FR2562901A1 - Improved dye composition - Google Patents

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Abstract

Dye composition comprising a cake of dyes which are chosen from the group of disperse dyes and of vat dyes, and a dispersing agent consisting of a sulphonated lignin obtained by reacting lignin with an aldehyde and a water-soluble sulphite or bisulphite. The sulphonated lignin employed is prepared by selectively isolating from black liquor lignins which have a molecular weight of more than 5000 and acidifying them to a pH of between 1.5 and 5.0 by washing with sulphuric acid.

Description

Composition de colorant améliore.Dye composition improves.

La présente invention concerne un nouveau procédé amélioré pour préparer des lignines sulfonées et notamment un procédé pour préparer des lignines sulfonées de faible viscosité, possédant une stabilité thermique améliorée.The present invention relates to a new improved process for preparing sulfonated lignins and in particular a process for preparing sulfonated lignins of low viscosity, having improved thermal stability.

Les compositions de colorant comprennent généralement un gâteau de colorant, c'est-à-dire de colorants dispersés ou de colorants de cuve et un agent de dispersion. Ces compositions de colorant sont largement utilisées pour colorer d la fois des fibres naturelles et des fibres synthétiques. Dans la composition de colorant, l'agent de dispersion a trois fonctions de base (1) il facilite la réduction de la dimension de la particule de colorant; (2) il maintient un milieu de dispersion; et (3) il sert de diluant.The dye compositions generally include a dye cake, i.e., disperse dyes or vat dyes and a dispersing agent. These dye compositions are widely used for dyeing both natural and synthetic fibers. In the dye composition, the dispersing agent has three basic functions (1) it facilitates the reduction of the size of the dye particle; (2) it maintains a dispersing medium; and (3) it serves as a diluent.

Les agents de dispersion des colorants sont généralement de l'un de deux types principaux : des lignines sulfo nées provenant des procédés au sulfite ou kraft utilisés dans l'industrie de la pâte à papier, ou des sulfonates de-naphtalène provenant de l'industrie du pétrole.Dye dispersing agents are generally of one of two main types: sulfonated lignins from sulfite or kraft processes used in the pulp industry, or naphthalene sulfonates from industry petrol.

L'utilisation de lignines sulfonées comme agents de dispersion dans les compositions de colorant présente des avantages basés sur leurs propriétés physiques intrinsèques, à savoir bonne compatibilité avec de nombreux sys tèmes de colorant, caractéristisues de dispersion remarquables.à des temperatures ambiantes et élevées, et dis ponibilité. Toutefois, l'utilisation comme dispersants de lignines,que ce soient des lignines de sulfites ou des lignines kraft sulfonées, présente un certain nombre d'inconvénients. Ceci concerne la coloration des fibres, la stabilité thermique et la viscosité des lignines utilisées.Ces caractéristiques négatives présentent des inrionvénients pour les teinturiers et de nombreux essais ont été faits pour éliminer ces inconvénients. On a ainsi développé un certain nombre de procédés nouveaux pour modifier les lignines sulfonées afin de réduire les aspects négatifs de l'utilisation de ces produits comme dispersants de colorant sans toutefois détériorer les caractéristiques qui rendent souhaitables les lignines sulfonées comme agents due dispersion des colorants.Le
Brevet,US 4 001 202 décrit un procédé pour préparer une lignine sulfonée ayant de meilleures caractéristiques de coloration des fibres et utilisée comme agent de dispersion des colorants1 en faisant réagir cette lignine avec une épihalohydrine Par ailleurs, le Brevet US 4 338 091 propose de faire réagir une lignine modifiée avec du sulfite de sodium et un aldéhyde. Toutefois, la lignine est modifiée par un traitement préalable avec du dithionate de sodium; ainsi, la réaction suivante ne concerne pas la lignine de la présente invention.
The use of sulfonated lignins as dispersing agents in dye compositions has advantages based on their intrinsic physical properties, namely good compatibility with many dye systems, characteristics of remarkable dispersion at high and ambient temperatures, and available. However, the use as lignin dispersants, whether they are sulphite lignins or sulphonated kraft lignins, has a number of drawbacks. This concerns the coloring of the fibers, the thermal stability and the viscosity of the lignins used. These negative characteristics have drawbacks for dyers and numerous attempts have been made to eliminate these drawbacks. A number of new methods have thus been developed for modifying sulfonated lignins in order to reduce the negative aspects of the use of these products as dye dispersants without, however, deteriorating the characteristics which make sulfonated lignins desirable as dispersing agents for dyes. The
Patent, US 4,001,202 describes a process for preparing a sulfonated lignin having better fiber coloring characteristics and used as a dye dispersing agent1 by reacting this lignin with an epihalohydrin. In addition, US Patent 4,338,091 proposes to make react a modified lignin with sodium sulfite and an aldehyde. However, lignin is modified by prior treatment with sodium dithionate; thus, the following reaction does not relate to the lignin of the present invention.

D'autres exemples de réactions ou de modifications-de lignines pour les rendre plus appropriées comme agents de dispersion des colorants sont cités dans les Brevets
US 4 184 845, 4 131 564, 3 156 520, 3 094 515, 3 726 850, 2 680 113 et 3 769 272. Cette énumération a pour but d'indiquer l'état de la technique et non pas tous les exemples de modifications de lignines
Bien que les procédés pour traiter et préparer des lignines sulfonées décrits ci-dessus présentent certains avantages lors de la teinture, aucun ne permet d'obtenir un produit présentant les améliorations obtenues par les produits selon le procédé revendiqué.
Other examples of lignin reactions or modifications to make them more suitable as dye dispersants are cited in the Patents
US 4,184,845, 4,131,564, 3,156,520, 3,094,515, 3,726,850, 2,680 113 and 3,769,272. The purpose of this list is to indicate the state of the art and not all the examples of lignin modifications
Although the processes for treating and preparing sulfonated lignins described above have certain advantages during dyeing, none of them makes it possible to obtain a product exhibiting the improvements obtained by the products according to the claimed process.

C'est le but général de l'invention de procurer un procédé grâce auquel on peut préparer des lignines sulfonées ou lignosulfonates pour améliorer leur aptitude comme agents de dispersion des colorants.It is the general object of the invention to provide a process by which sulfonated lignins or lignosulfonates can be prepared to improve their suitability as dispersants for dyes.

Un autre but de cette invention est de procurer un procédé pour réduire la viscosité des lignines sulfonées ou lignosulfonates.Another object of this invention is to provide a process for reducing the viscosity of sulfonated lignins or lignosulfonates.

Un autre but de cette invention est de procurer un procédé pour améliorer la stabilité thermique des lignines sulfonées ou lignosulfonates.Another object of this invention is to provide a process for improving the thermal stability of sulfonated lignins or lignosulfonates.

D'autres buts, caractéristiques et avantages de cette invention apparaîtront dans la description détaillée suivante de celle-ci.Other objects, characteristics and advantages of this invention will appear in the following detailed description thereof.

On a trouvé qu'on pouvait réduire la viscosité des lignines sulfonées utilisées comme agents de dispersion des colorants dans des compositions de colorant, tout en améliorant la stabilité thermique de la lignine, en enlevant le composant de faible poids moléculaire de la lignine et en faisant réagir la lignine ainsi obtenue avec du sulfite de sodium (Na2SO3) et un aldéhyde, à un pH faible.It has been found that the viscosity of sulfonated lignins used as dye dispersing agents in dye compositions can be reduced, while improving the thermal stability of lignin, removing the low molecular weight component of the lignin and making react the lignin thus obtained with sodium sulfite (Na2SO3) and an aldehyde, at a low pH.

La lignine est obtenue à partir des liqueurs de pâtes usées, connues sous le nom de liqueurs noires, de l'industrie de la pâte à papier, dans laquelle des matériaux lignocellulosiques, tels que bois, paille, tige de mais, bagasse, etc, sont traités pour séparer la cellulose de la lignine. Les lignines utilisées dans le procédé de cette invention sont obtenues de préférence du procédé kraft de fabrication de pâte a papier, dans lequel la lignine naturelle est présente sous forme de sel de sodium. Dans le procédé kraft, le bois est soumis aux effets d'une base forte. Dans ce procédé, la lignine forme un sel de sodium soluble qui est séparé de la cellulose et se dissout dans la liqueur de la réduction en pâte. La lignine est récupérée de la liqueur. noire par acidification.Lignin is obtained from used pulp liquors, known as black liquors, from the pulp industry, in which lignocellulosic materials, such as wood, straw, corn stalk, bagasse, etc., are treated to separate cellulose from lignin. The lignins used in the process of this invention are preferably obtained from the kraft process for making paper pulp, in which the natural lignin is present in the form of the sodium salt. In the kraft process, wood is subjected to the effects of a strong base. In this process, lignin forms a soluble sodium salt which is separated from the cellulose and dissolves in the pulping liquor. Lignin is recovered from the liquor. black by acidification.

L'acidification de la liqueur noire contenant le sel de lignine est effectuée par introduction de dioxyde de carbone. Lors de l'addition de dioxyde de carbone à la liqueur noire, les groupes hydroxydes phénoliques sur la molécule de lignine, qui sont sous forme ionisée, sont transformés en leur forme phénolique ou acide libre.The acidification of the black liquor containing the lignin salt is carried out by the introduction of carbon dioxide. When carbon dioxide is added to the black liquor, the phenolic hydroxide groups on the lignin molecule, which are in ionized form, are transformed into their phenolic or free acid form.

Cette transformation rend la lignine insoluble dans la liqueur noire et il en résulte qu'elle s'en précipite
Les lignines présentes dans la liqueur noire existent à des poids moléculaires variés. Les lignines ayant un poids moléculaire inférieur ou égal à 5 000 présentent des effets négatifs sur la stabilité thermique des lignines ultérieurement sulfonées. Dans la mise en oeuvre de l'invention, l'acidification de la liqueur noire alcaline contenant le sel de lignine s'effectue à un pH pour lequel une quantité quasi-négligeable des lignines ayant un poids moléculaire inférieur ou égal à 5 000 se précipite de la liqueur noire avec les lignines de poids moléculaire plus élevé, la presque totalité restant donc en solution dans la liqueur noire.
This transformation makes the lignin insoluble in black liquor and as a result it precipitates from it
The lignins present in black liquor exist at various molecular weights. Lignins with a molecular weight less than or equal to 5000 have negative effects on the thermal stability of subsequently sulfonated lignins. In the implementation of the invention, the acidification of the alkaline black liquor containing the lignin salt is carried out at a pH for which an almost negligible quantity of lignins having a molecular weight less than or equal to 5,000 precipitates black liquor with the higher molecular weight lignins, almost all of which therefore remains in solution in the black liquor.

De fanon générale, cette acidification sélective de la liqueur noire pour enlever les lignines doit s'effectuer à un pH compris entre environ 9,7 et 11,0 pour réduire au minimum la quantité enlevée de ligninesayant des poids moléculaires infdrieurs ou égaux à 5 000. De préférence, l'acidification doit avoir 'lieu à un pH compris entre environ 10,0 et 11,0 de sorte que pratiquement aucune lignine de poids moléculaire inférieur ou égal à 5 000 n'est enlevée de la liqueur noire.Generally speaking, this selective acidification of black liquor to remove lignins must be carried out at a pH between approximately 9.7 and 11.0 to minimize the amount removed from lignins having molecular weights less than or equal to 5000 Preferably, the acidification should take place at a pH between about 10.0 and 11.0 so that practically no lignin of molecular weight less than or equal to 5000 is removed from the black liquor.

Dans ce processus de précipitation, les lignines alcalines sont habituellement récupérées de la liqueur noire sous forme de produits insolubles dans l'eau. Les lignines obtenues des procédés kraft, à la soude ou à toute autre base, que considère cette invention, ne sont pas récupérées sous forme de produitssulftnés,mais sont aisément sulfonées en faisant réagir ces produits avec un bisulfite ou un sulfite. Une lignine sulfonée est toute lignine contenant au moins une quantité effective de groupes sulfonés pour obtenir une solubilité dans l'eau pour des solutions à pH modérément acide et plus élevé.In this precipitation process, the alkaline lignins are usually recovered from the black liquor as water-insoluble products. The lignins obtained from the kraft processes, with sodium hydroxide or any other base, which this invention considers, are not recovered in the form of sulphurated products, but are easily sulphonated by reacting these products with a bisulphite or a sulphite. A sulfonated lignin is any lignin containing at least an effective amount of sulfonated groups to obtain water solubility for solutions with moderately acidic pH and higher.

Le stade suivant dans le développement d'un agent de dispersion de colorants à base de lignine est de sulfoner correctement la lignine. On doit noter que le degré de sulfonation d'une lignine est proportionnel à la solu bilité de cette lignine dans une solution aqueuse et à la viscosité de cette lignine. The next step in the development of a lignin dye dispersing agent is to properly sulfonate lignin. It should be noted that the degree of sulfonation of a lignin is proportional to the solubility of this lignin in an aqueous solution and to the viscosity of this lignin.

L'un des procédés conventionnels pour sulfoner une lignine est la sulfométhylation de la lignine alcaline en faisant réagir cette lignine avec du sulfite de sodium et du formaldéhyde. Ce procédé est mentionné par
E.- Adler et al. dans le Brevet US 2 680 113. La sulfométhylation agit sur les noyaux aromatiques de la molécule de lignine de telle manière que les groupes -CH2S03H sont liés à ces noyaux. Ledit brevet indique que le traitement de la lignine par ces agents de sulfonation s'effectue dans une plage de températures allant de 50 à 2000C, de façon appropriée de 80 à 1700C, et de préférence de 100 à 1600C.La quantité de sulfite utilisée, calculée sous forme de-sulfite de sodium anhydre, peut varier d'environ 10 à 100% de la quantité de lignine anhydre et la quantité d'aldéhyde est équivalente à la quantité de sulfite, ou inférieure, jusqu'à environ 1%, calculée sur la base de la quantité de la lignine anhydre. Le traitement s'effectue de préférence dans une solution alcaline.
One of the conventional methods for sulfonating a lignin is the sulfomethylation of alkaline lignin by reacting this lignin with sodium sulfite and formaldehyde. This process is mentioned by
E.- Adler et al. in US Patent 2,680,113. Sulfomethylation acts on the aromatic nuclei of the lignin molecule in such a way that the -CH2SO3H groups are linked to these nuclei. Said patent indicates that the treatment of lignin with these sulfonating agents is carried out in a temperature range from 50 to 2000C, suitably from 80 to 1700C, and preferably from 100 to 1600C. The amount of sulfite used, calculated as anhydrous sodium sulfite, can vary from about 10 to 100% of the amount of anhydrous lignin and the amount of aldehyde is equivalent to the amount of sulfite, or less, up to about 1%, calculated based on the amount of anhydrous lignin. The treatment is preferably carried out in an alkaline solution.

Dans la mise en oeuvre de la présente invention, la lignine alcaline est mélangée avec de l'eau pour former une boue. On ajoute des agents de sulfométhylation, à savoir le sulfite de sodium et le formaldéhyde,à cette boue. Le rapport du sulfite de sodium au formaldéhyde est compris entre environ 1,1:0,1 et 2,5:1,0, la valeur préférée étant environ 1,3:0,8. On a constaté que, si l'on ajoute un excès de sulfite de sodium par rapport au formaldéhyde, on obtient une lignine sulfonée ayant un poids moléculaire réduit.In the practice of the present invention, the alkaline lignin is mixed with water to form a mud. Sulfomethylating agents, namely sodium sulfite and formaldehyde, are added to this slurry. The ratio of sodium sulfite to formaldehyde is between about 1.1: 0.1 and 2.5: 1.0, the preferred value being about 1.3: 0.8. It has been found that, if an excess of sodium sulfite is added relative to formaldehyde, a sulfonated lignin having a reduced molecular weight is obtained.

Lorsque du formaldéhyde et du sulfite de sodium sont combinés en quantités stoechiométriques, ils forment presque instantanément un hydroxy méthanesulfonate qui, à son tour, réagit avec la lignine pour former des déri- vés de lignine sulfonés. L'intermédiaire, l'hydroxyméthanesulfonate, existe à seulement 90% sous la forme désirée, tandis que 10% des réactifs sont présents à tout moment. Le fait que 108 des réactifs soient présents soulève un problème, à savoir que le formaldéhyde est soumis à des réactions de couplage avec la lignine en cours de sulfométhylation. Il est en conséquence avantageux que la quantité de formaldéhyde n'ayant pas réagi dans le mélange de réaction soit aussi faible que possible. Ce but peut être atteint en faisant varier le rapport molaire du sulfite de sodium au formaldéhyde.Si l'on augmente le rapport molaire du sulfite de sodium au formaldéhyde, il en résulte la production d'une plus grande quantité de l'intermédiaire, l'hydroxy méthanesulfonate, aux dépens des quantités restantes du formaldéhyde n'ayant pas réagi. Les quantités accrues de sulfite de sodium ont pour résultat un plus faible degré de polymérisation et, par voie de conséquence, une lignine sulfonée avec un poids moléculaire plus faible.When formaldehyde and sodium sulfite are combined in stoichiometric amounts, they almost instantly form a hydroxy methanesulfonate which, in turn, reacts with lignin to form sulfonated lignin derivatives. The intermediate, hydroxymethanesulfonate, exists only 90% in the desired form, while 10% of the reactants are present at all times. The fact that 108 of the reagents are present raises a problem, namely that the formaldehyde is subjected to coupling reactions with lignin during sulfomethylation. It is therefore advantageous that the amount of unreacted formaldehyde in the reaction mixture is as small as possible. This can be achieved by varying the molar ratio of sodium sulfite to formaldehyde; increasing the molar ratio of sodium sulfite to formaldehyde results in the production of a larger amount of the intermediate, l hydroxy methanesulfonate, at the expense of the remaining amounts of unreacted formaldehyde. The increased amounts of sodium sulfite result in a lower degree of polymerization and, consequently, a sulfonated lignin with a lower molecular weight.

Dans les procédés antérieurs, le sulfite de sodium et le formaldéhyde étaient ajoutés à une solution de lignine ayant un pH initial d'environ 9,0. L'addition des agents de sulfonation élevait le pH de la solution de lignine sulfonée résultante à une valeur encore plus élevée. Dans la mise en oeuvre de la présente invention, la lignine précipitée est soumise à un lavage à l'acide, de préférence à l'acide sulfurique, et est séchée pour obtenir une lignine ayant un pH compris entre environ 1,5 et 5,0. La lignine est combinée à de l'eau pour former une boue ayant une teneur en solides d'environ 25%. La lignine existe sous forme précipitée dans cette plage de pH. Si le piE de la boue de lignine est ir.;Férieur a à 5, on ajuste le pH à environ 5,0 en uti- lisant de l'hydroxyde de sodium.A ce moment, on ajoute du sulfite de sodium pour élever le pH initial du méLan- ge de réaction à un pH compris entre 7,0 et 7,5.In prior methods, sodium sulfite and formaldehyde were added to a lignin solution having an initial pH of about 9.0. Addition of the sulfonating agents raised the pH of the resulting sulfonated lignin solution to an even higher value. In the implementation of the present invention, the precipitated lignin is subjected to an acid wash, preferably with sulfuric acid, and is dried to obtain a lignin having a pH of between approximately 1.5 and 5, 0. Lignin is combined with water to form a slurry with a solids content of about 25%. Lignin exists in precipitated form in this pH range. If the lignin slurry piE is ir.; Below 5, the pH is adjusted to about 5.0 using sodium hydroxide. At this point, sodium sulfite is added to raise the Initial pH of the reaction mixture at a pH between 7.0 and 7.5.

La sulfonation survient lorsqu'on ajoute le formaldéhyde, qui élève le pH de la boue à une valeur comprise entre environ 8,0 et 9,2. La boue est ensuite portée à une température comprise entre environ 130 et 1750C, la température préférée étant environ 1400C. La température est maintenue pendant une durée comprise entre environ 30 minutes et 12 heures, et de préférence pendant environ 2 heures.Sulfonation occurs when formaldehyde is added, which raises the pH of the sludge to between about 8.0 and 9.2. The sludge is then brought to a temperature of between approximately 130 and 1750C, the preferred temperature being approximately 1400C. The temperature is maintained for a period of between approximately 30 minutes and 12 hours, and preferably for approximately 2 hours.

L'utilisation d'un pH faible et d'une température faible présente deux avantages. D'un c6té, la lignine risque moins de se décomposer dans ces conditions que dans les conditions de réaction normales. Le fait que la sulfonation survient à un pH faible signifie que la li gnine. sulfonde résultante possédera un pH inférieur à ce qu'on pourrait par ailleurs obtenir.The use of a low pH and a low temperature has two advantages. On the other hand, lignin is less likely to decompose under these conditions than under normal reaction conditions. The fact that sulfonation occurs at a low pH means that li gnine. resulting sulfonde will have a pH lower than what could otherwise be obtained.

Lorsqu'on emploie des lignines sulfonées comme agents de dispersion des colorants, on préfère que le pH de cette lignine soit compris entre environ 4 et 8. Si une lignine est sulfonée à un pH élevé, la lignine sulfonée résultante aura un pH élevé. Pour qu'un teinturier utilise une telle lignine sulfonée comme agent de dispersion, il est nécessaire d'ajouter un acide à cette lignine pour abaisser le pH, ce qui se traduit en une dépense supplémentaire. En sulfonant la lignine à un pH faible, on obtient une lignine sulfonée qui n'exige pas l'utilisation d'un acide pour la rendre appropriée comme agent de dispersion des colorants.When sulfonated lignins are used as color dispersants, it is preferred that the pH of this lignin is between about 4 and 8. If a lignin is sulfonated at a high pH, the resulting sulfonated lignin will have a high pH. In order for a dyer to use such a sulfonated lignin as a dispersing agent, it is necessary to add an acid to this lignin to lower the pH, which translates into additional expense. By sulfonating lignin at a low pH, a sulfonated lignin is obtained which does not require the use of an acid to make it suitable as a dye dispersing agent.

Le fait qu'il n'est plus nécessaire d'utiliser un acide pour abaisser le pH d'une lignine sulfonée afin de l'utiliser comme agent de dispersion présente, en dehors du coût, un avantage supplémentaire. L'utilisation d'un acide pour abaisser le pH a pour résultat normal la production d'un électrolyte. La présence d'un électrolyte dans la lignine sulfonée a tendance à affecter de manière négative la stabilité thermique de certains produits colorants qui contiennent cette lignine comme agent de dispersion. Le fait qu'il est inutile d'ajouter de l'acide à la lignine sulfonée élimine les problèmes associés à la présence des électrolytes.An additional advantage is that it is no longer necessary to use an acid to lower the pH of a sulfonated lignin in order to use it as a dispersing agent. Using an acid to lower the pH results in the normal production of an electrolyte. The presence of an electrolyte in the sulfonated lignin tends to negatively affect the thermal stability of certain coloring products which contain this lignin as a dispersing agent. The fact that there is no need to add acid to the sulfonated lignin eliminates the problems associated with the presence of electrolytes.

On peut utiliser les lignines sulfonées préparées selon la présente invention comme agents de dispersion dans des compositions de colorant. La quantité d'agent de dispersion nécessaire varie en fonction du gâteau de colorantsparticulier, du produit à teindre et de l'effet recherché. On peut utiliser jusqu'à 75% d'agent de dispersion, sur la base du poids du gâteau sec. Le facteur le plus important pour déterminer la quantité correcte de composition d'agent de dispersion à utiliser pour préparer le colorant est le gâteau de colorantsparticulier utilisé. En général, cette quantité varie d'un colorant à l'autre.The sulfonated lignins prepared according to the present invention can be used as dispersing agents in dye compositions. The amount of dispersing agent required varies depending on the particular dye cake, the product to be dyed and the effect desired. Up to 75% dispersing agent can be used, based on the weight of the dry cake. The most important factor in determining the correct amount of dispersing agent composition to be used to prepare the dye is the particular dye cake used. In general, this amount varies from one dye to another.

On va maintenant donner quelques exemples, qui ne doivent pas être considérés comme limitant l'invention.We will now give a few examples, which should not be considered as limiting the invention.

Exemple 1
La lignine est isolée de liqueurs noires provenant du procédé kraft de préparation de la pâte à papier par acidification des liqueurs de réduction en pâte dans diverses conditions de pH, comme l'indique le tableau 1. La lignine isolée est'lavée avec de l'acide sulfu rique jusqu'à un pH d'environ 5,0. On prépare une boue de lignine à 25% de solidesen mélangeant la lignine ré cupéréePavec de- l'eau. On ajoute du sulfite de sodium à la boue à un pH d'environ 5,0. L'addition de formal déhyde suit de très près l'addition du sulfite de sodium.Après addition de ces deux ingrédients de sulfométhylation, le pH du mélange de réaction est 8,6 à 9,2 et la température est réglée à 700 C. Après une heure, la température est élevée à 1400C et est maintenue à cette valeur pendant 2 heures.
Example 1
Lignin is isolated from black liquors from the kraft process for preparing paper pulp by acidification of pulping liquors under various pH conditions, as shown in Table 1. The isolated lignin is washed with sulfuric acid up to a pH of about 5.0. A 25% solids lignin slurry is prepared by mixing the recovered lignin with water. Sodium sulfite is added to the mud at a pH of about 5.0. The addition of formaldehyde follows very closely the addition of sodium sulfite. After the addition of these two sulfomethylation ingredients, the pH of the reaction mixture is 8.6 to 9.2 and the temperature is adjusted to 700 C. After one hour, the temperature is raised to 1400C and is maintained at this value for 2 hours.

On détermine les viscosités de la lignine sulfonée ob tenue à partir de chacun des échantillons et on les reporte sur le tableau 1. On détermine également les caractéristiques de stabilité thermique des lignines sulfonées résultant de chacun des échantillons et on les reporte sur le tableau 1.The viscosities of the sulfonated lignin obtained are determined from each of the samples and they are reported in Table 1. The thermal stability characteristics of the sulfonated lignins resulting from each of the samples are also determined and they are reported in Table 1.

La viscosité est mesurée en chauffant la solution de lignine sulfonée à environ 700C et en ajoutant lentement de l'acide acétique glacial jusqu'à obtenir un pH de 8. La concentration en solides est réglée à 25%. Un viscosimètre de Brookfield (modèle LVT) est utilisé pour'toutes les mesures. Les mesures s' effectuentà250C. The viscosity is measured by heating the sulphonated lignin solution to approximately 700C and slowly adding glacial acetic acid until a pH of 8 is obtained. The solid concentration is adjusted to 25%. A Brookfield viscometer (LVT model) is used for all measurements. The measurements are made at 250C.

La stabilité thermique est déterminée en préparant une composition de colorant contenant la lignine sulfonée.Thermal stability is determined by preparing a dye composition containing the sulfonated lignin.

La composition de colorant est préparée en mélangeant 50 grammes de rouge I, 35 grammes de lignine sulfonée, 125 millilitres d'eau et 5 gouttes de EDTA (acide éthy lèneldiamino tétraacétique) (1% de solides à un pH compris entre 8,6 et 9,2). Le pH est ajusté à 8 avec de l'acide acétique ou de l'acide sulfurique. La compo sition' de colorant est broyée dans un broyeur à boulets jusqu'au moment où on passe l'essai de filtrage pour colorants disperses.The dye composition is prepared by mixing 50 grams of red I, 35 grams of sulfonated lignin, 125 milliliters of water and 5 drops of EDTA (ethyeleleliamino tetraacetic acid) (1% solids at a pH between 8.6 and 9.2). The pH is adjusted to 8 with acetic acid or sulfuric acid. The dye composition is ground in a ball mill until the filter dye dispersed test is passed.

La stabilité thermique est mesurée en ajoutant 1 gramme de la composition de colorant solide à 250 millilitres d'eau. La solution est soumise à ébullition pendant 15 minutes et est ensuite filtrée à travers un papier filtre Whatman taré N 2 au-dessus d'un N04 (sous vide) comme il est spécifié dans l'essai de stabilité thermique standard de "American Association of Textile
Chemists and Colorists"(AATCC). Le papier filtre est séché et le colorant résiduel restant sur le filtre est calculé.
Thermal stability is measured by adding 1 gram of the solid dye composition to 250 milliliters of water. The solution is boiled for 15 minutes and is then filtered through a N 2 calibrated Whatman filter paper over an N04 (under vacuum) as specified in the standard thermal stability test of the "American Association of Textile
Chemists and Colorists "(AATCC). The filter paper is dried and the residual dye remaining on the filter is calculated.

Les données du tableau 1 indiquent clairement que le pH auquel la lignine est isolée de la liqueur noire a une influence notable sur les lignines sulfonées produites ultérieurement. Lorsqu'on élève le pH auquel la liqueur noire est isolée, on observe des améliorations notables dans la viscosité et la stabilité thermique des lignines sulfonées.The data in Table 1 clearly indicate that the pH at which lignin is isolated from black liquor has a significant influence on sulfonated lignins produced subsequently. When the pH at which the black liquor is isolated is raised, significant improvements are observed in the viscosity and thermal stability of the sulfonated lignins.

TABLEAU I p11 d'isolation Rapport pH pH Viscosité Stabilité de la lignine molaire initial final pour les pH thermique de la liqueur Na2S03/CH203 à 25% de (résidu sur noire solides le filtre=mg)
9,2 1,3/0,8 8,7 8,90 8500 128,0
9,7 1,3/0,8 8,7 8,95 117,5 60,0
10,1 1,3/0,8 8,6 8,63 27,0 18,5
Exemple 2
On isole la lignine des liqueurs noires provenant du procédé kraft de préparation de pâte à papier par acidi fication des liqueurs de réduction en pâte à un pH d'environ 9,8. La lignine isolée est lavée avec de l'acide sulfurique pour obtenir un pH d'environ 5,0.
TABLE I p11 of insulation pH report pH Viscosity Stability of the final initial molar lignin for the thermal pH of the liquor Na2SO3 / CH203 at 25% (residue on black solids the filter = mg)
9.2 1.3 / 0.8 8.7 8.90 8,500 128.0
9.7 1.3 / 0.8 8.7 8.95 117.5 60.0
10.1 1.3 / 0.8 8.6 8.63 27.0 18.5
Example 2
Lignin is isolated from black liquors from the kraft pulp preparation process by acidification of pulping liquors to a pH of about 9.8. The isolated lignin is washed with sulfuric acid to obtain a pH of about 5.0.

On prépare une boue de lignine à 25% de solides en mélangeant la lignine récupérée à de l'eau. On ajoute du sulfite de sodium à la boue à un pH d'environ 5,0.A 25% solids lignin mud is prepared by mixing the recovered lignin with water. Sodium sulfite is added to the mud at a pH of about 5.0.

L'addition de formaldéhyde suit de très près l'addition du sulfite de sodium. Après addition des deux ingrédients de sulfométhylation, le pH du mélange de réaction est ajusté à divers niveaux indiqués sur le tableau. Il. La température du mélange de réaction est réglée, à 700C et maintenue à cette valeur pendant 1heure, après quoi la température est élevée à 1400C et y est maintenue pendant 2 heures.The addition of formaldehyde follows very closely the addition of sodium sulfite. After the addition of the two sulfomethylation ingredients, the pH of the reaction mixture is adjusted to various levels indicated in the table. He. The temperature of the reaction mixture is adjusted to 700C and maintained at this value for 1 hour, after which the temperature is raised to 1400C and is maintained there for 2 hours.

On détermine la viscosité de la lignine sulfonée résultante pour chacun des échantillons et on reporte cette valeur sur le tableau II. La viscosité est mesurée selon la procédure indiquée dans l'exemple 1.The viscosity of the resulting sulfonated lignin is determined for each of the samples and this value is reported in Table II. The viscosity is measured according to the procedure indicated in Example 1.

On détermine la stabilité thermique de la lignine sulfonée résultant de chacun des échantillons et on la reporte sur le tableau II. On mesure la stabilité thermique selon la procédure indiquée dans l'exemple 1.The thermal stability of the sulfonated lignin resulting from each of the samples is determined and it is reported in Table II. The thermal stability is measured according to the procedure indicated in Example 1.

Les données du tableau Il indiquent clairement que le pH auquel a lieu la sulfonation de la lignine en liaison-avec le rapport molaire d'agents de sulfonation a un effet notable sur les lignines sulfonées ultérieurement produites. Les améliorations de la viscosité et de la stabilité thermique des lignines sulfonées sont notables. The data in Table II clearly indicate that the pH at which sulfonation of lignin takes place in conjunction with the molar ratio of sulfonating agents has a notable effect on the sulfonated lignins subsequently produced. The improvements in viscosity and thermal stability of sulfonated lignins are notable.

TABLEAU II
Rapport molaire pH pH Viscosité pour Stabilité Na2S03/C,H203 initial final les pH à 25% thermique(résidu
de solides sur le filtre=mg) 10,3 10,3 10,40 400 000 38,0*
1,0/1,0 9,9 10,65 400 000 18,5
1,3/0,8 8,6 8,70 27 18,0
1,4/0,7 8,9 9,25 23 26,7
1,5/0,5 9,0 9,40 22 103,0
2,0/1,15 9,6 9,80 24 302,0 * La lignine est fabriquée a' 100 C au lieu de 1400C.
TABLE II
Molar ratio pH pH Viscosity for Stability Na2S03 / C, initial H203 final pH at 25% thermal (residue
solids on the filter = mg) 10.3 10.3 10.40 400,000 38.0 *
1.0 / 1.0 9.9 10.65 400,000 18.5
1.3 / 0.8 8.6 8.70 27 18.0
1.4 / 0.7 8.9 9.25 23 26.7
1.5 / 0.5 9.0 9.40 22 103.0
2.0 / 1.15 9.6 9.80 24 302.0 * Lignin is produced at 100 C instead of 1400C.

Bien que les exemples précédents aient illustré une réalisation de l'invention,il est bien entendu qu'on peut apporter d'autres variantes et modifications en restant dans la portée des revendications annexées. Although the preceding examples have illustrated an embodiment of the invention, it is understood that other variants and modifications can be made while remaining within the scope of the appended claims.

Claims (10)

RevendicationsClaims 1. Coosition de colorant améliorer carprenant un gâteau de colorants choisi dans le groupe comportant des colorants dispersés et des colorants de cwe, et un agent de dispersion constitué par une lignine sulfonée préparée en faisant réagir de la lignine avec un - aldehyde et un sulfite, choisi dans le groupe ccnportant des sulfites et des bisulfites solubles dans l'eau, caractérisée en ce que l'amélioration reporte les stades suivantes :: (a) on isole sélectivement la lignine de la liqueur noire alcaline en réduisant le pH de la liqueur noire de façon que la quasi-totalite des lignines ayant un poids moléculaire inférieur ou égal à 5000 reste en solution dans la liqueur noire, (b) on acidifie la lignine jusqu'à un pH compris entre environ 1,5 et 5,0 en la lavant à l'acide sulfurique, après quoi on ajoute de liteau à la lignine pour former une boue contenant environ 25% de solides, (c) on ajoute à la boue de lignine le sulfite et l'al déhyde avec un rapport molaire sulfite à aldéhyde compris entre environ 1,1:0,1 et 2,5:1,0, cette addition produisant un pH de réaction initial d'environ 8,0 à 9,2, et (d) on élève la température de réaction de la température ambiante à environ 130 à 1750C pendant une durée comprise entre 0,5 et 12 heures.1. Coposition of dye improving carprenant a cake of dyes chosen from the group comprising disperse dyes and cwe dyes, and a dispersing agent consisting of a sulfonated lignin prepared by reacting lignin with an - aldehyde and a sulfite, chosen from the group comprising sulphites and bisulphites soluble in water, characterized in that the improvement defers the following stages: (a) the lignin is selectively isolated from the alkaline black liquor by reducing the pH of the black liquor so that almost all of the lignins with a molecular weight less than or equal to 5000 remain in solution in the black liquor, (b) the lignin is acidified to a pH between about 1.5 and 5.0 by washing with sulfuric acid, after which a strip is added to the lignin to form a mud containing approximately 25% of solids, (c) the sulphite and the aldehyde are added to the lignin mud with a molar ratio of sulphite to aldehyde com taken between about 1.1: 0.1 and 2.5: 1.0, this addition producing an initial reaction pH of about 8.0 to 9.2, and (d) raising the reaction temperature of the room temperature at around 130 to 1750C for a period between 0.5 and 12 hours. 2. Composition selon la revendication 1. caractérisée en ce que ;ia lignine est isolde de la liqueur noire à un pH compris entre environ 9,7 et 11,0.2. Composition according to claim 1. characterized in that ia lignin is isold of black liquor at a pH between about 9.7 and 11.0. 3. Conposition selon la revendication 2, caractérisée en ce que la plage de pH va de 10,0 à 11,0. 3. Conposition according to claim 2, characterized in that the pH range is from 10.0 to 11.0. 4. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le sulfite soluble dans l'eau est du sulfite de sodium et que l'aldéhyde est le formaldéhyde.4. Composition according to claim 1, characterized in that the water-soluble sulfite is sodium sulfite and that the aldehyde is formaldehyde. 5. Coosition selon la revendication 4, caractérisée en ce que le rapport molaire du sulfite de sodium au formal déhyde est environ 1,3:0,8.5. Coosition according to claim 4, characterized in that the molar ratio of sodium sulfite to formaldehyde is about 1.3: 0.8. 6. CoitQsition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le pH de réaction initial est environ 8,6.6. CoitQsition according to claim 1, characterized in that the initial reaction pH is approximately 8.6. 7. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'addition d'aldéhyde suit l'addition de sulfite.7. Composition according to claim 1, characterized in that the addition of aldehyde follows the addition of sulfite. 8. Composition selon llrevendication 1, caractérisée en ce que la température de réaction est d'abord élevée à 700C pendant une heure après île stade (c) et avant le stade (d).8. Composition according to claim 1, characterized in that the reaction temperature is firstly raised to 700C for one hour after the stage (c) and before stage (d). 9. Composition selon larevendication 8, caractérisée en ce que la température de réaction du stade (d) est 1400C et que cette température est maintenue pendant 2 heures.9. Composition according to claim 8, characterized in that the reaction temperature of stage (d) is 1400C and that this temperature is maintained for 2 hours. 10. Composition selon la revendication 1. caractérisée en ce que le pH de la boue de lignine, s'il est inférieur à 5,0, est élevé à 5,0 par addition d'hydroxyde de sodium. 10. Composition according to claim 1. characterized in that the pH of the lignin mud, if it is less than 5.0, is raised to 5.0 by addition of sodium hydroxide.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2789974A (en) * 1954-09-28 1957-04-23 Svenska Cellulosaforeningens C Process for producing tanning agents from black liquor lignin
US4007004A (en) * 1974-07-05 1977-02-08 Westvaco Corporation Dyestuff filler derived from kraft black liquor
US4338091A (en) * 1981-08-13 1982-07-06 Westvaco Corporation Process for lowering the viscosity of sulfonated lignins

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