RU2145368C1 - Method of producing cellulose fibers, rubber articles and tire - Google Patents

Method of producing cellulose fibers, rubber articles and tire Download PDF

Info

Publication number
RU2145368C1
RU2145368C1 RU97104130/04A RU97104130A RU2145368C1 RU 2145368 C1 RU2145368 C1 RU 2145368C1 RU 97104130/04 A RU97104130/04 A RU 97104130/04A RU 97104130 A RU97104130 A RU 97104130A RU 2145368 C1 RU2145368 C1 RU 2145368C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cellulose
solution
fibers
water
solvent
Prior art date
Application number
RU97104130/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97104130A (en
Inventor
Бурстул Ханнеке (NL)
Бурстул Ханнеке
Ипма Марко (NL)
Ипма Марко
Original Assignee
Акцо Нобель Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акцо Нобель Н.В. filed Critical Акцо Нобель Н.В.
Priority claimed from PCT/EP1995/003271 external-priority patent/WO1996006207A1/en
Publication of RU97104130A publication Critical patent/RU97104130A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2145368C1 publication Critical patent/RU2145368C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: methods of production of cellulose extrudates from optically anizotropic solutions. SUBSTANCE: cellulose extrudates are produced from optically anizotropic solution containing 94-100 wt.% of the following components: cellulose, phosphoric acid and/or its anhydrates and water. Extrudates are produced by solution extrusion and coagulation of formed extrudates. They are additionally treated to obtain their degree of acidity equalling at least 7, strength preservation efficiency of 80% or above, and content of phosphorous combined with cellulose of 0.02-3.00 wt.%. EFFECT: higher heat resistance of fibers and their efficient use as reinforcing material. 5 cl, 1 tbl, 3 ex

Description

Это изобретение относится к способу получения экструдатов целлюлозы из оптически анизотропного раствора, содержащего 94-100 вес.% следующих компонентов:
- целлюлозы,
- фосфорной кислоты и/или ее ангидридов,
- воды,
путем экструзии раствора и последующей коагуляции образующихся экструдатов.
This invention relates to a method for producing cellulose extrudates from an optically anisotropic solution containing 94-100 wt.% Of the following components:
- cellulose,
- phosphoric acid and / or its anhydrides,
- water,
by extrusion of the solution and subsequent coagulation of the resulting extrudates.

Такой способ раскрывается в одновременно находящейся на рассмотрении заявке этого же заявителя, основой которой является заявка на патент Нидерландов NL 9401351. Such a method is disclosed in a pending application of the same applicant, which is based on Dutch patent application NL 9401351.

Было обнаружено, что волокна, полученные путем экструзии и коагуляции раствора, упомянутого выше, особенно чувствительны к термообработке. Например, было найдено, что термообработка в течение 5 минут при 175oC может привести к снижению прочности на разрыв волокон примерно на 80% по сравнению с первоначальной прочностью на разрыв.It was found that the fibers obtained by extrusion and coagulation of the solution mentioned above are particularly sensitive to heat treatment. For example, it was found that heat treatment for 5 minutes at 175 o C can lead to a decrease in the tensile strength of the fibers by about 80% compared with the initial tensile strength.

Чувствительность экструдатов к термообработке можно уменьшить путем дополнительной обработки экструдатов. Суть изобретения состоит в том, что в таком способе, который упомянут выше, экструдаты дополнительно обрабатывают так, чтобы после этой дополнительной обработки степень кислотности экструдатов была равна по меньшей мере 7. The sensitivity of the extrudates to heat treatment can be reduced by additional processing of the extrudates. The essence of the invention lies in the fact that in such a method as mentioned above, the extrudates are further processed so that after this additional processing, the degree of acidity of the extrudates is at least 7.

В настоящем описании растворитель состоит, по определению, из добавленной фосфорной кислоты и/или ее ангидридов и из всей воды, присутствующей в растворе, которая не связана химически. По этой причине вода, выделявшаяся из целлюлозы, которую обычно добавляют в последнюю очередь, в этом описании считается частью растворителя, как и вода из веществ, которые относятся к "другим компонентам", причем эти вещества могут добавляться в любой момент во время приготовления раствора. In the present description, a solvent consists, by definition, of added phosphoric acid and / or its anhydrides and of all water present in the solution, which is not chemically bound. For this reason, water released from cellulose, which is usually added last, in this description is considered part of the solvent, as is water from substances that belong to the "other components", and these substances can be added at any time during the preparation of the solution.

Термин "фосфорная кислота" в этой заявке означает все неорганические кислоты фосфора, включая их смеси. Ортофосфорная кислота представляет собой кислоту с пятивалентным фосфором, т.е. H3PO4. Ее безводный эквивалент, т.е. ангидрид, также известен как пятиокись фосфора (P2O5). В зависимости от количества воды в системе кроме фосфорной кислоты и пятиокиси фосфора имеется ряд кислот пятивалентного фосфора, обладающих способностью к связыванию воды, которые занимают промежуточное положение между пятиокисью фосфора и ортофосфорной кислотой. С другой стороны, можно использовать растворители, содержащие, скажем, ортофосфорную кислоту, с концентрацией ортофосфорной кислоты менее 100%.The term "phosphoric acid" in this application means all inorganic acids of phosphorus, including mixtures thereof. Phosphoric acid is an acid with pentavalent phosphorus, i.e. H 3 PO 4 . Its anhydrous equivalent, i.e. anhydride, also known as phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ). Depending on the amount of water in the system, in addition to phosphoric acid and phosphorus pentoxide, there are a number of pentavalent phosphorus acids that have the ability to bind water, which occupy an intermediate position between phosphorus pentoxide and phosphoric acid. Alternatively, you can use solvents containing, say, phosphoric acid, with a concentration of phosphoric acid less than 100%.

Вследствие реакции между фосфорной кислотой и целлюлозой раствор может содержать фосфорные производные целлюлозы. Считается, что эти производные целлюлозы также относятся к компонентам, составляющим 94-100 вес.% раствора. Там, где приведенные в этом описании весовые проценты целлюлозы в растворе касаются фосфорных производных целлюлозы, они относятся к величинам, рассчитанным на основе целлюлозы. То же справедливо в отношении количеств фосфора, упоминаемых в этом описании. Due to the reaction between phosphoric acid and cellulose, the solution may contain phosphoric derivatives of cellulose. It is believed that these cellulose derivatives also relate to components constituting a 94-100 wt.% Solution. Where the weight percentages of cellulose in solution described in this description relate to phosphorus derivatives of cellulose, they refer to values calculated on the basis of cellulose. The same is true for the amounts of phosphorus mentioned in this description.

Анизотропный раствор
Уже при концентрации целлюлозы 8% в растворе фосфорной кислоты наблюдается анизотропия и анизотропные растворы все еще получают при концентрациях целлюлозы 40% или выше. Такие высокие концентрации предпочтительно получают при повышенных температурах. Выбор концентрации целлюлозы более 8% дает значительно более экономичный способ получения изделий из растворов. Такие анизотропные растворы можно получить, выбирая концентрацию целлюлозы в пределах примерно от 8 до 40%. Было найдено, что оптимальная технология переработки этих растворов в волокна достигается при концентрациях в интервале от 10 до 30%, предпочтительно от 12,5 до 25%. Наиболее предпочтительно от 15 до 23%. Для других областей применения растворов оптимальные интервалы концентраций могут быть другими.
Anisotropic solution
Even at a cellulose concentration of 8% in an phosphoric acid solution, anisotropy is observed and anisotropic solutions are still obtained at cellulose concentrations of 40% or higher. Such high concentrations are preferably obtained at elevated temperatures. Selecting a cellulose concentration of more than 8% gives a significantly more economical way to obtain products from solutions. Such anisotropic solutions can be obtained by choosing a cellulose concentration in the range of about 8 to 40%. It was found that the optimal technology for processing these solutions into fibers is achieved at concentrations in the range from 10 to 30%, preferably from 12.5 to 25%. Most preferably from 15 to 23%. For other applications of the solutions, the optimal concentration ranges may be different.

Чтобы получить систему растворителей, с помощью которой можно приготовить анизотропные растворы, определяют содержание фосфора, пересчитывая весовые количества фосфорной кислоты в растворителе в эквивалентные весовые количества соответствующего ангидрида. При пересчете таким способом ортофосфорная кислота содержит 72,4% пятиокиси фосфора и остальное составляет вода, а полифосфорная кислота H6P4O13 содержит 84% пятиокиси фосфора, и остальное - вода.In order to obtain a solvent system with which anisotropic solutions can be prepared, the phosphorus content is determined by converting the weighted amounts of phosphoric acid in the solvent into equivalent weighted amounts of the corresponding anhydride. When recalculated in this way, phosphoric acid contains 72.4% of phosphorus pentoxide and the rest is water, and polyphosphoric acid H 6 P 4 O 13 contains 84% of phosphorus pentoxide, and the rest is water.

Концентрацию P2O5 в растворителе рассчитывают сначала исходя из общего количества неорганических кислот фосфора и их ангидридов и общего количества воды в растворителе, пересчитывая кислоты на воду и P2O5 и рассчитывая, какой процент из указанного общего весового количества составляет P2O5. Если используются другие фосфорные кислоты, пересчет на соответствующие ангидриды проводят аналогично.The concentration of P 2 O 5 in the solvent is calculated first based on the total amount of inorganic acids of phosphorus and their anhydrides and the total amount of water in the solvent, recalculating the acids to water and P 2 O 5 and calculating what percentage of the indicated total weight amount is P 2 O 5 . If other phosphoric acids are used, the conversion to the corresponding anhydrides is carried out similarly.

Если фосфорсодержащая система содержит кислоты пятивалентного фосфора, растворитель для приготовления анизотропного раствора будет содержать 65-89 вес.% пятиокиси фосфора, предпочтительно от 70 до 80 вес.%. В наиболее предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, растворитель, содержащий от 71 до 75 вес.% пятиокиси фосфора используют для приготовления анизотропных растворов, содержащих от 8 до 15 вес.% целлюлозы, и растворитель, содержащий от 72 до 79 вес.% пятиокиси фосфора, используют для приготовления анизотропных растворов, содержащих от 15 до 40 вес.% целлюлозы. If the phosphorus-containing system contains pentavalent phosphorus acids, the solvent for the preparation of the anisotropic solution will contain 65-89 wt.% Phosphorus pentoxide, preferably from 70 to 80 wt.%. In a most preferred embodiment of the present invention, a solvent containing from 71 to 75 wt.% Phosphorus pentoxide is used to prepare anisotropic solutions containing from 8 to 15 wt.% Cellulose, and a solvent containing from 72 to 79 wt.% Phosphorus pentoxide, used for the preparation of anisotropic solutions containing from 15 to 40 wt.% cellulose.

Кроме воды, фосфорной кислоты и/или ее ангидридов, целлюлозы и/или продуктов реакции фосфорной кислоты с целлюлозой, в растворе могут присутствовать другие вещества. In addition to water, phosphoric acid and / or its anhydrides, cellulose and / or reaction products of phosphoric acid with cellulose, other substances may be present in the solution.

Например, растворы можно получить путем смешения компонентов, которые можно подразделять на четыре группы: целлюлоза, вода, неорганические кислоты фосфора и их ангидриды, и другие компоненты. "Другими компонентами" могут быть вещества, которые улучшают перерабатываемость раствора целлюлозы, растворители, другие, чем фосфорная кислота, или добавки, например, противодействующие возможно полнее деструкции целлюлозы, или красители и т.п. For example, solutions can be obtained by mixing the components, which can be divided into four groups: cellulose, water, inorganic acids of phosphorus and their anhydrides, and other components. "Other components" may be substances that improve the processability of the cellulose solution, solvents other than phosphoric acid, or additives, for example, to counteract cellulose destruction to the fullest extent possible, or dyes, etc.

В соответствии с этим раствор состоит из 94-100 вес.% целлюлозы, фосфорной кислоты и/или ее ангидридов и воды. Предпочтительно раствор содержит 96-100 вес.% целлюлозы, фосфорной кислоты и/или ее ангидридов, и воды. In accordance with this, the solution consists of 94-100 wt.% Cellulose, phosphoric acid and / or its anhydrides and water. Preferably, the solution contains 96-100 wt.% Cellulose, phosphoric acid and / or its anhydrides, and water.

Предпочтительно присадки или добавки присутствуют только в количестве от 0 до 4 вес. %, в расчете на общее весовое количество раствора. Однако еще более предпочтительным является раствор, содержащий наименьшее возможное количество других веществ, помимо целлюлозы, фосфорной кислоты и/или ее ангидридов и воды, т.е. от 0 до 1 вес.% добавок. Preferably, additives or additives are present only in an amount of 0 to 4 weight. %, based on the total weight of the solution. However, even more preferred is a solution containing the smallest possible amount of other substances besides cellulose, phosphoric acid and / or its anhydrides and water, i.e. from 0 to 1 wt.% additives.

Приготовление анизотропного раствора
В а. с. СССР SU 1348396 и SU 1397456 даны несколько примеров приготовления растворов целлюлозы в фосфорной кислоте. Общее время, требуемое для получения гомогенного раствора, составляет от 2 до 400 часов. Кроме того, было найдено, что во время приготовления раствора имеет место резкое и неконтролируемое снижение степени полимеризации.
Preparation of anisotropic solution
In a. from. USSR SU 1348396 and SU 1397456 give several examples of the preparation of solutions of cellulose in phosphoric acid. The total time required to obtain a homogeneous solution is from 2 to 400 hours. In addition, it was found that during the preparation of the solution there is a sharp and uncontrolled decrease in the degree of polymerization.

При приготовлении растворов в промышленном масштабе нежелательно, когда для растворения необходимы длительные периоды времени, в виду того, что в таком случае требуются большие размеры резервуаров для растворения и хранения растворов. К тому же непрерывное приготовление таких растворов затруднено из-за длительных периодов времени, необходимых для растворения. Кроме того, резкое, неконтролируемое снижение степени полимеризации (СП) целлюлозы может быть неблагоприятным для последующего использования раствора, например, когда раствор используется для изготовления целлюлозных волокон. Неконтролируемое снижение СП в процессе приготовления раствора будет также затруднять приготовление раствора достаточно постоянного качества, особенно когда для приготовления раствора используются различные виды целлюлозы. When preparing solutions on an industrial scale, it is undesirable when long periods of time are required for dissolution, since in this case large sizes of reservoirs are required for dissolving and storing the solutions. Moreover, the continuous preparation of such solutions is difficult due to the long periods of time required for dissolution. In addition, a sharp, uncontrolled decrease in the degree of polymerization (SP) of cellulose may be unfavorable for subsequent use of the solution, for example, when the solution is used to make cellulose fibers. An uncontrolled decrease in SP during the preparation of the solution will also make it difficult to prepare a solution of sufficiently constant quality, especially when various types of cellulose are used to prepare the solution.

Из упомянутых выше документов ясно видно, что растворение целлюлозы в растворителе, содержащем главным образом фосфорную кислоту, будет занимать длительное время. From the above documents it is clearly seen that the dissolution of cellulose in a solvent containing mainly phosphoric acid will take a long time.

В патенте США US 5368385 указано, что растворение в воде полимеров, которые очень хорошо растворимы в воде, сильно затрудняется в результате образования непроницаемой пленки на влажной поверхности образующихся комков полимера. Не обращаясь к какой-либо теории, заявитель предполагает, что во время растворения частиц целлюлозы в фосфорной кислоте, наружный слой целлюлозы растворяется сравнительно быстро, образуя непроницаемый слой, аналогично тому, что было описано в патенте США US 5368385. Именно этот непроницаемый слой затрудняет и замедляет дальнейшее растворение целлюлозы, которая находится под этим слоем. Были найдены несколько способов, которые дают ответ на вопрос, как решить эту проблему. US Pat. No. 5,368,385 teaches that dissolving in water polymers that are very readily soluble in water is very difficult due to the formation of an impermeable film on the wet surface of the resulting polymer lumps. Without resorting to any theory, the applicant suggests that during the dissolution of cellulose particles in phosphoric acid, the outer layer of cellulose dissolves relatively quickly, forming an impermeable layer, similar to that described in US patent US 5368385. This impermeable layer makes it difficult and slows down the further dissolution of cellulose, which is under this layer. Several methods have been found that provide an answer to the question of how to solve this problem.

Можно видеть, что одно из решений состоит в том, чтобы быстро и тщательно смешивать целлюлозу и растворитель, содержащий фосфорную кислоту, причем смешивание предпочтительно является таким, чтобы получить измельченную целлюлозу в растворителе до образования слишком толстого непроницаемого слоя на кусочках целлюлозы, который смог бы слишком сильно замедлить дальнейшее растворение. Скорость, с которой образуется непроницаемый слой, т.е. скорость, с которой целлюлоза растворяется в растворителе, содержащем фосфорную кислоту, можно уменьшить путем снижения температуры, при которой целлюлоза контактирует с растворителем. Когда имеется измельченная целлюлоза в растворителе, причем указанная дисперсная целлюлоза предпочтительно находится в форме микрочастиц, например в форме целлюлозных фибрилл, растворение этих малых частиц за короткое время даст раствор, содержащий целлюлозу и неорганические кислоты фосфора. Можно видеть, что альтернативное решение проблемы состоит в такой обработке целлюлозы во время ее смешения с растворителем, содержащим фосфорную кислоту, при которой образующийся на поверхности целлюлозы непроницаемый внешний слой будет регулярно удаляться с нее с большой частотой удаления. One of the solutions can be seen is to quickly and thoroughly mix the cellulose and the phosphoric acid-containing solvent, the mixing being preferably such that the pulped cellulose in the solvent is obtained until an impermeable layer is too thick on the pulp pieces that could too slow down further dissolution. The speed at which an impermeable layer is formed, i.e. the rate at which cellulose dissolves in a solvent containing phosphoric acid can be reduced by lowering the temperature at which the cellulose is in contact with the solvent. When there is ground pulp in a solvent, said dispersed cellulose being preferably in the form of microparticles, for example in the form of cellulose fibrils, dissolving these small particles in a short time will give a solution containing cellulose and inorganic phosphorus acids. It can be seen that an alternative solution to the problem is to process the cellulose during its mixing with a solvent containing phosphoric acid, in which an impenetrable outer layer formed on the surface of the cellulose is regularly removed from it with a high removal frequency.

Смешение целлюлозы с растворителем, содержащим фосфорную кислоту, будет проходить тем быстрее, чем мельче будут кусочки целлюлозы, находящейся в растворителе. С этой целью целлюлозу можно уже заранее перевести в дисперсную форму, например, путем распыления, перед смешением с растворителем. Альтернативно целлюлозу и растворитель можно смешивать в таком устройстве, которое будет обеспечивать не только взаимное смешение с растворителем, но также и уменьшение размера кусочков целлюлозы, присутствующих в смеси. The mixing of cellulose with a solvent containing phosphoric acid will be faster, the smaller the pieces of cellulose in the solvent will be. To this end, cellulose can already be converted into a dispersed form in advance, for example, by spraying, before mixing with the solvent. Alternatively, the cellulose and the solvent can be mixed in such a device that will not only provide mutual mixing with the solvent, but also reduce the size of the pieces of cellulose present in the mixture.

При приготовлении раствора, содержащего целлюлозу, с использованием целлюлозы и растворителя, содержащего фосфорную кислоту, можно выделить три стадии, кроме стадии добавления целлюлозы в растворитель, а именно:
1) уменьшение размеров частиц целлюлозы,
2) смешение целлюлозы с растворителем, содержащим фосфорную кислоту,
3) растворение целлюлозы в растворителе.
When preparing a solution containing cellulose using cellulose and a solvent containing phosphoric acid, three stages can be distinguished, in addition to the stage of adding cellulose to the solvent, namely:
1) reduction of particle sizes of cellulose,
2) mixing cellulose with a solvent containing phosphoric acid,
3) dissolution of cellulose in a solvent.

При заданной скорости растворения целлюлозы в растворителе, содержащем фосфорную кислоту, стадии 2 и 3 нельзя рассматривать независимо. Когда целлюлоза и растворитель перемешиваются друг с другом, целлюлоза будет также растворяться в растворителе. Как было указано выше, растворение целлюлозы может быть замедлено путем понижения температуры. At a given dissolution rate of cellulose in a solvent containing phosphoric acid, steps 2 and 3 cannot be considered independently. When the cellulose and the solvent are mixed together, the cellulose will also dissolve in the solvent. As indicated above, the dissolution of cellulose can be slowed down by lowering the temperature.

Стадия 1 может быть отделена от стадий 2 и 3. Примером этого является приготовление раствора из порошкообразной целлюлозы и растворителя, содержащего фосфорную кислоту. Как было указано выше, можно также объединить все три стадии, т.е. совместить уменьшение размера частиц (измельчение), смешение и растворение целлюлозы в одном устройстве, оборудованном таким образом, чтобы целлюлозу можно было измельчить и смешивать в присутствии растворителя. Stage 1 can be separated from stages 2 and 3. An example of this is the preparation of a solution of powdered cellulose and a solvent containing phosphoric acid. As mentioned above, all three stages can also be combined, i.e. combine particle size reduction (pulverization), mixing and dissolving cellulose in one device equipped so that the pulp can be pulverized and mixed in the presence of a solvent.

В тех случаях, когда растворы целлюлозы необходимо приготовлять в экономически приемлемом масштабе, особенно выгодно объединить вышеуказанные три стадии в одном устройстве, особенно если это дает возможность получить раствор целлюлозы в таком устройстве непрерывным способом, т.е. посредством такого процесса, в котором исходные вещества подаются в устройство в виде более или менее постоянных потоков, а раствор целлюлозы выгружается из устройства также в виде более или менее постоянного потока. In cases where cellulose solutions need to be prepared on an economically acceptable scale, it is especially advantageous to combine the above three stages in one device, especially if this makes it possible to obtain a cellulose solution in such a device in a continuous way, i.e. by such a process in which the starting materials are supplied to the device in the form of more or less constant streams, and the cellulose solution is also discharged from the device in the form of a more or less constant stream.

Было найдено, что растворы можно приготовить, если целлюлозу и растворитель, содержащий фосфорную кислоту, смешивать в устройстве, в котором сдвигающие усилия, создаваемые мешалками и смесителями, обеспечивают возможность интенсивного перемешивания одного или более добавленных компонентов. В подходящем варианте осуществления изобретения устройство для смешения и перемешивания, которое используют для осуществления способа согласно изобретению, представляет собой смеситель с большими сдвиговыми усилиями. Примерами смесителей с большими сдвиговыми усилиями, известными специалистам в данной области, являются месильные машины Linden-Z, IKA-duplex, Conterna, или двухшнековый экструдер. It has been found that solutions can be prepared if the cellulose and the solvent containing phosphoric acid are mixed in a device in which the shear forces created by the mixers and mixers allow intensive mixing of one or more added components. In a suitable embodiment, the mixing and stirring device used to carry out the method of the invention is a high shear mixer. Examples of high shear mixers known to those skilled in the art are Linden-Z, IKA-duplex, Conterna, or twin screw extruder kneading machines.

В одном из наиболее подходящих вариантов осуществления изобретения используется устройство, которое также позволяет измельчать частицы. Предпочтительно такой аппарат с большими сдвиговыми усилиями представляет собой двухшнековый экструдер. In one of the most suitable embodiments of the invention, a device is used that also allows the grinding of particles. Preferably, such a high shear apparatus is a twin screw extruder.

Путем надлежащего подбора приспособлений для смешивания, перемешивания и размола и их размещения на валах двухшнекового экструдера много различных форм целлюлозы, таких как листы, полоски, кусочки, обрезки и порошок, можно измельчить там, где это необходимо, и тщательно смешать с растворителем, содержащим фосфорную кислоту до того, как растворение целлюлозы в растворителе замедлится слишком сильно вследствие образования непроницаемого слоя. By properly selecting the devices for mixing, mixing and grinding and placing them on the shafts of a twin-screw extruder, many different forms of cellulose, such as sheets, strips, pieces, cuttings and powder, can be ground where necessary and thoroughly mixed with a phosphoric solvent acid before the dissolution of cellulose in the solvent slows down too much due to the formation of an impermeable layer.

После соединения растворителя, содержащего фосфорную кислоту, и целлюлозы в устройстве перемешивания или смешивания целлюлоза перемешивается с растворителем и происходит растворение целлюлозы. Степень смешения должна быть такой, чтобы предотвратить слишком сильное замедление растворения целлюлозы из-за образования непроницаемого слоя на поверхности целлюлозы. Растворение целлюлозы можно замедлить путем снижения температуры. After combining the solvent containing phosphoric acid and the cellulose in the stirring or mixing device, the cellulose is mixed with the solvent and cellulose dissolves. The degree of mixing should be such as to prevent the cellulose dissolution from slowing down too much due to the formation of an impermeable layer on the cellulose surface. Cellulose dissolution can be slowed down by lowering the temperature.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения целлюлозу и растворитель соединяют в устройстве при температуре в секции устройства, где целлюлоза и растворитель соединяются и смешиваются, меньше 30oC, предпочтительно от 0oC до 20oC. В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения растворитель перед соединением с целлюлозой охлаждают таким образом, чтобы его температура была ниже 25oC. В этом случае растворитель может быть либо в твердом, либо в жидком состоянии. Можно охладить растворитель перед тем, как добавлять к нему целлюлозу таким образом, чтобы он был в виде маленьких кусочков твердого вещества.In one preferred embodiment of the invention, the cellulose and solvent are combined in a device at a temperature in a section of the device where the cellulose and solvent are combined and mixed, less than 30 ° C., preferably from 0 ° C. to 20 ° C. In another preferred embodiment, the solvent is before coupling with cellulose is cooled so that its temperature is below 25 o C. In this case, the solvent can be either in solid or in liquid state. You can cool the solvent before adding cellulose to it so that it is in the form of small pieces of solid.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения часть растворителя смешивают с целлюлозой, после чего остальной растворитель добавляют к образовавшейся смеси/раствору в одну или несколько стадий. According to another preferred embodiment of the invention, part of the solvent is mixed with cellulose, after which the rest of the solvent is added to the resulting mixture / solution in one or more stages.

В предпочтительном варианте осуществления способа используют устройство, сконструированное так, чтобы во время смешения и перемешивания исходные продукты и образующийся раствор перемещались от отверстия в устройстве, куда поступают растворитель и целлюлоза, к другому отверстию, где раствор выходит из устройства. Примерами таких устройств являются двухшнековый экструдер и месильные машины Conterna, Linden-Z и Bush. In a preferred embodiment of the method, a device is used which is designed so that, during mixing and stirring, the starting products and the resulting solution move from the hole in the device where the solvent and cellulose enter, to another hole where the solution leaves the device. Examples of such devices are the twin screw extruder and kneading machines Conterna, Linden-Z and Bush.

В предпочтительном варианте осуществления способа используют двухшнековый экструдер в качестве устройства для смешения и перемешивания с системой транспортировки. В таком устройстве может быть несколько различных зон, через которые проходят продукты, находящиеся в аппарате. В первой зоне будет происходить первоначальное смешение подаваемой в устройство целлюлозы с растворителем и уменьшение размера частиц. В следующей зоне главную роль будет играть также растворение целлюлозы. В следующей за ней зоне будет находиться в основном образовавшийся раствор, который будет подвергаться дальнейшей гомогенизации и смешиванию с еще нерастворенной целлюлозой. In a preferred embodiment of the method, a twin-screw extruder is used as a device for mixing and mixing with the conveying system. In such a device, there may be several different zones through which the products in the device pass. In the first zone, the initial mixing of the pulp supplied to the device with the solvent and particle size reduction will occur. In the next zone, the dissolution of cellulose will also play a major role. In the zone following it, there will be a mainly formed solution, which will undergo further homogenization and mixing with still undissolved cellulose.

В таком устройстве на растворение целлюлозы и свойства образующего раствора может оказывать влияние температура, выбранная для различных зон. In such a device, the temperature selected for different zones can influence the dissolution of cellulose and the properties of the forming solution.

Выбирая температуру для первой зоны ниже 30oC, предпочтительно в интервале от 0oC до 20oC, растворение целлюлозы можно замедлить. При увеличении температуры, например в следующей зоне, растворение целлюлозы ускоряется. В этой связи следует отметить, что тепло может выделяться как во время растворения целлюлозы, так и при смешении растворителя и целлюлозы.By choosing a temperature for the first zone below 30 ° C., preferably in the range from 0 ° C. to 20 ° C., the dissolution of the pulp can be slowed down. With increasing temperature, for example in the next zone, the dissolution of cellulose is accelerated. In this regard, it should be noted that heat can be generated both during the dissolution of cellulose, and when the solvent and cellulose are mixed.

Путем подбора температуры и времени пребывания в зоне смешения и перемешивания устройства, которая в основном содержит целлюлозу в растворе, можно регулировать СП раствора целлюлозы. Вообще говоря, считают, что чем выше температура и чем больше продолжительность пребывания при этой температуре, тем больше будет снижение СП целлюлозы. Кроме того, величина СП исходного материала может оказывать влияние на уменьшение СП для данной температуры и продолжительности пребывания в устройстве. By selecting the temperature and residence time in the mixing zone and mixing the device, which mainly contains cellulose in solution, it is possible to control the SP of the cellulose solution. Generally speaking, it is believed that the higher the temperature and the longer the residence time at this temperature, the greater the decrease in the SP of cellulose. In addition, the SP value of the starting material can affect the decrease in SP for a given temperature and length of stay in the device.

Поскольку теплообмен между продуктами в устройстве и самим устройством, как правило, не будет идеальным, возможны различия в температуре между продуктами, находящимися в устройстве, и самим устройством. Далее устройство может иметь зону, в которой образовавшийся раствор деаэрируется, например, путем пропускания раствора через зону с пониженным давлением. Кроме того, в этой зоне или в другой отдельной зоне вода или другие компоненты могут извлекаться из образовавшегося раствора или добавляться к нему. Since heat transfer between the products in the device and the device itself, as a rule, will not be ideal, there may be differences in temperature between the products in the device and the device itself. Further, the device may have a zone in which the resulting solution is deaerated, for example, by passing the solution through a zone with reduced pressure. In addition, in this zone or in another separate zone, water or other components can be removed from the resulting solution or added to it.

Чтобы удалить любые оставшиеся мелкие нерастворившиеся частицы из раствора, его можно профильтровать или в устройстве, или после выгрузки из него. To remove any remaining small insoluble particles from the solution, it can be filtered either in the device or after unloading from it.

Полученный раствор является высоковязким. Он может быть использован сразу же после получения, но также может храниться в течение некоторого времени при низкой температуре, например при температуре от -20oC до 10oC. Вообще говоря, чем дольше желательно хранить раствор, тем ниже должна быть выбранная температура.The resulting solution is highly viscous. It can be used immediately after receipt, but can also be stored for some time at low temperature, for example at a temperature of from -20 o C to 10 o C. Generally speaking, the longer it is desirable to store the solution, the lower the temperature should be.

Следует отметить, что полученный раствор может затвердеть, например в результате кристаллизации, если он хранится в течение некоторого времени при пониженной температуре. Нагревание образовавшейся твердой массы снова даст высоковязкий раствор. It should be noted that the resulting solution may harden, for example as a result of crystallization, if it is stored for some time at a low temperature. Heating the resulting solid mass will again give a highly viscous solution.

Описанный выше способ дает возможность приготовить растворы целлюлозы за короткий промежуток времени и при контролируемом снижении СП целлюлозы. Например, было найдено, что за 15 минут или даже за меньшее время можно приготовить раствор целлюлозы из порошкообразной целлюлозы и растворителя, содержащего фосфорную кислоту. Этот промежуток времени можно еще увеличить, выбрав более высокую температуру для приготовления раствора. The method described above makes it possible to prepare cellulose solutions in a short period of time and with a controlled decrease in cellulose SP. For example, it was found that in 15 minutes or even in less time, a cellulose solution can be prepared from powdered cellulose and a solvent containing phosphoric acid. This time period can be further increased by choosing a higher temperature for the preparation of the solution.

Раствор согласно этому изобретению можно приготовить, используя все имеющиеся типы целлюлозы, такие как Arbocell ВЕR 600/30, Arbocell L 600/30, Buckeye V5, Buckeye V60, Buckeye V65, Viscokraft, целлюлоза из пеньки, льна, рами и эвкалипта. Все эти типы целлюлозы известны специалистам в данной области техники. Целлюлозу можно добавлять в самых различных формах, например, в виде листов, полос, обрезков, стружек или в виде порошка. Форма, в которой можно добавлять целлюлозу, ограничивается типом устройства для смешения и перемешивания. Если применяемая целлюлоза находится в такой форме, которую нельзя загрузить в устройство, ее следует измельчить вне устройства каким-либо известным способом, например с помощью молотковой дробилки или измельчителя. The solution according to this invention can be prepared using all available types of cellulose, such as Arbocell BER 600/30, Arbocell L 600/30, Buckeye V5, Buckeye V60, Buckeye V65, Viscokraft, hemp, flax, ramie and eucalyptus cellulose. All of these types of cellulose are known to those skilled in the art. Cellulose can be added in a variety of forms, for example, in the form of sheets, strips, scraps, shavings, or in powder form. The form in which cellulose can be added is limited by the type of mixing and mixing apparatus. If the cellulose used is in a form that cannot be loaded into the device, it should be crushed outside the device by any known method, for example, with a hammer mill or grinder.

Целлюлоза, которая должна использоваться, должна являться α-целлюлозой с консистенцией предпочтительно свыше 90%, более предпочтительно свыше 95%. Для формования волокон хорошего качества из растворов рекомендуется использовать так называемую растворяющуюся целлюлозу с высоким содержанием α-целлюлозы, например такую, какая обычно используется в производстве волокон для промышленности или текстильных изделий. Примерами пригодных для этого типов целлюлозы являются Arcobell BER 600/30, Buckeye V60, Buckeye V65 и Viscokraft. СП целлюлозы, определяемая по методике, приведенной ниже в этом описании, предпочтительно находится в пределах от 250 до 1500, более предпочтительно в пределах от 350 до 1350. СП целлюлозы в растворе предпочтительно находится в пределах от 215 до 1300, более предпочтительно в пределах от 325 до 1200. The cellulose to be used must be α-cellulose with a consistency of preferably greater than 90%, more preferably greater than 95%. To form good-quality fibers from solutions, it is recommended to use so-called dissolving cellulose with a high content of α-cellulose, for example, one that is commonly used in the manufacture of fibers for industry or textile products. Examples of suitable types of pulp are Arcobell BER 600/30, Buckeye V60, Buckeye V65 and Viscokraft. SP cellulose, determined by the methodology described below, is preferably in the range of 250 to 1500, more preferably in the range of 350 to 1350. The cellulose SP in solution is preferably in the range of 215 to 1300, more preferably in the range of 325 up to 1200.

Целлюлоза, поставляемая промышленностью, обычно содержит некоторое количество воды и может быть использована в таком виде без каких-либо препятствий. Конечно, можно также использовать высушенную целлюлозу, но в этом нет необходимости. Cellulose, supplied by industry, usually contains some water and can be used in this form without any obstacles. Of course, you can also use dried pulp, but this is not necessary.

Если используется смесь различных неорганических фосфорных кислот, чтобы получить растворитель, содержащий желаемое количество кислоты, превращенной в ангидрид, кислоты после смешения предпочтительно нагревают до температуры в пределах от 30 до 80oC и растворитель выдерживают в нагретом состоянии в течение 1/2-12 часов. В некоторых случаях в зависимости от того, какие кислоты используются, могут быть желательны другие промежутки времени и/или температуры. Например, очень гомогенный раствор без поверхностных неоднородностей можно получить, используя растворитель, приготовленный путем расплавления ортофосфорной кислоты при температуре в пределах примерно от 40 до 60oC, добавления желаемого количества полифосфорной кислоты, смешения этих двух кислот и охлаждения смеси примерно до 20oC.If a mixture of various inorganic phosphoric acids is used to obtain a solvent containing the desired amount of acid converted to anhydride, the acids after mixing are preferably heated to a temperature in the range of 30 to 80 ° C. and the solvent is kept heated for 1 / 2-12 hours . In some cases, depending on which acids are used, other periods of time and / or temperature may be desirable. For example, a very homogeneous solution without surface heterogeneities can be obtained using a solvent prepared by melting phosphoric acid at a temperature in the range of about 40 to 60 o C, adding the desired amount of polyphosphoric acid, mixing the two acids and cooling the mixture to about 20 o C.

Согласно подходящему способу растворитель оставляют стоять в течение некоторого времени, например от 30 минут до нескольких часов перед тем, как добавлять его к целлюлозе. According to a suitable method, the solvent is left to stand for some time, for example from 30 minutes to several hours before adding it to the pulp.

Другие компоненты (вещества, которые улучшают перерабатываемость раствора целлюлозы, растворители, другие нежели фосфорная кислота, или добавки, например, противодействующие возможно полнее деструкции целлюлозы, или красители) могут быть добавлены к растворителю перед его смешением с растворителем. Альтернативно другие компоненты можно добавлять к целлюлозе перед ее смешением. Другие компоненты также можно добавлять, когда растворитель смешивается с целлюлозой. Кроме того, конечно, другие компоненты можно добавлять после того, как растворитель и целлюлоза уже смешаны. Other components (substances that improve the processability of the cellulose solution, solvents other than phosphoric acid, or additives, for example, to counteract cellulose degradation to the fullest extent, or dyes) can be added to the solvent before mixing with the solvent. Alternatively, other components may be added to the cellulose before mixing it. Other components can also be added when the solvent is mixed with cellulose. In addition, of course, other components can be added after the solvent and cellulose have already been mixed.

Было найдено, что время, температура, при которой храниться раствор, и концентрация кислоты оказывают существенное влияние на содержание фосфора, связанного с целлюлозой в растворе. It was found that the time, temperature at which the solution was stored, and the acid concentration had a significant effect on the phosphorus content associated with cellulose in the solution.

Считают, что фосфор связан с целлюлозой, если после тщательной промывки и необязательно после нейтрализации, коагулированный раствор еще содержит фосфор. Было найдено, что раствор, полученный согласно настоящему изобретению, содержащий 18 вес.% целлюлозы, который был получен путем растворения целлюлозы в растворителе, содержащем 80 вес.% ортофосфорной кислоты и 20 вес.% полифосфорной кислоты, будет содержать приблизительно 0,25 вес.% связанного фосфора после хранения в течение 1 часа при 30oC. Однако, если такой раствор хранится при 50oC, он будет содержать приблизительно 0,8 вес.% связанного фосфора после 1 часа хранения.It is believed that phosphorus is bound to cellulose if, after thorough washing and optionally after neutralization, the coagulated solution still contains phosphorus. It was found that the solution obtained according to the present invention containing 18 wt.% Cellulose, which was obtained by dissolving cellulose in a solvent containing 80 wt.% Orthophosphoric acid and 20 wt.% Polyphosphoric acid, will contain approximately 0.25 wt. % of bound phosphorus after storage for 1 hour at 30 ° C. However, if such a solution is stored at 50 ° C, it will contain approximately 0.8% by weight of bound phosphorus after 1 hour of storage.

Было найдено, что раствор, полученный согласно настоящему изобретению, при любом случае будет содержать по меньшей мере 0,02% фосфора, связанного с целлюлозой. It was found that the solution obtained according to the present invention, in any case, will contain at least 0.02% of phosphorus bound to cellulose.

Было найдено, что путем добавления небольшого количества воды к растворителю непосредственно перед добавлением целлюлозы одновременно с добавлением целлюлозы или непосредственно после добавления целлюлозы можно получить раствор с низким содержанием фосфора, связанного с целлюлозой. It was found that by adding a small amount of water to the solvent immediately before adding cellulose simultaneously with adding cellulose or immediately after adding cellulose, a solution with a low phosphorus content bound to the cellulose can be obtained.

Полученный раствор может быть использован для различных целей. Например, раствор может быть использован для изготовления волокон как для технических применений, так и для текстильных изделий, полых волокон, мембран, нетканых материалов, пленок и для других хорошо известных применений растворов, содержащих целлюлозу. Кроме того, этот раствор можно использовать для получения производных целлюлозы. The resulting solution can be used for various purposes. For example, the solution can be used for the manufacture of fibers for both technical applications and for textile products, hollow fibers, membranes, non-woven materials, films, and other well-known applications of solutions containing cellulose. In addition, this solution can be used to obtain cellulose derivatives.

Прядение анизотропного раствора
Полученный раствор можно прясть (формовать) или экструдировать через фильеру, имеющую желаемое число отверстий, или формовать для получения пленки. Прядильные растворы с концентрацией целлюлозы от 15 до 25 вес.% предпочтительно экструдируют при температуре от 0 до 75oC, причем время пребывания раствора при более высоких температурах будет как можно более коротким. Предпочтительно такие растворы экструдируются при температуре от 20 до 70oC, более предпочтительно от 40 до 65oC. Для других концентраций справедливо, что когда концентрация выше, то температура прядения предпочтительно также будет выше, чем указанные здесь интервалы температур, чтобы компенсировать повышенную вязкость раствора, и наоборот. Однако следует отметить, что более высокая температура прядения может привести к более высокому содержанию фосфора, связанного с целлюлозой.
Anisotropic Spinning
The resulting solution can be spun (molded) or extruded through a die having the desired number of holes, or molded to form a film. Spinning solutions with a cellulose concentration of 15 to 25% by weight are preferably extruded at a temperature of from 0 to 75 ° C., and the residence time of the solution at higher temperatures will be as short as possible. Preferably, such solutions are extruded at a temperature of from 20 to 70 ° C., more preferably from 40 to 65 ° C. For other concentrations, it is true that when the concentration is higher, the spinning temperature will also preferably be higher than the temperature ranges indicated here to compensate for the increased viscosity solution, and vice versa. However, it should be noted that a higher spinning temperature can lead to a higher phosphorus content associated with cellulose.

Требуемое число отверстий в фильере зависит от последующего использования получаемых волокон. Так, одна фильера может быть использована не только для экструзии мононитей, но также для экструзии многофиламентных нитей, широко используемых для практических целей, которые содержат от 30 до 10000, предпочтительно от 100 до 2000 элементарных волокон. Производство таких многофиламентных нитей предпочтительно осуществляется на кластерной прядильной установке, где имеется ряд прядильных отверстий, как описано в европейском патенте ЕР 168876, или с использованием фильеры, как описано в публикации международной заявки WO 95/20696. The required number of holes in the die depends on the subsequent use of the resulting fibers. Thus, one die can be used not only for the extrusion of monofilaments, but also for the extrusion of multifilament yarns, widely used for practical purposes, which contain from 30 to 10,000, preferably from 100 to 2,000 elementary fibers. The production of such multifilament yarns is preferably carried out on a cluster spinning installation where there are a number of spinning holes, as described in European patent EP 168876, or using a die, as described in the publication of international application WO 95/20696.

После экструзии экструдаты проходят через воздушную щель, длина которой выбирается в зависимости от условий способа (например, от температуры прядения и концентрации целлюлозы) и от желаемой степени вытяжки экструдатов. Обычно воздушная щель имеет длину в пределах от 4 до 200 мм, предпочтительно в пределах от 10 до 100 мм. Вслед за этим полученные экструдаты пропускают через коагуляционную ванну известным способом. В качестве подходящих коагулянтов можно выбрать низкокипящие органические жидкости, в которых не происходит набухания целлюлозы, воду или смеси целлюлозы с водой. Примерами таких коагулянтов являются спирты, кетоны, сложные эфиры и вода или их смеси. Предпочтение отдается использованию в качестве коагулянтов изопропанола, н-пропанола, ацетона или бутанона, поскольку они проявляют очень хорошее коагулирующее действие и в большинстве случаев имеют хорошие свойства с точки зрения безопасности и легкости обращения с ними. По этой причине смеси воды с этими коагулянтами также являются весьма подходящими. After extrusion, the extrudates pass through an air gap, the length of which is selected depending on the conditions of the method (for example, the spinning temperature and cellulose concentration) and the desired degree of extrusion of the extrudates. Typically, the air gap has a length in the range of 4 to 200 mm, preferably in the range of 10 to 100 mm. Following this, the obtained extrudates are passed through a coagulation bath in a known manner. Suitable coagulants include low boiling organic liquids in which cellulose, water, or mixtures of cellulose with water do not swell. Examples of such coagulants are alcohols, ketones, esters and water or mixtures thereof. Preference is given to using isopropanol, n-propanol, acetone or butanone as coagulants, since they exhibit a very good coagulating effect and in most cases have good properties from the point of view of safety and ease of handling. For this reason, mixtures of water with these coagulants are also very suitable.

Коагуляционная ванна предпочтительно имеет температуру в пределах от -40oC (при условии, что выбранный коагулянт позволяет использовать такую температуру) до 30oC, причем очень хорошие результаты были получены при температурах коагуляционной ванны ниже 20oC.The coagulation bath preferably has a temperature ranging from -40 ° C (provided that the selected coagulant allows such a temperature to be used) to 30 ° C, and very good results have been obtained at temperatures of the coagulation bath below 20 ° C.

После коагуляции может проводиться промывка в сочетании с нейтрализацией или без нее. Промывку можно осуществлять, помещая бобину с коагулированной нитью в сосуд, содержащий вещество для промывки, или, иначе, непрерывно пропуская волокно через ванну, содержащую подходящую жидкость, и затем наматывая его на ролик. Согласно способу, пригодному для использования на практике, промывка осуществляется при помощи так называемых струйных промывных устройств, таких как описано в патенте Великобритании GB 762959. Низкокипящие органические жидкости, которые не вызывают набухания целлюлозы, например спирты, кетоны и сложные эфиры, вода и их смеси могут использоваться в качестве веществ для промывки. Предпочтение отдается использованию в качестве таких веществ изопропанола, н-пропанола, бутанона, воды или их смесей. Весьма подходящими для использования являются вода или смеси воды и коагулянта. Промывку можно осуществлять при любой температуре ниже температуры кипения промывающего вещества в любом интервале, предпочтительно ниже 100oC.After coagulation, flushing may be carried out in combination with or without neutralization. Washing can be carried out by placing a coagulated filament bobbin in a vessel containing a washing substance, or, alternatively, continuously passing the fiber through a bath containing a suitable liquid, and then wrapping it on a roller. According to a method suitable for practical use, washing is carried out using so-called jet washing devices, such as described in GB Patent GB 762,959. Low-boiling organic liquids that do not cause cellulose swelling, for example alcohols, ketones and esters, water and mixtures thereof can be used as washing agents. Preference is given to using isopropanol, n-propanol, butanone, water or mixtures thereof as such substances. Water or a mixture of water and a coagulant are very suitable for use. The washing can be carried out at any temperature below the boiling point of the washing substance in any range, preferably below 100 o C.

Было обнаружено, что когда раствор, полученный согласно настоящему изобретению, хранится в течение более длительного периода времени или при повышенной температуре, его нельзя формовать в волокна по способу прядения с воздушной щелью, если раствор коагулируется в водяной ванне или если после коагуляции волокна промываются водой, так как волокна будут набухать в значительной степени при контакте с водой. It was found that when the solution obtained according to the present invention is stored for a longer period of time or at an elevated temperature, it cannot be spun with an air gap if the solution is coagulated in a water bath or if the fibers are washed with water after coagulation, since the fibers will swell to a large extent upon contact with water.

Также было обнаружено, что если количество воды, поглощенной волокном во время коагуляции в водяной ванне или при промывке волокна в водяной ванне, выше, чем 50% относительно сухого веса волокна, то отдельные волокна в пучке больше не будут различаться. Поглощение воды выше 1300% приведет к образованию геля. Чтобы волокна имели хорошие механические свойства, предпочтительно, чтобы поглощение влаги волокном было меньше 570%. It was also found that if the amount of water absorbed by the fiber during coagulation in the water bath or when washing the fiber in the water bath is higher than 50% relative to the dry weight of the fiber, then the individual fibers in the bundle will no longer be different. Water absorption above 1300% will result in gel formation. In order for the fibers to have good mechanical properties, it is preferable that the moisture absorption of the fiber is less than 570%.

Найдено, что пониженное содержание фосфора, связанного с целлюлозой, приводит к пониженному поглощению влаги. It has been found that a reduced phosphorus content associated with cellulose leads to reduced moisture absorption.

Было также найдено, что если раствор, приготовленный согласно настоящему изобретению, содержит менее 3 вес.% связанного фосфора, и раствор коагулируют в ванне, которая содержит менее 10 вес.% воды, например, в ацетоновой коагуляционной ванне, и волокно промывают в водяной ванне, то индивидуальные волокна в пучке очевидно еще можно различить. Кроме того, было найдено, что если раствор содержит менее 1,3 вес.% связанного фосфора и раствор коагулируют в воде, то индивидуальные волокна в пучке еще ясно различимы во время промывания в воде. It was also found that if the solution prepared according to the present invention contains less than 3 wt.% Bound phosphorus, and the solution is coagulated in a bath that contains less than 10 wt.% Water, for example, in an acetone coagulation bath, and the fiber is washed in a water bath , then the individual fibers in the bundle can obviously still be distinguished. In addition, it was found that if the solution contains less than 1.3 wt.% Of bound phosphorus and the solution coagulates in water, then the individual fibers in the bundle are still clearly visible during washing in water.

Когда получают волокна с хорошими механическими свойствами, раствор предпочтительно содержит менее 0,8 вес.%, более предпочтительно менее 0,5 вес.% связанного фосфора. When fibers with good mechanical properties are obtained, the solution preferably contains less than 0.8 wt.%, More preferably less than 0.5 wt.% Of bound phosphorus.

Нейтрализацию можно проводить или сразу после стадии промывки, или между стадиями коагуляции и промывки. Альтернативно стадия нейтрализации может проводиться после стадии промывки и после нее будет проводиться следующая стадия промывки. Другой возможный вариант состоит в том, что нить сушат после коагуляции и промывки и затем проводят стадию нейтрализации. В экономически выгодном процессе нейтрализацию проводят после промывки нити. Было найдено, что у волокон, полученных указанным выше способом и промытых и нейтрализованных так, что их степень кислотности составляет менее 7, наблюдается снижение прочности на разрыв во время 5-минутной термообработки при 175oC, причем указанное снижение прочности более заметно, когда степень кислотности ниже. Если степень кислотности волокон по меньшей мере равна 7, то снижения прочности на разрыв во время упомянутой выше термообработки нет или почти нет.Neutralization can be carried out either immediately after the washing step, or between the coagulation and washing steps. Alternatively, the neutralization step may be carried out after the washing step, and after it the next washing step will be carried out. Another possible option is that the thread is dried after coagulation and washing and then carry out the stage of neutralization. In a cost-effective process, neutralization is carried out after washing the filament. It was found that the fibers obtained by the above method and washed and neutralized so that their acidity is less than 7, there is a decrease in tensile strength during a 5-minute heat treatment at 175 o C, and this decrease in strength is more noticeable when the degree acidity is lower. If the degree of acidity of the fibers is at least equal to 7, then there is almost no or almost no decrease in tensile strength during the aforementioned heat treatment.

Было найдено, что водные растворы Na2CO3, NaHCO3 или NaOH являются весьма подходящими для использования в качестве нейтрилизующих веществ при получении экструдатов, имеющих степень кислотности больше или равную 7, более предпочтительно больше или равную 8. Самая низкая чувствительность экструдатов к термообработке была найдена для степени кислотности больше или равной 9. Экструдаты можно было нейтрализовать, используя периодический процесс, такой как погружение в нейтрализующий раствор, или непрерывный процесс, например пропускание через ванну, содержащую такой раствор, или нанесение такого раствора на экструдаты путем распыления или с помощью прикасающегося к ним валика, например, с помощью струйных промывающих устройств, промывочных пластинок или аппликатора для нанесения липкого слоя.It was found that aqueous solutions of Na 2 CO 3 , NaHCO 3 or NaOH are very suitable for use as neutrilizing agents in the preparation of extrudates having an acidity greater than or equal to 7, more preferably greater than or equal to 8. The lowest sensitivity of the extrudates to heat treatment was found for a degree of acidity greater than or equal to 9. Extrudates could be neutralized using a batch process, such as immersion in a neutralizing solution, or a continuous process, such as passing through NNU containing such a solution, or applying such a solution to the extrudates by spraying or using a roller that touches them, for example, using jet washing devices, washing plates or an applicator for applying an adhesive layer.

Раствор, полученный согласно настоящему изобретению, особенно выгоден, потому что его приготовление и прядение (формование) можно проводить как непрерывный процесс на одной линии. Кроме того, этот раствор имеет то преимущество, что когда из него получают волокна, особенно когда не используются никакие другие компоненты, кроме фосфорной кислоты, воды и целлюлозы, целлюлоза и фосфорная кислота почти не реагируют между собой и, следовательно, нет или почти нет необходимости в регенерации целлюлозы. The solution obtained according to the present invention is particularly advantageous because its preparation and spinning (molding) can be carried out as a continuous process on one line. In addition, this solution has the advantage that when fibers are prepared from it, especially when no other components are used except phosphoric acid, water and cellulose, cellulose and phosphoric acid almost do not react with each other and, therefore, there is little or no need in the regeneration of cellulose.

Полученные таким, имеющим большие преимущества способом, целлюлозные волокна особенно пригодны для использования в резиновых изделиях, подвергающихся механической нагрузке, таких как шины для транспортных средств, конвейерные ленты, резиновые шланки и т.п. Эти волокна особенно пригодны для использования в качестве армирующего материала в шинах для транспортных средств, например в шинах для легковых и грузовых автомобилей. The cellulosic fibers obtained in this way, which has great advantages, are especially suitable for use in rubber products subjected to mechanical stress, such as tires for vehicles, conveyor belts, rubber hoses, etc. These fibers are particularly suitable for use as a reinforcing material in tires for vehicles, for example in tires for cars and trucks.

Было найдено, что волокна, полученные путем прядения из раствора согласно настоящему изобретению, имеют хорошее сопротивление динамической сжимающей нагрузке. Было найдено, что это сопротивление возрастает при уменьшении содержания фосфора, связанного с целлюлозой в растворе. Это сопротивление можно измерить, например, используя так называемое испытание GBF (испытание на усталость по Гудричу). It was found that fibers obtained by spinning from a solution according to the present invention have good resistance to dynamic compressive loading. It was found that this resistance increases with decreasing phosphorus content associated with cellulose in solution. This resistance can be measured, for example, using the so-called GBF test (Goodrich fatigue test).

Вообще говоря, предложенные волокна представляют собой хорошую альтернативу промышленным нитям, таким как найлон, вискоза, полиэфир и арамиды. Generally speaking, the fibers provided are a good alternative to industrial yarns such as nylon, rayon, polyester and aramids.

Далее волокна можно превратить в пульпу (целлюлозную массу). Такая пульпа, которая может быть смешана с другими материалами, такими как углеродная масса, стекломасса, арамидная масса или полиакрилонитрильная масса, или не смешана с ними, хорошо подходит для использования в качестве армирующего материала, например для асфальта, цемента и/или фрикционных материалов. Then the fibers can be turned into pulp (pulp). Such pulp, which can be mixed with other materials, such as carbon mass, glass melt, aramid mass or polyacrylonitrile mass, is not suitable for use as a reinforcing material, for example for asphalt, cement and / or friction materials.

Свойства волокон, полученных путем прядения из анизотропных растворов
Полученные целлюлозные волокна имеют очень хорошие механические свойства, такие как прочность, модуль, и хорошее удлинение. Поскольку было найдено, что растворитель почти не реагирует с целлюлозой, свойства, зависящие от структуры целлюлозы, такие как модуль цепи, сохраняются, в то время как анизотропия раствора дает возможность достичь свойств, желательных для многих механических применений.
Properties of fibers obtained by spinning from anisotropic solutions
The resulting cellulose fibers have very good mechanical properties, such as strength, modulus, and good elongation. Since it was found that the solvent hardly reacts with cellulose, properties depending on the structure of the cellulose, such as chain modulus, are retained, while the anisotropy of the solution makes it possible to achieve properties that are desirable for many mechanical applications.

Используя раствор, полученный согласно настоящему изобретению, можно получить волокна, имеющие значительно лучшие свойства, чем известные целлюлозные волокна, используемые для технических применений, например Cordenka 660R и Cordenka 700R, которые получают с использованием так называемого вискозного способа.Using the solution obtained according to the present invention, it is possible to obtain fibers having significantly better properties than the known cellulose fibers used for technical applications, for example Cordenka 660 R and Cordenka 700 R , which are obtained using the so-called viscose method.

Используя раствор, полученный согласно настоящему изобретению, можно изготовить целлюлозные нити, которые имеют прочность на разрыв выше 700 мн/текс, более предпочтительно выше 850 мн/текс, максимальный модуль при удлинении менее 2% по меньшей мере 14 н/текс и удлинение при разрыве по меньшей мере 4%, более предпочтительно выше 6%. Using the solution obtained according to the present invention, it is possible to produce cellulose yarns that have a tensile strength of more than 700 mn / tex, more preferably higher than 850 mn / tex, a maximum modulus of less than 2% elongation of at least 14 n / tex, and elongation at break at least 4%, more preferably above 6%.

В зависимости от природы прядильного раствора и коагулянта волокна содержат от 0,02 до 1,3 вес.% фосфора, связанного с целлюлозой, если волокна коагулируют в воде, или от 0,02 до 3,0 вес.% фосфора, связанного с целлюлозой, если волокна коагулируют в коагулянте, который не содержит воды, и промывают водой. Предпочтительно волокна содержат от 0,02 до 0,5 вес.% фосфора, связанного с целлюлозой. Depending on the nature of the spinning solution and the coagulant, the fibers contain from 0.02 to 1.3% by weight of phosphorus bound to cellulose if the fibers are coagulated in water, or from 0.02 to 3.0% by weight of phosphorus bound to cellulose if the fibers are coagulated in a coagulant that does not contain water, and washed with water. Preferably, the fibers contain from 0.02 to 0.5% by weight of phosphorus bound to cellulose.

В публикации международной заявки WO 85/05115 сообщается об образованных из целлюлозы многоволоконных нитях, полученных прядением из анизотропных растворов, содержащих фосфорную кислоту. Нити имеют морфологию, которая, по-видимому, построена из концентрических слоев, которые расположены вокруг оси волокон и которые, кроме того, изменяются псевдопериодически вдоль оси волокон. В публикации международной заявки WO 94/17136 сделано предположение, что морфология связана с анизотропным раствором, из которого получены волокна. In the publication of international application WO 85/05115, multifiber filaments formed from cellulose obtained by spinning from anisotropic solutions containing phosphoric acid are reported. The filaments have a morphology, which, apparently, is built of concentric layers that are located around the axis of the fibers and which, in addition, change pseudo-periodically along the axis of the fibers. In the publication of international application WO 94/17136, an assumption is made that the morphology is associated with the anisotropic solution from which the fibers are obtained.

Хотя нити, полученные согласно настоящему изобретению, получены из анизотропного раствора, который содержит фосфорную кислоту, нити не обнаруживают морфологию, которая описана в публикации WO 85/05115. Although the filaments obtained according to the present invention are obtained from an anisotropic solution that contains phosphoric acid, the filaments do not exhibit the morphology described in WO 85/05115.

Методы измерений
Определение изотропии/анизотропии в растворе
Визуальное определение изотропии или анизотропии проводили с помощью поляризационного микроскопа (Leitz Ortoplan-Pol (100x)). С этой целью около 100 мг определяемого раствора помещали между двумя предметными стеклами и помещали их на поверхность нагреваемого предметного столика микроскопа (Mettlor FP 82), включали нагрев и образец нагревали со скоростью около 5oC/мин. При переходе от окрашенного (при двойном лучепреломлении) к темному полю, снимали показания термометра, отмечая значение температуры при фактически темном поле. Эта температура называется температурой перехода Tni. Визуальную оценку во время фазового перехода сравнивали с измерением интенсивности при помощи фотоэлемента, установленного на микроскопе. Для этого измерения интенсивности образец толщиной 10-30 мкм был размещен на предметном стекле так, чтобы не было видно никакой окраски, при использовании поперечного поляризатора. Нагревание проводили, как описано выше. Фотоэлемент, соединенный с самописцем, использовали для записи интенсивности как функции времени. Выше определенной температуры (различной для разных растворов) наблюдалось линейное снижение интенсивности. Экстраполяция этой прямой к интенсивности, равной нулю, давала значение Tni. Во всех случаях найденная величина находилась в хорошем соответствии с величиной, найденной упомянутым выше методом.
Measurement methods
Determination of isotropy / anisotropy in solution
Visual determination of isotropy or anisotropy was carried out using a polarization microscope (Leitz Ortoplan-Pol (100x)). To this end, about 100 mg of the test solution was placed between two glass slides and placed on the surface of a heated microscope stage (Mettlor FP 82), heating was turned on, and the sample was heated at a rate of about 5 ° C / min. In the transition from the dyed (with birefringence) to the dark field, the thermometer readings were taken, noting the value of the temperature in an actually dark field. This temperature is called the transition temperature T ni . The visual assessment during the phase transition was compared with intensity measurement using a photocell mounted on a microscope. For this intensity measurement, a sample with a thickness of 10-30 μm was placed on a glass slide so that no color was visible when using a transverse polarizer. Heating was performed as described above. A photocell connected to the recorder was used to record the intensity as a function of time. Above a certain temperature (different for different solutions), a linear decrease in intensity was observed. Extrapolation of this line to an intensity of zero yielded a value of T ni . In all cases, the found value was in good agreement with the value found by the above method.

Растворы считаются анизотропными, если двойное лучепреломление наблюдается в состоянии покоя. Вообще говоря, это справедливо для измерений, проведенных при комнатной температуре. Однако растворы, полученные согласно настоящему изобретению, которые могут перерабатываться, например путем формования в волокна, при температуре ниже комнатной температуры и проявляют анизотропию при указанной низкой температуре, также считаются анизотропными. Solutions are considered anisotropic if birefringence is observed at rest. Generally speaking, this is true for measurements taken at room temperature. However, the solutions obtained according to the present invention, which can be processed, for example by molding into fibers, at a temperature below room temperature and exhibit anisotropy at the indicated low temperature, are also considered anisotropic.

Определение степени кислотности
Степень кислотности экструдатов определяют, помещая 1 г коагулированного, промытого и необязательно нейтрализованного, отделанного и/или высушенного экструдата в 100 мл деминерализованной и деионизированной воды (вода milli-Q, pH= 6). Затем определяют pH воды, содержащей экструдат, при помощи калиброванного pH-метра. Степень кислотности экструдата равна величине pH, найденной для воды, содержащей экструдат. Определение содержания фосфора.
Determination of acidity
The degree of acidity of the extrudates is determined by placing 1 g of coagulated, washed and optionally neutralized, trimmed and / or dried extrudate in 100 ml of demineralized and deionized water (milli-Q water, pH = 6). The pH of the water containing the extrudate is then determined using a calibrated pH meter. The degree of acidity of the extrudate is equal to the pH found for water containing the extrudate. Determination of phosphorus content.

Содержание фосфора, связанного с целлюлозой, в растворе или в изделиях из целлюлозы, полученных из этого раствора, можно определить следующим образом. В колбу для разложения помещают: (a) 300 мг раствора целлюлозы, который был коагулирован, высушен в вакууме в течение 16 часов при 50oC после тщательной промывки водой и затем хранился в герметически закрытом сосуде для образцов, и (b) 5 мл концентрированной серной кислоты и 0,5 мл раствора соли иттрия, содержащего 1000 мг/л иттрия. Целлюлозу карбонизировали путем нагревания. После карбонизации к смеси добавляли пероксид водорода порциями по 2 мл до тех пор, пока не получали прозрачный раствор. После охлаждения к раствору добавляли воду до объема 50 мл. При помощи калибровочной кривой для фосфора, построенной по эталонным образцам, содержащим 100, 40, 20 и 0 мг/л фосфора соответственно, определяли содержание фосфора в анализируемом растворе, используя метод атомно-адсорбционной спектрографии (Inductive Coupled Plasma-Emission Spectrometry (ICP-ES)), и рассчитывая содержание фосфора в растворе по следующему уравнению:
содержание фосфора (%) = (Pconc(мг/л)•50)/(Cw (мг)•10),
где Pconc = концентрация фосфора в анализируемом растворе и Cw = отвешенное количество коагулированной и промытой целлюлозы.
The phosphorus content associated with cellulose in a solution or in cellulose products obtained from this solution can be determined as follows. The following are placed in a decomposition flask: (a) 300 mg of a cellulose solution that has been coagulated, dried in vacuum for 16 hours at 50 ° C. after thorough washing with water and then stored in a hermetically sealed sample container, and (b) 5 ml of concentrated sulfuric acid and 0.5 ml of a solution of yttrium salt containing 1000 mg / l of yttrium. Cellulose was carbonized by heating. After carbonization, hydrogen peroxide was added to the mixture in 2 ml portions until a clear solution was obtained. After cooling, water was added to the solution to a volume of 50 ml. Using a calibration curve for phosphorus, constructed from reference samples containing 100, 40, 20 and 0 mg / l of phosphorus, respectively, the phosphorus content in the analyzed solution was determined using the method of atomic absorption spectrography (Inductive Coupled Plasma-Emission Spectrometry (ICP-ES )), and calculating the phosphorus content in the solution according to the following equation:
phosphorus content (%) = (P conc (mg / l) • 50) / (C w (mg) • 10),
where P conc = phosphorus concentration in the analyzed solution and C w = weighed amount of coagulated and washed cellulose.

Иттрий добавляли в качестве внутреннего стандарта, чтобы вносить поправки для растворов, имеющих различную вязкость. Содержание фосфора измеряли на длине 213,6 нм, внутренний стандарт измеряли на длине волны 224,6 нм. Yttrium was added as an internal standard to amend for solutions having different viscosities. The phosphorus content was measured at a length of 213.6 nm, the internal standard was measured at a wavelength of 224.6 nm.

Определение влагосодержания
Количество воды, абсорбированной волокном во время коагуляции в водяной ванне или при промывке волокна водой, можно определить, промывая волокно водой, затем удаляя излишнюю влагу путем фильтрования через воронку Бюхнера. Влагосодержание (в вес. % от веса сухого волокна) можно определить путем измерения снижения веса в результате нагревания в течение 20 минут при 160oC.
Determination of moisture content
The amount of water absorbed by the fiber during coagulation in a water bath or when washing the fiber with water can be determined by washing the fiber with water, then removing excess moisture by filtering through a Buchner funnel. The moisture content (in wt.% Of the weight of the dry fiber) can be determined by measuring the weight loss resulting from heating for 20 minutes at 160 o C.

Механические свойства
Механические свойства одиночных волокон и нитей определяли согласно стандарту ASTM D 2256-90, используя следующие методики и приборы.
Mechanical properties
The mechanical properties of single fibers and filaments were determined according to ASTM D 2256-90 using the following methods and instruments.

Свойства элементарных (одиночных) волокон измеряли на волокнах, закрепленных между поверхностями зажимного приспособления ArnitelR 10х10 мм. Элементарные волокна кондиционировали в течение 16 часов при 20oC и относительной влажности 65%. Длина волокна между зажимами была равна 100 мм и волокна растягивали при постоянной скорости удлинения 10 мм/мин.The properties of elementary (single) fibers were measured on fibers fixed between the surfaces of an Arnitel R fixture 10x10 mm. The elementary fibers were conditioned for 16 hours at 20 ° C. and 65% relative humidity. The fiber length between the clamps was 100 mm and the fibers were stretched at a constant elongation rate of 10 mm / min.

Свойства нити определяли на нитях, закрепленных в зажимах машины Instron 4C. Нити кондиционировали в течение 16 часов при 20oC и относительной влажности 65%. Длина нити между зажимами была равна 500 мм и нити растягивали при постоянной скорости удлинения 50 мм/мин. Нити подвергали скручиванию и число кручений на метр составляло 400/V весовой номер волокна (dтекс).The properties of the yarn were determined on the yarn fastened in the clamps of the Instron 4C machine. The filaments were conditioned for 16 hours at 20 ° C. and 65% relative humidity. The length of the thread between the clamps was 500 mm and the threads were stretched at a constant elongation speed of 50 mm / min. The threads were twisted and the number of torsions per meter was 400 / V weight number of the fiber (d tex ).

Весовой номер волокна нитей, выраженный в dтекс, рассчитывали на основе функциональной резонансной частоты (ASTM D 1577-66, Part 25, 1968); весовой номер пучка нитей определяли взвешиванием. Прочность на разрыв, удлинение и модуль при малых нагрузках определяли по кривой нагрузка - удлинение и измеренной линейной плотности.The weight number of yarn fiber, expressed in d tex , was calculated based on the functional resonant frequency (ASTM D 1577-66, Part 25, 1968); the weight number of the thread bundle was determined by weighing. Tensile strength, elongation, and modulus at low loads were determined from the load-elongation curve and the measured linear density.

Модуль упругости на малых нагрузках (In. Mod.) определяли как максимальный модуль при удлинении менее 2%. The modulus of elasticity at low loads (In. Mod.) Was determined as the maximum modulus with an elongation of less than 2%.

Изобретение будет далее разъяснено при помощи примеров. The invention will be further explained by way of examples.

Пример A
В смесителе Linden-Z с выгрузкой по типу экструдера расплавляли 13300 г ортофосфорной кислоты (98,8% H3PO4) и перемешивали при 30-46oC до получения прозрачной вязкой жидкости. К этой жидкости добавляли 3350 г полифосфорной кислоты. После 90 минут гомогенизации при 48oC смесь охлаждали до 18oC и добавляли 3600 г порошкообразной целлюлозы. Смесь перемешивали 45 минут (последние 25 из них - в вакууме) до получения гомогенного раствора. Этот раствор подвергали формованию при 60oC через фильеру с 375 капиллярными отверстиями, каждое диаметром 65 мкм, пропуская его через воздушную щель размером 40 мм в коагуляционную ванну, заполненную ацетоном, при температуре -12oC. Степень вытяжки в воздушной щели была равна около 7. Затем нить промывали водой с температурой 23oC. Таким способом был получен один образец (A-1), который только высушивали и наматывали на бобину. Другие образцы не сушили, а снова промывали и нейтрализовали такими растворами, которые приведены в табл. 1. Для приготовления этих растворов использовали CaCO3, NaOH и Na2CO3•10H2O. После нейтрализации нить снова промывали водой.
Example A
In a Linden-Z mixer with an extruder-type discharge, 13,300 g of phosphoric acid (98.8% H 3 PO 4 ) was melted and stirred at 30-46 ° C. until a clear, viscous liquid was obtained. To this liquid was added 3350 g of polyphosphoric acid. After 90 minutes of homogenization at 48 ° C., the mixture was cooled to 18 ° C. and 3600 g of pulp was added. The mixture was stirred for 45 minutes (the last 25 of them in vacuum) until a homogeneous solution was obtained. This solution was molded at 60 ° C. through a die with 375 capillary holes, each 65 μm in diameter, passing it through a 40 mm air gap into a coagulation bath filled with acetone at a temperature of -12 o C. The degree of drawing in the air gap was about 7. Then the thread was washed with water at a temperature of 23 o C. In this way one sample was obtained (A-1), which was only dried and wound on a bobbin. Other samples were not dried, but again washed and neutralized with such solutions, which are given in table. 1. To prepare these solutions, CaCO 3 , NaOH, and Na 2 CO 3 • 10H 2 O were used. After neutralization, the thread was washed again with water.

Для образцов нитей, полученных таким образом, определяли прочность на разрыв до и после 5-минутной термообработки на воздухе при температуре 175oC. Эффективность сохранения прочности нитей можно определить, используя следующее уравнение:
BTeff = (BTa/BTb)•100
где BTeff обозначает эффективность сохранения прочности, BTa - прочность на разрыв после термообработки, a BTb представляет прочность на разрыв перед термообработкой. Кроме того, измеряли степень кислотности образцов нитей перед термообработкой по методике, описанной в этом описании. Результаты приведены в табл. 1.
For samples of threads thus obtained, the tensile strength was determined before and after a 5-minute heat treatment in air at a temperature of 175 o C. The effectiveness of maintaining the strength of the threads can be determined using the following equation:
BT eff = (BT a / BT b ) • 100
where BT eff denotes the strength retention efficiency, BT a is the tensile strength after heat treatment, and BT b represents the tensile strength before heat treatment. In addition, the degree of acidity of the yarn samples was measured before heat treatment according to the procedure described in this description. The results are shown in table. 1.

Пример B
В смесителе Linden-Z с выгрузкой по типу экструдера расплавляли 13480 г ортофосфорной кислоты (99,5% H3PO4) и перемешивали при 30-40oC до получения прозрачной вязкой жидкости. К этой жидкости добавляли 3240 г полифосфорной кислоты. После 90 минут гомогенизации при 40oC смесь охлаждали до 12oC и прибавляли 3600 г порошкообразной целлюлозы. Смесь перемешивали в течение 90 минут (последние 70 из них - в вакууме) до получения гомогенного раствора. Этот раствор формовали при 59oC через фильеру с 375 капиллярными отверстиями, каждое диаметром 65 мкм, через воздушную щель размером 40 мм в коагуляционную ванну, заполненную ацетоном при температуре +10oC. Степень вытяжки в воздушной щели была равна около 7. Затем нить промывали водой с температурой 23oC и нейтрализовали растворами, которые приведены в табл. 1. Для приготовления этих растворов использовали NaHCO3, NaOH и Na2CO3•10H2O. После нейтрализации нить снова промывали водой.
Example B
In a Linden-Z mixer with an extruder-type discharge, 13480 g of phosphoric acid (99.5% H 3 PO 4 ) was melted and stirred at 30-40 ° C. until a clear, viscous liquid was obtained. 3240 g of polyphosphoric acid was added to this liquid. After 90 minutes of homogenization at 40 ° C., the mixture was cooled to 12 ° C. and 3,600 g of pulp was added. The mixture was stirred for 90 minutes (the last 70 of them in vacuum) until a homogeneous solution was obtained. This solution was formed at 59 ° C through a die with 375 capillary holes, each 65 μm in diameter, through a 40 mm air gap into a coagulation bath filled with acetone at a temperature of + 10 o C. The degree of drawing in the air gap was about 7. Then the thread washed with water at a temperature of 23 o C and neutralized with solutions, which are given in table. 1. To prepare these solutions, NaHCO 3 , NaOH, and Na 2 CO 3 • 10H 2 O were used. After neutralization, the thread was washed again with water.

Эффективность сохранения прочности и степень кислотности образцов нитей измеряли, как описано в примере A. The strength retention efficiency and acidity of the yarn samples were measured as described in Example A.

Результаты приведены в табл. 1. The results are shown in table. 1.

Пример C
Таким же способом, как описано в примере B, приготовляли раствор целлюлозы с концентрацией 16 вес.% в смесителе Linden-Z. Этот раствор формовали при 59oC через фильеру с 375 капиллярными отверстиями, каждое диаметром 65 мкм, через воздушную щель. Нить промывали умягченной водой и без дополнительной сушки наматывали на бобину и хранили в пластиковом мешке в течение 16 суток. Затем нити нейтрализовали растворами, перечисленными в табл. 1. Для приготовления этих растворов были использованы Na2CO3•10H2O, KOH, K2CO3, LiOH и Ba(OH)2. После нейтрализации нить снова промывали водой.
Example C
In the same manner as described in Example B, a 16 wt.% Cellulose solution was prepared in a Linden-Z mixer. This solution was molded at 59 ° C. through a die with 375 capillary holes, each 65 μm in diameter, through an air gap. The thread was washed with softened water and without additional drying was wound on a bobbin and stored in a plastic bag for 16 days. Then the yarn was neutralized with the solutions listed in the table. 1. To prepare these solutions, Na 2 CO 3 • 10H 2 O, KOH, K 2 CO 3 , LiOH, and Ba (OH) 2 were used . After neutralization, the thread was washed again with water.

Эффективность сохранения прочности и степень кислотности образцов нити измеряли, как описано в примере A. The strength retention efficiency and acidity of the yarn samples were measured as described in Example A.

Результаты приведены в табл. 1. The results are shown in table. 1.

Claims (5)

1. Способ получения волокон целлюлозы из оптически анизотропного раствора, содержащего 94 - 100 вес.% следующих компонентов: целлюлозы, фосфорной кислоты и/или ее ангидридов, воды и 0 - 6 вес.% других компонентов, путем экструзии раствора и коагуляции образовавшихся волокон, отличающийся тем, что волокна дополнительно нейтрализуют для получения волокон, имеющих степень кислотности, равную по меньшей мере 7, эффективность сохранения прочности, равную или более 80%, и содержание фосфора, связанного с целлюлозой, 0,02 - 3,00 вес.%. 1. A method of producing cellulose fibers from an optically anisotropic solution containing 94-100 wt.% Of the following components: cellulose, phosphoric acid and / or its anhydrides, water and 0-6 wt.% Of other components, by extruding the solution and coagulating the resulting fibers, characterized in that the fibers are further neutralized to obtain fibers having an acidity of at least 7, a strength retention efficiency of equal to or more than 80%, and a phosphorus content associated with cellulose of 0.02 to 3.00 wt.%. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что степень кислотности волокон после дополнительной нейтрализации равна по меньшей мере 8. 2. The method according to p. 1, characterized in that the degree of acidity of the fibers after additional neutralization is at least 8. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что степень кислотности волокон после дополнительной нейтрализации равна по меньшей мере 9. 3. The method according to p. 2, characterized in that the degree of acidity of the fibers after additional neutralization is at least 9. 4. Резиновое изделие, способное выдерживать механическую нагрузку, содержащее армирующие нити из целлюлозы, отличающееся тем, что армирующие нити содержат волокна со степенью кислотности, равной или более 7, эффективностью сохранения прочности, равной или более 80%, и содержанием фосфора, связанного с целлюлозой, 0,02 - 3,00 вес.%, причем армирующие нити получены способом по любому из пп.1 - 3. 4. A rubber product capable of withstanding mechanical stress containing cellulose reinforcing threads, characterized in that the reinforcing threads contain fibers with an acidity of equal to or more than 7, strength retention efficiency of equal to or more than 80%, and phosphorus content associated with cellulose , 0.02 - 3.00 wt.%, And the reinforcing yarns obtained by the method according to any one of claims 1 to 3. 5. Шина для транспортных средств, содержащая армирующие нити из целлюлозы, отличающаяся тем, что армирующие нити содержат волокна со степенью кислотности, равной или более 7, эффективностью сохранения прочности, равной или более 80%, и содержанием фосфора, связанного с целлюлозой, 0,02 - 3,00 вес.%, причем армирующие нити получены способом по любому из пп.1 - 3. 5. A tire for vehicles containing reinforcing threads of cellulose, characterized in that the reinforcing threads contain fibers with a degree of acidity equal to or more than 7, the efficiency of maintaining strength equal to or more than 80%, and the phosphorus content associated with cellulose, 0, 02 - 3.00 wt.%, And the reinforcing yarns obtained by the method according to any one of claims 1 to 3.
RU97104130/04A 1995-04-21 1995-08-17 Method of producing cellulose fibers, rubber articles and tire RU2145368C1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9401351 1994-08-19
NL1000194 1995-04-21
NL1000194 1995-04-21
PCT/EP1995/003271 WO1996006207A1 (en) 1994-08-19 1995-08-17 Process for making cellulose extrudates

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97104130A RU97104130A (en) 1999-05-20
RU2145368C1 true RU2145368C1 (en) 2000-02-10

Family

ID=19760914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97104130/04A RU2145368C1 (en) 1995-04-21 1995-08-17 Method of producing cellulose fibers, rubber articles and tire

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2145368C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA026035B1 (en) * 2014-12-10 2017-02-28 Учреждение Белорусского государственного университета "Научно-исследовательский институт физико-химических проблем" (НИИ ФХП БГУ) Method for production of shaped cellulose material
CN117230542A (en) * 2023-09-25 2023-12-15 天津永续新材料有限公司 Cellulose phosphate nanofiber and preparation method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA026035B1 (en) * 2014-12-10 2017-02-28 Учреждение Белорусского государственного университета "Научно-исследовательский институт физико-химических проблем" (НИИ ФХП БГУ) Method for production of shaped cellulose material
CN117230542A (en) * 2023-09-25 2023-12-15 天津永续新材料有限公司 Cellulose phosphate nanofiber and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2496655C (en) A method for producing cellulose fiber
RU2146310C1 (en) Optically anisotropic solution for manufacturing cellulose extrudates, method of preparation thereof, method for manufacturing cellulose extrudates, cellulose fiber, rubber product and vehicle tyre
JP4326401B2 (en) Lyocell monofilament, lyocell multifilament and method for producing lyocell filament
RU2362845C2 (en) Method of making cellulose fibre
JPS6028848B2 (en) Cellulose molded products and their manufacturing method
KR930000562B1 (en) Synthetic polyvinyl alcohol fiber and process for its production
KR100949556B1 (en) Method for production of cross-linked composite fiber of cellulose-polyvinylalcohol and the cross-linked composite fiber
JP2000500535A (en) Method for preparing regenerated cellulose filament
CN101578401B (en) Process for producing cellulose multi-filament with lower coefficient of variation of section diameter
EP0777767B1 (en) Process for making cellulose extrudates
JP2005530916A (en) Highly homogeneous cellulose solution and high strength lyocell fiber using the same
Schurz et al. Investigations on the structure of regenerated cellulose fibers; Herrn Professor Janeschitz‐Kriegl zum 70. Geburtstag mit den besten Wünschen gewidmet
US6136244A (en) Process for preparing cellulose fibres and filaments
JP3770910B2 (en) Liquid crystal solution mainly composed of cellulose and at least one phosphoric acid
US6068919A (en) Cellulose fibres and filaments having a high elongation at break
RU2145368C1 (en) Method of producing cellulose fibers, rubber articles and tire
US6014997A (en) Rubber article containing a reinforcing yarn of cellulose
JP4010568B2 (en) Cellulose fiber of liquid crystal source having high elongation at break and method for producing the same
KR100618401B1 (en) The method for producing cellulose fibers containing linear polymer
JPH0246688B2 (en)
KR100486815B1 (en) A solution containing cellulose dissolved in N-methylmorpholine-N-oxide and high tenacity lyocell multifilament using the same
KR100575377B1 (en) The method for producing cellulose fibers containing nano-particles
JP2001507766A (en) Manufacturing method of cellulose fiber

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20030818