실험실용 유압 프레스는 알칼리화 단계에서 화학적 조성을 정밀하게 조절하는 기계적 조절 장치 역할을 합니다. 특히, 알칼리 처리된 셀룰로오스 섬유에 일정하고 균일한 압력을 가하여 과도한 수산화나트륨 용액과 용해된 저분자량 헤미셀룰로오스를 짜냅니다.
이 프레스는 "프레스 무게 비율"을 엄격하게 제어하여 알칼리 셀룰로오스가 후속 잔토겐화 반응에 필요한 셀룰로오스와 알칼리의 정확한 균형을 갖도록 합니다.
알칼리 셀룰로오스 압착의 메커니즘
과도한 용매 배출
셀룰로오스 섬유를 가성소다에 담근 후 액체로 포화됩니다. 유압 프레스는 일정한 압력을 사용하여 이 슬러리를 짜내어 섬유 고체 물질과 자유 액체 상을 물리적으로 분리합니다. 이는 단순한 성형과는 다르며, 여과 및 조절 과정입니다.
불순물 제거
중요한 것은 압착 작용이 단순히 물이나 소다를 제거하는 것이 아니라 원치 않는 부산물을 제거한다는 것입니다. 액체가 배출될 때 용해된 저분자량 헤미셀룰로오스를 함께 운반합니다. 이 헤미셀룰로오스를 제거하는 것은 최종 비스코스 섬유의 기계적 특성을 저하시킬 수 있는 불순물로 간주되기 때문에 매우 중요합니다.
비율 제어의 중요성
성분 비율 설정
주요 참고 자료는 프레스가 알칼리 셀룰로오스의 성분 비율을 조절한다는 점을 강조합니다. 이는 남아있는 알칼리 함량에 대한 셀룰로오스 함량의 특정 비율입니다. 올바른 비율을 달성하는 것은 제안이 아니라 후속 화학 단계를 위한 화학량론적 요구 사항입니다.
잔토겐화 반응에 미치는 영향
압착 단계의 품질은 잔토겐화의 성공을 직접적으로 결정합니다. 압력이 불규칙하여 알칼리 함량이 너무 높거나 낮으면 셀룰로오스가 다음 단계에서 이황화탄소와 제대로 반응하지 않습니다. 이는 용해도가 낮고 비스코스 용액이 불량해지는 결과를 초래합니다.
운영상의 절충점 이해
과소 압착의 위험
유압 프레스가 불충분한 압력을 가하면 결과적인 "프레스 케이크"에 수산화나트륨과 헤미셀룰로오스가 너무 많이 남아 있게 됩니다. 이는 셀룰로오스의 품질을 희석시키고 화학 시약을 낭비하여 여과성이 낮은 비스코스 용액을 초래합니다.
압력 변동의 결과
일관성은 원시적인 힘보다 더 중요합니다. 유압 램에 가해지는 압력의 변동은 샘플 내 알칼리 분포의 불균일성을 초래합니다. 이러한 불균일성은 잔토겐화 중에 "미반응" 부위를 유발하여 최종 재료의 균일성을 손상시킵니다.
목표에 맞는 올바른 선택
실험실 공정에서 재현 가능한 비스코스 데이터를 얻으려면 유압 프레스 사용과 관련하여 다음 사항을 고려하십시오.
- 섬유 순도가 주요 초점인 경우: 고분자량 셀룰로오스의 우세를 보장하기 위해 "노란색 액체"(헤미셀룰로오스가 풍부한 유출물)의 배출을 최대화하는 프레스 사이클을 우선시하십시오.
- 반응 효율이 주요 초점인 경우: 목표 셀룰로오스 대 알칼리 비율(일반적으로 약 1:2.7 ~ 1:3)을 달성하기 위해 특정 일정한 압력 유지 시간을 유지하도록 프레스를 보정하십시오.
압착 단계의 정밀도는 비스코스 전구체의 화학적 무결성을 보장하는 가장 효과적인 단일 방법입니다.
요약표:
| 공정 목표 | 유압 프레스의 역할 | 결과에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 비율 제어 | 화학 성분의 정밀한 기계적 조절 | 잔토겐화를 위한 화학량론적 균형 |
| 불순물 제거 | 용해된 저분자량 헤미셀룰로오스 배출 | 섬유의 기계적 특성 향상 |
| 일관성 | 일정하고 균일한 압력 적용 | 미반응 부위 및 결함 방지 |
| 용매 관리 | 과도한 수산화나트륨 용액 짜내기 | 용해도 및 여과성 최적화 |
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참고문헌
- Diana Carolina Albán Reyes, Tahani Kaldéus. Towards Sustainable Viscose-to-Viscose Production: Strategies for Recycling of Viscose Fibres. DOI: 10.3390/su16104127
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