BE634257A - - Google Patents

Description

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  " Procédé de traitement physique de solutions d'esters organiques de la cellulose. " 
La présente invention se rapporte à la   fabrica-   tion de solutions d'esters d'acides moncoarboxyliques et de la cellulose, et particulièrement de ceux qui sont substituée à un degré important. A l'heure actuelle les plus importants de ces esters sont les triacétates de cellulose, en se ser- vant de ces termes pour désigner des acétates de cellulose dont l'indice d'acétyle, calculé en acide acétique, est supé- rieur à 58 %. 



   Quand on dissout, même dans de bons solvants, des esters de la cellulose fortement substitués, les   proprié-   tés des solutions obtenues ne donnent pas toujours complète 

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 satisfaction.   Ion   solutons peuvent être par exemple granu- leuses, c'est-à-dire qu'elles peuvent sembler ne pas   être     complètement   homogènes, bien que l'ester de la cellulose soit on fait   complètement   dissous. En même temps elles peuvent avoir une viscosité trio élevée et avoir tendance à obstruer très   rapidement   un élément filtrant.

   Lorsqu'on utilise des solutions de cotte   nuturo   pour produire des filaments, on trou- ve que le filage n'est pas stable et que l'on obtient des fi-   lamenta dont les propriétés sont par trop variables ; les   cas extrêmes il ne produit une rupture du filament. 



   La présente invention a pour but un procédé d'ob-   tontion   de solutions d'esters d'acides monocarboxyliques et de la cellulose, substitués à un degré important, et dans les- quelles ces inconvénients se trouvent atténués ou évités. 



   Conformément à la présente invention, on obtient des solutions d'esters d'acides   monocarboxyliques   et de la cellulose qui sont appropriées pour le filage par un procédé qui consiste à   discoudre   l'ester cellulosique dans un de ses solvants et à abaisser ensuite la viscosité de la solution en la soumttant à une énergique action de cisaillement. On peut obtenir par ce procédé des solutions qui ont un aspect uni et homogène et une viscosité raisonnablement basse, de telle manière que l'on peut les traiter   à   des concentrations élevées sans recourir   à   des pressions excessives. De plus, ces solutions se filtrent plus facilement qu'avant de les soumettre au traitement de cisaillement et elles ont moins tendance à boucher l'élément filtrant.

   La stabilité du filage est également améliorée, et les propriétés des filaments obte- nus ne varient que dans un intervalle étroit; la tendance à la rupture des filaments est également très amoindrie. 



   L'application la plus intéressante de cette inven- tion est dans le cas des   triacétates   de cellulose, et   particu-   

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 librement de ceux dont l'indice d'acétyle est supérieur à   60 %   environ. D'autres esters de la cellulose auxquels il y a avan-      tage d'appliquer l'invention comprennent le propionate de   cellu-   lose, le butyrate de cellulose et des esters mixtes, comme l'a- oétoformiate de cellulose,   l'aoéto-propionate   de cellulose et l'acéto-butyrate de cellulose, tous renfermant moins de 0,4 et de préférence moins de 0,2 groupe hydroxyle libre pour chaque motif d'anhydroglucose de la molécule de cellulose. 



   Le solvant utilisé peut être par exemple le tri- chlormoéthane, l'acide formique ou le   m-orésol,   mais c'est de préférence le chlorure de méthylène, soit seul, soit en mélange avec une proportion mineure d'un alcool aliphatique inférieur      comme le méthanol, l'éthanol, le n-propanol, l'isopropanol ou un butanol, car lorsque le solvant est constitué entièrement      ou principalement par du chlorure de méthylène, on obtient des solutions qui conviennent particulièrement bien pour la pro- duction de filaments par les opérations classiques de filage. 



  La concentration de l'ester cellulosique dans la solution peut varier dans une gamme étendue suivant l'application à laquelle la solution est destinée, mais cette invention est particuliè- rement utile quand on l'applique à des solutions dont la con- centration en ester de la cellulose dépasse   12 %   environ et particulièrement 15% environ, calculés par rapport au poids de la solution. Considéré sous un autre angle, le principal avantage de l'invention réside dans le cas de solutions qui, avant d'être soumises au traitement de cisaillement, ont une viscosité supérieure à 100 poises environ et particulièrement au-dessus de 300 poises environ.

   Les inconvénients indiqués plus haut deviennent particulièrement graves pour ces concen- trations et ces viscosités relativement élevées, et les avan- tages que l'on obtient du fait de la présente invention devien- nent à l'avenant importants. 

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   Dans le traitement de cisaillement, les solutions sont soumises à une action de cisaillement dans laquelle le taux de cisaillement doit être d'au moins 20 et de préférence de 60   sec-1   ou plus. ( On entend par "taux de cisaillement" la valeur de v/d, où v est la vitesse linéaire en centimètres par seconde des extrémités des ailettes ( de la turbine ou autre dispositif provoquant le cisaillement,   et 1   est la dis- tance en centimètres depuis ces extrémités, à laquelle la vitesse de la masse de la solution tombe à zéro ). La durée nécessaire dépend du taux de cisaillement et également des dimensions de l'appareil dont on se sert.

   Par exemple, quand on opère avec des taux de cisaillement élevés, le traitement peut demander moins de 15 minutes, mais lorsque les taux de cisaillement sont relativement faibles, il peut être nécessai- re que la durée du traitement soit de 12 heures environ. Il est préférable de poursuivre le traitement jusqu'à une durée telle que le traitement pendant une demi-heure de plus déter- mine une chute de viscosité de moins de   5 %   environ. D'une manière générale, le cisaillement intégré, c'est-à-dire le taux de cisaillement multiplié par la durée du traitement en secondes, doit être d'au moins 36.000. 



   On peut procéder au traitement par cisaillement dans n'importe quel type approprié d'appareil, comme par exem- ple dans un appareil muni d'un rotor du type à ailettes qui puisse fonctionner à des vitesses suffisamment élevées pour donner le taux de cisaillement voulu. Les ailettes peuvent comporter un certain nombre de petites ouvertures, de manière à accroître le volume de solution qui est continuellement sou- mis au taux de cisaillement élevé. Dans d'autres procédés, on peut faire passer la solution dans un broyeur homogénéiseur ou bien on peut la soumettre à des vibrations supersoniques. 

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     Exemple,   1. 



   On mélange par culbutage pendant 8 heures .un   triacétate   de cellulose ayant un indice   d'aoétyle   de 62,5 % aveo une quantité suffisante d'un mélange de solvants   composé   de 92 parties de chlorure de méthylène pour 8 parties de mé- thanol, pour donner une solution dont la concentration en triaoétate de cellulose est de   18,4   par rapport au poids de la solution. A ce stade la viscosité de la solution est de 490 poises.

   On introduit ensuite une partie de la solution dans un agitateur du type à ailettes,dont le rotor fonctionne à la vitesse de 1.700 tours par minute, pour donner un taux de cisaillement de 65 sec-1 dans la totalité du volume do la solution et on continue à agiter pendant 15 minutes.   le.   vis- cosité de la solution traitée est alors tombée à 400 poises et le débit initial de filtration au travers d'un filtre nor- mal est de   47,5 %   supérieur à celui de la solution non traitée. 



  Le volume total de solution que l'on peut refouler au travers d'un filtre normal sous une pression donnée, avant que le colmatage se produise, est 10,7 fois plus grand que dans le cas de la solution non traitée. 



   Exemple 2. 



   On soumet au même traitement une autre partie de la même solution, avec cette différence que l'on prolonge sa durée à 60 minutes. La solution traitée a une viscosité de 370 poises, le débit initial de filtration est de   70   supé- rieur à celui de la solution non traitée et le volume total do solution que l'on peut refouler au travers du filtre, sous une pression donnée, avant qu'il se produise un colmatage, est de 21,5 fois supérieur à celui de la solution non traitée. 



   Il va de soi que dans toute cette description, chaque fois que l'on parle de la "viscosité" d'une solution,      il s'agit de sa viscosité absolue, dans le sens de sa visoo- 

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 site telle qu'elle est déterminée quelque temps après la fin du traitement do cisaillement, par une méthode et à une   tempé-   rature données, Les chiffres particuliers de viscosité indi- qués dans cette description ont été déterminés   à   l'aide d'un viscosimëtre de   Brookfield,   à 25 C, et tournant à 10   tours/mi-   nute. On trouvera une description du viscosimëtre de Brookfield et de oon utilisation dans la revue Modem Plastics,   33   ( Nov. 



  1955 ), page 140.

Claims (1)

1. - RESUME - A. Procédé de production d'une solution d'un ester d'acide conocarboxylique et de la cellulose, convenant pour le filage, caractérise par les points suivants, pris isolément ou en combinaisons : 1) On dissout l'ester de la cellulose dans un de ses solvants, et ensuite on diminue la viscosité de la solu- tion en la soumettant à une énergique action de cisaillement.

   2) L'ester de la cellulose renferme moins de 0,4 groupe hydroxyle libre par motif d'anhydroglucose de la molé- cule de cellulose.

   3) L'ester de la cellulose est un triaoétate de cellulose, c'est-à-dire un acétate de cellulose dont l'indice d'acétyle, calculé en acide acétique, est supérieur à 58 %.

   4) On dissout un triacétate de cellulose dont l'indice d'acétyle est d'au moins 60 % dans du chlorure de méthylène ou dans un mélange solvant de chlorure de méthylène et d'un alcool aliphatique inférieur et ensuite on diminue la viscosité de la solution en la soumettant à une énergique action de cisaillement.

   5) La concentration de la solution en triacétate de cellulose est d'au moins 12 %, rapportée au poids de la solution.

   6) On dissout l'ester de la cellulose dans un <Desc/Clms Page number 7> mélange solvant de chlorure de méthylène et de méthanol.

   7) Le taux de cisaillement est d'au moins 20 sec.-1 8) Le taux de cisaillement est d'au moins 50 sec.-1 9) Le cisaillement intégré est d'au moins 36. 000.

   10) La viscosité de la solution, avant d'être soumise à l'action de cisaillement, est supérieure à 100 poises.

   11) On soumet la solution à l'action de cisaille- ment jusqu'à ce que la vitesse à laquelle la viscosité diminue soit tombée à moins de 5 % par demi-heure.

   B. A titre de produits industriels nouveaux, des solutions de triacétates de cellulose et d'autres esters d'aoi- de monocarboxyliques et de la cellulose, convenant pour la filature, et obtenus par un procédé tel que décrit sous A.

   C. Procédé de fabrication de matières filamenteu- ses artificielles, en mettant en forme une solution telle que décrite sous B et en coagulant les filaments ainsi formés en en éliminant le solvant.

   D. A titre de produits industriels nouveaux, des matières filamenteuses artificielles, obtenues par un procédé tel que décrit sous 0.