SE459177B - Foerfarande foer framstaellning av cellulosakarbamat - Google Patents

Description

459 177 ning av urean från cellulosakarbamaten och vidare avskiljning av den som biprodukt bildade biureten från urean. Avskiljningssteget ökar processens kostnader.

Uppfinningen avser ett nytt förfarande för framställning av cellulosakar- bamat för lösande av ovannämnda problem. Det uppfinningsenliga förfaran- det för framställning av cellulosakarbamat genom att låta isocyansyra och cellulosa reagera i förhöjd temperatur är kännetecknat därav, att cellu- losa, i vilken blandats eller uppsugits biuret eller en blandning av biuret och urea, upphettas i över l70°C temperatur en tillräckligt lång tid för alstrande av en tillräcklig isocyansyramängd för bildande av cellulosakar- bamat och genomförande av reaktionen mellan cellulosa och isocyansyra.

Uppfinningen grundar sig på den upptäckten, att urea inte nödvändigtvis erfordras vid framställning av cellulosakarbamat, utan i stället kan biuret Biuret, som är en additionsprodukt av urea och isocyansyra, sön- derdelas vid temperaturer över 17006 åter i användas. urea och isocyansyra. Urea sönderdelas vidare i isocyansyra och amoniak. I stället för urea är det sålunda möjligt att använda biuret eller en blandning av biuret och urea, om det används så höga temperaturer att biureten börjar sönderdelas.

Genom användning av biuret uppnås en mycket flexibel process. Eftersom det vid framställning av cellulosakarbamat även annars bildas biuret som en additionsprodukt av isocyansyra och urea, är det med avseende på proces- sen mycket lämpligt att använda biureten som en reagens, som sätts till cellulosan och som lämpar sig för återanvändning direkt i början av pro- cessen för behandling av ett nytt cellulosaparti.

Det är möjligt att använda antingen enbart biuret eller en blandning av biuret och urea. Det kväve som förbrukas i processen (den i karbamaten in- gående delen) kan ersättas genom tillsättning av antingen urea eller bi- UfEC.

Det användbara temperaturområdet vid förfarandet enligt uppfinningen lig- ger mellan l70 och ZSOOC, lämpligast ca 22000. Temperaturer över ZSOOC är det skäl att undvika eftersom faran för bireaktioner härvid ökar. w -a 459 1 Den erforderliga biuretmängden vid förfarandet enligt uppfinningen är 3-50 vikt-Z av cellulosamängden. Vid användning av mindre biuretmängd- der kan den vid upphettningen bildade isocyansyramängden bli alltför li- ten, och användning av större biuretmängder är inte ekonomiskt och inte ens nödvändigt med avseende på reaktionen.

Tillsammans med biuret kan alltså om så önskas användas urea. Ureamängden vid förfarandet enligt uppfinningen kan ligga mellan 0 och 95 vikt-Z av vikten av cellulosa och biuret.

Biureten eller blandningen av biuret och urea som används vid framställ- ningen av cellulosakarbamat enligt det uppfinningsenliga förfarandet kan utgöras av icke-reagerad biuret eller en blandning av biuret och urea som tvättats ur produkten efter karbamatreaktionen. Produkten innehåller näm- ligen en betydande mängd biuret och urea efter karbamatreaktionen.

Biureten kan tillsättas i cellulosaråmaterialet t.ex. i form av en lämp- lig lösning. Ett lämpligt lösningsmedel i samband med biuret och urea är ammoniak, som helst men inte nödvändigt befinner sig i vätskeform. Härvid används antingen en låg temperatur eller också utförs upplösningen under tryck. En erforderlig mängd biuret eller blandning av biuret och urea löses i ammoniak, cellulosan impregneras med lösningen, varefter ammoniaken avlägsnas t.ex. genom avdunstning. Cellulosan kan vara i form av lösa ked- jor eller en bana. Den erforderliga impregneringstiden varierar vanligtvis från några sekunder till flera timmar och den är inte kritisk under förut- sättning att en tillräcklig biuretmängd fås in i cellulosafibrerna. Cellu- losan kan ledas genom ammoniakbehandlingen t.ex. understödd av viror.

Cellulosan som används vid karbamatframställningen kan vara förbehandlad för sänkning av dess polymerisationsgrad till en lägre nivå. Regleringcn av polymerisationsgraden kan utföras t.ex. genom alkalibehandling eller bestrålning.

Upphettningen av cellulosan och biureten sker exempelvis i ett värmeugn- liknande utrymme eller genom att leda eu cellulosabana eller -matta inne- bållande biuret genom ett värmebad av erforderlig temperatur. En cellu- losabana kan transporteras uppburen av viror eller liknande. Om en vätska 459 177 används väljs en sådan vätska som inte upplöser biuret eller urea. Ju lägre koktemperatur vätskan har desto enklare är det att avlägsna den efter reaktionen t.ex. genom avdunstning. Lämpliga vätskor är bl.a. aro- matiska eller alifatiska kolväten med relativt låg kokpunkt.

Efter reaktionen tvättas slutprodukten en eller flera gånger exempel- vis med vattenfri metanol och torkas. Slutprodukten tvättas helst även med flytande ammoniak, varvid uppnås den fördelen, att den som tvättvätska an- vända biuret- och ureahaltiga amoniakblandningen kan återanvändas direkt.

Cellulosan som används som råmaterial vid förfarandet enligt uppfinningen kan utgöras av träcellulosa eller bomull eller andra natur- eller konst- fibrer som innehåller cellulosa. Cellulosan kan användas som sådan eller också i kemiskt behandlad form, exempelvis blekt eller i form av cellu- losahydrat eller alkalicellulosa eller i på annat sätt, t.ex. med syror be- handlad form.

Uppfinningen belyses närmare med hjälp av följande exempel. äeæeli Blekt gransulfitcellulosa i arkform (700 g/m2) behandlades med hjälp av bestrålning för reglering av dess DP (degree of polymerization) till värdet 420. Bestrålningen genomfördes i form av elektronbestrålning (400 keV). Därefter impregnerades arken i 5 min tid i -35oC temperatur med flytande ammoniak, i vilken upplösts 5 Z bíuret. Ammoniaken fick av- dunsta i rumstemperatur under några timmar, varvid cellulosan kom att innehålla biuret 13 vikt-Z av cellulosans vikt.

De med biuret impregnerade arken upphettades i press mellan värmeplattor i 220oC och ZGOOC temperatur. Upphettningstiden i den lägre temperaturen var 5 min och i den högre temperaturen 2 min. Arken tvättades tre gånger med vatten och en gång med metanol. Karbamaten påvisades med spektralana- lytiska (IR, l3C NMR) och kemiska metoder. Av arken framställdes en lös- ning i en 10 Z Na0H-lösning i -SCC temperatur så att lösningens karbamat- halt blev 5,7 vikt-Z. Lösningens tílltäppningstal och viskositet uppmättes.

Resultaten anges i tabell I nedan.

.Pm (J1 \1J __; *~J “~J ¶§§§LL 1 Tid Temp DP N-halt Tílltäpp- Visko- Cellulosa- ningstal sitet halt mln OC Z s Z 220 290 1,3 3325 25 5,7 2 240 341 1,3 6060 70 5,7 ExemBel_g Exempel 1 upprepades på sådant sätt, att impregneringslösningen innehöll Z biuret, varvid i cellulosan kvarblev 22 vikt~Z biuret efter avlägs- nandet av ammoniaken. Resultaten anges i tabell II.

IêÉÉL-Ell Tid Tenp DP N-halt Tilltäpp- Visko- Cellulosa- ningstal sitet halt min OC Z s Z 1 220 406 1,3 80000 S5 4,8 2 220 357 1,4 950 83 3 220 320 1,6 800 70 6 4 220 316 1,7 3700 83 6 220 300 1,8 800 51 6 1 260 413 1,6 6900 77 5,4 Z 240 348 1,8 13000 82 5,5 âëïuzslå Ark (20 x 20 cm) tillverkade av blekt gransulfítcellulosa (DP 400) im- ïf pregnerades i flytande ammoniak enligt exempel 1. Ammoniaken innehöll 6 Z biuret och 4 Z urea. Ammoniaken tilläts avdunsta i rumstemperatur, varefter arken innehöll biuret och urea allt som allt 22 Z. 459 -177 Arken upphettades därefter mellan värmeplattor i 230°C temperatur i 1,5 min. Sedan tvättades arken med flytande ammoniak.

Då arken upplöstes i en 10 Z NaOH-lösning till 6 Z halt uppmättes lös- níngens tilltäppningstal till 1500 och lösníngens viskositet till 120 s.

Karbamatens kvävehalt var 1,5 Z.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 Patentkrav

1. Förfarande för framställning av cellulosakarbamat genom att låta iso- cyansyra och cellulosa reagera i förhöjd temperatur, k ä n n e t e c k - n a t därav, att cellulosa, i vilken har blandats eller uppsugits biuret eller en blandning av biuret och urea, upphettas i över 170oC temperatur en tillräckligt lång tid för alstrande av en tillräcklig ísocyansyramängd för bildande av cellulosakarbamat och genomförande av reaktionen mellan cellulosa och isocyansyra.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda upphettning genomförs i 179-25006 temperatur, helst i ca 220°C temperatur.

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att biuretmängden är 3-50 vikt~Z av cellulosans vikt och ureamäng- den O-95 vikt-Z av cellulosans vikt.

4. Förfarande enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e - t e c k n a t därav, att biureten eller blandningen av biuret och urea som blandas i cellulosan är biuret eller en blandning av biuret och urea som avlägsnats ur cellulosakarbamaten efter reaktionen.

5. Förfarande enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a t därav, att kemikalieförlusterna i processen ersätts genom tillsättning av en erfor- derlig mängd urea i biureten.

6. Förfarande enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e ~ t e c k n a t därav, att biureten eller blandningen av biuret och urea tillsätts i cellulosan i form av en ammoniaklösning, varefter ammoniaken avlägsnas.