Brevet FR2286834A1 — publié le 19760430

L'invention concerne un procédé pour fabriquer de la viscose présentant une filtrabilité améliorée. Ce procédé se caractérise par le fait que la patte comportant les matériaux constitutifs est mercerisée dans une solution de soude caustique contenant du zincate ou de l'aluminate de sodium, que 15 à 29% en poids de sulfure de carbone, par rapport la cellulose, sont ajoutés a l'alcali-cellulose, que l'on effectue une xanthation pendant environ 30 å 90 mn, puis que le xanthate est dissout en ajoutant une solution d'alcali et de l'eau (en plusieurs fois distinctes).Dans le procédé classique pour fabriquer de la viscose, la pbte constitutive est mercerisée dans une solution à 18,5% en poids de soude caustique; après avoir laissé vieillir l'alcali-cellulose, on ajoute environ 25 35% en poids de sulfure de carbone, par rapport à la cellulose; une xanthation est effectuée à sec pendant 75 à 120 mn, puis le xanthate est dissout pendant 120 mn en ajoutant la quantité totale nécessaire de solution d'alcali et d'eau. C'est-a-dire que dans le procédé habituel on utilise la xanthation à sec.Actuellement, dans l'industrie de la viscose, la solution d'imprégnation est réutilisée en contrôlant simplement la concentration de soude caustique sans enlever l'hémicellulose de la solution d'imprégnation résiduaire, et par conséquent la solution d'imprégnation contient habituellement 30 à 60 g/t d'hémicellulose. La xanthation de l'alcali-cellulose, en utilisant une telle solution d'imprégnation, ne permet pas d'obtenir une viscose présentant une filtrabilité améliorée, à moins d'utiliser plus de 30% en poids de sulfure de carbone par rapport à la cellulose. La méme tendance apparait dans le cas ot l'on utilise une p & e rayant une faible teneur en cellulose a (par exemple environ 90% en poids). \ Des procédés pour fabriquer des fibres bien torsadées en ajoutant du zincate de sodium à une viscose sont bien connus d'après les brevets japonais publiés sous les nO 60-13715, 61-20768 et 71-6105, mais dans ces procédés le sel de zinc agit comme un modificateur pour le xanthate de sodium. Suivant l'invention, la solution d'imprégnation contenant du zincate ou de l'aluminate -de sodium est préparée en ajoutant et dissolvant 0,05 à 5,0% en poids d'oxyde de zinc ou d'hydrate d'aluminium, et la pâte constitutive y est mise à tremper.A cause du pouvoir de gonflement et du pouvoir de dissolution améliorés de la solution d'imprégnation par rapport a la cellulose, la région cristalline de la cellulose est facilement attaquée et la cellulose présentant un faible degré de polymérisation est dissoute. Lorsque l'on ajoute du sulfure de carbone à une telle alcali-cellulose à une température relativement faible (par exemple 260C), le sulfure de carbone ne fait qu'y pénétrer et la réaction de xanthation n'apparaît qu'd peine. Une fois que le sulfure de carbone a complètement pénétré dans l'alcali-cellulose, la xanthation est effectuée pendant 30 à 90 mn en élevant la température de désagregation jusqu'à 300C, et on obtient une viscose en ajoutant-wne solution d'alcali et de l'eau aux morceaux obtenus. La quantité nécessaire de sulfure de carbone est ajoutée à l'alcali-cellulose à 260C dans un malaxeur, et la température est augmentée graduellement jusqu'à 300C pendant 75 mn, en faisant circuler de l'eau chaude dans une enveloppe prévue à cet effet. Une fois que 1/3 de la quantité totale de solution d'alcali diluée est ajoutée, 20 mn après on en rajoute 1/3 et 15 mn après on ajoute le reste. Une fois que la température du mélange a atteint 30 C, il est refroidi à 160C en faisant circuler de l'eau froide dans une enveloppe prévue à cet effet pendant 20 mn, et la température (160C) est maintenue de façon constante jusqu'à ce que la dissolution soit complète. La durée totale est de 135 mn. I1 convient que la mise en oeuvre de ce procédé se fasse sans dégazage.Dans ce cas, la quantité de solution d'alcali et d'eau ajoutée est conttlEe de manière que la composition de la viscose corresponde * Comme mentionné ci-dessus, suivant l'invention (1) la région cristalline de la cellulose est réduite par la solu tion d'imprégnation contenant du zincate ou de l'aluminate de sodium, et la répartition du degré de polymérisation est rela tivement uniforme, et (2) les réactions secondaires sont faibles lors d'une xanthation semi-humide. Ce procédé est caractérisé par le faitrque pour les deux effets ci-dessus (réduction de la région cristalline de la cellulose et réactions secondaires), la quantitt de sul fure de carbone utilisée est moindre que dans le cas d'une viscose classique, et qu'une viscose présentant une filtrabi lité améliorée est obtenue en un temps court (la durée de xanthation est de 30 à 90 mn, la durée totale y compris la dissolution est de 120 à 135 mn). Une telle viscose présente une filtrabilité améliorée, moins de fibres libres, et la constante d'obstruction de la viscose est comprise entre 250 et 500. I1 est à noter que la constante d'obstruction de la viscose classique est comprise entre 400 et 800. Il en résulte que le nombre de changements du tissu de filtrage est réduit et que l'obstruction des tuyères est moins importante. De plus, étant donné que la quantité de sulfure de carbone est plus faible, le cott de production est réduit et la quantité de gaz d'échappement est également réduite. C'est-a-dire que ce procédé offre des avantages en ce qui concerne l'économie et l'anti-pollution. L'invention va maintenant être décrite à l'aide de quelques exemples illustrés au'dessin annexé. EXEMPLE 1 Une pate de sulfite de bois d'oeuvre contenant 95,4% en poids de cellulose-a et présentant un degré moyen de polymérisation de 900 est trempée dans une solution de soude caustique à 18% en poids contenant 0,88% en poids de zincate de sodium; on mélange et on chauffe 0,58 en poids d'oxyde de zinc (par rapport a la solution de soude caustique) à 200C, pendant I heure, puis on presse-pour obtenir 32,5% en poids de cellulose et 16% en poids d'alcali, puis on écrase à 28 C et on laisse vieillir pendant 17 heures.Après une xanthation pendant 30 mn en élevant la température de 260C & 29 C, en utilisant 25% en poids de sulfure de carbone par rapport à la cellulose dans un malaxeur, on ajoute la solution d'alcali, l'eau pour la dissolution est ajoutée en 5 fois distinctes, et il faut 135 mn entre le début de lakxanthation et la fin de la dissolution. On obtient ainsi de la viscose contenant 8,8S en poids de cellulose et 5,7% en poids d'alcali. Le rapport en poids de la solution d'imprégnation à la pate utilisée est égal à 20. Simultanément, on prépare dans les mimes conditions des viscoses en utilisant respectivement 0; 0,1; 0,3; 0,75; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 et 5,0% en poids d'oxyde de zinc. On mesure ensuite la constante d'obstruction Kw, la valeur y, et la viscosité (! l'aide d'un viscosimètre à chute de bille) de chaque viscose. Les résultats sont les suivants : (voir Tableau I). La courbe de xanthation et de dissolution est représentée dans la figure 1. La filtrabilité est évaluée d'après les critères suivants Kw inférieur à 200 filtrabilité excellente Kw 200-400 bonne filtrabilité Kw 400-700 filtrabilité moyenne Kw supérieur à 700 mauvaise filtrabilité. EXEMPLE 2 On prépare des viscoses en utilisant une solution d'imprégnation dans laquelle on a mélangé 0,5% en poids d'oxyde de zinc en chauffant, et en ajoutant respectivement 17,5% en poids, 18,7% en poids et 20% en poids de sulfure de carbone par rapport à la cellulose, tandis que les autres conditions sont les mémes que dans l'exemple 1, et les résultats sont comparés avec le cas où on n'ajoute pas d'oxyde de zinc. (Voir Tableau II). EXEMPLE 3 On prépare de la viscose en utilisant une solution dans laquelle 0,3% en poids d'hydrate d'aluminium est mélangé en chauffant. Les autres conditions sont les mémes que dans l'exemple 1. On mesure la filtrabilité Kw, la viscosité à l'aide de la chute d'une bille, et la valeur y. Les résultats sont les suivants Kw = 96 ; viscosité = 35 s; valeur Y= 42. EXEMPLE 4 Une patte de sulfite de bois d'oeuvre contenant 90% en poids de cellulose-a et présentant un degré moyen de polymérisation de 850 est trempée dans une solution de soude caustique à 18,5% en poids, contenant 30 g/t d'hémi-cellulose et 0,79% en poids de zincate de sodium, en mélangeant et chauffant 0,458 en poids d'oxyde de zinc à 65QC pendant 20 mn à l'état pâteux, puis on presse de façon à avoir 34% en poids de cellulose et 15,6% en poids d'alcali; la masse pressée étant ensuite écrasée et vieillie à 559C pendant 2 heures.Après une xanthation pendant 75 mn à 26-300C en utilisant 25% en poids de sulfure de carbone par rapport à la cellulose, dans un malaxeur, on ajoute la solution d'alcali en trois fois distinctes, une durée de 135 an s'écoulant entre le début de la xanthation et la fin de la dissolution. On obtient ainsi une viscose contenant 8,58 en poids de cellulose et 6,08 en poids d'alcali. Le rapport en poids de la solution'd'imprégnation à la pate utilisée étant égal à 20. On mesure la filtrabilité Kw, la valeur y et la viscosité, à l'aide-de la chute d'une bille, de la viscose. Les résultats sont les suivants Kw = 250 ; valeur y = 45 ; viscosité = 43 s. La courbe de xanthation et de dissolution est représentée à la figure 2. EXEMPLES 5 à 7 On prépare de la viscose suivant l'exemple 4. Les processus et les caractéristiques correspondant à ces exemples sont donnés dans le Tableau III suivant. TABLEAU I oxyde viscosité de zinc Kw (chute d'une bille) valeur r % en poids (s.) 0 553 40 42 0,1 240 42 43 0,3 180 38 43 0,5 140 40 44 0,75 150 35 46 1,0 140 45 48 2,0 165 44 53 ~ 3,0 205 49 45 4,0 280 51 50 5,0 \ 330 50 48 TABLEAU II sulfure de ZnO viscosité carbone % en poid Kw (chute d'une bille) valeur y % en poids (s.) 17,5 0 impossible à mesurer n (r,5 600 70 32 18,7 0 1500 80 32 " 0,5 410 70 34 20 0 1273 45 37 n 0,5 240 47 38 TABLEAU II1- Exemple 5 Exemple 6 Exemple 7 Pâte Pâte de sulfite Pâte de sulfite Pâte de sulfite Type (bois d'oeuvre (bois d'oeuvre) (bois d'oeuvre) et manglier) &alpha;-cellulose (% en poids) 89 95 90 degré moyen de polymérisation 800 900 850 Mercerisation soude caustique (% en poids) 18,4 18,5 18,5 hémi-cellulose (g/Z) 35 15 32 additif (% en poids) ZnO 0,45 ZnO 0,5 Al 0,3 température ( C) 65 -6-5 . 65 temps (mn) 20 20 20 Alcali-cellulose cellulose (% en poids) 34 3-4 34 alcali (% en poids) 15,7 15,7 15,6 Vieillissement température ( C) 54 55 55 temps (mn) 120 120 120 Xanthation sulfure de carbone/ cellulose % en poids 26 18 27 température ( C) 25-30 24-30 26-30 temps (mn) 75 80 75 Dissolution nombre d'additions 3 5 3 temps total (mn) 135 140 135 Viscose cellulose (% en poids) 8,8 8,5 8,5 alcali (% en poids) 5,7 6,0 6,0 Kw 380 520 400 valeur T 45 33 46 viscosité (chute d'une bille) (s.) 47 45 43 REVENDICATION Procédé pour fabriquer une viscose présentant une filtrabilité améliorée, caractérisé par le fait que la pàte constitutive est trempée dans une solution de mercerisation contenant 0,05 à 5,08 en poids de zincate de sodium en tant qu'oxyde de zinc ou 0,05 à 5,0% en poids d'aluminate de sodium, que 15 à 29% en poids de sulfure de carbone par rapport à la cellulose sont ajoutés à l'alcali-cellulose, qu'une xanthation est effectuée pendant 30 i 90 m en contrôlant la température, et que le xanthate est dissout en ajoutant une solution d'alcali et de l'eau.