NO158258B - Fremgangsmaate for forbedring av alkaliopploeseligheten av cellulosekarbamat. - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for forbedring av alkalieoppløseligheten av cellulosekarbamat. Oppløsningen gjennomføres i nærvær av urea hvorved oppløsningens viskositet ikke samtidig stiger. Til alkaliematerialet som skal anvendes for opp-løsningen tilsettes 1-10 vekt-% urea, og oppløsningen gjennomføres ved en temperatur fra +3 til -5°C. Til en vannsuspensjon av cellulosekarbamatflbre tilsettes en ved oppløsningen nødvendig alkalieoppløsning som inneholder 1-10 vekt-X urea.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for forbedring av alkalioppløseligheten av cellulosekarbamat.

I Fl patentnr. 61.033 og Fl patentsøknad nr. 810.226 be-

skrives en fremgangsmåte for fremstilling av et alkali-oppløselig cellulosederivat av cellulose og urea. Fremgangsmåten baserer seg på at urea ved oppvarming derav til dens smeltepunkt eller til en høyere temperatur begynner å dekompo-nere til isocyansyre og ammoniakk. Isocyansyren er som sådan ikke noen særlig stabil forbindelse, men den er tilbøyelig til å trimeriseres til isocyanursyre. Isocyansyren har dess-

uten tilbøyelighet til å reagere også med ureaforbindelsen hvorved det dannes biuret. Isocyansyren reagerer også med cellulosen og danner et alkalioppløselig cellulosederivat som kalles cellulosekarbamat. Reaksjonen kan angis på følgende måte:

Den dannede celluloseforbindelsen eller cellulosekarbamatet

kan etter vasking tørkes og til og med lagres i lange tider og deretter oppløses i en alkalivannoppløsning, f.eks. for fiberfremstilling. Av oppløsningen kan det fremstilles cellulosekarbamatfibrer eller -filmer ved spinning eller ekstrudering på samme måte som ved prosessen for fremstilling av viskose. Cellulosekarbamatets holdbarhet og transport-muligheter i tørr tilstand gir en stor fordel sammenlignet med viskosefremgangsmåtens cellulosexantat, som ikke kan lagres og ikke en gang transporteres i form av en oppløsning.

Dersom det ønskes en kontinuerlig fiber eller tråd fremstilt

av cellulosekarbamat som f.eks. er egnet for tekstilanvendelse, oppløses karbamatet først i alkali, f.eks. i en natrium-hydrpksyd-vannoppløsning. Fra denne oppløsning kan cellulose-karbamatoppløsningen spinnes gjennom munnstykker til et surt utfellingsbad som tilveiebringer utfelling av cellulosekarbama-

tet. Utfellingen kan også utføres i laverealkoholer, slik som f.eks. metanol, etanol, eller butanol, eller i varme vann-salt-

oppløsninger.

Spinnbarheten av cellulosekarbamatets alkalioppløsning på-virkes av bl.a. oppløsningens karbamatinnhold, viskositet og sammenklumpingstall, dvs. mengden av gellignende, bare delvis oppløste fiberpartikler i oppløsningen. Ved forhøyelse av opp-løsningens karbamatinnhold forhøyes fiberspenningens kapasitet, men på den annen side stiger også oppløsningens viskositet samtidig, hvilket igjen begrenser fiberspinningskapasiteten.

Dette skjer eksempelvis ved anvendelse av sinksalter som

stoff for forbedring av karbamatets oppløselighet.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en fremgangsmåte for forbedring av alkalioppløseligheten av cellulosekarbamat, og denne fremgangsmåten er kjennetegnet ved at det til den alkalioppløsning som anvendes for oppløsning av cellulosekarbamatet, tilsettes 1-10 vekt-% urea.

Tilsetning av urea som stoff for forbedring av cellulosekarbamatets alkalioppløselighet gir mulighet for å tilveie-bringe sterkere karbamatoppløsninger, samtidig som oppløsningens viskositet kan holdes på tilstrekkelig lavt nivå. Ureatilsetningen gir også en annen fordel. Ureaforbindelsens oppløselig-het i alkalimaterialet er en naturlig endoterm prosess, og derfor forhindrer den samtidig en temperaturforhøyelse ved opp-løsningen.

Oppløsningen av cellulosekarbamatet gjennomføres fortrinnsvis slik at karbamatet først oppslemmes i vann, hvoretter den alkalioppløsning som er nødvendig for oppløsningen, tilsettes. Urea som benyttes som hjelpestoff til oppløsningen, kan tilsettes adskilt for seg, men tilsetningen skjer hensiktsmessig sammen med alkalioppløsningen. Den egentlige oppløsningen gjennomføres helst ved ca. -5°C under stadig omrøring og ved avkjøling etter behov. Urea minsker avkjølingsbehovet ettersom oppløsning av urea i alkalimaterialet er endoterm. Tilstrekkelig oppløsning skjer vanligvis i løpet av 1-3 timer. Dersom høyere temperatur benyttes ved oppløsningen, synker oppløsnings-

hastigheten i høy grad.

En tilstrekkelig mengde urea for forbedring av cellulosekarbamatets oppløselighet ligger som nevnt mellom 1 og 10 vekt-% og er hensiktsmessig mellom 3 og 8 vekt-%.

Oppfinnelsen belyses nærmere i nedenstående eksempler.

Eksempel 1

Cellulosekarbamat for oppløsningsforsøk ble fremstilt på følgende måte:

En merkantil dissolvingsmasse DP ble regulert til nivået

370 ved bestråling med et gamma-stråleapparat, hvorved dosen var ca. 1,5 Mrad. Cellulosen ble tørroppdelt, og et parti på 400 g ble impregnert med flytende ammoniakk ved -40°C.

I ammoniakken var det oppløst 400 g urea. Etter impregnerin-gen ble overskuddet av oppløsningen fjernet og massen tørket.

I cellulosen var tilbake 67% av cellulosens vekt av urea. Deretter ble cellulosen anbragt i et varmeskap i 4,5 timer

ved 125-230°C. Reaksjonsproduktets DP var 269, og nitrogen-innhold 1,9%.

Ved et forsøk på å oppløse cellulosekarbamat- ble det benyttet 14 g av det på den ovenfor angitte måte fremstilte cellulosekarbamat, som ble oppslemmet i 74 g kaldt vann. Suspensjonen ble avkjølt til +3°C.

Til den avkjølte suspensjonen ble det tilsatt 112 g av en oppløsning som inneholdt 18 g natriumhydroksyd, 20 g urea og 74 g vann. Etter tilsetningen ble suspensjonen anbragt i et kaldt bad hvis temperatur var -5°C. Etter 3 timers omrøring ble oppløsningens kuleviskositet og filtrerbarhet målt. Filtrerbarheten ble bestemt ved måling av det såkalte sammenklumpingstallet som oppnås med en fremgangsmåte ifølge artikke-len H. Sihtola, Papper og Trå 44 (1962), nr. 5, side 295-300. Ved fremgangsmåten benyttes et miniatyrfilter hvis effektive overflateinnhold er 3,8 cm 2, og hvis filtermateriale er papir Macherey-Nagel Mn 616. Filtrerbarhet beregnes med formelen:

P^q = den ..oppløsningsmengde (g) som har gått gjennom

filteret på 20 min.

PgQ = den oppløsningsmengde (g) som har gått gjennom filteret

p 60 min., og

KW

20,60 =sammenklumpingstallet.

I tabell I angis de ureamengder som ble benyttet ved oppløsnin-gen, viskositeten til den oppnådde oppløsning, den oppløsnings-mengde som hadde gått gjennom filteret på 1 time, og sammenklumpingstallet. Både viskositeten og sammenklumpingen ble bestemt ved -5°C.

Eksempel 2

Oppløsningsforsøk hvor det foruten urea ble benyttet slnk-oksyd som oppløsningsforbedrende stoffj ble gjennomført ifølge eksempel 1. Resultatene er angitt i tabell II. Ureatilsetningen forhøyer således Ikke viskositeten slik som sinktilsetningen. Ved å erstatte halvparten av sinker med urea (4%) oppnås et likt eller bedre resultat i for-hold til med bare sinksalttilsetning.

Eksempel 3

Fremstillingen og oppløsningen av karbamatet ble utført på samme måte som i eksempel 1. Karbamatet ble oppløst ved anvendelse av forskjellige urea- og sinksalttilsetninger. Resultatene er angitt i tabell III.

Eksempel 4

Cellulosekarbamatet ble fremstilt og oppløst på samme måte som i eksempel 1. Oppløsningen inneholdt 6, 6 vekt-% cellulosekarbamat. Resultatene er angitt i tabell IV.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for forbedring av alkalioppløselig-heten av cellulosekarbamat, karakterisert ved at det.til den alkalioppløsning som anvendes for oppløsning av cellulosekarbamatet, tilsettes 1-10 vekt-% urea.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at cellulosekarbamatet oppløses ved en temperatur fra +3 til -5°C.