EA024783B1 - Способ формования анионно-модифицированной целлюлозы - Google Patents

Способ формования анионно-модифицированной целлюлозы Download PDF

Info

Publication number
EA024783B1
EA024783B1 EA201391284A EA201391284A EA024783B1 EA 024783 B1 EA024783 B1 EA 024783B1 EA 201391284 A EA201391284 A EA 201391284A EA 201391284 A EA201391284 A EA 201391284A EA 024783 B1 EA024783 B1 EA 024783B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
cellulose
suspension
modified cellulose
precipitation bath
anionically modified
Prior art date
Application number
EA201391284A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201391284A1 (ru
Inventor
Айан Грейвсон
Original Assignee
Саппи Нидерландс Сервисез Б.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Саппи Нидерландс Сервисез Б.В. filed Critical Саппи Нидерландс Сервисез Б.В.
Publication of EA201391284A1 publication Critical patent/EA201391284A1/ru
Publication of EA024783B1 publication Critical patent/EA024783B1/ru

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F2/00Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D1/00Treatment of filament-forming or like material
    • D01D1/02Preparation of spinning solutions
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/40Formation of filaments, threads, or the like by applying a shearing force to a dispersion or solution of filament formable polymers, e.g. by stirring
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F2/00Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof
    • D01F2/24Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof from cellulose derivatives
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H13/00Pulp or paper, comprising synthetic cellulose or non-cellulose fibres or web-forming material
    • D21H13/02Synthetic cellulose fibres
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H5/00Special paper or cardboard not otherwise provided for
    • D21H5/12Special paper or cardboard not otherwise provided for characterised by the use of special fibrous materials
    • D21H5/14Special paper or cardboard not otherwise provided for characterised by the use of special fibrous materials of cellulose fibres only
    • D21H5/141Special paper or cardboard not otherwise provided for characterised by the use of special fibrous materials of cellulose fibres only of fibrous cellulose derivatives
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H15/00Pulp or paper, comprising fibres or web-forming material characterised by features other than their chemical constitution

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу формования нейтральной или анионно-модифицированной целлюлозы, включающему следующие этапы: (а) приготовление суспензии целлюлозы из анионно-модифицированной целлюлозы в диспергирующей среде; (b) воздействие на суспензию целлюлозы сдвига при высокой скорости; (с) формование путем экструдирования целлюлозной суспензии через фильеру в осадительную ванну, содержащую катионоактивный комплексообразующий агент; (d) отделение штапельных волокон из осадительной ванны; а также к волокнам, полученным способом в соответствии с изобретением, и бумажной и картонной продукции, изготовленной из таких волокон.

Description

Изобретение относится к способу формования (прядения) анионно-модифицированной целлюлозы, волокнам, полученным этим способом, и бумажной или картонной продукции, изготовленной из таких волокон.
Предшествующий уровень техники
Целлюлоза, в частности в форме волокон, может применяться во многих областях и для изготовления различных продуктов, например для изготовления бумаги или картона, но также для получения штапельных волокон, таких как вискозные волокна или волокна лиоцелл, обладающие превосходными механическими свойствами. Химические свойства целлюлозы позволяют получить, в общем, приемлемые характеристики касательно, например, предела прочности при растяжении, однако исходный материал для процесса формования, так называемая формовочная суспензия, а также экструдирование через фильеру и последующее отверждение, например, в осадительной ванне часто могут высвобождать опасные и токсичные материалы, например сероуглерод и сероводород, требующие рекуперации. Кроме того, промышленные системы в настоящее время не позволяют получить высокий предел прочности при растяжении, например, более 85 сН/Текс.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к улучшенному способу формования анионномодифицированной целлюлозы, волокнам, полученным этим способом, и бумажной или картонной продукции, изготовленной из таких волокон.
Более конкретно, в соответствии с настоящим изобретением предложен способ формования анионно-модифицированной целлюлозы, включающий следующие этапы: (а) приготовление суспензии из анионно-модифицированной целлюлозы в диспергирующей среде; (Ь) воздействие на суспензию сдвига при высокой скорости сдвига, причем, как объясняется ниже, под высокой скоростью сдвига подразумевается скорость сдвига, составляющая более 1000 с-1; (с) формование путем экструдирования целлюлозной суспензии через фильеру в осадительную ванну, содержащую катионоактивный комплексообразующий агент, и (ά) отделение штапельных волокон из осадительной ванны.
В соответствии с предпочтительными вариантами осуществления анионно-модифицированная целлюлоза представляет собой нанофибриллы целлюлозы, дериватизированной серосодержащими группами, такие как нанофибриллы сульфатированной или сульфонированной целлюлозы.
Анионно-модифицированную целлюлозу предпочтительно применяют в форме нанофибрилл. Нанофибриллы отличаются тем, что имеют среднюю длину от 15 до 300 нм, предпочтительно от 50 до 200 нм. Их средняя толщина предпочтительно составляет от 3 до 300 нм, предпочтительно от 3 до 200 нм, более предпочтительно от 10 до 100 нм.
В настоящем контексте под терминами нанофибриллы или нанофибриллярный, относящимися к целлюлозе, подразумевается целлюлоза, по существу, полностью имеющая форму нанофибрилл, или целлюлоза, которая может быть, по существу, нанофибриллирована, несмотря на незначительное содержание ненанофибриллярной структуры, учитывая, что целлюлоза имеет достаточно нанобриллярную форму для обеспечения преимуществ, необходимых для применения в способах в соответствии с настоящим изобретением.
Нанофибриллы целлюлозы могут быть экстрагированы из содержащего нанофибриллы материала на основе целлюлозы, включая гидролизованную или механически измельченную целлюлозу, полученную из хлопкового линта, древесной целлюлозы из лиственной или хвойной древесины, очищенной древесной целлюлозы и т.п., коммерчески доступные целлюлозные носители, порошковую целлюлозу, регенерированную целлюлозу, микрокристаллическую и низкокристаллическую целлюлозу. Предпочтительными источниками целлюлозы главным образом является древесная целлюлоза. Подходящие волокна древесной целлюлозы включают волокна древесной массы, регенерированные или вторичные волокна древесной целлюлозы и волокна отбеленной и неотбеленной древесной целлюлозы. Возможно применение как хвойной, так и лиственной древесины. Подробности выбора волокон древесной целлюлозы хорошо известны специалистам в данной области техники. Подходящие волокна древесной целлюлозы могут быть получены посредством широко известных химических процессов, таких как сульфатная и сульфитная варка с последующим отбеливанием или без него. Волокна целлюлозы также могут быть получены термомеханическими, химикотермомеханическими способами или их комбинацией. Предпочтительно целлюлозу получают путем варки химическими методами и экстракции. Анионный заряд предпочтительно создают путем дериватизации соответствующими группами, несущими отрицательный заряд, такими как серосодержащие группы (например, сульфаты, сульфонаты, алкилсульфаты, алкилсульфонаты), карбоксильные и карбоксиметиловые группы, фосфорсодержащие группы (например, фосфаты, фосфонаты), нитрогруппы и т.п., или их комбинации.
В соответствии с другим предпочтительным частным вариантом осуществления изобретения, анионно-модифицированная целлюлоза является целлюлозой, дериватизированной серосодержащими группами, более конкретно нанофибриллами целлюлозы, дериватизированной серосодержащими группами. Таким образом, в настоящем контексте под нанофибриллами целлюлозы, дериватизированной серосодержащими группами подразумеваются нанофибриллы целлюлозы, дериватизированной анионно заря- 1 024783 женными серосодержащими группами посредством реакции нанофибрилл целлюлозы с соответствующим сульфатирующим агентом. Должно быть ясно, что нанофибриллы целлюлозы, дериватизированной серосодержащими группами, при необходимости включают свободные кислотные и солевые формы. Нанофибриллы целлюлозы, дериватизированной серосодержащими группами, могут быть получены посредством реакции сульфатирующего агента с гидроксильной группой нанофибрилл целлюлозы для получения сернокислого эфира целлюлозы в соответствии с описанными процедурами (см., например, журнал Се11и1о5е (1998), 5, 19-32, Όοη& Κβνοί апй Огау).
Необязательные дополнительные технологические этапы включают, например, очистку и концентрирование волокон, полученных из нейтральной или анионно-модифицированной целлюлозы способами в соответствии с настоящим изобретением. Так, в соответствии с одним из вариантов осуществления, способы в соответствии с изобретением дополнительно включают этап очистки, такой как диафильтрация (например, при помощи оборудования, поставляемого компанией Метсоп, Южная Африка, с применением керамических мембран, поставляемых компанией Л1есН ΙηηοναΙίοηδ. Германия), под которой подразумевается любая технология, в которой растворитель и малые растворенные молекулы, присутствующие в суспензии волокон, удаляют путем ультрафильтрации и заменяют другим растворителем и растворенными молекулами. Диафильтрацию можно применять для изменения рН, ионной силы, солевого состава, состава буферных веществ или других характеристик суспензии волокон. Если не указано иначе, термин диафильтрация охватывает как непрерывную, так и периодическую технологии. В соответствии с другим вариантом осуществления, способы в соответствии с настоящим изобретением дополнительно включают этап концентрирования, на котором повышают концентрацию взвешенных частиц в растворе. Этапы концентрирования можно осуществлять при помощи, например, двухшнекового экструдера с одним или более циклов вакуумной экстракции, компаундера Ь18Т с вакуумной экстракцией, тонкопленочного испарителя (Рйт1гийег® от компании Βυδδ) и т.д.
Степень замещения анионно модифицированных групп на нанофибриллах целлюлозы должна быть достаточно низкой, чтобы нанофибриллы дериватизированной целлюлозы являлись, по существу, нерастворимыми в растворителе, применяемом в способах в соответствии с изобретением.
В соответствии с частными вариантами осуществления изобретения, нанофибриллы анионномодифицированной целлюлозы могут отличаться тем, что средняя степень замещения анионной группой составляет от приблизительно 0,001 до приблизительно 2. В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, нанофибриллы модифицированной целлюлозы имеют среднюю степень замещения анионной группой менее 1,0, предпочтительно менее 0,5, более предпочтительно менее 0,1.
Метод электрофоретического светорассеяния (ЕЬ8 - от англ. Е1ес1горЬогейс ЫдЬ! 8сайегшд) (в котором происходит миграция взвешенных в жидкой среде заряженных частиц под воздействием приложенного извне электрического поля) был применен для определения уровня поверхностного заряда и, таким образом, степени замещения (Όδ - от англ. Эедгее о! 8иЬ51ПиОоп) на поверхности частиц. Электрофоретическая подвижность (Ие) определяется как отношение скорости миграции к напряженности электрического поля. Обычный эксперимент ЕЬ8 включает разведение суспензии нанофибрилл целлюлозы до уровня, при котором рассеяние от множества частиц является незначительным. Этого наиболее просто добиться путем центрифугирования большой порции суспензии для отделения частиц от жидкой среды и применения надосадочной жидкости в качестве разбавителя. Дзета-потенциал (ζ) частиц может быть выведен из измеренной электрофоретической подвижности методом приближения Смолуховского (Эе1дайо е1 а1., Риге Арр1. СЬет., Уо1. 77 (10), 1753-2805, 2005).
Так, нанофибриллы модифицированной целлюлозы в соответствии с настоящим изобретением обычно обладают электрофоретической подвижностью (ие) в диапазоне от -2-10-8<(Ие)<-б,5-10-8 м2В-1с-1 (что дает, в приближении Смолуховского, дзета-потенциал (ζ) в диапазоне от -25<ζ<-85 мВ, как косвенную характеристику величины поверхностного заряда).
В настоящем контексте под средней степенью замещения анионной группой подразумевается среднее число молей соответствующей анионной группы на моль глюкозного остатка в модифицированных нанофибриллах. Таким образом, под средней степенью замещения, например, сульфатной группой, подразумевается среднее число молей сульфатных групп на моль глюкозного остатка в модифицированных нанофибриллах.
Степень замещения можно определить методами, известными в данной области техники (см., например, журнал Се11и1о5е (2010), 17, 427-435, Ζ1ι;·ιη§ К. е1 а1., и процитированные в этой публикации ссылки).
Предпочтительно суспензию анионно-модифицированной целлюлозы приготавливают в диспергирующей среде, в которой анионно-модифицированная целлюлоза является, по существу, нерастворимой. Под по существу, нерастворимой подразумевается настолько малая степень растворимости, что она не влияет на нанофибриллярную структуру целлюлозы. Ясно, что растворимость анионномодифицированной целлюлозы зависит от степени замещения анионно заряженными группами. Под диспергирующей средой подразумевается жидкость, в которой диспергируется анионно заряженная или нейтральная целлюлоза, с добавками или без добавок. Примеры подходящей диспергирующей среды
- 2 024783 включают водные растворители, спирты, эфиры, кетоны, предпочтительно водные растворители, более предпочтительно воду. Под водным растворителем подразумевается растворитель, содержащий по меньшей мере 50%, предпочтительно по меньшей мере 80%, более предпочтительно по меньшей мере 90% и оптимально от 95 до 100% воды от массы растворителя. рН водного растворителя может составлять от 2 до 10, более предпочтительно от 4 до 8 и оптимально от 5,5 до 7,5 при 20°С.
Предпочтительно интервал концентрации анионно-модифицированной целлюлозы в формовочной суспензии обеспечивают от приблизительно 0,01% до приблизительно 100% (т.е. <100%), более конкретно от приблизительно 0,01% до приблизительно 80%, предпочтительно от приблизительно 1,0% до 75%, более предпочтительно от приблизительно 1,0% до приблизительно 60%, более предпочтительно от приблизительно 5,0% до приблизительно 60%, наиболее предпочтительно от приблизительно 7,0% до приблизительно 60%.
При необходимости в суспензию нанофибрилл анионно-модифицированной целлюлозы могут быть внесены катионоактивные добавки для обеспечения латентной способности к сшиванию на этапе сушки.
В настоящем контексте под высокой скоростью сдвига подразумевается скорость сдвига, составляющая более чем приблизительно 1000 с-1, предпочтительно более чем 10000 с-1, более предпочтительно более чем 20000 с-1 и наиболее предпочтительно более чем от 100000 с-1 до приблизительно 106 с-1 (в противоположность процессу с низкой скоростью сдвига, например гомогенизации). Этот этап обеспечивает разбивание выровненной фазы (т.е. хиральной нематической фазы) и непосредственно после него освобожденные нанофибриллы целлюлозы подвергают протяженному полю течения, т.е. этапу формования, во избежание повторного выравнивания нанофибрилл в выровненную фазу. Так, в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, этот этап осуществляют непосредственно перед этапом формования. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, этот этап осуществляют рядом с фильерой и после всех этапов концентрирования и очистки. Необходимые условия высокой скорости сдвига получают, применяя, например, последовательность из одной или более металлокерамических пластин с размером пор от 1 до 50 мкм, предпочтительно от 5 до 25 мкм. При необходимости возможно применение пластин с порами разного размера, размещенных послойно. Альтернативно возможно применение механического дроссельного устройства, такого как экструзионная головка с нулевой длиной, имеющая отверстия диаметром от 10 до 1000 мкм, более предпочтительно от 20 до 200 мкм.
Под катионоактивным комплексообразующим агентом в настоящем контексте подразумевается молекулярное вещество, несущее по меньшей мере два положительных заряда, когда оно находится в растворе в протонном растворителе, предпочтительно в водном растворе, и имеет заданный рН диапазон. Предпочтительно катионоактивный комплексообразующий агент включает одновалентные или поливалентные органические катионоактивные вещества, включающие катионы металлов.
Под поливалентными катионами подразумеваются катионы, заряд которых равен по меньшей мере 2.
Примеры поливалентных катионов металлов включают предпочтительно двухвалентные катионы металлов, таких как цинк, магний, марганец, алюминий, кальций, медь и т.п.
Предпочтительно катионоактивный комплексообразующий агент является неорганическим катионоактивным веществом, заряд которого предпочтительно составляет от 2 до 4, таким как цинк, алюминий, кальций и магний, более предпочтительно цинк и алюминий.
Предпочтительно катионоактивный комплексообразующий агент содержит катионы металла или неорганическое катионоактивное вещество в концентрации от 0,1 до 10000 частей на миллион (ч./млн), более предпочтительно от 10 до 5000 ч./млн. Этот диапазон включает концентрацию, которая может быть добавлена в суспензию нанофибрилл анионозаряженной целлюлозы перед экструдированием, а также концентрацию в осадительной ванне, причем катионоактивная добавка может быть включена обоих случаях.
Формование осуществляют путем экструдирования суспензии целлюлозы через фильеру в осадительную ванну. Фильера предпочтительно является погруженной фильерой (мокрое формование с мокрой струей) или фильерой, подвешенной над поверхностью осадительной ванны (мокрое формование с сухой струей), размер отверстий которой составляет от 40 до 250 мкм, предпочтительно от 60 до 120 мкм. Обычно фильеры могут иметь от 1 до 50000 отверстий. Суспензию анионно-модифицированной целлюлозы экструдируют в осадительную ванну, содержащую катионоактивный комплексообразующий агент.
Предпочтительно осадительная ванна является водной ванной, необязательно содержащей дополнительно один или более модификаторов осмотического давления и/или щелочных реагентов. Модификатор осмотического давления может являться сульфатом натрия или другим подобным веществом, его содержание составляет предпочтительно вплоть до 340 г/л, предпочтительно в диапазоне от 100 до 400 г/л.
Щелочной реагент может являться по меньшей мере одним из таких веществ как гидроксид натрия, оксид или гидроксид щелочного или щелочноземельного металла, силикат щелочного металла, карбонат щелочного металла, амин, гидроксид аммония, гидроксид тетраметиламмония, или их комбинацией.
рН осадительной ванны может быть предпочтительно доведен до значения, составляющего от 5 до 13, предпочтительно от 7 до 12.
Температура осадительной ванны предпочтительно составляет от 15 до 80°С, более предпочтительно от 20 до 60°С. Продолжительность пребывания экструдированной суспензии анионно заряженной целлюлозы в осадительной ванне предпочтительно составляет от 0,1 до 30 с, предпочтительно от 1 до 5
- 3 024783
с. В осадительной ванне поддерживают напряжение растяжения, достаточное для предотвращения значительного избыточного провисания элементарных нитей в осадительной ванне.
Волокна, сформированные в осадительной ванне, проходят через роликовое устройство, предназначенное для предотвращения поперечного скольжения, в пластификационную ванну (ванну для вытягивания волокна), содержащую воду и щелочной реагент, как описано выше. рН пластификационной ванны предпочтительно составляет от 3 до 13, предпочтительно от 7 до 10. Температура пластификационной ванны составляет от 40 до 100°С, предпочтительно от 75 до 98°С. Для выравнивания волокна и снижения величины децитекс (также дтекс, что соответствует массе в граммах на 10000 метров) применяют вытягивание. Вытягивание может составлять от 10 до 1000%, но предпочтительно от 30 до 500%.
Волокна выходят из пластификационной ванны через роликовое устройство, предназначенное для предотвращения передачи напряжения растяжения между ваннами, в промывную ванну, содержащую воду при температуре от 90 до 100°С. Щелочной реагент, как же было сказано, может быть добавлен для дополнения промывного процесса для поддержания уровня рН предпочтительно от 7 до 9.
Затем полученное волокно сушат обычным способом, известным в данной области техники (таким как применение горячей барабанной сушилки, конвейерной ленточной сушилки, инфракрасных нагревателей и т.п.). Этот процесс может осуществляться под напряжением растяжения. Напряжение растяжения, поддерживаемое на этапах промывки и сушки в соответствии с настоящим изобретением, обычно составляет от 0,05 до 0,35, предпочтительно от 0,05 до 0,25 г/денье (т.е. от 0,45 до 3,15, предпочтительно от 0,45 до 2,25 г/текс соответственно).
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Ниже настоящее изобретение будет проиллюстрировано конкретными примерами. Однако эти примеры не следует рассматривать как ограничивающие объем и сущность изобретения в соответствии с приведенным выше описанием и прилагаемой формулой изобретения.
Методы.
Электрофоретическую подвижность нанофибрилл, полученных в виде водной дисперсии после возможной очистки описанными выше способами, измеряли анализатором ΖοΙαδίζοΓ Ναηο Ζδ от компании Макет Пъйитспй ЫД при 20°С. Сначала измеряли рН и проводимость образца. Затем аликвоту 20 мл этой водной дисперсии центрифугировали в течение 14 ч при 10000 об/мин, чтобы отделить диспергирующую среду для применения в качестве разбавителя. В сохраненную надосадочную жидкость добавляли малую аликвоту исходного образца (примерно 0,1 мл), и систему тщательно гомогенизировали при помощи ультразвукового зонда. Затем осуществляли контрольную проверку рН и проводимости образца, чтобы подтвердить, что при разбавлении была поддержана ионная среда. Затем разбавленный образец впрыскивали в электрофоретическую ячейку в виде полистирольной И-образной трубки в соответствии с инструкциями поставщика и обеспечивали достижение термического равновесия в инструменте. В процессе сбора данных пять процессов, содержащих по пять подпроцессов каждый, усредняли и регистрировали среднюю электрофоретическую подвижность и дзета-потенциал (оцененные, как уже было сказано, в приближении Смолуховского).
Пример 1.
Суспензию нанофибрилл целлюлозы, дериватизированной для придания отрицательного заряда, экструдировали через стопку пористых металлокерамических пластин, содержащую одну пластину толщиной 25 мкм, затем одну пластину толщиной 10 мкм, и третью пластину, ближайшую к фильере, толщиной 25 мкм. Затем суспензию нанофибрилл целлюлозы экструдировали через фильеру с диаметром выходного отверстия 80 мкм в осадительную ванну, содержащую 280 г/л сульфата натрия и 1000 ч./млн сульфата цинка. Сформированное волокно находилось в контакте с растворами в осадительной ванне в течение 2 с и затем его перемещали при помощи роликового устройства в форме трилистника во вторую ванну, содержащую воду при температуре 98°С для окончательной промывки и затем удаляли из ванны и сушили при высокой температуре в соответствии с известным уровнем техники (например, при помощи горячей барабанной сушилки, конвейерной ленточной сушилки, инфракрасных нагревателей и т.п.).
Пример 2.
Суспензию нанофибрилл целлюлозы, дериватизированной для придания отрицательного заряда, экструдировали через экструзионную головку с нулевой длиной, имеющую отверстия диаметром 100 мкм, и затем непосредственно через фильеру с диаметром выходного отверстия 80 мкм в осадительную ванну, содержащую 1500 ч./млн сульфата цинка. Сформированное волокно находилось в контакте с растворами в осадительной ванне в течение 3 с, и затем его перемещали при помощи роликового устройства в форме трилистника во вторую ванну, содержащую воду и щелочь при температуре 98°С и рН 8,5, где к ним прикладывали напряжение растяжения. Общее растяжение составляло 100%. Затем волокно перемещали через второе роликовое устройство в форме трилистника в третью ванну, содержащую воду при температуре 98°С, для окончательной промывки и затем удаляли из ванны и сушили при высокой температуре в соответствии с известным уровнем техники (как описано выше).
Пример 3.
Суспензию нанофибрилл целлюлозы приготавливали способом, приведенным в журнале Се11и1о8е (1998), 5, 19-32. Эту суспензию очищали и частично концентрировали при помощи диафильтрационной
- 4 024783 установки от компании Метсоп и керамической мембраны от компании Л1есй ΙηηοναΙίοη. Затем суспензию концентрировали до содержания твердой фазы 30% в массовом отношении целлюлозы в водном растворителе. В процессе концентрации 100 ч./млн сульфата цинка (на целлюлозу) добавляли при смешивании. Полученную концентрированную суспензию нанофибрилл целлюлозы экструдировали через устройство высокой скорости сдвига, соединенное непосредственно с фильерой, имеющей выходное отверстие диаметром 100 мкм. Остальную часть процесса формования осуществляли, как описано в примере 1 (см. выше). Прочность в сухом состоянии полученного волокна составила по меньшей мере 85 сН/текс.
Пример 4.
Суспензию нанофибрилл целлюлозы приготавливали способом, приведенным в журнале Се11и1о8е (1998), 5, 19-32. Эту суспензию очищали и частично концентрировали при помощи диафильтрационной установки от компании Метсоп и керамической мембраны от компании Л1есй ΙηηοναΙίοη. Затем суспензию концентрировали до содержания твердой фазы 30% в массовом отношении целлюлозы в водном растворителе, но рН корректировали только частично, получая формовочный гель с рН 3. Этот гель экструдировали через фильеру, имеющую диаметр выходного отверстия 80 мкм, в осадительную ванну, содержащую разведенный гидроксид натрия и 100 ч./млн сульфата цинка. Сформированное волокно находилось в контакте с растворами в осадительной ванне в течение 2 с и затем его перемещали при помощи роликового устройства в форме трилистника во вторую ванну, содержащую разведенную кислоту при температуре 98°С, где к ним прикладывали напряжение растяжения. Общее растяжение составляло 200%. Затем волокно перемещали через второе роликовое устройство в форме трилистника в третью ванну, содержащую воду при температуре 98°С, для окончательной промывки и затем удаляли из ванны и сушили при высокой температуре в соответствии с известным уровнем техники (как описано выше).

Claims (10)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ формования анионно-модифицированной целлюлозы, включающий следующие этапы:
    (a) приготовление суспензии целлюлозы из анионно-модифицированной целлюлозы в диспергирующей среде;
    (b) воздействие на суспензию сдвига при высокой скорости сдвига, составляющей более 1000 с-1;
    (c) формование путем экструдирования целлюлозной суспензии через фильеру в осадительную ванну, содержащую катионоактивный комплексообразующий агент;
    (ά) отделение штапельных волокон из осадительной ванны.
  2. 2. Способ по п.1, в котором анионно-модифицированная целлюлоза является, по существу, нанофибриллярной целлюлозой.
  3. 3. Способ по п.1 или 2, в котором целлюлозу получают из материала на основе целлюлозы, содержащего нанофибриллы, включая гидролизованную или механически измельченную целлюлозу, полученную из хлопкового линта, древесной целлюлозы из лиственной или хвойной древесины, очищенной древесной целлюлозы и подобных им, коммерчески доступные целлюлозные носители, порошковую целлюлозу, регенерированную целлюлозу, микрокристаллическую и низкокристаллическую целлюлозу.
  4. 4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором диспергирующая среда является водным растворителем, предпочтительно водным растворителем с содержанием воды по меньшей мере 95 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 98 мас.%.
  5. 5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором анионно-модифицированная целлюлоза замещена группами, несущими отрицательный заряд, такими как серосодержащие группы (например, сульфаты, сульфонаты, алкилсульфаты, алкилсульфонаты), карбоксильные группы, фосфорсодержащие группы (например, фосфаты, фосфонаты), нитрогруппы или подобные им или их комбинации.
  6. 6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором анионно-модифицированная целлюлоза имеет степень замещения менее 0,5.
  7. 7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором катионоактивный комплексообразующий агент выбирают из катионов двухвалентных металлов, таких как цинк, магний, марганец, алюминий, кальций, медь и подобные им, более предпочтительно цинк и алюминий.
  8. 8. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором концентрация катионоактивного комплексообразующего агента в осадительной ванне составляет от 0,1 до 10000 ч./млн.
  9. 9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором температура осадительной ванны составляет от 15 до 80°С.
  10. 10. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором температура суспензии целлюлозы составляет от 10 до 95°С, предпочтительно от 20 до 50°С.
EA201391284A 2011-03-08 2012-03-08 Способ формования анионно-модифицированной целлюлозы EA024783B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11157314 2011-03-08
PCT/EP2012/053989 WO2012120074A1 (en) 2011-03-08 2012-03-08 Method for spinning anionically modified cellulose and fibres made using the method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201391284A1 EA201391284A1 (ru) 2014-02-28
EA024783B1 true EA024783B1 (ru) 2016-10-31

Family

ID=44276113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201391284A EA024783B1 (ru) 2011-03-08 2012-03-08 Способ формования анионно-модифицированной целлюлозы

Country Status (16)

Country Link
US (1) US9187848B2 (ru)
EP (1) EP2683859B1 (ru)
JP (1) JP6010562B2 (ru)
KR (1) KR101916978B1 (ru)
CN (1) CN103492621B (ru)
AU (1) AU2012224610B2 (ru)
BR (1) BR112013022753A2 (ru)
CA (1) CA2829007C (ru)
DK (1) DK2683859T3 (ru)
EA (1) EA024783B1 (ru)
ES (1) ES2651637T3 (ru)
NO (1) NO2683859T3 (ru)
PL (1) PL2683859T3 (ru)
PT (1) PT2683859T (ru)
WO (1) WO2012120074A1 (ru)
ZA (1) ZA201307501B (ru)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101995581B1 (ko) * 2012-11-12 2019-07-02 엘지전자 주식회사 오일 분리기 및 이를 사용한 공기조화기
JP6233157B2 (ja) * 2014-04-07 2017-11-22 王子ホールディングス株式会社 耐水性セルロース繊維及びその製造方法、セルロースシート及びその製造方法
WO2016174307A1 (en) * 2015-04-28 2016-11-03 Spinnova Oy Chemical method and system for the manufacture of fibrous yarn
SE541680C2 (en) * 2017-12-21 2019-11-26 Stora Enso Oyj A method for preparing a fibrous material of crosslinked phosphorylated microfibrillated cellulose by spinning and heat treatment
KR20210036308A (ko) 2018-03-23 2021-04-02 베스트 파이버 테크놀로지스 인코포레이티드. 크림핑된 인피 섬유로 구성된 부직포 직물
EP3581591A1 (en) * 2018-06-13 2019-12-18 UPM-Kymmene Corporation A nanofibrillar cellulose product and a method for manufacturing thereof
CA3142310A1 (en) * 2019-05-31 2020-12-03 Bast Fibre Technologies Inc. Modified cellulosic fibers
CN111607832A (zh) * 2020-06-11 2020-09-01 陈志祥 一种抗菌改性阳离子长丝生产工艺
JPWO2022071474A1 (ru) * 2020-10-02 2022-04-07
WO2022071465A1 (ja) * 2020-10-02 2022-04-07 住友精化株式会社 粘性組成物
WO2022071473A1 (ja) * 2020-10-02 2022-04-07 住友精化株式会社 粘性組成物
AU2022287908A1 (en) 2021-06-09 2023-12-14 Soane Materials Llc Articles of manufacture comprising nanocellulose elements
WO2023147190A1 (en) * 2022-01-31 2023-08-03 The Regents Of The University Of California Direct production of sulfated cellulose nanofibrils
CN115787346B (zh) * 2022-12-01 2023-09-22 齐鲁工业大学 一种芳纶纤维的高效分散方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB580050A (en) * 1943-05-13 1946-08-26 American Viscose Corp Improvements in or relating to the manufacture of composite artificial filaments
US2974005A (en) * 1956-09-14 1961-03-07 American Enka Corp Manufacture of rayon
US3357845A (en) * 1963-01-31 1967-12-12 Fmc Corp Shaped articles containing cellulose crystallite aggregates having an average level-off d. p.
WO2010043889A1 (en) * 2008-10-14 2010-04-22 The Court Of Edinburgh Napier University Process for the manufacture of cellulose-based fibres and the fibres thus obtained

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3275580A (en) * 1963-01-31 1966-09-27 Fmc Corp Shaped articles containing cellulose crystallite aggregates having an average level-off d.p.
JPH08197836A (ja) * 1995-01-24 1996-08-06 New Oji Paper Co Ltd インクジェット記録用透明紙
DE19954152C2 (de) * 1999-11-10 2001-08-09 Thueringisches Inst Textil Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Cellulosefasern und Cellulosefilamentgarnen
JP2002226501A (ja) * 2001-01-30 2002-08-14 Nippon Paper Industries Co Ltd カチオン化セルロース誘導体
US20040118540A1 (en) * 2002-12-20 2004-06-24 Kimberly-Clark Worlwide, Inc. Bicomponent strengtheninig system for paper
KR100575378B1 (ko) 2004-11-10 2006-05-02 주식회사 효성 셀룰로오스 섬유의 제조방법
JP4503674B2 (ja) * 2007-12-28 2010-07-14 日本製紙株式会社 セルロースナノファイバーの製造方法及びセルロースの酸化触媒
CN101952508B (zh) * 2008-03-31 2013-01-23 日本制纸株式会社 制纸用添加剂和含有其的纸
JP2009293167A (ja) 2008-06-09 2009-12-17 Nobuo Shiraishi ナノ繊維の製造方法、ナノ繊維、混合ナノ繊維、複合化方法、複合材料および成形品
FI124724B (fi) * 2009-02-13 2014-12-31 Upm Kymmene Oyj Menetelmä muokatun selluloosan valmistamiseksi

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB580050A (en) * 1943-05-13 1946-08-26 American Viscose Corp Improvements in or relating to the manufacture of composite artificial filaments
US2974005A (en) * 1956-09-14 1961-03-07 American Enka Corp Manufacture of rayon
US3357845A (en) * 1963-01-31 1967-12-12 Fmc Corp Shaped articles containing cellulose crystallite aggregates having an average level-off d. p.
WO2010043889A1 (en) * 2008-10-14 2010-04-22 The Court Of Edinburgh Napier University Process for the manufacture of cellulose-based fibres and the fibres thus obtained

Also Published As

Publication number Publication date
CA2829007A1 (en) 2012-09-13
EP2683859B1 (en) 2017-09-13
EA201391284A1 (ru) 2014-02-28
KR101916978B1 (ko) 2018-11-08
NO2683859T3 (ru) 2018-02-10
KR20140049974A (ko) 2014-04-28
BR112013022753A2 (pt) 2016-12-06
AU2012224610B2 (en) 2016-05-19
JP6010562B2 (ja) 2016-10-19
JP2014510846A (ja) 2014-05-01
ES2651637T3 (es) 2018-01-29
DK2683859T3 (en) 2017-12-04
US20140053995A1 (en) 2014-02-27
CN103492621A (zh) 2014-01-01
WO2012120074A1 (en) 2012-09-13
ZA201307501B (en) 2014-12-23
PL2683859T3 (pl) 2018-03-30
US9187848B2 (en) 2015-11-17
EP2683859A1 (en) 2014-01-15
PT2683859T (pt) 2017-12-06
CA2829007C (en) 2019-01-15
AU2012224610A1 (en) 2013-09-19
CN103492621B (zh) 2015-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA024783B1 (ru) Способ формования анионно-модифицированной целлюлозы
EP2683858B1 (en) Method for dry spinning neutral and anionically modified cellulose
US9751955B2 (en) Regeneration of cellulose
US9511329B2 (en) High flux high efficiency nanofiber membranes and methods of production thereof
CN105745368B (zh) 多糖纤维及其制备方法
KR102132886B1 (ko) 폴리사카라이드 섬유 및 이의 생산 방법
Chen et al. Combined effects of raw materials and solvent systems on the preparation and properties of regenerated cellulose fibers
CN114775087B (zh) 一种改善再生纤维素纤维表面结构的方法
SU797596A3 (ru) Способ получени волокон и пленокНА OCHOBE цЕллюлОзы
Schild et al. Xylan enriched viscose fibers
He et al. Rheological properties of cellulose/chitin xanthate blend solutions and properties of the prepared fibers
CN117549390A (zh) 一种肟胺基纤维素纳米纤维填充的纳米木头及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): MD

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU