Procédé pour changer la solubilité d'acétate de cellulose de viscosité très grande. Dans la fabrication .d'acétate de cellu lose, il est usuel, lorsque l'acétylation est ter minée, de soumettre le produit résultant à un traitement secondaire, dit de maturation, qui a pour but de changer la solubilité de l'acé tate de cellulose et de lui communiquer la propriété de solubilité qu'il doit posséder en vue d'obtenir des dissolutions appropriées à la fabrication de filaments, par exemple par le procédé de filage à sec ou évaporatoire, ou par n'importe quel autre procédé approprié.
La viscosité d'acétate de cellulose mûri, mesurée suivant la méthode ordinaire, c7est- à-dire par comparaison de la vitesse d'écou lement d'une dissolution ,à 6 % dans de l'acé tone pure à 15,5 C avec celle de la glycé rine pure dans les mêmes conditions, cette dernière étant supposée être égale à 100, varie dans une mesure marquée selon la fa çon dont l'acétate de cellulose est préparé. Pour établir une comparaison exacte entre let viscosités relatives de différents acétates cel lulosiques préparés par différentes méthodes, il faut, bien entendu, que la phase à laquelle la. maturation est arrêtée soit la même pour tous.
Les phases diverses de maturation sont montrées par la solubilité des acétates de cel lulose dans différents solvants, par exemple l'acétone, l'alcool et le benzol-alcool (le plus important).
Dans le brevet suisse No 105945 du ler mai 1923 on a décrit un procédé pour la fabrication d'acétate de cellulose qui, à la fois avant et après la maturation effectuée de la manière ordinaire, possède une viscosité extrêmement élevée s'élevant jusqu'à 200, 300, 400 et même davantage mesurée par la sus dite méthode et dont la molécule de cellulose originelle est beaucoup mieux préservée que dans les acétates antérieurement connus.
Toutefois, quoiqu'un tel acétate, après avoir été mûri jusqu'à la phase usuelle, soit soluble dans l'acétone, le benzol-alcool, etc. pour don ner des solutions de la concentration requise pour les usages industriels (par exemple de 10 % à 30% ou davantage), les solutions ré sultantes possèdent une viscosité très élevée.
Le demandeur a découvert que si l'on pro longe le traitement secondaire ou de matura tion au delà de la phase usuelle à laquelle l'acétate est soluble dans l'acétone et dans les mélanges d'alcool et de benzol, il s'effectue un changement graduel des propriétés de l'acé tate de cellulose, de sorte qu'un produit peut être obtenu, dont les solutions dans des sol vants dilués, par exemple dans des mélanges d'acétone et d'eau, ont une viscosité infé rieure à celle des solutions de la même con centration dans l'acétone, etc., de l'acétate de cellulose dans les phases précédentes de maturation, la molécule de cellulose restant néanmoins sensiblement intacte.
Ainsi, par exemple, lorsque des mélanges d'acétone et d'eau sont employés comme sol vants, on peut augmenter la proportion d'eau dans le solvant à mesure que la maturation se poursuit, et il en résulte que la viscosité diminue, les filaments ou fils produits par le filage d'une telle solution de viscosité dimi nuée possédant néanmoins la résistance aug mentée qu'on pouvait espérer en raison de la viscosité élevée de l'acétate produit par l'acéty- lation et de la préservation de la molécule de cellulose.
Des résultats similaires peuvent être obtenus par l'application d'autres, sol vants ou mélanges de solvants qui dissol vent l'acétate de cellulose à cette phase de la maturation. La résistance des filaments ré sultants, que ces filaments soient obtenus par filage à sec ou autrement, est entièrement satisfaisante. En fait, on a.
trouvé que, en dépit de la diminution de la viscosité, les fi laments obtenus en filant les solutions de l'a cétate de cellulose résultant possèdent une résistance sensiblement augmentée et, en fait, sont beaucoup plus résistants que tous les fi laments antérieurement fabriqués d'autres so lutions d'acétate de cellulose, qui ont une vis cosité similaire mais qui ont été préparés d'aeétates de cellulose primitifs ayant une viscosité inférieure.
Par conséquent, suivant le procédé, on change la solubilité d'un acétate de cellulose, qu'il soit préparé suivant le brevet suisse Ne 105945 ou non, d'une viscosité, au point de solubilité maximum dans l'acétone pure dépassant 503 mesurée par la méthode sus- dite, c'est-à-dire par comparaison de la vi tesse d'écoulement d'une solution à 6 % dans l'acétone avec celle de la glycérine pure, en particulier d'un acétate de cellulose ayant une viscosité supérieure à 100, par exemple 150, 200 ou 400 mesurée par ladite méthode, sans dégrader sensiblement la molécule de cellulose, en poussant le traitement de ma turation au delà de la phase usuelle où la solubilité dans l'acétone et dans les mélanges d'alcool et de benzol existe.
Initialement, la phase à laquelle la maturation doit être ar rêtée est déterminée selon la force voulue des filaments obtenus en filant des solutions d'acétate mûri, et la maturation peut ensuite être réglée pratiquement en éprouvant les ca ractéristiques de solubilité du produit mûri, ce qui peut avantageusement être effectué en déterminant la solubilité dans un mélange d'acétone et d'eau. A mesure que la matura tion se poursuit, l'acétate -de cellulose devient soluble dans de l'acétone de dilution plus grande.
La maturation peut être effectuée par les procédés décrits dans les brevets suisses Nos 67113 du<B>25</B> septembre 1911 et 68001 du 25 septembre 1911, lesquels brevets dé crivent en détail des procédés pour effectuer un traitement secondaire en vue de la trans formation de produits d'acétylation en pro duits possédant d'autres solubilités.
<I>Exemple:</I> On traite 100 parties en poids clé cellu lose avec 900-1000 parties en poids d'acide acétique glacial, 200-250 parties en poids d'anhydride acétique et 3-10 parties en poids d'acide sulfurique à une température initiale de 0-5 C, température qu'on peut laisser s'élever à 10-15 C ou même da vantage vers la fin de l'acétylation. Quand l'acétylation est terminée,
on détruit l'excès d'agent acétylant par une addition d'eau et on laisse reposer le mélange à environ 20 C jusqu'à ce qu'on ait obtenu un produit qui est soluble dans l'acétone contenant environ 3 à 10 /o d'eau ou davantage selon -le degré auquel la viscosité doit être réduite. La solution d'acétylation peut aussi être traitée en neutralisant partiellement ou com plètement l'effet de l'agent de -ondensation et, en conduisant ensuite le traitement secon daire soit à la température ordinaire, soit en chauffant pour accélérer la réaction comme décrit dans les susdits brevets.
L'acétate de cellulose résultant de la ma turation décrite plus haut peut être dissous dans des mélanges d'acétone et d'eau pour former des solutions de filage contenant de 10 % à 20 % ou 25 % d'acétate de cellulose et capables de donner par filage des filaments sensiblement plus résistants que tous les fi laments artificiels connus jusqu'à ce jour.
Le procédé n'est pas limité au mode opé ratoire particulier de l'exemple. Par exemple, la maturation peut être effectuée sans l'addi tion d'eau ou d'agents neutralisants, ou bien elle peut être effectuée après l'addition de substances, par exemple l'acide lactique, dont l'action est analogue à celle de l'eau, ou en core par tout autre procédé.
L'acétate de cellulose obtenu est appli cable à la production de filaments ou fils ar tificiels et de produits textiles, tissés, trico- tés ou autres, contenant ces filaments ou fils artificiels.
Method for changing the solubility of very high viscosity cellulose acetate. In the manufacture of cellulose acetate, it is customary, when the acetylation is complete, to subject the resulting product to a secondary treatment, called maturation, which aims to change the solubility of the acetate. cellulose and to communicate to it the solubility property that it must have in order to obtain suitable solutions for the manufacture of filaments, for example by the dry or evaporative spinning process, or by any other suitable process .
The viscosity of cured cellulose acetate, measured by the ordinary method, that is to say by comparing the flow rate of a solution, at 6% in pure acetate at 15.5 C with that of pure glycerin under the same conditions, the latter being assumed to be equal to 100, varies to a marked extent according to the manner in which the cellulose acetate is prepared. In order to establish an exact comparison between the relative viscosities of different cellulose acetates prepared by different methods, it is of course necessary that the phase at which the. maturation is stopped or the same for all.
The various stages of ripening are shown by the solubility of cellulose acetates in different solvents, for example acetone, alcohol and benzol alcohol (the most important).
In Swiss Patent No. 105945 of May 1, 1923, a process for the manufacture of cellulose acetate has been described which, both before and after maturation carried out in the ordinary manner, has an extremely high viscosity of up to 200, 300, 400 and even more measured by the aforementioned method and in which the original cellulose molecule is much better preserved than in the previously known acetates.
However, although such an acetate, after having been ripened to the usual phase, is soluble in acetone, benzol alcohol, etc. to give solutions of the concentration required for industrial uses (eg 10% to 30% or more), the resulting solutions have a very high viscosity.
The applicant has discovered that if the secondary treatment or maturation is prolonged beyond the usual phase in which the acetate is soluble in acetone and in mixtures of alcohol and benzol, it is carried out. a gradual change in the properties of cellulose acetate, so that a product can be obtained, the solutions of which in dilute solvents, for example in mixtures of acetone and water, have a lower viscosity to that of solutions of the same concentration in acetone, etc., of cellulose acetate in the preceding stages of maturation, the cellulose molecule nevertheless remaining substantially intact.
Thus, for example, when mixtures of acetone and water are employed as solvents, the proportion of water in the solvent can be increased as the maturation proceeds, and as a result, the viscosity decreases, the filaments or yarns produced by the spinning of such a solution of reduced viscosity still possessing the increased resistance which could be expected due to the high viscosity of the acetate produced by the acetylation and the preservation of the cellulose molecule.
Similar results can be obtained by applying other solvents or mixtures of solvents which dissolve cellulose acetate at this stage of ripening. The strength of the resulting filaments, whether such filaments are obtained by dry spinning or otherwise, is entirely satisfactory. In fact, we have.
found that, despite the decrease in viscosity, the filaments obtained by spinning the solutions of the resulting cellulose acetate possess significantly increased strength and, in fact, are much stronger than any previously made filaments of other cellulose acetate solutions, which have a similar screw cosity but which have been prepared from primary cellulose acetates having a lower viscosity.
Consequently, depending on the process, the solubility of a cellulose acetate, whether or not it is prepared according to Swiss patent Ne 105945 or not, of a viscosity, at the point of maximum solubility in pure acetone exceeding 503 measured, is changed. by the aforementioned method, that is to say by comparing the flow rate of a 6% solution in acetone with that of pure glycerin, in particular of a cellulose acetate having a viscosity greater than 100, for example 150, 200 or 400 measured by said method, without appreciably degrading the cellulose molecule, by pushing the maturation treatment beyond the usual phase where the solubility in acetone and in mixtures alcohol and benzol exist.
Initially, the phase at which the ripening is to be stopped is determined according to the desired strength of the filaments obtained by spinning solutions of the cured acetate, and the ripening can then be controlled substantially by testing the solubility characteristics of the cured product. which can advantageously be carried out by determining the solubility in a mixture of acetone and water. As the maturation proceeds, the cellulose acetate becomes soluble in acetone of greater dilution.
Maturation can be effected by the methods described in Swiss Patents Nos. 67113 of <B> 25 </B> September 1911 and 68001 of September 25, 1911, which patents describe in detail methods for effecting secondary treatment for the purpose of transformation of acetylation products into products having other solubilities.
<I> Example: </I> 100 parts by weight of cellulose are treated with 900-1000 parts by weight of glacial acetic acid, 200-250 parts by weight of acetic anhydride and 3-10 parts by weight of sulfuric acid at an initial temperature of 0-5 C, a temperature which can be allowed to rise to 10-15 C or even further towards the end of acetylation. When acetylation is complete,
the excess acetylating agent is destroyed by adding water and the mixture is left to stand at about 20 ° C. until a product has been obtained which is soluble in acetone containing about 3 to 10% of water or more depending on the degree to which the viscosity is to be reduced. The acetylation solution can also be treated by partially or completely neutralizing the effect of the condensing agent and then carrying out the secondary treatment either at room temperature or by heating to accelerate the reaction as described in the aforesaid patents.
The cellulose acetate resulting from the aging described above can be dissolved in mixtures of acetone and water to form spinning solutions containing 10% to 20% or 25% cellulose acetate and capable of by spinning, give substantially stronger filaments than all the artificial filaments known to date.
The method is not limited to the particular operating mode of the example. For example, the maturation can be carried out without the addition of water or neutralizing agents, or it can be carried out after the addition of substances, for example lactic acid, the action of which is analogous to that. water, or even by any other process.
The cellulose acetate obtained is applicable to the production of artificial filaments or threads and of textile products, woven, knitted or otherwise, containing these artificial filaments or threads.