PL168783B1

PL168783B1 - Sposób regeneracji włókien, folii i innych z karbaminianu celulozy

Info

Publication number: PL168783B1
Application number: PL29625292A
Authority: PL
Inventors: Henryk Struszczyk; Alojzy Urbanowski; Wlodzimierz Mikolajczyk; Dariusz Wawro; Jerzy Roman; Pawel Starostka; Andrzej Bodek
Original assignee: Inst Wlokien Chem
Priority date: 1992-10-13
Filing date: 1992-10-13
Publication date: 1996-04-30
Also published as: PL296252A1

Abstract

Sposób regeneracji włókien, folii i innych produktów z karbaminianu celulozy formowanych z alkalicznego roztworu karbaminianu celulozy do kwaśnej kąpieli koagulacyjnej, a następnie regenerowanych w kąpieli alkalicznej, znamienny tym, że włókna folie i inne produkty poddaje się regeneracji w wodnym roztworze wodorotlenków metali alkalicznych,jak wodorotlenek sodowy czy wodorotlenek potasowy, o stężeniu 0,5-5% wagowych, zawierającymzwiązki pierwiastków amfoterycznych, jak: cynk, glin czy cyna występujące w postaci anionów, jak: cynkany, gliniany czy cyniany w ilości 0,01-20% wagowych, korzystnie 0,1-2% wagowych oraz ewentualnie sole wodorotlenków metali alkalicznych, w temperaturze nie wyższej niż 95°C, korzystnie 40-95°C, a następnie włókna folie i inne produkty po regeneracji poddaje się standardowemu wykończeniu.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób regeneracji włókien, folii i innych produktów z karbaminianu celulozy.

Znane sposoby regeneracji włókien i folii formowanych z alkalicznego roztworu karbaminianu celulozy do kwaśnej kąpieli koagulacyjnej polegają na zastosowaniu kąpieli regeneracyjnej zawierającej wodne roztwory wodorotlenków metali alkalicznych, jak wodorotlenek sodowy lub potasowy, bądź zasad organicznych takich jak: wodorotlenek czterometyloamoniowy lub etylenodwuamina. Regenerację włókien z karbaminianu celulozy prowadzi się także w alkalicznych roztworach soli nieorganicznych, np. siarczanu sodowego. W wyniku regeneracji następuje obniżenie zawartości lub całkowite usunięcie ugrupowań karbaminianowych z karbaminianu celulozy.

Znany jest także sposób regeneracji włókien z karbaminianu celulozy polegający na formowaniu włókien z alkalicznego roztworu przędzalniczego do wodnego roztworu węglanu sodowego.

Sposoby regeneracji włókien i folii z karbaminianu celulozy opisane zostały w czasopismach „KemiraNews“, nr. 2, str. 8,1987 r., Proceedingsof 14IFATCC Congress, cz. II, 1987 r.,Tampere, Finland, monografii „Cellulose Structure, Modyfication and Hydrolysis“ John Wiley and Sons Inc., New York, str, 131, 1986 r., Proceedings of 23 International Congress in Dornbrin, Austria, 1984 r., jak również w patentach: fińskim nr64605, europejskim nr 103618, niemieckich nr nr. 3534371 i 353457 oraz polskim zgłoszeniu patentowym P. 290948.

Sposób regeneracji włókien, folii i innych produktów z karbaminianu celulozy formowanych z alkalicznego roztworu karbaminianu celulozy do kwaśnej kąpieli koagulacyjnej, według wynalazku polega na tym, że włókna folie i inne produkty poddaje się regeneracji w wodnym roztworze

168 783 wodorotlenków metali alkalicznych, jak wodorotlenek sodowy czy wodorotlenek potasowy, o stężeniu 0,5-5% wagowych, zawierającym związki pierwiastków amfoterycznych, jak: cynk, glin czy cyna występujące w postaci anionów, jak: cynkany, gliniany czy cyniany w ilości 0,01-20% wagowych, korzystnie 0,1-2% wagowych. Roztwór regeneracyjny ewentualnie zawiera także sole wodorotlenków metali alkalicznych, na przykład węglan sodowy czy siarczan sodowy. Proces regeneracji prowadzi się w temperaturze nie wyższej niż 95°C, korzystnie 40-95°C. Następnie włókna, folie i inne produkty z karbaminianu po regeneracji poddaje się standardowemu wykończeniu.

Sposób regeneracji włókien, folii i innych produktów z karbaminianu celulozy według wynalazku polega także na tym, że włókna folie i inne produkty formowane z alkalicznego roztworu karbaminianu celulozy do kwaśnej kąpieli koagulacyjnej, poddaje się najpierw regeneracji w wodnym roztworze wodorotlenków metali alkalicznych, jak wodorotlenek sodowy czy wodorotlenek potasowy, o stężeniu 0,5-5% wagowych, z ewentualnym dodatkiem soli tych wodorotlenków, a następnie dalszej regeneracji w wodzie o temperaturze nie niższej niż 50°C, korzystnie 60-95°C i/lub parze wodnej o temperaturze nie niższej niż 100°C. Włókna, folie i inne produkty po regeneracji poddaje się standardowemu wykończeniu.

Proces regeneracji włókien i folii z karbaminianu celulozy korzystnie prowadzi się stosując rozciąg w zakresie 30-80%.

Sposób według wynalazku umożliwia istotne obniżenie zawartości grup karbaminianowych w regenerowanych włóknach, foliach i innych produktach z karbaminianu celulozy np: fibrydach w sposób efektywniejszy niż znane dotychczas sposoby.

Zastosowanie do regeneracji w sposobie według wynalazku wodnego roztworu wodorotlenków metali alkalicznych zawierającego związki pierwiastków amfoterycznych w postaci anionów w istotny sposób przyspiesza i ułatwia proces hydrolizy ugrupowań karbaminianowych w tworzywie włókna, folii czy innych produktów z karbaminianu celulozy. W wyniku zastosowania nawet niewielkich ilości tego rodzaju modyfikatorów alkalicznej kąpieli regeneracyjnej uzyskuje się istotne zwiększenie wytrzymałości wytwarzanych włókien w zakresie 2-17%, wytrzymałości w pętli w zakresie 38-125% i obniżenie zawartości azotu o 6-41% w stosunku do włókien z karbaminianu celulozy regenerowanych w standardowej alkalicznej kąpieli zawierającej wodny roztwór wodorotlenku sodowego i siarczanu sodowego.

Zaletą sposobu według wynalazku polegającego na poddaniu dodatkowej regeneracji w gorącej wodzie i/lub parze wodnej włókien, folii i innych produktów, po ich regeneracji w wodnym roztworze wodorotlenków metali alkalicznych, jest przyspieszenie procesu regeneracji oraz tworzenie specjalnej struktury nadcząsteczkowej włókien powodującej istotny wzrost ich wytrzymałości właściwej jak i wytrzymałości w pętli. W wyniku zastosowania tego sposobu regeneracji uzyskuje się zmniejszenie o 10-50% zawartości azotu oraz podwyższenie wytrzymałości włókien o około 20-30% w stosunku do włókien z karbaminianu celulozy regenerowanych tylko w wodnym roztworze wodorotlenków metali alkalicznych.

Zastosowanie w sposobie według wynalazku rozciągu podczas prowadzenia regeneracji włókien lub folii w istotny sposób wpływa na własności mechaniczne i użytkowe wytwarzanego produktu.

Sposoby według wynalazku stosuje się w przemyśle włókien chemicznych w miejsce stosowanej dotychczas metody wiskozowej do regeneracji włókien, folii i innych produktów z karbaminianu celulozy przydatnych do wytwarzania włóknin, materiałów sanitarnych, kosmetycznych czy medycznych.

Dla oznaczenia właściwości karbaminianu celulozy, jego alkalicznych roztworów i produktów z niego wytwarzanych stosowano następujące metody badawcze:

— lepkość istotną karbaminianu celulozy oznaczono zgodnie z metodą opisaną w czasopiśmie

Das Papier, nr 12, str. 12, str. 187, 1958 r.

— zawartość azotu w karbaminianie celulozy, włóknach i innych produktów z niego wytwarzanych zgodnie z metodą Kiejdahla opisaną w czasopiśmie Chemia Analityczna nr 5 str. 1039, 1960 r.

168 783 — współczynnik filtracyjności Kw* roztworu karbaminianu celulozy zgodnie z normą BN-70/7516-03 — własności mechaniczne włókien i folii zgodnie z normami PN-83/P-04653 i PN 84/P-04654.

Przedmiot wynalazku ilustrują przedstawione poniżej przykłady nie ograniczając jego zakresu.

Przykład I. 100 części wagowych karbaminianu celulozy charakteiyzującego się zawartością azotu równą 2,9% wagowych oraz lepkością istotną równą 2,3 rozpuszczono w 1225 częściach wagowych wodnego roztworu wodorotlenku sodowego o stężeniu 8,3% wagowych w czasie 1,5 godziny w temperaturze 0°C. Następnie roztwór filtrowano i odpowietrzano w czasie 4 godzin przy ciśnieniu 0,01 MPa, a otrzymany roztwór przędzalniczy charakteryzował się zawartością polimeru równą 7,32% wagowych, zawartością wodorotlenku sodowego równą 8,2% wagowych, lepkością w temperaturze 20°C równą 19 sek. oraz wskaźnikiem filtracyjności Kw* = 16. Proces przędzenia włókien prowadzono w temperaturze 22°C na maszynie przędzalniczej wyposażonej w dyszę z 1000 otworków o średnicy 60 do kąpieli koagulacyjnej zawierającej 120 g/l kwasu siarkowego i 280 g/l siarczanu sodowego. Następnie włókna poddano regeneracji w wodnym roztworze wodorotlenku sodowego zawierającym sole cyny, glinu lub cynku w czasie 3 minut. Skład kąpieli regeneracyjnej podano w tabeli 1. Włókna formowano z prędkością 30 m/min. Wytworzone cięte włókna po regeneracji poddano standardowemu wykończeniu poprzez płukanie w wodzie, nanoszenie preparatów wykończalniczych i suszenie. Otrzymano 91,5 części wagowych włókien o właściwościach mechanicznych zestawionych w tabeli 1.

Tabela 1

Skład kąpieli regener. Właściwości włókien

NaOH [%]	Sole metali	Temp. [°C]	Roz- ciąg [%]	Masa liniowa [dtex]	Wytrzyma- łość [cN/tex]	Wytrzym. w pętli [cN/tex]	Wydłu- żenie [%]	Zawart. azotu [%]
2,0	0,01% NaaZnOz	85	40	1,76	12,6	4,06	15	1,3
2,0	0,5% NazZnOz	85	40	1,94	11,0	4,69	20	1,5
2,0	0,01% NaaAłOz	85	40	1,98	10,4	5,13	30	1,6
2,0	0,5% NasAlOa	40	60	2,06	12,0	5,58	28	1,3
2,0	2% NaoAK03	85	40	1,92	12,3	5,80	18	1,2
2,0	0,01% SnC4	80	60	1,75	12,7	6,43	18	1,0
2,0	2% SnC4	80	40	1,80	11,9	6,32	19	1,0

Dla porównania włókna z karbaminianu celulozy poddano regeneracji w znanej kąpieli zawierającej 2,0% wagowych NaOH i 5% wagowych Na₂SO4 w temperaturze 85°C i przy rozciągu 40%. Włókna po regeneracji charakteryzowały się masą liniową równą 1,58 dtex, wytrzymałością 10,8 cN/tex, wytrzymałością w pętli 2,92 cN/tex, wydłużeniem 12% oraz zawartością azotu równą 1,7%.

Przykład II. 100 części wagowych karbaminianu celulozy charakteryzującego się zawartością azotu równą 2,9% wagowych oraz lepkością istotną równą 2,3 rozpuszczano w 1225 częściach wagowych wodnego roztworu wodorotlenku sodowego o stężeniu 8,3% wagowych zawierającego dodatek cynkanu sodowego w ilości 0,1% wagowego. Następnie roztwór filtrowano i odpowietrzano jak w przykładzie I, a otrzymany roztwór przędzalniczy charakteryzował się zawartością polimeru równą 7,32% wagowych, zawartością wodorotlenku sodowego równą 8,2% wagowych, lepkością w temperaturze 20°C równą 19 sek. oraz wskaźnikiem filtracyjności Kw* = 16. Proces przędzenia i formowania włókien prowadzono jak w przykładzie I. Następnie włókna poddano regeneracji w kąpieli zawierającej 2,0% wag. wodorotlenku sodowego i 50% wag. siarczanu sodowego, w temperaturze 85%, po czym włókna poddano dalszej regeneracji w parze wodnej o temperaturze 100°C. Wytworzono cięte włókna po regeneracji poddano standardowemu wykoń168 783 czeniu jak w przykładzie I. Otrzymano 91,5 części wagowych włókien regenerowanych z karbaminianu celulozy. W tabeli 2 zestawiono własności włókien regenerowanych przy rozciągu wynoszącym 40% i regenerowanych bez stosowania rozciągu.

Tabela 2

Rozciąg . [%3	Właściwości włókien
Masa liniowa [dtex]	Wytrzymałość [cN/tex]	Wytrzymałość w pętli [cN/tex]	Wydłużenie [%]	Zawart. azotu [%]
40	2,17	13,7	3,39	18	1,0
—	1,78	12,9	2,36	14	0,9

Przykład III. 100 części wagowych karbaminianu celulozy o właściwościach jak w przykładzie I rozpuszczano w 1225 częściach wagowych wodnego roztworu wodorotlenku sodowego o stężeniu 8,3% wagowych. Następnie roztwór filtrowano i odpowietrzano jak w przykładzie I uzyskując roztwór przędzalniczy o lepkości w temperaturze 20°C wynoszącej 19 sek, Kw* = 16 i zawartości polimeru równej 7,32% wagowych. Po czym z roztworu przędzalniczego formowano folię za pomocą szczelinowej dyszy niklowej o wymiarach 18 X 0,05 mm do kąpieli koagulacyjnej o temperaturze 45°C, którą stanowił wodny roztwór kwasu siarkowego o stężeniu 14,5% wagowych. Następnie folię regenerowano w czasie 3 minut w kąpieli regeneracyjnej o składzie podanym w tabeli 3. Wytworzoną folię poddano dalszym standardowym obróbkom wykończalniczym. W tabeli 3 zestawiono właściwości wytworzonych folii.

Tabela 3

Skład kąpieli regeneracyjnej	Temperatura [°C]	Właściwości folii
NaOH [%]	Sole metali	Wytrzymałość [MPa]	Wydłużenie [%]	Zawart azotu [%]
1	0,01% Na₂ZnO₂	70	88,0	17,5	1,0
1	0,5% Na₂ZnO₂	70	82,0	18,1	0,9
1	0,01% Na3A1O3	70	66,0	28,3	1,2
1	0,5% Na₃AlO3	70	68,0	30,1	1,2
1	0,05% SnC4	70	65,1	29,9	0,9

Przykład IV. Alkaliczny roztwór karbaminianu celulozy przygotowany jak w przykładzie I wtryskiwano przy intensywnym mieszaniu z prędkością 500obr./min. do kąpieli koagulacyjnej zawierającej 12% wagowych kwasu siarkowego i 20% wagowych siarczanu sodowego. Otrzymano mikrokrystaliczny karbaminian celulozy o współczynniku pęcznienia SP-330, wskaźniku wtórnego pęczenienia WRV = 280, przy zawartości azotu 1,9-2,2%. Następnie oddzielony mikrokrystaliczny karbaminian celulozy poddano w czasie 3 minut regeneracji w wodnym roztworze wodorotlenku sodowego o stężeniu 1% wagowy zawierającym cynkany, gliniany lub cyniany. Skład kąpieli regeneracyjnej oraz właściwości regenerowanego mikrokrystalicznego karbaminianu celulozy zestawiono w tabeli 4.

168 783

Tabela 4

Skiad kąpieli regeneracyjnej	Temperatura [°C]	Właściwości mikrokryst. karbaminianu celulozy
NaOH [%1	Sole metali
SP	WRV	Zawartość azotu [%]
1	0,01% Na₂ZnO₂	70	330	280	1,0
1	0,5% Na₂ZnO₂	70
1	0,01% NasAlOa	70
1	0,5% Na₃AlO₃	70	330	280	1,0
1	0,05% SnC4	70	330	280	1.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób regeneracji włókien, folii i innych produktów z karbaminianu celulozy formowanych z alkalicznego roztworu karbaminianu celulozy do kwaśnej kąpieli koagulacyjnej, a następnie regenerowanych w kąpieli alkalicznej, znamienny tym, że włókna folie i inne produkty poddaje się regeneracji w wodnym roztworze wodorotlenków metali alkalicznych, jak wodorotlenek sodowy czy wodorotlenek potasowy, o stężeniu 0,5-5% wagowych, zawierającym związki pierwiastków amfoterycznych, jak: cynk, glin czy cyna występujące w postaci anionów, jak: cynkany, gliniany czy cyniany w ilości 0,01-20% wagowych, korzystnie 0,1-2% wagowych oraz ewentualnie sole wodorotlenków metali alkalicznych, w temperaturze nie wyższej niż 95°C, korzystnie 40-95°C, a następnie włókna folie i inne produkty po regeneracji poddaje się standardowemu wykończeniu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces regeneracji włókien lub folii z karbaminianu celulozy prowadzi się stosując rozciąg w zakresie 30-80%.
3. Sposób regeneracji włókien, folii i innych produktów z karbaminianu celulozy formowanych z alkalicznego roztworu karbaminianu celulozy do kwaśnej kąpieli koagulacyjnej, a następnie regenerowanych w kąpieli alkalicznej, znamienny tym, że włókna, folie i inne produkty z karbaminianu celulozy poddaje się najpierw regeneracji w wodnym roztworze wodorotlenków metali alkalicznych, jak wodorotlenek sodowy czy wodorotlenek potasowy o stężeniu 0,5-5% wagowych, z ewentualnym dodatkiem soli tych wodorotlenków, a następnie dalszej regeneracji w wodzie o temperaturze nie niższej niż 50°C, korzystnie 60-95°C i/lub parze wodnej o temperaturze nie niższej niż 100°C, po czym włókna, folie i inne produkty po regeneracji poddaje się standardowemu wykończeniu.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że proces regeneracji włókien lub folii z karbaminianu celulozy prowadzi się stosując rozciąg w zakresie 30-80%.