BRPI0702812B1 - Viscose product - Google Patents

Description

“PRODUTO DE VISCOSE” CAMPO DA INVENÇÃO 0 presente pedido refere-se a um método para uso de polpas com alto teor de hemicelulose na fabricação de viscose e as suas fibras resultantes.

DESCR1CÂO DA INVENÇÃO

Uma polpa usada para a fabricação de rayon tem um alto teor de alfa-celulose geralmente na faixa de 88 a 98 porcento, onde alfa-celulose representa a fração insolúvel de polpa que não é dissolvida quando a polpa é tratada com 17,5% de hidróxido de sódio. Tais polpas são chamadas de polpas de dissolução. Para se alcançar este grau de pureza, os fabricantes devem remover uma quantidade substancial da hemicelulose por, por exemplo, pré-hidrólise de vapor antes do cozimento de uma polpa Kraft, ou por extração cáustica a frio no processo de alvejamento, desta forma adicionando substancialmente o custo de fabricação. Uma alta percentagem de pentosanos e outras hemiceluloses é prejudicial em polpa com grau de rayon devido aos problemas que eles causam na filtração, fiação, propriedades das fibras e também porque eles são uma indicação de que a estrutura morfológica da polpa não tenha sido alterada suficientemente para se obter a reatividade desejada.

Brevemente, o processo de viscose é como a seguir. Impregnação ou maceração requer 18% de hidróxido de sódio e é realizada na impregnação de folha em prensas hidráulicas com placas de aço perfuradas em bateladas de folhas de celulose verticalmente inseridas, ou como impregnação em pasta fluida, onde uma pasta fluida de fibras em aproximadamente 18 porcento de cáustico é preparada. A operação anterior é em batelada e o excesso de produto cáustico é removido por drenagem do produto cáustico e então pressionamento da celulose alcalina a uma relação em peso de prensa fixado. A operação de impregnação de pasta fluida é contínua ou em batelada e é seguida por pressionamento da pasta fluida por, por exemplo, prensas de rolo perfuradas ou filtros de vácuo com rolos de prensa. Neste ponto, a celulose alcalina contém cerca de 30 porcento de celulose e 15 porcento de hidróxido de sódio. Ela é então cortada, em batelada em cortadores de lâmina sigma resfriados, ou continuamente em cortadores de disco para fragmentos de celulose alcalina. Os fragmentos de celulose alcalina são então envelhecidos em uma maneira controlada a 15-40°C por um tempo fixado, dependendo do uso final do produto para reduzir o grau de polimerização na faixa de 400 a 600. A xantação é então conduzida em batedeiras ou barquetas, por meio do que dissulfeto de carbono é carregado no vaso. Aproximadamente três horas são requerida em 20 - 35°C para dar um grau de substituição do grupo xantano de cerca de 0,4 - 0,5. Os fragmentos de xantato são então dissolvidos em material cáustico para dar viscose que contém celulose na forma de xantato de celulose. A dissolução é realizada em vasos equipados com agitadores de pá. A viscose é amadurecida, filtrada e desaerada antes da regeneração. A celulose é regenerada por extrusão da viscose nos banhos de coagulação, um ou dois em série, contendo ácido sulfurico e tais sais, tais como sulfato, bissulfato e bissulfito de sódio, sulfato de magnésio, sulfato de amônio e sulfato de zinco. A composição dos banhos varia com os efeitos desejados. Um banho típico contém cerca de 130 g/1 de H2S04, 280 g/1 de Na2S04, 15 g/1 de ZnS04, e 60 g/1 de glucose. Se dois banhos forem usados em série, o segundo é ácido para completar a regeneração, enquanto que o primeiro pode ser ácido ou um banho principalmente de sal. A temperatura dos banhos de coagulação é mantida em tomo de 50°C, a velocidade de fiação é em tomo de 100 m/min e o trajeto do banho é normalmente em tomo de 25 cm ou mais. Os furos da fieira variam em diâmetro de 0,05 a 0,30 mm. O número de filamentos por fio varia de 10 a 1.000 e, no caso de fibra de grampo de rayon, até 50.000. O fio emergente é estirado por rodas de alcatruz em diferenciais de velocidade diferentes e subseqüentemente girado em uma bobina de rotação ou coletado como uma torta centrífuga em um vaso giratório ou alimentado a um cortador. As bobinas, tortas ou fibras de grampo cortadas são então lavadas, dessulfurizadas, alvejadas, e tratamento de acabamento aplicado. A fabricação de celofano segue o mesmo padrão como fios têxteis até o estágio de coagulação, com pequenas mudanças no sistema de manuseamento cáustico. A viscose é extrusada através de uma fenda em um ou dois banhos de coagulação, o primeiro dos quais pode somente conter sais. A folha de celofane passa através dos banhos de acabamento, um destes contém glicerol ou outros plastificantes e finalmente em uma seção secadora e então também modificada na indústria de conversão, tais como laminação, impressão e combinação com filmes plásticos, folhas de metal, papel ou placa.

Foi agora mostrado que uma polpa de grau sem dissolução experimental com altos níveis de hemicelulose, (depois chamada de polpa com altos níveis de hemicelulose), e consequentemente baixo custo, pode ser usada no processo de viscose para alcançar propriedades de fibras que são comparáveis com aquelas de polpas de dissolução. No processo, a polpa com alto teor de hemicelulose é misturada com uma polpa de grau de dissolução no processo de impregnação de folha ou processo de formação de pasta fluida. O termo hemicelulose refere-se a um grupo heterogêneo de polímeros de carboidrato com baixo peso molecular que são associados com celulose em madeira. As hemiceluloses são amorfas, polímeros ramificados, em contraste com celulose, que é um polímero linear. Os açúcares simples principais que se combinam para formar hemiceluloses são D-glucose, D-xilose, D-manose, L-arabinose, G-galactose, ácido D-glucurônico e ácido D-galacturônico. Como usado aqui, hemicelulose refere-se ao percentual em peso de xilano e manano em polpa seca em fomo. Em uma forma de realização, uma polpa com alto teor de hemicelulose contém pelo menos cerca de 12 porcento em peso de hemicelulose. Em outra forma de realização, a polpa contém pelo menos cerca de 10 porcento em peso de hemicelulose. O termo alto teor de hemicelulose significa pelo menos 10 porcento em peso de hemicelulose, em polpa com base no peso seco em fomo de polpa. O peso seco em fomo significa que a polpa foi seca a 105°C por pelo menos uma hora.

Em uma forma de realização, uma polpa com alto teor de hemicelulose é misturada com uma polpa de dissolução no processo de impregnação de folha. As duas polpas diferentes podem ser colocadas na forma de folha em compartimentos separados na prensa de impregnação ou elas podem ser colocadas em prensas de impregnação separadas. Em outro caso, após a impregnação e o pressionamento das folhas em uma relação em peso de prensa fixada, (PWR), a polpa é cortada para produzir fragmentos de celulose alcalina. Os fragmentos de celulose alcalina das prensas de impregnação separadas podem ser misturados para produzir fragmentos de celulose alcalina misturados. A misturação pode ser realizada ou após o corte das folhas de celulose alcalina e então envelhecimento, ou após o envelhecimento da celulose alcalina de cada uma das duas polpas diferentes, em um dado D.P. da celulose. D.P. refere-se ao grau de polimerização e representa o número de monômeros de D-glucose em uma molécula de celulose. Em uma forma de realização, a polpa com altos níveis de hemicelulose é misturada com a polpa de grau de dissolução em um nível de 50 porcento, ou menos, por peso seco total de polpa; em outra forma de realização, a polpa com altos níveis de hemicelulose é misturada com a polpa de grau de dissolução em um nível de 35 porcento, ou menos, por peso seco de polpa total; em outra forma de realização, a polpa com altos níveis de hemicelulose é misturada com a polpa de grau de dissolução em um nível de 20 porcento, ou menos, por total de peso seco de polpa; em ainda outra forma de realização, a polpa com altos níveis de hemicelulose é misturada com a polpa de dissolução em um nível de 10 porcento, ou menos, por peso seco total de polpa. As propriedades típicas de duas polpas com altos níveis de hemicelulose são apresentadas na Tabela 1: nas Tabelas 2, 2A e 3A representam propriedades de processamento de viscose de várias misturas de polpa. TABELA 1 ______ TABELA 2 Propriedades de polpa e celulose usando impregnação de folha Sulfito de Beech, da Lenzing; PHK da Buckeye * valor calculado TABELA 2A

Propriedades de fibra e viscose usando impregnação de folha Sulfíto de Beech, da Lenzing; PHK da Buckeye. As contagens de Queda das esferas, KW, KR e viscose e celulose foram determinadas em viscose não filtradas após 20 h. TABELA 3 Propriedades de polpa e celulose alcalina usando impregnação de folha * valor calculado TABELA 3A

Propriedades de fibra e viscose alcalina usando impregnação de folha As propriedades de fibras de preparações de viscose feitas de misturas de polpa são pelo menos iguais àquelas da polpa de dissolução, Tabela 2A e 3A. Em uma forma de realização, a força de tração das fibras preparadas de uma viscosidade contendo polpa com alto teor de hemicelulose é pelo menos igual à daquelas preparadas de uma polpa de grau de dissolução. Em outra forma de realização, a força de tração das fibras preparadas de uma viscose contendo misturas da polpa com altos níveis de hemicelulose e uma polpa de grau de dissolução é pelo menos igual àquela das preparadas a partir de uma polpa de grau de dissolução sozinha. O alongamento e o módulo de fibras preparadas somente das polpas com alto teor de hemicelulose, designadas como EK e EF, são pelo menos iguais aos das polpas de grau de dissolução. Em uma forma de realização, o alongamento das fibras preparadas a partir de uma viscose contendo polpa com altos níveis de hemicelulose é pelo menos igual ao daquelas preparadas a partir de uma polpa de grau de dissolução sozinha. Em outra forma de realização, o módulo das fibras preparadas a partir de uma polpa contendo viscose com altos níveis de hemicelulose e uma polpa de grau de dissolução é pelo menos igual ao daquelas preparadas a partir de uma polpa de grau de dissolução sozinha. A composição química das fibras de viscose é dada na Tabela 4. TABELA 4 ____________Níveis de Hemicelulose de Fibras de Viscose A hemicelulose total representa a soma de xilano e manano Em outra forma de realização, as polpas são misturadas em um processo de pasta fluida. Neste caso, a polpa com altos níveis de hemicelulose e as polpas com grau de dissolução podem ser adicionadas separadamente na forma de folhas ao meio alcalino, e então misturadas completamente para se obter uma pasta fluida fibrosa homogênea. Altemativamente, cada polpa pode ser adicionada a vasos de impregnação separados, em forma de folha, seguida por desintegração no vaso de impregnação, impregnação da polpa, pressionamento da celulose alcalina (AC) após a remoção do meio alcalino, e subseqüentemente cortando a celulose alcalina para conversão em fragmentos de celulose alcalina. Neste ponto, os fragmentos de celulose alcalina cortados podem ser misturados subseqüentemente ao corte e envelhecidos como uma mistura de celulose alcalina uniforme ou podem ser envelhecidos separadamente até um dado D.P. e então misturados. As propriedades da celulose alcalina e da viscose são mostradas na Tabela 5. TABELA 5 Propriedades de celulose alcalina e de viscose usando impregnação de pasta fluida Em uma forma de realização no processo de formação de pasta fluida, a polpa com altos níveis de hemicelulose é misturada com a polpa de grau de dissolução em um nível de 50 porcento, ou menos, por peso total seco de polpa; em outra forma de realização, a polpa com altos níveis de hemicelulose é misturada com a polpa de grau de dissolução em um nível de 35 porcento, ou menos, por peso total seco de polpa; em outra forma de realização, a polpa com altos níveis de hemicelulose é misturada com a polpa de grau de dissolução em um nível de 20 porcento, ou menos, por peso total de polpa; em ainda outra forma de realização, a polpa com altos níveis de hemicelulose é misturada com a polpa de grau de dissolução em um nível de 10 porcento, ou menos, por peso total seco de polpa.

As polpas de dissolução usadas para mistura com a polpa de grau sem dissolução com polpas com alto teor de hemicelulose podem ser Kraft, sulfito ou penugens de algodão. As polpas de sulfito e Kraft podem ser feitas de madeiras leves do sul ou do norte. A polpa comercialmente disponibilizada usada neste trabalho incluía o seguinte, uma polpa de sulfito da Saiccor com um Sie de 6,01%, um Si0 de 9,94% e um nível de hemicelulose de -2,3%; uma polpa de sulfito de Beech de Lenzing com um Sig de 7,45%, um Si0 de 11,72% e um nível de hemicelulose de 3,59%; uma polpa kraft pré-hidrolisada de Buckeye com um Sjg de 5,43%, um Sio de 8,18% e um nível de hemicelulose de 3,19%; uma polpa Kraft modificada experimental feita de poeira de serrote com um S^ g de 15,23%, um Sio de 16,81% e um nível de hemicelulose de -12,5%, designado como EK; e uma polpa Kraft modificada experimental para viscose feita de pedaços de pinho do sul com um Sjg de 3,78%, um Sio de 16,01% e um nível de hemicelulose de -12,5, designado como polpa EF. As propriedades analíticas de todas as polpas usadas são mostradas nas Tabelas 2 e 3.

Si8, como definido aqui, é 100% de Ris, onde RiS refere-se à quantidade residual de material não dissolvido deixado após a tentativa de se dissolver a polpa em uma solução cáustica de 18% e é expressada como um percentual. Sio, como definido aqui, é 100% de Ri0, onde Rio refere-se à quantidade residual de material não dissolvido deixado após a tentativa de se dissolver a polpa em 10% de solução cáustica e é expressada como um percentual. Geralmente, em uma solução cáustica de 10%, hemicelulose e celulose de cadeia curta quimicamente degradada são dissolvidas e removidas em solução. Em contraste, geralmente somente hemicelulose é dissolvida e removida em uma solução cáustica de 18%. Assim, a diferença entre o valor de Rio e o valor de Rig representa a quantidade de celulose de cadeia curta quimicamente degradada que está presente na amostra de polpa. O valor de Rio e o valor de Rí8 foram determinados por TAPPI 235. O percentual de hemicelulose foi determinado pelo método descrito neste pedido e representa a soma do percentual de manano e xilano na polpa ou fibra. A polpa Kraft modificada com alto teor de hemicelulose, designada como EF, pode ser feita em um processo de deslignificação prolongado contínuo comercial no laboratório utilizando um vaso reator especialmente construído com um equipamento auxiliar associado, incluindo bombas de circulação, acumuladores, e trocadores de calor diretos, etc. As temperaturas de reação podem ser controladas por aquecimento indireto e circulação contínua de licor de cozimento. No processo, o vaso reator é carregado com uma quantidade padrão de madeira livre de umidade equivalente. Uma etapa de pré-vaporização atmosférica opcional pode ser realizada antes do cozimento. Uma quantidade de licor de cozimento, variando de cerca de 50 a 80% do total, é então carregada ao digestor juntamente com água de diluição para alcançar a relação alvo de licor para madeira. O reator é então levado para a temperatura e para a pressão de impregnação e deixado permanecer pelo tempo alvo. Após o período de impregnação, uma porção adicional do licor de cozimento total é adicionada ao vaso reator, variando de cerca de 5 a 15% do total. O reator é então levado até a temperatura de cozimento e deixado permanecer lá pelo período de tempo alvo para simular a porção em co-corrente do cozimento.

Após a porção em co-corrente do cozimento, o restante do licor de cozimento pode ser adicionado ao vaso reator em uma taxa fixa. A taxa é dependente do período de tempo alvo e da proporção de licor de cozimento usado para esta etapa do cozimento. O reator pode ser controlado em uma temperatura de cozimento alvo e deixado permanecer aí durante a simulação da porção em contra-corrente do cozimento. O licor de cozimento gasto pode então ser retirado do reator em um recipiente de coleta externo na mesma taxa fixada. No final do cozimento, o vaso reator é vagarosamente despressurizado e deixado resffiar abaixo do ponto de vaporização. O vaso reator é então aberto e os pedaços de madeira cozidos coletados, drenados de licor, lavados, triados e tomados prontos para teste. As condições típicas que podem ser usadas para fazer uma polpa Kraft modificada de pedaços de pinho do sul que têm altos níveis de hemicelulose e designados como polpa de EK neste pedido são dadas na Tabela 6. TABELA 6 Parâmetros de Processo de Formação de Polpa para Madeira com Baixa Gravidade Específica PROCESSO DE ALVEJAMENTQ A polpa de Brownstock foi processada através do estágio ODEpD usando os seguintes níveis de adição de produtos químicos: Estágio de Oxigênio Hidróxido de sódio foi adicionado em uma taxa de 32 kg/t e peróxido em 13,6 kg/t. Uma resistência cáustica de 12% foi usada e a bandeja de topo do reator estava a cerca de 130°c.

Estágio D

Dióxido de cloro foi adicionado a 10-11,4 kg/t.

Estágio En Cáustico foi adicionado em uma taxa de cerca de 27,3 kg/t. Peróxido de hidrogênio foi adicionado em uma taxa equivalente a 18,2 kg/t. Estágio D

Dióxido de cloreto foi adicionado em uma taxa de 12,3 kg/t. A polpa tratada desta maneira tem um teor de hemicelulose (xilano e manano) de 11,92%.

Em outro exemplo, a madeira de gravidade específica baixa tendo uma gravidade específica de 0,410 foi transformada em pasta fluida usando o processo de Kraft e subseqüentemente alvejada e tratada com quantidades variáveis de oxigênio para reduzir sua viscosidade. Os componentes nas polpas feitas usando pedaços de madeira com baixa gravidade específica são 7,2% de xilanos e 5,5% de mananos para um nível de hemicelulose total de 12,7% em peso de hemicelulose. A Tabela 7 mostra propriedades típicas de polpa de cozimento de uma madeira com baixa gravidade específica. ____________________________TABELA 7_____________________________ As condições de formação de polpa usadas para pedaço de madeira típico tendo uma gravidade específica de 0,495 são mostradas na Tabela 8. TABELA 8 Parâmetros de Processo de Formação de Polpa para Madeira sem Baixa Gravidade Específica A Tabela 9 mostra propriedades típicas de polpa de três diferentes cozimentos usando pedaços de madeira convencionais feitos de uma madeira sem baixa gravidade específica. Os componentes nas polpas feitas usando pedaços de madeira sem baixa gravidade específica foram 5,7% de xilanos; e 5,9% de mananos. TABELA 9 Exemplo de Condições de Formação de Polpa - Polpa Kraft Modificada. EK A polpa de pó de serra de Brownstock foi produzida em um digestor de M & D de escala industrial. O digestor foi operado em uma temperatura de cerca de 182°C, e tempo de residência médio no digestor foi cerca de 60 minutos. O licor branco foi usado como o licor de cozimento no digestor. O licor branco tinha um álcali titulável total (TTA) de 115,2 gramas por litro como Na20, um álcali ativo (AA) de 99,2 gramas por litro como Na20, um álcali efetivo (EA) de 81,6 gramas por litro como Na20. A formação de sulfítos do licor branco foi 28% de TTA. A gravidade específica do licor branco foi 1,15. A polpa kraft alcalina não alvejada de pó de serra de madeira macia do Norte (as principais espécie de madeira foram Coníferas norte-americanas, espruce e pinheiro Lodgepole), produzida sob as condições estabelecidas, com um número kappa de 21,0 (Padrão TAPPI T236 cm-85 e uma viscosidade de 110 cp (TAPPI T230) (D.P. de 1264), e um teor de hemicelulose de 14,1% ± 1,5%.

Brownstock foi processado por alvejamento de cinco estágios D0 Epi Di Ep2 D2 com um estágio de Papricycle intermediário D0 e Epi.

Estágio Dn Um nível de dióxido de cloro de 6,8-9,5 kg/ADMT a 68°C foi usado.

Estágio de Papricycle Este estágio foi realizado em um pH alvo de 12,0 a 74°C usando 9,1 kg/ADMT.

Estágio Epi Este estágio é chave para reduzir a viscosidade. O peróxido foi adicionado em 22,7 kg/ADMT.

Cáustico foi adicionado em 22,7 kg/ADMT a 84°C e um pH de 11,2.

Estágio D1 C102 foi adicionado a 12,5 kg/ADMT.

Estágio Ep?

Peróxido foi adicionado a 50 kg/ADMT e cáustico a 29,5-31,8 kg/ADMT.

Estágio D?

Dióxido de cloro foi adicionado em um nível de 5 kg/ADMT PREPARAÇÃO DE POLPA PARA USO EM IMPREGNAÇÃO DE FOLHA As folhas de polpa, misturadas nas relações mostradas nas Tabela 2, 2A, 3 e 3A, foram preparadas com as polpas Kraft modificadas designadas como polpa EF, preparadas de pedaços de pinho do sul e a polpa Kraft modificada designada como polpa EK, preparada a partir de pó de serra de madeira macia do norte como a seguir. As quantidades apropriadas de polpa de dissolução e de polpa com alto teor de hemicelulose, com base no peso seco em fomo, e as relações indicadas nas Tabelas 2, 2A, 3 e 3A foram dispersadas em água em consistência de 3% com um misturador Lightening. A pasta fluida fibrosa resultante teve a água retirada através de uma peneira de 30,5 cm x 30,5 cm, o emaranhado desidratado pressionado duas vezes em uma prensa TAPPI, e seco com vapor para fazer uma folha de 750 g/m, 0,55 g/m2. Como um exemplo, um 85% PHK 15% EK significa que a folha de polpa continha polpa de PHK com 85% em peso seco em forno total e 15% em peso seco em fomo total da polpa sem grau de dissolução com alto teor de hemicelulose.

PREPARAÇÃO DE POLPA PARA USO EM IMPREGNAÇÃO DE PASTA FLUIDA

Uma mistura fibrosa de uma polpa de dissolução e a polpa sem grau de dissolução com o alto teor de hemicelulose, designada como polpa EF, preparada de pedaços de pinho do sul e uma mistura fibrosa de uma polpa de grau de dissolução e a polpa com os altos níveis de hemicelulose, designada como polpa EK, foram preparadas a partir de pó de serra de madeira macia do norte. As quantidades apropriadas da polpa de dissolução e a polpa com alto de teor de hemicelulose, com base em peso seco em fomo, e as relações indicadas na Tabela 5 foram dispersas em água em uma consistência de 3% com um misturador Lightening. A pasta fluida fibrosa resultante foi desidratada, centrifugada, felpada com um moinho de pinho e seca por ar. As fibras de polpa felpadas resultantes foram usadas para impregnação de pasta fluida.

Impregnação de Folha A impregnação foi conduzida em uma prensa de impregnação usando 12-14 folhas da polpa misturada, mostrada nas Tabelas 2 e 3, e 18% de cáustico em temperatura ambiente por 40 minutos. As folhas foram pressionadas em uma prensa de Blashke em uma relação de peso de prensa (PWR) em 60 segundos em uma pressão de 30 bar. A relação de peso de prensa (PWR) é definida como o peso final da celulose alcalina dividido pelo peso seco em fomo inicial de celulose. O peso seco em fomo é o peso de uma amostra após a secagem a 105°C por pelo menos uma hora.

Corte / Envelhecimento As folhas de celulose alcalina foram cortadas através de um refínador de laboratório e os fragmentos de celulose alcalina cortados foram envelhecidos a 28°C para alcançar um D.P. alvo (CED, solução de cuprietilenodiamina) de 580. D.P. foi determinado por SACN-CM-15:88. No teste, a solução de cuprietilenodiameno comercial (cueno), 1 mol/1 foi usado em uma concentração de 0,2% em um cueno em mistura 50/50 (1 mol/1) / água a 25°C. A fórmula para D.P. foi como a seguir, D.P. < 950 : η = 0,42 x D.P. e D.P. > 950: η = 2,28 x D.P.0,76. Álcali e celulose em AC foram determinados como a seguir. Cinco g de AC e 25 ml de H2SO4 IN foram misturados em um frasco e diluídos com água após 15 minutos. Após um adicional de 5 minutos, a mistura foi titulada com NaOH 1 N usando laranja de metil como indicador, O percentual de álcali foi calculado como [(25-c) x 4] / W, onde c é a concentração de NaOH, e W é 0 peso da amostra. A celulose em AC foi determinada pela lavagem completa da celulose precipitada da análise de AC em um funil fritado e secagem da celulose a 105°C. O percentual de celulose foi calculado como (w x 100) / W, onde w é 0 peso da amostra seca e W é 0 peso da AC.

Xantacão / Dissolução / Filtracão Os fragmentos de celulose alcalina (AC) foram xantados a secos em um frasco giratório. Os fragmentos de AC foram introduzidos no frasco e 0 frasco foi evacuado. CS2, 28 porcento em peso em celulose seca, foi introduzido no frasco, e a xantação deixada ocorrer por 1,5 h a 28°C. A dissolução do xantato de celulose foi conduzido pela misturação dos fragmentos de xantato com cáustico contendo 0,1% de hemicelulose por 2 horas a 2-12°C para fazer uma solução de viscose com 8,5% de celulose, 6% de cáustico e 28% de CS2. A solução de viscose para fiação foi filtrada usando Telas de Southwes e Filtros (Bélgica) com três telas de filtração com aberturas de 20,10 e 5 μπι, respectivamente. Para capacidade de filtração, um tubo de 400 ml é enchido com viscose e uma pressão de 2 bar é aplicada sobre uma área de superfície de 4 cm2 usando um papel de filtro com uma permeabilidade de ar de 15 ± 2 1/min. No teste, a quantidade de viscose filtrada nos primeiros 20 minutos é medida em gramas (a), e então nos próximos 20 a 60 minutos, a viscose é medida em gramas (b). Com base nestes valores, a capacidade de filtração é calculada como KW = 100000 x (2-b/a) / (a + b). KR é a capacidade de filtração corrigida pela viscosidade de acordo com a seguinte equação, KR = F x KW/η0*4, onde η é o tempo de queda de esfera de uma esfera de 3,18 mm em segundos, e F é a área da superfície do filtro de 4 cm2. Uma boa faixa de capacidade de filtração para KW e KR é 500 e menos. A viscose foi amadurecida em 20 a 25°C na faixa de 8°H. H é o grau ou número de Hotterroth e representa o número de mililitros de 10% de cloreto de amônio que é necessário para ajudar em uma viscose diluída para induzir uma coagulação incipiente sob condições padrão. No teste, 20 g de viscose foram diluídos com 30 ml de água e titulados com 10% de solução de cloreto de amônio até a coagulação. O Grau de Substituição (D.S.) do grupo xantato foi determinado em viscose imediatamente após o término da misturação. A viscosidade da queda de esferas, o valor de filtração e a contagem de partículas foram determinados após 20 horas de amadurecimento. A viscosidade de queda de esfera é o tempo requerido em segundos para que uma bola de aço de 3,18 mm caia 20 cm em viscose em um cilindro de diâmetro de 20 cm a 20°C. A contagem das partículas foi determinada com um contador de partículas de PAMAS. O D.S. (grau de substituição) do grupo xantato foi determinado como a seguir. Um grama de viscose é dissolvido em 100 ml de água fria e então, sob resfriamento, CO2 é alimentado na solução até 0 ponto onde sulfeto de hidrogênio não é detectado com papel de acetato de chumbo (2) na corrente de C02. A solução é então titulada com solução de 0,02% de iodo usando amido como indicador. O valor de gama é calculado como (a x 32,4)/W x b, onde a é o volume de 0,02 porcento de solução de iodo, b é a celulose em viscose e W é o peso da amostra. O álcali e a celulose em viscose foram determinados como a seguir. De dois a três gramas de viscose foram precisamente pesados e dissolvidos em 100 ml de água. Vinte ml de H2SO4 0,5 N foram adicionados e a mistura chacoalhada. A mistura foi titulada após 30 minutos com NaOH 0,5 N usando vermelho de metil como indicador e o teor de álcali calculado como a seguir: onde a é o volume de NaOH 0,5 N consumido e W é 0 peso da amostra de viscose. O teor de celulose em viscose foi determinado pesando-se precisamente 3 gramas de viscose em uma lâmina e a viscose pressionada em um filme fino com uma segunda lâmina. As duas lâminas são separadas e cada lâmina seca por 15 min a 50°C, então imersas em um banho contendo 10% de H2SO4., Os filmes são então lavados completamente e secos a 105°C e 0 teor de celulose na viscose calculado.

Fiação A viscose foi fiada através de uma fieira com furo 40 com 70 μπι em um banho de coagulação de 80 g/1 de ácido sulfúrico, 240 g/1 de sulfato de sódio e 30 g/1 de sulfato de zinco a 48° C. Um banho de decomposição contendo 50 g/1 de ácido sulfurico e 20 g/1 de sulfato de sódio foi usado. O título das fibras único foi 2,8 dtex. A lavagem foi conduzida no primeiro rolo coincidente em temperatura ambiente e em dois e três rolos coincidentes a 60°C. Os filamentos foram acabados com Stocko MW 5866. Dois rolos foram secos de uma vez em uma temperatura de 100 a 70°C. O encolhimento foi 1,5%, a relação de estiragem 1,2 e uma velocidade de fiação de 40 m/min.

Impregnação de Pasta fluida Em casos onde a polpa de Saiccor foi misturada com a polpa de EF, cada polpa foi primeiro dispersada em água, as duas misturas fibrosas então misturadas em uma mistura única, agitada, desidratada, e feita em folhas. As folhas resultantes foram secas por ar e então um peso fixo de polpa introduzida no vaso de impregnação de pasta fluida contendo 17,8 porcento de hidróxido de sódio, agitada para desintegrar as folhas, e impregnadas por 30 minutos a 45°C. No caso onde a polpa de PHK foi usada, a polpa foi primeiro cortada em quadrados de 1,25 a 1,25 cm e então desintegrada junto com a polpa de EF, na forma de folha, no meio de pasta fluida. A pasta fluida resultante foi então processada como previamente descrito. Em ambos os casos, a pasta fluida resultante foi drenada para recuperar a celulose alcalina e então pressionada até um PWR de 2,95. A celulose alcalina pressionada foi então cortada em um cortador de alta velocidade para produzir fragmentos de celulose alcalina. Os fragmentos de AC foram envelhecidos em 46,5 °C e a viscosidade determinada por TAPPIT25. A xantação foi conduzida co m 28% em peso de dissulfeto de carbono em peso seco de celulose por 60 minutos a 31°C. Os fragmentos de xantato resultante foram dissolvidos em material cáustico para fazer uma viscose de composição 9,0/5,5/28. A solução de viscose resultante foi amadurecida a 18°C e a capacidade de filtração determinada na viscose amadurecida usando um pacote de filtro contendo uma peça de roupa de musselina, uma peça de papel de filtro Whatman 54 e duas peças de flanela de cantão. A muselina e a flanela foram obtidas da Celanese Corp. of America. No método, o volume de filtrado é gravado a cada dez minutos e um gráfico de tempo versus tempo/volume é plotado para se obter uma inclinação.

Análise de Acúcar Este método é aplicável para a preparação e análise de polpa e amostras de madeira para a determinação das quantidades dos seguintes açúcares de polpa: fiicose, arabinose, galactose, ramnose, glucose, xilose e manose usando cromatografia de troca aniônica de alta performance e detecção amperométrica pulsada (HPAEC/PAD).

SUMÁRIO DO MÉTODO

Os polímeros de açúcares de polpa são convertidos em monômeros por hidrólise usando ácido sulfürico. As amostras são moídas, pesadas, hidrolisadas, diluídas até um volume final de 200 ml, filtradas diluídas novamente (1,0 ml + 8,0 ml H20) na preparação para análise por HPAEC/PAD.

AMOSTRAGEM. MANUSEAMENTO DA AMOSTRA E CONSERVAÇÃO

As amostras úmidas são secas por ar ou secas em forno a 25 ± 5°C

EQUIPAMENTO REQUERIDO

Autoclave, Market Forge, Modelo # STM-E, Série # C-1808 100 x 10 ml Polyvials, septa, caps, Dionex Cat # 55058 Chacoalhador de Banho de Água Gyrotory, Modelo G76 ou algum equivalente.

Equilíbrio capaz de pesar até ± 0,01 mg, tal como Mettler HL52 Analytical Balance.

Intermediate Thomas-Wiley Laboratory Mill, tela de 40 mesh. fomo a vácuo NAC 1506 ou equivalente.

Filtros 0,45 μ GHP, Gelman tipo A/E, (discos de filtro de fibra de vidro de 4,7 cm, sem aglutinante orgânico) Tubos de teste com paredes duras com rebordo de despejamento, 2,5 x 20 cm.

Integrador Químico de Vapor Comply SteriGage bomba de gradiente livre de metal GP 50 Dionex com quator entradas para solvente.

Detector amperométrico pulsado Dionex ED 40 com eletrodo de trabalho de ouro e eletrodo de referência em estado sólido Auto-amostrados Dionex AS 50 com um compartimento térmico contendo as colunas, a célula ED40 e o anel injetor O aparelho de Adição de Solvente Pneumático Dionex PC 10 com frasco plástico de 1 1 Frascos de solvente de polietileno 32-L Dionex com saída de solvente e tampas de entrada de gás hélio Coluna de troca iônica CarboPac PAI (Dionex P/N 035391), 4 mm x 250 mm Coluna de guarda CarboPac PAI (Dionex P/N 043096), 4 mm x 50 mm Aparelho de filtração de solvente Millipore com filtros Tipo HA 0,45 u ou equivalente REAGENTES REQUERIDOS

Todas as referências a H2O é Millipore H2O Solução de ácido sulfurico 72% (H2SO4) - transferir 1S3 ml de água em um frasco de Erlenmeyer. Colocar 0 frasco em gelo em um tubo de Rubbermaid em uma tampa e deixar 0 frasco resfriar. Despejar vagarosa e cuidadosamente, com agitação, 470 ml de 96,6% de H2SO4 no frasco. Deixar solução resfriar. Transferir cuidadosamente para 0 frasco mantendo um dispensador de 5 ml. Ajustar 0 dispensador para 1 ml. Uma solução de hidróxido de sódio JT Baker 50%, Cat. No. Baker 3727-01, [1310-73-2] Acetato de sódio Dionex, anidro (82,0 ± 0,5 gramas / 1 de H20), Cat. No. 59326, [127-09-3]. PADRÕES Padrões Internos A fucose é usada para as amostras de polpa Kraft e de dissolução. 2-Deoxi-D-glucose é usada para as amostras de polpOa de madeira.

Fucose, padrão interno. 12,00 ± 0,005 g de Fucose, Sigma Cat. No. F 2252, [2438-80-4], é dissolvida em 200,00 ml de H2O, dando uma concentração de 60,00 ± 0,005 mg/ml. Este padrão é armazenado no refrigerador. 2-Deoxi-D-glucose, padrão interno. 12,00 ± 0,005 g de 2-Deoxi-D-glucose, Fluka Cat. No. 32948 g [101-77-9] são dissolvidos em 200,00 ml de H20, dando uma concentração de 60,00 ± 0,005 mg/ml. Este padrão é armazenado no refrigerador.

SOLUÇÃO PADRÃO DE CARGA DE POLPA KRAFT

Solução de Trabalho de Poba Kraft Pesar cada açúcar separadamente até 4 dígitos significativos e transferir os mesmos para um frasco volumétrico de 200 ml. Dissolver os açúcares em uma pequena quantidade de água. Levar até o volume com água, misturar bem, e transferir o conteúdo para dois frascos âmbar com 0,12 litros limpos. Rotular e armazenar no mesmo refrigerador. Fazer padrões de trabalho como na seguinte tabela.

CONCENTRAÇÕES PADRÃO DE AÇÚCAR NA POLPA PARA POLPAS KRAFT

Solução Padrão de Carga de Polpa de Dissolução CONCENTRAÇÕES PADRÃO DE AÇÚCAR NA POLPA DE DISSOLUÇÃO Açúcar_____ Fabricante __________Pureza____________g/100 ml________ Glucose Sigma 99% 6,40 Xilose Sigma 99% 0,120 Manose Sigma 99% 0,080 Solução de Trabalho de Polpa de Dissolução Pesar cada açúcar separadamente até 4 dígitos significativos e transferir os mesmos para um fiasco volumétrico de 200 ml. Dissolver os açúcares em uma pequena quantidade de água. Levar até o volume com água, misturar bem, e transferir o conteúdo para dois fiascos âmbar com 0,12 litros limpos. Rotular e armazenar no mesmo refrigerador. Fazer padrões de trabalho como na seguinte tabela. CONCENTRAÇÕES PADRÃO DE AÇÚCAR NA POLPA PARA POLPAS DE DISSOLUÇÃO

Solução Padrão de Carga de Polpa de Madeira CONCENTRAÇÕES PADRÃO DE AÇÚCAR NA POLPA DE MADEIRA

Dispensar 1 ml da solução de fucose em um frasco de 200 ml e levar até um volume final. A concentração final vai ser 0,3 mg/ml.

Solução de Trabalho de Polpa de Madeira Usar a solução de carga de Polpa Kraft e as soluções de carga de fucose e ramnose. Fazer os padrões de trabalho como na seguinte tabela. CONCENTRAÇÕES PADRÃO DE AÇÚCAR NA POLPA PARA POLPAS KRAFT PROCEDIMENTO Preparação de Amostra Moer 0,2 ± 0,5 g de amostra com um tamanho de tela Wiley Mill 40 mesh. Transferir ~200 mg de amostra em um recipiente de Teflon de 40 ml e tampar. Secar durante a noite no forno de vácuo a 50°C. Adicionar 1,0 ml de 72% de H2SO4 ao tubo de teste com 0 dispensador de Brinkman. Agitar e esmagar com a extremidade redonda de um vidro ou haste de agitação de Teflon por um minuto. Ligar o aquecimento para 0 Chacoalhador de Banho de Água Giratório. Os ajustes são os seguintes: Calor: Alto Termostato de Controle: 7°C

Termostato de Segurança: 25 °C

Velocidade: nenhuma Chacoalhador: desligado Colocar 0 suporte de tubo de teste no chacoalhador de banho de água giratório. Agitar cada amostra 3 vezes, uma vez entre 20-40 min, novamente entre 40-60 min, e novamente entre 60-80 min. Remover a amostra após 90 min. Dispensar 1,00 ml de padrão interno (Fucose) em amostras de Kraft.

Cobrir de maneira apertada as amostras e os frascos padrão com folha de alumínio para se estar seguro de que a folha não vai sair no autoclave.

Colocar um Integrador de Vapor Comply SteriGage no suporte do autoclave. Ligar o autoclave por 60 minutos em uma pressão de 95-105 kPa e em uma temperatura > 127°C. Remover as amostras do autoclave. Resfriar as amostras. Transferir as amostras para os frascos volumétricos de 200 ml. Adicionar 2-deoxi-D-glucose às amostras de madeira. Completar o frasco até um volume final com água.

Para amostras de polpa de dissolução e Kraft: Filtrar uma alíquota da amostra através de um filtro GHP 0,45 μ em um frasco âmbar de 16 ml.

Para amostras de polpa de madeira: Deixar os particulados decantarem. Remover aproximadamente 10 ml de amostra do topo, tentar não perturbar as partículas e filtrar a alíquota da amostra através de um filtro GHP 0,45 μ em um frasco âmbar de 16 ml. Transferir o rótulo do frasco volumétrico para o frasco. Adicionar uma alíquota de 1,00 ml de amostra filtrada com até 8,0 ml de água no frasco Dionex.

As amostras são colocadas no sistema Dionex AS-500. Ver Procedimento de Cromatografía abaixo. PROCEDIMENTO DE CROMATOGRAFIA: Preparação de Solvente: O Solvente A é destilado e água deionizada (18 meg-ohm) espargida com hélio com agitação por um mínimo de 20 minutos, antes de instalar sob uma cobertura de hélio, que deve ser mantida independentemente de o sistema estar ligado ou desligado. O Solvente B é 400 mM de NaOH. Encher o frasco com Solvente B até a marca com água e espargir com hélio com agitação por 20 minutos. Adicionar uma quantidade apropriada de 50% de NaOH. (50,0 g de NaOH / 100 g de solução) * (1 mol de NaOH / 40,0 g de NaOH) * (1,53 g de solução /1 ml de solução) * (1000 ml de solução /1 1 de solução) = 19,1 M de NaOH no recipiente de 50/50 p/p de NaOH.

0,400 M de NaOH * (1000 ml de H20 / 19,1 M de NaOH) = 20,8 ml de NaOH

Arredondar 20,8 ml por conveniência: 19,1 M * (20,0 ml x ml) = 0,400 M de NaOH x ml = 956 ml O Solvente D é 200 mM de acetato de sódio. Usar 18 meg- ohm de água, adicionar aproximadamente 450 ml de água deionizada ao recipiente de acetato de sódio Dionex. Recolocar o topo e mexer até que o conteúdo esteja completamente dissolvido. Transferir a solução de acetato de sódio para um frasco volumétrico de 1 1. Rinsar o recipiente de 500 ml de acetato de sódio com aproximadamente 100 ml de água, transferir a água de rinsagem para o frasco volumétrico. Repetir a rinsagem duas vezes. Após a rinsagem, encher o conteúdo do frasco volumétrico até a marca de 1 1 com água. Misturar completamente a solução eluente. medir 360 ± 10 ml em um cilindro de 2 1 graduado. Completar até 1800 ± 10 ml. Filtrar este em um frasco com braço lateral de 2000 ml usando o aparelho de filtração Millipore com uma membrana Tipo HA de 0,45 pm. Adicionar este ao frasco de solvente D e espargir com hélio, com agitação por 20 minutos. O solvente de adição pós-coluna é 300 mM de NaOH. Isto é adicionado pós-coluna para permitir a detecção de açúcares como ânions em pH > 12,3. Transferir 15 ± 0,5 ml de NaOH 50% para um cilindro graduado e levar até 960 + 10 ml em água. (50,0 g de NaOH / 100 g de solução) * (1 mol de NaOH / 40,00 de NaOH) * (1,53 g de solução /1 ml de solução) (1000 ml de solução / 11 de solução) = 19,1 M de NaOH no recipiente de 50/50 p/p de NaOH.

0,300 M de NaOH * (1000 ml de H20 / 19,1 M de NaOH) = 15,7 ml de NaOH

Arredondar 15,7 ml: 19,1 M * (15,0 ml / x ml) = 0,300 M de NaOH x ml = 956 ml (Arredondar4 956 ml para 960 ml. Como o valor de pH na área de 0,300 M de NaOH é estável, 956 ml exatos de água não são necessários).

Ajustar a escala AS 50. O volume de injeção é 5 μΐ para todas as amostras, o tipo de injeção é "Completo", o volume de corte é 10 μΐ, a velocidade da seringa é 3, todas as amostras e padrões são do Tipo de Amostra "Amostra". Os valores de peso e Int. Std. são iguais a 1.

Correr cinco padrões no início da corrida na seguinte ordem: STANDARD Al DATE

STANDARD BI DATE

STANDARD Cl DATE

STANDARD Dl DATE

STANDARD El DATE

Após a última amostra ser corrida, correr o padrão de nível médio novamente como uma verificação de calibração contínua.

Correr a amostra de controle em qualquer ponto de amostra entre as corridas padrão de início e fim.

Correr as amostras.

CÁLCULOS Cálculos para Percentual em Peso dos Açúcares de Polpa: Exemplo para arabinose: % em peso de polímero = % em peso de açúcar de amostra * (0,88) Exemplo para arabinano: % em peso de açúcar polimérico = (0,043 % em peso) * (0,88) = 0,038 peso Nota: As quantidades de xilose e arabinose são corrigidas por 88% e fücose, galactose, ramnose, glucose, e manose são corrigidas por 90%.

Relatar os resultados como percentual de açúcares em uma base seca em fomo. Várias formas de realização da presente invenção foram descritas. Alguém versado na técnica vai ser capaz de substituir equivalentes sem se afastar dos conceitos amplos conferidos aqui. Portanto, é pretendido que a presente descrição esteja limitada somente pela definição contida nas reivindicações em anexo.

REIVINDICAÇÕES

Claims (5)

1. Produto de viscose, caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos 3,8 porcento em peso de hemicelulose; e celulose, em que a polpa de grau sem dissolução usada para fazer o produto tem um D.P. de pelo menos 700, um nível de hemicelulose de pelo menos 10% em peso, um Sjs de pelo menos 13% em peso e um Sio de pelo menos 15% em peso.

2. Produto de viscose de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a resistência à tração é pelo menos 20 cN/tex.

3. Produto de viscose de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alongamento é pelo menos 12%.

4. Produto de viscose de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o módulo é pelo menos 1000.

5. Produto de viscose de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o produto é um dentre um filme ou uma fibra.