KR840001625B1 - 비스코스 제조에 있어서의 알카리-셀룰로스 황화방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

비스코스 제조에 있어서의 알카리-셀룰로스 황화방법

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 비스코스 제조에 있어서의 알카리-셀룰로스 황화(xanthation)방법에 관한 것이다.

비스코스 레이온의 연속방사 공정에서, 비스코스 방사 도우프는 응고욕내 적당한 방사구금을 통하여 압출되고, 상기욕 및 일련의 욕에서 응고 및 연신조작을 받은 다음, 지지 및 전진이송장치로 보내져, 그 장치에서 나선형 통로를 주행하는 동안 바람직한 최종 특성을 가질 때까지 연속적인 처리를 받는다.

상기 처리들이 완성된 제품의 황 함량을 최소한도로 줄이거나 제거하고 실자체를 표백하는 화학적 및 기계적 처리를 포함한다는 것은 공지된 사실이다. 사실상 비스코스 제조공정시, 알카리-셀룰로스의 황화단계가 수행되고 이 단계에서 셀룰로스에스테르외에 황을 함유하는 부산물이 형성된다는 것도 알려져 있다. 몇몇 상기 부산물들은 연속처리 동안 자세히 말하면, 응고욕에 접촉하는 동안 황화탄소 및 황화수소외에 황원소를 생성하며, 완성된 섬유내에 황이 존재하면 상당한 난점을 야기시키는데, 그 난점중에는 섬유 염색시의 결함과 완성 제품의 감광성의 증대의 결함이 포함된다.

특히, 황은 한편으로는 예를 들어 과티오탄산염(Na₂CS_3+x) 티오설폰산_{2 2 3 2}

비스코스 레이온의 연속 방사공정은 황 함량을 최소한도로 줄이거나 제거하는 처리들을 포함하며, 이 처리들은 이러한 목적, 즉 특히 고속 방사에서 각각의 화학 처리제와 접촉시킬 목적으로 이용되는 시간이 매우 짧기 때문에 수행되기가 어렵다. 더욱이, 처리장치에 매우 밀접해 있는 지역에서 완성된 실에 각각의 바람직한 특성을 부여하기 위해서 각기 다른 화학처리를 하려면, 혼합물을 형성하는 것을 피하기에 적합하거나, 각각의 다른 화합 조성물을 갖는 처리액들을 분무하는 복잡한 장치를 사용하여야 한다. 그 결과 장치는 복잡해지고 값이 비싸게 되며 화학처리제를 많이 소비하게 된다.

본 발명의 목적은 황원소를 생성할 수 있는 화합물의 함량을 감소시킨 비스코스를 제조하기 위해 개량된 알카리 셀룰로스 황화방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 따라, 공지기술의 전술한 단점들을 없애서 해로운 황화합물의 함량을 감소시킨 비스코스를 제조하는 이점이 제공된다.

또한, 본 발명에 따라 황 함량을 감소시키고 완성제품을 표백하는데 필요한 복잡한 처리가 필요없게 되어 레이온의 연속 방사공정을 단순화시키는 이점이 제공된다.

또한, 본 발명에 따라 황 원소 함량 및 백색도가 개선된 특성을 가지는 재생 셀룰

본 발명에 따른 알카리-셀룰로스 황화방법은 알카리-셀룰로스를 소망하는 크산티산염 치환도를 초과하는 양의 CS₂와 반응시키는 것을 포함하며, 그 반응은 반응중에 약 110mmHg의 초기 압력으로부터 약 400-500mmHg의 최종 압력으로 증가하는 압력과 약 20℃의 초기 온도로부터 약 23

-25℃의 최종 온도로 변하는 온도에서 수행되고, 소망의 크산티산염 치환이 달성된 후 진공을 부여하여 반응기로부터 비반응 CS₂를 제거한다.

이러한 방법에서, 유해한 2차 황화 생성물의 형성이 제한되고, 종래 형태의 황화에 의하여 얻어질 수 있는 것보다 더 바람직하고 높은 전체황에 대한 크산티산염 황의 비율이 얻어진다.

본 발명의 또 다른 이점들과 특징들은 후술되는 본 발명의 바람직한 구체예의 상세한 설명으로부터 더 상세히 이해될 것이다.

비스코스 제조 공정은 주요 단계로서, 알카리-셀룰로스형성, 알카리-셀룰로스의 황화(여기서 셀룰로스-크산티산염이 얻어짐)와 비스코스 방사 도우프를 형성하기 위하여 희석된 수산화 나트륨에의 셀룰로스-크산티산염의 용해로 구성된다.

상기 비스코스 방사 도우프는 산 응고욕에서 적당한 방사구금을 통하여 연속적으로 방사되며, 여기서 재생된 셀룰로스가 얻어지며 이것이 레이온 방사기술에서 알려진 적당한 후처리에 의해서 최종 레이온사를 형성한다.

본 발명의 방법에 따라, 황화는 소망의 평균 중합도로 주의깊게 분리 및

반응기에 주입된 알카리-셀룰로스의 온도는 약 21℃이다. 반응기는 160mmHg의 잔류 압력이 반응기 자체에서 얻어지도록 불활성 가스로 반응기를 세척한 후에 진공 상태로 한다. 이 단계에서 CS₂는 알칼리-셀룰로스에 함유된 셀룰로스에 대하여 33-38중량%의 양으로 반응기에 공급된다. 이것은 도입된 CS₂의 양이 크산티산염내 소망의 치환도를 달성하는데 요구되는 양보다 10%-25% 초과하는 양임을 의미한다.

반응기로 도입된 CS₂를 증발시켜 잔류 압력이 400-500mmHg에 달하도록 증가시킨다. 온도는 반응이 발열반응이고 23-25℃에 유지되도록 조절되기 때문에 증가한다. 크산티산염내 소망의 치환도가 달성된 때(주어진 양의 CS₂, 알카리-셀룰로스의 주어진 조성과 주어진 온도에서의 치환도는 주어진 시간에 실험적으로 얻어진다), 과량의 CS₂가 흡입에 의하여 반응기로부터 제거되고 회수장치로 이송된다.

이 방법에서 초기치와 사실상 동일한 진공도가 반응기내에서 한번 더 설정된다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 예에서, 반응기 공간내 잔류 진공은 폭발할 수 있는 혼합물이 반응기내에서 형성되는 것을 피하기 위해서 불활성 가스(질소가 이상적임)를 주입함으로서 과량의 황화탄소를 제거하도록 반응기가 진공상태로 되게 하기 전에 제거된다.

반응기 공간으로부터 과량의 황화탄소를 제거한 후, 비스코스형성 공정이 셀룰

본 발명에 따른 공정이 실시되는 방법과 그에 따른 이점은 하기 실시예로부터 더 잘 이해할 수 있을 것이다.

종래의 황화 공정을 나타내는 비교실시예를 또한 기술한다.

[실시예 1]

수산화나트륨 15.4%와 셀룰로스 31.5%를 함유하는 알카리-셀룰로스가 교반기를 갖춘 황화기에 주입되었다. 잔류 압력이 약 160mmHg에 도달할 때까지 반응기를 진공상태로 하고, 그후 질소를 주입하여 진공을 없애고 다시 정상의 압력으로 되게 한다. 잔류 압력이 110mmHg에 달할 때까지 반응기를 다시 감압상태로 하고 이때 CS₂로 구성된 시약을 알카리-셀룰로스의 셀룰로스에 대하여 35중량%의 양으로 약 21℃에서 주입한다.

반응기내에서 잔류 압력은 약 400mmHg까지 증가된다. 황화반응은 약 10분 동안 교반하면서 실시되며 이때 온도는 23℃ 증가된다. 이 기간이 끝난 후에 진공을 없애기 위해서 반응기에 질소를 주입하였다.

그후, 알카리-셀룰로스와 반응되지 않고 회수되는 과량의 CS₂를 제거하기 위해서 반응기를 잔류압력이 약 110mmHg인 강한 진공상태로 되게 한다.

상기 최소압력에 도달한 후에, 셀룰로스 크산티산염을 용해하여 비스코스 방사도우프를 형성하도록, 측량된 양의 수산화나트륨을 반응용기에 도입함으로서 방사 조작을 계속하였다.

그 다음, 질소를 주입함으로서 진공을 없애고 비스코스 방사 도우프를 반응용기로부터 배출하였다.

이와 같이 해서 얻어진 비스코스는 다음의 황 함량을 갖는다. 전체 S=비스코스의 셀룰로스에 대하여 26%(반응용기에 주입된 CS₂88%와 동일한 반응된 CS₂양에 상응함).

크산티산염 S=비스코스의 셀룰로스에 대하여 19.5%

S_Na2 ^Cs3= 비스코스의 셀룰로스에 대하여 6.1%

S_Sx= (폴리썰파이드중의 황) = 비스코스의 셀룰로스에 대하여 0.09%

Ss₂o₃= (티오썰페이트황) = 비스코스의 셀룰로스에 대하여 0.29%

상기 황 함량 데이타에서, 상기 마지막 두 가지 성분으로 나타내어지는 폴리썰파이드 결합을 갖는 화합물에 함유된 황은 비스코스내의 셀룰로스 중량에 대해서 0.38중량%와 같다.

이러한 황 함량은, 더 이상의 탈황 처리를 하지 않고 상기 비스코스로부터 방사된 재생 셀룰로스사에서 실의 중량에 대해서 0.15-0.20%의 전체 황 함량과 0.03-0.06중량%의 황원소 함량이다.

이러한 황 함량은, 응고욕으로부터 나온 실에 탈황 처리를 한 후에만 종래 공정에 의해서 얻어질 수 있는 양에 상응한다.

[실시예 2]

반응 중간물질의 최종 온도가 25℃가 될 때까지 황화반응이 실시되는 것을 제외하고는 실시예 1을 반복하였다. 이 경우에 반응은 약 80분 후에 정지되었다.

그 다음, 진공을 없앤 다음 반응용기를 약 120mmHg까지의 진공하에 놓음으로서 실시예 1에서와 같이 과량의 황화탄소를 제거하였다.

그 다음, 비스코스 방사 도우프를 형성하기 위해서 수산화나트륨 혼합물을 반응용기에 주입하는 공정을 계속하였다.

이 실시예에 따라서 얻어진 비스코스는 실시예 1의 함량과 매우 비슷한 황함량을 갖는다.

[비교실시예]

수산화나트륨 16% ; 셀룰로스 31.5%의 조성을 갖는 알카리-셀룰로스를 반응용기에 주입하였다. 그 반응용기를 약 160mmHg의 잔류압력의 진공상태로 하고, CS₂를 알카리-셀룰로스내 셀룰로스 함량에 대하여 31.5%의 양으로 주입하였다. 잔류압력이 약 600-660mmHg까지 증가하고 온도가 약 25℃에 도달하였다. 전체 반응 기간은 약 80분이었다. 이때, 수산화나트륨 혼합물을 비스코스 방사 도우프를 형성하기 위해서 주입하였다.

반응에서 형성된 셀룰로스 크산티산염과 수산화나트륨이 아직까지 존재하는 과

질소를 용기내에 주입하여 진공을 없애고 비스코스 방사도우프를 배출한 후, 황함량은 다음과 같았다.

전체 S = 비스코스 셀룰로스에 대하여 26%(주입된 98% CS₂와 동등한 반응된 CS₂의 양을 나타냄)

크산티산염 S = 비스코스의 셀룰로스에 대하여 18.7%

S_Na2cs₃= 비스코스의 셀룰로스에 대하여 6.9%

S_Sx= (폴리썰파이드 황) = 비스코스의 셀룰로스에 대하여 0.17%

Ss₂o₃= (티오썰페이트 황) = 비스코스의 셀룰로스에 대하여 0.39%

상기 열거한 성분으로부터 마지막 두 성분으로 나타낸 황원소를 형성할 수 있는 폴리썰파이드 결합을 갖는 황함유 성분은 본 발명의 공정을 나타내는 상기 실시예들에서 얻어진 것에 대하여 거의 50% 이상 많은 함량을 나타내는 0.56%의 전체 황함량을 제공한다는 것을 알 수 있다.

이 경우에 허용가능한 한계내의 황함량, 즉 실에 대하여 약 0.03-0.06중량%의 황원소 함량을 얻기 위하여 상기 비스코스를 방사함으로서 제조된 실을 탈황시킬 필요가 있었다.

본 발명에 따른 황화 공정에 의해서 비스코스의 연속방사 공정이 제공될 수 있다. 이 연속방사 공정은 폴리썰파이드 결합을 갖는 화합물의 낮은 함량을 갖는 비스코스

이러한 연속 방사공정에서, 중금속 황화물 뿐만 아니라 사(絲)의 황 함량을 더 감소시켜 사내의 회분(ash)함량을 감소시키기 위한 처리제들이 상당히 절감된다. 또한 사가 높은 팽윤도를 가지고 응고욕으로부터 추출되고, 후응고 조작을 받는다. 이때 화학처리제나 어떤 욕과 접촉하지 않는 채, 자발적으로 팽윤도가 감소된다. 이 방법에서 사는 팽윤시 발생한 침투가능한 조건을 가능한 한 오랫동안 유지하며, 이 조건에서 황원소 및 중금속 화합물이 사로부터의 삼투에 의해 제거된다.

이러한 후응고 상태에서 사로부터의 불순물의 자발적 제거 또는 방출은 점진적이며, 만약 후응고 처리시간이 약 90초까지 적당히 연장되면 후응고 처리를 완벽하게 할 수 있어 최종 제품에 존재하는 불순물의 함량을 더 감소시키고 이 감소량은 상기 후응고처리를 하지 않은 사에 비하여 50-60%이다. 실제로, 본 공정에 따라 응고시 황원소를 형성하는 황 화합물의 양이 감소된 비스코스를 얻을 수 있으며, 이에 따라 기계적 및 화학적 탈황처리가 필요없게 하여 비스코스의 연속방사 공정을 단순히 시킬 수 있게 된다.

더욱이 제품내 황 함량이 감소되었기 때문에 백색도가 높고 표백제 소비가 감소된다. 그리하여, 비스코스 레이온의 연속방사 장치가 상당히 단순해지는데, 그 이유는 처리 조작을 서로 분리하기 위하여 종래 공정에서 사용된 복잡한 장치와 사의 응고 및 연신에 이어 최종제품의 요구되는 성질을 얻기 위한 상태들이 필요없기 때문이다.

Claims (1)

1. 알카리-셀룰로스를 소망의 트산티산염 치환도를 초과하는 양의 CS₂와 반응시키는 알카리-셀룰로스 황화방법에 있어서, 상기 반응이 반응중에 약 110mmHg의 초기 압력으로부터 약 400-500mmHg의 최종 압력으로 증가하는 압력과 약 20℃의 초기 온도로부터 약 23

   

   -25℃의 최종 온도로 변하는 온도에서 수행되고, 소망의 크산티산염 치환이 달성된 후, 진공을 부여함에 의해 반응기로부터 비반응 CS₂를 제거하는 것을 특징으로 하는 비스코스 제조에 있어서의 알카리-셀룰로스 황화방법.