KR20080061162A - Method for producing environment-friendly cellulose solution - Google Patents

Method for producing environment-friendly cellulose solution Download PDF

Info

Publication number
KR20080061162A
KR20080061162A KR1020060136153A KR20060136153A KR20080061162A KR 20080061162 A KR20080061162 A KR 20080061162A KR 1020060136153 A KR1020060136153 A KR 1020060136153A KR 20060136153 A KR20060136153 A KR 20060136153A KR 20080061162 A KR20080061162 A KR 20080061162A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cellulose
solution
aqueous
alkali
aqueous solution
Prior art date
Application number
KR1020060136153A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김성룡
최재신
이병민
Original Assignee
주식회사 효성
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 주식회사 효성 filed Critical 주식회사 효성
Priority to KR1020060136153A priority Critical patent/KR20080061162A/en
Publication of KR20080061162A publication Critical patent/KR20080061162A/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B1/00Preparatory treatment of cellulose for making derivatives thereof, e.g. pre-treatment, pre-soaking, activation
    • C08B1/003Preparation of cellulose solutions, i.e. dopes, with different possible solvents, e.g. ionic liquids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B1/00Preparatory treatment of cellulose for making derivatives thereof, e.g. pre-treatment, pre-soaking, activation
    • C08B1/08Alkali cellulose

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

A method for preparing an eco-friendly cellulose solution is provided to obtain pretreated cellulose easily applicable to a conventional rayon manufacturing process and to improve the stability after forming a solution from the pretreated cellulose. A method for preparing an eco-friendly cellulose solution comprises: a step(S11) of dipping and swelling cellulose in an aqueous alkali solution; a step(S12) of warming the swollen cellulose and aging the cellulose under mechanical agitation to reduce the polymerization degree; a step(S13) of removing the liquid component from the cellulose, followed by neutralization, washing with water and dewatering; and a step(S14) of dissolving the dewatered cellulose in an aqueous alkali solution comprising at least one cation and at least one anion so that the cellulose concentration is 0.5-12%.

Description

환경 친화적인 셀룰로오스 용액의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING ENVIRONMENT-FRIENDLY CELLULOSE SOLUTION}METHOD FOR PRODUCING ENVIRONMENT-FRIENDLY CELLULOSE SOLUTION}

도 1은 본 발명에 따른 셀룰로오스 용액의 제조공정을 도시한 것이다.1 shows a process for producing a cellulose solution according to the present invention.

본 발명은 알칼리 수용액에 대한 용해성이 우수한 셀룰로오스 제조 및 상기 셀룰로오스를 용해한 용액의 안정성을 높이는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (A) 셀룰로오스 펄프를 저온의 알칼리 수용액에 충분히 팽윤시키는 단계; (B) 팽윤된 셀룰로오스 펄프를 승온 과정 및 승온 후 일정시간 동안 숙성시켜 중합도를 저하시키는 단계; (C)중합도가 저하된 셀룰로오스를 탈액, 중화, 수세 및 탈수하는 단계; 및 (D) 적어도 하나의 이온이 함유된 알칼리 수용액에 상기 처리된 펄프를 용해시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 알칼리 수용액의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for improving the stability of a solution in which the cellulose is dissolved and the cellulose excellent in solubility in an aqueous alkali solution, and more particularly, (A) swelling the cellulose pulp sufficiently in a low temperature aqueous alkali solution; (B) the step of lowering the degree of polymerization by swelling the swelled cellulose pulp for a certain time after the temperature increase process and the temperature increase; (C) dehydrating, neutralizing, washing with water, and dehydrating cellulose having a lower polymerization degree; And (D) dissolving the treated pulp in an aqueous alkali solution containing at least one ion.

지금까지 알칼리 수용액에 의한 셀룰로오스 용해에 관한 연구는 용해성을 향상시키기 위한 전처리공정에 관한 것이 대부분이며 이 과정을 거치면서 셀룰로오스는 물리적 변화와 화학적 변화를 받게 된다.Until now, most of the researches on dissolving cellulose by alkaline aqueous solution are related to the pretreatment process to improve solubility. As a result, cellulose is subjected to physical and chemical changes.

기계적인 운동 즉 회전, 니딩, 이송 등에 의해 셀룰로오스의 형상은 펄프 집합체에서 솜이나 파우더 등의 분산된 형태로 변하며, 화학적으로는 셀룰로오스의 분자쇄 절단 및 산화에 의하여 중합도가 감소하고 셀룰로오스 결정 구조도 커다란 변화를 겪는다.Due to mechanical movement, that is, rotation, kneading and transfer, the shape of cellulose changes from pulp aggregates into dispersed forms such as cotton or powder.In chemical terms, the degree of polymerization decreases due to molecular chain cutting and oxidation of cellulose, and the cellulose crystal structure is also large. Undergo a change.

이러한 전처리 공정으로는 산 수용액에 의한 처리법, 고온 고압 처리법, 또는 알칼리 수용액 처리법등이 있으며 최근에는 미생물 처리법 등이 특허 상에 나타나고 있으나 아직까지 공업화가 진행되지는 않고 있다.Such pretreatment processes include a treatment method with an acid aqueous solution, a high temperature high pressure treatment method, an alkali aqueous solution treatment method, and the like. Recently, a microbial treatment method has been disclosed in the patent, but industrialization has not been progressed yet.

세계특허 제 01/96402호에서는 전처리 1단계로 펄프를 물이나 pH 2.5이상의 버퍼용액 또는 Xylanases나 Cellulase와 같은 촉매 수용액에 분산시킨 후 과량의 물을 제거하고, 2단계로 Aspergillus niger 또는 Trichoderme reesei fungi에서 유도된 촉매 복합체로 일정시간 중합도 저하를 유도한다. 이러한 과정을 거친 펄프는 세척되어 5%이상의 알칼리 수용액에 0℃이상에서 용해되어 탈포와 필터링 공정을 거치면서 산 수용액에 방사구금을 통해 토출되어 연신 수세 건조되어 최종 섬유화된다.In World Patent No. 01/96402, the pulp is dispersed in water or a buffer solution having a pH of 2.5 or more, or a catalyst solution such as Xylanases or Cellulase in one step of pretreatment, and the excess water is removed. The induced catalyst complex leads to a decrease in the degree of polymerization for a certain time. The pulp, which has undergone such a process, is washed, dissolved in 5% or more of an aqueous alkaline solution at 0 ° C. or more, and discharged through spinnerets to an aqueous acid solution, followed by defoaming and filtering, followed by stretching, washing and drying to form a final fiber.

그러나 이러한 미생물을 이용한 전처리 방법은 미생물의 관리가 어렵고 전처리결과가 항상 일정하지 않아 공업화에 어렵다는 문제가 있다.However, the pretreatment method using these microorganisms is difficult to manage the microorganisms and the pretreatment results are not always constant, which makes it difficult to industrialize.

미국 특허 제 4,634,470호에서는 -5℃~5℃에서 약 10% 알칼리수용액에서의 셀룰로오스 폭쇄 전처리법이 제안되었다. 이 특허에 의하면 펄프 100g은 10~1000g의 수소결합 분해제와 잘 섞고 10~250atm에서 100~350℃까지 승온한 후 상압으로 토출한다. 이때 폭쇄 처리된 셀룰로오스와 수소결합 분해제로 작용한 알칼리 수용 액을 50℃이하에서 일정시간 보관한 후 10℃이하에서 용해한다.  U.S. Patent No. 4,634,470 proposes a cellulose bombardment pretreatment method in about 10% alkaline aqueous solution at -5 ° C to 5 ° C. According to this patent, 100 g of pulp is mixed well with 10 to 1000 g of a hydrogen bond decomposer and heated to 100 to 350 ° C. at 10 to 250 atm and then discharged at atmospheric pressure. At this time, the cellulose treated with the explosive cellulose and the alkaline aqueous solution acting as a hydrogen bond decomposing agent are stored at 50 ° C. or lower for a predetermined time and then dissolved at 10 ° C. or lower.

알칼리 수용액 외에 무기산 수용액, 과산화수소, 아마이드(amide), 우레아(urea) 수용액, 또는 글라이콜(glycol) 등이 셀룰로오스 수소결합 분해제로 사용되었다. In addition to the aqueous alkali solution, inorganic acid aqueous solution, hydrogen peroxide, amide (urea), urea (urea) aqueous solution, or glycol (glycol) and the like were used as the cellulose hydrogen bond decomposing agent.

또 미국 특허 제 5,401,447호에서는 펄프를 중량비 10-20배의 물에 3시간 침지시킨 후 180-190%의 수분율을 갖도록 압착하고 235℃에서 약25초 동안 스팀에 처리하여 중합도 1300의 펄프를 약 300~350으로 전처리 분해하였다. 처리된 펄프는 5~15%의 알칼리 수용액에 용해하고 영하 또는 20℃이하의 산 수용액 응고욕에서 고화되고 약 1.05~2.0배 연신되고 스팀 열처리된 후 섬유화되었다In US Pat. No. 5,401,447, the pulp is immersed in water having a weight ratio of 10-20 times for 3 hours and then pressed to have a moisture content of 180-190%, and treated with steam at 235 ° C. for about 25 seconds to treat pulp with a degree of polymerization of about 300. Pretreatment digested to -350. The treated pulp was dissolved in 5-15% aqueous alkali solution, solidified in an aqueous solution coagulation bath below zero or below 20 ℃, elongated about 1.05 ~ 2.0 times, and then fibrized after steam heat treatment.

그러나 상기의 전처리 방법들은 연속적인 공정관리가 쉽지 않고 셀룰로오스가 충분히 팽윤되지 않은 상태에서 분해가 진행되므로 중합도 저하가 균일하지 않아 기존의 비스코스 공정에 비해 섬유의 물성이 일정하지 않은 단점이 있다. However, the above pretreatment methods have a disadvantage in that the physical properties of the fibers are not uniform compared to the conventional viscose process because the degradation is not uniform because the progress of the continuous process control is not easy and the cellulose is not sufficiently swollen.

상술한 바와 같이 기존의 수용성 알칼리 셀룰로오스 용액을 제조하는 방법에 사용되는 전처리 펄프 제조 공정은 공업적으로 적용되기 매우 까다로운 조건들로 구성되어 있고 기존의 레이온 생산 공정에 쉽게 사용될 수 없는 단점을 가지고 있어 기존 레이온 공정에 보다 쉽게 적용될 수 있는 새로운 전처리 공정과 용액 안정성을 높이는 방법에 관한 개발을 하기에 이르렀다. As described above, the pretreatment pulp manufacturing process used in the conventional method for producing a water-soluble alkaline cellulose solution is composed of very difficult conditions to be applied industrially and has a disadvantage that it cannot be easily used in a conventional rayon production process. New pretreatment processes that can be more easily applied to rayon processes and methods for increasing solution stability have been developed.

본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제점을 극복하고 기존의 레이온 제조 공정 개선을 통해 공업적으로 적용될 수 있는 기술을 제공하고, 알칼리 수용액에 녹 는 전처리된 셀룰로오스를 만드는 공정과 용해 후에도 안정성이 우수한 용액을 제조하는 공정을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to overcome the above-mentioned problems and to provide a technique that can be applied industrially through the improvement of the existing rayon manufacturing process, and to produce a pre-treated cellulose dissolved in an aqueous alkali solution and excellent solution even after dissolution It is to provide a process for manufacturing.

본 발명은 알칼리 수용액에 잘 녹으며 중합도 저하 후에도 알파(α)-셀룰로오스 함량이 93%이상인 셀룰로오스를 제조하고 용해하기 위한 공정에 관한 것이다.The present invention relates to a process for preparing and dissolving cellulose that is well dissolved in an aqueous alkali solution and whose alpha (α) -cellulose content is 93% or more even after the degree of polymerization decreases.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 셀룰로오스 알칼리 수용액의 제조방법은 (A) 셀룰로오스를 알칼리 수용액에 침지시켜 팽윤시키는 단계; (B) 상기의 팽윤된 셀룰로오스를 승온한 후 기계적으로 저어주면서 숙성시켜 중합도를 저하시키는 단계; (C) 상기의 중합도가 저하된 셀룰로오스를 탈액, 중화, 수세 및 탈수하는 단계; 및 (D) 탈수된 셀룰로오스를 셀룰로오스의 농도가 0.5 내지 12%가 되도록 적어도 하나의 양이온 및 적어도 하나의 음이온으로 구성된 알칼리 수용액에 용해시켜 단계를 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the method for producing an aqueous solution of cellulose alkali comprises (A) swelling by dipping cellulose in an aqueous alkali solution; (B) raising the swelled cellulose and then aging while mechanically stirring to reduce the degree of polymerization; (C) dehydrating, neutralizing, washing with water and dehydrating the cellulose having a lower polymerization degree; And (D) dissolving the dehydrated cellulose in an aqueous alkaline solution composed of at least one cation and at least one anion such that the concentration of cellulose is 0.5 to 12%.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 (A) 단계의 셀룰로오스는 크기가 0.1~5mm인 시이트 또는 파우더 형태인 것을 특징으로 한다.According to another suitable embodiment of the present invention, the cellulose of the step (A) is characterized in that the sheet or powder size of 0.1 ~ 5mm.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 (A) 단계는 -5~15℃에서 5분 내지 2시간 팽윤시키는 것을 특징으로 한다. According to another suitable embodiment of the present invention, the step (A) is characterized by swelling for 5 minutes to 2 hours at -5 ~ 15 ℃.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 (A) 단계에서 알칼리 수용액의 농도는 15~25%이고 액비는 8~20배인 것을 특징으로 한다.According to another suitable embodiment of the present invention, the concentration of the aqueous alkali solution in step (A) is 15 to 25%, characterized in that the liquid ratio is 8 to 20 times.

본 발명에서 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 (B) 단계에서 목표로 하는 중합도는 100~500인 것을 특징으로 한다.According to another suitable embodiment in the present invention, the degree of polymerization targeted in the step (B) is characterized in that 100 ~ 500.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 (B) 단계에서 승온 온도는 30~70℃, 숙성시간은 4∼15시간인 것을 특징으로 한다.According to another suitable embodiment of the present invention, in the step (B), the temperature increase temperature is 30 ~ 70 ℃, the aging time is characterized in that 4 to 15 hours.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 (B) 단계에서 승온시킬 때 설정 온도까지 이르는 시간(x)과 그 유지 시간(y)의 비(y/x)가 2 내지 50인 것을 특징으로 한다.According to another suitable embodiment of the present invention, the ratio (y / x) of the time (x) to the set temperature and the holding time (y) when the temperature is raised in the step (B) is 2 to 50. do.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 (C) 단계에서 사용되는 알칼리는 소디움 하이드록사이드, 포타시움 하이드록사이드, 리튬 하이드록사이드, 세슘하이드록사이드, 암모니움 하이드록사이드에서 선택된 1종 이상의 알칼리성 염을 사용하는 것을 특징으로 한다According to another suitable embodiment of the present invention, the alkali used in the step (C) is one selected from sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, cesium hydroxide, ammonium hydroxide It is characterized by using the above alkaline salt.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 (C) 단계에서 사용된 양이온은 음이온에 비해 0.5 내지 4배의 이온성 부피를 갖는 것을 특징으로 한다.According to another suitable embodiment of the present invention, the cation used in the step (C) is characterized by having an ionic volume of 0.5 to 4 times compared to the anion.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 (C) 단계에서의 알칼리 수용액은 150 ~ 500m 사이의 전도도를 갖는 것을 특징으로 한다According to another suitable embodiment of the present invention, the aqueous alkali solution in the step (C) is characterized in that it has a conductivity of 150 ~ 500m

이하에서 본 발명의 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명에 따른 셀룰로오스 알칼리 수용액의 제조공정을 도시한 것이다.Figure 1 shows the manufacturing process of the aqueous solution of cellulose alkali according to the present invention.

도 1에 의하면, 본 발명의 제조공정은 셀룰로오스를 알칼리 수용액에 침지 및 팽윤하는 단계(S11); 팽윤된 셀룰로오스를 승온하면서 숙성하는 단계(S12); 숙성된 셀룰로오스를 탈액, 수세 및 중화시키는 단계(S13); 및 중화된 셀룰로오스를 적어도 하나의 음이온 및 양이온이 함유된 알칼리 수용액에 용해시키는 단계(S14)를 포함한다.According to Figure 1, the manufacturing process of the present invention is the step of immersing and swelling cellulose in an aqueous alkali solution (S11); Ripening while heating the swollen cellulose (S12); Deaerated, washed with water and neutralized aged cellulose (S13); And dissolving the neutralized cellulose in an aqueous alkali solution containing at least one anion and a cation (S14).

(S11) 단계에서 셀룰로오스는 시이트나 분쇄된 파우더 형태가 사용될 수 있으며 균일한 팽윤과 분자량 저하를 위해선 더 미세한 형태의 파우더가 사용되며 그 크기는 0.1mm~5mm 바람직하게는 2mm이하인 것을 특징으로 한다. In the step (S11), the cellulose may be used in the form of a sheet or pulverized powder, and a finer powder is used for uniform swelling and molecular weight reduction, and the size of the cellulose may be 0.1 mm to 5 mm, preferably 2 mm or less.

또한, (S11) 단계의 알카리 수용액에서의 셀룰로오스의 팽윤온도는 -10℃ 이상이며 , -5℃ ~ 15℃가 더욱 좋으며 팽윤시간은 5분에서 2시간 이내임을 특징으로 한다. In addition, the swelling temperature of the cellulose in the alkaline aqueous solution of step (S11) is -10 ℃ or more, -5 ℃ ~ 15 ℃ is more preferred, the swelling time is characterized in that within 5 minutes to 2 hours.

또한, (S11) 단계에서 팽윤시 알칼리용액의 농도는 5%이상이나 좋게는 15~25%사이가 좋고 셀룰로오스에 대한 알카리 수용액의 액비(무게비)는 8~20배사이이다 . 팽윤시 알칼리용액의 농도는 5%이하인 경우 중합도 저하가 잘되지 않거나 시간이 많이 소요되고 액비가 8배 이하인 경우 중합도 저하가 불균일하게 된다. In addition, the concentration of the alkaline solution at the time of swelling in step (S11) is 5% or more but preferably 15 to 25%, and the liquid ratio (weight ratio) of the alkaline aqueous solution to cellulose is between 8 and 20 times. When the concentration of the alkaline solution is less than 5% when the swelling is poor polymerization degree or time-consuming and when the liquid ratio is less than 8 times, the polymerization degree is uneven.

(S12) 단계에서 목표로 하는 중합도는 100~500이며 알칼리 수용액에의 용해도를 좋게 하기 위해서는 100~400이 좋다. The degree of polymerization aimed at (S12) is 100-500, and 100-400 is good in order to improve the solubility in aqueous alkali solution.

또한, (S12) 단계에서 처리 온도는 30~70℃이고 처리시간은 2-24시간이고, 바람직하게는 4-15시간이다. 온도가 30℃이하인 경우엔 처리시간이 24시간이상 소요되어 비경제적이고, 70℃이상에서는 처리시간을 10시간 이내로 줄일 수 있으나 불균일한 중합도 저하로 후공정에서 용해 시 미용해분이 다량 발생하거나 과도한 분해가 되어 처리 수율이 떨어진다.In addition, the treatment temperature in the step (S12) is 30 ~ 70 ℃ and the treatment time is 2-24 hours, preferably 4-15 hours. If the temperature is below 30 ℃, the treatment time is uneconomical because it takes more than 24 hours, but if it is over 70 ℃, the treatment time can be reduced to less than 10 hours. Resulting in poor throughput.

또한, 상기 (S12) 단계에서 승온시킬 때 급격한 중합도 저하를 막기 위해 중 합도 저하용 반응조는 외부 자켓 타입으로 가열하며 내부설정 온도까지 이르는 시간(x)과 그 유지 시간(y)의 비가 y/x 2-50 이거나 바람직하게는 3-15사이이다.In addition, in order to prevent a sudden decrease in the polymerization degree when the temperature is increased in the step (S12), the polymerization reactor for reducing the polymerization degree is heated in an outer jacket type, and the ratio of the time (x) to the internal setting temperature (x) and the holding time (y) is y / x 2-50 or preferably between 3-15.

(S14)단계에서 사용되는 알칼리성 수용액은 셀룰로오스의 용해와 용액의 안정성을 향상시키기 위해 각각 1개 또는 그 이상의 양이온과 음이온으로 구성되며 농도는 셀룰로오스에 대해 0.5~20배가 되도록 첨가한다.The alkaline aqueous solution used in step (S14) is composed of one or more cations and anions, respectively, in order to improve the dissolution of cellulose and the stability of the solution, and the concentration is added to 0.5 to 20 times with respect to cellulose.

알칼리성 수용액의 양이온과 음이온이 셀룰로오스에 대해 0.5배 이하일 경우에는 용해가되지 않고 20배 이상인 경우에는 과도한 염의 사용으로 경제성이 떨어진다.If the cation and anion of the alkaline aqueous solution is 0.5 times or less with respect to the cellulose, it will not be dissolved. If it is 20 times or more, the economy will be inferior due to the use of excessive salts.

(S14)단계에서 사용되는 알칼리는 소디움 하이드록사이드, 포타시움 하이드록사이드, 리튬 하이드록사이드, 세슘하이드록사이드 또는 암모니움 하이드록사이드 등의 알칼리성 염이 사용되며, 셀룰로오스 용액의 용해와 용액의 안정성을 향상시키기 위해 1개의 알칼리성 염이 단독으로 사용되거나 2개 이상의 염이 함께 사용될 수 있다.As the alkali used in the step (S14), alkaline salts such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, cesium hydroxide, or ammonium hydroxide are used, and the dissolution of the cellulose solution and the stability of the solution are used. One alkaline salt may be used alone or two or more salts may be used together to improve the performance.

(S14)단계에서 사용된 양이온은 소디움 이온에 비해 0.5~4배의 이온성 부피를 갖으며 이러한 양이온이 첨가되어 양이온 부피 및 전기전도도 등의 역할에 의해 셀룰로오스 용액의 조성 및 용해조건에 따라 용해와 용액 안정성을 증가시켜 주기 위해 첨가된다.The cation used in step (S14) has an ionic volume of 0.5 to 4 times that of sodium ions, and these cations are added to dissolve and dissolve depending on the composition and dissolution conditions of the cellulose solution by the role of cation volume and electrical conductivity. Added to increase solution stability.

(S14)단계에서 알칼리 수용액은 150 ~ 500m 사이의 전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 용액이다Alkali aqueous solution in step (S14) is a solution characterized in that it has a conductivity between 150 ~ 500m

이하 본 발명은 실시 예에 의해 보다 구체적으로 설명되어지나 하기 실시 예 에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 실시 예에서는 다음과 같은 평가방법 및 측정방법이 활용되어졌다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by the following Examples. In the Examples, the following evaluation methods and measuring methods were utilized.

(1) 셀룰로오스 용액의 균질성(1) Homogeneity of Cellulose Solution

본 발명에서 제조된 셀룰로오스 용액의 용해성 평가는 알칼리 용액에 일정시간 용해한 후 샘플링하여 편광현미경으로 관찰한 후 평가하였다. 용해된 정도는 5등급으로 구분하였으며 완전 용해된 상태를 ‘1’로 하고 다량의 미용해분이 존재하는 방사 불가능한 상태를 ‘5’로 하였다. 또한 미용해 셀룰로오스의 잔존 정도에 따라 2, 3, 4로 구분하였다.The solubility evaluation of the cellulose solution prepared in the present invention was evaluated after dissolving in an alkaline solution for a certain time, sampling and observing with a polarizing microscope. The degree of dissolution was divided into 5 grades, and the state of complete dissolution was set to '1' and the irradiated state in which a large amount of undissolved water was present was set to '5'. In addition, it was divided into 2, 3, 4 according to the extent of undissolved cellulose.

(2) 중량 평균 중합도(DPw)(2) weight average degree of polymerization (DPw)

용해한 셀룰로오스의 고유점도[IV]는 우베로드점도계를 이용하여 ASTM D539-51T에 따라 만들어진 0.5M 큐프리에틸렌디아민 히드록사이드용액으로 25±0.01℃에서 0.1 내지 0.6 g/dl의 농도범위에서 측정하였다. The intrinsic viscosity [IV] of the dissolved cellulose was measured in a concentration range of 0.1 to 0.6 g / dl at 25 ± 0.01 ° C. with 0.5M cupriethylenediamine hydroxide solution made according to ASTM D539-51T using a Uberod viscometer. .

고유점도는 비점도를 농도에 따라 외삽하여 구하며 이를 마크-호우윙크의 식에 대입하여 중합도를 구한다.Intrinsic viscosity is obtained by extrapolating specific viscosity according to concentration, and substituting this into Mark-Houwink's formula to obtain polymerization degree.

[IV] = 0.98×10-2DPw 0 .9 [IV] = 0.98 × 10 -2 DP w 0 .9

실시예 1Example 1

시이트 형태인 셀룰로오스 펄프(Buckeye사, Glade V-60, DP 910)를 분쇄하여 0.5mm의 이하의 파우더 형태로 만들고 이 분쇄된 펄프 50g을 가성소다 180g과 이온교환수 820g으로 구성된 15℃의 알칼리 수용액에 침지시키고 믹서로(10rpm) 저어주면서 2시간 팽윤 시킨 후 온도를 승온시켜 55℃에서 6시간이상 유지시키므로 중합도 저하를 유도하였다. A sheet form of cellulose pulp (Buckeye, Glade V-60, DP 910) is pulverized to a powder form of 0.5 mm or less, and 50 g of the pulverized pulp is an aqueous 15 ° C. alkali solution composed of 180 g of caustic soda and 820 g of ion-exchanged water. The mixture was immersed in the mixture and swelled with a mixer (10 rpm) for 2 hours, and then heated to a temperature of 55 ° C. for 6 hours or longer to induce a decrease in polymerization degree.

상기의 시료를 원심 탈수기에서 탈수하여 탈액하고 이온교환수로 수세를 반복한 후 0.5N 빙초산 수용액에 중화한 후 탈수하였다. 저온 팽윤되고 승온에 의해 전 처리된 시료는 150~300%의 수분율을 가지며 -4℃, 9%알칼리 수용액에서 1~30분 만에 대부분 용해되었다. 중합도 저하 시간에 따른 용해도를 아래 표 1에 나타내었다.The sample was dehydrated by dehydration in a centrifugal dehydrator, washed repeatedly with ion-exchanged water, neutralized in 0.5N aqueous glacial acetic acid solution, and dehydrated. The samples swollen at low temperature and pretreated by elevated temperature had a moisture content of 150-300% and were mostly dissolved in -4 ° C and 9% alkaline solution in 1-30 minutes. The solubility according to the polymerization deterioration time is shown in Table 1 below.

[표 1]TABLE 1

Figure 112006097514130-PAT00001
Figure 112006097514130-PAT00001

실시예 2Example 2

시이트 형태인 셀룰로오스 펄프(Buckeye사, Glade AO-2, DP 780)를 분쇄하여 3~5mm의 파우더 형태로 만들고 이 분쇄된 펄프 500g을 가성소다 2000g과 이온교환수 8000g으로 구성된 -4℃의 알칼리 수용액에 침지시키고 기계적으로(20rpm) 저어 주면서 팽윤 시킨 후 1시간에 걸쳐 온도를 승온시켜 50℃에서 12시간 유지시켜 중합도 저하를 유도하였다. 계속해서 실시 예 1에서와 같이 알칼리 셀룰로오스를 탈액 수세하고 중화하여 전 처리된 셀룰로오스를 얻었고 상기의 과정에서 팽윤 시간에 따른 시료에 대한 분석 결과와 -10℃에서의 전처리 시료 60g를 10%의 가성소다 수용액에서 0.5시간 용해시킨 후의 용해도를 아래 표 2에 나타내었다.The cellulose pulp (Buckeye Co., Glade AO-2, DP 780) in the form of a sheet is pulverized to form a powder of 3 to 5 mm, and 500 g of the pulverized pulp is an aqueous alkaline solution of -4 ° C. composed of 2000 g of caustic soda and 8000 g of ion-exchanged water. After swelling in water and mechanically (20rpm) stirring, the temperature was raised over 1 hour and maintained at 50 ° C for 12 hours to induce a decrease in polymerization degree. Subsequently, alkaline cellulose was dewatered and neutralized as in Example 1 to obtain pretreated cellulose. In the above process, the analysis result of the sample according to the swelling time and 60 g of the pretreated sample at -10 ° C were 10% of caustic soda. The solubility after 0.5 hour dissolution in aqueous solution is shown in Table 2 below.

팽윤 시간이 적을수록 용해시 미용해분이 많이 발생하였다.The less swelling time, the more undissolved dissolution occurred.

[표 2]TABLE 2

Figure 112006097514130-PAT00002
Figure 112006097514130-PAT00002

실시예 3Example 3

실시예 2에서 사용된 3~5mm의 분쇄된 펄프 80g을 5℃의 7% 포타시움 하이드록사이드(KOH) 수용액 1400g에 침지시켜 1시간 팽윤 시킨 후 원심 탈수기에서 과량의 알칼리 용액을 300% 함유하도록 탈액한 후 50℃에서 2시간이상 중합도 저하를 유도하였다. 상기의 시료를 수세하고 중화하여 -0℃에서의 용해도와 물성을 분석하여 아래 표 3에 나타내었다.80 g of the pulverized pulp of 3 to 5 mm used in Example 2 was immersed in 1400 g of an aqueous 7% potassium hydroxide solution (KOH) at 5 ° C. for 1 hour, and then swelled to contain an excess of an alkaline solution in a centrifugal dehydrator for 300%. After that, the polymerization degree was lowered at 50 ° C. for 2 hours or more. The sample was washed with water and neutralized to analyze solubility and physical properties at -0 ° C and is shown in Table 3 below.

[표 3] TABLE 3

Figure 112006097514130-PAT00003
Figure 112006097514130-PAT00003

실시예 4Example 4

전 처리된 시료 50g(수분율 200% 함유)을 알칼리수용액에서의 용해와 용액의 안정성을 향상시키기 위해 1개 또는 그 이상의 양이온과 음이온으로 구성된 알칼리성 수용액에 이온의 농도가 셀룰로오스에 대해 0.5~20배가 되도록 조절하여 -0℃ 이하에서 용해하였고 실험 결과 중 일부를 아래 표 4에 나타내었다.50 g of the pretreated sample (containing 200% water content) is dissolved in an alkaline aqueous solution and the concentration of ions is 0.5 to 20 times higher than that of cellulose in an alkaline aqueous solution composed of one or more cations and anions to improve the stability of the solution. The mixture was dissolved at -0 ° C or lower, and some of the experimental results are shown in Table 4 below.

용해와 용액의 안정성을 향상시키기 위해 1개 또는 그 이상의 양이온과 음이온으로 구성된 알칼리성 수용액은 150 ~ 500m 사이의 전도도를 가지고, 특정 조건에서는 1개의 염에 의해 제조된 용액보다 2개의 염에 의해 제조된 용액의 안정성이 우수하였다 .To improve dissolution and stability of the solution, an alkaline aqueous solution composed of one or more cations and anions has a conductivity between 150 and 500 m, and in certain conditions is prepared by two salts rather than a solution prepared by one salt. The stability of the solution was excellent.

[표 4]TABLE 4

Figure 112006097514130-PAT00004
Figure 112006097514130-PAT00004

* 용액안정성 - 용해 후 10℃ 이하에서의 저장 시 겔화 시간으로 판정* Solution stability-Determined by gelation time when stored at below 10 ℃ after dissolution

A : 1주일 이상                 A: more than 1 week

B : 2일 이상                B: 2 days or more

C : 1일 이하         C: 1 day or less

본 발명은 셀룰로오스를 저온의 알칼리 수용액에 일정시간 침지 후 균일하게 팽윤(swelling)시키고, 중합도 저하를 유도하기 위하여 온도를 높여 2 내지 24시간 처리 하여 저분자량의 셀룰로오스를 제조할 수 있었고 상기의 처리 후 탈액하거나 중화 수세 한 후 저온의 일정한 농도의 알칼리 수용액에 용해되는 셀룰로오스를 제 조하고 그로부터 만들어진 용액을 안정화 시킬 수 있었다.In the present invention, the cellulose is swelled uniformly after being immersed in a low temperature aqueous alkali solution for a certain time, and the temperature is raised for 2 to 24 hours to induce a decrease in the degree of polymerization. After liquefaction or neutral washing with water, cellulose dissolved in a low-temperature constant concentration of aqueous alkali solution was prepared, and the solution produced therefrom was stabilized.

Claims (10)

셀룰로오스 알칼리 수용액의 제조방법에 있어서, In the manufacturing method of the aqueous solution of cellulose alkali, (1) 셀룰로오스를 알칼리 수용액에 침지시켜 팽윤시키는 단계;(1) swelling by dipping cellulose in an aqueous alkali solution; (2) 상기의 팽윤된 셀룰로오스를 승온한 후 기계적으로 저어주면서 숙성시켜 중합도를 저하시키는 단계; (2) lowering the degree of polymerization by raising the swelled cellulose and then aging while stirring mechanically; (3) 상기의 중합도가 저하된 셀룰로오스를 탈액, 중화, 수세 및 탈수하는 단계; 및(3) dehydrating, neutralizing, washing with water, and dehydrating cellulose having a lower polymerization degree; And (4) 탈수된 셀룰로오스를 셀룰로오스의 농도가 0.5 내지 12%가 되도록 적어도 하나의 양이온 및 적어도 하나의 음이온으로 구성된 알칼리 수용액에 용해시켜 단계;(4) dissolving the dehydrated cellulose in an aqueous alkaline solution composed of at least one cation and at least one anion such that the concentration of cellulose is 0.5-12%; 를 포함하는 셀룰로오스 알칼리 수용액의 제조방법.Method for producing an aqueous cellulose alkali solution comprising a. 제 1항에 있어서, 상기 (1) 단계의 셀룰로오스는 크기가 0.1~5mm인 시이트 또는 파우더 형태인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 알칼리 수용액의 제조방법. According to claim 1, wherein the cellulose of the step (1) is a method of producing an aqueous solution of cellulose alkali, characterized in that the sheet or powder form of size 0.1 ~ 5mm. 제1항에 있어서, 상기 (1) 단계는 -5~15℃에서 5분 내지 2시간 팽윤시키는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 알칼리 수용액의 제조방법. According to claim 1, wherein the step (1) is a method for producing an aqueous solution of cellulose alkali, characterized in that swelling for 5 minutes to 2 hours at -5 ~ 15 ℃. 제1항에 있어서, 상기 (1) 단계에서 알칼리 수용액의 농도는 15~25%이고 액비는 8~20배인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 알칼리 수용액의 제조방법. The method of claim 1, wherein the concentration of the aqueous alkali solution in the step (1) is 15 to 25% and the liquid ratio is 8 to 20 times the manufacturing method of the aqueous solution of cellulose alkali. 제1항에 있어서, 상기 (2) 단계에서 목표로 하는 중합도는 100~500인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 알칼리 수용액의 제조방법.The method according to claim 1, wherein the degree of polymerization aimed at step (2) is 100 to 500. 제1항에 있어서, 상기 (2) 단계에서 승온 온도는 30~70℃, 숙성시간은 4∼15시간인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 알칼리 수용액의 제조방법.The method of claim 1, wherein in the step (2), the temperature rise temperature is 30 ~ 70 ℃, the aging time is 4 to 15 hours, characterized in that the manufacturing method of alkaline cellulose aqueous solution. 제1항에 있어서, 상기 (2) 단계에서 승온시킬 때 설정 온도까지 이르는 시간(x)과 그 유지 시간(y)의 비(y/x)가 2 내지 50인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 알칼리 수용액의 제조방법The aqueous cellulose alkali solution according to claim 1, wherein the ratio (y / x) of the time (x) to the set temperature and the holding time (y) when the temperature is raised in the step (2) is 2 to 50. Manufacturing method 제1항에 있어서, 상기 (3) 단계에서 사용되는 알칼리는 소디움 하이드록사이 드, 포타시움 하이드록사이드, 리튬 하이드록사이드, 세슘하이드록사이드, 암모니움 하이드록사이드에서 선택된 적어도 1종의 알칼리성 염을 사용하는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 알칼리 수용액의 제조방법.The method of claim 1, wherein the alkali used in the step (3) is at least one alkaline salt selected from sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, cesium hydroxide, and ammonium hydroxide. Method for producing an aqueous cellulose alkali solution, characterized in that to use. 제1항에 있어서, 상기 (3) 단계에서 사용된 양이온은 음이온에 비해 0.5 내지 4배의 이온성 부피를 갖는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 알칼리 수용액의 제조방법.The method of claim 1, wherein the cation used in the step (3) has an ionic volume of 0.5 to 4 times compared to the anion. 제1항에 있어서, 상기 (3) 단계에서의 알칼리 수용액은 150 ~ 500m 사이의 전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 알칼리 수용액의 제조방법.The method of claim 1, wherein the aqueous alkali solution in the step (3) has a conductivity of 150 ~ 500m characterized in that the manufacturing method of the aqueous solution of cellulose alkali.
KR1020060136153A 2006-12-28 2006-12-28 Method for producing environment-friendly cellulose solution KR20080061162A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060136153A KR20080061162A (en) 2006-12-28 2006-12-28 Method for producing environment-friendly cellulose solution

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060136153A KR20080061162A (en) 2006-12-28 2006-12-28 Method for producing environment-friendly cellulose solution

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080061162A true KR20080061162A (en) 2008-07-02

Family

ID=39813590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060136153A KR20080061162A (en) 2006-12-28 2006-12-28 Method for producing environment-friendly cellulose solution

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20080061162A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3292156B1 (en) Nanofibrillar cellulose product
JP5094854B2 (en) Enhanced pulp reactivity
CA2723573C (en) A method for dissolving cellulose and a cellulosic product obtained from a solution comprising dissolved cellulose
CN108660737B (en) Preparation method of high-strength medical suture
Wang Cellulose fiber dissolution in sodium hydroxide solution at low temperature: dissolution kinetics and solubility improvement
CN102643357A (en) Method for preparing sodium carboxymethylcellulose by abandoned cotton fabrics
AT514472A1 (en) New environmentally friendly process for producing sponges and sponges from polysaccharides
WO1999016960A1 (en) Cellulose treatment and the resulting product
CA2984845C (en) A method of treating cellulose pulp
AU2023201426A1 (en) Crosslinked pulps, cellulose ether products made therefrom; and related methods of making pulps and cellulose ether products
EP1317573B1 (en) Process for producing fibres, film, casings and other products from modified soluble cellulose
Vehviläinen Wet-spinning of cellulosic fibres from water-based solution prepared from enzyme-treated pulp
KR20190062101A (en) Cellulose nanofibrils and manufacturing method thereof
KR20080061162A (en) Method for producing environment-friendly cellulose solution
JPS61174414A (en) Production of spinnable solution for artificial fiber
FI65787C (en) FOERFARANDE FOER FOERBAETTRING AV LOESNINGSTILLSTAONDET HOS VIKOSMASSOR
JP2024511209A (en) Dissolution method
CN111809262A (en) Method for extracting towel gourd cellulose fiber by viscose method
Saidi et al. Physico-mechanical properties of kenaf pulp cellulose membrane cross-linked with glyoxal
JP2011195659A (en) Method for producing oxidized cellulose
WO2001030855A1 (en) Process for producing modified cellulose pulp
Kvarnlöf Activation of dissolving pulps prior to viscose preparation
JP2021017460A (en) High-concentration dispersion of nanosized chitin
RU2822575C2 (en) Cross-linked cellulose masses, cellulose ether-based products obtained therefrom and corresponding methods of producing cellulose masses and cellulose ether-based products
TW201508104A (en) Preparation method of high cellulose concentration spinning dope

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination