SE511920C2

SE511920C2 - Användning av en amfotär tensid som spinnbadadditiv i viskosprocessen

Info

Publication number: SE511920C2
Application number: SE9702703A
Authority: SE
Inventors: Kent Bjur; Anders Cassel; Margreth Strandberg; Ingemar Uneback
Original assignee: Akzo Nobel Nv
Priority date: 1997-07-14
Filing date: 1997-07-14
Publication date: 1999-12-13
Also published as: SE9702703D0; TR200000064T2; BR9810373A; DE69814082T2; EA002307B1; JP3939496B2; WO1999004070A1; EP0996777B1; CN1263571A; EA200000118A1; TW436533B; SE9702703L; US6379598B1; JP2001510244A; EP0996777A1; CN1089816C; DE69814082D1; ATE239112T1

Description

10 15 20 25 30 35 511920 2 föreningar är företrädesvis från 12 till 22, medan antalet etylenoxigrupper i molekylen är från 6 till 12. Även om dessa polyaminer har en god dispergerande effekt har de en allvarlig nackdel eftersom de inte är stabila i varma sura lösningar och hydrolyseras vid höga temperaturer i spinn- badet. Följaktligen reduceras deras effekt med tiden.

Nedbrytningen av additivet kan kompenseras genom tillsats av större mängder av additiven. Emellertid leder detta till att de produkter som erhålles vid hydrolys, t ex fettsyror, som erhålles speciellt under rekonditionering av spinnbadet, ökar igensättningen. Tillsammans med elementärt svavel och/eller zinksulfid och hartser bildar de svarta partiklar, som är mycket svåra att dispergera.

Det har nu visat sig, att inte endast störningarna av igensättande material i spinnbadet väsentligen reduceras utan även att kvaliteten på de fibrer som bildas i spinnbadet förbättras genom att använda amfotära tensider med formeln RNA '(- CnﬁznNA ')~ x-lA (I) där R är väte eller en alifatisk grupp med 1-24 kolatomer, varje A representerar väte, en alifatisk grupp med 1-24 kolatomer eller B00CCmH2m-grupper, där m är ett tal från l-3, B är väte eller en saltbildande katjon, n är ett tal från 2-3, x är 1-8, och antalet B00CCmH2m-grupper är från 1 till x+2, med det förbehållet att det totala antalet kol-atomer i de alifatiska grupperna är från 8 till 45, som ett spinnbadsadditiv i viskosprocessen. Den amfotära tensiden har en utmärkt klibbreducerande effekt, eftersom den har en god dispergerande förmåga och förhindrar eller reducerar utfäll- ning i spinnbadet. Dessutom har den låg skumning och är mycket stabil i jämförelse med de amidföreningar som beskrivs i den japanska patentansökan nr 54101916. Eftersom additivet håller öppningarna i spinndysan fri från igensättande material, upptar bildade fibrer och filmer mindre fasta partiklar, varvid missfärgningen reduceras och styrkan förbättras. Även underhållet av spinnbadet förenklas, eftersom den amfotära tensiden är stabil under vanliga upparbetningsprocesser av spinnbadet, och spinnbadlösningen 10 15 20 25 30 35 3 511 920 kan recirkuleras efter avlägsnande av ett överskott av biprodukter, vari inkluderas natriumsulfat som bildas i spinnbadet. Mängden av den amfotära föreningen i spinnbadet kan varieras inom vida gränser men tillsättes normalt i en mängd av 0.5-5000 ppm, företrädesvis från 2 till 1500 ppm, till ett spinn-bad som innehåller 5-15 viktprocent H2SO4, 15- 30 viktprocent Na2SO4 och 0-7 viktprocent ZnS04.

Den amfotära tensiden med formeln I innehåller före- trädesvis en eller två alifatiska grupper, R och A, med totalt 8 till 40 kolatomer, företrädesvis från 10 till 36 kolatomer. Företrädesvis är R en kolvätegrupp med 8-24 kol- atomer, och allra helst en kolvätegrupp med 10-22 kolatomer.

B är normalt en mono- eller divalent, företrädesvis en mono- valent katjon, och m är företrädesvis ett tal 1 eller 2.

De mest föredragna amfotära tensiderna med formeln I är de som har den allmänna formeln RNA'+ C3HsNA1-i x-1A1 (II) där R, A och x har samma betydelse som i formeln I och A1 är en väte eller en grupp B00CCmH2m, där B och m har den i formeln I angivna betydelsen. Dessa additiv är lätta att framställa och har utmärkt dispergerande förmåga. Gruppen BO0CCmH2m utgör normalt minst 50% av alla substituenterna A och A1. Amfotära tensider där m är 1 är föredragen, eftersom de uppvisar låg skumning. Låg skumning understödes även av närvaron av åtminstone en R grupp med 14-22 kolatomer. Detta är av värde vid den efterföljande behandlingen av fiber- och filmmaterialet.

Föreliggande uppfinning hänför sig även till en process för regenerering av cellulosa från en viskoslösning, i vilken process viskoslösningen bringas i kontakt med ett spinnbad, som innehåller från 0.5 till 5000 ppm av en amfotär tensid enligt formeln I. Företrädesvis har den amfotära tensiden formeln II. Spinnbadet har normalt en temperatur av från 40°C till 60°C och innehåller förutom den amfotära tensiden från 5 till 15 viktprocent H2S04, från 15 till 30 viktprocent Na2S04 och från 0-7 viktprocent ZnSO4. Den 10 15 20 25 30 35 511 920 4 regenererade cellulosan kan ha formen av fibrer eller filmer eller någon annan konventionell form.

Föreliggande uppfinning illustreras ytterligare av följande exempel.

Exempel 1.

Nedbrytningshastigheterna hos två spinnbadadditiv utvärderades i ett spinnbad med sammansättningen 9,5% H2SO4, 23% Na2SO4, O,4% ZnSO4 och 67,1% H20 vid olika temperaturer, som framgår av nedanstående tabeller.

Ett av additiven var ett amidkondensat av tetra- etylenpentamin och en talgfettsyra varvid amidkondensatet etoxilerats med 10 mol etylenoxid per mol amid. Additivet är härefter omnämnt som Förening B. Förening B är en typisk representant för ett additiv i den japanska patentansökan nr 54101916. Det andra additivet var ett oleoamfopolykarboxy- glycinat, RNA 4 CnH2nNA + x_1A där R är en C18-kolvätegrupp härledd från oljesyra, x är 4, n är 3, och A betecknar gruppen BOOCCmHmm där B är en natriumjon och m är 1. Detta additiv är härefter omnämnt som Förening 1. Den är en typisk representant för en amfotär tensid enligt föreliggande upp- finning.

Mängden av Förening B i spinnbadet analyserades under användning av färgämnet Orange II. Detta färgämne och den katjoniska tensiden fick reagera och det bildade komplexet extraherades i kloroform. Mängden komplex i kloroformfasen bestämdes spektrofotometriskt vid en våglängd av 488 nm. Den amfotära tensiden, Förening 1, analyserades genom att först koncentrera tensiden på en Dionex On Guard-RP-kolonn följd av eluering i en vattenhaltig alkalisk acetonitrillösning.

Koncentrationen av den amfotära tensiden bestämdes därefter genom en HPLC-metod under följande betingelser: Kolonn, Hamilton PRP-1; Detektion, UV 230 nm; Rörlig fas, gradient av acetonitril i alkaliskt vatten; flödeshastighet, 1 ml/min.

Erhållna data anges vid tabell 1 och 2 nedan.

Siffrorna visar den återstående icke nedbrutna mängden av Förening B och Förening 1 i %. 10 15 20 s 511920 Tabell 1. Mängd av Förening B, % Tid,tim. Temperaturer 22°c so°c 7o°c âterflöde O 100 100 100 100 6 90 80 70 35 24 90 75 60 20 48 90 65 50 15 Tabell 2. Mängd av Förening 1, % Tid,tim. Temperaturer 22°c 5o°c 7s°c återflöde ' 0 100 100 100 100 6 99 98 96 89 24 98 95 93 85 48 97 95 90 81 Av resultaten framgår att stabiliteten i det varma spinnbadet är mycket lägre för spinnbadadditivet av amidtyp (Förening B) än för additivet enligt uppfinningen (Förening 1).

Exempel 2-4 Förmågan att förhindra utfällning och förmågan att dispergera bestämdes för några spinnbadadditiv enligt följande förfarande. 21 ml av en lösning innehållande 0.25 M Na2s2o3, 0.15 M Na2CS3 och 0.25 M Na2S tillsattes droppvis under omrörning i ett polypropylenkärl, som innehöll 1 liter av ett spinnbad.

Spinnbadet hade en komposition av 10% H2S04, 20% Na2S04, 1% ZnSO4 och 69% H20. Dess temperatur var 50°C. Omröraren var tillverkad av glas med en propeller av platina. Efter till- satsen bestämdes badets genomskinlighet vid förutbestämda tider i en spektrofotometer vid en våglängd av 450 nm i en glaskuvett. Under hela testet hölls omrörningen konstant vid ett varvtal av 300 varv/minut. Efter 270 minuter avbröts 10 15 20 25 30 35 511 920 6 testet och omrörarens vikt bestämdes i avsikt att bestämma den mängd material som hade utfällts på omröraren.

Utfällningsförhindrande och dispergerande additiv tillsattes i olika mängder till spinnbadet före startpunkten för tillsatsen av lösningen på 21 ml till spinnbadlösningen.

Följande additiv användes.

Förening A.

En förening med formeln (EO)y H C18-alkyl N(EO)x-C3H6N (ECM H där E0 är etylenoxigrupp och summan av x, y och z är 10, i enlighet med de aminföreningar som beskrives i det japanska patentet nr 48006409.

Förening B.

Samma förening som i Exempel 1.

Förening 1.

Samma förening som i Exempel 1.

Förening 2.

Talgalkylamfopolykarboxyglycinat med formeln I, där R är en talgfettalkylgrupp, x är 4, n är 3 och A är gruppen BOOCCmH2m-, där B är natrium och m är 1.

Förening 3.

Talgalkylamfopolykarboxypropionsyra med formeln I, där R, A, n och x har samma betydelser som i Förening 2, och m är 2 och B är väte.

Testerna utfördes och de erhållna resultaten visas i tabell 3 nedan. 10 15 20 25 7 511 920 Tabell 3 id, min Genomsläpplighet, % Förening - A 1 1 2 2 3 3 3 3 ängd - 5 25 5 5 25 5 25 5 25 250 500 PPm Pm Pm ßPm Ppm PPN Pm Ppm Pm PPm Ppm 0 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 30 57 71 67 39 75 93 86 77 84 71 76 79 60 52 41 48 25 31 37 36 44 35 41 56 54 120 47 38 42 32 28 12 36 15 26 16 34 26 270 45 41 30 36 30 5 30 12 20 4 10 10 Torrvikt på Pt-omröraren, mg 270 182 80 40 21 0.1 0.

N 0.0 3.3 0.0 1.7 1.3 0.9 Det är uppenbart att spinnbadadditiven i enlighet med föreliggande uppfinning har en förbättrad förmåga att dis- pergera fasta och kolloidala partiklar och att förhindra ut- fällningen därav, i jämförelse med spinnbadadditivet be- skrivet i det japanska patentet nr 48006409 och den japanska patentansökan nr 54101916.

Exempel 5-14.

Testerna i dessa exempel utfördes som i exempel 2 men med det undantaget att additiven var som följer.

Förening 4.

Förening 4 har formeln I, där R är en C12-C14 alkyl- grupp härledd från kokosfettsyra, x är 2, n är 3 och A är gruppen B0oCcmH2m-, där B är natrium och m är 1.

Förening 5 Samma som förening 4, men x är 3.

Förening 6.

Förening 6 är samma som Förening 4, men m är 2, x är 4 och B är väte.

Förening 7.

Förening 7 har formeln I, där R är en C18 alkylgrupp härledd från talgfettsyra, x är 4, n är 3 och A är gruppen BO0CCmH2m-, där B är natrium och m är 1. 5.11 920 Förening 8.

Förening 8 är samma som Förening 7, men x är 5.

Förening 9. 5 Förening 9 är samma som Förening 7, men x är 6.

Förening 10.

Förening 10 är som Förening 7, men m är 2 och B är väte.

Förening 11. 10 Förening 11 är samma som Förening 8, men m är 2 och B är väte.

Förening 12.

Förening 12 är samma som Förening 9, men m är 2 och B är väte. 15 De tillsatta mängderna av föreningarna 4-12 anges i nedanstående tabell. Utfällnings- och dispersionstesterna gav följande resultat.

Tabell 4.

Tid, tim. Genomsläpplighet, % Föreningar 4 5 6 6 7 8 9 10 11 12 Tillsatt mängd, ppm 25 19 25 50 10 10 10 10 10 10 0 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 30 57 69 60 55 36 82 85 51 75 78 60 38 48 35 40 24 24 26 32 39 38 120 17 34 21 18 24 21 32 17 19 23 270 27 34 58 7 30 30 29 11 18 28 Torrvikt på Pt-omröraren efter 270 min, mg 0.9 5.7 4.0 0.6 1.2 5.5 3.0 2.8 3.2 5.6 20 Av resultaten framgår att de amfotära föreningarna enligt uppfinningen uppvisar en oväntad förbättring be- träffande dispersionsförmågan och förmågan att inhibera ut- fällningar. 25

Claims

10 15 20 25 30 35 9 511 920 PATENTKRÄV

1. Användning av en amfotär tensid med formeln RNA 'f CnHZnNA å' x-lA (I) där R är väte eller en alifatisk grupp med 1-24 kolatomer, varje A är väte, en alifatisk grupp med 1-24 kolatomer eller en grupp BO0CCmH2m, där m är ett tal från 1-3, B är väte eller en saltbildande katjon, n är ett tal från 2-3, x är 1-8, och antalet B0OCCmH2m-grupper är från 1 till x+2, med förbehållet att det totala antalet kolatomer i de alifatiska grupperna är från 8 till 45, som ett spinnbadadditiv i viskosprocessen.

2. Användning enligt krav 1, där spinnbadet innehåller från 5 till 15 viktprocent HZSO4, från 15 till 30 viktprocent Na2SO4 och från 0 till 7 viktprocent ZnSO4.

3. Användning enligt krav 1 eller 2, varvid den amfotära tensiden är närvarande i en mängd från 0.5 till 5000 ppm i spinnbadet.

4. Användning enligt krav 1, 2 eller 3, varvid den amfotära tensiden har formeln RNA + CaHsNA1~+ x-1A1 (II) där R, A och x har samma betydelse som i formeln I, och A1 är en väte eller gruppen BO0CCmH2m, där B och m har samma betydelse som i formeln I.

5. Användning enligt krav 1, 2, 3 eller 4, varvid den amfotära tensiden tillsättes som ett dispergerande och utfällningsreducerande additiv.

6. Användning enligt krav 5 av den amfotära tensiden för att reducera igensättning av munstycken och slitsar vid framställning av fibrer och filmmaterial av viskos.

7. Ett förfarande för regenerering av cellulosa från en viskoslösning i ett spinnbad kännetecknat därav, att viskos- lösningen bringas i kontakt med ett spinnbad, som innehåller från 0.5 till 5000 ppm av en amfotär tensid med formeln I som är angiven i krav 1. 10 15 20 25 30 35 511 920 10

8.- Ett förfarande enligt krav 7 kännetecknat därav, att spinnbadlösningen innehåller från 5 till 15 viktprocent HZSO4, från 15 till 30 viktprocent Na2S04 och från 0 till 7 viktprocent ZnSO4. 9 Ett förfarande enligt krav 7 eller 8 kännetecknat därav, att den amfotära tensiden har formeln RNA -(- C3HsNA1 å' x-iP-l (II) där R, A och x har den ovan angivna betydelsen i formeln I, och A1 är väte eller gruppen BO0CCmH2m, där B och m har samma betydelse som i formeln I.