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"Procédé de préparation de solutions de filage d'acétate de cellulose".
La présente invention se rapporte à la préparation de solutions de filage, d'acétate de cellulose substitué à un degré élevé, et particulier de ceux que l'on convient d'appeler triacétates de cellulose ayant un indice d'acétyle, calculé en aoide acétique, supérieur à 58 %, dans du chlorure de méthylè- ne ou dans un mélange de chlorure de méthylène et d'un alcool aliphatique inférieur.
Dans la préparation de solutions de filagede ce genre, il est de règle, après que l'acétate de cellulose a été dissous et avant le filage, de filtrer les solutions pour en éliminer toutes les matières non dissoutes ou incomplètement dissoutes. Pendant la filtration et pendant filage aubsé-
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quent des solutions, il est nécessaire de les faire circuler d' un point à un autre par des conduits, en se servant de pompes, de la pression de l'air, etc. Dans le cas de solutions dont la concentration eut particulièrement basse, on ne rencontre pas de difficultés particulières ni pour les filtrer ni pour les faire circuler dans des conduite d'un point ù un autre, et on ne se heurte pas non plus à des difficultés particulières quand on file ces solutions du fuit de l'instabilité du filage.
Comme il faut seulement s'y attendre, la viscosité des soldions augmente à mesure que la concentration en acétate de cellulose s'accroit. On a cependant trouvé qu'à la concentra- tion de 19 environ il y a une brusque augmentation du taux d'augmentation de la viscosité en fonction de la concentration, ' de telle sorte que, lorsqu'on utilise des solutions dont la con- @ centration est sensiblement supérieure à 19%, et particulière- ment des solutions dont la concentration dépasse 20 , il faut des pressions bien plus élevées pour les faire circuler dans les conduite, les filtres et les têtes de filage que dans le cas de solutions dont la concentration est inférieure à 19 %. (Toutes les concentrations de solutions indiquées dans la présente des- cription sont exprimées en poid3).
En outre, la flltrabiiité des solutions s'abaisse aussi nettement aux concentrations au- périeures à 19 , de telle manière que la quantité de solutions que l'on peut faire passer au travers d'un filtre donné, avant qu'il se produise un colmatage.est considérablement diminuée.
D'autre part, même après que la solution de filage a été fil- trée, on trouve qu'elle renferme encore un grand nombre de pe- tites particules qui sont visibles sous un microscope à éléments polarisants croisés, et que même une filtration répétée en uti- lisant des adjuvants de filtration ne diminue pas sensiblement le nombre de ces particules. 11 est également très difficile de
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filer des solutions concentrées, car l'instabilité du filage tend à provoquer de nombreuses ruptures du filament, ainsi que ' des points épais dans les filaments. Ces résultats particuliers de l'augmentation de la concentration ne se rencontrent pas avec des acétates de cellulose dont l'indice d'acétyle est in- férieur à 58 %.
La présente invention a pour but un procédé de fa- brication de solutions de filage concentrées de triacétate de cellulose, du type décrit, dont la viscosité est relativement basse, qui se filtrant bien,et qui présentent une bonne stabi- lité de filage.
Conformément à l'invention, on prépare une solution d'acétate de cellulose ayant un indice d'acétyle d'au moins 58 %, et de préférence de 60 % ou plus (calculé en acide acéti-' que), dans un solvant constitué par du chlorure de méthylène ou par un mélange de chlorure de méthylène et d'un alcool ali- , phatique inférieur (c'est à dire d'un alcool aliphatique ren- fermant jusqu'à 4 atomes de carbone dans la molécule), en for- mant une solution de l'acétate de cellulose dans le solvant, ayant une concentration sensiblement inférieure à 19 % et en augmentant ensuite la concentration de la solution sensiblement au-dessus de 19 % en en éliminant du solvant.
Dans la forme de réalisation préférée de \'inventiez on obtient une solution d'acétate de cellulose de concentration supérieure à 20 %, en éliminant du solvant d'une solution dont la concentration est de 18% ou moins. La solution d'où l'on élimine du solvant doit être naturellement elle-même homogène et on peut la fabriquer par exemple, soit directement en dissol- vant l'acétate de cellulose dans la quantité requise de solvant ou bien indirectement en diluant une solution de concentration plus élevée.
Si l'on utilise comme solvant un mélange de chloru- re de méthylène et d'un alcool aliphatique inférieur, comme on
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le fait habituellement dans la préparation de solutions de fi- lage de triacétates de cellulose, on préfère utiliser du métha- nol comme alcool aliphatique inférieur, bien que l'on puisse utiliser d'autres alcools comme l'éthanol, le n-propanol, l'iso- propanol et les butanols. La proportion de l'alcool dans le sol- vant peut s'élever jusqu'à 25 % environ du poids total du sol- vant.
On peut dissoudre l'acétate de cellulose dans le solvant en l'ajoutant au solvant, soit par charges séparées, soit en continu. Dans le but de faciliter l'obtention d'une solution homogène, il faut agiter énergiquement le solvant ren- fermant l'acétate de cellulose, de manière à réaliser un con- tact uniforme et intime entre l'acétate de cellulose et le solvant et à briser et à disperser tous les gels, les morceaux ou les particules d'acétate de cellulose non dissous. Une fois l'acétate de cellulose dissous, on peut filtrer la solution.
Il est également possible et quelquefois préférable de filtrer la solution après que sa concentration a été augmentée jusqu'à la valeur voulue, de manière à éliminer de la solution toutes les "peaux" ou tous les morceux secs d'acétate de cellulose qui ont pu se former pendant la concentration et qui gêneraient le filage. La filtration de solutions concentrées préparées confor- mément à l'invention ne présente pas de difficultés particuliè- res.
On peut effectuer la concentration par exemple en chauffant la solution en masse, tout en permettant aux vapeurs de solvant de s'échapper. Tendant le chauffage il faut agiter la solution pour empêcher ou réduire au minimum la formation de "peaux" d'acétate de cellulose qui ne se redissoudraient pas facilement. Dans un autre procédé, on peut concentrer la
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solution diluée en l'extrudant nous forme de filaments,de ru- bans, de pellicules, etc. dans une chambre dans des conditions de température, de pression, de débit, etc, telles que la quanti-, té voulue de solvant est éliminée de la solution, qui ensuite se raosemble à la partie inférieure de la chambre, d'où elle peut être évacuée pour être filtrée et filée.
Un autre procécé pour améliorer les propriétés de filage de solutions de triacétate de cellulose / de méthylène ou dans des mélanges de chlorure de méthylène et d'un alcool ali- phatique inférieur consiste à chauffer les solutions à une tem- pérature supérieure à 55 C, par exemple entre 55 et 120 C et de préférence entre 75 et 100 C, de préférence en agitant simulta- nément, pur exemple en brassant. Il y a par conséquent avantage, : dans le procédé décrit ci-dessus, à chauffer la solution d'acé- . tate de cellulose à cette température, avant, après ou au moins en partie au cours de la concentration. La durée nécessaire pour produire une amélioration donnée de la filtrabilité est d'autant plus courte que cette température est plus élevée.
D'une manière générale, si l'on chauffe la solution entre 75 et 100 C, il est souhaitable que la durée du chauffage soit compri-, se entre 5 et 150 minutes environ, tandis qu'à des températures ' descendant jusqu'à 55 C, des périodes plus longues, allant jus- qu'à 400 minutes environ, peuvent être nécessaires, et à des températures s'élevant jusqu'à 12U C, on trouve que des périodes plus courtes, jusqu'à 2 minutes environ, agissent avec efficaci- té. On peut, si on le désire, préparer initialement la solution à une température supérieure à 55 C.
La présente invention est illustrée par les exemples suivants. Dans tous les cas le mélange solvant renferme 90% de chlorure de méthylène et 10% de méthanol en poids.
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Exemple 1.
On dissout en agitant un acétate de cellulose ayant un indice d'acétyle de 61,5 %, dans un mélange solvant de chlo- rure de méthylène et de méthanol, pour obtenir une solution dont la concentration est de 14,9 %. On chauffe et on agite si- multanément cette solution tout en permettant aux vapeurs de solvant de s'échapper, jusqu'à ce que la concentration en acé- tate de cellulose atteigne 21,0 %. La viscosité de la solution ainsi obtenue est de 1.300 poises.
Quand on dissout le même acétate de cellulose dans un mélange solvant identique, pour obtenir directement une so- ' lution ayant une concentration de 21,0 %, la viscosité de la solution est de 2.520 poises. En filtrant les deux solutions au travers do filtres identiques, il passe, avant que le filtre colmate ,4 fois environ autant de la première solution que de la seconde. Quand on examine après filtration la seconde solu- tion sous un microscope avec éléments polarisants croisés, son comptage de particules est de 90 par mm3;le comptage de la première est nul.
Exemple II
On dissout en agitant un acétate de cellulose, dont l'indice d'acétyle est de 61,4 dans le mélange de chlorure de méthylène et de méthanol, pour obtenir une solution à la con- centration de 18%. On chauffe et on agite simultanément cette solution, tout en laissant la vapeur de solvant s'échapper, jusqu'à ce que la concentration en acétate de cellulose attei- gne 22,0 %. On filtre la solution concentrée et on la file en une matière filamenteuse.
Quand on dissout le même acétate de cellulose dans un solvant identique, pour obtenir directement une solution
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à la concentration de 22,3 % et que l'on filtre la solution et qu'on la file en une matière filamenteuse, il se produit des ruptures du filament 9 fois plus souvent que dans le cas de la première solution, ce qui montre que la première solution présen- te une stabilité au filage d'un degré très supérieur.
Exemple III
On dissout en agitant un acétate de cellulose ayant un indice d'acétyle de 61,6 %, dans le mélange de chlorure de méthylène et de méthanol, pour donner une solution à la concen- tration de 17,8 %. On chauffe la solution en l'agitant jusqu'à la température de 90 C, pendant 5 minutes, après quoi on la chauf, fe et on l'agite de nouveau tout en permettant aux vapeurs de s'échapper, jusqu'à ce que la concentration en acétate de cellu- lose atteigne 22,4 %.
En filtrant un échantillon refroidi de la solution diluée, après qu'elle a été chauffée à 90 C pendant 5 minutes, et également un échantillon refroidi de la solution concentrée, : au travers de filtres identiques, on trouve que les filtres laissent passer avant de se colomater à peu près deux fois au- ' tant des deux solutions traitées que la solution diluée non traitée primitive, tous les essais étant bien entendu effectués à la même température.Quand on a initialement dissous le même acétate de cellulose dans le même solvant, pour donner une so- lution ayant directement la concentration de 21,7 %, le filtre laisse passer seulement le sixième de la solution, en comparai- son avec celle qui a été faite à plus faible concentration, puis chauffée et concentrée.