TR202013367A2 - Cupra rejenere selüloz ve üreti̇m yöntemi̇ - Google Patents

Abstract

Buluş; pamuk linteri ile birlikte dokuma makinesi pamuk tozu atığı, iplik eğirme makinesi pamuk tozu atığı, iplik büküm makinesi pamuk tozu atığı, kadife kumaş tıraş makinesi pamuk tozu atığı ve aloevera bitkisinden ekstrakte edilen az ya da çok saflığa sahip selülozun karışım halinde kullanıldığı selüloz hammaddesinin ağartılması, çözgen madde olarak bakır (II) etilen diamin tetra asetat (EDTA) kompleks yapısı ile selüloz makromolekülünün çözülmesi, olgunlaştırma-havalandırma ve düzelerden elyaf çekimi işlem adımlarını içeren bir rejenere cupra rayon üretim yöntemi ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME CUPRA REJENERE SELULOZ VE ÜRETIM YÖNTEMI Teknik Alan Bulus, rejenere cupra rayon elyaf ve iliskili üretim yöntemi ile ilgilidir. Bulus özellikle, bakir (II) etilendiamin tetra asetatin çözgen olarak islev gösterdigi ve selüloz içerikli atiklarin pamuk Iinteri ile birlikte hammadde olarak kullanildigi bir üretim yöntemi ile elde edilen cupra rejenere selüloz elyafi ile ilgilidir. Teknigin Bilinen Durumu Rejenere elyaf; elde edilmesinde hammadde olarak selüloz ya da protein kullanilan ve kimyasal islemlerle esas molekül yapisi bozulmadan elde edilen lifler verilen genel tanimlamadir. Rejenere elyaf, dogal polimerlerden kimyasal ve fiziksel islemlerle yeniden sekillendirilerek bir lif çekim yöntemiyle filament hâlinde üretilmekte ve selüloz esasli ve protein esasli olmak üzere iki ana sinifta toplanmaktadir. Filament haldeki rejenere selüloz elyafi ise rayon olarak isimlendirilmektedir. Günümüzde yaygin olarak kullanilan rayon çesidi viskoz rayondur. Bu elyaf; selülozun sodyum hidroksit ile islenmesi, ardindan selüloz ksantat olusturmak için karbon disülfit kullanilmasi, sonrasinda elde edilen maddenin tekrar sodyum hidroksite maruz birakilmasi, spinneret düzelerden çekilmesi ve ortaya çikan viskoz sivinin bir banyoya maruz tutularak iplik formunda katilasmasiyla elde edilmektedir. Viskoz rayon yaygin olarak giyim sektöründe kullanilmakta ve diger iplik tipleriyle karisim halinde kullanilarak da hali ve ev tekstili ürünlerinde yer almaktadir. Viskoz rayon iyi kuru mukavemet ve asinma direncine sahiptir. Ancak zayif esneklik ve bu nedenle kirisiklik olusumu göstermektedir. Isi direnci pamuktan biraz daha azdir. Ürünlerde maliyeti azaltmak veya parlaklik, yumusaklik, emicilik ve konfor gibi özellikleri gelistirmek için kullanilmaktadir. Viskoz rayonunun asitlere ve alkalilere karsi direnci ilimlidir ve agartma maddelerine ve organik çözücülere karsi iyi direnç göstermektedir. Cupramonyum rayon da rejenere selülozlardandir. Ilk olarak 1890'da ortaya çikan cupra rayon elyafi; odun hamurundan veya pamuklu Iinterlerden selülozun, bir bakir oksit ve amonyak çözeltisi içinde çözülmesini ve daha sonra çözülen maddenin ekstrüde edilerek bir iplik egirme islemi ile filamentlere dönüstürülmesi sonucunda ortaya çikmaktadir. Elde edilen ürün; yüksek dökümlülük gösteren, seffaf, hafif, parlak ve oldukça ince bir ipliktir. Cupra rayon elyaf son derece ince denyelerde üretilebilmektedir. Inceligi dolayisiyla da ipek tusesinde yumusakliga sahiptir. Ortalama DP'nin daha düsük olmasi ve bu elyafin daha büyük bir kisminin amorf bölgeler tarafindan isgal edilmesi disinda pamugun tüm özelliklerine sahiptir. Bu nedenle cupra rayon büyük ölçüde siser ve bu nedenle kimyasal reaksiyonlar pamuktan daha hizli gerçeklesir. Viskoz rayon ile benzer olarak 180°C`de yanma gerçeklestirir. Oksijen ve nem varliginda günes isigina maruz kaldiginda bozulur ve zayiflar. Cupra rayonun ortalama gerilme mukavemeti kuru halde 1,7-2,3 g/d ve islak halde O,9-2,5 g/d'dir. 70 ° F ve %65 RH'de nem içerigi viskoz rayon ile benzer olarak yaklasik %11'dir. Cupra rayonun direct ve reaktif boyalarla boyanmada emme gücü viskoz rayona kiyasla daha yüksektir ve elde edilen renk derinligi daha fazladir. Kesitleri bazen hafif oval ya da yuvarlak ve pürüzsüzdür. Nemin dogal seviyelerde kazanimindan dolayi, cupro rayon statik elektrikten etkilenmemesi için olusturulmus sentetik elyaflarda bile görülen statik elektrigi içermez. Konuya iliskin olarak literatürde karsilasilan bazi patent basvurulari asagida sunulmustur. kullanilacak geri kazanilmis pamuk liflerini islemek için prosesten bahsedilmektedir. Söz konusu proses; geri kazanilmis pamuk liflerinin veya bundan üretilen posanin bir metal kaldirma asamasi ve bir oksidatif agartma asamasi dahil olmak üzere polimerizasyon ve parlaklik derecesinin verimli metal azaltimi ve ayarlamasi adimlarini barindirmaktadir. Açiklanan isleme göre geri kazanilmis pamuk lifleri, rejenere selülozdan kaliplanmis gövdelerin üretimi için hammadde olarak yalniz veya konvansiyonel çözme posasi ile karisim halinde kullanilabilmektedir. Bu islem viskoz veya liyosel araciligiyla teknik olarak pürüzsüz, güvenli ve ekonomik olarak uygulanabilir egirmeyi mümkün kilar, bu nedenle, mevcut bulus pamuk atik materyalleri için verimli bir geri dönüstürme yolu ortaya koymaktadir. TR2018/09895 numarali basvuru pamuk-polyester karisimli atiklarin islenmesine iliskindir. Söz konusu proses; bir polyester-pamuk karisimi içeren atik tekstil ürününden selüloz elde etmek üzere bir selüloz solventi ile islem gerçeklestirilir. Bu solüsyon sonra sentetik liflerden ayrilir ve yüksek kaliteli rejenere selüloz Iiflerin egrilmesine yönelik bir besleme solüsyonu olarak kullanilir. Solvent olarak N-metil morfolin N-oksit (NlVlMO), ortofosforik asit, iyonik sivilar, amonyak/amonyum tiyosiyanat gibi amino oksitler kullanilmaktadir. CN numarali basvuruda selülozunn çözülmesi için bir solvent ve solventin uygulanmasi isleminden bahsedilmektedir. Bulus temel olarak selülozun hizli ve dogrudan çözülmesi için bir çözücü ile ilgilidir. Çözücüi sodyum hidroksit ve tiyoüre'nin su çözeltilerinden olusmaktadir. Burada çözücüde; sodyum hidroksit, su çözeltilerinin toplam agirliginin %8,1-12'sini ve tiyoüre sulu çözeltilerin toplam agirliginin %3-6'sini olusturur. Selüloz dogrudan çözücü ile çözüldügünden, basit bir dönüstürme islemi ile geleneksel viskoz rayon üretim süreçleri ve ekipmani ile gerçeklestirilebilmektedir. Sonuç olarak yukarida anlatilan olumsuzluklardan dolayi ve mevcut çözümlerin konu hakkindaki yetersizligi nedeniyle ilgili teknik alanda bir gelistirme yapilmasi gerekli kilinmistir. Bulusun Kisa Açiklamasi Mevcut bulus, yukarida bahsedilen gereksinimleri karsilayan, tüm dezavantajlari ortadan kaldiran ve ilave bazi avantajlar getiren rejenere cupra rayon elyafi ve üretim yöntemi ile Bulusun öncelikli amaci, selüloz makro molekülünün daha düzgün ve homojen çözünmesini saglayan bir çözücünün kullanildigi bir rejenere cupra rayon üretim yöntemi ortaya koymaktir. Bulusun bir diger amaci, selüloz içerikli atiklarin pamuk Iinteri ile birlikte kullanildigi düsük maliyetli ve çevreci bir rejenere cupra rayon üretim yöntemi ortaya koymaktir. Bulusun bir amaci, günes isigi etkisi ile katalitik bozunma etkisi azaltilmis ve böylece mukavemeti arttirilmis bir rejenere cupra rayon ortaya koymaktir. Bulusun bir diger amaci, hacmi arttirilmis ve yogunlugu düsürülmüs bir rejenere cupra rayon ortaya koymaktir. Yukarida anlatilan amaçlarin yerine getirilmesi için bulus, selüloz hammaddesinin agartilmasi, selüloz makromolekülünün çözülmesi, olgunlastirma-havalandirma ve düzelerden elyaf çekimi islem adimlarini içeren bir rejenere cupra rayon üretim yöntemi ile ilgilidir. Buna göre söz konusu üretim yönteminde, selüloz makro molekülünün çözülmesi islem adiminda çözgen madde olarak bakir (II) etilen diamin tetra asetat (EDTA) kompleks yapisi kullanilmaktadir. Bulusun amaçlarini gerçeklestirmek üzere, bahsedilen selüloz hammaddesi olarak pamuk atigi, iplik büküm makinesi pamuk tozu atigi, kadife kumas tiras makinesi pamuk tozu atigi ve aloevera bitkisinden ekstrakte edilen az ya da çok safliga sahip selüloz karisim halinde kullanilmaktadir. Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari yazilan detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir ve bu nedenle degerlendirmenin de detayli açiklama göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir. Bulusun Detayli Açiklamasi Bu detayli açiklamada bulus rejenere cupra rayon ve iliskili üretim yöntemi sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik olarak ve hiçbir sinirlayici etki olusturmayacak sekilde açiklanmaktadir. Bulus temel olarak hammaddesi selüloz içerikli atiklar ile pamuk Iinterinden meydana gelen rejenere cupra rayon ve bahsedilen rejenere cupra rayonun elde edilmesinde selüloz makro moleküllerinin çözgeni olarak da bakir (II) etilendiamin tetra asetat (EDTA) kullanilan bir üretim yöntemi ile ilgilidir. Bu dogrultuda bulusa konu rejenere cupra rayonun üretiminde selüloz makro moleküllerini meydana getirecek olan hammadde; pamuk linterine ilave olarak dokuma makinesi pamuk tozu atigi, iplik egirme makinesi pamuk tozu atigi, iplik büküm makinesi pamuk tozu atigi, kadife kumas tiras makinesi pamuk tozu atigi ve aloevera bitkisinden ekstrakte edilen az ya da çok safliga sahip selülozdan olusmaktadir. Rejenere cupra rayonun üretiminde, bahsedilen selüloz içerikli hammaddenin kullanildigi üretim yöntemi asagidaki siralanmis dört ana islem adimi ile tanimlanmaktadir. A: Agai'tma Islemi Agartma islem adiminda Na2COß, NaOH, Hidrojenperoksit, Hidrojenklorür, Klordioksit, Asetik asit kombinasyonlari ile selüloz hammaddesi tercihen 60-90°C derece arali gindaki sicaklikta ve tercihen 1-2 saat muamele edilmektedir. Agartma prosesi ile selüloz pamuk içerigindeki yag, pektin, hemi-selüloz gibi safsizliklarin uzaklastirilmasi saglanmaktadir. B: Selüloz Makro Molekülünün Çözülmesi Bakir (II) etilen diamin tetra asetat (EDTA) kompleks yapisinin kullanimi ile selüloz makro molekülünün çözülmesi saglanmaktadir. Mevcut uygulamalarda kullanilan Cu(OH)2NH3 kompleks yapisinda 2 birim OH- iyonu var iken EDTA da 4 OH- iyonu selat yapisinda kullanilmaktadir. Bu da hidroksil iyonlarinin, selüloz polimeri arasinda hidrojen köprü baglarinin artisina ve selüloz makro molekülünün daha düzgün ve homojen çözünmesine etki etmektedir. C: Olgunlastirma ve Havalandirma Çözülme islem adimini takiben ortaya çikan cupra selüloz makro molekülünden, filament elde edilmesi için düzelerden geçebilecek viskoziteye erismesi gerekmektedir. Bu dogrultuda tercihen 24-40 saat arasi cupra selüloz makro molekülü beklemeye alinarak olgunlastirmaya birakilmaktadir. Olgunlastirma ve havalandirma islemi sonunda düzelerden geçecek olan cupra selüloz çözeltisi içerisinde gliserin, glikoz, tartarik asit, sitrik asit, oksalik asit vb. kimyasal maddeler bulunmaktadir. D: Düzelerden Elyaf Çekimi Düzelerden elyaf çekimi islemi, filamentlerin elde edilecegi koagülasyon (katilasma) islemini de içermektedir. Rejenere cupra rayonun elde edilmesinde uygulanan koagülasyon islemi için sülfirik asit banyosu kullanilmaktadir. Bu baglamda düzelerden basinçla geçirilen cupra selüloz viskozu, sülfirik asit banyosu içerisine yönlendirilmekte ve filamanet formunda katilasmasi saglanmaktadir. Burada sülfirik asitin seçilmis olmasi, sülfirik asidin cupra selüloz için çbzgen olmamasindan ileri gelmektedir. Bulus konusu rejenere cupra rayon üretim yönteminde çözgen madde olarak EDTArnin kullanimi selüloz polimeri arasinda hidrojen köprü baglarinin artisini saglamaktadir. Bu durum bakir iyonu basina düsen hidroksil iyonu sayisini arttirmakta ve daha az bakir iyonu selüloz ile etkilesime geçmektedir. Sonuçta da elde edilen rejenere cupra rayon elyafinin günes isigi etkisi ile katalitik bozunma etkisi azalmakta ve böylece elyafin mukavemeti artar. Ayrica selüloz makro molekülleri arasinda hidrojen köprü bagi sayisi azalmakta, selüloz makro molekülleri birbirine daha fazla paralel ve homojen oldugundan elde edilen rejenere cupra rayonun hacmi artarken yogunlugu azalmaktadir. Ayrica elde edilen rejenere cupra rayon selüloz içerikli atiklarin pamuk Iinteri ile birlikte kullanimi dolayisiyla düsük maliyetli ve geri dönüsüm dolayisiyla çevreci ürün olarak ortaya çikmaktadir. TR TR TR