Procedimiento para la fabricación de una lámina soplada de carbamato de celulosa.

Procedimiento para la fabricación de una lámina soplada de carbamato de celulosa,

en el que se extruye una solución de hilatura de carbamato de celulosa que contiene una solución de carbamato de celulosa en al menos un líquido iónico, con una concentración de carbamato de celulosa de la solución de hilatura de al menos el 15 % en peso y una viscosidad de cizallamiento cero, medida a 100 ºC, en el intervalo de 50 a 7500 Pas, a través de una boquilla de soplado de película así como a continuación de esto a través de un espacio de aire exterior en un baño de coagulación, en donde el líquido iónico se selecciona del grupo que está constituido por compuestos de amonio, de pirazolio, de colinio, de imidazolio sustituidos con alquilo o arilo en las posicionrd 1 y 3 y/o mezclas de los mismos.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09002161.

Solicitante: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V..

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: HANSASTRASSE 27C 80686 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: FINK, HANS-PETER, EBELING,HORST DR.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C08J3/09 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08J PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS; TRATAMIENTO POSTERIOR NO CUBIERTO POR LAS SUBCLASES C08B, C08C, C08F, C08G o C08H (trabajo, p. ej. conformado, de plásticos B29). › C08J 3/00 Procesos para el tratamiento de sustancias macromoleculares o la formación de mezclas. › en líquidos orgánicos.
  • C08J5/18 C08J […] › C08J 5/00 Fabricación de artículos o modelado de materiales que contienen sustancias macromoleculares (fabricación de membranas semipermeables B01D 67/00 - B01D 71/00). › Fabricación de películas u hojas.
  • C08L1/08 C08 […] › C08L COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones basadas en monómeros polimerizables C08F, C08G; pinturas, tintas, barnices, colorantes, pulimentos, adhesivos C09; filamentos o fibras artificiales D01F; composiciones para el tratamiento de textiles D06). › C08L 1/00 Composiciones de celulosa, celulosa modificada o derivados de celulosa. › Derivados de celulosa.

PDF original: ES-2535731_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la fabricación de una lámina soplada de carbamato de celulosa

La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una lámina soplada de carbamato de celulosa a partir de una solución de hilatura de carbamato de celulosa, en el que el carbamato de celulosa está disuelto en al menos un líquido iónico. En este procedimiento se extruye una solución de carbamato de celulosa en un líquido iónico en un baño de coagulación.

A nivel mundial se producen cantidades actualmente considerables de productos, tales como fibras, láminas, materiales textiles no tejidos y otros cuerpos moldeados a partir de celulosa regenerada principalmente según el procedimiento de viscosa. Dado que el procedimiento de viscosa está unido a cargas medioambientales considerables, por ejemplo por disulfuro de carbono, ácido sulfhídrico, metales pesados, así como a altos costes de inversión, se realizan esfuerzos ya desde hace años en sustituir el procedimiento de viscosa por procedimientos alternativos. Se han desarrollado procedimientos a base de la disolución directa de celulosa en un disolvente adecuado o variantes de derivatización alternativas sin disulfuro de carbono.

Un procedimiento implantado (Tencel®) para la fabricación de fibras de celulosa es la hilatura de disoluciones de la celulosa en óxidos de amina, preferentemente en N-óxido de N-metil-morfol¡na (NMMO), de forma especial debido al hecho de que con ello se evita el paso engorroso de la derivatización de la celulosa. Por el documento DE 2830 685 y el documento US 3.767.756 así como el documento EP 0 490 870 se sabe que la celulosa es soluble en un sistema de NMMO-agua y mediante hilatura en una solución de NMMO en la mayoría de los casos acuosa puede procesarse para obtener fibras textiles.

La fabricación de láminas de celulosa mediante extrusión de una solución de celulosa en NMMO en un baño de coagulación así como las láminas fabricadas con este procedimiento y su uso son objeto de las invenciones descritas en el documento DE 44 21 482 y el documento EP 0 662 283.

Otra posibilidad conocida para la fabricación de cuerpos moldeados a partir de celulosa regenerada consiste en la precipitación de una solución de carbamato de celulosa (documentos EP 57 105, EP 178 292), que se forma mediante reacción de celulosa con urea. El carbamato de celulosa es soluble en solución de hidróxido de sodio fría y puede regenerarse en solución de hidróxido de sodio caliente de nuevo para dar celulosa.

Para la productividad de los procedimientos de hilatura en húmedo de celulosa descritos es desventajosa la baja concentración de sólido de la celulosa en la solución de hilatura que por regla general asciende a del 8 % al 15 %.

El uso de concentraciones por encima del 20 % para la fabricación de fibras celulósicas a base de extrusión de disoluciones de carbamato de celulosa en NMMO se describe en el documento DE 10 2004 007 616. De manera desventajosa repercuten en este procedimiento las altas viscosidades de solución de hilatura. La preparación de solución de hilatura se realiza mediante hinchamiento del carbamato de celulosa en una mezcla a del 40 % al 70 % de NMMO y agua y posterior separación por destilación del agua, lo que requiere tiempos de disolución considerables y una demanda energética más alta.

Como disolvente adicional para celulosa se han descrito más recientemente los líquidos iónicos. Los líquidos iónicos son sales que están constituidas por un catión cíclico, en la mayoría de los casos que contiene nitrógeno y un anión orgánico o inorgánico y tienen un punto de fusión por debajo de 100 2C. Las posibilidades para la síntesis de líquidos iónicos, el uso como medio en reacciones químicas y también como disolvente para celulosa así como la conformación de estas disoluciones para obtener fibras se describen en las publicaciones mencionadas a continuación (G. Laus, G. Bentivoglio, H. Schottenberger, V. Kahlenberg, H. Kopacka, T. Róder, H. Sixta "lonic Liquids: Current Developments, Potential and Drawbacks for Industrial Applications" en Lenzinger Berichte, 84(2005) 71-85).

En el documento WO 2006/000197 se describen un procedimiento y un dispositivo para la fabricación de cuerpos moldeados a partir de disoluciones de celulosa en líquidos iónicos. Las celulosas se ponen en contacto en este caso con agua y se alimentan en forma húmeda al proceso de disolución. Esto significa que el agua debe separarse durante la disolución, de manera que se ven influidos el tiempo de disolución y la demanda energética. Las disoluciones de hilatura descritas con concentraciones de hasta el 20 % tienen viscosidades de cizallamiento cero muy altas.

S. Barthel et al. describen en Green Chem., 2006,8,301-306 un procedimiento para la acilación así como para la carbanilación de celulosa en líquidos iónicos.

Por el documento DE 10 2004 007616 A1 se conocen fibras resistentes a la rotura y otros cuerpos moldeados de carbamato de celulosa o celulosa que se obtiene mediante regeneración de carbamato de celulosa, así como su fabricación mediante extrusión de una solución de carbamato de celulosa en N-óxido de N-metilmorfolina.

Además, el documento DE 10 2004 031025 B3 describe un procedimiento para la fabricación de cuerpos moldeados de celulosa con líquidos iónicos como disolvente, en el que se disuelve la celulosa, se conforma la solución para obtener fibras o láminas/membranas, se regenera la celulosa mediante precipitación en disoluciones acuosas, se separa el disolvente mediante lavado y se secan los cuerpos moldeados.

El documento US 4.404.369 se refiere a un derivado de celulosa soluble en álcali que se obtiene mediante tratamiento de celulosa con amoníaco líquido y urea disuelta en el mismo.

El documento WO 2007/026886 A1 se refiere a una combinación polimérica que está formada de polirotaxano y otro material polimérico, así como a un cuerpo moldeado formado a partir de la misma.

Por el documento WO 95/07811 se conoce un dispositivo y un procedimiento para la fabricación de láminas celulósicas que se obtienen mediante extrusión de una solución calentada de celulosa en un óxido de amina terciario.

El documento WO 95/35340 se refiere a un procedimiento para la fabricación de láminas de celulosa orientadas mediante hilatura de celulosa disuelta en óxidos de amina en un baño de precipitación.

El documento US 2.134.825 se refiere a derivados de celulosa, por ejemplo carbamato de celulosa, así como a cuerpos moldeados fabricados a partir de los mismos.

El documento EP 0402707 se refiere a un procedimiento para la fabricación de aminometanato de celulosa, en el que se lleva la celulosa a una solución acuosa que contiene urea, así como a cuerpos moldeados fabricados a partir del mismo.

Partiendo de esto era objetivo de la presente invención facilitar un procedimiento respetuoso con el medioambiente para la fabricación de láminas sopladas de carbamato de celulosa cualitativamente de alta calidad, que cumpla las exigencias con respecto a bajos costes de inversión y producción mediante altas concentraciones de solución.

Este objetivo se consigue con respecto al procedimiento para la fabricación de una lámina soplada de carbamato de celulosa con las características de la reivindicación 1. A este respecto, las respectivas reivindicaciones dependientes representan perfeccionamientos ventajosos.

Se describe una solución de hilatura de carbamato de celulosa, siendo soluble el carbamato de celulosa en al menos un líquido iónico. A este respecto, la concentración de carbamato de celulosa de la solución de hilatura asciende al menos al 15 % en peso y la viscosidad de cizallamiento cero, medida a 100 2C, se encuentra a este respecto en un intervalo de 50 a 7500 Pas.

Sorprendentemente se mostró que el carbamato de celulosa se disuelve hasta obtener altas concentraciones en líquidos iónicos y puede conformarse para obtener láminas sopladas con altas resistencias. De manera igualmente sorprendente se mostró que las disoluciones altamente concentradas comparadas con celulosa en líquidos iónicos y también con carbamato de celulosa en NMMO tienen viscosidades de cizallamiento cero mucho más bajas a la temperatura de procesamiento.

Para la preparación de la solución de hilatura se disuelve carbamato de celulosa con agitación o amasado a temperaturas por encima de 80 2C en un líquido iónico y se filtra la solución de hilatura resultante.

Preferentemente se usa carbamato de celulosa secado para la preparación de la solución de hilatura y se forma la solución de hilatura mediante mezclado mecánico a temperaturas entre 80 y 120 2C, preferentemente entre 90 y 100... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la fabricación de una lámina soplada de carbamato de celulosa, en el que se extruye una solución de hilatura de carbamato de celulosa que contiene una solución de carbamato de celulosa en al menos un

líquido iónico, con una concentración de carbamato de celulosa de la solución de hilatura de al menos el 15 % en peso y una viscosidad de cizallamiento cero, medida a 100 2C, en el intervalo de 50 a 7500 Pas, a través de una boquilla de soplado de película así como a continuación de esto a través de un espacio de aire exterior en un baño de coagulación, en donde el líquido iónico se selecciona del grupo que está constituido por compuestos de amonio, de pirazolio, de colinio, de imidazolio sustituidos con alquilo o arilo en las posicionrd 1 y 3 y/o mezclas de los 10 mismos.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el líquido iónico se selecciona del grupo que está constituido por acetato de butil-metil-imidazolio, cloruro de butil-metil-lmidazolio, cloruro de etil-metil-imidazolio, acetato de etil-metil-imidazolio, acetato de butil-etil-imidazolio, cloruro de butil-etil-imidazolio, cloruro de metil-

tetradecil-imidazolio, bromuro de butil-metil-imidazolio, tiocianato de butil-metil-imidazolio, tiocianato de etil-metil- imidazolio, tiocianato de butil-etil-imidazolio, acetato de hidroxipropil-metil-imidazolio, cloruro de hidroxipropil-metil- imidazolio y/o cloruro de butil-metil-piridinio, cloruro de butil-metil-piridinio y/o cloruro de etoximetil-metil-pirrolidinio.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que como baño de coagulación 20 se usa una solución acuosa al menos de un líquido iónico.

4. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado por que la concentración en peso del al menos un líquido iónico en la solución acuosa asciende a del 0,5 % al 50 % en peso, preferentemente del 2 % al 25 % en peso.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la temperatura de la solución de hilatura asciende a de 50 a 150 2C, preferentemente de 80 a 120 2C.


 

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