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"Procédé pour la préparation de solutions de filage de triacétate de cellulose"
La présente invention concerne la préparation de solutions de filage d'acétates de cellulose ayant un indice d'acétyle supérieur à 58 %, calculé en tant qu'acide acétique, (désignés ci-après par triaoétate de cellulose) dans du chlorure de méthylène ou des mélangea . de chlorure de méthylène avec une quantité ne dépassant pas 25% par rapport au poids total du solvant d'un alcool aliphatique contenant jusqu'à 4 atomes de car- bone dans la molécule, et l'invention constitue un per- fectionnement à l'invention décrite dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N 779.220,
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Dans la présente demande, toutes les parties et les proportions sont en poids.
Pour la préparation de ces solutions de filage, il eat coutumier, après avoir dissoua le triacétate de cellulose, de filtrer la solution afin d'en éliminer les matières non dissoutes ou incomplètement dissoutes.
Pendant la filtration et le filage de la solution, il est nécessaire de la déplacer d'un point à un autre à travers des conduites en utilisant par exemple des pompes ou de l'air comprimé. Aveo des solutions ayant une oon- centration de triacétate de cellulose inférieure à 7% environ, il ne se présente pas de difficultés particulières soit pour filtrer la solution soit pour la déplacer à travers les conduites d'un point à un autre. En outre, on peut filer ces solutions sans difficultés particulières dues 4 une instabilité en cours de filage.
Avec des solutions ayant une concentration supérieure à 18 %, et en particulier supérieure à 20 %, il n'en est pas de même. La filtrabilité de ces solutions diminue brusquement à mesure que la concentra- tion augmente. (L'expression "filtrabilité" est utilisée pour désigner le volume de la solution qui peut passer à travers un filtre donné dans des conditions données avant qu'il soit bouché. Des essais permettant de la mesurer sont décrits par Cox et Mohney dans "Industrial and Engineering Chemistry", Volume 45, pages 1798 à 1803, et par Hermans et Bredee, "Journal of the Sooiety of Chemical Industry", volume 55, pages 1T à 4T).
En outre, même âpres'avoir filtrées, ces solutions se sont avérées contenir un grand nombre de petites/particules visibles dans
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certaines conditions, et le nombre de ces particules présentée ne peut pas être suffisamment réduit même par une filtra- tion répétée en présence d'adjuvants de filtration.
En outre, le filage de ces solutions concentrées dans une atmos-.' phère d'évaporation, par exemple dans l'air à une tempéra- ture de 30 à 90 C., est très difficile en ce sens que l'instabilité du filage a tendance à provoquer des ruptures de filaments ainsi que des points épais dans les filaments, en empêchant ainsi la production d'un produit de bonne qualité. la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N 779d. 220 précitée décrit une amélioratin des propriétés de;
solutione de triacétate de cellulose ou autres esters d'acides carboxyliques de cellulose dans le chlorure de méthylène ou dans un mélange de chlorure de méthylène et d'un alcool aliphatique contenant jusqu'à 4 atomes de carbone dans la molécule, en chauffant ces solutions d'une température comprise entre 20 et 35 C.jusqu'à plus de 55 C. sous une pression suffisante pour maintenir le solvant en phase liquide.
On a découvert maintenant que lorsque les solu- tions contiennent plus de 20 % de triacétate de cellulose, on peut obtenir une amélioration importante de la filtrabi- lité de la solution même lorsqu'on ne prend pas de mesure pour s'assurer que le triacétate de cellulose est en so- lution avant qu'une température de 35 C. soit atteinte.
Suivant la présente invention, on prépare une solution de triacétate de cellulose en réunissant le tria- cétate de cellulose solide et une quantité de chlorure de méthylène ou un mélange de chlorure de méthylène et une
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quantité allant jusqu'à 25 %'d'un alcool aliphatique contenant jusqu'à 4 atomes de carbone dans la molécule susceptible de donner une solution contenant plus de
20 % de triacétate de cellulose et en chauffant le mé- lange obtenu au-dessus de 55 C. tout en l'agitant, le chauffage étant effectué dans un récipient fermé et de façon que la température monte au-dessus de 35 C.
avant la solution complète du triacétate de cellulose, et étant poursuivi après la dissolution de l'acétate de cellulose pendant un temps suffisant pour améliorer d'une façon importante la filtrabilité de la solution.
L'invention est particulièrement intéressante avec le triacétate de cellulose ayant un indice d'acé- tyle de 60,0 à 62,5 %, calculé en tant qu'acide acétique.
Les acétates de cellulose ayant un indice acétyle infé- rieur à 50 % ne donnent pas lieu aux difficultés parti- culières décrites ci-dessus lorsqu'ils sont dissous dans un solvant approprié pour former une solution concentrée.
Comme indiqué plus haut, le solvant de filage est soit du chlorure de méthylène seul, soit un mélange de chlorure de méthylène avec une quantité allant jus- qu'à 25 d'un alcool aliphatique contenant de 1 à 4 atomes de carbone dans la molécule. Habituellement, la propor- tion de l'alcool dans le solvant est considérablement inférieure à 25 %. La concentration du triacétate de cel- lulose dans la solution peut s'élever par exemple jus- qu' à 25%
La vitesse de dissolution du triacétate de cel- lulose dépend, entre autres choses, de son degré de subdi- vision et du degré d'agitation ; la solution peut se pro-
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duire soit avant soit après que la température du solv atteigne 55 C.
Attendu que le point d'ébullition du chlorure do méthylène est très inférieur à 55 C., une pression supérieure à la pression atmosphérique est naturellement engendrée dans le réoipient.
La température à laquelle la solution cet ohaufféo peut avoir une valeur quelconque au-dessus de 55 C. qui, en tenant compte du temps pendant lequel la solution est chauffée, ne provoque pas de dégradation importante du tria- cétate de cellulose comme le montre une diminution de sa viscosité intrinsèque ou de son indice d'acétyle ; par exemple, on peut avoir recours à des températures comprises entre 60 et 125 C.
On maintient la solution à une température supé- rieure à/55 C. pendant un temps qui est de préférence suf- fisant au moins pour doubler sa filtrabilité. Le temps optimum de traitement dépend principalement de la tempéra- ture utilisée. Ainsi, des traitements thermiques à 60 c. pendant 2 heures, à 90 C. pendant moins de deux minutes et à 12520. pendant moins d'une minute ont tous donné un résultat analogue, à savoir une augmentation quadruple de la filtrabilité.
L'amélioration de la stabilité du filage obtenue par le traitement thermique est encore plus marquée que l'amélioration de la filtrabilité. Ainsi, dans un cas typique, une solution préparée sans traitement thermique serait filée d'une façon stable pendant deux heures seu- lement, tandis que lorsqu'elle a subi un traitement ther- mique suivant l'invention, elle est filée d'une façon stable pendant 60 jours.
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L'invention présente un autre avantage qui est important lorsque le solvant risque d'être contaminé aveo de faibles quantités, par exemple jusqu'à 2 %, d'acé- tone. Ceci peut se produire par exemple lorsqu'on uti- lise l'acétone dans la même installation que la solution de triacétate do cellulose,et qu'on introduit de faibles quantités d'acétone dans l'installation utilisée pour récupérer le chlorure de méthylène. Normalement, la présence de 1 à 2 % d'acétone assure une diminution marquée de la filtrabilité et une brusque augmentation de la vis- cosité de la solution de triacétate de cellulose.
Toute- fois, lorsqu'on prépare des solutions contenant ces faibles quantités d'acétone suivant la présente invention, leur viscostié est sensiblement la même que celle d'une solution exempte d'acétone préparée d'une façon analogue, et leur filtrabilité est très améliorée, par exemple de plus de 10 fois, bien qu'elle ne soit habituellement pas aussi bonne que celle d'une solution préparée d'une façon ; analogue qui ne contient pas d'acétone.
L'exemple suivant est donné en outre à titre illustratif et non limitatif de l'invention.
Exemple ,
On charge 40. 000 parties d'un mélange de 91% de . chlorure de méthylène et de 9 % d'alcool méthylique dans un mélangeur. chemisé, après quoi on ajoute 12.000 parties de triaoétate de cellulose ayant un indice d'acétyle de 61,5 %, en agitant. On ajoute alors 4000 parties supplé- mentaires du mélange solvant et on ferme le mélangeur.
On fait passer de l'eau chaude dans la chemise, et on augmente ainsi la température du contenu du mélangeur à 6520. et la maintient à ce niveau pendant 1 heure en
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poursuivant l'agitation pendant tout le temps. On fil- tre la solution ainsi obtenue, et la file sous forme d'un fil à filaments multiples par extrusion à une température de 7020. à travers une filière ayant 40 orifices dans une atmosphère d'air d'évaporation à 35 C,, le fil étant repris à une vitesse de 300 mètres par minute sur une bobine. La stabilité de filage est excellente, et on obtient un fil uniforme sans cassure pendant de longues périodes de filage continu.
Contrairement aux résultats obtenus dans l'exem- ple ci-dessus, lorsqu'on prépare une solution du même triaoétate de cellulose à la même concentration cana la soumettre au traitement thermique, le filage est très instable, des filaments rompus ou irréguliers se pro- duisent très fréquemment, et la période moyenne du filage satisfaisant ne correspond qu'au millième de celle de la solution traitée thermiquement.