FI67863C - Foerfarande foer modifiering av cellulosafiber - Google Patents

Description

67863

Menetelmä sellukuidun modifioimiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä sellukuidun modi fioimiseksi ja/tai värjäämiseksi käsittelemällä sellua reaktii-5 visia ryhmiä tai ketjuja sisältävillä substituointi- ja/tai silloitusreagensseilla, siten että sellu substituoituu ja/tai silloittuu pieniin substituointi- ja/tai silloitus-asteisiin. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että substituointi- ja/tai silloituskäsittely suorite-10 taan reaktioväriaineilla tai modifioiduilla reaktioväriai- neilla suoraan sellun valmistuksen yhteydessä. Pienellä substituointi- ja/tai silloitusasteella tarkoitetaan, että DS- arvo on 0,05 (DS_ = v, = 3).

in 3.x

Substituoinnin ja/tai silloituksen avulla muute-15 taan selluloosan ominaisuuksia muutosvaikutuksen riippuessa käsittelyreagenssin ominaisuuksista. Niinpä reagenssi-molekyylissä voi olla esimerkiksi hydrofiilisiä ja/tai hydrofobisia ryhmiä. Tuotteen ominaisuuksia voidaan näin ollen muuntaa eri suuntiin.

20 Näillä muutoksilla esim. parannetaan sellusta val mistetun paperin vedenimukykyä ja huokoisuutta (huikkia). Muunnetun sellun käyttöalueen muodostavat taloudessa ja hygieenisiin tarkoituksiin käytettävät kreppipaperit sekä erikoispaperit ja kartongit, joilta edellytetään suurta ve-25 denimukykyä ja pehmeää tuntua sekä hyvää lujuutta. Hydrofobisella muunnoksella on puolestaan mahdollista parantaa käärepapereiden ominaisuuksia, kuten märkälujuutta.

Vaikka pienet substituutioasteet eivät muulla tavoin olennaisesti vaikuta sellun ulkonäköön eikä ominai-30 suuksiin, on niiden todettu lisäävän esim. massan veden-pitokykyä. Imukyvyn lisääntymistä voidaan aikaansaada monentyyppisillä substituointi- ja silloitusreagensseilla. Ainakin osittain niiden vaikutuksen arvellaan perustuvan siihen, että ne estävät kuiturakenteen järjestymistä ja 35 vetysidosten lukkiutumista massan kuivauksen yhteydessä.

Kun substituointi ja silloittaminen kohdistuu keiton yhteydessä myös hemiselluloosiin, niin niiden liukoisuus keit-toliuokseen vähenee. Näin voidaan saavuttaa suurempi sellun-saanto.

2 67863 NO-patenttijulkaisusta 125 192 tunnetaan menetelmä paperi- ja viskoosimassan valmistamiseksi, jolla on parantunut adsorptiokyky, pehmeys ja alkaliresistenssi. Tässä menetelmässä massaa käsitellään alkalilla ja silloitusaineella, 5 joka voi olla polyhalogenidi, polyepoksidi tai epoksihaloge-nidi, edullisesti epikloorihydriini. Tämä menetelmä voidaan suorittaa erillisenä vaiheena valmiille massalla, mutta myös massan valmistuksen yhteydessä, esim. valkaisuprosessissa.

Selluloosaa on substituoitu tekstiiliteknologiassa, 10 kun selluloosaperusteisia tekstiilikuituja on värjätty reaktiivisilla väriaineilla tai viimeisteltäessä niitä reaktiivisia ryhmiä sisältävillä muoto- ja mittapysyvyys- sekä pa-losuojaviimeisteillä (Mark, H. Wooding, N.S., Atlas, S.M.

(Ed.), Chemical Aftertreatment of Textiles, Wiley-Interscien-15 ce, New York, 1971, 638).

Samanlaisia efektejä on saatu sellukuitujen ioninvaihto- ja absorptio-ominaisuuksiin, kun niihin on kemiallisesti liitetty sulfonaatti-, karboksyyli- ja/tai hydroksvy-liryhmiä (Rogowin, Z. A., Galbraich, L. S., Die Chemische 20 Behandlung und Modifizierung der Zellulose, Georg Thieme Vlg, Stuttgart, New York, 1983, 131).

Näille aikaisemmille menetelmille on ominaista, että ne on tehty eri käsittelynä kullekin reaktiolle koetuissa optimiolosuhteissa. Tämän keksinnön mukaisesti käytetään sen-25 sijaan sellaisia reagensseja, joilla sellun substituointi voidaan suorittaa jo olemassa oleviin valmistusvaiheisiin liittyen. Tällaisia vaiheita ovat mm. happaman sulfiittikei-ton loppuvaihe (pH n. 2). Keksintöä voidaan soveltaa myös sellun värjäämiseen suoraan keiton yhteydessä reaktiivisil-30 la väriaineilla, mikä tunnetusti tehdään yleensä emäksisessä liuoksessa, erillisessä käsittelyvaiheessa.

Suorittamalla keksinnön mukaisesti sellun modifiointi ja/tai värjäys suoraan sellukeiton yhteydessä saavutetaan ensinnäkin se etu, ettei erillistä käsittelyvaihetta tarvita. Toinen 35 merkittävä etu on, ettei synny värillistä, vaikeasti puhdistettavaa jätevettä.

Sopivia substituointi- ja silloitusaineita ovat esimerkiksi artikkelissa H.-U. v. der Eltz, Textil Praxis Int. 37 (1982) 1312, luetellut aineet.

67863

Sopivia hydrofiilisiä modifiointiaineita ovat kaavan (χ)η-Ατ mukaiset yhdisteet, jossa kaavassa Ar on aromaattisia osia 5 sisältävä runkomolekyyli, jolla voi olla yksi tai useampi hydrofiilinen substituentti, kuten -SO^ , OH, C00 , NH2 tai NR^+, ja X on reaktiivinen ryhmä, kuten . N .

10 -NH '~y Cl, F

N ^ N

"y -so2-nh-ch2ch2-oso3~

Cl, F, R 15 ja n on 1 tai 2.

Sopivia hydrofobisia modifiointiaineita ovat kaavan

(X) -R

n mukaiset yhdisteet, jossa kaavassa R on alkyyliryhmä tai 20 alkyyliryhmillä substituoitu, aromaattisia osia sisältävä runkomolekyyli, kuten O-Alk 25 λ

W N

jossa Alk on 3 - 21 hiiliatomia sisältävä alkyyli, ja X ja n merkitsevät samaa kuin edellä.

30 Edullisia reaktiivisia ryhmiä ovat mm. seuraavat 4 67863 C1x

-NHCO-/\ ^V-Cl —N

5

-NH -(/ n N

Cl 10

/F

y<

-NH-(/ N

Cl F

15 / N^^Cl -NHCO y J ^ ^'"N Cl 20 _/NVk/SO -CH -NH -γ Y 2 3

ciV

ch3

25 F

/N_ίΓ SO ΘΜθΦ

-NH —( N

N ~~^NH

30 cl -NHCO — li γΥ

Cl 35 67863 5 /~€C1 soitte® -m —v n 3 n<nh-0 5

Cl

-NH C N

N< och3 10 m—s'C1 -MH—/" ",

Cl Cl 15 -NH-S02-CH2CH2-0SO3Me® Näissä kaavoissa Me+ on vety, natrium tai kalium.

20 Suoritusesimerkeissä esitetyt modifiointiaineet löytyvät teoksista Color Index, voi. I - V, 3. painos, Society of Dyers and Colourists, ja American Association of Textile Chemists and Colorists, Bradford, Englanti, 1971.

Esimerkki 1 25 Keitettiin tavanomaisesti happamia kalsiumsulfiit- tikeittoja pienoiskeittimellä kuusihakkeesta. Tuntia ennen keiton päättymistä lisättiin siihen Color Index Reactive Blue 109 (diklooritriatsinyyliryhmän sisältävä atsoyhdiste) 5 % puun painosta. Hapon alkupitoisuudet olivat: kokonais- 30 S02~pitoisuus 8,0 % ja kalsiumilla sidotun S02:n määrä 1,3 %. Keittolämpötilan nosto 130°C:seen 5 h 30 min ja ylläpitoaika 1 h 30 min. Tämän jälkeen keittimeen lisättiin em. ainetta ja keittoa jatkettiin vielä 1 tunti. Sellumassasta mitattu veden imukorkeus (Klemm) oli noussut vertailuarvosta 28 mm 35 arvoon 34 mm, eli noin 20 %.

67863

Vastaavasti, kun lisättiin yhdistettä Color Index Reactive Black 5 (2-vinyylisulfoniryhmän sisältävä bis-atso-yhdiste), nousi imukorkeus 20 % vertailuarvosta.

Esimerkki 2 5 Kun keittoon lisättiin vastaavasti 5 % Color Index

Reactive Blue 29 (reaktiivisen tiatsinyyliryhmän sisältävä antrakinoniyhdiste), saatiin pysyvä sellun värjäys, mitä osoitti se, että väriaine ei liuennut selluarkista N,N-di-metyyliasetamidin vesiliuokseen (1:1).

10 Kun keittoon lisättiin vastaavasti Remazol Red RB

(vinyylisulfoni- ja monoklooritriatsinyyliryhmät sisältävä reaktioväri; valmistaja Hoechst AG), niin väri ei liuennut selluarkista dimetyyliasetamidin vesliuokseen (1:1).

Esimerkki 3 15 Sellun valkaisun kloorausvaiheen jälkeiseen alkali- käsittelyyn lisättiin jäljempänä mainittua yhdistettä 5 % sellun painosta. Alku-pH oli 12 ja lämpötila 60°C ja reaktioaika 2 tuntia. Pesun jälkeen mitattiin veden imeytymiskorkeus (Klemm).

20 Kun lisättiin yhdistettä Color Index Reactive Black 5, nousi tuotteen imukorkeus 24 %, eli 42 mm:stä 52 mm:iin.

Kun lisättiin vastaavasti yhdistettä Color Index Reactive Blue 140 (reaktiivinen kuparittalosyaniiniyhdiste), nousi imukorkeuden arvo 10 %.

25 Kun lisättiin vastaavasti yhdistettä Color Index

Reactive Blue 109 (diklooritriatsinyyliryhmän sisältävä atso-yhdiste) tai Blue 4 (diklooritriatsinyyliryhmän sisältävä antrakinoniyhdiste; kaava O NH_ 30 \\ , \ X >v/S03H ci (TTT λ O ΝΗηΤΤ- NH—^NT“C1 35 YT”"80!** niin imukorkeus parani kunkin vaikutuksesta 15 %.

67863

Esimerkki 4

Kun sellua värjättiin Color Index Reactive Blue 29:llä (triatsinyyliryhmän sisältävä antrakinoniyhdiste) alkalikäsittelyn yhteydessä, alku-pH oli 12, lämpötila 60°C 5 ja aika 2 tuntia, niin vesipesun jälkeen tehdyistä arkeista ei väriaine liuennut dimetyyliamidin vesiliuokseen (1:1).

Kun värjäys tehtiin Remazol Red RB:llä (valmistaja Hoechst AG), ei väri liuennut dimetyyliamidin vesiliuokseen.

Claims (5)

67863

1, Menetelmä sellukuidun modifioimiseksi ja/tai vär-jäämiseksi käsittelemällä sellua reaktiivisia ryhmiä tai 5 ketjuja sisältävillä substituointi- ja/tai silloitusreagens-seilla, siten että sellu substitoituu ja/tai silloittuu pieniin substituointi- ja/tai silloitusasteisiin, tunnet-t u siitä, että substituointi- ja/tai silloituskäsittely suoritetaan reaktioväriaineilla tai modifioiduilla reaktio- 10 väriaineilla suoraan sellun valmistuksen yhteydessä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että substituointi- ja/tai silloituskäsittely suoritetaan suoraan sulfiittisellukeiton yhteydessä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että substituointi- ja/tai silloituskäsittely suoritetaan suoraan sulfaattisellukeiton yhteydessä.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että substituointi- ja/tai silloituskäsittely suoritetaan kalsiumsulfiittikeiton yhteydessä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että substituointi- ja/tai silloituskäsittely suoritetaan sellun valkaisun yhteydessä.