MXPA04007256A - Metodo para fabricar carbamato de celulosa. - Google Patents

Abstract

La invencion se refiere a un metodo para fabricar carbonato de celulosa. En el metodo, un agente auxiliar y urea en forma de solucion, y posiblemente en forma solida son absorbidos en la celulosa, y se lleva a cabo una reaccion entre la celulosa y la urea en una mezcla que contiene celulosa, un liquido, el agente auxiliar y urea. La absorcion del agente auxiliar y la urea dentro de la celulosa, y la reaccion entre la celulosa y el agente auxiliar al menos parcialmente, son llevadas a cabo en un dispositivo de trabajo. De acuerdo a la invencion, es posible fabricar carbonato de celulosa sin amoniaco, solventes organicos u otros agentes auxiliares, mediante el uso unicamente de una pequena cantidad de agua como un medio.

Description

SK, TR ), OAPI patent (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, For two-ktter codes and other abbreviations. refer lo ihe "Guid- GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG). ance Notes on Codes and Abbreviations" appearine at ihe beein- ning ofeach regular issue of the PCT Gazetle Published: — with international search repon MÉTODO PARA FABRICAR CARBAMATO DE CELULOSA CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un método para la fabricación de carbamato de celulosa, en cuyo método la celulosa se deja reaccionar con un agente auxiliar y urea . El carbamato de celulosa puede ser utilizado además como una solución alcalina, de la misma manera que la celulosa viscosa, por ejemplo, en la fabricación de fibras y películas, y para reforzar productos de papel, mediante la regeneración de la solución nuevamente a fibras de celulosa, como es realizado en un proceso de viscosa. Otra posibilidad más es utilizarlo únicamente mediante la precipitación, como fibras o películas de carbamato.

ANTECEDENTES TÉCNICOS La fabricación de fibras y películas a partir de celulosa mediante el proceso de viscosa ha sido conocido por más de cien años. Incluso hoy en día, casi todas las fibras basadas en celulosa son fabrl cacTás mediante" e~I mé~tro~do de—vxs~cxrsa^— E"5re—e~s—mr 2 método conocido, mediante el cual son alcanzadas las diversas propiedades del producto final, mediante la variación del material y los parámetros del proceso. No obstante, el método de viscosa involucra inconvenientes significativos: la preparación de la solución de hilado incluye etapas de trabajo laboriosas, el disulfuro de carbono utilizado para las disoluciones tóxico, inflamables y combustible, y es difícil de recuperar. Además, algo del disulfuro de carbono es descompuesto a sulfuro de hidrógeno, el cual es también tóxico y explosivo. Además, la solución de viscosa es un producto inestable, con lo cual éste no puede ser almacenado como un producto intermediario, sino que todos los pasos de la fabricación deben ser emprendidos sin un retraso desde el comienzo hasta el fin, manteniendo la masa a una baja temperatura. Son conocidos varios intentos para reemplazar el método de viscosa con un método más ecológico. El más promisorio ha sido la conversión a la celulosa a carbamato de celulosa por medio de urea (ver por ejemplo, D. Klemm et al. , Comprehens i ve Cellulose Chemistry, iley-VCH 1998) . A pesar de sus ventajas obvias y varios intentos conocidos, este método, no obstante, ha permanecido a escala de laboratorio. La razüites—tra-n - - -í-fre luido- -p-r-oblema-s-- -en—i-a —Ivomo-g-en-e-rd-ard—d-eir 3 producto, la recuperación y los residuos de agentes auxiliares orgánicos (por ejemplo, hidrocarburo) y/o solventes (normalmente amoniaco) utilizados, las propiedades de los productos finales (principalmente fibras) , que no han sido más que satisfactorias, y los costos de operación de los métodos desarrollados. Los intentos conocidos para proporcionar un método para la fabricación de carbamato de celulosa han estado basados en el remojo de las hojas de pasta papelera en una solución alcalina (mercerización) , que tiene, en algunos casos, ha incluido una adición de amoniaco y/o otros solventes o aceleradores. Después de la mercerización, la pasta papelera, parcialmente secada por compresión, es tratada en una solución de urea, la cual puede incluir además de un agente a leal ini zante , normalmente también amoniaco y posibles solventes o sales. Finalmente, la reacción entre la urea y la pasta papelera se lleva a cabo a un horno a una temperatura de aproximadamente 130°C. Los métodos han requerido la mejor celulosa de viscosa cuyo nivel de DP ha sido reducido, por ejemplo, por la curación a largo plazo en una solución de mercerización o mediante irradiación de antemano. Los ejemplos de los procesos anteriormente descritos son presentados en las patentes ?^-6÷?-3^, EP 0 402 6 -6-^- O 00/9-8-9-6^ 4 Uno de los primeros intentos para fabricar el carbamato de celulosa es presentado en la patente de los Estados Unidos No. 2,134,825. Ese utiliza la solución acuosa de urea e hidróxido de sodio, con el cual las hojas de pasta papelera son primeramente impregnadas. Después de la impregnación, asentamiento y compresión, la masa es secada y calentada en un horno para lograr una reacción entre la celulosa y la urea. La Patente presenta un número de productos químicos para mejorar la absorción y para reducir la tendencia a la gelificación de la solución. Esta patente también presenta el uso de peróxido de idroge o para fi es de reducir la viscosidad de la solución. No obstante, las pastas papeleras fabricadas con base en la patente han sido solo parcialmente solubles, de una manera tal que una gran cantidad de fibras sin reaccionar es dejada en la solución, atascando la boquilla de hilado. Esto es probablemente debido a la no uniformidad de la sustitución . En todos los métodos conocidos para fabricar carbamato de celulosa, se utilizan una solución alcalina (hidróxido de sodio acuoso) para activar (hinchar) la pasta papelera como en la merceri zación convencional de la pasta papelera. Una excepción a e-s-fc-?-, ta—patente—d-e—L&á—E-s-fca-d-^s—Unidos—?-T-=—2 , 13--y-8-2-5- experimenta el uso de peróxido de hidrógeno con y sin hidróxido de sodio para activar la pasta papelera para fines de reducir la viscosidad de la solución. El carbamato de celulosa es una solución alcalina a un grado de sustitución de 0.2 a 0.3. La formación de carbamato de celulosa comienza cuando la mezcla de la celulosa y la urea se calienta a una temperatura que excede el punto de fusión de ésta última (133°C) . Cuando se calienta, la urea es descompuesta a ácido isociánico y amoniaco de acuerdo a la siguiente fórmula de reacción: NH2-CO-NH2 ? HN=C= O + NH3 El ácido isociánico es muy reactivo y este forma carbamatos con los grupos hidroxilo de la celulosa, como sigue: Cell-OH + H -N=C=0 ? Cell-0-C-NH2 Las posibles reacciones colaterales incluyen la reacción de la urea y del ácido isociánico a un biuret, o la formación de ácido cianúrico y otros productos de polimerización del ácido isociánico. 6 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INVENCIÓN El propósito de la invención es comenzar a partir de los puntos iniciales de la patente de los Estados Unidos No. 2,134,825 pero aplicar una nueva técnica de procesamiento para eliminar los problemas involucrados en la calidad del producto y para proporcionar varios parámetros para el control de las propiedades del producto final. El objetivo de la invención es también presentar un método mediante el cual sea posible preparar soluciones y productos finales de alta calidad, también cuando se comienza a partir de pasta papelera de madera ordinaria y barata. Para lograr estos objetivos, la invención está caracterizada por lo que s e presentará en la reivindicación 1. El método de acuerdo a la invención, la celulosa se deja reaccionar con el agente auxiliar y la urea a un alto contenido de materia seca, y sin un solvente orgánico u otros agentes auxiliares. En el método, la penetración de los productos químicos dentro de la fibra, la homogenei zación de la pasta papelera, la reducción de la cristalinidad de la pasta papelera, el ajuste DP del producto y parcialmente también la reacción, son provocados mediante trabajo mecánico. La Fe Tcc ión sé- "comprsra~ — e~ir -un— hcrr-n-©-; -Al-g-uíi-a-s—mc-dal-td-a-d-e-s- 7 preferidas de la invención serán descritas en las otras reivindicaciones . El agente auxiliar utilizado en la reacción es un agente de alcalinización , tal como un hidróxido de metal alcalino, o peróxido de hidrógeno. Cuando se utiliza peróxido de hidrógeno, éste puede reemplazar el hidróxido de metal alcalino parcial o completamente en el pretratamiento de la pasta papelera antes de la adición de la urea liquida. En el método de acuerdo a la invención, la penetración del agente auxiliar y la urea en la celulosa puede ser mejorado en un dispositivo de trabajo mecánico. Bajo el trabajo mecánico, los grupos de fibras son desintegrados, los poros en la fibra se abren y el liquido penetra dentro de la fibra. El agente auxiliar activa la fibra y contribuye a la penetración de la urea. El trabajo mecánico es también utilizado para la homogeneización de la mezcla de la pasta papelera y los productos químicos. El dispositivo de trabajo mecánico es particularmente una prensa de tamiz, un mezclador de rodillo, o un extrusor. La reacción se lleva a cabo en una mezcla que contiene líquido. Su contenido en la mezcla es, por ejemplo menor de 40%, ventajosamente menor de 30%, preferentemente menor ~de T5~%~~, y~_ro nra-s— ^e-f-e-i^eftt-emeai menor de 22%. Por ejemplo, más del 50%, ventajosamente más del 70%, preferentemente más del 90%, y lo más preferentemente todo el liquido es agua. La celulosa utilizada puede ser, por ejemplo, pasta papelera de madera, pasta papelera de disolución, o borra de algodón. La celulosa utilizada como material básico es preferentemente celulosa finamente triturada (tamaño de partícula por ejemplo menor de 0.7 mm) . El tamaño de partícula es indicado como el tamaño de malla del tamiz que las partículas pasan en la molienda. El dispositivo de procesamiento es un dispositivo de trabajo mecánico, en el cual la mezcla es comprimida, restregada y estirada varias veces. En particular, el dispositivo de trabajo puede ser una prensa de tamiz, mezclador de rodillos que operan continuamente, o un extrusor. Gracias a la energía térmica producida durante el trabajo mecánico y/o introducida en el sistema desde la parte exterior, la temperatura de la mezcla puede ser elevada a un nivel tal que la reacción efectiva puede ser también iniciada y realizada, al menos parcialmente, ya en el dispositivo de trabajo mecánico. Es típico del método de trabajo mecánico que las fibras de celulosa, junto con los otros ingredientes en la mezcla, deban ir varias veces a través del mTsmo Bv-errto-—d-e—fe^a&a-g-Q-,- 9 cuando se examina la migración de una fibra simple. El agente de alcalinización utilizado como el agente auxiliar puede ser, particularmente, un hidróxido de metal alcalino, tal como hidróxido de sodio, el agente de alcalinización puede ser agregado en la mezcla de reacción, por ejemplo, en una solución acuosa y/o en un estado anhidro. El agente de alcalinización puede ser agregado antes de la urea, o parcial o completamente simultáneamente con la urea. La urea puede ser agregada en estado anhidro y/o en una solución acuosa. Los alimentos de sustancias liquidas pueden ser realizados en una forma atomizada en un dispositivo de premezcla, por ejemplo, un mezclador de lecho fluidizado, seguido por la reacción en el dispositivo de trabajo mecánico. El liquido, la urea y el agente auxiliar son dosificados en la celulosa en una proporción tal que el contenido de liquido de la mezcla es elevado al nivel inicial relati amente bajo, anteriormente mencionado, al cual tiene lugar la absorción. Una parte de la urea puede también ser agregada en forma sólida. Sorprendentemente, el hidróxido de metal alcalino, tal como el hidróxido de sodio, puede ser reemplazado completa o enteramente por el peróxido de 10 papelera antes de la adición de la urea liquida. La fabricación del carbamato de celulosa no es exitoso con la solución de urea solo. En particular, ha sido sorprendente que cuando se utiliza H202, la cantidad óptima de urea es menor que en un proceso correspondiente basado en el hidróxido de sodio. Además, la cantidad de peróxido de hidrógeno en relación a la pasta papelera, es más pequeña que la cantidad correspondiente del hidróxido de sodio. De lo que ha sido anteriormente, se desprende que la eficiencia es más alta, el consumo de productos químicos es más bajo, y la cantidad de materiales que van a ser circulados en el lavado, es más pequeño. En combinación, éstos compensarán el precio más alto del H2O2 de modo que los costos totales del proceso de fabricación permanecerán más bajos que en un proceso correspondiente basado en hidróxido de sodio. Los análisis de resonancia magnética nuclear ( RMN ) e infrarrojo (IR) del carbamato de celulosa realizados por el método, muestran que el carbamato de celulosa es el mismo que en el caso de la pasta papelera tratada con hidróxido de sodio. El peróxido de hidrógeno funciona, como en las técnicas de procesamiento de celulosa conocidas (principalmente blanqueado) , mediante reduccióñ del nivel de &P en -La .pasia. 11 papelera. El nivel de DP es ahora controlado en dos formas: por una parte, por la cantidad del H2O2 y, por otra parte, por el grado de trabajo mecánico. El método de acuerdo a la invención, en el cual el agente de alca 1 ini zación es totalmente reemplazado con peróxido de hidrógeno, la penetración de los productos químicos dentro de las fibras puede ser mejorada en el dispositivo de trabajo mecánico como en el caso del hidróxido de sodio. Las soluciones obtenidas de este modo son al menos de tan alta calidad como en el caso del hidróxido de sodio. Sorprendentemente, se ha encontrado que la pasta papelera activada por medio del peróxido puede, después de la dosificación de los productos químicos, ser directamente introducida en el horno de reacción, sin trabajo mecánico, dando como resultado todavía soluciones aplicables. Las soluciones preparadas mediante este método, pueden ser utilizadas en aplicaciones que permiten una pequeña cantidad de fibras remanentes. El peróxido de hidrógeno puede ser agregado antes de la urea, parcial o completamente de manera simultánea con la urea. Este puede ser agregado en la forma de solución acuosa. Las dosificaciones de las sxrsraTix:±B-s—ttqu-ida-s—d-e-n-tr--©—d —1- -— eluiasa—_u d.e-n SJS 12 proporcionadas en forma atomizada en un dispositivo mezclador, por ejemplo, un mezclador de lecho fluidizado, seguido, si es necesario, por trabajo mecánico y la reacción parcial en el dispositivo de 5 trabajo mecánico. El contenido de liquido logrado en la dosificación es bajo de la misma manera que cuando se utiliza un agente de alcalinización es decir, el contenido de liquido en la mezcla es menor que 40%, venta osamente menor de 30%, preferentemente menor de 10 25%, y lo más preferentemente menor de 22%. Por ejemplo, más del 50%, ventajosamente más del 70%, pre erentemente más del 90%, y lo más preferentemente todo el liquido es agua. La celulosa utilizada puede ser, por ejemplo, celulosa de madera, pasta papelera de 15 disolución, o borra de algodón. La celulosa utilizada como material inicial es preferentemente la celulosa finamente triturada (tamaño de partícula por ejemplo menor de 0.7 muí) . El contenido del peróxido de hidrógeno en relación al peso seco de la celulosa es 20 normalmente al menos de 1%, preferentemente 1 a 12%. En un aspecto de la invención, el dispositivo de trabajo mecánico es una prensa de tamiz o un mezclador de rodillo, los cuales son confiables en el uso y los cuales no se atascan fácilmente como los -2-5 extí*sot&s 13 En una prensa de tamiz, la pasta papelera es prensada a través de los canales. Normalmente, los rodillos giratorios son utilizados para el prensado. La eficiencia del prensado depende del diámetro y la longitud de los canales, el número de canales por área, asi como la carga de la prensa sobre la pasta papelera sobre la matriz del canal. Existe una variedad de tales dispositivos. La matriz de canal puede ser giratoria, colocada por debajo de un rodillo de prensa montado sobre un eje fijo. Pueden existir varios rodillos. Los rodillos de prensa pueden también estar dentro de una matriz giratoria cilindrica. Si es necesario, la matriz o los rodillos pueden ser calentados o enfriados. Un mezclador de rodillos comprende dos rodillos que giran opuestos uno al otro. La pasta papelera que va a ser mezclada es alimentada a un punto de sujeción formado por los rodillos, en los cuales la pasta papelera se adhiere sobre un mallado sobre la superficie de un rodillo y se comprime varias veces en el punto de sujeción. En un mezclador de rodillos que operan continuamente, la pasta papelera es alimentada dentro de un extremo del punto de sujeción, y el mallado es transportado al extremo opuesto del punto de su j ec-ión . P-a-ra f-a-c-i litar tx-a-asp-a t - i-ó*-, -1-o-s- 14 rodillos pueden estar provistos con muescas roscadas de tornillo de poca profundidad, o rebordes roscados de rodillos bajos, los rodillos pueden inclinarse hacia el extremo de salida, y puede existir una diferencia de velocidad entre los rodillos. El material superficial de los rodillos se selecciona de modo que la pasta pastelera se adhiera como un mallado uniforme al rodillo deseado. Si es necesario, uno o ambos de los rodillos pueden ser calentados o enfriados. En un aspecto de la invención, cuando se utiliza trabajo mecánico, la pasta papelera es corrida varias veces, por ejemplo 2 a 10 veces, tal como 4 a 6 veces, a través del dispositivo de trabajo mecánico. En la prensa de tamiz, esto puede involucrar el cambio de la placa de tamiz después de unas pocas veces de compresión, o el uso de dos diferentes prensas, una después de la otra. En un aspecto de la invención, el tiempo de procesamiento total es menor de 30 minutos, ventajosamente menor de 20 minutos, preferentemente menor de 15 minutos, y lo más preferentemente de 10 minutos. El tiempo de premezclado es por ejemplo menor de 30 minutos, preferentemente menor de 15 minutos, y lo más preferentemente menor de 10 minutos. El tiempo de s_ecado_jy_^eaccJ^rL_d^ 15 que el tiempo pueda ser reducido a una mayor temperatura . El método de acuerdo a la invención, no será necesario por ejemplo, amoniaco, solventes orgánicos u otros agentes auxiliares. El agua, necesaria como el medio es suministrada junto con los productos químicos que van a ser agregados en el sistema. Debido al alto contenido de materia seca, la mezcla puede, después del trabajo mecánico, ser transferido directamente al paso de reacción a un horno o similar, a temperatura elevada, sin secado en un paso intermedio. Cuando se utiliza peróxido de hidrógeno como agente auxiliar, el trabajo mecánico no necesariamente es requerido, dependiendo del uso. En este caso, es esencial que el contenido del líquido (contenido de agua) de la mezcla de reacción sea bajo, como se mencionó anteriormente. Después de la absorción por un tiempo dado a un bajo contenido de líquido, la mezcla que no ha sido trabajada mecánicamente, es transferida al paso de reacción dentro del horno.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS En lo subsiguiente, serán descritas con detalle algunas modalidades de la i n enr- -i ón . Los- dibujos anexos son parte de la descripción. En los dibu os .

La figura 1 muestra, en tres vistas en sección transversal, una prensa de tamiz en la cual puede ser llevada la reacción de acuerdo a la invención, y La figura 2 muestra, en vistas superior y lateral, un mezclador de rodillos de operación continua, en el cual puede ser llevada a cabo la reacción de acuerdo a la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE ALGUNAS MODALIDADES DE LA INVENCIÓN En la figura 1, se proporciona una prensa de tamiz 1 con un eje de impulsión 3 colocado en una cuba estacionaria 2, siendo montado un eje de rodillo horizontal sobre el eje, y los rodillos 4 que están articulados en los extremos del eje. La parte inferior de la cuba es una matriz 5 de placa de tamiz, contra la cual giran los rodillos cuando el eje de impulsión se hace girar. La matriz de la placa de tamiz es intercambiable. Las paredes laterales de la cuba y la matriz forman- una-chaque ear; a tr~a-vé-s—d-e—ta—e-u-a —puede- 17 ser conducido un medio de transferencia de calor. Los rodillos pueden también estar equipados con dispositivos de transferencia de calor. Los rodillos giratorios presionan la pasta papelera suministrada dentro de la cuba a través de las aberturas en la matriz de placa de tamiz, después de lo cual la pasta papelera es comprimida en pellas. La eficiencia de prensado depende del diámetro y de la longitud de los canales, el número de canales por área, asi como de la carga de la prensa provocada por los rodillos sobre la pasta papelera sobre la matriz. El mezclador de rodillos 6 mostrado en la figura 2 comprende dos rodillos adyacentes que giran en direcciones opuestas: un rodillo de fricción 7 y un rodillo 8 de pasta papelera. El material que va a ser prensado se adhiere a la superficie del rodillo de pasta papelera, siendo presionado varias veces en el punto de sujeción entre los rodillos, cuando los rodillos se hacen girar. Los rodillos están provistos con una muesca de rosca de tornillo para transportar el material hacia el otro extremo del punto de sujeción. Los rodillos están equipados con dispositivos y transferencia de calor. En los siguientes ejemplos, serán utilizadas varias formulaciones", y "será" crt±-tl-z-ad¾—u-n-a— £-©«-s-a de_ 18 tamiz como el método de trabajo mecánico. Será común para todos ellos que la dosificación química es realizada en lotes en un mezclador de lecho fluidizado. Dependiendo de los productos químicos utilizados durante y después de la dosificación, el enfriamiento de la pasta papelera puede ser necesario. También los dispositivos de trabajo son susceptibles a enfriamiento o calentamiento. La prensa de placa de tamiz es utilizada para homogeneizar la pasta papelera y parcialmente para la reacción por corrimiento de la pasta papelera varias veces a través de la prensa. Esto es optimizado en relación a la calidad deseada (DP, viscosidad, residuo de filtración) . La calidad del proceso fue evaluada mediante el análisis de la solución de carbonato de celulosa disuelto en álcali, mediante diversos métodos. Algunos de todos los métodos siguientes serán utilizados aquí de acuerdo al caso: 1) Grado de polimerización (DP), el cual da un estimado de las propiedades mecánicas y físicas del producto final (fibras y películas) y que se utiliza para una medida para el control de calidad en el proceso. Entre más alto sea el nivel de DP, deben ser j^iJLi_zadas soluciones más diluidas, si el nivel de 19 nivel de DP, óptimo y el contenido de celulosa deben ser encontrados separadamente en cada caso. Normalmente, en la fabricación de fibras viscosas, el nivel deseado de DP está en el intervalo de 200 a 400. Para determinar el DP el método de acuerdo al estándar SCAN-CM 15:99 es utilizado aquí. En el método, la proporción de viscosidad es determinada para evaluar el DP en una base empírica (ver por ejemplo, J. Gullichsen, H. Paulapuro, Papermaking Science and Technology, Fapet 2000) . 2) Indicador de taponamiento Kw (residuo de filtración) representa el contenido de material insoluble en la solución. Esta es una medición común para la calidad de una solución, y particularmente una medición para la tendencia al taponamiento de una boquilla de fibras. Este análisis es realizado de acuerdo al artículo por H. Sihtola en Paperi ja puu 44(1962) :5, pp . 295-300. Se debe notar que el resultado, en cierto grado, dependerá del tipo de tela de filtro utilizado. El filtro mencionado en el artículo ya no está disponible, pero ha sido buscado aquí un tipo correspondiente. Después de un número de pruebas, se decidió utilizar el filtro basado en papel tipo 520B fabricado por Schleicher & Schnell. Normalmente, una solución con Kw < 2t& ~?— s— em-s±-de-r-a-da_ 20 buena en vista de las aplicaciones de fibra. 3) El contenido de nitrógeno de la solución indica el grado de sustitución. El grado de sustitución se refiere al número promedio de sustituyentes enlazados a una unidad de glucosa. En este contexto, el dispositivo Kjeltek por VTT BEL (suministrado por Tecator) es utilizado para determinar el contenido de nitrógeno. Si el carbamato de celulosa no es regenerado sino únicamente precipitado, el nitrógeno es también dejado en el producto final. El producto obtenido es de este modo diferente en sus propiedades, por ejemplo biodegradabilidad, que los productos basados en viscosa. 4) El grado ce pureza de la pasta papelera de carbamato es utilizado mediante el lavado y mediante medición del contenido de residuos. 5) La viscosidad de la solución es medida por el método convencional de bolas (ver el articulo por Sihtola) y/o por un viscosimetro de Brookfield. El control de la viscosidad es esencial en vista del procesamiento (flujos de la boquilla y transferencia de la pasta papelera en general), como ya mencionó en relación con el análisis de DP. Además, la viscosidad tiene una influencia sobre la operación del mezclador cTeT ~dís o Rrxúrr. Errtr-e—mayor—sea- - ,-a- -^vis^&s-i-d -d—£j3-rra ~da— 21 en la solución, mayor es la eficiencia del mezclador y/o mejor es la configuración del mezclador necesaria para lograr una mejor dispersión. 6) El residuo de fibra de solución es también 5 evaluado microscópicamente mediante el uso de una escala subjetiva de 1 a 5, de una manera tal que 1 : solución clara sin fibras y 5: solución turbia que contiene una gran cantidad de fibras completas, grupos de fibras y/o estructuras similares a gel. 10 Los porcentajes dados en esta solicitud son porcentajes en peso, a no ser que se indique de otro modo .

EJEMPLOS 1 AL 15 15 Los ejemplos 1 al 7, se utilizan tres diferentes tipos de pasta papelera con diferentes cantidades de hidróxido de sodio y contenidos de urea. El trabajo mecánico fue llevado a cabo por medio de una 20 prensa de placa de tamiz con varias corridas al través. La dosificación de los productos químicos es llevada a cabo en un mezclador tipo lecho fluidizado de una manera tal que durante la dosificación, la pulpa se está moviendo todo el tiempo y los productos químicos -2-5 s©fl ag-r-eg-ado-s—p.n JEo_r_ a at_ojniz ada. p_ara lograr una 22 homogeneidad tal alta como sea posible. Los productos químicos (agente de alcalinización y urea) son dosificados separadamente uno después del otro. La urea es dosificada en una solución acuosa de una manera tal que el contenido de humedad total permanezca como se muestra en la tabla. El hidróxido de sodio es dosificado en una solución acuosa. La celulosa es pasta papelera de madera finamente triturada. El trabajo en placa de tamiz es llevado a cabo con un dispositivo de placa de tamiz de operación continua, en el cual la alimentación es realizada por un alimentador de tornillo doble. La velocidad de alimentación es seleccionada de modo que no se acumulará material en el frente, sobre la parte superior o sobre los lados de las ruedas, sino que todo el material alimentado es prensado a través de los orificios en la matriz. Sobre el lado de flujo hacia afuera de la matriz, el material es cortado con un cortador a forma de gránulos. La chaqueta puede ser enfriada por una circulación de agua externa.

Parámetros de proceso y de corrida para el prensado en placa de tamiz: 23 La siguiente tabla 1 incluye los tipos de pasta papelera de diferentes corridas de prueba (DP de la pasta papelera inicial), las cantidades de dosificación (productos químicos en relación al peso seco de la pasta papelera), el contenido de agua total calculado, y el número de veces para correr al través del trabajo en placa de tamiz.

Tabla 1. La fabricación del carbamato de celulosa con un hidróxido de metal alcalino como el agente auxiliar 24 ErespTré"s de-i p-roe-e-s-a-ffrirerrt-e-? — -ira ^e-a-ee-tó-n e-s 25 completada en un horno, en el cual T = 140°C y el tiempo de retención t = 4 horas, seguido por la refinación con un refinador de disco. Después de la refinación, el polvo se disuelve en una solución acuosa de hidróxido de sodio de una manera tal que la concentración final de la solución será de 9.6% en peso de hidróxido de sodio. Las propiedades de los carbamatos de celulosa obtenidos de este modo son presentadas en la tala 2 siguiente.

Tabla 2. Propiedades de los carbamatos de celulosa obtenidos por los métodos de fabricación de los e emplos 1 al 7.

No. Grado de Indicador Viscosidad Viscosidad % de Grado de Calidad de Prueba polimerización de tapode la en bola Nitrógeno pureza % la DP namiento solución s/CCA solución Kw (cP)/ concentraconcentración ción % 1 220 2740/6 52/6 1.96 63.2 2 2 600 0.15 76.9 5 3 100 596/5.5 2.52 61.2 3 4 250 37500 5500/6 36/9 1.13 76.4 4 5 69 934 265 6 102/LD _JU 6 67.5 1 26 En los ejemplos 8 al 15, se utiliza siempre el mismo tipo de pasta papelera de disolución, y las formulaciones basadas en hidróxido de sodio y en peróxido de hidrógeno son comparadas una con la otra. Diversas cantidades de hidróxido de sodio y peróxido de hidrógeno y contenidos de urea son utilizadas. El trabajo mecánico es utilizado con una prensa de placa de tamiz cuyos parámetros de corridas son los mismos que en los ejemplos 1 al 7, pero los cuales se utilizan 10 tiempos de corrida al través. La dosificación de los productos químicos es llevada a cabo en un mezclador de lecho fluidizado del tipo de lotes, de una manera tal que durante la dosificación, la pulpa se está moviendo todo el tiempo y los productos químicos son agregados en forma atomizada para lograr una homogeneidad tan alta como sea posible. Los productos químicos son dosificados uno después del otro, primeramente peróxido de hidrógeno o de hidróxido de sodio y luego en la urea, en soluciones acuosas de diferentes concentraciones, para lograr el contenido de humedad total dado en la -fe-a~bia-,— -1-a -ce-iu-L s-a- _e_s—f i ñámente ^t _itjajLa.d_a__aJ-_^amaño__de_ mal la de 0.3 mm . La siguiente tabla 3 muestra las formulaciones para las diferentes corridas de prueba. El tipo de pasta papelera es el mismo para todas (pasta papelera de disolución de madera suave, DP 1900, finamente triturada al tamaño de 0.3 mm) . La tabla muestra las cantidades para la dosificación de los productos químicos (en relación al peso seco de la pasta papelera sola) y el contenido de agua total calculado en la masa total de la mezcla.

Tabla 3. Proporciones de dosificación de las corridas de prueba ejemplares con hidróxido de metal alcalino o peróxido de hidrógeno como agente auxiliar. Los ejemplos 8 al 11 son con la formulación de hidróxido de sodio y los ejemplos 12 al 15 con la formulación de peróxido de hidrógeno Prueba No. % de H202 en la % de NaOH en % de urea en la % de agua en la pasta papelera la pasta pasta papelera masa total papelera 8 7 72 24 9 - 7 72 24 10 - 7 72 24 lf 9T2 9i- 28 Después del trabajo, la reacción es completada en un horno, en el cual T = 135°C y el tiempo de retención t = 4 horas y finalmente la pasta papelera es refinada con un refinador de disco. Las propiedades de los carbonatos de celulosa obtenidos de este modo son presentadas en la siguiente tabla 4.

Tabla 4. Análisis de resultados de las corridas de prueba ejemplares No. Grado de Indicador ConcentraViscosidad Nitrógeno Grado de Calidad de Prueba polimerización de taponación de la de bola S N % pureza % la solución DP miento Kw solución % 8 230 1900 5 12 1 9 700 6400 3 10 200 400 7 40 69.7 1 11 160 553 2.5 51 66.2 1 12 130 627 8 199 2.4 69.1 1 13 160 1489 7 58 2.5 79.6 1 14 400 ~5 14T) ~ —ITS ~fr4-r5— 3—- 29 La invención no está restringida a los ejemplos de la descripción anterior, sino que puede ser modificada dentro del alcance de la idea inventiva presentada en las reivindicaciones.

Claims (16)

30 REIVINDICACIONES

1. Un método para fabricar carbamato de celulosa, en cuyo método un agente auxiliar y la urea son absorbidos en la celulosa, y es llevada a cabo una reacción entre la celulosa y la urea en una mezcla que contiene celulosa, un liquido, un agente auxiliar, y urea, caracterizado porque el contenido del liquido en la mezcla es menor de 40%, ventajosamente mejor de 30%, preferentemente menor de 25%, y lo más preferentemente menor de 22%.

2. El método según la reivindicación 1, caracterizado porque el agente auxiliar es un agente de alcalini zación, tal como hidróxido de sodio.

3. El método según la reivindicación 1, caracterizado porque el agente auxiliar es peróxido de hidrógeno .

4. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 3, caracterizado porque la absorción del agente auxiliar y la urea hasta el núcleo de la fibra de celulosa es aumentada y/o ~eñt re la re^cxr ór--d-e—ee-iu-Lo-aa— ur_ea_ es realizada al 31 menos parcialmente, al someter la mezcla al trabajo mecánico, preferentemente de una manera tal que los componentes de la mezcla sean sometidos a trabajo repetidamente .

5. El método según la reivindicación 4, caracterizado porque la mezcla es sometida al trabajo entre dos superficies que se vuelven una en relación a la otra.

6. El método según la reivindicación 5, caracteri ado porque en el trabajo, la mezcla prensada a través de aberturas en una de las superficies, por ejemplo mediante realización del trabajo en una prensa de tami z .

7. El método según la reivindicación 5, caracterizado porque el trabajo es realizado al correr la mezcla a través de un punto de sujeción formado por dos rodillos.

8. El método según la reivindicación 7, caracterizado porque la superficie de al menos uno de los rodillos está provista con un muescado. 32

9. El método según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque en la misma mezcla se hacen recircular varias veces entre las dos superficies que se mueven una con relación a la 5 otra .

10. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque más del 50%, ventajosamente más del 70%, preferentemente 10 más del 90%, y lo más preferentemente todo el liquido es agua.

11. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el 15 agente auxiliar y una solución acuosa de urea, y posiblemente urea en polvo anhidra se premezclan en la celulosa de una manera tal que las sustancias liquidas son agregadas en forma atomizada. 20

12. El método según la reivindicación 11, caracterizado porque la premezcla es realizada en un mezclador de lecho fluidizado.

13. El método según cualquiera de las "25 eívrn"dr - crn-e-s—^p-a^e-G-e-d-eiit-e-S-,—a ACJteri zado porque el tiempo de procesamiento es menor de 30 minutos, venta osamente menor de 20 minutos, preferentemente menor de 15 minutos, y los más preferentemente menor de 10 minutos .

14. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la celulosa es celulosa de madera o pasta pastelera de disolución o borra de algodón.

15. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la celulosa es finamente triturada a un tamaño de grano menor de 2 mm, preferentemente menor de 1 mm, y lo más preferentemente menor de 0.7 mm.

16. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque durante el trabajo, la temperatura de la mezcla es ajustada por la circulación de un medio de calentamiento o enfriamiento externo.