NL8801641A - Werkwijze voor het verlagen van carbamaatgehalten van produkten bereid uit cellulosecarbamaat, alsmede produkten behandeld volgens de werkwijze. - Google Patents

Description

i -1- ï

Werkwijze voor het verlagen van carbamaatgehalten van produkten bereid uit cellulosecarbamaat, alsmede produk-ten behandeld volgens de werkwijze.

De onderhavige uitvinding betreft het verlagen van het aantal carbamaatgroepen in produkten bereid uit cellulosecarbamaat. Zoals bekend is, is cellulosecarbamaat een verbinding die gevormd wordt wanneer cellulose wordt 5 verhit in de aanwezigheid van ureum. Cellulosecarbamaat is een in alkali oplosbare verbinding, en dit maakt het mogelijk, dat zij wordt omgezet in de vorm van uiteenlopende produkten door eerst daarvan een alkali-oplossing te bereiden en daarna uit deze oplossing produkten in de ge-10 wenste vorm, bijvoorbeeld als vezels, films, sponsachtige produkten, etc. neer te slaan.

Eén van de factoren die van invloed zijn op de eigenschappen bij het gebruik van cellulosecarbamaatpro-dukten is het carbamaatgehalte, dat wil zeggen het aantal 15 carbamaatgroepen in de celluloseketens. Het is bekend dat carbamaatgroepen in een zekere mate de gevoeligheid van de produkten voor water vergroten en daarmee een effect hebben op de natte sterkte van de produkten. Het is mogelijk om door vermindering van het aantal carbamaat-20 groepen de natte sterkte-eigenschappen van de produkten zodanig te beïnvloeden als kan worden gewenst. In het Finse octrooischrift No. 64605 wordt een werkwijze beschreven voor het verlagen van de hoeveelheid carbamaatgroepen door de produkten met alkali-oplossingen te be-25 handelen. Deze werkwijze maakt in beginsel volledige verwijdering van de carbamaatgroepen mogelijk, zodat produkten die bestaan uit geregenereerde cellulose, worden verkregen.

Gevonden werd echter, dat verlaging van de hoe-30 veelheid carbamaatgroepen met behulp van alkali een ongunstig effect heeft op bepaalde sterktekenmerken, in het bijzonder als op een industriële schaal maximaal snelle en doeltreffende verwijdering van carbamaatgroepen wordt beoogd, onder toepassing van bijvoorbeeld geconcen-35 treerde alkali-oplossing of hoge behandelingstemperaturen.

Het doel van de uitvinding is een werkwijze .8801641

X

-2- j voor het verlagen van het carbamaatgehalte van produkten die zijn bereid uit cellulosecarbamaat zonder de vermelde nadelen te verkrijgen. De uitvinding betreft ook produkten die zijn bereid uit cellulosecarbamaat die zijn verkregen 5 onder toepassing van deze werkwijze.

De werkwijze volgens de uitvinding voor het verlagen van het carbamaatgehalte van produkten die bereid zijn uit cellulosecarbamaat door de produkten met basische oplossingen te behandelen wordt gekenmerkt door-10 dat de basische oplossing één of verscheidene alkalime-taalzouten bevat die zijn gekozen uit de groep: carbo-naten,. sulfaten, fosfaten, boraten en acetaten.

Aangenomen wordt, dat de bij de werkwijze volgens de uitvinding gebruikte base een sterke anorganische 15 of organische base is. Raadzame anorganische basen, zowel voor wat betreft prijs als voor wat betreft doeltreffendheid van behandeling, zijn alkalimetaalhydroxyden, in het bijzonder natriumhydroxyde, en het oplosmiddel is met voordeel water. Als organische base kan bijvoorbeeld 20 tetramethylammoniumhydroxyde worden gebruikt. De base concentratie ligt met voordeel in het traject van 0,5 tot 5 gew.%.

De alkalizouten worden, zoals de uitvinding leert, gekozen uit de groep die zouten bevatten, die 25 goed oplosbaar zijn in basische oplossingen. Het zijn onder andere carbonaten, sulfaten, fosfaten, boraten en acetaten. Het alkalimetaal is bij voorkeur natrium.

Het aan te bevelen alkalimetaalzout is een natriumzout, en daarom wordt het zout bij de behandelingsoplossing 30 met voordeel gekozen uit de groep: natriumcarbonaat, natriumsulfaat, natriumfosfaat, natriumboraat en natrium-acetaat. De behandelingsoplossing kan zout in de hoeveelheid van 5-35 gew.% bevatten. De vermelde hoeveelheid heeft betrekking op de hoeveelheid van het droge zout.

35 De hoeveelheden kunnen dienovereenkomstig worden vergroot wanneer zouten die kristalwater bevatten, worden gebruikt.

De behandeling vindt met voordeel plaats met verhoogde temperatuur. De temperatuur kan zijn van kamer-40 temperatuur tot ten hoogste 120°C. Wanneer lagere tempera- „8801641 i -3- ΐ turen worden toegepast, bestaat een gevaar dat de behan-delingstijd overmatig lang zal worden. In een industriële werkwijze mag de behandelingstijd niet lang zijn, en hoge reactiesnelheid wordt daarom beoogd door de reactietempe-5 ratuur te verhogen en/of geconcentreerde baseoplossingen te gebruiken. De geschikte behandelingstemperatuur kan daarom liggen in het traject van 80-100°C, en de geschikte behandelingstijd bij genoemde temperaturen kan zijn van 5 sec. tussen 10 minuten.

10 De behandeling wordt geschikt uitgevoerd door het te behandelen produkt gedurende de gewenste tijdsperiode onder te dompelen in de behandelingsoplossing. Het te behandelen produkt kan elke denkbare vorm hebben, maar de voorkeur heeft de vorm van een continu produkt, omdat 15 dit produkt met een zodanige snelheid via de behandelingsoplossing wordt geleverd, dat de behandeling de gewenste duur zal hebben.

Volgend op de behandeling wordt wassing van het produkt uitgevoerd, hetgeen plaatsvindt in de vorm van 20 wassen met water. Het waswater kan een kleine hoeveelheid zuur bevatten ter verwijdering van alle base die kan zijn achtergebleven in het produkt. Als zuur kan bijvoorbeeld azijnzuur worden gebruikt. De produkten worden op normale manier na wassen gedroogd.

25 De uitvinding zal nader worden toegelicht in de navolgende, niet-beperkende voorbeelden. De hoeveelheid carbamaatgroepen wordt daarom gekenmerkt met behulp van het stikstofgehalte zoals gemeten door middel van de zogenaamde Kjeldahl-methode. De methode is bijvoorbeeld 30 beschreven in: Snell-Hilton, Encyclopedia of Industrial Chemical Analysis, Interscience Publishers, New York., 1966, vol. 2, biz. 530.

Voorbeeld I.

35 Cellulosecarbamaatvezels werden bereid door gebleekte sulfietcellulose met ureum te impregneren.

Impregnering werd voltooid door de cellulose onder te dompelen in vloeibare ammoniak bevattende 16% ureum en 20% water. Bij impregnering werd de cellulose bij kamer-40 temperatuur gedroogd ter verwijdering van de ammoniak, .8601641 i -4- ψ en daarna bij 100°C ter verwijdering van het water. De droge, geïmpregneerde cellulose werd 3 uur lang bij 140°C verhit, zodat zij werd omgezet in cellulosecarbamaat, die na wassing met. water een stikstofgehalte van 3,4%, 5 berekend op het droge materiaal, had. Dit cellulosecarbamaat werd geactiveerd door het 1 uur lang in water te drenken, gevolgd door NaOH toevoeging en oplossing van de cellulosecarbamaatprodukten onder roeren bij -5°C gedurende 1 uur. De aldus verkregen oplossing was geel-10 achtig en helder. Zij werd gefiltreerd en van lucht ontdaan door vacuumbehandeling. De aldus verkregen oplossing werd gesponnen met een miniatuurspinmachine door een mondstuk met 300 gaten van 50 fm diameter, in een neerslagbad bevattende 8% zwavelzuur en 20% Na2SO^.

15 De aldus verkregen cellulosecarbamaatvellen werden behandeld met een waterige oplossing bevattende 2 gew.% natriumhydroxyde en 10 gew.% natriumcarbonaat.

De behandeling werd uitgevoerd door de vezels bij 90°C in de behandelingsoplossing te dompelen, waarin zij ge-20 durende de behandelingsperioden van verschillende lengten werden gehouden. Na behandeling werden de vezels gewassen met water dat enig azijnzuur bevatte.

De kenmerken van de vezels die gebruikt werden als uitgangsmateriaal en van die welke werden verkre-25 gen zijn vermeld in tabel A.

__Tabel A____________________________

Behandelingstijd, seconde

Kenmerk O 30 60 130 30 -----------------------------------------------------------

Stistofgehalte, % 2,3 1,20 0,81 0,41 dtex 1,1 2,12 2,08 2,02

Treksterkte wanneer droog, cN/dtex 2,43 2,33 2,46 2,35 35 Relatieve rek bij breuk, % 8,6 14,9 14,7 14,2

Lussterkte, cN/dtex 0,31 0,45 0,42 0,42 .8801641 -5-

Voorbeeld II.

Als in voorbeeld I werden cellulosecarbamaat-vezels bereid, en zij werden behandeld met een waterige oplossing bevattende 2 gew.% natriumhydroxyde en 20 gew.% 5 natriumcarbonaat. De behandeling werd uitgevoerd bij 90°C waarbij uiteenlopende behandelingstijden werden toegepast. Na behandeling werden de vezels gewassen met water dat azijnzuur bevatte, en gedroogd.

De kenmerken van de aldus verkregen vezels 10 zijn vermeld in tabel B.

Tabel B

Behandelingstijd, seconde

Kenmerk O 30 60 120 15 -----------------------------------------------------------

Stistofgehalte, % 2,08 0,91 0,47 0,32 detex 1,53 1,59 1,58 1,54

Treksterkte wanneer droog, cN/dtex 2,30 2,52 2,39 2,44 20 Relatieve rek bij breuk, % 9,2 11,4 11,9 11,4

Lussterkte, cN/dtex 0,36 0,39 0,39 0,40 25 Voorbeeld III.

Als in voorbeeld I, werden cellulosecarbamaat-vezels bereid, en zij werden behandeld met een waterige oplossing bevattende 4 gew.% natriumhydroxyde en 20 gew.% natriumcarbonaat. De behandeling werd uitgevoerd bij 30 100°C, onder toepassing van uiteenlopende behandelings tijden. Na behandeling werden de vezels gewassen met water dat azijnzuur bevatte.

De kenmerken van de aldus verkregen vezels zijn vermeld in tabel C.

.8801641 -6-

Tabel C

Behandelingstijd, sec.

Kenmerk 0 30 60 120 5 -----------------------------------------------------------

Stikstofgehalte, % 2,32 0,36 0,29 0,27 dtex 2,11 2,13 2,07 2,05

Treksterkte wanneer droog, cN/dtex 2,43 2,28 2,48 2,35 10 Relatieve rek bij breuk, % 8,6 18,11 13,7 14,6

Lussterkte, cN/dtex 0,36 0,59 0,44 0,43 15 Voorbeeld IV.

Als in voorbeeld I, werden cellulosecarbamaat-vezels bereid, en zij werden behandeld met een waterige oplossing bevattende 4 gew.% natriurahydroxyde en 23 gew.% natriumacetaat. De behandeling werd uitgevoerd bij 100°C 20 onder toepassing van uiteenlopende behandelingstijden.

Na behandeling werden de vezels gewassen met water dat azijnzuur bevatte, en gedroogd.

De kenmerken van de aldus verkregen vezels zijn vermeld in tabel D.

25 Tabel D

Behandelingstijd, sec.

Kenmerk 0 30 60 120 30 Stikstofgehalte, % 3,03 0,56 0,41 0,26 dtex 1,60 1,79 1,81 1,76

Treksterkte wanneer droog, cN/dtex 2,59 2,40 2,49 2,43

Relatieve rek bij breuk, 35 % 8,6 16,5 15,8 16,4

Lussterkte, cN/dtex 0,29 0,57 0,655 0,64 .8801641 4 -7- ί

Voorbeeld V.

Als in voorbeeld T, werden cellulosecarbamaat-vezels bereid, en zij werden behandeld met een waterige oplossing bevattende 4 gew.% natriumhydroxyde en 26 5 gew.% natriumsulfaat. Behandeling werd uitgevoerd bij 100°C onder toepassing van de uiteenlopende behandelings-tijden. Na behandeling werden de vezels gewassen met water dat azijnzuur bevatte, en gedroogd.

De kenmerken van de aldus verkregen vezels 10 zijn vermeld in tabel E.

Tabel E

Behandelingstijd, sec.

Kenmerk O 30 60 15 -----------------------------------------------------------

Stikstofgehalte, % 3,03 0,58 0,40 dtex 1,60 1,77 1,70

Treksterkte wanneer droog, cN/dtex 2,59 2,33 2,47 20 Relatieve rek bij breuk, % 8,3 16,1 14,6

Lussterkte, cN/dtex 0,29 0,63 0,49 25 Verqelijkinqsvoorbeeld 1.

Als in voorbeeld I werden cellulosecarbamaat-vezels bereid, zij werden behandeld met een 2 gew.% waterige oplossing van natriumhydroxyde. De behandeling werd uitgevoerd bij 100°C, onder gebruikmaking van uit-30 eenlopende behandelingstijden. Na behandeling werden de vezels als in voorbeeld I gewassen.

De kenmerken van de aldus verkregen vezels zijn vermeld in tabel F.

„8801641 ___ 4

Tabel F

-8-

Behandelingstijd, sec.

Kenmerk O 30 60 120 5 -----------------------------------------------------------

Stikstofgehalte, % 2,31 0,89 0,59 0,34 dtex 2,15 2,33 2,41 2,26

Treksterkte wanneer droog, cN/dtex 2,28 1,74 1,72 1,95 10 Relatieve rek bij breuk, % 10,4 23,9 25,3 20,6

Vergelijkingsvoorbeeld 2.

15 Vergelijkingsvoorbeeld 1 werd herhaald, onder toepassing van de behandelingstemperatuur van 90°C. De resultaten zijn weergegeven in tabel G.

Tabel G

20 -----------------------------------------------------------

Behandelingstijd, sec.

Kenmerk 0 30 60 120

Stikstofgehalte, % 2,22 1,18 0,79 0,45 25 dtex 2,07 2,39 2,37 2,35

Treksterkte wanneer droog, cN/dtex 2,36 1,74 1,75 1,88

Relatieve rek bij breuk, % 8,6 24,2 24,8 27,4 30 ------------------------------------------------------------

Vergelijkingsvoorbeelden 1 en 2 maken duidelijk, dat, wanneer cellulosecarbamaatvezels werden behandeld met een basische oplossing die niet oplosbare alkalime-35 taalzouten als in voorbeelden I-V bevatte, de sterkte van het produkt werd aangetast en de relatieve rek aanzienlijk toenam.

-conclusies- .8801641

Claims (6)

1. Werkwijze voor het verlagen van het carbamaat-gehalte in uit cellulosecarbamaat bereide produkten door behandeling van de produkten met basische oplossingen, met het kenmerk, dat de basische oplossing 5 ëën of verscheidene alkalimetaalzouten bevat die gekozen zijn uit de groep: carbonaten, sulfaten, fosfaten, boraten en acetaten.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat als basische oplossing wordt gebruikt 10 een 0,5-5 % waterige natriumhydroxydeoplossing.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, m e t het kenmerk, dat het alkalimetaalzoutgehalte van de basische oplossing 5-35 gew.%, berekend als droog zout, is.

4. Werkwijze volgens ëën of meer van de vooraf gaande conclusies, met het kenmerk, dat het alkalimetaal natrium is.

5. Produkten bereid uit cellulosecarbamaat en waarvan het carbamaatgehalte verlaagd is door behandeling 20 van de produkten met basische oplossingen, g e k e n -me r k t, doordat de produkten zijn behandeld met een basische oplossing die ëën of verscheidene alkalimetaal-zouten bevat die gekozen is resp. zijn uit de groep: carbonaten, sulfaten, fosfaten, boraten en acetaten.

6. Produkten volgens conclusie 5, geken merkt, doordat het alkalimetaalzout gekozen is uit de groep: natriumcarbonaat, natriumsulfaat, natriumfosfaat, natriumboraat, natriumacetaat, of mengsels daarvan. ---- -- .8801641