MXPA01002836A - Metodo para producir formas celulosicas. - Google Patents

Abstract

Se describe un proceso para producir articulos celulosicos conformados, particularmente fibras y filamentos, que comprende: a) disolver celulosa en una solucion acuosa de un oxido de amina terciaria, especialmente N-oxido de N-metilmorfolina, y b) extruir la solucion de celulosa a traves de un troquel de extrusion via una separacion de aire en un bano de precipitacion con precipitacion de los articulos conformados, la solucion de celulosa o el bano de precipitacion contienen una sustancia que altera la tension superficial, caracterizada porque en la etapa b), el contenido de sustancia que altera la tension superficial, c, de la solucion de celulosa o del bano de precipitacion esta en el intervalo de 100 ppm > c ? 5 ppm, y la anchura de separacion de aire esta en el intervalo de 2 a 20 mm. Con este proceso, se puede reducir considerablemente la anchura de separacion de aire sin deterioro de las propiedades de las fibras/filamentos.

Description

PROCESO PARA PRODUCIR FORMAS CELULÓSICAS DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con un proceso para producir artículos celulósicos formados, particularmente fibras y filamentos, que comprende: a) disolver celulosa en una solución acuosa de un óxido de amina terciaria, especialmente N-óxido de N-metilmorfolina, y b) extruir la solución de celulosa a través de un troquel de extrusión vía una separación de aire en un baño de precipitación con precipitación de los artículos conformados, la solución de celulosa o el baño de precipitación contienen una sustancia que altera la tensión superficial. Se sabe que con el hilado de fibras, el riesgo de contacto mutuo de los chorros de solución en el espacio de aire y el peligro de las fibras de pegarse juntas es mayor cuanto más grande es la distancia de la espinereta desde donde está la superficie del baño de precipitación. Esta tendencia se puede contrarrestar al disminuir la densidad de orificio de la espinereta, por lo que, sin embargo, se perjudica la eficiencia económica. A partir de fibras de hilado con una anchura de separación grande de aire se sabe que al eliminar este riesgo de pegado por adiciones al adyuvante y a mejorar la capacidad de hilado. A partir de DD 218 121 la adición de polialquileno éter a la solución de celulosa se conoce con anchuras de separación de aire de 150 mm. De acuerdo con DD 286 001, se agrega una sustancia que altera la tensión superficial cuando se prepara un adyuvante con el fin de mejorar la uniformidad y la finura del hilo. A partir de WO 95/16063, se conoce un proceso de hilado en el cual se agregan sustancias que alteran la tensión superficial al baño de precipitación o al adyuvante con el fin de reducir la tendencia de fibrilación de las fibras hiladas. Con este proceso la concentración de sustancia que altera la tensión superficial en el baño de precipitación es de por lo menos 100 ppm en masa y el adyuvante está en por lo menos 250 ppm en masa. Las anchuras de separación de aire constituye hasta 40 mm. Se conoce llevar a cabo el proceso de hilado con anchuras más pequeñas de la separación de aire con el fin de evitar las desventajas que surgen con anchuras de separación de aire amplias, e incrementar la densidad de orificio de la espinereta. Por lo tanto, a partir del documento EP 0 574 870, el hilado de fibras de celulosa de acuerdo con los procesos de óxido de amina con estirado de los chorros de solución en una separación de aire de una anchura en el intervalo de 2 a 20 mm, son procesos conocidos en los cuales las fibras son extraídas por estirado a través de un embudo de hilado. Con estas anchuras de separación pequeñas se encuentra que al disminuir la anchura de separación las propiedades físicas textiles particulares de las fibras hiladas son perjudicadas y, el cargado resulta en productos insatisfactorios . La consecuencia es que la disminución de la anchura de separación la cual es deseada per se, se limita al dañar las propiedades del producto. El objetivo de la invención es proporcionar un proceso para producir artículos formados celulósicos de acuerdo con el proceso de óxido de amina en el cual se evitan los daños mencionados antes a las propiedades del producto causadas por estrechamiento de la separación de aire. Particularmente, la anchura de separación de aire se debe disminuir en comparación con procesos conocidos sin inducir deterioros o fluctuaciones mayores de propiedades físicas textiles particulares de las fibras o filamentos hilados. El objetivo del proceso también es incrementar la densidad de orificio sin provocar el pegado o adherencias de los capilares juntos mientras pasan por la separación de aire. Finalmente, las fibras hiladas deben mostrar ser más adecuadas para cargado. Con el proceso mencionado al principio, se obtienen estos objetivos de acuerdo con la invención en la medida en que la etapa b) , el contenido de sustancia que altera la tensión superficial c de la solución de celulosa o el baño de precipitación está en el intervalo de 100 ppm > c = 5 ppm en masa, y la anchura de la separación de aire está en el intervalo de 2 a 20 mm. Sorprendentemente, hemos encontrado que con la adición de sustancia que altera la tensión superficial de la invención, la anchura de separación de aire puede reducirse considerablemente sin deterioro de la calidad de las fibras/filamentos u otros artículos conformados. La anchura de separación mínima a la cual aún no se observa el deterioro de las propiedades físicas textiles se puede reducir en aproximadamente 33 a 50%, por ejemplo, de 6 mm a 3 mm. Preferiblemente, la solución de celulosa se extruye a través de un troquel que tiene una densidad de orificio en el intervalo de 1.8 a 20 mm"2. De manera especial el orificio de la densidad de perforación de la espinereta está en el intervalo de 2.0 a 15 mm" . En comparación con el proceso de acuerdo con EP 0 574 870, se puede obtener un incremento considerable de la densidad de orificio con la misma anchura de separación de aire sin dañar las propiedades de la fibra. De acuerdo con una modalidad preferida del proceso de la invención, el contenido de sustancia que altera la tensión superficial, c, está en el intervalo de 8 a 70 ppm. Especialmente, la solución de celulosa tiene un contenido de sustancia que altera la tensión superficial, c, en el intervalo de 70 > c = 30 ppm. La anchura de separación de aire preferiblemente está en el intervalo de 2 a 8 mm. La distancia de los chorros de solución entre sí en la salida del troquel de conformación de la espinereta igualmente se puede reducir. Preferiblemente, está en el intervalo de 0.22 a 0.70 mm, de manera especial a 0.5 a 0.6 mm. En consecuencia, se puede mejorar la productividad.

De acuerdo con una modalidad preferida del proceso de la invención, la sustancia que altera la tensión superficial se agrega antes de la etapa a) a la celulosa, o en la etapa a) o bien entre las etapas a) y b) . Por lo tanto, la sustancia que altera la tensión superficial se puede introducir de antemano en las etapas de preparación de pulpa o la formación del adyuvante. La sustancia que altera la tensión superficial se puede agregar simultáneamente con la adición de otros agentes auxiliares los cuales se van a introducir en el proceso de cualquier manera, tales como estabilizantes. Con otra modalidad del proceso, se agrega la sustancia que altera la tensión superficial después de la etapa b) . Por ejemplo, la sustancia que altera la tensión superficial se puede rociar dentro de la separación de aire entre el troquel formador y el baño de precipitación en forma de aerosoles. La sustancia que altera la tensión superficial se puede agregar al baño de precipitación en sí mismo o cuando se regenere este baño. Preferiblemente, se utiliza una sustancia que altera la tensión superficial la cual sea no ionogénica. Las sustancias que alteran la tensión superficial no ionogénicas son, por ejemplo, ácido graso o óxidos de poliéter y alcohol graso, un sacaroéster de ácidos grasos. Las sustancias que alteran la tensión superficial aniónicas adecuadas son, por ejemplo, compuestos de amina de ácido graso o compuestos de alquilamina de ácido graso, sulfato de glicérido de ácido graso, sales de N- (acil de C_0-2o) sarcosina , sulfosuccinato de ácido graso y amida sulfosuccinatos de ácido graso, sulfatos de alcohol graso y los derivados etoxilados de estos compuestos . Las sustancias que alteran la tensión superficial, catiónicas, las cuales son adecuadas, son por ejemplo compuestos de alquilamonio de C10.20 cuaternarios. Las sustancias que alteran la tensión superficial anfotéricas adecuadas son, por ejemplo, N- (alquil de C10-20)-ß-aminopropionatos y derivados de imidazolina de ácido graso. Preferiblemente, el baño de precipitación de la etapa b) se regenera para formar un óxido de amina acuoso purificado el cual se reutiliza en la etapa a) . Con esto, la sustancia que altera la tensión superficial en el baño de precipitación de igual manera se puede reciclar si se encuentra estable bajo condiciones químicas y térmicas de la regeneración y la etapa a) . De no ser así, la sustancia que altera la tensión superficial agregada se puede separar de la solución de óxido de amina en el curso de la regeneración del baño de precipitación y se reutiliza en la etapa b) . El método utilizado para la separación depende, por ejemplo, del tipo de la sustancia que altera la tensión superficial. La separación se puede llevar a cabo, por ejemplo, con la ayuda de una membrana de intercambio iónico, una membrana de osmosis inversa o mediante destilación con vapor de agua. Si la sustancia que altera la tensión superficial se recicla junto con el óxido de amina no debe promover el inicio de la descomposición de óxido de amina o la degradación de celulosa, y no debe disminuir la temperatura a la cual comienza esto. Además, no se debe reducir la capacidad de disolución del óxido de amina o de su hidrato para la celulosa. El proceso de la invención ahora se explicará por medio de los ejemplos y los ejemplos comparativos.

Ejemplo comparativo 1 Se hila una solución de celulosa 12% en monohidrato de N-óxido de N-metilmorfolina (NMMO-MH) a una temperatura de 85 °C con una velocidad de hilado de 30 m/min, con el uso de un baño de precipitación acuoso que contiene 20% en masa de NMMO. Se utiliza una espinereta que tiene una distancia de orificio de 0.6 mm y una densidad de orificio de 2.77 mm"2. Se estrecha la separación de aire de hasta el grado tal en el que se observa una influencia negativa distinta. Esto se detecta cuando se alcanza una anchura de separación de 6 mm y se vuelve visible, por ejemplo, al alterar el proceso de hilado al comenzar con turbulencias las cuales finalmente resultan en la ruptura de los capilares individuales. Las fibras que se obtienen en esta anchura de separación se someten a pruebas físicas textiles después de haber sido lavadas completamente, preparadas y secadas a 100 °C. Además, se lleva a cabo un cardado y se cuentan los puntos de adherencia de las fibras que se presentan en la misma. Los resultados se resumen en la Tabla.

Ejemplo 1 Se agrega un condensado de 1 mol de isotridecilalcohol (ITDA) y 10 moles de óxido de etileno (EO) como un agente que altera la tensión superficial, no ionogénico, al baño de hilado del ejemplo comparativo l, en una concentración de 10 ppm en masa. El hilado se lleva a cabo bajo las mismas condiciones que en el ejemplo comparativo 1. Se ha demostrado que una anchura de separación se puede disminuir adicionalmente. La anchura de separación ajustable mínima se detecta que es de 3 mm sin dañar el proceso de hilado.

Ejemplo 2 El procedimiento es el mismo que en el ejemplo 1 con la excepción de que se agrega el condensado de ITDA/EO en una cantidad de 30 ppm en masa basada en la solución, cuando se prepara la solución. En comparación con la operación libre de sustancia que altera la tensión superficial, la distancia mínima crítica entre la espinereta y la superficie del baño de igual manera se puede disminuir desde 6 mm hasta 3 mm.

Ejemplo 3 El procedimiento fue el mismo que en el ejemplo 1 con la excepción de que la distancia de la espinereta desde la superficie del baño de precipitación se retiene a 6 mm como en el ejemplo comparativo 1. Las fibras que se obtienen se lavan completamente, se preparan, se secan a 100 °C y se someten a las mismas pruebas que las fibras del ejemplo comparativo 1. Los datos numéricos que se encontraron se incluyen en la Tabla. A partir de la comparación de estos valores numéricos con los del ejemplo comparativo l se puede ver que la uniformidad de las propiedades físicas textiles la cual se refleja por el coeficiente de variación respectivo se incrementa por la adición de la sustancia que altera la tensión superficial. La ventaja del proceso de la invención se puede reconocer mejor por el incremento de la tenacidad de ondulado. Aunque se pueden detectar fibras con una tenacidad de ondulado con un valor de 0 con muestras de fibra del ejemplo comparativo 1, tales valores no se encontraron con fibras de este ejemplo. Esto tiene consecuencias respecto al valor promedio de la tenacidad de ondulado y también al coeficiente de variación. La mejora de las propiedades de producto que se obtiene por el proceso de la invención también se puede reconocer por la cantidad de puntos de adherencia de los materiales cargados .

Ejemplo comparativo 2 Una solución de celulosa 13% es monohidrato de N-óxido de N-metilmorfolina se hila con una velocidad de hilado de 36 m/min a partir de un baño de precipitación acuosa que contiene 25% en masa de NMMO. Se utiliza una espinereta con una distancia de orificio de 0.3 mm y una densidad de orificio de 11.1 mm"2. La separación de aire disminuye hasta que comienza un efecto negativo distinto. Esto se encuentra en una anchura de separación de aire de 6 mm y se demuestra que adhiere temporalmente varios capilares entre sí y se presentan problemas del proceso de hilado debido al principio de turbulencia lo que finalmente resulta en la ruptura de capilares individuales. Las mismas pruebas se llevan a cabo con las fibras hiladas igual que en el ejemplo comparativo 1. Los resultados se incluyen en la Tabla.

E emplo 4 El procedimiento es el mismo que en el ejemplo comparativo 2 con la excepción de que se agrega cloruro de di etildioctadecilamonio (DMDDAC) en masa, como una sustancia que altera la tensión superficial, catiónica. El hilado se lleva a cabo bajo las condiciones especificadas en el ejemplo comparativo 2 con disminución de la anchura de la separación de aire. La anchura de separación mínima ajustable a la cual aún no se observa el daño en el hilado se encuentra es de 4 mm. Las fibras hiladas se someten a las mismas pruebas que en el ejemplo comparativo 2. Los resultados se incluyen en la Tabla.

Ejemplo comparativo 3 Se hila una solución de celulosa 11% en NMMO-MH con una velocidad de hilado de 30 m/min a partir de un baño de precipitación acuosa que contiene 30% en masa de NMMO. Se utiliza una espinereta con una distancia de orificio de 0.6 mm y una densidad de orificio de 2.77 mm"2. La separación de aire se estrecha tanto hasta que comienza un efecto negativo distinto. Esto se detecta cuando la anchura de la separación de aire es de 8 mm, y se muestra por problemas de procedimiento de hilado debido a las turbulencias las cuales finalmente resultan en la ruptura de capilares particulares. Se llevan a cabo las mismas pruebas que en el ejemplo comparativo 1 hasta donde las fibras no son afectadas aún. Los resultados se incluyen en la Tabla.

Ejemplo 5 El procedimiento es el mismo que en el ejemplo comparativo 3 con la excepción de que se agregan al baño de hilado 50 ppm de masa de sal de sodio del ácido dodecilsulfónico (DDBSS) como una sustancia que altera la tensión superficial aniónica. La anchura de la separación de aire disminuye continuamente durante el hilado. La anchura de separación ajustable mínima a la cual el proceso de vigilado aún no es afectado, se encuentra que es de 4 mm. Se llevan a cabo las mismas pruebas de fibra que en el ejemplo comparativo 3. Los resultados se incluyen en la Tabla.

TABLA

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Proceso para producir artículos celulósicos conformados, particularmente fibras y filamentos, que comprende: 5 a) disolver celulosa en una solución acuosa de un óxido de amina terciaria, especialmente N-óxido de N-metilmorfolina, y b) extruir la solución de celulosa a través de un troquel de extrusión vía una separación de aire en un baño de precipitación con la precipitación de los artículos conformados, la solución de 10 celulosa o el baño de precipitación contiene una sustancia que altera la tensión superficial, caracterizado porque en la etapa b) , el contenido de sustancia que altera la tensión superficial c de la solución de celulosa o el baño de precipitación está en el intervalo de 100 ppm > c = 5 ppm, y la anchura de la 15 separación de aire está en el intervalo de 2 a 20 mm.

2. El proceso como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque el contenido de sustancia que altera la tensión superficial c, está en el intervalo de 8 a 20 70 ppm.

3. El proceso como se describe en la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el contenido de sustancia que altera la tensión superficial c, en la solución de celulosa está en el 5 intervalo de 70 ppm > c = 30 ppm.

4. El proceso como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la anchura de la separación de aire está en el intervalo de 2 a 8 mm.

5. El proceso como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la distancia de los chorros de la solución entre sí en la salida del troquel de extrusión está en el intervalo de 0.22 a 0.7 mm.

6. El proceso como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la sustancia que altera la tensión superficial se agrega antes de la etapa a) a la celulosa, o en la etapa a) o entre las etapas a) y b) .

7. El proceso como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la sustancia que altera la tensión superficial se agrega en o después de la etapa b) .

8. El proceso como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se utiliza una sustancia que altera la tensión superficial, no ionogénica.

9. El proceso como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el baño de precipitación de la etapa b) se regenera a un óxido de amina acuoso purificado el cual se reutiliza en la etapa a) .

10. El proceso como se describe en la reivindicación 9, caracterizado porque la sustancia que altera la tensión superficial se separa de la solución de óxido de amina en el curso de la regeneración del baño de precipitación, y se reutiliza en la etapa b) .

11. El proceso como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la solución de celulosa se extruye a través de un troquel que tiene una densidad de orificio en el intervalo de 1.8 a 20 mm"2.