессованию через отверстия в одной из поверхностей, например, при проведении обработки в сетчатом прессе (1).

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что обработку проводят при пропускании смеси через зазор, образованный двумя валками (7, 8).

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что на поверхности по меньшей мере одного из валков имеются желобки.

10. Способ по любому из предшествующих пп.6-9, отличающийся тем, что одну и ту же смесь несколько раз рециркулируют между двумя поверхностями, перемещающимися друг по отношению к другу.

11. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что более 50% жидкости, в выгодном случае более 70%, предпочтительно более 90%, а наиболее предпочтительно вся жидкость, представляет собой воду.

12. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что вспомогательное вещество и водный раствор мочевины и, возможно, сухую порошкообразную мочевину предварительно примешивают к целлюлозе таким образом, что жидкие вещества добавляют в распыленном состоянии.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что предварительное смешение проводят в смесителе с псевдоожиженным слоем.

- 8 007626

14. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что время переработки составляет менее 30 мин, в выгодном случае менее 20 мин, предпочтительно менее 15 мин, а наиболее предпочтительно менее 10 мин.

15. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что целлюлоза является древесной целлюлозой, целлюлозой для химической переработки либо хлопковым линтером.

16. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что целлюлозу тонко измельчают до размера зерна менее 2 мм, предпочтительно менее 1 мм, а наиболее предпочтительно менее 0,7 мм.

17. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что в ходе обработки температуру смеси регулируют с использованием циркуляции внешней нагревающей либо охлаждающей среды.