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Procédé en vue de réduire la teneur en carbamate de produits constitués de carbamate de cellulose et produits obtenus par ce procédé.
La présente invention consiste ä réduire le nombre de groupes carbamate dans des produits constitués de carbamate de cellulose. De façon bien connue, le carbamate de cellulose est un composé qui est forme lorsque de la cellulose est chauffée à une température élevée en présence d'urée. Le carbamate de cellulose est un composé soluble dans les alcalis, ce qui permet de le convertir sous forme de différents produits en en préparant tout d'abord une solution alcaline et en précipitant ensuite, de cette solution, des produits sous forme désirée, par exemple, des fibres, des pellicules, des produits spongieux, etc.
Un des facteurs influençant les propriétés lors de l'utilisation des produits de carbamate de cellulose est la teneur en carbamate, c'est- à-dire le nombre de groupes carbamate des chaînes de cellulose. On sait que les groupes carbamate augmentent, dans une certaine mesure, la sensibilité des produits ä l'eau et exercent ainsi un certain effet sur la résistance à l'humidité des produits.
En réduisant le nombre de groupes carbamate, il est possible d'influencer les propriétés de résistance ä l'humidité des produits de la manière désirée. Dans le brevet finlandais n
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64605, on décrit un procédé en vue de réduire la quantité de groupes carbamate en traitant les produits avec des solutions alcalines. Ce procédé permet, en principe, une élimination complète des groupes carbamate, pour obtenir des produits constitués de cellulose régénérée.
Toutefois, on a trouvé que ia réduction de la quantité de groupes carbamate ä l'aide d'alcalis exerçait une influence néfaste sur certaines caractéristiques de résistance, en particulier si l'on envisage, à l'échelle industrielle, une élimination maximale rapide et efficace des groupes carbamate en utilisant, par exemple, des solutions alcalines concentrées ou de hautes
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temperatures de traitement.
La présente invention a pour objet un procédé en vue de réduire la teneur en carbamate de produits formés ä partir de carbamate de cellulose sans rencontrer les inconvénients précités.
L'invention concerne également des produits constitués de carbamate de cellulose que l'on a obtenus par ce procédé.
Le procédé de l'invention en vue de
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réduire la teneur en carbamate des produits constitués de carbamate de cellulose en traitant ces produits avec des solutions basiques est caractérisé en ce que la solution basique contient un ou plusieurs sels de métaux alcalins choisis parmi le groupe comprenant les carbonates, les sulfates, les phosphates, les borates et les acétates.
11 est entendu que la base utilisée dans le procédé de l'invention est une base organique ou inorganique forte. Parmi les bases inorganiques pouvant être recommandées, tant en ce qui concerne le prix que l'efficacité du traitement, il y a
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les hydroxydes de métaux alcalins, en particulier, l'hydroxyde de sodium, tandis que le solvant est avantageusement l'eau. Comme base organique, on peut utiliser, par exemple, l'hydroxyde de tetramethyl-ammonium. La concentration en base se situe avantageusement dans l'intervalle compris entre 0, 5 et 5% en poids.
Ainsi qu'on le décrit selon la présente invention, les sels alcalins sont choisis parmi le groupe comprenant les sels qui ont une bonne solubilité dans des solutions basiques. Parmi ces sels, il y a, entre autres, les carbonates, les sulfates, les phosphates, les borates et les acétates. Le métal alcalin est avantageusement le sodium. Le sel de métal alcalin recommandable est un sel de sodium et, partant, le sel utilisé dans la solution de traitement est avantageusement choisi parmi le groupe comprenant le carbonate de sodium, le sulfate de sodium, le phosphate de sodium, le borate de sodium et l'acétate de sodium. La solution de traitement peut contenir son sel en une quantité de 5 ä 35% en poids. La quantité stipulée se rapporte à la quantité du sel sec.
Les quantités peuvent être accrues de manière correspondante lorsqu'on utilise des sels contenant de l'eau de cristallisation.
Le traitement a avantageusement lieu à une température élevée. La température peut se situer entre la température ambiante et 120 C.
Lorsqu'on adopte de basses températures, le temps de traitement risque de devenir excessif. Dans un procédé industriel, le temps de traitement ne doit pas être de longue durée et, par conséquent, on vise à atteindre une haute vitesse rédactionnelle
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"" en elevant la temperature et/ou en
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utilisant des solutions de bases concentrées.
Dès lors, la température de traitement appropriée peut se situer dans l'intervalle allant de 80 à 1000C et le temps de traitement approprié ä ces températures peut se situer entre 5 secondes et 10 minutes.
On, effectue avantageusement le traitement en plongeant le produit ä traiter pendant la période désirée dans la solution de traitement.
Le produit ä traiter peut être sous n'importe quelle forme concevable mais, de préférence, sous forme d'un produit continu, ce produit étant conduit à travers la solution de traitement une vitesse telle que le traitement ait la durée désirée.
A la suite du traitement, on effectue le lavage du produit, ce qui peut avoir lieu, par exemple, sous forme d'un lavage avec de l'eau.
L'eau de lavage peut contenir une faible quantité d'acide en vue d'éliminer n'importe quelle base qui pourrait subsister dans le produit. Comme acide, on peut utiliser, par exemple, l'acide acétique. On sèche les produits de la manière normale après lavage.
L'invention sera décrite ci-après plus en détail dans les exemples non restrictifs ciapres. La quantité de groupes carbamate est, en conséquence, caractérisée ä l'aide de la teneur en azote, mesurée au moyen de ce que l'on appelle la méthode de'Kjeldahl". Cette méthode a été décrite, par exemple, dans Snell-Hilton, Encyclopedia of Industrial Chemical Analysis, Interscience Publishers, New York, 1966, volume 2, page 530.
Exemple 1
On a préparé des fibres de carbamate de cellulose en imprégnant de la sulfite-cellulose
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blanchie avec de l'urée. On a effectué l'imprégnation en plongeant la cellulose dans de l'ammoniaque liquide contenant 16% d'urée et 20% d'eau. Lors
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de l'imprégnation, on a séché cellulose ä la
1atempérature ambiante pour éliminer l'ammoniaque, puis à 100 C, pour éliminer l'eau. On a chauffé la cellulose sèche imprégnée à 1400C pendant 3 heures, afin de la transformer en carbamate de cellulose qui, après lavage ä l'eau, avait une teneur en azote de 3,4%, calculé sur la matière sèche.
On a activé ce carbamate de cellulose en le trempant dans l'eau pendant une heure, puis en ajoutant du NaOH et en dissolvant les produits de carbamate de cellulose avec agitation ä-5 C pendant une heure. La solution ainsi obtenue était jaunätre et claire. On l'a filtrée et désaérée par traitement sous vide. On a file la solution ainsi obtenue avec une machine à filer miniature à travers une filière comportant 300 trous d'un diamètre de 50 um, pour les amener dans un bain de précipitation contenant 8% d'acide sulfurique et 20% de NaSO.
On a traité les feuilles ainsi obtenues de carbamate de cellulose avec une solution aqueuse contenant 2% en poids d'hydroxyde de sodium et 10% en poids de carbonate de sodium. On a effectué le traitement en plongeant les fibres ä 900C dans la solution de traitement dans laquelle elles ont été maintenues pendant différentes périodes de traitement. Après le traitement, on a 1avé les fibres avec de l'eau contenant une certaine quantité d'acide acétique.
Le tableau 1 ci-après reprend les caractéristiques des fibres utilisées pour la matière de
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départ et de celles qui ont été obtenues.
TABLEAU 1
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<tb>
<tb> Caracteristiques <SEP> Temps <SEP> de <SEP> traitement, <SEP> s
<tb> 0 <SEP> 30 <SEP> 60 <SEP> 120
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> azote, <SEP> % <SEP> 2, <SEP> 3 <SEP> 1, <SEP> 20 <SEP> 0, <SEP> 81 <SEP> 0, <SEP> 41 <SEP>
<tb> dtex <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 12 <SEP> 2, <SEP> 08 <SEP> 2, <SEP> 02 <SEP>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction
<tb> ä <SEP> sec, <SEP> cN/dtex <SEP> 2, <SEP> 43 <SEP> 2, <SEP> 33 <SEP> 2, <SEP> 46 <SEP> 2, <SEP> 35 <SEP>
<tb> Allongement <SEP> ä <SEP> la <SEP> rupture,
<tb> % <SEP> 8, <SEP> 6 <SEP> 14, <SEP> 9 <SEP> 14, <SEP> 7 <SEP> 14, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> formation
<tb> de <SEP> boucles, <SEP> cN/dtex <SEP> 0, <SEP> 31 <SEP> 0, <SEP> 45 <SEP> 0, <SEP> 42 <SEP> 0, <SEP> 44 <SEP>
<tb>
Exemple 2
Tout comme ä l'exemple l,
on a forme des fibres de carbamate de cellulose et on les a traitées avec une solution aqueuse contenant 2% en poids d'hydroxyde de sodium et 20% en poids de carbonate de sodium. On a effectué le traitement a 900C au cours de différentes periodes. Après le traitement, on a lavé les fibres avec de l'eau contenant de l'acide acétique et on les a séchées.
Les caractéristiques des fibres ainsi obtenues sont reprises dans le tableau 2.
TABLEAU 2
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<tb>
<tb> Caractéristiques <SEP> Temps <SEP> de <SEP> traitement, <SEP> s
<tb> 0 <SEP> 30 <SEP> 60 <SEP> 120
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> azote, <SEP> % <SEP> 2, <SEP> 08 <SEP> 0, <SEP> 91 <SEP> 0, <SEP> 47 <SEP> 0, <SEP> 32 <SEP>
<tb> dtex <SEP> 1, <SEP> 53 <SEP> 1, <SEP> 59 <SEP> 1, <SEP> 58 <SEP> 1, <SEP> 54 <SEP>
<tb> Résistance <SEP> ä <SEP> la <SEP> traction
<tb> à <SEP> sec, <SEP> cN/dtex <SEP> 2, <SEP> 30 <SEP> 2, <SEP> 52 <SEP> 2, <SEP> 39 <SEP> 2, <SEP> 44 <SEP>
<tb> Allongement <SEP> ä <SEP> la <SEP> rupture,
<tb> % <SEP> 9, <SEP> 2 <SEP> 11, <SEP> 4 <SEP> 11, <SEP> 9 <SEP> 11, <SEP> 4 <SEP>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> formation
<tb> de <SEP> boucles, <SEP> cN/dtex <SEP> 0, <SEP> 36 <SEP> 0, <SEP> 39 <SEP> 0, <SEP> 39 <SEP> 0,
<SEP> 40 <SEP>
<tb>
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Exemple 3
Tout comme à l'exemple 1, on a formé des fibres de carbamate de cellulose et on les a traitées avec une solution aqueuse contenant 4% en poids d'hydroxyde de sodium et 20% en poids de carbonate, de sodium. On a effectue le traitement ä lOO°C au cours de différentes périodes.
Après le traitement, on a lavé les fibres avec de l'eau contenant de l'acide acétique.
Les caractéristiques des fibres ainsi obtenues sont reprises dans le tableau 3.
TABLEAU 3
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<tb>
<tb> Caractéristiques <SEP> Temps <SEP> de <SEP> traitement, <SEP> s
<tb> 0 <SEP> 30 <SEP> 60 <SEP> 120
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> azote, <SEP> % <SEP> 2, <SEP> 32 <SEP> 0, <SEP> 36 <SEP> 0, <SEP> 29 <SEP> 0, <SEP> 27 <SEP>
<tb> dtex <SEP> 2, <SEP> 11 <SEP> 2, <SEP> 13 <SEP> 2, <SEP> 07 <SEP> 2, <SEP> 05 <SEP>
<tb> Résistance <SEP> ä <SEP> la <SEP> traction
<tb> ä <SEP> sec, <SEP> cN/dtex <SEP> 2, <SEP> 43 <SEP> 2, <SEP> 28 <SEP> 2, <SEP> 48 <SEP> 2, <SEP> 35 <SEP>
<tb> Allongement <SEP> ä <SEP> la <SEP> rupture,
<tb> % <SEP> 8, <SEP> 6 <SEP> 18, <SEP> 11 <SEP> 13, <SEP> 7 <SEP> 14, <SEP> 6 <SEP>
<tb> Résistance <SEP> ä <SEP> la <SEP> formation
<tb> de <SEP> boucles, <SEP> cN/dtex <SEP> 0, <SEP> 36 <SEP> 0, <SEP> 59 <SEP> 0, <SEP> 44 <SEP> 0,
<SEP> 43 <SEP>
<tb>
Exemple 4
Tout comme décrit ä l'exemple 1, on a formé des fibres de carbamate de cellulose et on les a traitées avec une solution aqueuse contenant 4% en poids d'hydroxyde de sodium et 23% en poids d'acétate de sodium. On a effectué le traitement à 100 C au cours de différentes périodes.
Après le traitement, on a lavé les fibres avec de l'eau contenant de l'acide acétique, puis on les a séchées.
Les caractéristiques des fibres ainsi obtenues sont reprises dans le tableau 4.
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TABLEAU 4
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<tb>
<tb> Caractéristiques <SEP> Temps <SEP> de <SEP> traitement, <SEP> s
<tb> 0 <SEP> 30 <SEP> 60 <SEP> 120
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> azote, <SEP> % <SEP> 3, <SEP> 03 <SEP> 0, <SEP> 56 <SEP> 0, <SEP> 41 <SEP> 0, <SEP> 26 <SEP>
<tb> dtex <SEP> 1, <SEP> 60 <SEP> 1, <SEP> 79 <SEP> 1, <SEP> 81 <SEP> 1, <SEP> 76 <SEP>
<tb> Résistance <SEP> ä <SEP> la <SEP> traction
<tb> à <SEP> sec, <SEP> cN/dtex <SEP> 2, <SEP> 59 <SEP> 2, <SEP> 40 <SEP> 2, <SEP> 49 <SEP> 2, <SEP> 43 <SEP>
<tb> Allongement <SEP> ä <SEP> la <SEP> rupture,
<tb> % <SEP> 8, <SEP> 6 <SEP> 16, <SEP> 5 <SEP> 15, <SEP> 8 <SEP> 16, <SEP> 4 <SEP>
<tb> Resistance <SEP> à <SEP> la <SEP> formation
<tb> de <SEP> boucles, <SEP> cN/dtex <SEP> 0, <SEP> 29 <SEP> 0, <SEP> 57 <SEP> 0, <SEP> 655 <SEP> 0, <SEP> 64 <SEP>
<tb>
Exemple 5
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Comme décrit à l'exemple 1,
on a formé des fibres de carbamate de cellulose et on les a traitées avec une solution aqueuse contenant 4% en poids d'hydroxyde de sodium et 26% en poids de sulfate de sodium. On a effectué le traitement à 1000C en adoptant différentes périodes. Après le traitement, on a lavé les fibres avec de l'eau contenant de l'acide acétique, puis on les a séchées.
Les caractéristiques des fibres ainsi obtenues sont reprises dans le tableau 5.
TABLEAU 5
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<tb>
<tb> Caractéristiques <SEP> Temps <SEP> de <SEP> traitement, <SEP> s
<tb> 0 <SEP> 30 <SEP> 60
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> azote, <SEP> % <SEP> 3, <SEP> 03 <SEP> 0, <SEP> 58 <SEP> 0, <SEP> 40 <SEP>
<tb> dtex <SEP> 1, <SEP> 60 <SEP> 1, <SEP> 77 <SEP> 1, <SEP> 70 <SEP>
<tb> Résistance <SEP> ä <SEP> la <SEP> traction
<tb> ä <SEP> sec, <SEP> cN/dtex <SEP> 2, <SEP> 59 <SEP> 2, <SEP> 33 <SEP> 2, <SEP> 47 <SEP>
<tb> Allongement <SEP> ä <SEP> la <SEP> rupture,
<tb> % <SEP> 8, <SEP> 3 <SEP> 16, <SEP> 1 <SEP> 14, <SEP> 6 <SEP>
<tb> Résistance <SEP> ä <SEP> la <SEP> formation
<tb> de <SEP> boucles, <SEP> cN/dtex <SEP> 0, <SEP> 29 <SEP> 0, <SEP> 63 <SEP> 0, <SEP> 49 <SEP>
<tb>
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Exemple comparatif 1
Tout comme décrit à l'exemple 1,
on a formé des fibres de carbamate de cellulose et on les a traitées avec une solution aqueuse à 2% en poids d'hydroxyde de sodium. On a effectué le traitement à 100 C en adoptant différentes périodes. Après le traitement, on a lave les fibres comme décrit ä l'exemple 1.
Les caractéristiques des fibres ainsi obtenues sont reprises dans le tableau 6.
TABLEAU 6
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<tb>
<tb> Caractéristiques <SEP> Temps <SEP> de <SEP> traitement, <SEP> s
<tb> 0 <SEP> 30 <SEP> 60 <SEP> 120
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> azote, <SEP> % <SEP> 2, <SEP> 31 <SEP> 0, <SEP> 89 <SEP> 0, <SEP> 59 <SEP> 0, <SEP> 34 <SEP>
<tb> dtex <SEP> 2, <SEP> 15 <SEP> 2, <SEP> 33 <SEP> 2, <SEP> 41 <SEP> 2, <SEP> 26 <SEP>
<tb> Résistance <SEP> ä <SEP> la <SEP> traction
<tb> à <SEP> sec, <SEP> cN/dtex <SEP> 2, <SEP> 28 <SEP> 1, <SEP> 74 <SEP> 1, <SEP> 72 <SEP> 1, <SEP> 95 <SEP>
<tb> Allongement <SEP> ä <SEP> la <SEP> rupture, <SEP> % <SEP> 10, <SEP> 4 <SEP> 23, <SEP> 9 <SEP> 25, <SEP> 3 <SEP> 20, <SEP> 6 <SEP>
<tb>
Exemple comparatif 2
On a répété l'exemple comparatif 1 en utilisant une température de traitement de 90 C.
Les résultats sont repris dans le tableau 7.
TABLEAU 7
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<tb>
<tb> Caractéristiques <SEP> Temps <SEP> de <SEP> traitement, <SEP> s
<tb> 0 <SEP> 30 <SEP> 60 <SEP> 120
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> azote, <SEP> % <SEP> 2, <SEP> 22 <SEP> 1, <SEP> 18 <SEP> 0, <SEP> 79 <SEP> 0, <SEP> 45 <SEP>
<tb> dtex <SEP> 2, <SEP> 07 <SEP> 2, <SEP> 39 <SEP> 2, <SEP> 37 <SEP> 2, <SEP> 35 <SEP>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction
<tb> à <SEP> sec, <SEP> cN/dtex <SEP> 2, <SEP> 36 <SEP> 1, <SEP> 74 <SEP> 1, <SEP> 75 <SEP> 1, <SEP> 88 <SEP>
<tb> Allongement <SEP> à <SEP> la <SEP> rupture, <SEP> % <SEP> 8, <SEP> 6 <SEP> 24, <SEP> 2 <SEP> 24, <SEP> 8 <SEP> 27, <SEP> 4 <SEP>
<tb>
Les exemples comparatifs 1 et 2 révèlent que, lorsque des fibres de carbamate de ellulose sont traitées avec une solution basique ne contenant pas de sels de métaux alcalins solubles tout comme dans les exemples 1-5,
la résistance du produit est
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altérée et l'allongement augmente considérablement,