SE444191B - Forfarande for framstellning av en formad cellulosaprodukt ur en losning av cellulosa i ett losningsmedel av tertier amin-n-oxid - Google Patents

Description

fil] - i ' 7902733-o :z S 2 än den som konventionell viskosrayon har. Emellertid har vis- koslösningen vid ovannämnda förfarande samma nedsnutsningsprob- lem som de konventionella viskosförfarandena och vissa fysikalis- ka egenskaper för de erhållna fibrerna är sämre än de hos bomull.

Det har också föreslagits att framställa formade cellulosapro- dukter från en tertiär%min-N-oxid-lösning av cellulosa. Ett för- farande för upplösning av cellulosan i en tertiär amin-N-oxi be- skrives i US 2 179 181, enligt vilket oxider av trimetylamin, 10 trietylamin, tripropylamin, monometyldietylamin, dimetylmonoetyl- amin, monometyldipropylamin, N-dimetyl-, N-dietyl- eller N-dipro- pylcyklohexylamin, N-dimetyl-metylcyklohexylamin och pyridin kan användas. Lösningarna, som där beskrives har den olägenheten att de har ett relativt lågt fastmasseinnehåll på 7-10 viktprocent 15 cellulosa upplöst i 90-93 viktprocent tertiär amin-N-oxid. Lös- ningar med så lågt fastmasseinnehåll är inte helt tillfredsstäl- lande vid sprutning, spinning eller andra formningsförfaranden, eftersom en stor mängd lösningsmedel måste avlägsnas från den for- made produkten. I den mån som detta angives i ovanstående publi- 20 kation är lösningen vattenfri.

US 3 447 939 visar ett förfarande för upplösning av cellulosa i en vattenfri tertiär amin-N-oxid. En cyklisk mono(N-metylamin-N- oxid)-förening såsom N-metylmorfolin-N-oxid användes som lösnings- 25 medel. Lösningen användes här vid kemiska reaktioner i vilken den upplösta föreningen ingår eller för att utfälla cellulosa från en film eller filament. Det beskrivna förfarandet har många av de olägenheter som förfarandet i US 2 179 181, eftersom lösningarna har lågt fastmasseinnehåll. 30 Enligt det förfarande som beskrives i US 3 S08 941, upplöses två eller flera olika polymerer i ett lösningsmedel bestående av en cyklisk mono-(N-metylamin-N-oxid)-förening och polymererna ut- fälls tillsammans för att bilda en polymerblandning. Ett icke- 35 lösningsmedel för cellulosa såsom dimetylsulfoxid, N-metylpyrro- lidon eller sulfolan kan tillsättas lösningen som ett utspäd- ningsmedel för att minska viskositeten. De beskrivna lösningarna har även lågt fastmasseinnehåll och samma olägenheter som i US ' 2 179 181 och 3 447 939. US 3 508 941 visar ett förfarande för 10 15 20 25 30 35 40 7902733-o m 3 spinning av lösningen direkt in i kall metanol för att fälla ut cellulosan i det erhållna filamentet. Det erhållna filamen- tet har en relativt låg hållfasthet.

I US 3 503 700 beskrives ett förfarande för förbättring av våt- och torrhâllfastheten hos ett fibröst material och för att för- bättra vattenfrånstötningen genom vätning av materialet med en tertiär amin-N-oxid och en ketendimer. Polymeren i dessa mate- rial är inte upplöst för att bilda en lösning som kan formas ge- nom extrusion.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett förbättrat förfarande för framställning av lösningar innehållan- de cellulosa upplöst i ett lösningsmedel av tertiâr amin-N-oxid och för tillverkning av formade cellulosaprodukter. såsom fib- rer och filmer, ur lösningar innehållande cellulosa upplöst 1 ett lösningsmedel av tertiär amin-N-oxid som saknar ovannämnda nackdelar i tidigare förfarandet för framställning av formade cellulosaprodukter ur lösningar. Ett annat syfte med uppfinnin- gen är att tillhandahålla ett förfarande för framställning av formade cellulosaprodukter som har förbättrade fysikaliska egen- skaper ur lösningar, i vilka en tertiär amin-N-oxid är lösnings- medlet. Enligt uppfinningen erhålles en cellulosafiber formad ur en lösning av cellulosa som har egenskaper som liknar bomulls- fibrer. Enligt uppfinningen erhålles en cellulosafiber med för- bättrad elasticitet, vilken framställes genom att forma och be- handla en tertiääamin-N-oxidlösning innehållande cellulosa med egenskaper liknande bomull, nämligen goda mekaniska egenskaper. låg svällning och endast någon liten ökning av förlängning i vått tillstånd gentemot förlängningen i befuktat tillstånd vid låg spänning.

Den formade cellulosaprodukten har fysikaliska egenskaper som är bättre än de hos en formad konventionell regenererad cellu- losaprodukt.

V Den formade cellulosaprodukten framställd enligt uppfinningen och förfarandet ur en lösning förorenar icke omgivningen med av- fallsprodukter innehållande metallsalter, svavelföreningar el- ler ammoniak. ~".-w:3_v:;._|;;_« a 10 15 20 25 30 35 7902733-0 Andra syften torde klarläggas i följande beskrivning med hän- visning till den bifogade ritningen.

Fig. 1 är ett flytschema över en utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen; fig. 2 är en schematisk bild av en anordning för spinning och framställning av en fiber enligt uppfinningen: 3 är en schematisk bild av en första modifikation av an- ordningen i fig. 2 och fig. fig. 4 är en andra modifikation av anordningen i fig. 2.

De förut nämnda syftena och andra uppfylles enligt denna upp- finning rent allmänt genom att tillhandahålla formade cellulo- saprodukter som har egenskaper liknande de som bomullsproduk- ter har och ett förfarande för framställning av sådana forma- de cellulosaprodukter ur en lösning innehållande cellulosa upplöst i ett lösningsmedel av tertiär amin-N-oxid.

Uppfinningen avser särskilt framställning av cellulosafiber ur en lösning innehållande cellulosa upplöst i ett lösnings- medel av tertiär amin-N-oxid, som har högre våtelasticitet än rayon och som har ungefär samma våtelasticitet som bomull.

Enligt uppfinningen är cellulosa upplöst i ett lösningsmedel innehållande en tertiär amin-N-oxid och vatten som är ett icke- lösningsmedel för cellulosan, lösningen formas genom sträng- sprutning eller spinning först till luft eller annat icke ut- fällande medium för att bilda en film eller filament, filmen eller filamentet sträckes i mediet för att ge filmen eller filamentet förbättrade fysikaliska egenskaper före utfällning av cellulosan och behandlas därefter med ett icke-lösningsme- del som fäller ut cellulosan.

Den formade lösningen som kommer ut från den formande matrisen dras från den punkt där den kommer ut från matrisen med en has- tighet som är större än utträdeshastigheten, så att den sträc- 10 15 20 25 30 35 7902733-0 kes och tjockleken reduceras i det fria, innan cellulosan ut- fälles med ett icke-lösningsmedel.

Sträckningsgraden definieras av spinn-sträckförhållandet, som är den linjära hastigheten hos den utfällda produkten divide- rat med den linjära hastigheten för lösningen som kommer ut från matrisen. Denna sträckning före utfällning orienterar cel- lulosamolekylerna i lösningen och utvecklar egenskaperna hos den erhållna formade produkten före utfällning av cellulosan.

Utfällningen av cellulosan fastställer egenskaperna. Efterföl- jande dragning av filament efter utfällningen är inte nödvän- dig. Därmed bortfaller behovet av dragmaskin och åtföljande kapitalbehov.

Spinn-sträckförhållandet skall vara åtminstone 3. Det använ- da spinn-sträckförhållandet är beroende av matrisens geomet- ri, lösningens viskositet, vilket i sin tur beror på cellulo- san, cellulosans ursprung, cellulosans koncentration och gra- den av polymerisation hos cellulosan, temperaturen och lös- ningsmedlets sammansättning.

Lösningen som skall formas kan framställas genom något lämp- ligt förfarande och i varje anordning i vilken cellulosan upplöses i en blandning av tertiär amin-N-oxid och vatten.

Lämpliga lösningar och förfarande för framställning av lös- ningen och för spinning eller strängsprutning av lösningen är beskrivna i det amerikanska patentet 4 144 081. Andra lämp- liga lösningar och förfaranden beskrives i våra amerikanska patent 4 211 S74, 4 142 913, 4 145 S12, 4 324 593 och 4 196 282. " Enligt patentet 4 211 S74 impregneras cellulosa med en terti- är amin-N-oxid-vattenblandning under betingelser (överskott av vatten eller organiskt flytande icke-lösningsmedel där bland- ningen är ett icke-lösningsmedel för cellulosan för att bilda en produkt som senare kan omvandlas till en lösning genom om- 10 15 20 25 30 35 7902733-0 vandling av det absorberade icke-lösningsmedlet till ett lös- A? ningsmedel för cellulosan genom uppvärmning och/eller avlägs- nande av överskottet av vatten eller organiskt icke-lösnings- medel. Ett förfarande för att öka hastigheten med vilken cel- lulosa upplöses i en tertiär amin-N-oxid genom att däri blanda en alkalisk förening, såsom en alkalimetallhydroxid, en amin eller vattenlösning av ammoniak, beskrives i patentet 4 324 S93.

Beredningen av en cellulosalösning i en tertiär amin-N-oxid och vatten, i cylindern till en strängsprutningsmaskin och strängsprutning av lösningen före nedbrytning av cellulosan beskrives i patentet 4 144 081.

Ett annat förfarande för framställning av en fast moderprodukt för en cellulosalösning i en tertiär amin-N-oxid beskrives i patentet 4 142 913, där cellulosa blandas med en vatteninne- hållande tertiär amin-N-oxid som upplöser cellulosan och lös- ningen fårsvalna för att bilda en fast produkt.

Den fasta produkten kan senare uppvärmas för att bilda en lös- ning utan tillsats av mer lösningsmedel. Lösningen kan fram- ställas i varje lämplig uppvärmd blandningsanordning, men var- je anordning med möjlighet till blandning som är avpassad för att avlägsna vatten och andra icke-lösningsmedel under vakuum föredrages.

Den föredragna lösningen för utövning av uppfinningen beredes enligt det amerikanska patentet 4 196 282. i vilket en bland- ning av vatten och en tertiär amin-N-oxid som kommer att upp- lösa cellulosa användes som lösningsmedel. Cellulosans löslig- het i blandningen av vatten och tertiär amin-N-oxid sjunker linjärt, när mängden vatten i blandningen ökas. Vattnet för- modas svälla massafibrerna och hjälper fibrerna att komma i kontakt med den tertiära amin-N-oxiden. En sådan lösning ger om den behandlas såsom här beskrivits den spunna fibern enligt uppfinningen med de förbättrade fysikaliska egenskaperna.

Såsom anges i vårt amerikanska patent nr. 4 144 081 kan ned- brytning av cellulosa undvikas eller väsentligen minskas 10 15 20 25 30 35 - "lsozvss-o genom upplösning av cellulosan i ett lösningsmedel av tertiär amin-N-oxid i cylindern till en strängsprutningsmaskin, sträng- sprutning av lösningen så att en formad lösning bildas, såsom en film eller filament och omedelbar utfällning av cellulosan från den formade lösningen innan väsentlig nedbrytning av cellulosan inträffar.

För att underlätta upplösning av cellulosa i lösningsmedlet i strängsprutaren, har det föreslagits i sistnämnda ansökan att blöta cellulosan i den tertiära amin-N-oxiden vid en tem- peratur där cellulosan inte löses och att tillsätta cellulo- saflis impregnerade med tertiär amin-N-oxid till strängsprut- ningscylindern. Ett sådant förfarande tillförsäkrar intim blandning av cellulosan med lösningsmedlet, vilket påskyndar upplösning av cellulosan i lösningsmedlet. Trots att ett så- dant förfarande har sina fördelar, så har det också den nack- delen att det kräver lagring av cellulosa vätt med tertiär amin-N-oxid under väsentligen vattenfria betingelser och vid en temperatur där cellulosan inte upplöses innan den tillsät- tes till strängsprutaren. Det har nu visat sig att en likfor- mig lösning av cellulosa kan beredas kontinuerligt i en sträng- sprutare eller annan lämplig utrustning utan några fordringar på att föl.- framställa en flis impregnerad med lösningsmedel.

Det har visat sig att cellulosa upplöses snabbt och bildar en lösning av cellulosa i tertiär amin-N-oxid av mer jämn samman- sättning, när den tertiära amin-N-oxiden innehållande den före- dragna mängden vatten och cellulosa males till samma förut- bestämda partikelstorlek och samtidigt tillföres strängsprut- ningscylindern. Den tertiära amin-N-oxiden och cellulosan kan malas i varje lämplig malanordning som minskar cellulosans par- tikelstorlek utan någon väsentlig nedbrytning av cellulosans molekylvikt.

Bästa resultaten har erhållits om blandningen som införes i strängsprutaren innehåller ca 10 - 40 viktprocent cellulosa, 0 - 20 viktprocent vatten och ca 50 - 90 viktprocent tertiär amin-N-oxid, varför det föredrages att blanda den malda cellu- "i 75902733-0 10 15 20 25 30 35 .9 losan och den tertiära amin-N-oxiden innehållande vatten i sådana förhållanden.

Blandníngen kan som sådan införas i en strängsprutare och värmas för att upplösa cellulosan i blandningen av tertiär amin-N-oxid och vatten eller så kan blandningens beståndsdelar tillsättas separat och blandas samman med hjälp av sträng- sprutningsskruven och på detta sätt undvika kravet på för- blandning. Det föredragna temperaturområdet i strängsprutnings- cylindern för upplösning av cellulosa är ca 90°140°C. Sträng- sprutaren kan arbeta vid varje lämplig skruvhastighet. Den erhållna lösningen strängsprutas för att bilda en film eller filament, sträckes och cellulosan utfälles från lösningen.

Det har också visat sig att cellulosa kan upplösas genom att först blanda massan med tertiär amin-N-oxid innehållande över- skott av icke-lösningsmedel, företrädesvis vatten i en mängd som hindrar bildning av lösning, därefter utsätta blandningen för en sådan temperatur och minskat tryck som resulterar i borttagande av överskott av icke-lösningsmedel, exempelvis vatten, varvid upplösning tillåtes äga rum. Olika typer av utrustning eller kombinationer för att åstadkomma nämnda be- tingelser vad gäller värme och minskat tryck kan användas för avlägsnande av överskottet av icke-lösningsmedel såsom en tunn- filmsförångare, Readco kontinuerliga processor som omnämnes i exempel l, eller ventilerad strängsprutningsmaskin eller lik- nande.

Med hänvisning till fig. l som är ett flytschema, blandas ri- ven cellulosamassa och tertiär amin-N-oxid innehållande ett icke-lösningsmedel, företrädesvis vatten i en blandare. Bland- níngen av tertiär amin-N-oxid och vatten är icke-lösningsmedel för cellulosan Vid blandningstillfället, eftersom vatten är närvarande i överskott. Vattnet avlägsnas från blandningen under värmning och reducerat tryck tills det blir ett lösnings- medel för cellulosa och cellulosan upplöses och bildar lösning.

Den erhållna lösningen transporteras med hjälp av en pumpanord- ning genom en formande matris. Den erhållna formade lösningen 10 ___. Se" . ,. ~_..,-_¿ ~:@¿;J_>_É._,_E_~._¿ ïnozns-o i 9 sträckes för att orientera molekylerna och cellulosan utfälles därefter från den formade lösningen genom att tillsätta ett icke-lösningsmedel för cellulosan. Sträckningen äger rum i en fluid som inte orsakar någon utfällning. Luft fëredrages, men kväve eller annan icke utfällande fluíd kan användas.

Fibrerna enligt uppfinningen har provats vad gäller olika egenskaper, sammanställda i tabell I, tillsammans med jäm- förelsedata för vanlig vískosrayon, kupramoniumrayon och bomull. .~:' '-3 .r- Iï'~í*'f-<-.S".f- 'KÄ '.'" t - «. v- » 'f i 3* "*'"Ä',"-'~""fïïfl'šn§g;j=§..'qfzz .m ==¶fi, mn -~@°» .-°_ .mm ,.«~.m ==«.°@E>m øøåtuåuøo _23 quofi... oøoflaflou 21.30: .cošå ...nam täåom Sv acflcxunßnnmcficcfian uønzozwßuw» fi uocoïofuo> nos uouofäš cava? oønoouš ...oo 3 Tnsuxw :v .omm .a .N E>~o> _ moo- šmoflocguo... .En øocfium uøsšom to uflvøaofloxucu Anv uøflcøw una Echo Awv .Eoo- cm øuvcfl.. uøwmcæfluønfi >o mcflcwcmšä va: wmnpo-wo .oz ouauøuoum :._.w< Sv 0 u ucïiumec< .I , wnmncmcmflumv ON - 0. »N - K 0., - o.~ 0.* - Q." wm »«»wv ~=fl°= C. - m 0. - ß mf - Q. of - ofi *.-°~@ @«>.@=m~.»ß Nå | v.. må | m6 w.- | O; mi | m6 av wav Jofiooco... 0 mä _ > u a .. m I | m nw n m om | mp wituß Éïcmcmïmw Mu ~.~ - w.. ~_« - <._ fl.~ - *__ ~.~ - ~.° v ^~v »um _~..v°°=~h o n :ømcficcflwaaa co>uu :goa Anv :aëøm Ézco uonfi... An -Enficošouaax Anvàovï? mfico> ^_.v~o;«no:.~m;oo~o m ...GBC I , 10 15 25 "ïïjf 79o21ss-o EXEHPEL I En cellulosalösning beredes genom att blanda 0,74 kg Buckeye V-68 mossa av trä (ca 61 vatten) med 3,70 kg N~metylmorfolin-N-oxid innehållande ca 59,6 1 vatten under ca 1 timme och 20 minuter i en Baker-Perkins dubbelormad blandare under vokuum med ånga av 10,3 N/cm2 tryck i blandarmanteln. Lösningen placeras därefter i en matartonk och hålles vid 102-111°C under kvävetryck på 38 N/cm2 och pumpas genom ett filter som hålles vid ca 123°C till en 2-tums Teledyne Readco kontinuerlig processor utrustad med skruvar och spiralgående skovlar. Med en axelrotationshastighet på 51 varv/ minut, transporteras lösningen genom processorn vid 103-l06°C under ett vokuum på 660 mm kvicksilver till en andra pump som ger 0,584 cm3/varv när den går med en hastighet på 16 varv/min. som tvingar lösningen genom en spinndysa som har 32 hål med 250/um diameter, och vars temperatur hålles vid 120-125°C. Lösningsfila- menten får passera genom ett luftgap på 30,5 cm in i ett vatten- bad och därifrån genom lämpliga införore till en upplindningsan- ordning, som arbetar vid en upptagningshastighet på 200 m/min.

Detta motsvarar ett spinn-sträckförhållande på 31. Garn avlägsnas från det som upplindats genom att skära det i stapellängder på ca 2-2% cm längd. Den erhållna fibern tvättas, blekes med natrium- hypoklorit-blekmedel, neutraliseras med utspädd ättiksyra och torkas. Resultat från olika försök på dessa fibrer visas i Tabell II. Ytterligare data för dessa fibrer visas i Tabell IIA tillsammans med jämförande data för vanlig viskosrayon, kupram- moniumrayon och bomull. =@%æm@;¿ "_ _ . ry, n f_0¿ ° 7902733-0 ~,, ° g TABELL n Draghålltasthet 511519! tenacitet, gpd. t 3,1 5 Förlängnvid brott, X i Modul gpd. (vid lf _färlängn.) 50 2.5.3. tenacitet, gpd. 2,0 Förläng-hvad brott, X 9 10 Modul gpd (vid SX färlängn.) 18 Hfldulefi som här användes är den spänning i gram per denier som krävs fär att sträcka en fiber i förutbestämd grad dividerat med linjär normaltäjning. 15 Den optiska svällningen i tabell IIÅ är bestämd genom att montera filamentet i paraffinvax, skära av en tvärsektion, tvätta bort paraffinet med xylen och spola tvärsektionen med vatten fär att få den att svälla. Ett mikrofoto av den svällda tvärsektionen mötes 20 med en planimeter för att bestämma tvärsektionens yta. Den svällda tvärsektionen torkas därefter och tvärsektionens yta bestämmes återigen på ett mikrofoto av den torkade tvärsektionen monterad under eukalyptusolja. Den procentuella optiska svällningen är skillnaden mellan densvällda ytan och den torkade ytan dividerad 25 med den torkade ytan gånger 100.

Röntgenkristallinitetsindex för cellulosa är förhållandet mellan ytan under en axiell vidvinkelscanning mellan 8-32 grader för 2 6, utan hänsyn tagen till bakgrundssträlning, och den totala 30 ytan under samma kurva. Inga åtgärder har vidtagits för att upp- möta amorf strålning. .nfl_ .Q _" ._°> ä: n «o: J 32.2. :må øuumåflaeon Cøu n «o: .H .Zønoa :må øuumwcgom .xowcflnmcficïun Eocoo av Éš> m o .OV øvo>oua »P33 uxotcu A: .°@°.° °<<°.° °@fio.o @_o. Q m=«=~>~@H.@@=° .NV Ü xøvcflnao» ,@~n.° °~@.° ~@m.o _ @«m_o -<.o . -«=«H~=«.«~¥=~@«=»= ~«.ø 0.0- @.« m.°- <.ø x _@=«=@E>~¥ ^_v--~°_~° øn N* av *Q L ßæ « .m=«=~Hm>. 1.««@° _ L , n .H°« @.@° ~.°@ __~@ <.~w ~.~@ -,m=~=~»«,=-*=~««°> QQNQQNO oš NJ- TI , ÅS fläp uåmmflflpxa... Rome flfm.. æmf.. @_m__ .@<._ ~@<__ ~E0\m_«.«fi.=~Q @@-mom_ 0.. °.~ è "__ w Q ..~=~° «-~m_° :aëom comnuccwmnna sawcošuounax co>uunoxnu> mflco> moxncomu >øum|:._.w< . #20 .ubflmm S: ...Gmeß I, ' .' 5 I' r 7902133-o ï ti 1. 10 15 25 Fibern från exempel I utsötts för en cyklisk autoklavbehandling dör den förbehandlas med ånga vid 105°C under 10 minuter, evakue- ras med temperaturfall till 96°C , Gngbehandlas åter under 5 minu- ter vad 11s°c »ch evakueras mea ett fempefufurfull fail 1oo°c. us» andra Gngbehondlingen upprepas två gånger och därefter en tredje gång under 8 minuter med fullständig utströmning av förbrukad ånga till rumstemperatur. Draghållfastheten, speciellt våt-tenaciteten och våtelasticiteten vid 51 förlöngn. bestömmes och en definitiv ökning av dessa egenskaper, beroende på vürmebehandlingen obser- VGIOS .

EXEMPEL II 10-VS bomullsfibrer från Buckeye Cellulase Corp. (med ca 5-61 vatten) males i en Hiley-kvarn genom en 0,5 mm sikt. N-metylmor- folin-hkoxid males på liknande sött, torkas till 9,51 vatten i en rotationsvakuumtork och blandas med 142,4 g av bomullsfibrerna för att ge ca 19 viktprocent cellulosa. Den torkade blandningen omvand- las till en lösning med användning av en halvtums Killion Sfröflg- » sprutarelzon 1, 49°C; zon 2, 123°C;zon 3, huvud och pumpblock, 120°C). Extruderhastigheten hölles mellan 20 och 50 varv/min. som ger ef: tryck pa 690-1380 N/emz. nen 0,584 ena/varv aosefønas pumpen instölles vid 1,63 varv/min. för spinning av cellulosalös- ningen genom en spinndysa som har ett enda runt hål på 100q/um diameter. Enfilamentet spinnes genom ett luftgap och tre prov upp- lindas med hastigheter på respektive 141, 391 och 966 m/min. efter sträckning och utföllning av cellulosan genom att anbringa en vatten- spray till upptagningsrullen. Draghållfasthetsegenskaper för prgv av garn spunnet vid tre olika hastigheter visas i Tabell III.

O I fig.2 på ritningen visas en apparat för utövande av uppfinninen, som innefattar en uppvärmd ströngsprutare med ett körl 19 försedd :Wßëfifiiflf , s :p f; I 1 så :mig så? ._¿ _ »fn : *f i". , . à »â nu .r la II nt nu n! 9! ma . od w.m oofi o >.< wow ooo ; ma V vd >.m wo; ma o.e mmm Hon mm vd >«n oo va >.v odd flvfi Avamv ÅXV nam vam m=fl=@=»H~»~ A V mcficwcwfiwmm Axv ^@@mv w@=~H~m;~w» =He\@ nxumupwuccflnw umvwnafluwmz flmn u«> ~=vu: .cmcwflumu »mpflumcww RH @«> ~=v°2 .cmcwfiuwm pwpflomcwh »«> mfl»¥=m _ HHH q4mm \ 79 02 1 sz si» 10 15 25 ' ^ 1^'"~~,? '2*'_¿^^:-= 'y-»v med en konventionell skruv för kampaktering och transportering av lösningen och med en avluftningsventil 20 för utslöpp av ånga. Ströngsprutaren är belägen över en tank 13 som inehål- ler vatten för utföllning av cellulosa. Ett filter 17 står i förbindelse med den n:dstt5;> ëoíög-o änden av körlet 19 och en statisk blandare 18 ör belögen mellan filter 17 och en doserings- pump 21. En spinndysa 10 stör genom ledningen 11 i förbindelse med doseringspumpen 21 och ör placerad över tanken 13. En styr- rulle 12 ör nedsönkt i vattnet i tanken 13 och en andra styr- rulle 14 ör placerad på utsidan av tanken 13 och nedströms denna.

En upptagningsrulle 15 ör placerad nedströms styrrullen 14.

EXEHPEL IIIA-IIIE Fem garner (A-E) beredes i den visade apparaten ur olika delar av samma lösning. Cellulosaflis beredes först genom att blanda 200 gram V-68 massa av trö med ett lösningsmedel innehållande (a) ca 800 g N-metylmorfolin-N-oxid innehållande 251 vatten och (b) ca 200 ml toluer i en flaska som roterar med 40 varv/min. ooh nookooo iooohau hanoo vid ao°c. To1oooof ooh voffoof soff- toges under vakuum vid ett manometertryck på 673 mm kvicksilver under en tid av 30 minuter. (Alla manometertryck uppmätta vid ca 670 m över havet). Vatteninnehållet ör 15,5$ vid slutet av denna period. Ca 500 cms toluen tillsättes och blandningen hölles vid 60°C under två timmar i vakuum för att bortta toluen och vat- ten. Lösningsmedlet av tertiör amin-N-oxid kvarstannar med cellulo- san. Vatteninnehållet ör därefter ca 13,2 1.

Den erhållna flisprodukten överföras till en vakuumugn, dör den hålles fyra dagar vid 5090 under ett reducerat tryck på 508 mm kvicksilver uppmött med manometer för att ta bort eventuell åter- 10 15 25 fvsoášss-o stående toluen. vi É Cellulasaflisen med absorberat lösningsmedel tillföres.ströng- sprutningscylindern 19 för att bilda en homogen sprutbar lös- ning med skruven roterande vid 20 varv/min. ' Temperaturen i strüngsprutningscylindern 19 hålles vid ca 115°C.

Blandningen som finns.icylinderfl9 överföres med skruven genom filt- ret 17 till statiska blandaren 18. Blandningen passerar från blanda- ren 18 till doseringspumpen 21 som tvingar den erhållna lösningen genom ledningen 11 och genom öppningar i spinndysan 10 för att bilda filament 16. mer filamenten 16 ner i vatten i tanken 13 dör cellulosan i fila- menten 16 utfölles. De erhållna fibrerna styres av rullen 14 till Efter att ha passerat genom ett luftgap kom- upptagningsrullen 15 runt vilken de rullas upp. Temperaturerna i statiska blandaren 18 och i filtret 17 upprötthålles vid ca 115°C för att tillförsökra att cellulosan upplöses och en lösning vösent- ligen fri från kristaller av tertiör amin-N-oxid och väsentligen fri från oupplöst celluloaa föres till spinndysan 10. Temperaturen hos doseringspumpen 21 är ca 130°C och pumpen arbetar vid ca 3,65 cm3/min. Spinndysan 10 har 13 öppningar, vilka har runt tvör- snitt. Varje öppning ör ca 250/um i diameter. Filamenten 16 ströckes av upptagningsrullen 15 efter att ha lämnat spinndysan 10 med de hastigheter som anges i tabell IV. Trycket vid den nedströms be- lägna önden av cylüurfl9 ör 2070 N/cmz. Trycket vid spinndysan 10 ör ca 900 N/cmz. Luftgapet mellan spinndysan 10 och tanken 13 ör ca 5 cm långt. Vattentemperaturen i tanken 13 ör ca 20°C. Garnet på upptagningsrullen 15 behandlas ytterliare genom tvättning med vatten tills det blir fritt från tertiör amin-N-oxid, hörvas och torkas.

Skillnaderna i sträckning av filamenten A-E och i egenskaperna anges i Tabell IV. ...vi A _. to. Na nä. n.. ...tes _..>.s...z.ä .L u... »ö ...o ...c m6 ...a azäøc..

Vi , nam »w . L R 3 2 ä å ...qšzxx ß 3> 3.:...

.A A N ...S 0.9 O... ä... w... åts.. _3>.s_..::...

W.. M i o.. t. .x- ä. o.. Q ...a _..:S._.. . u|r._.._._. 0 . é - H å.. ...m ...w ä... ma. ~...._......E..t_a...:.-==..x wm ou om mv . Po om c«s\s «ø;m«~nø;»m:«:mo~q@: Û .Û J... .m d. .m fl S. _. ...en >H 44um n 10 15 119o21ss-of nga IVA-tvn a Cellulosaflis beredda som beskrives i Exempel III och torkade till ett fuktinnehöll på ca 9,71 överföres till körlet 19 hos apparaten i fig.2, uppvörmas och spinnes för att bilda fila- ment 16. Filamenten 16 drages innan utfüllning av cellulosan av upptagningsrullen 15 genom vattnet i tanken 13 dör utföllning av cellulosan äger rum. Filamenten 16 får passera över styr- rullarna 12 och 14. En rulle 23 som vütes med vatten placeras mellan spinndysan 10 och tanken 13 som visas i fig.3. Vattnet på rullen 23 utföller cellulosan på ytan av filamenten 16.

Rollen 23 visad i fig.3 kan ersättas med en dimkammare 24 som visas i fig.4 för att partiellt utfölla cellulosan från lösning- ens yta. Fuktad luft införas i kammaren 24 genom ledningen 25.

Eftersom portiell utföllning kan öga rum i dimkammaren, kan sträckning såsom ör möjligt enligt uppfinningen fortsötta att öga rm i dimkammaren, dvs i de delar av fibrerna som önnu ej utföllts, med åtföljande modifikation av fysikaliska egenskaper. Åtta garner bereddes genom spinning av lösningen, varvid hastig- heterna för rullen 23 och upptagningsrullen 15 varierades såsom anges i tabell V. 10 Exgggel IV ïfififllOfifl) De fysikaliska egenskaper som uppmötts för garnen har sammanställts i tabell VI. . tig* ,,V_ ,~;_,.v,'_:',_ 79o21ss-ou" "" TABELLJV Ythastighet föri rullen 23 mzmin 9,1 9,1 9,1 13,7 15,8 15,8 15,8 15,8 Ythastighct för Spinn-ströck- 6 rullen 15 förhållande nfihin 32,6 2,6 50,3 4,1 88,7 7,2 118,9 9,6 152,1 12,3 228,6 18,4 292,6 23,6 323,7 26,1 »v«w@:w%æä&§:šaå;fiwaàäßfiwfißßxnfiwå 1; .w ß nl oc nU GI , nl ¶am.=u:m~»ma N..N N.NN aaN aa. N.N. a.N a.N .a Na a? 3.6..

..N a.N aa N... aa aa. a.N. Na. ...aaâa 3>...a._a...a.._ N.. a.. N.. a.. N.. aa aa aa .aa ...aaaaaš . ä» ..,. a. 1 wamdmcmfiuna , . . . a.N.. anna. .... .... n.. å å u- u... 3> 1.2.: W. nnm.cmcm«uma . a aaa. aaa. Nä. aaa. Naa Naa ai. ...aN . N. 3., . ...aan . . , ..N a.N a.a aa aa aa. aa. a.N. ...aaaaa aazaaaaïaa Na Na N.N a.N ...N a.. N.. aa .aa ...a:aa.=..

Nllflvë aa aa a.N a... ..... a.N. aaa Na.. ...aaazc a: .arsa .a ..aN aaN aa. a.N. aa N.N .a a.N -..a=a._.at_aa:.-=§aa in .a. I.. lm um. .m Ia.. |<| ääflm . H> 44um .M- -f ~ 7902733-0 22k 10 15 25 . . q_,._ r ¿- i *H f * Det föredrages att våtelasticiteten' hos fibern enligt uppfin- ningen är åtminstone ca 7, men såsom visas i prov A och B i tabell V, med lägre spinn-sträckningsförhållanden kan en våtelas- ticitet lägre än 7 erhållas.

Ett förfarande och apparat av den typ som visas i fig.2-4 för vätning av ytan hos filamenten 16 beskrives och visas i vår ti- digare amerikanska patentansökan 847,200.

Såsom visas i amerikanska patentansökan 938,907 kommer halten vatten blandat med den tertiära amin N-oxiden i lösningsmedlet för cellulosa att variera från en tertiär amin-N-oxid till en annan i en mängd till högst ca 29 viktprocent räknat på vikten av lösningen och kan ligga inom området ca 1,4-29 viktprocent räknat på lösningens vikt. Den mängd cellulosa som kan upplösas i lösningsmedlet enligt uppfinningen är ca 2-44, företrädesvis ca 10-35,viktprocent räknat på lösningens vikt.

Vid lösningsmedel i vilka den tertiära amin-N-oxiden är L N- metylmorfolinoxid, kan vatteninnehållet i lösningsmedlet vara upp till ca 22 viktpracent och cellulosainnehållet kan vara upp till ca 38 viktprocent räknat på den totala vikten för lösningen.

Den mängd vatten som skall tillföras lösningsmedlet och den mängd cellulosa sam kan upplösas i lösningsmedlet när det inne- håller andra tertiära amin-N-oxider är sammanställda i tabell VI. "\ '"' -'-f Û. h f- ~. wwwåmmßevwwàwv 10 15 25 1 vanns-o TABELL VI ' iš EXEMPEL PÅ TERTIÄR-AMIN-N-OXID-LÖSNINGSHEDEL É Tertiär amin-N-oxid I vatten X Cellulasa 5 N-metylmorfolin-N-oxid upp till 22 upp till 38 N,N-dimetyletano1-amin- upp till 12,5 upp till 31 N-oxid N,N-dimetylcyklohexyl- upp till 21 upp till 44 amin-N-oxid N-metylhomopiperidin-N- 5,5 - 20 1- 22 oxid N,N,N-trietylomin-N-axid 7 - 29 5 - 15 2(2-hydroxipropoxi)-N- 5 - 10 2 - 7,5 etyl-N,N-dimetylamin-N- oxid N-metylpiperidin-N-oxid upp till 17,5 5 - 17,5 N,N-dimetylbenzylamin- 5,5 - 17 1 - 20 N-oxid Med var och en av de tertiära amin-N-oxiderna, kommer den mängd cellulosa som kan uppläsas att sjunka väsentligen linjärt när vatteninnehållet ökas. Den lägre gränsen för votteninnehället uppnås inte alltid med vanliga metoder för avlägsnande av vatten, såsom indunstning. N,N,N-trietylamin-N-oxid börjar exempelvis att sänderfalla under ca 111 vatten.

Ett organiskt utspädningsmedel kan användas i mängder upp till ca 25 viktprocent av den totala läsningen som en billig utspäd- ning för den tertiäro amin-N-oxiden eller för att minska lösning- ens viskositet, om sä önskas. Varje aprotiskt, organiskt, flytande icke-lösningsmedel för cellulosa , som inte kommer att reagera wa*- .fiwßWï"" . 10 15 20 25 vøozvzsàil i* mi? kemiskt med den tertiära omin-N-oxiden eller orsakar nedbrytning av cellulosan och som har en hög polaritetsgrod , dvs ett dipol- moment större än ca 3,5 Debye, är lämpligt, såsom dimetylsulf- oxid, N,N-dimetylformamid, N,N-dimetylacetamid, N~metylpyrrali- dinon, hexametylfosfartriamid, acetonitril, sulfolan eller lik- nande. Dipolmonenten för organiska, flytande utspädningsmedel som ovan beskrives som kan användas med lösningsmedel av tertiär- amin-N-oxid visas i följande tabell: Förening Dipolmoment (i Debye) N,N-dimetylformamid 3,82 N,N-dimetylacetamid 3,79 Dimetylsulfoxid 3,98 - 4,3 N-metyl-2-pyrrolidinon 4,09 Sulfolan 4,69 Acetonitril 3,84 Varje lämplig cellulosa kan användas vid förfarandet, såsom bomullsfibrer eller olika kvaliteter av cellulosa av trä. Den ut- föllda cellulosan har en cellulosa II struktur i stället för den ursprungliga cellulosa I strukturen.

Stapelfibrer framställda enligt uppfinningen kan användas vid fram- ställning av vaddprodukter för absorption av kroppsvätskor liknande de produkter, som idag tillverkas av rayonstapelfibrer, såsom tampong- er, sanitetsservietter, medicinska bandage och liknande medan fibrerna i form av trådar eller garn kan vävas till vävnader eller användas som förstörkande kord för elast- eller plastprodukter, såsom kord i ett bildäck. Fibrer beredda enligt uppfinningen är särskilt användbara för tvättbara vävnader eftersom de inte för- lorar sin form vidtvättning och vävnader gjorda i form av draperi- A .° u j;5} 190213:-à er osv, töjer sig inte mer vid hög fuktighet ön de gör vid låg fuktighet, filmer beredda enligt uppfinningen kan användas såsom omslags- och pakef« šngsmaterial.

Fastän uppfinningen beskrivits i detalj i belysande syfte, torde det vara uppenbart att denna detaljerade beskrivning endast skall uppfylla detta syfte och att variatianer kan göras av fackmannen utan att man avviker från uppfinningen, utom vad som kan vara begränsat av kraven.

Claims (5)

10 15 20 7902733-0 26 Patentkrav

1. Förfarande för framställning av formade cellulosaproduk- ter. k ä n n e t e c k n a t av att nan bildar en lösning av cellulosa upplöst i ett tertiärt anin-N-oxidlösningsnedel innehållande ett icke-lösningsnedel för cellulosa son är blandbart ned lösningsnedlet av tertiâr anin-N-oxid. att pro- dukten extruderas och sträckes under det att cellulosan fort- farande befinner sig i lösning. att cellulosan därefter utfal- les ur lösningen utan behov av ytterligare sträckning av pro- dukten.

2. Förfarande enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a t av att produkten utgöres av en fiber.

3. Förfarande enligt krav l, k 3 n n e t e c k n a t av att produkten utgöres av en filn.

4. Förfarande enligt krav l-3. k ä n n e t e c k n a t av att sträckningen sker ned ett sprut till sträckförhållande på åtminstone 3.

5. Förfarande enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a t av att icke-lösningsnedlet för cellulosa utgöres av vatten.