FI64657B - Foerfarande foer framstaellning av formade produkter - Google Patents

Description

I- r_, .,,. KUULUTUSJULKAISU , . , r r, [B] (11) UTLÄCGNINGSSKRIFT 64 65 7 c <4S> pi;: ;: lz r?zz (51) Ky.ik.Vct.3 D 01 F 2/02 // C 08 L 1/02 SUOMI_FINLAND (21) PK*nttlh»lwimi* — PaMntansMcnlng 782170 (22) H»k«ml*pilvi — An*öknlnj*d»| 05-07-78 (FD (23) Alkupilvi — Glltighttsdtf 05-07-78 (41) Tullut Julkiseksi — Blfvlt offentllj 27-01-79

Patentti, ja rekisterihallitus (44) NihtMk.lp.non j. kuul.JulksUun pvm.- '

Patent· och registerstyrelsen ' Antökan utlagd och utl-ikrlften pubtlcerad 31-08.83 (32)(33)(31) Pyydttty etuoikeus— Begird prlorltet 26-07- 77 USA(US ) 819082 (71) Akzona Incorporated, P.0. Box 2930, Asheville, North Carolina 28802, USA(US) (72) Clarence Curtis McCorsley, III, Asheville, North Carolina, USA(US) (7^ ) Oy Kolster Ab (5M Menetelmä muovattujen tuotteiden valmistamiseksi -Förfarande för framställning av formade produkter

Keksinnön kohteena on menetelmä muovattujen tuotteiden, varsinkin filamenttien ja filmien, valmistamiseksi selluloosasta, jolloin selluloosa saatetaan liuokseen kuumentamalla tertiääri-sessä amiinioksidissa ja saatu liuos suulakepuristetaan.

Keksinnölle on tunnusomaista, että selluloosa saatetaan liuokseen suoraan suulakepuristimessa ja muodostunut liuos sen jälkeen suulakepuristetaan siitä.

Menetelmä selluloosan liuottamiseksi tertiääriseen amii-nioksidiin on tunnettu US-patentista n:o 2 179 181. Tunnetun menetelmän mukaan liuotettiin 7-10 paino-% selluloosaa 93 - 90-paino-%:iseen tertiääriseen amiinioksidiin viskoosiksi nesteeksi, josta selluloosa voidaan saostaa kaatamalla tai kehräämällä neste veteen, alkoholiin tai laimeaan happoon. Tunnetussa menetelmässä sopivat tertiääriset amiinioksidit sisältävät 14 tai vähemmän hiiliatomeja ja tällaisina voi olla trialkyyliamiini tai alkyyli-sykloalifaattinen, tertiäärinen amiini. Muodostuneen liuoksen 2 64657 haittana on pieni kiintoainepitoisuus ja suuri viskositeetti.

Toinen menetelmä selluloosan liuottamiseksi tertiääriseen amiinoksidiir on esitetty US-patentissa n:o 3 447 939. Liuottimena käytetään syklistä mono(N-metyyliamiini-N-oksidia), kuten N-metyylimorfoliini-N-oksidia. Muodostunutta liuosta voidaan käyttää liuottamaan aineksen pintaa 1iimapäällysteen muodostamiseksi tai se voidaan valaa kalvoksi. Liuoksilla on lähes samat haitat kuin US-patentista n:o 2 179 818 tunnetun menetelmän mukaan valmistetuilla liuoksilla, sillä niidenkin kiintoainepitoisuus on pieni ja viskositeetti suuri.

US-patentissa n:o 3 508 941 esitetyn menetelmän mukaan liuotetaan kaksi tai useampi erilainen polymeeri sykliseen raono-(N-metyyliamiini-N-oksidi)-yhdisteeseen ja säestetään yhdessä satunne i s se k apo lyrr.eo riksi. Liuokseen voidaan lisätä laircenninta, kuten dimetyylisulfoksidia, N-metyylipyrrolidonia tai sulfolaania vähentämään sen viskositeettia. Liuokset voidaan valaa kalvoiksi tai muotoilla filamenteiksi. Kuten patentin esimerkeistä käy ilmi, voidaan valmistaa vain vähän kiintoaineita sisältäviä liuoksia selluloosan ollessa yhtenä liuoksen valmistuksessa käytetyistä yhdisteistä.

Keksintö ilmenee seuraavasta kuvauksesta, jossa viitataan oheen liitettyihin kuviin, joista kuva 1 kuvaa kaavamaisesti laitteen erästä toteuttamismuotoa, jota voidaan käyttää keksinnön toteuttamisessa .

Kuva 2 esittää menetelmässä käytetyn suulakepuristimen muunnosta, jolloin syöte voi olla lietteen muodossa ja haihtuvat ei-liuokset voidaan poistaa selluloosa-amidiinioksidi-vesiseokses-ta ennen kehruuta tai suurakepuriskusta.

Yleisesti ottaen yllä olevat ja muut keksinnön mukaiset kohteet toteutetaan menetelmän avulla, jossa selluloosan amiiniok-sidissa olevan liuoksen hienoksi jauhettu kiinteä esiaste panostetaan suulakepuristuslaitteeseen, kuumennetaan lämpötilaan, jossa amiinioksidi liuottaa selluloosan suulakepuristettavaksi liuokseksi, ja muodostunut liuos suulakepuristetaan suulakkeen läpi lähes tasalaatuisen koostumuksen omaavaksi suulakepuristeeksi. Absorboitunutta amiinioksiailiuotinta sisältävä selluloosa voidaan jauhaa hienoksi, mikäli se ei ole jo hiukkasmuodossa ja panostaa suulake- 3 64657 puristimen sylinteriin, jossa se kuumennetaan selluloosan liuotus-lämpötilaan. Sitten muodostunut tahna suulakepuristetaan.

Keksinnön toteuttamisessa käytettävä raaka-aine voidaan valmistaa menetelmän avulla, jossa saadaan kiinteä, selluloosan liuottamiseen riittävän määrän amiinioksidia sisältävä selluloosa-tuote yksinkertaisesti kuumentamalla tuotetta. Selluloosakuituja voidaan turvottaa lisäämällä amiinioksidiin selluloosan ei-liuo-tin, jolloin voidaan valmistaa suuremman kiintoainepitoisuuden omaavia liuoksia kuin käsitellyissä alan aikaisemmissa menetelmissä. Ei-liuottimena voi olla vesi tai veden ja selluloosan orgaanisen, veteen sekoittuvan ei-liuottimen seos.

Sopiva menetelmä amiinioksidia ja vettä sisältävän selluloosan valmistamiseksi, joka voidaan muuttaa tämän keksinnön mukaisten kalvojen ja filamenttien valmistukseen sopivaksi tahnaksi, on julkistettu patenttihakemuksessa sarjanumero 819 080, julkistaneet McCorsley ja Vargas samalla päivämäärällä kuin tämä patenttihakemus (valtuutetun asiamiehen merkinnällä EC14015). Tämä patenttijulkaisu on liitetty tähän viitteenä. Tässä patenttihakemuksessa julkistetun menetelmän mukaan sekoitetaan selluloosaa ja nestemäisen amiinioksidin ja veden seosta sekä selluloosan nestemäistä, sekoittuvaa orgaanista ei-liuotinta sellaisissa suhteissa ja sellaisissa lämpötila- ja paineolosuhteissa, että selluloosa tuskin lainkaan liukenee amiinioksidiin. Muodostunutta suspensiota kyllästetään tässä lämpötilassa, kunnes selluloosa absorboi sellaisen määrän amiinioksidia, että se myöhemmin kuumennettaessa liuottaa selluloosan. Ei-liuotin tai ei-liuottimen ja amiinioksidin seos turvottaa selluloosakuituja edistäen siten amiinioksidin absorptiota ja tehden mahdolliseksi tuotteen valmistamisen, joka lämmön avulla voidaan muuttaa liuokseksi, joka sisältää enemmän kiintoaineita kuin alan aikaisemman menetelmän avulla valmistettu liuos. Käytetty orgaaninen ei-liuotin on poistettava täysin ja veden määrä on vähennettävä n. yhteen mooliin tai vähempään amiinioksidimoolia kohti. Mainitun patenttihakemuksen mukaan tämä tapahtuu päättämällä sekoitus vakuumissa ja kuivaamalla.

Parhaat tulokset saavutetaan, kun kuivattu tuote sisältää n. 10 - n. 40 paino-% selluloosaa, 0-20 paino-% vettä ja n. 90 -50 paino-% amiinioksidia. Muodostunut kiintoaine voidaan hienon i 4 64657 taa esim. jauhamalla tai silppuamalla pieniksi kappaleiksi tai hakkeeksi, jotka säilötään välitöntä tai myöhempää käsiteltävänä olevan keksinnön mukaista muuttamista varten liuokseksi.

Nyt kiintotuote voidaan syöttää suulakepuristimeen ja kuumentaa selluloosan liuottamiseksi amiinioksidi-vesiseokseen. Sitten muodostunut liuos suulakepuristetaan. Suulakepuristimen sylinterin suositeltava lämpötila selluloosan liuottamiseksi on n. 90 -n. 140°C. Käytetään suulakepuristimen sopivaa kierukkanopeutta. Muodostunut tahna suulakepuristetaan tai kehrätään kalvoksi tai langaksi saostamalla liuottimesta. Saostaminen voi tapahtua esim. de-aktivoimalla amiinioksidiliuotin saattamalla suulakepuristettu sakka kosketukseen ei-iiuottimen, esim. veden kanssa.

Sen sijaan, että syötetään selluloosa-amiinioksidi-vesi-liuoksen kiinteää esiastetta suulakepuristimeen, kuten yllä mainitussa oheispatenttinakemuksessa, voidaan amiinioksidiliuotin ja sekoittuva ei-liuotin lisätä suoraan suulakepuristimeen, jossa sekoitus tapahtuu paineessa ja lämmössä. Sekoittuvana ei-liuottimena voi olla vesi tai veden ja selluloosan orgaanisen, amiinioksidiin ja veteen sekoittuvan ei-liuottimen seos. Amiinioksidi - ei-liuotin-systeemin turvotettua selluloosan, orgaaninen ei-liuotin ja osa vedestä poistetaan vakuumissa suulakepuristimen tuuletusaukon kautta, kunnen jäljelle jää vain vesimäärä, joka on välttämätön selluloosan liukenemiseksi kuumennettaessa seosta kohotetussa lämpötilassa ja paineessa.

Suulakepuristinta ei tarvitse tuulettaa, jos selluloosan ja amiinioksidi-veden tarkat määrät syötetään suoraan suulakepuristimeen .

Voidaan käyttää jokaista sopivaa tertiääristä amiinioksidia, joka sopii yhteen veden ja selluloosaa liuottamattoman orgaanisen nesteen kanssa, esim. yllä mainituissa patenteissa julkistettuja. Suositeltavat tertiääriset amiinioksidit ovat kuitenkin sykliset mono(N-metyyliamiini-N-oksidi)-yhdisteet, kuten N-metyylimorfoliini-N-oksidi , N-metyylipiper idiin.i-N-oksidi , N-metyylipyrrolidoni-oksi-di, dimetyylisykloheksyyliami.lnioksidi jne.

Voidaan käyttää selluloosan jokaista sopivaa aproottista, orgaanista nestemäistä ei-liuot.inta, joka sekoittuu veteen ja joka li 5 64657 ei reagoi amiinioksidin kanssa, esim. alkoholia, kuten metyylialkoholia, n-propyylialkoholia, isopropyylialkoholia ja butanolia, tolueenia, ksyleeniä, dimetyylisulfoksidia, dimetyyliformamidia jne.

Kehrättyä filamenttia voidaan jäähdyttää ilmalla, filamen-tin pintaa kostutetaan vedellä viereisiin filamentteihin tarttumisen vähentämiseksi ja syötetään syöttötelan kautta vetokelalle. Tuotetta voidaan pestä kelalla ja kuivata vyyhtinä tai se voidaan katkoa tapulipätkiksi ja puhdistaa amiinioksidin poistamiseksi täysin.

Seuraavissa esimerkeissä kaikki osat ja prosenttiarvot ovat painon mukaan, jollei muuta ilmoiteta.

Esimerkki 1

Sekoitettiin n. 1 070 g N-metyylimorfoliinioksidia, joka sisälsi n. 25,27 % vettä, ja n. 200 ml isopropyylialkoholia ja kuumennettiin 80°C:seen. Muodostuneeseen seokseen lisättiin n. 200 g hienonnettua puumassaa ja muodostunutta suspensiota kyllästettiin kunnes puumassa turposi. Lisättiin n. 400 ml isopropyylialkoholia ja 10 minuutin kuluttua isopropyylialkoholi ja osa vedestä poistettiin vakuumissa 60°C:ssa ja paineessa 686 mm Hg. Selluloosa-amiini-oksidituotteen vesipitoisuus oli 6 %.

Viitaten kuvaan 1 muodostunut amiinioksidia ja vettä sisältävä selluloosahaketuote asetettiin suulakepuristimen 11 syöttö-suppiloon 10. Suulakepuristimen ainoan kierukan kierrosluku oli 2 20 kierr./min ja suulakepuristinsylinterin paine n. 140 - 210 kp/cm . Lämptötila suulakepuristimen syöttösuppilon päässä oli n. 80°C ja kohosi vyöhykkeiden 90°C ja 100°C kautta lämpötilaan 120°C annoste-luosassa 12 lähellä sylinterin poistopäätä. Tarvittava lämpö voidaan lisätä tavanomaisin keinoin esim. suulakepuristinsylinteriä ympäröivillä sähkövastuslangoilla tai sopivalla kuuman veden kier-rätysvaipalla. Selluloosa liukeni amiinioksidiin ja veteen ja muodostui liuos, joka puristettiin suulakkeen 13 tai kehruurauhasten läpi.

Esimerkki 2

Esimerkin 1 mukaan valmistettua selluloosahaketta asetettiin suulakepuristimen 11 syöttösuppiloon 10 ja suulakepuristettiin kierukan kierrosluvulla n. 20 kierr./min. Syöttösuppilon 10 suula- 6 64657 kepuristinsylinterin lämpötila oli noin 100°C ja kohotettiin 110°C:seen ja sylinterin loppuosa pidettiin tässä lämpötilassa. Selluloosa liukeni suulakepuristimessa amiiniokdisi-vesiseokseen ja muodostunut tahna puristettiin suulakkeen läpi.

Keksinnön toteutuksessa käytettävä amiinioksidi voidaan valmistaa hapettamalla amiinia US-patentissa n:o 3 333 000 tai US-patentissa n:o 3 447 939 kuvatulla tavalla tai muun sopivan menetelmän avulla. Mukavuussyistä amiinioksidia on tässä kutsuttu yksinkertaisesti "amiinioksidiksi", mutta on selvää, että amiinioksidi on aina tertiäärinen amiinioksidi.

Esimerkki 3

Hakelisäyksen asemesta suulakepuristimeen, kuten esimerkissä 1 lietettä, jossa oli samat määrät kuin esimerkissä 1 samaa amiinioksidia, vettä, isopropyylialkoholia ja ei-liuo-tinta, lisättiin kuvan 1 tapaiseen suulakepuristimeen, jossa oli lisäksi sopivat syöttöputken sekoitussiipi ja poistotuuletusaukko. Viitaten kuvaan 2 kuvan 1 suulakepuristinta muutettiin siten, että syöttösuppilo 10 varustettiin tuloputkella eli johdolla 14 syöttämään nestettä tai lietettä syöttösuppiloon 10. Mukana on myös sekoitussiipi sekoittamaan lisättyjä aineksia tai ylläpitämään lietetilaa. Suulakepuristinsylinteri 12 kuumennettiin n. 100°C ja sekoitusta jatkettiin suulakepuristimessa, kunnes amiinioksidi-vesi-isopropyylialkoholisysteemi oli turvottanut selluloosan. Kun isopropyylialkoholi ja veden ylimäärä oli poistettu, selluloosa oli täysin liuennut amiinioksidiin ja veteen lämmön, paineen ja suulakepuristimessa tapahtuvan leikkuun yhteisvaikutuksesta. Isopropanolin ja veden ylimäärän poistamiseksi muodostuneesta liuoksesta tuuletusaukon 15 kautta imettiin vakuumi. Muodostunut tahna suulakepuristettiin sitten kehruurauhasen tai suulakkeen 13 läpi.

Joskin keksintöä on selvyyden vuoksi kuvattu yksityiskohtaisesti, on selvää, että tämä tapahtuu pelkästään tässä tarkoituksessa ja että asiantuntijat voivat muunnella sitä poikkeamatta keksinnön hengestä ja patenttisuojapiiristä lukuun ottamatta patenttivaatimusten asettamia rajoituksia.

Claims (7)

7 64657

1. Menetelmä muovattujen tuotteiden, varsinkin filamenttien ja kalvojen, valmistamiseksi selluloosasta, jolloin selluloosa saatetaan liuokseen kuumentamalla tertiäärisessä amiinioksidissa ja saatu liuos suulakepuristetaan, tunnettu siitä, että selluloosa saatetaan liuokseen suoraan suulakepuristimessa ja muodostunut liuos sen jälkeen suulakepuristetaan siitä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tertiäärinen amiinioksidi, jossa selluloosa saatetaan liuokseen, lisäksi sisältää amiinioksidin kanssa sekoittuvaa lai-menninta, joka on ei-liuottavaa selluloosaan nähden.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosaan nähden ei-liuottava laimennin on vesi tai veden sekä orgaanisen, veden ja amiinioksidin kanssa sekoittuvan, selluloosaan nähden ei-liuottavan laimentimen seos.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosa, ennen kuin se saatetaan liuokseen suulakepuristimessa, impregnoidaan tertiäärisellä amiini-oksidilla ja vedellä.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosa, joka saatetaan liuokseen suulakepuristimessa, on kiinteä liuos selluloosasta liuotinseoksessa, joka koostuu ter-tiäärisestä amiinioksidista ja selluloosaan nähden ei-liuottavasta laimentimesta.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosa ja tertiäärinen amiinioksidi lisätään suoraan suulakepuristimeen.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosan saattaminen liuokseen suulakepuristimessa suoritetaan antamalla lisäksi paino- ja leik-kausvoimien vaikuttaa.