DD241602A1 - Verfahren zur herstellung von alkalicellulose - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkalicellulose durch Behandlung von Cellulose mit mehr als 15%iger technischer Natronlauge, der vor oder waehrend der Alkalisierung 0,001 bis 0,5 Ma.-% an carboxylgruppenhaltigem Polymer zugesetzt werden. Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Alkalicellulose mit vergleichsweise geringerem Abbaugrad der Cellulose. Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der chemischen Industrie und kann insbesondere bei der Herstellung von Celluloseethern angewandt werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkalicellulose, die in der chemischen Industrie, insbesondere bei der Herstellung von Celluloseethern angewandt werden kann.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Herstellung von Alkalicellulose sind eine Vielzahl von Verfahren bekannt, die entweder darin bestehen, daß man Zellstoff in Platten-oder Flockenform mit wäßriger Natronlauge, deren Konzentration üblicherweise 17 bis 24Ma.-% beträgt, tränkt, überschüssige Lauge anschließend in Tauch- oder Schneckenpressen wieder entfernt und die entstandene Alkalicellulose zerfasert oder den Zellstoff lediglich mit der zur Weiterverarbeitung notwendigen Natronlaugemenge intensiv vermischt (Direktalkalisierung). Bei allen diesen Alkalisierungsverfahren erfolgt in der Regel ein oxidativer Abbau derCelluloseketten, der z. B. durch Regulierung derTemperatur und der Zeit bei der sogenannten Vorreife gezielt ausgenutzt wird, oft aber unerwünscht ist, z. B. wenn es darum geht, Celluloseether mit hoher Lösungsviskosität herzustellen.

Zur Vermeidung eines solchen Abbaus der Cellulose während oder nach der Alkalisierung sind verschiedene technische Lösungen vorgeschlagen worden, wie z. B. der Ausschluß von Luftsauerstoff durch Arbeiten unter Schutzgasatmosphäre oder der Zusatz reduzierender Substanzen zur Natronlauge oder zur Alkalicellulose (DE-OS 2000082, DE-AS 1297850). Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß sie entweder einen erhöhten apparatetechnischen Aufwand erfordern oder daß in den Produkten dann zusätzliche Verunreinigungen enthalten, sind, die die Produkteigenschaften negativ beeinflussen können. Weiterhin ist aus der Fachliteratur bekannt, daß verschiedene Metallionen, die in mehreren Wertigkeitsstufen auftreten können, wie z. B. Eisenionen, die in technischer Natronlauge praktisch immer enthalten sind, den alkalisch-oxidativen Abbau der Cellulose katalytisch beschleunigen.

Diese Erkenntnis hat dazu geführt, der Natronlauge gleichzeitig mit Metallionen geeignete Komplexbildner, wie z. B. Ethylendiamintetraessigsäure, zur Steuerung des Celluloseabbaus zuzusetzen (DE-OS 2263829). Nachteilig bei diesen technischen Lösungen ist der hohe Preis derartiger Komplexbildner einerseits und das zusätzliche Einbringen von Verunreinigungen, die bei Einsatz der Celluloseether z. B. im pharmazeutischen Bereich oder im Lebensmittelsektor wieder entfernt werden müssen, andererseits.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Alkalicellulose, das es ermöglicht, mit vorhandenen technischen Anlagen und leicht verfügbaren Chemikalien Alkalicellulose mit erhöhter Qualität, d. h. einem geringeren Abbaugrad, ökonomisch günstig herzustellen, was z. B, eine Voraussetzung für daraus herzustellende Celluloseether mit hoher Lösungsviskosität darstellt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

— Aufgabenstellung

Gemäß der Zielstellung soll ein Verfahren erarbeitet werden, das es ermöglicht, in an und für sich bekannter Weise und mit technisch üblicher, d. h. Abbaukatalysatoren enthaltender Natronlauge Alkalicellulose mit vergleichsweise geringerem Abbaugrad herzustellen. Dabei sollen die Nachteile eines erhöhten apparatetechnischen Aufwandes bzw. der Zusatz von im Endprodukt unerwünschten Substanzen bei den bekannten technischen Lösungen vermieden werden. Die zu lösende Aufgabe besteht daher darin, geeignete Zusätze zu finden, die den Abbau unterdrücken und ohne Bedenken bei jeglichem Einsatz des Endproduktes in diesem verbleiben können.

— Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß man der zur Alkalisierung verwendeten technischen Natronlauge ein alkalilösliches carboxylgruppenhaltiges Polymer zusetzt. Das carboxylgruppenhaltige Polymer kann ein synthetisches Polymer, wie z. B. Polyacryl- bzw. Polymethacrylsäure oder ein entsprechendes Copolymer damit sowie ein Maleinsäurecopolymer, oder ein Polysaccharidderivat, wie z. B. Carboxymethylcellulose, Carboxymethylstärke oder Alginsäure, jeweils vorzugsweise in Form des Natriumsalzes, sein.

In besonderem Maße hierfür geeignet erwies sich Carboxymethylcellulose, die auch aus Gründen der leichten Verfügbarkeit zu bevorzugen ist. Im allgemeinem reicht es aus, wenn der Gehalt an carboxygruppenhaltigem Polymer in der Alkalilauge 0,001 bis 0,5Ma.-% beträgt. Jedoch können durchaus auch kleinere oder größere Mengen eingesetzt werden. Bei größeren Einsatzmengen können sich allerdings Probleme beim nachträglichen Zerfasern der Alkalicellulose ergeben, da diese bei hohen Abpreßdrücken relativ fest wird. Hier oder auch bei der sogenannten Direktalkalisierung kann es sich als vorteilhaft erweisen, das

carboxylgruppenhaltige Polymer in fester Form erst während der Zerfaserung der Alkalicellulose zuzusetzen. Bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist jedoch das vorherige Auflösen des Zusatzes in der Alkalisierlauge. Alle anderen Verfahrensschritte, die sonstigen Konzentrationsverhältnisse sowie das Alkalisierregime entsprechen den üblichen bekannten Verfahren zur Herstellung von Alkalicellulose und sollen daher nicht nochmals näher beschrieben werden. Besonders günstig ist die Situation dann, wenn der Natronlauge als carboxygruppenhaltiges Polysaccharid Carboxymethylcellulose zugesetzt und die resultierende Alkalicellulose auch zur Herstellung von Carboxymethylcellulose eingesetzt wird, da dann Zusatzstoff und Endprodukt identisch sind.

Die Erfindung soll anhand der folgenden Beispiele näher erläutert werden:

Beispiel 1

10g Buchensulfitzellstoff mit einem viskosimetrisch in Cuoxam bestimmten Durchschnittspolymerisationsgrad (DP) von 750 werden mit 100g 24%iger Natronlauge, denen sowohl 50mg FeCI₃ · 6 H₂O als auch 100 mg Carboxymethylcellulose mit einem Substitutionsgrad von 0,65 zugesetzt wurden, angemaischt und 30 min bei Raumtemperatur stehengelassen. Die gebildete Alkalicellulose wird dann bis auf einen Abpreßgrad von 3,0 abgepreßt, zerfasert und an der Luft bei Raumtemperatur abgereift. Nach 2h wird die Cellulose mit 10%iger Essigsäure regeneriert, gewaschen und getrocknet.

Der dann ermittelte DP der Cellulose lag bei 693. Ein entsprechender Versuch nur mit Zusatz der angegebenen Eisensalzmenge jedoch ohne CMC ergab Regeneratcellulose, deren DP bei 490 lag, während ohne Eisensalz und ohne CMC-Zusatz ein DP von 650 ermittelt wurde.

Beispiel 2

Analog Beispiel 1 wird Buchensulfitzellstoff alkalisiert, wobei nur 5 mg FeCI₃ · 6 H₂O und 10 mg CMC der Natronlauge zugesetzt werden. Es wird eine Alkalicellulose erhalten deren DP nach 2 h Reifezeit bei 670 liegt, während die entsprechenden Vergleichsproben DP-Werte von 550 (Zusatz 5mg FeCI₃ · 6 H₂O, ohne CMC) bzw. 650 (ohne jeglichen Zusatz) aufweisen.

Beispiel 3

Analog Beispiel 1 wird Buchensulfitzellstoff alkalisiert, wobei jedoch technische Natronlauge verwendet wird, in der zusätzlich 50 mg (0,05%) einer handelsüblichen Carboxymethylcellulose gelöst sind, deren 3%ige wäßrige Lösung eine Viskosität von 15OmPa · saufweist.

Hierbei wird eine Alkalicellulose erhalten, deren DP nach 2 h Reifezeit bei 650 liegt, wäh rend die entsprechende Vergleichsprobe ohne CMC-Zusatz einen DP von 590 aufweist.

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Verfahren zur Herstellung von Alkalicellulose durch Behandlung von Cellulose mit technischer mehr als 15%iger Natronlauge, gekennzeichnet dadurch, daß man der Natronlauge vor oder während der Alkalisierung 0,001 bis 0,5 Ma.-% an carboxylatgruppenhaltigem Polymer in gelöster oder fester Form zusetzt und in an sich bekannter Weise alkalisiert.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das carboxylgruppenhaltige Polymer ein Polysaccharid oder Polysaccharidderivat ist.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das carboxylgruppenhaltige Polysaccharid Carboxmethylcellulose ist.