SE461277B - Foerfarande foer framstaellning av cellulosaloesningar samt ett loesningsmedelssystem foer cellulosa - Google Patents

Description

461 277 10 15 20 25 30 2 Genom att välja en lämplig kvartär ammoniumhydroxid *x och variera koncentrationen av denna, dimetylsulfoxid och vatten inom vissa intervall kan lösningar som innehåller mer än 10 viktsprocent cellulosa framställas. Närvaron av di- metylsulfoxid i systemet tillåter en väsentlig sänkning avdenmängd kvartär ammoníumhydroxid som hehövs för att erhålla en god löslíghet av cellulosa, i jämförelse med helL vattenbaserade system. l tabell 1 visas hur cellulosalösligheten varierar med sammansättningen hos olika system baserade på tetra- butylammoniumhydroxid. Redan vid en satsning av 12 Vikts- procent tetrabutylammoniumhydroxid erhålls en bättre cellu- losalöslighet (11 g cellulosa per 100 g lösningsmedel) i när- varo av dimetylsulfoxid än vid en satsning av HO viktsprocent tetrabutylammoniumhydroxid i rent vatten (8 g cellulosa per 100 g lösningsmedel).

Tabell 1: Cellulosalöslighet (g per 100 g lösningsmedel) i olika system baserade pà tetrabutylammoniumhydroxid Cellulosa DMSO:TBAH:H2O g/100 g viktsgrocent 1 8 0 H0 60 11 70 12 18 lä 60 20 20 16 nu 28 28 19 30 36 BH För valet av kvartär ammoniumhydroxid gäller att cellulosans löslighet i systemet är beroende av storleken pä den användakvartäraammoniumhydroxiden. 1 tabell 2 visas hur cellulosans löslighet varierar i förhållande Lill olika kvartära ammoníumhydroxiders molekylvikter (molekylvikten ger ett approximativt mått på storleken), i ett system som har sammansättningen 20 viktsprocent kvartär ammoniumhydroxid, bü viktsprocent dimetylsulfoxid och 30 viktsprocent vatten.

Denna sammansättning på lösningsmedelssystemet är inte alltid den mest optimala utan har valts För att få likvärdiga för- hållanden vid jämförelse mellan de olika tetraalkylammonium- ' i hydroxidernas inverkan pà cellulosalöslígheten. Dessa data 10 20 25 30 35 461 277 3 visar att storleken på den kvartära ammoniumhydroxiden bör vara större än den för tetraetylammoniumhydroxíd (molekyl- vikt 1U7,3) och mindre än den för metyltrioktylammonium- hydroxid (molekylvikt 385,7) för att ha en god cellulosa- löslighet.

Tabell 2: Cellulosalöslighetens beroende av tetraalkylammonium- hydroxidens struktur » tetraalkylammo- molekylvikt cellulosalöslighet niumhydroxid g/100 g lösnings- medel Tetrametyl- 91,2 < 1,2 Tetraetyl- 147,3 2,5 Bensyltrimetyl- 167,3 < 1,2 Metyltripropyl- 175,3 6,3 Bensyltrietyl- 209,3 5,0 Metyltributyl- 217,4 5,0 Bensyltripropyl- 251,4 10,0 Tetrabutyl- 259,5 7,5 Metyltripentyl- 259,5 8,7 Bensyltributyl- 293,5 7,5 Metyltrihexyl- 301,6 2,5 Bensyltripentyl- 335,6 2,5 Bensyltrihexyl- 377,7 2,5 Metyltrioktyl- 385,7 < 1,2 I lösningsmedclssystemet ingår minst en kvartär ammoníum- hydroxid eller en blandning av flera.Den eller dê kVaPïäP&immßnflmP hydroxiderna väljs så att deras alkylkedjor innehåller sam- manlagt mellan 8 och 22 kolatomer. Med alkylkedjor förstås i detta sammanhang kolvätekcdjor, som eventuellt också kan inne- hålla en eller flera hetcroatomer.

För att återvinna en regenererad cellulosa kan lös- ningen av cellulosa i kvartär ammoniumhydroxid, dimetylsulf- oxid och vatten antingen hällas eller spinnas ut i ett koagule- ringsbad. Ett sådant koaguleringsbad skall innehålla ett medium som inte löser cellulosa. Exempel på sådana är vatten, fler- talet organiska lösningsmedel, alkoholer, utspädda oorganiska syror, organiska syror eller olika saltlösníngar. 461 è77 H Uppfinningen åskådliggörs av följande exempel; vilka pà intet sätt är begränsande för uppfinningen.

Ex.1 En normal derivat massa (Uddeholm Alba, blekt sulfit- massa) löstes i ett lösníngsmedelssystem bestående av 5 20 viktsprocent tetrabutylammoniumhydroxid, 30 Vikts- procent vatten och 50 viktsprocent dimetylsulfoxid så att en halt av 0,7 viktsprocent cellulosa erhölls.

Lösningen lagrades vid rumstemperatur och viskositeten mättes under en tídsföljd av 3 dagar för att kontrol- 10 lera lösningens stabilitet.

Tid (dagar) 1 2 3 Viskosítet (poise) 295 309 316 Som framgår av värdena är stabiliteten god.

Ex.2 En derivat massa (Uddeholms Alba, blekt sulfitmassa), Slurry mercericerades i 18 % natriumhydroxid under 1 15 timme. Efter avpressning och rivning förmognades cellu- losan i 16 timmar vid 30 OC. Förmognadsprocessen av- bröts genom att alkalicellulosan behandlades med en vattenlösning innehållande natriumsulfat och ättiksyra 20 (till 5 g alkalicellulosa 150 ml 10 % natriumsulfat och 75nfl _5 %-ig ättiksyra). Efter noggrann tvättning med vatten torkades cellulosan. 10 ml av en vattenlösning som innehöll H0 viktsprocent tetrabutylammoniumhydroxid blandades med 10 ml dimetyl- 25 sulfoxid i en kolv. Lösningen kyldes till 5 OC och 1,3 g av den ovan beredda cellulosan tillsattes i små por- tioner under omrörning. Kolven evakuerades och hölls vid 5 OC över natt för att erhålla en fullständig upp- lösning av cellulosan. Den beredda lösningen innehöll 30 5,2 viktsprocent cellulosa och lösningens viskositet var 9,2 poise.

För att undersöka cellulosalösningens spinnbarhet ut- fördes modellspinnförsök. Cellulosalösningen sögs upp i en glaspipett och pressades sedan med hjälp av ett 35 lågt kvävgastryck ut i ett spinnbad som innehöll 8 vikts- procent ättiksyra i vatten. Den spunna fibern plockades omgående upp ur spinnbadet, tvättades med vatten och m' 10 15 20 25 30 Ex.5 Ex.6 Ex.7 Ex.8 Ex.9 Ex.10 Ex.11 5 torkades inspänd mellan två glasplattor. Fiberns styrke- egenskaper prövades i en draghållfasthetsmätare av typen Instron 1122 (se Tabell 3 för fiberdata).

Samma förfarande som i exempel 2 förutom att metanol användes som spinnbad.

. Samma förfarande som i exempel 2 förutom att cellulosa- lösningen innehöll 6,8 viktsprocent cellulosa, lösningens viskositet var 30,3 poise och att som spinnbad användes 10 viktsprocent ättiksyra i vatten.

Samma förfarande som i exempel H förutom att som spinn- bad användes metanol och fibern sträcktes 25 %, efter- behandlades med 15 viktsprocent ättiksyra i vatten följd av vattentvätt.

Samma förfarande som i exempel 4 förutom att som spinn- bad användes 8 viktsprocent saltsyra i vatten, fibern sträcktes 25 % följt av vattentvätt.

Samma förfarande som i exempel 4 förutom att som spinn- bad användes 15 víktsprocent ättiksyra i vatten och fi- bern efterbehandlades med 15 viktsprocent svavelsyra i vatten följt av vattentvätt.

Samma förfarande som i exempel H förutom att som spinn- bad användes 10 viktsprocent ättiksyra i vatten vid en temperatur av 60 OC och fibern efterbehandlades med 10 viktsprocent formaldehyd i vatten.

H,7 ml av en vattenlösning som innehöll H0 viktsprocent bensyltripropylammoniumhydroxid blandades med 4,7 ml dimetylsulfoxid i en kolv. 0,6 g av den i exempel 2 bc- redda cellulosan tillsattes i små portioner och upplös- ningen skedde under omrörning i rumstemperatur. Den beredda lösningen innehöll 5,3 viktsprocent cellulosa och lösningens viskositet var 22 poise.

ModaUSPinnförsök utfördes enligt exempel 2. Som spinn- bad användes 10 viktsprocent ättiksyra i vaLten.

Samma förfarande som i exempel 9 förutom att som spinn- bad användes H0 viktsprocent ättiksyra i vatten vid en temperatur.av 35 oC_ Samma förfarande som i exempel 9 förutom att som spinn- bad användes metanol. 461-277 10 Tabell 3. 5 I tabell 3 visas resultaten från tester, som utförts på de framställda fibrerna. Specifik brottspänning (Nm/g), specifik brottmodul (Nm/g), % brottöjning liksom Titer (denier) har bestämts för de olika fibrerna. Dessa data visar att man erhåller fibrer, som har lika bra fysikaliska egenskaper, som vanliga viscose-fibrer.

Fiberdata för de i exempel 2 - 11 framställda fibrerna av regenererad cellulosa Exempel % Brottöjning Specífik brott- Specifik brott Titer spänning Nm/g modul Nnflg denier 2 7,1 78 5600 H76 3 5,4 55 7400 144 u 1,8 11A» 71100 288 5 5,5 114 5500 299 5 5,5 73 5100 206 7 1,5 112 s1uu 241 a 6,0 272 13800 130 9 11,2 73,2 51100 2111 10 10,3 63 #300 362 11 5,5 80 6200 145

Claims (8)

10 15 20 25 30 461 277 PATENTKRAV

1. Förfarande för att framställa cellulosalösningar, k ä n n e t e c k n a t av att man som lösningsmedel an- vänder ett tre-komponentsystem bestående av minst en kvartär ammoniumhydroxid, dimetylsulfoxid och vatten, vari mängden kvartär ammoniumhydroxid varierar mellan 5 och 60 viktspro- cent och mängden dimetylsulfoxid varierar mellan 5 och 90 viktsprocent.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- n a t av att den eller de kvartära ammoniumhydroxiderna väljs så att deras alkylkedjor innehåller sammanlagt mellan 8 och 22 kolatomer.

3. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- n a t av att den eller de kvartära ammoniumhydroxiderna väljs så att deras molekylvikt överstiger 1H5 och är lägre än 380.

4. H. Förfarande enligt något av patentkraven 1 - 3, k ä n n e t e c k n a t av att mängdenkvartära ammonium- hydroxider i lösningsmedelssystemet varierar mellan 5 och 30 viktsprocent.

5. Förfarande enligt något av patentkraven 1 - H, k ä n n e-_ t e c k n a t av att mängden dimetylsulfoxid varierar mellan 20 och 80 viktsprocent.

6. Lösningsmedelsystem för cellulosa, k ä n n e t e c k- n a t av att det består av minst en kvartär ammoniumhydroxid, dimetylsulfoxid och vatten, vari mängden kvartär ammonium- hydroxid varierar mellan 5 och 60 viktsprocent och mängden dimetylsulfoxid varierar mellan 5 och 90 viktsprocent.

7. Lösningsmedelssystem enligt paLenLkraveL 6, k ä n n e- t e c k n a L av att mängden kvartär ammoniumhydroxid vari- erar mellan 5 och 30 viktsprocent.

8. Lösningsmedelssystem enligt patentkravet 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a t av att mängden dimetylsulfoxid vari- erar mellan 20 och 80 viktsprocent.