BR0014529B1 - processo para a fabricação de artigos moldados de celulose e uso de uma celulose lixiviada. - Google Patents

processo para a fabricação de artigos moldados de celulose e uso de uma celulose lixiviada. Download PDF

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Description

PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DE ARTIGOS MOLDADOS DE CELULOSEE USO DE UMA CELULOSE LIXIVIADA
A presente invenção se refere a um processo para afabricação de artigos moldados de celulose, tais comofibras, filamentos, ou películas, a partir de celuloselixiviada com TCF ou lixiviada com ECF, no qual a celuloselixiviada é dissolvida em um aminoxido terciário aquosopara formar uma solução de celulose moldável, a solução decelulose se deforma, e o artigo moldado origina-se pelacoagulação da solução deformada. A invenção também serefere ao uso de polpa de celulose lixiviada com TCF ou ECFpara a fabricação dos artigos moldados de celulose.
Os problemas do processo viscoso conduziram aodesenvolvimento de novos processos para a fabricação deartigos moldados de celulose, nos quais a celulose écolocada em solução sem modificação química. As fibras efilamentos obtidos a partir dessas soluções são agrupadossob a designação "Lyocell". Solventes especialmente bemadequados são aminoxidos terciários, em particular N-metilmorfolina-N-óxido (NMMO). Um processo para a formaçãode solução de celulose em NMMO aquoso é conhecido a partirda DE-A 44 41 468. A fabricação de artigos moldados decelulose a partir dessas soluções está descrita na EP-A 0574 870.
Nessa solução, a celulose dissolvida e ossolventes, sob as condições térmicas de umadecomposição química, produz a descoloração da soluçãode fiação. Apesar de intensiva lavagem dos artigosmoldados de celulose formados, as substâncias decoloração permanecem nos artigos moldados, comoresultado do qual, é conferido o grau de brancura. Deforma a reduzir a referida decomposição, umestabilizador é, desta forma, adicionado à solução defiação. Estabilizadores adequados são conhecidos apartir da EP-A 0 047 929 e DD 218 104.
O principio é conhecido a partir do WO 97/23666,que o uso de polpa de celulose lixiviada com TCF noprocesso Lyocell conduz a artigos moldados com um maiorgrau de brancura do que o uso de polpa de celuloselixiviada com ECF. Ambas as polpas de celulose sãofabricadas com altos graus iniciais similares debrancura de cerca de 90% e alto grau de pureza, emparticular com relação ao conteúdo de lignina. Destaforma, parece questionável se a polpa de celulose TCFem geral produz melhores graus de brancura dos artigosmoldados de celulose fabricados a partir dessa polpa decelulose do que a polpa de celulose ECF.
0 objetivo sobre o qual a presente invenção estábaseada é a criação de um processo para a fabricação deartigos moldados de celulose com baixa decomposição decelulose, baseado em polpa de celulose lixiviada comTCF ou ECF. A redução na decomposição de celulose épara ser realizada essencialmente sem medidas especiaisno processo Lyocell. Vantagens adicionais da invençãosão derivadas a partir da seguinte descrição.
Foram determinados os graus de brancura da polpade celulose e fibra de uma série de diferentes origensde polpa de celulose, que foram tanto lixiviadas comECF como com TCF. A determinação do grau de brancura dapolpa de celulose foi realizado de acordo com a normaDIN 53145, Parte 2. A determinação do grau de brancuradas fibras foi efetuado de acordo com o método descritono WO 97/23666, página 6. 0 grau médio de polimerizaçãodas polpas de celulose de acordo com o método Cuoxamquantificou para cerca de 550. Os graus de brancuramedidos na fibra são compilados na Tabela 1.
Tabela 1
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Pode ser observado a partir da Tabela 1 que compolpas de celulose lixiviada com ECF e TCF dediferentes procedências, o grau de brancura reside emuma faixa estreita entre 87,5 e 93,7. O grau debrancura. Os graus de brancura da fibra fiada ésemelhante de em uma faixa próxima, entre 55,0 e 58,6.Um maior grau de brancura das fibras fiadas a partir depolpa de celulose lixiviada com TCF não foiperceptível.
Nossos pesquisadores revelaram que a decomposiçãode celulose no curso do processo Lyocell, i.e.,essencialmente a partir da formação através dacoagulação da solução de fiação, depende do conteúdo degrupo carboxil da polpa de celulose lixiviada usadapara formar a solução de fiação. Nessa situação foimostrado que a decomposição de celulose das fibrasfiadas é menor, quanto menor o conteúdo de grupocarboxil da polpa de celulose usada para formar asolução. Desta forma, é possível, de acordo com oprocesso Lyocell, criar fibras de celulose comdecomposição reduzida de celulose através do uso depolpa de celulose lixiviada com TCF ou ECF com baixoconteúdo de grupo carboxil para a formação da soluçãode fiação.
0 objetivo mencionado acima é, desta forma,resolvido com o processo mencionado no preâmbulo, pelofato de que de maneira a reduzir a decomposição decelulose no processo, uma polpa de celulose lixiviadacom TCF é usada com um conteúdo de grupo carboxil nafaixa de 1 a 35 μmol/g ou uma polpa de celuloselixiviada com ECF com um conteúdo de grupo de carboxilna faixa de 1 a 50 μmol/g. Também foi mostrado que adecomposição de celulose é a mais restrita durante afabricação e processamento da solução de extrusão, omenor conteúdo de grupo carboxil é da polpa de celuloseusada. De forma a alcançar baixa decomposição dacelulose e do aminoxido no processo Lyocell, as polpasde celulose lixiviadas com TCF e ECF são usadas nafabricação da solução de fiação da qual o conteúdo degrupo carboxil reside dentro da faixa indicada. Aspolpas de celulose com os conteúdos de grupo carboxilmencionados podem ser fabricadas por uma série dediferentes fabricantes de polpa de celulose. Comoresultado da decomposição reduzida dos componentes desolução de fiação, poucos constituintes coloridos sãotambém derivados, com o resultado de que, como efeitosecundário, também é aperfeiçoado o grau de brancura doartigo moldado formado.
Por preferência, é usada uma polpa de celuloselixiviada com TCF no estágio de dissolução com umconteúdo de grupo carboxil na faixa de 15 a 30 fimol/gou uma polpa de celulose lixiviada com ECF com umconteúdo de grupo carboxil na faixa de 25 a 35 μπιοΐ/g.A determinação do conteúdo de grupo carboxil dasceluloses que são para serem usadas pode ser efetuadade acordo com Dõring; ver K. Goetze, Chemical Fibresaccording to the Viscous Process, Vol. 2, Edição de1977, p. 1079.
0 aminoxido terciário usado como o solvente noprocesso preferido da invenção é N-metilmorfolin-N-óxido-monohidrato (NMMO-MH).Em uma modalidade adicional da invenção, pode serformada uma solução de celulose com um conteúdo decompostos alcalinos ou orgânicos, com o que o últimocontém ao menos quatro átomos de carbono, ao menos duasligações duplas conjugadas, e ao menos doissubstituintes -X-H, onde X possui o significado de 0 ouNR, e R pode ser hidrogênio ou um grupo alquil com 1 a4 átomos de carbono. Através desses aditivos desolução, a baixa decomposição alcançada de acordo com ainvenção pode ser ainda mais reduzida. A quantidade docomposto orgânico pode residir na faixa de 0,01 a 0,5%em peso, relacionado à quantidade do solvente.Compostos orgânicos adequados são conhecidos a partirda EP-A-O 047 929. Um composto freqüentemente usado é oisopropil gaiato.
Através do processo de acordo com a invenção, adecomposição da celulose está restrita a uma fração nafaixa de 3 a 20% em peso relacionado à polpa decelulose usada. Por preferência a fração de celulosedecomposta reside na faixa de 8 a 15% em peso.
A invenção se refere ainda ao uso de uma polpa decelulose lixiviada com TCF ou uma polpa de celuloselixiviada com ECF com um conteúdo de grupo carboxil nafaixa de 1 a 35 μmol/g ou 1 a 50 μmol/g,respectivamente, para a formação de uma solução decelulose em um solvente contendo aminoxido terciáriopara a fabricação de artigos moldados de acordo com oprocesso de Lyocell. Através do uso dessas polpas decelulose, não somente é reduzida a decomposição nocurso do processo Lyocell, como é aumentado o grau debrancura dos artigos moldados formados.
A invenção é agora explicada em maior detalheatravés dos seguintes exemplos.
Exemplos 1 a 6
Polpa de celulose de sulfito de fibra longa foilixiviada por extratos alcalinos de oxigênio reforçadoscom peróxido, então lixiviada de uma maneira conhecidacom ozônio e com peróxido. Os métodos de lixiviação sãodescritos, por exemplo, em R.P. Singh, The Bleaching ofPulp, TAPPI Press, Atlanta, USA. Nessa situação, trêsdiferentes conteúdos de grupo carboxil são usados(Exemplo 1 a 5) . Três diferentes amostras da polpa decelulose foram lixiviadas com hipoclorito. 0 grau depolimerização e o grau inicial de brancura das polpasforam determinados de acordo com os métodos mencionadosacima, como foram os conteúdos de grupo carboxil egrupo carbonil da polpa de celulose. A partir daspolpas de celulose lixiviadas, as soluções de fiaçãocom 13% de celulose, 10,5% de água e 76,5% de NMMO sãofabricadas de uma maneira conhecida. As soluções foramfiadas de acordo com o processo seco-úmido a 95°C com umbocal de diâmetro de furo de 60 μm. Foram determinadoso grau de polimerização e o grau de brancura das fibrasobtidas. A determinação do grau de polimerização foiefetuada de acordo com o método Cuoxam. Os valoresobtidos são indicados na Tabela 2.Tabela 2
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* Para determinação ver K. Goetze, op. cit.
Pode ser observado a partir da Tabela 2 que, amedida que aumenta o conteúdo de grupo carboxil dapolpa de celulose lixiviada com TCF e da polpa decelulose lixiviada com ECF, um queda substancial é paraser observada no grau de polimerização e do grau debrancura da fibra de celulose. Para uma determinadapolpa de celulose lixiviada, o ajuste do conteúdo degrupo carboxil, consequentemente, se abre até apossibilidade de aperfeiçoar as propriedades físicas dotêxtil da fibra fiada, através do grau depolimerização. Devido à reduzida formação de corpocolorido durante o curso do processo, inicia-se umaleve descoloração do banho de fiação, como resultado daqual as vantagens de custos são derivadas naregeneração do meio solvente.
Exemplos 7 a 10
O grau de polimerização, o conteúdo de grupocarboxil, o conteúdo de grupo carbonil, e o grauinicial de brancura foram determinados a partir dequatro polpas de celulose dissolvidas e lixiviadas. Apartir das polpas de celulose, quatro soluções defiação foram fabricadas com 13% de celulose, 10,5% deágua e 76,5% de NMMO. A viscosidade de cisalhamentozero das massas de fiação a 85°C foi medida (Haake RS75, ano de fabricação 1998) . As soluções de fiaçãoforam fiadas a 95°C com um bocal de diâmetro de furo de65 μπι de acordo com o usual processo seco-úmido. 0 graude polimerização das celuloses foi determinado nasolução de fiação, e o grau de brancura das fibras. Osresultados são compilados na Tabela 3.
Tabela 3
<table>table see original document page 10</column></row><table>(Cont. Tabela 3)
<table>table see original document page 11</column></row><table>
Os valores da Tabela 3 também mostram que, amedida que aumenta o conteúdo de grupo carboxil dapolpa de celulose usada, diminui a decomposição dacelulose, e o grau de brancura da fibra deteriora-se emrelação ao grau inicial de brancura.

Claims (8)

1. Processo para a fabricação de artigos moldadosde celulose, tais como fibras, filamentos ou películas,a partir de celulose lixiviada com TCF ou lixiviada comECF, no qual a celulose lixiviada é dissolvida em umaminoxido terciário aquoso para formar uma solução decelulose moldável, a solução de celulose se deforma, eo artigo moldado origina-se pela coagulação da soluçãodeformada caracterizado pelo fato de reduzir adecomposição da celulose no processo, é usada acelulose lixiviada com TCF compreendendo um conteúdo degrupo carboxil na faixa de 1 a 35 μmol/g ou celuloselixiviada com ECF com um conteúdo de grupo carboxil nafaixa de 1 a 50 μmol/g.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1caracterizado pelo uso da celulose lixiviada com TCFcompreender um conteúdo de grupo carbonil na faixa dea 30 umol/g.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1caracterizado pelo uso da celulose lixiviada com ECFcompreender um conteúdo de grupo carbonil na faixa de-25 a 35 μmol/g.
4. Processo de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 3 caracterizado pelo uso de um N-metilmorfolin-N-óxido-monohidrato como aminoxidoterciário.
5. Processo de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 4 caracterizado pela formação de umasolução de celulose com um conteúdo de compostosalcalinos ou orgânicos, onde o último contém ao menosquatro átomos de carbono, ao menos duas ligações duplasconjugadas, e ao menos dois substituintes -X-H, onde Xpossui o significado de 0 ou NR, e R pode ser hidrogênio ouum grupo alquil com 1 a 4 átomos de carbono.
6. Processo de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 5 caracterizado pela decomposição dacelulose ser restrita à uma fração na faixa de 3 a 20% empeso, relacionado à polpa de celulose usada.
7. Uso de uma celulose lixiviada com TCF para afabricação de artigos moldados de acordo com o processoLyocell caracterizado por a dita celulose possui umconteúdo de grupo carboxil na faixa de 1 a 35 μιηοΐ/g paraformar uma solução de celulose em um solvente contendo umaminoxido terciário.
8. Uso de uma celulose lixiviada com ECF para afabricação de artigos moldados de acordo com o processo deLyocell caracterizado por a dita celulose possuir umconteúdo de grupo carboxil na faixa de 1 a 50 μπιοΐ/g paraformar uma solução de celulose em um solvente contendo umaminoxido terciário.
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