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Procédé de fabrication de l'alcalicellulose.
L'on sait que dans la fabrication de par exemple soie artificielle par le procédé viscose, en partant de cellulose éthylique ou méthylique ou d'autres esters ou éthers de la cellulose, on cherche à obtenir des produits finaux ayant une teneur aussi faible que possible en cellulose de petite molécule ou en impuretés, telles que les pentosanes.
Cela présente de l'importance, par exemple pour la résis- tance de la soie viscose et pour l'utilisation de la cellulos méthylique par exemple, dans les couleurs de détrempe.
La présente invention est relative à un procédé de fabri- cation d'alcalicellulose tel qu'au cours de sa fabrication cette alcalicellulose soit débarrassée de cellulose de petite molécule ainsi que de diverses matières étrangères, plus spécialement de pentosanes.
Le procédé consiste principalement en ce que, une matière contenant de la cellulose, par exemple de la cellulose de bois, est soumise en deux étapes à la mercérisation et -.aU' pressage qui l'accompagne, et qu'entre ces étapes l'alcali- ellulose est soumise à un mûrissement.
On a essayé jusqu'à présent d'atteindre le but mentionné ci-dessus, en soumettant la matière cellulosique à une puri- fication , en général par un traitement à l'alcali de la cellulose soit à haute température, par exemple 100 C
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soit à plus basse température , par exemple 40 C Dans le traitemen de la cellulose à températures élevées, de grandes pertes en matière cellulosique se produisent, et dans le traitement aux basses températures des difficultés se présentent lors de la récupération de l'hydrate sodique utilisé. Pendant le processus de mûrissement des réactions se produisent par lequelles une partie de la matière cellulosique qui jusque là n'était pas soluble dans les alcalis, s'est transformée sous une forme soluble dans ces alcalis.
De plus, une grosse partie des pentosanes présents dans l'alcalicel- lulose a été transforméde sous une forme soluble. Suivant la présen- te invention, les pentosanes et la fraction de cellulose à petite molécule sont éliminés par une nouvelle mercerisation, après que l'alcalicellulose a été soumise au mûrissement. La dissolution des pentosanes hors de la substance cellulosique est illustrée par l'exemple suivant :
Une cellulose sulfatée de pins blanchie fut mercerisée et l'alcalicellulose obtenue renfermait 2,43% de pentosane qui ne pouvaient pas être éliminés au moyen de la lessive de mercéri- sation. La mercérisation eut lieu à 20 C pendant 1 heure.
Après un mûrissement de 10 heures, la plus grande partie du pentosane fut éliminée par un nouveau traitement avec de la lessive de mercerisation. La teneur en pentosane du résidu était de 0,75%.
Après un mûrissement de 30 heures la valeur correspondante était de 0,63%. Le mûrissement eut lieu à 25 C. La cellulose initiale avait une viscosité de 44,8 cp d'après Tappi. Après un mûrissement de 10 heures la viscosité était de 16,1 cp et après 30 heures elle était de 7,7 cp.
L'invention peut avantageusement être utilisée pour les substances riches en pentosane, telles que les celluloses sulfa- tées obtenues de divers bois et des celluloses sulfitées obtenues aussi bien de conifères que de bois feuillus. Un avantage parti- culier consiste en ce qu'on peut partir d'une cellulose de ce genre ayant une haute viscosité. On réalise ainsi dans la fabri- cation de la cellulose une consommation de bois plus faible que dans la fabrication de celluloses de viscosité normale. De plus,
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on obtient une meilleure polymolécularité de l'alcalicellulose mûrie, ou du produit final, par exemple de la soie artificielle.
Suivant un mode approprié de réalisation de l'invention, la dernière étape de mercerisation est réalisée avec de l'alcali- cellulose mûrie réduite en boue dans une lessive sodique. L'excès de lessive est éliminé dans un appareillage à travail continu.
De plusieurs points de vue il est avantageux de réaliser tout le processus ou en tout cas, certaines de ses parties, dans un appareillage travaillant de manière continue. Pour l'élimination de la cellulose à petite molécule ou d'impuretés, par ex. de pentosanes, il est avantageux que la température des lessives utilisées dans les deux étapes de la mercerisation diffèrent d' au moins 10 C. Pour certaines substances cellulosiques il a été montré qu'il était avantageux de maintenir la température de la lessive dans la première étape en-dessous de 12 C. Cela favorise l'élimination désirée et peut avoir une importance considérable pour une matière cellulosique renfermant de fortes quantités d' impuretés, au point de vue par exemple de la qualité de soie viscose obtenue.
Dans la deuxième étape de mercerisation, on peut souvent employer avantageusement une température plus élevée, par exemple d'au moins 20 C. Grâce à la température plus élevée, on facilite l'élimination de la lessive, ce qui peut avoir de l'importance entr'autres pour l'obtention d'une alcalicel- lulose de composition uniforme, pouvant recevoir diverses utili- sations, par ex. pour la transformation en xanthate de cellulose.
Pour diverses utilisations, par ex. pour la fabrication de soie artificielle de grande résistance, il s'est montré avantageux de maintenir la teneur en hemi-cellulose de la lessive dans la deuxième étape à une valeur représentant au maximum un tiers de la teneur en hémicellulose de la lessive de la première étape.
Cela peut être obtenu en introduisant la lessive fraiche dans la deuxième étape et cette lessive est transportée de la deuxième à la première étape de mercerisation, et ensuite la purification des lessives se fait par des méthodes connues en soi de telle manière que la teneur en hémicellulose dans la deuxième phase
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de la mercerisation est maintenue à un niveau bas. Dans de nom- breux cas il s'est montré avantageux d'utiliser pour la lessive de mercerisation dans la première phase une faible concentration, car de cette façon l'élimination de constituants indésirables est favorisée. Dans de tels cas, la concentration du bain de mercerisation doit être au maximum 180 gr. NaOH par litre.
Dans la deuxième phase de mercerisation au contraire, il peut être désirable, par ex. dans la fabrication de certaines qualités de soie artificielle, d'employer une concentration du bain de merceri- sation d'au moins 230 gr. NaOH par litre. Un autre procédé dans le cadre de la présente invention ayant pour objet l'élimination de produits indésirables, consiste en ce que la substance cellulosi- que est traitée dans une même phase avec des lessives de concen- trations et/ou températures diverses afin d'améliorer l'élimina- tion de polyoses de bois et de cellulose à petite molécule.
Exemple 1.
Dans un mélangeur prévu avec un désintégrateur de cellulose on a introduit de manière continue une cellulose sulfatée prove- nant de pins et ayant une viscosité de 30 cp d'après Tappi 206 et une teneur en pentosanes de 7,0%. En même temps, on a introduit de la lessive sodique d'une concentration en NaOH de 12% ayant une température de +3 C et une teneur en hémicellulose de 40 gr. par litre. La boue d'alcalicellulose dans la lessive sodique qui est obtenue est transportée sur un tamis sans fin. La couche de matière obtenue fut chauffée à 25 C, pendant qu'on projetait en à une température couche fine de la lessive de mercerisation/d'environ 30 C.
La couche de matière passa ensuite dans une presse, dans laquelle l'excès de lessive était éliminé, de sorte qu'on obtenait une alcalicellulose qui renfermait 30% de cellulose et 15% NaOH.
Cette alcalicellulose fut soumise à 55 C au mûrissement continu et ensuite transformée en boue dans une lessive de merce- risation de 35 C, d'une concentration de 260grammes de NaOH au litre et ayant une teneur en hémicellulose de 5 gr. par litre.
Dans une presse de mercerisation à fonctionnement continu
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on a ensuite pressé et éliminé l'excès de lessive, de sorte que finalement une alcalicellulose fut obtenue qui renfermait 33% de cellulose et 15,5% NaOH. L'alcalicellulose avait une viscosité de 5 cp et renfermait 0,5% de pentosane.
Exemple 2.
Une cellulose sulfatée blanchie provenant de pins ("Husum Bleached Kraft") ayant les données d'analyse:
Viscosité 44,8 cp
Alphacellulose 87,0%
Pentosane dans l'alphacellulose 2,43
Pentosane 9,40% fut mercerisée en flocons au moyen d'une lessive sodique à 18% pendant 60 minutes à 20 C, La lessive de mercerisation contenait par litre 230 gr. NaOH et 0,4 gr. d'huile de ricin fortement sulfonée.
L'alcalicellulose fut pressée jusqu'à un facteur de pressage de 2,62 et désintégrée dans un désintégrateur Werner- Pfleiderer pendant 2 heures à 19-22 C. Après la désintégration l'alcalicellulose avait la composition suivante:
Cellulose 29,6%
NaOH 15,8% Na2003 0,5%
L'alcalicellulose fut soumise à un mûrissement à 25 C, Des échantillons furent prélevés après divers temps de mûrisse- ment et analysés après lavage et traitement avec de l'acide acétique dilué.
Le résultat de ces analyses était:
EMI5.1
<tb> Temps <SEP> de <SEP> mûrissement <SEP> en <SEP> Viscosité <SEP> Alphacellu- <SEP> Teneur <SEP> en <SEP> pentosane
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> heures <SEP> en <SEP> cp <SEP> lose <SEP> de <SEP> l'alcalicellu-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> lose
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 16,1 <SEP> 96.6 <SEP> 0,75
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 20 <SEP> 11,0 <SEP> 96,5 <SEP> 0,67
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 30 <SEP> 7,7 <SEP> 96,6 <SEP> 0,63
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 40 <SEP> 6,7 <SEP> 96,4 <SEP> 0,63
<tb>
Exemple 3.
Une cellulose sulfitée obtenue de bouleaux ("Hornefors Bleached Hardwood H 4024/49") ayant les données d'analyse suivantes :
EMI5.2
<tb> Viscosité <SEP> 16,5 <SEP> cp <SEP> (TAPPI <SEP> T <SEP> 206)
<tb>
<tb> Alphacellulose <SEP> 91,1% <SEP> (CCA <SEP> 7)
<tb>
<tb> Pentosan <SEP> 3,17% <SEP> (CCA <SEP> 4 <SEP> colorimétrique-
<tb>
<tb> ment <SEP> par <SEP> de <SEP> 1'
<tb>
<tb> orcine)
<tb>
en feuilles fut mercerisée au moyen d'une solution sodique à
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19% à une température de 20 C pendant 60 minutes.
L'alcalicellulose fut pressée jusqu'à un facteur de pressage de 2,86 et ensuite désintégrée dans un désintégrateur Werner-Pfleiderer pendant 2 heures à 20-240C. La composition de l'alcalicellulose après la désintégration était:
Cellulose 30,0%
NaOH 15,6% Na2C03 0,6%.
L'alcalicellulose fut soumise à 25 C à un mûrissement, Ci- après on donne la viscosité de la cellulose régénérée après divers temps de mûrissement. Le temps de mûrissement a été compté dans les divers cas depuis le commencement de la mercerisation.
EMI6.1
<tb>
Temps <SEP> de <SEP> mûrissement <SEP> Viscosité <SEP> en <SEP> cp
<tb>
<tb> en <SEP> heures
<tb>
<tb> 10 <SEP> 10,5
<tb>
<tb> 20 <SEP> 7,6
<tb>
<tb> 26 <SEP> 7,0
<tb>
La substance mûrie à 7,0 cp fut régénérée par lavage avec de l'eau et traitement avec de l'acide acétique dilué. La teneur en pentosanB du produit régénéré était de 0,69%. La substance fut à nouveau mercerisée avec une lessive sodique à 17,5% pendant 30 heures à 20 C, La composition de l'alphacellulose fut déterminée suivant CCA 7.
Rendement en alphacellulose après la deuxième mercerisa- tion 92,0%
Viscosité 6,5 cp
Pentosane 0,45% Exemple 3.
Un papier ("White Horse H 399/48") fabriqué en partant de sapin par le procédé au sulfite et ayant les données d'analyse suivantes :
Viscosité 75 cp
Alphacellulose 88,1%
Pentosanedans l'alphacellulose 0,96%
Pentosane(global) 4,07% fut mercerisé en flocons au moyen d'une lessive sodique à 19% à 20 C pendant 60 minutes. L'alcalicellulose fut ensuite centri- fugée dans un appareil centrifuge muni d'un panier ouvert pendant 20 minutes à un nombre de tours d'environ 1300 par minute.
Le facteur de pressage après la centrifugation était de 3,57 et la
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composition de l'alcalicellulose après une désintégration de 2 heu- res dans un désintégrateur Werner-Pfleiderer était comme suit:
Cellulose 22,6%
NaOH 20,6%
Na2C03 0,5%/
L'alcalicellulose fut soumise à un mûrissement à 35 C. La cellulose régénérée présentait, après divers temps de mûrissement, les viscosités suivantes:
Temps de mûrissement en heures Viscosité en cp
10 12,2
20 6,0
26 4,5.
La durée du mûrissement a été comptée depuis le commencement de la mercerisation.
La matière mûrie à 6,0 cp fut ensuite régénérée par lavage avec de l'eau et traitement par de l'acide acétique. Après la régé- nération, la teneur en pentosane était de 0,48%. La matière fut à nouveau mercerisée au moyen d'une lessive de soude à 17,5% pendant 30 minutes à 20 C. (Détermination de l'alphacellulose suivant CCA 7).
Résultat :
Rendement en alphacellulose après la deuxième mercerisation 97,0%
Viscosité 5,8%
Pentosane 0,36%.
Dans les exemples ci-dessus la teneur en pentosane a été déterminée colorimétriquement par la méthode à l'orcine.