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" Procédé de fabrication de fils et de pellicules en cellulose régénérée "
L'invention est relative à un procédé de fabrication de fils, filaments, pellicules ou feuilles en cellulose régé- nérée, en particulier en viscose, qui possèdent des proprié- tés particulièrement utiles, par exemple à la fabrication de fils ayant un toucher laineux et éventuellement, en outre, d'autres propriétés favorables, comme par exemple un aspect particulièrement avantageux, c'est-à-dire un lustre ou bril- lant remarquable, ainsi qu'une valeur d'usage élevée.
Dans la fabrication de fils à partir de cellulose régénérée, on a éprouvé comme inconvénient un brillant particulier non désiré ainsi qu'un caractère lisse de la fibre produite, et l'on a
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essayé de produire une frisure des fils filés lisses, par exem- ple par traitement mécanique suivi éventuellement d'un fixage.
Toutefois, dans un pareil procédé, la valeur d'usage de l'article traité n'était non seulement pas augmenté, mais subissait dans certains cas un fort préjudice. Des proposi- tions selon lesquelles le fixage des effets de frisure provo- qués mécaniquement serait réalisé par incorporation de résines artificielles ou de composants de résine artificielle et par traitement thermique, succédant au frisage, pour la formation ou le durcissement de la résine artificielle,ne purent appor- ter une solution complète du problème, car dans un pareil pro- cédé il faut nécessairement incorporer à la cellulose des substances qui se distinguent complètement de la cellulose quant à leurs propriétés d'élasticité. Il existe aussi le dan- ger que le filage soit au moins rendu plus difficile par l'ad- dition de ces substances.
Selon l'invention, il est proposé d'opérer la fabrica- tion de fils, filaments, feuilles ou pellicules en cellulose régénérée moyennant l'emploi conjoint de dérivés de la lignine solubles dans les solutions alcalines et non substitués par des groupes étrangers comme SO3H, surtout de produits de trans- formation de la lignine tels qu'on les obtient à partir de li- gnine peu ou point dégradée, par exemple à partir de la ligni- ne comme on l'obtient dans l'hydrolyse du bois, par exemple dans la saccharification du bois, par traitement par des sol- vants, en particulier de l'alcali, et séparation de l'insolu- ble (partie non dissoute), les solutions qui se forment pou- vant être employées telles quelles ou sous la forme de substan- ces qui en sont isolées. Comme solvants, on peut aussi employer du phénol, du dioxane, de l'alcool, etc.
Des "alcali-lignines" particulièrement propres au but visé, sont celles que l'on peut obtenir en solution en trai- tant avec ménagement,par de l'alcali,de la lignine d'hydrolyse
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'du bois et qui doivent être séparées de l'insoluble. On peut employer cette solution alcaline telle quelle sous forme con- centrée ou bien les substances qu'elle contient, mais alors il faut veiller à ce qu'il se produise une dissolution complète dans le procédé de la fabrication des fils etc.
L'addition de semblables dérivés de la lignine peut avoir lieu avant ou pendant la fabrication d'alcali-cellulose à partir de cellulose et/ou avant ou pendant la transformation de cette alcali-cellulose en xanthogénate de cellulose et/ou avant ou pendant la dissolution du xanthogénate de cellulose dans de la lessive de soude et/ou avant ou pendant la matura- tion à point.
La cellulose, qui est la matière première pour la fa- brication de fils, de pellicules et de feuilles en hydrate de cellulose, est soumise à des opérations déterminées afin d'ê- tre rendue propre au filage etc. La cellulose est transformée en alcali-cellulose par un traitement par de la lessive de sou- de d'une concentration déterminée, par exemple dans le procédé dit d'immersion ou trempage, dans lequel on travaille utile- ment avec de la lessive de soude caustique ayant une teneur en soude caustique de 17-28%. Ceoi doit opérer une dégradation partielle des longues molécules de cellulose en chaîne, et provoquer la subdivision des éléments structuraux jugée né- cessaire à la mise en solution ultérieure par une xanthogéna- tion d'allure uniforme.
Une dégradation par trop forte et une réduction considérable, allant de pair avec elle, du degré de polymérisation des molécules en chaîne, qui diminuerait la qualité des fils, est à éviter ici.
La diminution de la concentration de la lessive de trempage, l'addition de certains produits chimiques à action réductrice ou oxydante ou l'abrègement du prooessus de matu- ration ne causent aucun effet satisfaisant. Il en est de même pour les procédés dans lesquels on travaille à l'abri de l'o-
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xygène de l'air, car même à l'abri de l'air ou dans le vide une dégradation considérable se produit.
D'après les travaux de Sakurada et d'Okamura, l'alcali- cellulose est un composé moléculaire, qui est soumis à des lois stoechiométriques déterminées, de sorte que, d'après cela, certains rapports moléculaires alcali:cellulose doivent être observés pour arriver à une modification de la cellulose sodi- que utilisable pour la sulfuration. D'après cela, il semblait en principe qu'il n'était pas possible d'influencer ou même de régler à volonté la dégradation partielle de la cellulose.
Or, selon l'invention, on a constaté le fait surprenant qu'une dégradation excessive,influençant défavorablement la qualité, peut être évitée largement ou totalement et qu'on peut obtenir un produit final d'une plus grande valeur d'usage, en effectuant la formation de 1'alcali-cellulose en présence de produits de transformation de la lignine solubles dans la les- sive, qui ne contiennent pas de groupes étrangers comme les groupes SO3H,- en particulier en présence de solutions obte- nues, après séparation de l'insoluble, par traitement avec mé- nagement de substances ligneuses (c'est-à-dire contenant de la lignine) non ou guère xx dissociées, comme, par exemple, la lignine obtenue dans l'hydrolyse du bois (saccharification du bois), avec des solvants, de préférence des lessives alcalines, ou en présence de substances tirées de ces solutions.
Selon l'invention, la cellulose, soit sous forme de plaques, soit déjà à létal défibré peut, par exemple, être soumise de la manière usuelle à l'opération d'immersion afin de former l'alcali-cellulose moyennant emploi d'une lessive de soude caustique de concentration ordinaire, qui contient à l'état dissous par des alcalis le produit de transformation d'une lignine à poids moléculaire élevé., par exemple de la lignine provenant de l'hydrolyse du bois. La fraction soluble des produits de transformation de la lignine doit utilement ne
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pas dépasser 20% du poids de la cellulose immergée. L'alcali- cellulose fabriquée ainsi est dégradée plus difficilement et son degré de polymérisation reste plus élevé.
Suivant une forme de réalisation, la température de la lessive d'immersion est augmentée et la maturation prélimi- naire est abrégée ou supprimée. Même sans maturation prélimi- naire, on obtient une viscose ayant de bonnes viscosités ini- tiales permettant le filage.
La présence des corps ligneux ne trouble pas la sulfu- ration subséquente. Elle ne nuit aucunement au filage, mais exerce au contraire une influence qui améliore la qualité. Le procédé selon l'invention peut, par exemple,être réalisé comme suit : Après le traitement par de la lessive en présence des dérivés de lignine, en particulier d'alcali-lignine, on expri- me de la manière usuelle et l'on effectue une maturation pré- liminaire ou bien, pour autant qu'on ait traiaillé avec des lessives d'immersion à des températures plus élevées que d'ha- bitude, on opère immédiatement, sans maturation ou après une maturation préliminaire abrégée, la sulfuration de la manière habituelle, c'est-à-dire que le xanthogénate est formé par traitement par du sulfure de carbone.
L'effet favorable de ces corps ligneux est, entre au- tres, bien attribuable au fait que ces substances possèdent un pouvoir de fixation de l'oxygène relativement grand et sta- bilisent l'alcali-cellulose ou amortissent le processus de formation de l'alcali-cellulose. L'invention peut aussi être réalisée par addition de dérivés de lignine pendant ou après la formation de l'alcali-cellulose. On peut aussi ajouter supplémentairement les dérivés de lignine pendant et/ou après la formation de l'alcali-cellulose.
L'emploi conjoint d'agents d'oxydation comme accéléra- teurs de réaction ne convient pas au procédé selon l'inven- tion, car ces agents sont en premier lieu responsables de la dégradation et car ils attaquent en premier lieu le corps li-
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gneux, d'une manière analogue à ce que Dorr a découvert pour les hémi celluloses.
On attribue au xanthogénate de cellulose sodique la formule suivante:
EMI6.1
0 Radical de cellulose 0 -i ""s Na c'est-à-dire que le radical xanthogénate se fixe par addition à un groupe hydroxyle de la cellulose. Il est à supposer qu'il en est de même pour les groupes hydroxyles de la lignine et qu'il se forme donc un xanthogénate de lignine et de cellulose.
Le xanthogénate est dissous de la matière usuelle dans de la lessive de soude ayant par exemple une teneur en soude caustique de 4%. Il convient d'ajouter les substances ligneu- ses, par exemple en quantité égale à 1%, avant, pendant ou après cette dissolution. Une hydrolyse et une diminution de la qualité sont de ce fait évitées.
Lorsque la solution de xanthogénate a atteint l'état correct, ce qui est déterminé par mesure de la viscosité au moyen d'un viscosimètre à chute de bille, cette solution est soumise à la maturation à point, pendant laquelle s'opère une élimination des radicaux sulfothiocarbonate répartis sur la molécule de lignine-cellulose. Après l'achèvement de la matu- ration vérifiée par les méthodes habituelles, on filtre et désaère et l'on file ensuite comme d'habitude.
Les liquides précipitants précipitent une huile de la solution de xanthogénate et la décompose en cellulose hydra- tée. Dans le procédé selon l'invention, la lignine est préci- pitée en même temps. Elle est contenue dans le produit préci- pité sous une forme modifiée insoluble et y est répartie uni- formément et dans une certaine mesure à la façon d'un squelet- te, en correspondance avec son état de division,et elle con-
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duit à la formation d'éléments transversaux stabilisateurs.
En tous cas, la fibre, la pellicule ou la feuille obtenues se- lon l'invention possèdent de meilleures propriétés d'usage.
Lorsque les dérivés de lignine, par exemple l'alcali- lignine, sont ajoutés avant, pendant ou après la maturation, on obtient aussi des avantages importants, car les fils ou fibres filés de ces solutions présentent des effets de frisure et de matage stables, qui font ressembler les fils à la laine, et possèdent aussi un toucher chaud laineux, cependant que le lustre ou brillant de la fibre de laine cellulosique est ré- duit à la mesure d'une bonne laine mérinos.
On peut varier la quantité d'alcali-lignine ajoutée, et la quantité la plus favorable dans le cas envisagé peut être déterminée par des essais préalables simples. On obtient des avantages si, d'une part, on ajoute dès le début des pro- duits de transformation de la lignine à la cellulose avant ou pendant la formation de l'alcali-cellulose et que, d'autre part, on ajoute encore des dérivés de lignine avant ou après la maturation de la solution de viscose. La quantité totale xx des dérivés de lignine doit alors ne pas être choisie trop élevée, car autrement des dommages peuvent se produire.
EXEMPLE:
100 parties d'une lignine anhydre obtenue dans l'hy- drolyse de bois au moyen d'acide sulfurique sont mis à gon- fler préalablement à froid pendant peu de temps avec 800 par- ties d'une solution à 20% d'hydrate de sodium, après quoi on les porte à l'ébullition pendant 2 heures. L'extrait alcalin de couleur brun foncé est séparé du dépôt par filtration, et le filtrat obtenu, à une concentration de 10%, calculée sur la teneur en cellulose, est ajouté à la viscose. Le filage a lieu de la manière habituelle. On obtient un produit fibreux d'aspect mat, à forte frisure laineuse et à toucher laineux et chaud.