AT410319B - Celluloseschwamm und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

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   Die Verwendung von tertiären Aminoxiden, insbesondere NMMO als Quellungs- und Lösemittel ist hinlänglich bekannt und wird industriell zur Herstellung von Fasern, und anderen cellulosischen Formkörpern verwendet. 



   Ein Verfahren zur Herstellung eines Celluloseschwammes aus einer Lösung von Cellulose in NMMO ist in der WO 97/23552 beschrieben 
Bei allen diesen Verfahren ist die Grundlage der Produkterstellung die Verwendung einer NMMO - Cellulose-Lösung jeweiliger Konzentration. Dieser Prozess wird dem Stand der Technik nach als Lyocell - Prozess oder Aminoxidverfahren bezeichnet. 



   Der Prozess besteht aus: 
Mischen der Cellulose mit einer NMMO/Wasser Lösung, die Wasser im Überschuss enthält und anschliessendem Erhitzen bei gleichzeitigem Abdampfen von Wasser bis zum Erreichen der Lösekonzentration, bei welcher der Zellstoff dann aufgelöst wird. Es wird dabei immer eine klare Lösung hergestellt. 



   Man arbeitet daher immer im löslichen Bereich des nach Franks et al. (US 4,196,282) definier- ten Lösegebietes. 



   Ziel und Wesen des Lyocell Prozesses ist immer die Herstellung einer NMMO/Cellulose Lösung, welche innerhalb dieses definierten Lösegebietes liegt. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren besteht im Unterschied dazu in der Verwendung von NMMO in einer Konzentration, welches zur Auflösung einer bestimmten Menge Cellulose fähig ist. Die Cellulose/NMMO - Mischung wird dabei bevorzugt lediglich erhitzt, aber kein Wasser abgedampft. 



   Bei Vorlage von mehr Cellulose als das vorgelegte NMMO - Wasser Gemisch lösen kann, wird a) ungelöste Cellulose zurückbleiben, und b) der gelöste Anteil wird in einer Cellulosekonzentration ausserhalb, bzw. an der Lösegrenze des in der US 4,196,282 vorgeschlagenen Lösebereiches vorliegen. 



   Die Existenz von Celluloselösungen ausserhalb des Lösebereiches werden in der DD 226 537 beschrieben. 



   Zur Herstellung von cellulosischen Schwammformkörpern hat es sich gezeigt das man erstaun- licherweise auf die Herstellung einer Celluloselösung nach dem herkömmlichen Aminoxyd Verfah- ren verzichten kann. 



   Es wird dabei so vorgegangen, dass man mehr Cellulose vorlegt, als die NMMO - Wassermen- ge in der Lage ist zu lösen. 



   Man erhält dabei eine teigige Mischung aus hochgequollenen Celluloseteilchen und gelöster Cellulose, die sich zum Teil im löslichen Teil gemäss US 4,196,282 und zum Teil ausserhalb dieses Lösegebietes befinden. 



   Die erhaltene Mischung nach diesem Verfahren hat demnach nur die Verwendung von NMMO als Solvens gemeinsam und unterscheidet sich daher in wesentlichen Punkten von einem Aminoxidverfahren : 
Erfindungsgemässes Verfahren: 
1) Die Masse enthält hochgequollene Cellulose 
2) Die Masse enthält ungelöste Cellulose, 
3) Die Masse enthält Cellulose ausserhalb des üblichen Lösediagrammes nach Franks Varga 
4) Die Herstellung der Masse hat nicht zum Ziel - entgegengesetzt zum Aminoxid-Verfahren - eine klare, oder fast klare Lösung zu erhalten. 



   Dieser Masse kann zur Herstellung von Poren Salz, Gas, oder Treibmittel zugesetzt werden In diese Masse kann zusätzlich bei der Masseherstellung Verstärkungsmaterial in Form von cellulosi- schen oder nicht cellulosischen Materialien eingearbeitet werden. 



   Wesentliche verfahrensmässige Unterschiede zur Herstellung von Schwämmen nach dem Aminoxidverfahren im Vergleich zum beschriebenen Verfahren 
Aminoxidverfahren: 
1) Herstellung einer klaren oder fast klaren Lösung z.B. unter Verwendung eines Filmtruders, oder sonstigen Aggregates nach dem Stand der Technik. 



   2) Zumischen der Ingredienzien wie Porenbildner (Gas, Salz, oder Treibmittel), sowie Verstär- kungsmaterial - üblicherweise Fasern cellulosischen Ursprunges in einem weiteren Aggregat. 



   3) Formgebung durch Extrusion, oder Formenbefüllung. 



   4) Koagulation in Wasser 

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Die Herstellung erfolgt in zumindest zwei Aggregaten : 
Ein Löseaggregat zur Herstellung einer klaren Lösung durch Wasser Abdampfen unter Vakuum - beispielsweise Filmtruder. 



   Ein Mixer - Extruder Aggregat. 



   Demgegenüber die Herstellung von Schwämmen nach dem erfindungsgemässen Verfahren unter Verwendung von Aminoxyd: 
1) Herstellung einer Mischung aus cellulosischer Fasern unterschiedlicher, oder gleicher Herkunft und Gattung in Blatt, oder Fluff - Form mit NMMO/Wasser bestimmter Konzentration. 



   2) Nach Erhitzen erfolgt die Zugabe von Porenbildnern, welche optional ebenfalls schon zu Beginn der Masseherstellung erfolgen kann 
3) Formgebung durch Extrusion, oder   Formenbefüllung   
4) Koagulation in Wasser. 



   Die Durchführung der Schritte erfolgt in einem Aggregat ohne Abdampfen von Wasser - besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Mixer-Extruder Apparaten, wie sie von der Fa. List, bzw. der Fa. Buss angeboten werden, beispielsweise "List ORP, List CRP- Apparate", welche fur hochviskose, krustende (Salz als Porophor) Materialien besonders gut geeignet sind. 



   Zudem ist es bei Verwendung dieser Apparatetypen möglich, besonders viel Gas in die Masse einzuarbeiten, welches infolge von Porenbildung besonders vorteilhaft auf die Qualität der fertigen Schwämme auswirkt. Die Einarbeitung von Gasen kann in der Weise durchgeführt werden, indem man - anstatt der üblichen Bedienweise unter Unterdruck - in einer der Mischkammern mit Normal- luftdruck, bzw. mit Überdruck arbeitet 
Ein Konzentrationsbereich von kleiner als 7% gelöster Cellulose bezogen auf die gesamte Mischung hat sich ebenfalls als Vorteil bezüglich der Produktqualität erwiesen. Das Wasserrück- haltevermögen niedrig konzentrierter Lösungen zeigte in Versuchen einen exorbitant höheren Wert als höher konzentrierte Lösungen. 



   Diese Kombinationen von Eigenschaften erlaubt es erstaunlicherweise, ein Verfahren zur Schwammherstellung anzuwenden, bei dem man sämtliche Komponenten in einem Apparat vereinigt, eine Teillösung herstellt, und somit ungelöste Anteile zur Formkörperverstärkung vorlie- gen hat. Es kann gleichzeitig optional Gas in die Masse eingebracht werden. 



   Man kann optional zusätzlich ohne Verdampfungseinheit arbeiten, weil man die jeweilige Konzentration von NMMO/Wasser schon beim Vermischen vorlegen kann. 



   Die NMMO Konzentration kann infolge der Cellulosekonzentration verglichen mit dem gängi- gen Aminoxydverfahren niedrig gehalten werden, insbesondere wenn die zur Lösung vorgesehene Cellulosemenge vorteilhaft kleiner als 7% ist. Die NMMO-Konzentration kann je nach Cellulose- gehalt so bemessen sein, dass sie knapp ausserhalb des in der US 4,196,282 beschriebenen Lösebereiches liegt 
Diese Tatsache bringt einen wesentlichen Aspekt bezüglich Sicherheit in dieses neue Verfah- ren ein. 



   Die Herstellung von derartigen Massen in einem einzigen Aggregat unter Verwendung von Aminoxyd ist neu. Die Herstellung von derartigen Mischungen mit Porenbildnern unter gleichzei- tiger Auflosung und Anlösung von Cellulose in einem einzigen Aggregat wurde ebenfalls noch nicht beschrieben. 



    Es ist überraschend, dass mehrere physikalische Vorgänge : Mischen von festen und   viskosen flüssigen Phasen, sowie Suspendieren von Gas in einer fest - viskosen flüssigen Mischung in einem einzigen Aggregat durchgeführt werden kann. 



   Es ist besonders überraschend, dass bei diesem Verfahren zur Schwamm- Herstellung keine Celluloselösung nach dem üblichen dem Stand der Technik entsprechenden Aminoxidverfahren hergestellt werden muss. 

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Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1 Verfahren zur Herstellung eines Celluloseschwammes unter Verwendung von tertiären Aminoxiden, wobei eine Mischung aus Cellulose und weiteren Ingredienzien wie Poren- bildner (Gas, Salz oder Treibmittel) in einem wässrigen tertiären Aminoxid hergestellt wird, <Desc/Clms Page number 3> welche Mischung ungelöste und/oder hochgequollene Cellulose enthält, und die Mischung geformt und koaguliert wird.
2. 2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Cellulosekonzentration in der Mischung kleiner als 7 Gew.% Cellulose bezogen auf die gesamte Mischung ist
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitung in einem einzigen Apparat erfolgt, das bedeutet, die Porenbildner, wie gastreibende organi- sche, bzw. anorganische Substanzen, Salze, oder Gase, sowie Verstärkungsmaterialien - cellulosische, sowie nicht cellulosische Materialien werden in ein und demselben Apparat vermengt und gleichzeitig ein Teil der cellulosischen Materialien durch das anwesende Aminoxid angelöst.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der zu diesem Zweck eingesetzte Apparat eine Kombi- nation aus Mischer - Kneter und optional ein Extruder ist
5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei diesem Prozess kein Wasser abgedampft wird.
6. 6. Celluloseschwamm, erhältlich nach einem Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche.

   KEINE ZEICHNUNG