PL17288B1 - Sposób Wytwarzania jednorodnych roztworów wiskozy. - Google Patents

Description

Dotychczas sztuczny jedwab wiskozowy wytwarza sie przez traktowanie dojrzalej lub niepoddawanej dojrzewaniu alkalicelu- lozy okolo 32 do 38 kg-ami dwusiarczku wegla na 100 kg celulozy, poczem otrzyma¬ ny produkt rozpuszczano w lugu i wytwo¬ rzona wiskoze pozostawiano na pewien czas, a po odpowiedniem dojrzewaniu poddawano ja przedzeniu w kapielach przedzalniczych, zlozonych z kwasnego siarczanu. Ilosc dwu¬ siarczku wegla dobiera sie przewaznie tak, zeby stanowila ona nieco powyzej % ilosci teoretycznej, potrzebnej do wytworzenia ksantogenianu. Dotychczas nie wyjasniono jeszcze dostatecznie, dlaczego do siarkowa¬ nia celulozy wystarcza mniejsza ilosc siarczku wegla, niz to przewiduje teorja.Mozna wytwarzac wiskoze, stosujac jeszcze mniejsze ilosci dwusiarczku wegla, jak to wynika np. z patentu francuskiego Nr 430221 (Dzialanie gazowego dwusiarczku wegla w stojacych zbiornikach), z patentu angielskiego Nr 183882 (Dzialanie dwu¬ siarczku wegla w obecnosci rozcienczalni¬ ków, jak benzolu), z patentu angielskiego Nr 193926 (Dzialanie dwusiarczku wegla na alkaliceluloze, otrzymana z celulozy, po¬ traktowanej uprzednio kwasami) oraz z patentów Lilienfeld'a (Dzialanie dwusiarcz¬ ku wegla w nizszych temperaturach.Rozpowszechnilo sie przytem przeko¬ nanie, ze dwusiarczek wegla nie powoduje wytwarzania' sie •pochodnych celulozy o okreslonym skladzie chemicznym, nato¬ miast sprzyja niewyjasnionym jeszcze pro¬ cesom chemiczno-koloidowym, prowadza¬ cym do wytworzenia fazy rozproszonej ce¬ lulozy.Siarkowanie mniejszemi ilosciami dwu¬ siarczku wegla nie przyjelo sie dotychczas w praktyce, poniewaz powoduje ono trudno¬ sci podczas saczenia, a wytworzone z tego materjalu nici na dotyk pozostawiaja wie¬ le do zyczenia.Obecnie wykryto, ze prowadzac siarko¬ wanie we wlasciwy sposób, mozna wytwo¬ rzyc jednorodne ksantogeniany o okreslo¬ nym skladzie chemicznym, koagulujace sie jednoczesnie i jednolicie i dajace w od¬ róznieniu od zwyklych procesów wiskozo¬ wych jednorodne wlókna podczas przedze¬ nia.Wytwarzanie tych jednorodnych ksan- togenianów odbywa sie zgodnie z wynalaz¬ kiem w ten sposób, ze dwusiarczek wegla przeznaczony do polaczenia z alkalicelulo- za, odmierzony dokladnie w stosunku ste- chjometrycznym, odpowiadajacym jedno-, dwu-, trój- albo cztero-celulózoksantoge- nianowi, doprowadza sie do alkalicelulozy bardzo powoli.Sztuczny jedwab, otrzymany z tych ksantogenianów, rózni sie dzieki swej jed¬ norodnej budowie od zwyklych jedwabi wiskozowych tern, ze daje sie znacznie równomierniej barwic. Stanowi to bardzo wazna zalete. Dotychczasowy jedwab sztuczny przyjmuje barwniki nierówno¬ miernie, co powoduje wielkie niedogodno¬ sci, tak iz nawet proponowano barwic sztucz¬ ny jedwab odpowiedniemi barwnikami, na¬ stepnie materjal po otrzymaniu odpowied¬ niego odcienia barwnego rozsortowac i tak rozsortowany materjal zpowrotem wybielic w celu opakowania go partjami, któreby dalej barwily sie jednolicie bez trudnosci. rodczas przedzenia zwyklej wiskozy nalezy, zgodnie z doswiadczeniem, odpo¬ wiednio dostosowac do zadanej grubosci nitki wielkosc otworów dyszy przedzalni¬ czej, stezenie kwasu w kapieli przedzalni¬ czej, jak równiez lepkosc wiskozy w sto¬ sunku do zawartosci celulozy i jej dojrza¬ losci. Wiskozy otrzymane nowym sposo¬ bem nie stanowia mieszaniny ksantogenia¬ nów o rozmaitych zdolnosciach scinania sie, lecz wytwory jednolite, równomiernie sci¬ najace sie. Z tego wynika wielka korzysc, poniewaz, stosujac kapiel przedzalnicza o stalym skladzie bez wzgledu na lepkosc, mozna z tych samych otworów dyszy prze¬ dzalniczej wytwarzac nitki od najgrub¬ szych do najcienszych.O wlasciwem scinaniu sie mozna sie przekonac doswiadczalnie, oznaczajac stan dojrzalosci wedlug Hottenroth'a i wedlug Hottenrothfa-Mukoyamy. Porównanie wy¬ ników, otrzymanych przy uzyciu dotych¬ czasowych wiskoz, z wynikami, jakie daja wiskozy wedlug wynalazku, prowadzi do zdecydowanych wniosków. Niejednorodne wiskozy nie daja scisle ograniczonego punk¬ tu krzepniecia z chlorkiem amonu, w prze¬ ciwienstwie do wiskoz otrzymanych zgodnie z wynalazkiem. Niejednorodne wiskozy da¬ ja w oznaczeniu Hottenroth'a-Mukoyamy nieregularne krzywe lepkosci z mniej lub wiecej wyraznemi zalamaniami. Punkty za¬ laman krzywej Mukoyamy odpowiadaja dokladnie poszczególnym ksantogenianom, zawartym w niejednorodnej wiskozie, a mianowicie przy 2,7 i^ 15 cm3 chlorku amo¬ nu. Wiskozy wedlug wynalazku daja slabe, lecz stale wzrastajace linje az do punktu koagulacji.Sposobem wedlug wynalazku mozna otrzymywac jedno-, dwu-, trój- i cztero- celulozoksantogeniany. Wlasciwy przebieg reakcji uwarunkowany jest dzialaniem dwusiarczku wegla na alkalicelulozy, wy¬ kazujace odpowiednia zdolnosc pochlania¬ nia, przyczem siarkowanie uskutecznia siew icmperaturach, w których zachodzi po¬ woli reakcja chemiczna dwusiarczku wegla.Do wytwarzania jedno-celulozoksanto- genianu nadaja sie alkalicelulozy o wszel¬ kiej reaktywnosci, przyczem nie nalezy tu zachowywac zadnych ostroznosci specjal¬ nych, poniewaz nie moga sie wytwarzac ksantogeniany wyzsze; temperatura moze byc pokojowa.Natomiast do wytwarzania cztero-celu- lozoksantogenianu mozna stosowac tylko alkaliceluloze o najwyzszej reaktywnosci, pracujac przytem w nizszych temperatu¬ rach. Reaktywnosc alkaliceluloz mozna re¬ gulowac, dobierajac czas dojrzewania oraz jego warunki* Im dluzej dojrzewa alkali- celuloza, tern wieksza jest potem jej reak¬ tywnosc. Równiez malo aktywne celulozy, jak np. bawelna, daja alkaliceluloze, która przez dojrzewanie osiaga najwyzsza zdol¬ nosc reagowania.Te silnie reaktywne celulozy sa czescio¬ wo rozpuszczalne w alkaljach. W tym przy¬ padku do siarkowania nie potrzeba baraty, lecz wystarczy celulozy te zagniesc na cia¬ sto, wzglednie rozpuscic w lugu sodowym i w temperaturze okolo 0°C dodawac dwu¬ siarczek wegla, tak dlugo zagniatajac lub mieszajac calosc, az zniknie calkowicie zmetnienie, spowodowane wytworzeniesa emulsji dwusiarczku wegla.Przy 8%-wej celulozie, rozpuszczonej, jako ksantogenian, w 1% lugu sodowym, natychmiast po rozpuszczeniu jedno-ceiu- lozoksantogenian wykazuje dojrzalosc nie- dajaca sie zmierzyc, zas dwu-celulozoksan- togenian dojrzalosc 15° Hottenrotha, trój- celulozoksantogenian — dojrzalosc 7° Hot- tenroth'a, a cztero-celulozoksantogenian — dojrzalosc 2° Hottenroth'a, Te stopnie dojrzalosci dotycza wiskoz o lepkosci 20 do 30 sekund spadku kuli. Wi¬ skozy o nizszej lepkosci wykazuja dojrza¬ losc o 1° do 2° Hottenroth'a nizsza, zas wi¬ skozy o wyzszej lepkosci wykazuja dojrza- dosc o 1° do 2° Hottenroth'a wieksza.Ponizsza tablica podaje ilosci dwusiarcz¬ ku wegla, przypadajace na 100 kg celulozy (waga substancji suchej), odpowiadajace rozmaitym ksantogenianom, jak równiez stopnie dojrzalosci odpowiadajace lepkosci od 20 do 30 sekund spadku kuli. W tablicy tej pod punktem solnym wiskozy rozumie sie taka koncentracje soli kuchennej, która wlasnie jest wystarczajaca, aby doprowa¬ dzic do koagulacji wpadajaca krople wi¬ skozy.Jedno-celulozoksantogenian Dwu- Trój- „ Cztero- „ „ Przy otrzymywaniu tych ksantogenia- nów, jak juz powiedziano, nalezy uwazac, zeby ilosc dwusiarczku wegla, wiazaca sie z alkaliceluloza, mozliwie dokladnie odpo¬ wiadala stosunkom stechiometrycznym i zeby reakcja zachodzila równoczesnie i rów¬ nomiernie w calej masie, Toostatnie mozna dwusiar¬ czek wegla 47 kg. 23,4 „ 15,7 . 11,7 .Stopien dojrzalosci Hottennth'a 15° 70 2,5° Punkt solny 10° 0° 0° osiagnac zapomoca doboru temperatury odpowiednio do uzytej aparatury. Niejed¬ norodnosc ksantogenianów mozna stwier¬ dzic z przebiegu krzywych Hottenroth'a- Mukoyamy.A zatem niniejszy wynalazek opiera sie na tern, ze przy otrzymywaniu ksantoge- — 3 -nianów celulozy stosuje sie mozliwie do¬ kladnie odmierzone ilosci dwusiarczku we¬ gla, uzyte w stosunkach stechjometrycz- nych, odpowiednio do tego, jaki ma sie otrzymac ksantogenian, dzieki czemu przy dalszej przeróbce otrzymuje sie produkty jednorodne. Otrzymane w ten sposób ksan- togeniany róznia sie od dotychczasowych nietylko tern, ze sa chemicznie jednorodne, lecz takze tern, ze wykazuja zupelnie inne wlasciwosci przedzalnicze. Prawo Herzog'a o zaleznosci przekroju nitki od stosunku kwasu siarkowego do siarczanu jest np. tu¬ taj zupelnie niesluszne, jak równiez nie sluszne sa prawa Bronnerta, dotyczace sto¬ sunków miedzy gruboscia poszczególnych nitek a otworem dyszy i stezeniem kwasu.Ksantogenianem najlepszym do prze¬ dzenia okazal sie dwu-celulozoksantoge- niah, który przed przedzeniem nie wymaga dojrzewania, a prócz tego wykazuje pewna trwalosc, poniewaz daje sie przechowywac bez szkody dla wlasciwosci nitki, nie tra¬ cac jednorodnosci.Przyklad L W celu wytworzenia dwu- celulozoksantogenianu oziebia sie w bara- cie do 14°C alkaliceluloze, która dojrzewa¬ la w temperaturze 24° przez 72 godziny i zawiera 100 kg celulozy, 45 kg lugu sodo¬ wego i 165 kg wody, a nastepnie siarkuje, dodajac powoli 24 kg (teoretycznie 23,5 kg) dwusiarczku wegla. Zaleznie od aparatu, w którym sie siarkuje (szybkosc obrotu bara- ty, szczelnosc i cisnienie w tym aparacie), trzeba zastosowac niewielki nadmiar dwu¬ siarczku wegla, poniewaz czesto zdarzaja sie jego straty. Nadmiar ten nalezy ustalic doswiadczalnie zapomoca analiz otrzyma¬ nego ksantogenianu. Po 2-ch do 3-ch godzi¬ nach siarkowanie jest skonczone. Pod ko¬ niec reakcji mozna temperature podniesc prawie do 25°C.Otrzymany dwu - celulozoksantogenian jest klaczkowaty i nie zbija sie w kulki, jak to zwykle ma miejsce. Rozpuszcza sie on calkowicie w rozcienczonym lugu, jednakze dojrzewanie zachodzi predzej, jesli jako rozpuszczalnik zastosowac lug bardziej roz¬ cienczony, niz w przypadku stosowania lu¬ gu bardziej stezonego. Przez odpowiedni dobór stezenia lugu mozna w szerokich gra¬ nicach zmieniac trwalosc otrzymanej wi¬ skozy. Jesli wiskoza ma byc zaraz podda¬ wana przedzeniu, to ze wzgledów ekono¬ micznych stosuje sie bardziej rozcienczony, okolo 6 — 1% lug. Jesli natomiast wiskoze przed przedzeniem ma sie przechowac dlu¬ zej, to bierze sie lug bardziej stezony, oko¬ lo 7 — 8%. Do przedzenia mozna stosowac zwykle kapiele przedzalnicze, stosujac jed¬ nakze znacznie krótsze dlugosci zanurza¬ nia. Jako dysze przedzalnicze moga sluzyc z powodzeniem dysze o srednicy otworów 0,1 mm, nawet do wytwarzania pojedyn¬ czych wlókienek o grubosci 2 denierów bez zmiany skladu kapieli.Przyklad II. W celu wytworzenia trój- celulozoksantogenianu oziebia sie w bara- cie do 5°C alkaliceluloze, która w tempe¬ raturze 26°C dojrzewala przez 12 dni i któ¬ ra zawiera 100 kg celulozy, 42 kg lugu so¬ dowego i 157 kg wody, a nastepnie siarku¬ je, dodajac powoli 15,7 kg dwusiarczku wegla. Reakcje zakonczyc mozna w tempe¬ raturze okolo 15°C. Wiskoza otrzymana przez rozpuszczenie w 760 kg 4%-owego lugu sodowego wykazuje lepkosc 30 sek spadku kuli oraz dojrzalosc 7° Hotten- roth'a.Do przedzenia tej wiskozy w zwyklych kapielach przedzalniczych potrzeba wiek¬ szych dlugosci wleczenia albo mniejszych szybkosci nawijania nitki, poniewaz wlókna pomimo szybkiej koagulacji bardzo powoli zestalaja sie.Przyklad III. 100 kg odpadków ze sztucznego jedwabiu wiskozowego zagniata sie z 900 kg 9 — 10% roztworu lugu sodo¬ wego w temperaturze —8°C. W ciagu go¬ dziny rozpuszczanie jest zakonczone. Na¬ stepnie dodaje sie dwusiarczku wegla w ilosci, odpowiadajacej zadanemu ksantoge- — 4 —nianowi, i pozwala sie na wzrost tempera¬ tury, stale ugniatajac mieszanine, az zniknie emulsja dwusiarczku wegla.Przyklad IV. Blonnik, potraktowany uprzednio kwasami i zobojetniony lugiem sodowym w temperaturze pokojowej lub wyzszej, w ilosci, zawierajacej 100 kg ce¬ lulozy (waga substancji suchej), jeszcze wilgotny (co najmniej z zawartoscia 20% wilgoci) rozpuszcza sie w 10%-owym roz¬ tworze lugu sodowego w temperaturze —8°0 zapomoca zagniatania. Nastepnie przerabia sie dalej wedlug przykladu IIL Nalezy starannie zapobiegac wyschnieciu celulozy po obróbce wstepnej, poniewaz traci ona wtedy na zdolnosci pochlaniania i nie rozpuszcza sie w lugu sodowym. Celu¬ loza poddana uprzednio obróbce wstepnej osiaga przez wyschniecie prawie calkowi¬ cie pierwotna swoja odpornosc.Przyklad V. Trój- albo cztero-celulozo- ksantogeniany, otrzymane wedlug przykla¬ dów poprzednich, rozpuszcza sie w lugu sodowym na wiskoze i w otrzymanej wi¬ skozie po oziebieniu w przyblizeniu do 10°C emulguje sie obliczona ilosc dwusiarczku wegla, aby przeksztalcic nizsze ksantoge¬ niany, cztero- aloo trójcelulozoKsantogg- niany, na ksantogeniany wyzsze (dwu- albo jednocelulozoksantogeniany), Równiez i wedlug tego przepisu otrzymuje sie ksanto¬ geniany jednorodne pod warunkiem, ze niz¬ sze ksantogeniany byly jednorodne. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe. Sposób wytwarzania jednorodnych roz¬ tworów wiskozy do przedzenia wlókien gru¬ bych i cienkich, jak równiez sztucznego je¬ dwabiu, dajacego sie równomiernie farbo¬ wac, w którym siarkowanie alkalicelulozy uskutecznia sie teoretyczna iloscia dwu¬ siarczku wegla, znamienny tern, ze ilosc siarczku wegla, odpowiadajaca jedno-, dwu-, trój- albo cztero-celulozoksantoge- nianowi, dodaje sie bardzo powoli do alka¬ licelulozy w temperaturach do 25°C, Mario Michels. Soieries de Strasbourg Socicte A nony me, Zastepca: Inz. dypl. M. Zoch, rzecznik patentowy. bruk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL