SE511842C2 - Sätt att framställa en viskoslösning - Google Patents

Description

20 511 842 2 - en låg eterifieringsgrad (ycsz är från 22 till 25, i stället för från 45 till so), - en låg mängd av biprodukter (1.5-2.5 viktprocent i stället för 10-14 viktprocent), - ett lågt mognadsindex (9-12 ml av 1 N NH¿Cl i stället för 18-21 ml), - en hög viskositet (120-135 sek med fallande kula i stället för 50-60 sek).

Regenererade cellulosafibrer som framställes från viskoslösningar erhållna genom bestrålning av d-cellulosa uppvisar emellertid otillfredsställande draghållfasthet.

Således rapporterar tidningen "Chemical Fibers Inter- national" 1996 att det är möjligt att producera viskosfibrer med en draghållfasthet av 190-200 m N/tex och 18-20% töjning från bestrålad d-cellulosa med låga mängder koldisulfid.

Bättre resultat är inte möjligt att erhålla beroende på viskoslösningens egna egenskaper.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en förbättrad process för framställning av en viskoslösning i förhållande till det traditionella viskos- förfarandet från miljösynpunkt och att producera en viskos- lösning med lämpliga egenskaper för framställning av regenererade fibrer, och som förbättrad spinnbarhet hos viskoslösningen och förbättrad styrka hos fibrerna.

Det har nu visat sig att ovannämnda syften kan uppnås genom att framställa en viskoslösning under användning av bestrålad d-cellulosa och låga mängder koldisulfid kom- binerat med tillsats av vissa tensider. Mer speciellt hänför sig föreliggande uppfinning till ett sätt att framställa en viskoslösning genom a) bestrålning av en g-cellulosa med joniserande partiklar, b) mercerisering av den bestrålade d-cellulosan med alkali, c) xantogenering av den bestrålade, merceriserade d- cellulosan med en mängd mindre än 28% av koldisulfid baserad på vikten d-cellulosa, och 10 15 20 IQ UI bJ LI! 'is11 842 3 d) upplösning av den xantogenerade d-cellulosan i en vattenhaltig alkalilösning, kännetecknat därav, att en tensid vald från gruppen bestående av en vattenlöslig nonjonisk och/eller katjonisk tensid, tillsättes under framställningen i en mängd av 0.02-5 viktprocent av d-cellulosan. Sättet resulterar i en viskoslösning med en förbättrad kvalitet i jämförelse med motsvarande viskoslösningar producerade utan användning av tensider. Förbättringarna omfattar högre renhet, lägre viskositet och bättre filtrerbarhet, varigenom erhålles bättre spinnbarhet. Regenererade cellulosafibrer från viskoslösningarna erhållna med förfarandet uppvisar väsentligt bättre draghållfasthet än tidigare kända viskoslösningar erhållna under användning av låga mängder koldisulfid.

När man använder obestrålad cellulosa och 30-36% koldisulfid baserad på mängden d-cellulosa tillsättes i allmänhet tensider för att förbättra egenskaperna hos viskoslösningen och viskosfibrerna. Det har konstaterats att tensidernas effekt på fiberkvalitet erhålles vid relativt hög halt av biprodukterna. Vanligtvis är mängden biprodukter i sådana viskoslösningar inom området 10-15% av mängden d-cellulosa.

Det har nu överraskande visat sig att även i en viskoslösning med så låga halter av biprodukter som från 1.5 till 2.5 viktprocent erhålles en väsentligt förbättrad d- cellulosa genom tillsats av vissa tensider under framställ- ningsförfarandet. En tillsats, exempelvis genom sprayning av en vattenhaltig lösning av tensiden, till d-cellulosan efter bestrålning men före mercerisering föredrages, även om det är möjligt att tillsätta tensiden under merceriseringssteget eller under upplösningssteget.

De nonjoniska och katjoniska tensiderna, som är lämpliga att använda i förfarandet, innehåller vanligtvis en kolvätegrupp med 6-24, företrädesvis 6-14 kolatomer.

Lämpliga exempel på nonjoniska tensider är etoxylat härledda från alkoholer, fenoler och dioler. De katjoniska tensiderna 10 15 20 25 b) U! 511 842 4 är lämpligen etoxilerade och innehåller åtminstone en tertiär aminogrupp. Exempel är etoxilerade mono- eller dialifatiska aminer liksom etoxylat av alifatiska polyaminer och etoxylat av acyl-substituerade polyaminföreningar.

Förutom dessa tensider är det även möjligt att till- sätta vissa solubiliserande medel såsom dietylenglykol och polyetylenglykoler.

När viskoslösningen enligt föreliggande uppfinning användes för framställning av regenererade cellulosafibrer erhålles även en bättre fiberkvalitet såsom en ökad draghållfasthet. En lämplig vattenhaltig viskoslösning för användning av regenererade fibrer innehåller 8-10 vikt- procent d-cellulosa, 5-6 viktprocent alkali och 8-28, företrädesvis 10-25 viktprocent koldisulfid räknad på vikten d-cellulosa och 0,02-5 viktprocent av en nonjonisk och/eller katjonisk tensid räknad på vikten g-cellulosa samt har en filtrerbarhet högre än 175 ccm/10 min, företrädesvis över 200 ccm/10 min bestämd genom den volym av viskoslösningen, som filtreras genom ett metallnätfilter enligt NO07l, USSR State Standard 3584-53, med en maskvidd av 71 pm och en diameter av 38 mm och ett tryck av 300 mm av viskoslösningen under 10 minuter. Tråddiametern i nätet är 0.055 mm, antalet trådar är 800 per dm, antalet maskor är 6400 per cmz och storleken av maskan är 0.071 mm.

Uppfinningen illustreras ytterligare av nedanstående exempel.

Jämförande exempel En d-cellulosa bestrålades med accelererade elektroner i en dos av 10 kGrey. Den bestrålade d-cellulosan med en DP av 440 behandlades med en 10-procentig lösning av natriumhydroxid vid 19°C under 70 minuter. Den erhållna alkaliska d-cellulosan pressades till en vikt av 2.85 gånger sin ursprungliga vikt och revs därefter under 120 minuter vid en temperatur av 10°C C varefter den infördes i en xantogeneringsapparat.

I xantogeneringsapparaten tillsattes 15-16% av CS2 baserat på d-cellulosans vikt av alkalicellulosan. 10 15 20 25 30 511 842 5 Xantogeneringen utfördes under 150 minuter vid en temperatur från is till 2o°c.

Xantatet upplöstes i ett upplösningskärl försett_med en blandare av propellertyp (350 varv per minut) under 3 timmar vid 10°C under tillsats av en vattenhaltig alkalisk lösning.

Den erhållna viskoslösningen innehöll 9.0% a- cellulosa, 5.6% natriumhydroxid och 15% koldisulfid av mängden d-cellulosa och uppvisade följande egenskaper.

Viskosviskositeten mätt med en fallande kula, sek 135 Viskosmognaden mätt genom 1N NH¿H” ml 9.1 Mängd oupplösta partiklar, observerade under 1.1 mikroskop, antal Filtrerbarhet, cnf per 10 min 114 Viskosens spinnbarhet 320 Mängden oupplösta partiklar bestämdes i ett mikroskop (x 200) i 10 visuella fält och medelvärdet beräknades.

Artiklar större än 15 mikron registrerades. Filtrerbarheten bestämdes av viskosmängden uttryckt i cm3 som passerade genom ett metallfilter (nät enligt NOO71 USSR State Standard 3584-53, med 71 pm maskor och en diameter av 38 mm) under 10 minuter. Viskospelaren över filtret kvarhölls vid 30 mm.

Viskosens spinnbarhet definierades genom bestämning av den maximala sträckningen i spinndysan.

Exempel 1 Exempel 1 utfördes på samma sätt som jämförelse- exemplet, men med det undantaget att under merceriseringen av den bestrålade d-cellulosan tillsattes en tensid i enlighet med tabell 1 i en mängd av ca 2 kg per ton a- cellulosa i merceriseringsalkalin.

Exempel 2 Exempel 2 utfördes på ett liknande sätt som jämförelseexemplet, men med det undantaget att under upplösningen av xanthatet tillsattes en tensid i enlighet 10 15 20 25 b.) lJl 511 842 6 med tabell 1 tillsammans med den upplösande alkalin i en mängd av ca 2 kg per ton d-cellulosa.

Exempel 3-7 Exempel 3-7 utfördes på ett liknande sätt som jämförelseexemplet, men med det undantaget att under merceriseringen tillsattes en tensid enligt tabell 1 tillsammans med den merceriserade alkalin i en mängd av 2 kg per ton bestrålad cellulosa och ytterligare 2 kg av tensiderna per ton bestrålad g-cellulosa tillsammans med den upplösande vattenhaltiga alkalilösningen.

Exempel 8 Exempel 8 utfördes på samma sätt som jämförelse- exemplet, men med det undantaget att en tensid enligt tabell 1 tillsattes på den bestrålade g-cellulosan före merceri- seringen i en mängd av 1 kg per ton cellulosa genom sprayning med en vattenlösning innehållande tensid och vatten i ett viktförhållande av 1:10.

Exempel 9-13 Exempel 9-13 utfördes på samma sätt som exempel 4, men med det undantaget att tensiden enligt tabell 1 applicerades i en mängd av 2 kg per ton g-cellulosa.

Exempel 14 Exempel 14 utfördes på samma sätt som exempel 8, men med det undantaget att en tensid enligt tabell 1 applicerades i en mängd av 4 kg per ton g-cellulosa.

Exempel 15 Exempel 15 utfördes på ett liknande sätt som exempel 13, men med det undantaget att en tensid enligt tabell 1 applicerades genom besprutning med en vattenlösning innehållande tensid och vatten i ett viktförhållande av l:600. 10 15 25 0511 842 Tensider och testresultat Följande tensider användes i exemplen.

Beteckning Tensid A Cocosfettamin + ll EO B 90% fenol + 15 EO och 10% polyetyleneglykol (2 ooo) C Etoxilerade kondensat av tallfettsyra och polyamin D Cu_N-alkyl eter diol + 20 E0 E 90% av A och 10% dioktylamin + 10 EO Viskoslösningarna framställda i exempel 1-15 testades med avseende på viskositet, mognad, filtrerbarhet, antalet oupplösta partiklar och spinnbarhet på samma sätt som i jämförelseexemplet. Följande resultat erhölls.

N. ___ i.. . 511 842 CNN v.C NCN N.CN NCN CNHN CQNCNNNQN N N N .Namn N mwm m.o mmN NóN NoN | .uuwï N m N .Namn N CNN C.C CCN N.N NCN I .uN@z N C C .Namn N CNN C.C CNN N.N CCN - .uNwz N C N .Naga N CNN N.C NNN N.N NCN 1 .uN@z N N N .Ngan N CCN N.C CNN N.N CCN I .uNwz N < N CNN @.C CNN N.N CCN - .Namn N N N NNN N.C CNN C.CN NCN I .uN@z N N N CNN N.N CNN N.N NNN I 1 , - @NN@NCNsNC ÉNE cwupm> mwoNzNNwu ANC CN\eCCC CN\CNw=wN -C CoN\CN CNN NCNNNQ NNNNCNC NCQNNQ .NEC NNV CN_NoN NNNNNN -CCNQN NNNMNNNNN INCNCNNN øNCCoz .NNN>, |NNN>NN@N NNNNNNNN nNNawN Nmaawxm N wNnmN Û ON 511 842 fall lv Omq H.o ONN «.NH Q» cow H @cH:>«H@m N N mfi CNN N.@ mNN H.HH mm OHUH @cN:>@~@w v m NH CNN N.@ QNN N.oH OOH QHHH @øNc>-@m N w NH oøv N.O ONN o.@H mod QHHN @cfic>@~@m N Q NH omm @.@ QON N.@ OCH QHHN @cN=>m~@m N Q HH mmm v.@ mHN N.oH NN OHHH @cfic>@~@m N m OH QNN m.@ QHN ~.@ HQH QHHH @cH:>N»Qm N < N om 2 o_ 10 15 20 25 30 35 511 842 10 Av resultaten framgår att tillsats av en nonjonisk eller katjonisk tensid under tillverkningsprocessen för;, bättrar viskoslösningarnas kvalitet och dess bindbarhet.

Detta är speciellt uppenbart när tensiderna tillsättes under merceriseringssteget och speciellt när tensiderna sprayas på arken av bestrålad a-cellulosa.

Exempel 16 Några av viskoslösningarna, som framställts i exemplen och jämförelseexemplet underkastades en spinnings- process utförd vid en spinnhastighet av 70 m/minut. Följande resultat erhölls.

Tabell 2 Viskos- Lineär Draghåll- Töjning lösning densitet fasthet vid brott mN/tex % Kontroll 0.17 200 17.5 Exempel 3 0.17 240 18.0 Exempel 4 0.17 220 17.9 Exempel 5 0.17 230 17.8 Exempel 7 0.17 252 18.1 Av resultaten framgår att viskoslösningens för- bättrade kvalitet även resulterar i en förbättring av den regenererade cellulosafiberns egenskaper.

Claims (10)

10 20 25 30 D.) UI '511 842 PATENTKRAV

1. Sätt att framställa en viskoslösning genom att a) bestråla en a-cellulosa med joniserande partiklar, b) mercerisera den bestrålade d-cellulosan med alkali, c) xantogenera den bestrålade, merceriserade a- cellulosan med koldisulfid i en mängd mindre än 28% av vikten d-cellulosa, och d) upplösa den xantogenerade d-cellulosan i en vattenhaltig alkalilösning, kännetecknat därav, att en tensid vald från gruppen bestående av en vattenlöslig nonjonisk och/eller katjonisk tensid tillsättes under framställningen i en mängd av 0,02- 5% räknat på vikten a-cellulosa.

2. Sätt enligt krav 1, kännetecknat därav, att mängden koldisulfid är från 8-25% av vikten a-cellulosa.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, kännetecknat därav, att mängden tensid är från 0.05 till 1% räknat på vikten d- cellulosa.

4. Sätt enligt något av kraven 1-3, kännetecknat därav, att tensiden tillsättes till den bestrålade g-cellulosan före mercerisering.

5. Sätt enligt något av kraven 1-4, kännetecknat därav, att tensiden innehåller en kolvätegrupp med 6-24 kolatomer.

6. Sätt enligt kravet 5, kännetecknat därav, att kol- vätegruppen har 6-16 kolatomer.

7. Sätt enligt något av kraven 1-6, kännetecknat därav, att tensiden är ett nonjoniskt etoxilat av en alkohol, fenol- eller diolförening.

8. Sätt enligt något av kraven 1-6, kännetecknat därav, att tensiden är ett etoxilat av mono- och dialifatisk monoamin innehållande åtminstone en alifatisk tertiär aminogrupp. 10 15 511 842 12

9. En viskoslösning, kännetecknad därav, att den innehåller 8-10 viktprocent Q-cellulosa, 5-6 viktprocent, alkali, 10-25 viktprocent koldisulfid räknad på vikten a-cellulosa och 0,02-5 viktprocent av en vattenlöslig' nonjonisk och/eller katjonisk tensid räknad på vikten d-cellulosa samt har en filtrerbarhet av över 175 ccm definierad av den volym av viskoslösning, som filtreras genom ett metallnätfilter enligt N0O7l, USSR State Standard 3584-53, med 71 um maskor och en diameter av 38 mm under ett tryck av 300 mm av viskoslösningen under 10 minuter.

10. Användning av en viskoslösning i enlighet med krav 9 för framställning av en regenererad cellulosafiber.