FI65071B - Foerfarande foer framstaellning av viskos - Google Patents

Description

1-----I rft1 ..... KUULUTUSJULKAISU /· r η Π Λ [B] utlAgg NINGSSKRI ft 65071 C (45) Fal;r '.’·. ryF:u.;. l! y IF -:3 1934 ^ ^ ^ (51) Kv.lkP/Int-CI.3 C 08 B 9/00, 1/08 SUOMI —FINLAND (21) Ρκμ^ΙμΙμπημ —PuantaroSImlni 7939^2 (22) Hikwnltpafcr· —AmBkntngtdag 17-12.79 ' * (23) Alkuptivt—GUtlghttacUg 17-12-79 (41) Tullut JuIMmIcsI — Blivlt effwwllg 21.06.80 _ . , , . (44) NlhtivUulpenoo Jm kuuLlulksteun pvm. — onni öo

Patent- och registersty releen 7 AnsBkan uttagd ech utl.*kHft*n pubUcersd J XX*u-> (32)(33)(31) Pyyrf«*ty «soikeus —Begird priorltet 20-12-78

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 2855061.0 (71) Hoechst Aktiengesellschaft, Postfach 80 03 20, 6230 Frankfurt/Main 80, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Heinrich Fauth, Mainz, Werner Koch, Hochheim-Massenheim,

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (7*0 Oy Kolster Ab (5^) Menetelmä viskoosin valmistamiseksi - Förfarande för framställning av viskos

Keksintö koskee menetelmää viskoosin valmistamiseksi, jossa sellu muutetaan kemiallisesti alkaliselluloosaksi, sulfidoidaan tämä rikkihiilellä ja liuotetaan muodostettu selluloosaksantoge-naatti natriumhydroksidiliuokseen. Keksinnön tunnusmerkit ilmenevät patenttivaatimuksesta 1.

On tunnettua valmistaa viskoosia siten, että esimerkiksi havupuusta valmistettua sulfiittiselluloosaa käsitellään levyjen tai mäskin muodossa vesipitoisella natronlipeällä, erotetaan liika lipeä muodostetusta alkaliselluloosasta mekaanisella puristamisella, kuidutetaan alkaliselluloosa mekaanisesti ja jätetään kypsymään määräajaksi, jolloin selluloosan polymerointiaste alennetaan haluttuun arvoon - esimerkiksi keskimääräiseen Dolymerointiasteeseen 300. Molekyläärirakenteellisesti hajotettua alkaliselluloosaa sulfidoidaan sitten antamalla rikkihiilen vaikuttaa siihen. Kemiallisella sulfidointireaktiolla muodostettu selluloosaksantogenaatti liuotetaan sitten natronlipeään, jolloin liuos jätetään mahdolli- 2 65071 sesti jälkikypsymään lisääjäksi, jonka aikana liuos voidaan suodattaa ja tunnetulla tavalla poistaa kaasu siitä.

Alkaliselluloosaa sulfidoitaessa rikkihiilellä selluloosa-ksantogenaatiksi riippuu vaadittava rikkihiilen määrä käytetyn selluloosan kvalitatiivisesta ja kvantitatiivisesta rakenteesta sen alkuperän, sulfidoitavan alkaliselluloosan molekyylipainon jakautuman ja menetelmän lopputuotteena olevan viskoosin haluttujen ominaisuuksien mukaan, silmällä pitäen sen aiottua edelleenkäsittelyä. Jos viskoosia tullaan käyttämään esimerkiksi kalvon valmistukseen, vaaditaan vähäisempi määrä rikkihiiltä alkaliselluloosan sulfidointiin kuin valmistettaessa viskoosia viskoosi-irtokuidun valmistukseen. Erittäin lujiin kuituihin voi sulfidointiin tarvittava rikkihiilen määrä olla kaksi kertaa suurempi kuin valmistettaessa viskoosia, jota tullaan käyttämään viskoosi-irtokuidun valmistukseen.

Selluloosaksantogenaattia liuenneena sisältävässä natrium-hydroksidivesiliuoksessa on yleensä noin 4-10 paino-% selluloosaa ja noin 4-7 paino-% natriumhydroksidia laskettuna liuoksen kokonaispainosta.

On tunnettua, että sulfidoitaessa natronselluloosaa rikki-hiilen avulla kuluu n. 65 - 70 % käytetystä rikkihiilimäärästä sel-luloosaksantogenaatin muodostamiseen, samalla kun n. 25 - 30 % koko lisätystä rikkihiilimäärästä kuluu ei-toivottujen sivutuotteiden muodostamiseen ja n. 3-5 paino-% kaikkiaan lisätystä rikkihiilimäärästä jää kemiallisesti kuluttamatta.

Alkaliselluloosan sulfidointireaktiossa rikkihiilen kanssa on sivutuotteiden muodostuminen rikkihiilen kulumisen ohella ei-toivottavaa, ei vain epätaloudellisen rikkihiilen- ja lipeänkulutuk-sen takia, vaan myös siksi, että nämä sivutuotteet johtavat viskoo-siliuoksen myöhemmässä käsittelyssä, kemiallisen hajoamisen johdosta, vahingollisten kaasujen muodostumiseen, jotka häiritsevät huomattavasti valmistusta. Erikoisesti syntyy yhteinen, viskoosiliuok-sen kehruuprosessissa vapautuva häiritsevä rikkivety, rikkipitoisten sivutuotteiden kemiallisesta hajoamisesta viskoosiliuoksessa.

Tämän johdosta on jo yritetty ohjata viskoosin valmistusmenetelmää siten, että määrätyn alkaliselluloosamäärän sulfidointiin kaikkiaan lisätty rikkihiilimäärä käytetään sulfidointireaktiossa 3 65071 optimaalisesti selluloosaksantogenaatin muodostamiseen, ja ei-toi-vottujen sivutuotteiden muodostumista pitkälle estetään.

Viskoosin valmistusmenetelmä, jossa ensimmäisessä menetelmän vaiheessa tavalliseen tapaan valmistettu alkaliselluloosa liikali-peän mekaanisen puristamisen, alkaliselluloosan kuiduttamisen ja esikypsyttämisen jälkeen viedään ainakin yhteen lisäalkalisointiin, jossa alkaliselluloosaan vaikuttamaan johdettavan natriumhydroksi-diliuoksen väkevyys on alle 15 paino-% kokonaispainon mukaan laskettuna , on tunnettu.

Puristetun ja sen jälkeen esikypsytetyn alkaliselluloosan toisen alkalisoinnin johdosta on sen sulfidointiin vaadittava rik-kihiilen tarve valmistettaessa määrätyt ominaisuudet omaava viskoo-siliuos huomattavasti vähäisempi kuin valmistettaessa vastaavaa viskoosiliuosta, jonka valmistusmenetelmä käsittää vain yhden alka-lisointivaiheen käyttäen suhteellisen väkevää natriumhydroksidi-liuosta.

Tällä tunnetulla viskoosinvalmistumenetelmällä on kuitenkin, käytettäessä optimaalisesti hyödyksi alkaliselluloosan sulfidoimi-seksi lisättyä rikkihiilimäärää, se huomattava haitta, että siihen vaadittavien menetelmän vaiheiden määrä, nimittäin a) selluloosan ensimmäinen alkalisointi b) liikalipeän mekaaninen puristaminen alkaliselluloosasta c) alkaliselluloosan kuiduttaminen d) alkaliselluloosan esikypsytys e) kohdan d) esikypsytetyn tuotteen alkalisointi f) liikalipeän mekaaninen puristaminen alkaliselluloosasta g) alkaliselluloosan kuidutus h) alkaliselluloosan sulfidointi i) selluloosaksantogenaatin liuottaminen ja k) viskoosin jälkikypsytys on hyvin laaja ja menetelmä siten epätaloudellinen.

Käsillä oleva keksintö perustuu menetelmään viskoosin valmistamiseksi, jolla vältetään tunnettujen menetelmien haitat, ja joka johtaa yksinkertaisella suorituksella tuotteisiin, joilla on kehruuviskoosissa tilassa niiden jatkokäsittelyä varten vaadittavat ominaisuudet.

65071 4

Seuraavassa kuvataan menetelmän suorittamista esimerkin avulla:

Ensin annetaan sinänsä tunnetulla tavalla natronlipeän, jonka natriumhydroksidiväkevyys on alueella 16-20 paino-% kokonaispainon mukaan, vaikuttaa selluloosaan, joka on esimerkiksi levyn muodossa, 20 - 50 minuutin ajan 25°C lämpötilassa (ensimmäinen aikaii-sointivaihe).

Reaktioseokselle on tunnusomaista, että siinä on 4 - 7 paino-% selluloosaa kokonaispainosta laskettuna.

Alkaliselluloosa vapautetaan sitten, käyttämättä puristusvoiman vaikutusta, ainakin osittain liiasta natronlipeästä esimerkiksi siten, että koko liikemäärän natronlipeää tai vain osan siitä annetaan juosta alkaliselluloosasta pois, sen jälkeen siihen annetaan uudelleen vaikuttaa alkalilipeän, jonka väkevyys on alueella 11 - 15 paino-% 20 - 50 minuutin ajan, erikoisen edullisesti 25 -35 minuuttia (toinen alkalisointivaihe). Natronlipeävaikutus alkali-selluloosaan toisen alkalisointivaiheen aikana tapahtuu lämpötilassa, joka koko vaikutuksen ajan on korkeintaan 18°C; erikoisesti on natronlipeän lämpötila tällöin vaikutusajan alussa korkeintaan 15°C, aivan erikoisen edullinen se on alueella 5 - 10°C. Mahdollisesti toisen alkalisointivaiheen aikana reaktioseosta vastaavasti säädetään lämpötilan nousun estämiseksi yli 18°C:seen. Tätä tarkoitusta varten voidaan seosta vastaavasti jäähdyttää, tai lipeän alkulärapö-tila valitaan niin alhaiseksi, ettei tämä ylitä 18°C lämpötilaa koko vaikutusaikana myöskään ilman jäähdytystä.

Toisessa alkalisoinnissa reaktioseos sisältää 4 - 7, edullisesti 4,5 - 5,5 paino-% selluloosaa kokonaispainosta laskettuna.

Sen jälkeen liikamäärä lipeää puristetaan pois seoksesta; saadun alkaliselluloosan selluloosaosuus on alueella 30 - 34 paino-%, edullisesti 32 paino-%, sekä natriumhydroksidiosuus alueella 11 -15 paino-%, laskettuna alkaliselluloosan kokonaispainosta. Puristaminen tapahtuu esim. paineella 140 baaria, puristuskerroin on esim.

2,9 ja puristusaika esim. 15-30 minuuttia.

Seurauksena annetut tunnusmerkit omaavan alkalilipeän käytöstä toisessa alkalisoinnissa, ei ole tarpeen poistaa myös ensimmäisen alkalisoinnin jälkeen läsnä olevaa liikaa alkalilipeää puristamalla.

5 65071 Näin käsitelty alkaliselluloosa hienonnetaan sitten tunnetulla tavalla myllyn tai kuiduttimen avulla.

Kuidutettu alkaliselluloosa jätetään sitten kypsymään esim.

20 - 25 tunnin, edullisesti 23 - 24 tunnin ajaksi.

Käsitettä "kypsytys" kuvataan kirjassa "Chemiefasern nach den Viskoseverfahren", 3. painos, 1. nide, 1967, Springer-Verlag Berliini-Heidenberg-New York, sivulla 38.

Kypsytysaikana tapahtuu selluloosamolekyylien depolymerisaa-tio, jolloin saavutetaan keskimääräinen polymerisaatioaste, joka on esimerkiksi alueella 500 - 600.

Rikkihiilen annetaan vaikuttaa kypsytettyyn alkaliselluloo-saan sen sulfidoimiseksi. Rikkihiili vaikuttaa esim. lämpötilassa alueella 30 - 35°C 60 - 120 minuuttia, erikoisesti 80 - 95 minuuttia.

Sulfidoitavan selluloosan kokonaipainon mukaan lisätään rik-kihiiltä määrä, joka on alueella 22 - 28, edullisesti 24 - 26 paino- %.

Näin valmistettu tuote liuotetaan vesipitoiseen natronlipeään, jossa väkevyys on esim. alueella 3,5 - 4,0 paino-% NaOH kokonaispainosta, selluloosapitoisuuden ollessa alueella 7,0 - 7,2 paino-% liuoksen kokonaispainosta.

Edellä kuvatulla tavalla valmistettu liuos jätetään kypsymään 8-10 tunnin ajaksi, lämpötilan ollessa alueella 30 - 34°C, jona aikana saavutetaan viskoosin jälkikypsymisen kautta vaadittava keh-ruuviskositeetti viskoosiliuoksen määrättyä edelleenkäsiteltävyyttä varten kehruumenetelmälle kalvojen, letkujen tai kuitujen valmistamiseksi .

Kypsymisen aikana liuos voidaan tunnettuun tapaan suodattaa ja viedä kaasunpoistoon.

Valmistettua liuosta kutsutaan viskoosiksi.

Seuraavassa kuvataan kahta keksinnön mukaisen menetelmän erikoista suoritusmuotoa.

1. Kaksoisalkalisointi ilman Välipuristusta Käsiteltävä, lintersin muodossa oleva selluloosa muutetaan ensiksi tunnetulla tavalla natronlipeällä ns. upotusalkalisoinnilla alkaliselluloosaksi.

Alkalilipeän vaikutusaika upotusalkalisoinnissa voidaan tällöin lyhentää puoleen muuten tarvittavasta ajasta, esim. 20 - 40 minuutiksi.

6 65071

Natronlipeän väkevyys on alueella 16-20 paino-% NaOH liuoksen kokonaispainosta. Reaktioaines, joka käsittää natronlipeää ja selluloosaa, sisältää 4-7 paino-% selluloosaa, kokonaispainosta.

Lipeän vaikuttamisen jälkeen annetaan liian lipeän juosta alkaliselluloosasta erikoiseen säiliöön. Käytetty lipeä voidaan jälleen väkevöldä ja on sitten uudelleen käytettävissä.

Aikaiiselluloosaa sisältävään säiliöön lisätään nyt natronlipeää, jonka väkevyys on alueella 13-15 paino-%, siihen asti, että seoksessa on 4-7 paino-% selluloosaa, kokonaispainosta. Keksinnölle on tällöin oleellista, että lipeän lämpötila vaikutuksen aikana on korkeintaan 15°C, edullisesti 5-10°C, eikä ylitä koko vai-kutusaikana 18°C lämpötilaa.

Lipeän vaikutusaika toisessa alkalisointivaiheessa on alueella 20-40 min. Lämpötilannousua lipeässä yli 18°C lämpötilaan vai-kutusajan kuluessa ei esiinny myöskään ilman lisäjäähdytystä, jos lähdetään lipeästä, jonka lämpötila on esim. 5-10°C.

Homogeeninen väkevyyden tasoittuminen alkalisoitavissa sel-luloosalehdissä ja niiden välissä saadaan pumppaamalla uudestaan lipeää vaikutusajan (upotusajan) kuluessa.

Kahdesti alkalisoidusta selluloosasta, lintersin muodossa, puristetaan sitten tavalliseen tapaan liikalipeä pois, esim. tunnetun upotuspuristimen avulla. Puristusaika on esim. 15 min, puris-tuspaine 85 baaria ja puristuskerroin 2,9.

Alkalisoidun tuotteen toisen alkalisoinnin jälkeen pois-juoksevan lipeän väkevyys on alueella 13,5 - 15,8 paino-% NaOH, lipeän painosta, jolloin tämä väkevyys on suurempi kuin toiseen al-kalisointiin lisätyssä lipeässä.

Lintersin kaksinkertaisella alkalisoinnilla valmistetussa alkaliselluloosassa on selluloosan osuus alueella 30-34 paino-%, sekä natriumhydroksidin osuus 13-15 paino-%, kulloinkin laskettuna natronselluloosan kokonaispainosta.

Edellä kuvatulla menetelmällä saavutettu alkaliselluloosan tila, jossa alkalipitoisuus on alhaisempi kuin tunnetuissa konventionaalisissa viskoosin valmistusmenetelmissä yhdellä alkalisoinnilla, tekee mahdolliseksi vähentää myöhemmässä menetelmän vaiheessa seuraavan sulfidoinnin aikana lisättävän rikkihiilen määrää 25-30 paino-% verrattuna yksinkertaisessa alkalisoinnissa tavallisen rikkihiilimäärän painoon ja/tai menetelmän tuotteena olevan viskoo- 7 65071 sin alkalipitoisuutta 10-20 paino-%, verrattuna yksinkertaisessa alkalisoinnissa tavalliseen alkalipitoisuuteen, vaikuttamatta haitallisesti valmistettavan viskoosin suotautumisominaisuuksiin. Viskoosin suotautumisominaisuuksille luonteenomainen on suodatusarvo k^. Tämä määrätään seuraavasti:

Suodatusarvon k^ määrääminen tapahtuu suodattamislaitteella, jollaista on kuvattu lehdessä Zellcheming-Merkblatt III/4/66. Suo- datinpintana on yhdistelmä nokkonen-kalmukki-nokkonen. Suodatinpin-2 ta on 28 cm , suodatinesipaine 2 baaria. Suodatinputken panostamisen jälkeen n. 1 litralla koeviskoosia ja esipaineen alettua vaikuttaa, mitataan sekuntikellolla aika t, jona 120 ml viskoosia virtaa 500 ml mittasylinteriin. Kokonaissuodatusajan 4t jälkeen luetaan suodoksen määrä m, joka sillä välin on kerääntynyt mittasylinteriin, asteikolta.

Suodatinarvo saadaan sitten kaavasta: k = —m- %

Kf 4,8 *

Alhaiset k^-arvot, esimerkiksi kf = 50 %, merkitsevät viskoo-siliuoksen huonoa suotautuvuutta, korkeat k^-arvot taas, esim. k^ = 75 % hyvää suotautuvuutta.

KaKsoisalkalisoinnin menetelmävaihtoehto ilman välipurista-mista voidaan erikoisen edullisesti suorittaa upotuspuristinalkali-soinnissa.

2. Toinen menetelmävaihtoehto:"Laimennusalkalisointi" Tämä menetelmävaihtoehto eroaa ensin mainitusta siten, että ensimmäisen alkalisoinnin jälkeen lipeä, vältettäessä puristuspai-neen vaikutusta, lasketaan pois vain osittain tai ei ollenkaan, ja toiseen alkalisointiin haluttu lipeän väkevyys säädetään vettä lisäämällä.

Poistettava lipeän osa ja lisättävä vesimäärä saadaan lasketuksi tällöin lipeän väkevyydestä, joka halutaan toista alkalisoin-tivaihetta varten.

Lisätyn veden lämpötila on tällöin korkeintaan 15°C, ja on edullisesti alueella 5-10°C, niin että lisätyn vesimäärän sekoittamisen jälkeen lipeän jäännösosan kanssa reaktiosäiliössä muodostuu β 65071 laimennettu natriumhydroksidiliuos, jonka lärapätila on korkeintaan 15°C, edullisesti välillä 5 - 10°C. Erikoisen edullista on käyttää lipeän jäännösosan laimentamiseen vettä, jonka lämpötila on n. 0°C (jäävettä).

Toinen alkalisointi tapahtuu sen kokonaisajan kuluessa korkeintaan 18°C lämpötilassa.

Toisessa alkalisointivaiheessa käytetyn laimean natriumhydrok-sidiliuoksen väkevyys on alueella 13 - 15 paino-%, lipeän kokonaismäärästä laskettuna. Lipeän lisäämisen jälkeen seoksen määränmukainen osuus on alueella 4-7 paino-% selluloosaa, kokonaispainosta laskettuna.

Tätä menetelmävaihtoehtoa voidaan kuitenkin muuntaa siten, että reaktiosäiliössä olevaa ensimmäisen alkalisointivaiheen alka-lilipeää laimennetaan, ilman lipeän osittaista poislaskemista, lisäämällä toiseen alkalisointivaiheeseen halutun loppuväkevyyden omaavan lipeän mukaan mitattu vesimäärä. Tällä menetelmämuunnoksella kierrossa oleva kokonaistilavuus kasvaa kuitenkin voimakkaasti, josta on haitallisia vaikutuksia.

Mainitun menetelmämuunnoksen edullisessa suoritusmuodossa lisätään jo ensimmäisessä alkalisointivaiheessa natronlipeää, jonka lämpötila on korkeintaan 18°C, jolloin varsinainen lipeän lämpötila toisessa alkalisointivaiheessa on helpommin säädettävissä.

Tapahtuneen toisen alkalisoinnin jälkeen käsitellään seosta tavalliseen tapaan: Liika lipeä puristetaan alkaliselluloosasta, sitten tämä kuidutetaan, kuidutettu alkaliselluloosa jätetään seisomaan lepoajaksi, joka vaikuttaa sen kypsymiseen, lopuksi tapahtuu alkaliselluloosan sulfidointi rikkihiilellä ensimmäisen menetelmä-vaihtoehdon olosuhteissa.

Toista menetelmävaihtoehtoa voidaan käyttää erikoisesti silloin, kun viskoosinvalmistuksessa lähdetään selluloosamäskistä.

Tässä tapauksessa sopii seuraava jatkuva menettelytapa:

Selluloosan ensimmäinen alkalisointi tapahtuu tavallisen väkevyyden lipeällä materiaalin tiheydellä, joka on asetettu siten, että lipeän ohentamisen jälkeen haluttuun väkevyyteen, toista al-kalisointia varten materiaalin tiheys on 5 paino-%. Jos lipeän väkevyydet ovat esim. 19 paino-% (ensimmäinen alkalisointi) tai 13 paino-% (toinen alkalisointi), niin materiaalin tiheys täytyy asettaa ensimmäisessä alkalisoinnissa 7,5 painoprosenttiin. Mäskin ohentaminen kylmällä vedellä tapahtuu matkalla mäskittimen ja välisäi- 9 65071 liön välillä, joka välisäiliö toimii puskurina, tarkoituksenmukaisesti sopivassa tunnetussa homogenisaattorissa, etukäteen lasketun vesimäärän jatkuvalla annostuksella. Toinen alkalisointi tapahtuu välisäiliössä kohtalaisesti sekoittaen, alkalisoinnin kokonaisajän ollessa alueella 20-40 min, korkeintaan 18°C lämpötilassa, edullisesti lämpötila-alueella 5-10°C.

Myös tässä tapauksessa on erikoisen tarkoituksenmukaista, että jo ensimmäisessä alkalisointivaiheessa käytetään lipeää, jonka lämpötila ei ole korkeampi kuin 18°C.

Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan käyttää kaikkia sel-lulaatuja sekä lintersiä. Toisessa alkalisointivaiheessa käytetyn nat-riumhydroksidiliuoksen väkevyys riippuu käytetyn selluloosan laadusta ja tulee valita vastaavasti. Käytettäessä puusellua on tarkoituksenmukaista käyttää natriumhydroksidiliuosta, jonka väkevyys on 11 - 13 paino-% lipeän kokonaispainosta, kun taas lintersiä käytettäessä on käytettävän natriumhydroksidiliuoksen väkevyys alueella 13 - 15 paino-%, laskettuna lipeän kokonaismäärästä.

Keksinnön mukainen menetelmä mahdollistaa alkaliselluloosan sulfidointiin tarvittavan rikkihiilen määrän vähentämisen, josta on seurauksena esimerkiksi, että viskoosiliuoksesta kuituja tai kalvoja suulakepuristettaessa vapautuvan rikkihiilen määrä poistoil-massa vähenee n. 19 % ja rikkivedyn määrä n. 50 %. Tämä poistokaasujen väheneminen on ympäristönsuojelua ajatellen aivan erikoisen merkittävä.

Eräs lisäetu vähäisestä kaasun kehittymisestä suulakepuristettaessa keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettua viskoosi-liuosta on ns. leikkuuajan pidentyminen valmistettaessa letkuja suulakepuristamalla viskoosista vastaavissa saostuskylvyissä. Johtuen kaasun ja käytetyn hapon purkautumisesta letkun sisällä täytyy letku viiltää auki määrätyin aikavälein. Vapautuvien kaasujen vähäisestä määrästä johtuen, suulakepuristettaessa keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettua viskoosia, on mahdollista pidentää letkussa välttämättömien viiltojen aikaväliä kertoimella 2-3, mikä vaikuttaa edullisesti valmistetun tuotteen hukkaosuuteen ja sen myöhempään käsittelyyn.

Keksinnön mukaista menetelmää kuvataan seuraavilla esimerkeillä.

10 65071

Esimerkki 1

Levyn muodossa olevaa pyökkipuuselluloosaa, jonka tunnus-arvot ovat R18 = 93,5 % DP = 675

Tuhka = 0,04 %

Uute = 0,2 % käsitellään tunnetulla upotusalkalisoinnilla reaktiosäiliössä 20 paino-%:isella natriumhydroksidiliuoksella. lämpötilassa 25°C ja 30 minuutin ajan. Reaktioseoksen selluloosaosuus on 5 paino-% kokonaispainosta.

Lopuksi alkaliselluloosaa vapautetaan liiasta lipeästä, jolloin tämä juoksutetaan upotusaltaaseen. Upotusaltaassa oleva ensimmäisen alkalisointivaiheen ylimääräisestä lipeästä puristamatta vapautettu alkaliselluloosa käsitellään sitten 12,8 paino-%:isella natriumhydroksidiliuoksella 30 minuutin ajan.

Toisessa alkalisointivaiheessa vaikuttavan natriumhydroksidi-liuoksen alkulämpötila on 15°C, 30 minuutin kokonaisvaikutusajan kuluessa lämpötila nouseen lukemaan 17°C.

Kahdesti alkalisoitu selluloosa vapautetaan sitten ylimääräisestä lipeästä puristamalla ja hienonnetaan tavanomaisen kuidut-timen avulla.

Kuidutetun alkaliselluloosan annetaan sitten kypsyä 48 tunnin ajan. Kypsytysajan jälkeen on selluloosaan keskimääräinen poly-merisaatioaste n. 330.

Alkaliselluloosa sisältää 34,5 paino-% selluloosaa sekä 12,9 paino-% alkalia, kummatkin alkaliselluloosan kokonaispainosta.

Alkaliselluloosa sulfidoidaan rikkihiilen vaikutuksella.

Tähän tarkoitukseen käytetään alkaliselluloosaa yhdessä 22 paino-% kanssa rikkihiiltä, laskettuna alkaliselluloosan selluloosaosuudes-ta. Reaktiotuote, joka muodostuu rikkihiilestä ja alkaliselluloosas-ta, liuotetaan sitten natriumhydroksidiliuokseen, jonka väkevyys on 3 paino-%. Viskoosiksi kutsutun liuoksen selluloosapitoisuus on 9,8 paino-% ja alkalipitoisuus 5,6 paino-%, laskettuna liuoksen kokonaispainosta.

Viskoosin k^-arvo on 77 %. Teoreettisesti saavutettavan suo-datusarvon kf ollessa 100 %, merkitsee suodatusarvo 70 %,tai sitä suurempi, liuoksen hyvää suotautuvuutta.

11 65071

Esimerkki 2

Pitkälle jalostettua lehtipuusulfaattiselluloosaa alkalisoi-daan reaktiosäiliössä, kuten esimerkissä 1, ensimmäisessä alkalisoin-tivaiheessa 19,5 paino-%:isella natriumhydroksidiliuoksella 30 minuutin ajan 25°C lämpötilassa. Reaktioaineksessa on 5 paino-% osuus selluloosaa kokonaispainosta laskettuna.

Alkalisoitu selluloosa vapautetaan puristamatta liiasta nat-riumhydroksidista antamalla tämän juosta reaktiosäiliöstä.

Ensimmäisessä alkalisointivaiheessa alkalisoidulle selluloosalle suoritetaan toinen alkalisointi, jossa siihen annetaan vaikuttaa 30 minuutin ajan 13 paino-%risen natriumhydroksidiliuoksen, laskettuna lipeän kokonaispainosta. Käytetyn natriumhydroksidiliuoksen alkulämpötila on 10°C. Reaktioseoksen selluloosaosuus on n. 5 paino-% laskettuna kokonaispainosta. Alkalisointivaiheen kuluessa nat-riumhydroksidin lämpötila nousee noin lukemiin 12 - 13°C saakka. Reaktioaineksen jatkokäsittely tapahtuu esimerkin 1 mukaisesti. Puristetun alkaliselluloosan selluloosaosuus on 35,2 paino-% sekä alkalin osuus 14,3 paino-%, molemmat laskettuina alkaliselluloosan kokonaispainosta. Kahdesti alkalisoidun selluloosan sulfidointi tapahtuu rikkihiilimäärällä 25 paino-%, laskettuna alkaliselluloosassa olevan selluloosan painosta. Reaktioaines, joka muodostuu alkalisel-luloosasta ja rikkihiilestä, liuotetaan vesipitoiseen natriumhydrok-sidiliuokseen, jonka väkevyys on n. 3 %. Viskoosiliuoksen selluloosa-pitoisuus on 6,9 paino-%, sekä alkalipitoisuus 5,6 paino-%, kummatkin laskettuina liuoksen kokonaispainosta; sen suodatusarvo on 73 %.

Esimerkki 3

Levyn muodossa olevaa puuvillalintersiä alkalisoidaan 19,4 paino-%:isella natriumhydroksidiliuoksella lämpötilassa 28°C 30 minuutin ajan. Seoksen selluloosapatoisuus on 5 paino-% kokonaispainosta laskettuna. Alkalisointi tapahtuu sopivassa reaktiosäiliössä. Alkalisoitu selluloosa vapautetaan sitten puristamatta liiasta nat-riumhydroksidista siten, että tämän annetaan juosta pois reaktiosäiliöstä.

Ensimmäisessä alkalisointivaiheessa saadulle alkaliselluloo-salle suoritetaan sitten toinen alkalisointi, jossa annetaan vaikuttaa 30 minuutin ajan 14,3 paino-%risen natriumhydroksidiliuoksen, lipeän kokonaispainosta laskettuna. Vaikuttavan lipeäliuoksen alku-lämpötila on 15°C. Vaikutusajan kuluessa nousee lipeäliuoksen lämpötila seoksessa 18°C:seen saakka.

i2 65 0 71

Reaktioaineksen selluloosaosuus on 5 %, laskettuna kokonaispainosta.

Alkaliselluloosan jatkokäsittely, sen sisältäessä puristamisen jälkeen 35,4 paino-% selluloosaa ja 13,8 paino-% NaOH, tapahtuu esimerkin 1 mukaan:

Alkaliselluloosan sulfidointi tapahtuu rikkihiilimäärän 25 paino-% vaikutuksella, laskettuna alkaliselluloosan selluloosamää-rästä.

Viskoosiliuos sisältää 7,1 paino-% selluloosaa sekä 5,7 paino-% alkalia, kummatkin laskettuna liuoksen kokonaispainosta. Sen suodatusarvo oli 71 %.

Kehrättäessä tätä viskoosia sisältää poistokaasu, joka tulee happamasta kehruukannusta, vain 47 ppm rikkivetyä ja 77 ppm rikki-hiiltä, kun rikkivetyä muodostuu 96 ppm ja rikkihiiltä 107 ppm kehrättäessä viskoosia, joka on valmistettu sulfidoimalla alkalisellu-loosaa 34 paino-%:n määrällä rikkihiiltä.

Leikkausaika keksinnön mukaisesti valmistetusta viskoosista valmistetuilla letkuilla voidaan pidentää 30 minuutista 75 minuuttiin.

Esimerkki 4

Levyn muodossa olevaa puuvillalintersiä alkalisoidaan reak-tiosäiliössä 30 min ajan natronlipeällä, jonka lämpötila on 18°C ja väkevyys 20,0 paino-% NaOH, laskettuna lipeän kokonaispainosta. Seoksen selluloosapitoisuus on 5 paino-%, kokonaispainosta laskettuna. Alkalisoitu selluloosa vapautetaan puristamatta kolmasosasta lipeän kokonaismäärästä, siten että tämän määrän annetaan juosta pois reaktiosäiliöstä.

Reaktiosäiliöstä poistettu lipeän kolmasosa korvataan vastaavalla määrällä vettä, jonka lämpötila on n. 10°C. Veden lisäämisen jälkeen lipeän lämpötila on 18°C. Vastaava vesimäärä on tarkoituksenmukaista syöttää lipeän kiertoon.

Toisessa alkalisointivaiheessa alkaliselluloosaan vaikuttavan lipeän alkaliväkevyys on 13,6 paino-% NaOH, laskettuna lipeän kokonaispainosta, reaktioaineksen selluloosaosuus on 5 paino-% kokonaispainosta laskettuna. Toisessa alkalisointivaiheessa, lipeän koko vaikutuksen ajan, estetään lipeän lämpötilan nousu yli 18°C, jäähdyttämällä reaktiosäiliötä. Alkaliselluloosa puristetaan, kui- 13 6 5 0 71 dutetaan ja sen annetaan kypsyä, kuten esimerkissä 1 on mainittu. Alkaliselluloosa sisältää 36,1 paino-% selluloosaa sekä 14,2 pai-no-% alkalia, kulloinkin laskettuna alkaliselluloosan kokonaispainosta. Alkaliselluloosan sulfidointi rikkihiilen vaikutuksella tapahtuu lisäämällä 25 paino-% rikkihiiltä, laskettuna alkaliselluloosan selluloosan painosta.

Esimerkin 1 mukaan valmistettu viskoosiluos sisältää 7,14 paino-% selluloosaa sekä 5,76 paino-% alkalia, laskettuna sen kokonaispainosta; sen suodatusarvo on 73 %.

Esimerkki 5

Menetellään, kuten esimerkissä 4, kuitenkin sillä erolla, että lisätyn vesimäärän lämpötila on 0°C ja lipeän alkulämpötila toisessa alkalisointivaiheessa 10°C.

Valmistetulle viskoosille on tunnusomaista selluloosan pitoisuus 7,2 paino-% ja alkalin 5,9 paino-%, kummatkin laskettuna viskoosin kokonaispainosta, sekä suodatusarvo 77 %.

Esimerkki 6

Pyökkipuuselluloosaa mäskitetään säiliössä lipeällä, jonka väkevyys on 20 paino-% ja lämpötila n. 25°c, seokseksi, jonka ai-nestiheys on 7,5 paino-% selluloosaa, laskettuna kokonaispainosta.

30 min lipeänvaikutusajan jälkeen lisätään seokseen lämpötilaltaan 0°C vettä (jäävettä) sellainen määrä, että seoksen ai-nestiheys lisäyksen jälkeen on 5 paino-% selluloosaa, laskettuna seoksen kokonaispainosta. Mäskityksen kestoaika on 30 min. Säiliötä jäähdyttämällä säädetään mäskityslämpötilaa siten, ettei mäskin lämpötila ylitä 18°C.

Liika alkalilipeä puristetaan sitten alkaliselluloosasta ja se kuidutetaan, jolloin sen selluloosapitoisuus on 32,8 paino-% ja aikaiipitoisuus 12,5 paino-%. Alkaliselluloosa sulfidoidaan sitten 22 paino-%:11a rikkihiiltä, laskettuna alkaliselluloosan selluloosasta ja reaktiotuote liuotetaan natronlipeään, jonka väkevyys on n. 3 %.

Liuoksen annetaan kypsyä 48 tuntia, jona aikana liuos tunnetulla tavalla suodatetaan ja siitä poistetaan kaasu. Liuoksessa on selluloosan pitoisuus 9,5 paino-% ja alkalin 5,5 paino-%, kulloinkin sen kokonaispainosta laskettuna ja suodatusarvo 76 %.

Näiden kokeiden suorittaminen yli 18°C lämpötiloissa toisessa alkalisoinnissa antoi suodatusarvoja, jotka olivat sitä enemmän alle arvoon k^ = 70 %, korkeampi alkalisointilämpötila oli.

Claims (8)

65071 14

1. Menetelmä viskoosin valmistamiseksi, tunnettu seu-raavien vaiheiden yhdistelmästä: a) sellun käsittely ylimääräalkalilipeällä, jolla on tavanomainen väkevyys ja tavanomainen lämpötila, ensimmäisessä alkali-sointivaiheessa, jolloin muodostuu alkaliselluloosaa, jonka jälkeen joko b^) vaiheen a) mukaisesti valmistetusta alkaliselluloosasta poistetaan ainakin osa ylimääräalkalilipeästä, ilman että alkaliselluloosaa puristetaan, jolloin annetaan ainakin osan ylimääräalkalilipeästä virrata pois siitä reaktioastiasta, jossa vaihe a) suoritetaan, ja tämän jälkeen käsitellään alkaliselluloosa toisessa alkalisointivaiheessa toisella alkalilipeällä, jonka alkalipitoi-suus on pienempi kuin vaiheessa a) käytetyn alkalilipeän, korkeintaan 18°C lämpötilassa, tai bS:n sijasta 2 b ) käsitellään vaiheen a) mukaisesti valmistettua alkaliselluloosaa sellaisella laimealla alkalilipeällä, joka on saatu laimentamalla vaiheesta a) poistuvaa alkalilipeää toisessa alkalisointivaiheessa korkeintaan 18°C lämpötilassa, 1 2 c) vaiheessa b ) tai b ) saadun kahdesti alkalisoidun selluloosan puristaminen ylimääräalkalilipeän poistamiseksi, d) puristetun alkaliselluloosan hienontaminen tavanomaisella tavalla, e) hienonnetun materiaalin kypsytys tavanomaisella tavalla niin pitkän ajan, että saadaan tuote, jolla on määrätty keskimääräinen polymerisaatioaste, f) kypsytetyn alkaliselluloosan tavanomainen sulfidointi, ja g) sulfidoidun tuotteen liuotus viskoosiliuoksen muodostamiseksi tavanomaisella tavalla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet- 2 t u siitä, että vaiheen b ) toinen alkalisointivaihe suoritetaan senjälkeen kun on annettu osan ylimääräalkalilipeästä virrata pois siitä reaktioastiasta, jossa vaihe a) suoritettiin.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, t u n - 2 n e t t u siitä, että vaiheen b ) toisessa alkalisointivaiheessa käytettävä alkalilipeä saadaan laimentamalla vaiheesta a) poistuva 15 6 5 0 71 alkalilipeä jäävedellä halutun pitoisuuden omaavan liuoksen valmistamiseksi.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisessa alkalisointivaihees- o sa alkalilipeän lämpötila vaikutusajan alussa on korkeintaan 15 C.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että alkalilipeän lämpötila vaikutusajan alussa on alueella 5 - 10°C.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisen alkalisointivaiheen aikana reaktioseosta jäähdytetään lämpötilan pitämiseksi 18°C:ssa tai sen alapuolella.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheen f) mukainen sulfidoin-ti suoritetaan rikkihiilellä.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkaliselluloosa käsitellään 22...28-paino-% rikkihiilellä, selluloosan määrästä laskettuna. 16 65071