AT512601A1

AT512601A1 - Verfahren zur Herstellung einer Cellulosesuspension

Info

Publication number: AT512601A1
Application number: ATA279/2012A
Authority: AT
Original assignee: Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2012-03-05
Publication date: 2013-09-15
Also published as: CN104145052A; TWI639738B; US20150007952A1; TW201348539A; CN110003497A; AT512601B1; US10612191B2; IN2014DN06855A; WO2013131113A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung einer Cellulosesuspension, insbesondere einer Vormischung zur Herstellung einer Celluloselösung in organischen Lösungsmitteln wie beispielsweise wässriger N-Methylmorpholin-N-Oxid-(NMMO)-Lösung.

Description

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Lenzing AG, PL0526

Verfahren zur Herstellung einer Cellulosesuspension

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Celluloselösung in organischen Lösungsmitteln wie beispielsweise wässriger 5 NMMO-Lösung, wobei ein im wesentlichen trockener cellulosischer Rohstoff in einem Anmaischaggregat mit dem Suspensionsmittel vermischt wird, wobei eine Cellulosesuspension erhalten wird, diese Cellulosesuspension auf einen Cellulosegehalt von 9 - 15 % abgepresst wird, und die feuchte Cellulose einem Löseaggregat zugeführt wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren 10 zur Herstellung cellulosischer Formkörper.

Stand der Technik

Die Herstellung von cellulosischen Formkörpern wie Fasern, Filamenten, Folien durch Auflösung cellulosischer Rohstoffe und anschließendes Ausfällen ist seit langem bekannt. Ein Beispiel für ein solches Verfahren ist 15 das sogenannte Aminoxid-Verfahren, in dem ein cellulosischer Rohstoff in einem Lösungsmittel, im Wesentlichen bestehend aus einem Aminoxid, bevorzugt N-Methylmorpholin-N-Oxid (NMMO), und Wasser aufgelöst und anschließend in einem wässrigemFällbad in der gewünschten Form wieder ausgefälit wird. 20 In der US-A - 4,246,221 ist ein Aminoxid-Verfahren zur Herstellung spinnbarer Celluloselösungen beschrieben, welches als Ausgangsmaterial u.a. eine Mischung von Cellulose in flüssigem, wässrigem N-Methylmorpholin-N-oxid (NMMO) verwendet. Gemäss diesem Verfahren wird in einer diskontinuierlich arbeitenden Mischvorrichtung eine Suspension von zerkleinerter Cellulose in 25 der wässrigen Aminoxidlösung hergestellt und das Gemisch gleichzeitig unter vermindertem Druck erhitzt, wobei Wasser abgezogen wird und eine erste Lösung hergestellt wird, die nach Filtration und Nachbearbeitung in einem Extruder in eine formbare Lösung übergeführt wird. Als Mischvorrichtung zur Herstellung der Cellulosesuspension wird gemäss Beispiel I ein 30 herkömmlicher Doppelarmmischer verwendet. In diesem Mischer wird eine Suspension mit einer Stoffdichte von etwa 20 Masse% Cellulose hergestellt. NACHGEREIOHT | 1

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Dieses vorbeschriebene Verfahren besitzt jedoch den Nachteil, dass es diskontinuierlich ist und grosstechnisch schwierig durchführbar ist.

Ferner wird in der ÜS-A - 4,246,221 empfohlen, zur besonders schonenden und raschen Auflösung der Cellulose diese und das (feste) Aminoxidhydrat in 5 gemahlenem Zustand einzusetzen. Dies ist jedoch nachteilig, da die Cellulose durch den Mahlvorgang beschädigt wird, wenn es z.B. zu einer örtlichen Überhitzung kommt. Ferner ist es nachteilig, als Ausgangsstoff für die Herstellung der Cetluloselösung ein festes Gemisch aus zerkleinerter Cellulose und zerkleinertem Aminoxid einzusetzen, da es aus der EP-A - 0 10 419 356 bekannt ist, dass eine Suspension von Cellulose in einem wässrigen

Aminoxid mit Hilfe der Dünnschichttechnik schneller, schonender und besser in die formbare Celluloselösung übergeführt werden kann.

Auch in der US-A - 4,416,698 wird dem Fachmann empfohlen, die Cellulose zu mahlen, und zwar bis zu einer Teilchengrösse von kleiner als 0,5 mm. 15 Gemäss der DD-A - 226 573 wird zur Lösungsbereitung von einer NMMO-haltigen Cellulose-Suspension mit einer niedrigen Stoffdichte von maximal 2,5 Massen% Cellulose ausgegangen. Die NMMO-Konzentration im reinen Suspensionsmedium soll etwa 70 Gew.-% betragen. Diese Cellulose-Suspension wird in einem Rührgefäss homogenisiert. Anschliessend wird 20 durch Zentrifugieren oder Abpressen die Stoffdichte auf 12,5 Massen% erhöht, auf einen Wassergehalt von 10-15 Massen% (bezogen auf NMMO) getrocknet und in einem Extruder mit Entgasungszone bei Temperaturen zwischen 75 und 120'C in eine klare Lösung übergeführt. Das Verfahren gemäss der genannten DD-A - 226 573 hat unter anderem den Nachteil, dass 25 nach der Homogenisierung die Stoffdichte von 2,5 Massen% auf 12,5 Massen% erhöht werden muss, bevor mit der eigentlichen Lösungsherstellung begonnen werden kann. Dies erfordert nicht nur eine sehr große, stets im Kreislauf zu führende Menge an Suspensionsmedium, sondern auch einen erheblichen Aufwand, um das überschüssige 30 Suspensionsmedium wieder abzutrennen. Die DD-A - 226 573 erwähnt zwar die Methode des Abpressens, lässt aber völlig offen, wie dies praktisch, insbesondere im großtechnischen Maßstab, durchgeführt werden kann.

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Beispielsweise wird dem Fachmann keineswegs offenbart, wie ein gleichmassiger Abpressgrad, der eine Voraussetzung für eine konstante Lösungszusammensetzung ist, erzielt werden kann.

In der WO 95/11261 der Anmelderin ist ein Verfahren bekannt, gemäss 5 welchem (1) vorzerkleinerte oellulosische Materialien in eine wässerige Lösung eines tertiären Aminoxids eingebracht werden, um eine erste Suspension mit einer Trockenstoffdichte von mindestens 10 Massen% Cellulose herzusteiien, (2) die erste Suspension einer Mahlung unterzogen wird, wobei eine zweite Suspension erhalten wird, und (3) die zweite 10 Suspension durch Wärmezufuhr unter vermindertem Druck in die formbare Celluloselösung übergeführt wird. Die Mahlung dient dazu, vereinzelt verbliebene Zellstoffteilchen weiter zu zerkleinern und in Einzelfasern aufzuspalten. Als Mahlgeräte werden herkömmliche Hochkonsistenzmischer, Disperger und Refiner vorgeschlagen. 15 Aus der WO 94/28217 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Vormischung aus zerkleinerter Cellulose und wässrigem Aminoxid bekannt, aus welcher eine formbare Celluloselösung hergestellt werden kann. Als Ausgangsmaterial wird Zellstoff in Rollenform verwendet, der zunächst in einer Schneidmaschine (Shredder) vorzefkleinert wird. Es wird in der WO 94/28217 20 darauf hingewiesen, dass beim Schneiden des Zellstoffs darauf geachtet werden soll, dass er an den Schnittkanten möglichst wenig zusammengedrückt wird, da dies das spätere Mischen mit der wässrigen Aminoxidlösung erschwert. Zu diesem Zweck wird eine besondere Schneidmaschine empfohlen, in welcher Zellstoffstücke mit einer Grösse von 25 typischerweise maximal 15 cm2 hergestellt werden. Als Nebenprodukt des Schneidevorganges entstehen jedoch beträchtliche Mengen an Zellstoffstaub. Nach dem Schneiden in der Schneidmaschine wird der vorzerkleinerte Zellstoff in einem Ventilator mit Propellerblättem noch weiter zerkleinert und mittels Luft zu einem Sieb transportiert, in welchem der vorzerkleinerte 30 Zellstoff vom Luftstrom abgetrennt wird. Das Sieb trennt alle Zellstoffteilchen mit einer Teilchengrösse von mindestens 2,54 mm ab. Im verbleibenden Luftstrom befindet sich jedoch noch ein erheblicher Staubanteil mit einer

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Teilchengrösse von weniger als 2,54 mm. Um diesen Zellstoff nicht zu verlieren, wird er in einer Filtriervorrichtung gesammelt und schliesslich mit den grösseren Zellstoffteilchen wieder vereinigt. Zur Herstellung der Suspension werden die zerkleinerte Cellulose und die Aminoxidlösung in eine horizontal gelagerte, zylindrische Mischkammer eingebracht, welche einen Rotor mit axial beabstandeten Rührelementen aufweist. Die Mischung wird in der Mischkammer gerührt, indem der Rotor mit einer Geschwindigkeit von 40 bis 80 Umdrehungen pro Minute gedreht wird. An der Wand der zylindrischen Mischkammer sind noch vorzugsweise schnell rotierende Refinermesser vorgesehen, mit welchen die Zellstoffteilchen zerkleinert werden. Die kombinierte Wirkung der Rührschaufeln mit den schnell rotierenden Refinermessern führt schliesslich zu einer homogenen Mischung, die bis zu etwa 13 Masse% Cellulose, bezogen auf die Masse der Suspension, aufweist. Dieses vorbekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass es technisch aufwendig und langwierig ist, aus dem Rollenzellstoff schliesslich die homogene Suspension herzustellen. Dazu kommt noch, dass das vorbekannte Verfahren diskontinuierlich ist und pro Charge allein an Mischzeit mehr als 20 Minuten in Anspruch nimmt.

Die EP 0853642 stellt zunächst fest, dass herkömmliche Stofflöser bzw. 20 Pulper, wie sie in vielfältigen Ausgestaltungen in der Viskosetechnik oder in der Papierindustrie verwendet werden, für die vorliegende Aufgabenstellung nicht zufriedenstellend verwendet werden können, da sie angeblich die Herstellung von Cellulosesuspensionen mit einer Stoffdichte von maximal nur etwa 11,5% erlauben würden. Im gleichen Dokument wird auch festgestellt, 25 dass durch die hohe Quellung des Zellstoffes in 60-78%igem, wässrigen NMMO bei der erforderlichen Verarbeitungstemperatur von 60-90°C die Fliessfähigkeit der Suspension so stark abnehmen würde, dass das Stoffgemenge Zellstoff/NMMO/Wasser keiner ausreichenden Scherung bzw. Durchmischung über das gesamte Mischgut mehr unterliegt. Im dortigen 30 Vergleichsbeispiel 5 wird bei der Verwendung eines herkömmlichen Pulpers, einer 74%igen NMMO-Lösung bei 70-80°C und schrittweiser Zugabe von Blattzellstoff ohne Vorzerkleinerung festgestellt, dass nach ca. 12 Minuten und Erreichen einer Stoffdichte von 11,57 abgebrochen werden musste, da

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Lenzing AG, PL0526 · ;; . • · φ · · ···· · · ····· · ·· ·· · MM · ··* * keine Erhöhung der Stoffdichte mehr möglich war, da in den Randzonen kein Vermischen stattfand und somit keine Suspension erhalten wurde.

Die EP 0853642 schlägt stattdessen ein Verfahren zur Herstellung einer homogenen Suspension von Cellulose in einer wässrigen Lösung eines tertiären Aminoxids vor, wobei Zellstoff in einer Mischvorrichtung, die einen Behälter zur Aufnahme der Suspension und ein Mischwerkzeug aufweist, mit der wässrigen Lösung des tertiären Aminoxids gemischt wird, und das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Mischvorrichtung eingesetzt wird, deren Behälter während des Mischens rotiert. Damit sollte es möglich sein, eine Cellulosesuspension herzustellen, die direkt in eine Lösestufe geleitet werden kann. Die in diesem Verfahren eingesetzte wässrige Lösung des tertiären Aminoxids enthält das Aminoxid, vorzugsweise NMMO, zwischen 60 und 82 Masse%. Das Verfahren wird zweckmässigerweise bei einer Temperatur zwischen 60 und 90°C ausgeführt. Damit war es möglich, Cellulosesuspensionen mit einer Stoffdichte von mehr als 13% herzustellen und dafür noch dazu eine konzentrierte Aminoxidlösung mit 78 Masse% NMMO zu verwenden. Allerdings wurde auch festgestellt, dass diese Effekte bei Verwendung eines Mischers mit unbewegtem, d.h. nicht rotierendem Behälter und rotierendem Mischwerkzeug, nicht erzielbar sein sollen.

Die WO 2005/113869 A1 schließlich beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Celluloselösung, die zu Endlosformkörpem extrudierbar ist, in der zunächst in einem Pulper aus Cellulose und Wasser eine Cellulosesuspension hergestellt wird, die anschliessend durch ein Pressmittel abgepresst wird. Nach dem Abpressen wird der Cellulosesuspension als Lösungsmittel ein tertiäres Aminoxid, insbesondere N-Methytmorpholin-N-oxid zugeführt und so eine Celluloselösung hergestellt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass sehr viel Wasser in die Cellulose eingebracht wird, das anschließend bei der Lösungsherstellung unter großem Energieaufwand wieder verdampft werden muss.

Aufgabe

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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand nun darin, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung der Cellulosemaische zur Verfügung zu stellen, das insbesondere möglichst wenig Energieaufwand erfordert und mit einer einfachen, aus möglichst wenigen Apparaten bestehenden Anlage durchzuführen ist. Ebenso sollte ein solches Verfahren möglichst sicher zu betreiben sein.

Beschreibung der Erfindung

Die Lösung der oben beschriebenen Aufgabe besteht in einem Verfahren zur 10 Herstellung einer Celluloselösung in organischen Lösungsmitteln, das dadurch gekennzeichnet ist, dass a. Ein im wesentlichen trockener cellulosischer Rohstoff in einem Anmaischaggregat mit einem Suspensionsmittel vermischt wird, wobei eine Cellulosesuspension mit einem Cellulosegehalt von 4,0 - 9,0 15 Gew.-% erhalten wird, b. Die im Schritt a. erhaltene Cellulosesuspension auf einen Cellulosegehalt von 9,0 -15,0 Gew.-% abgepresst wird, c. Die in Schritt b. erhaltene Suspensionsmittel-feuchte Cellulose einem Löseaggregat zugeführt wird. 20 Bevorzugt handelt es sich bei dem Suspensionsmittel um ein sogenanntes ionisches Lösungsmittel. Geeignete ionische Lösungsmittel sind beispielsweise aus der WO 03/029329 und WO 06/108861 bekannt. Ein weiteres geeignetes ionisches Lösungsmittel ist die bereits oben genannte wässrige NMMO-Lösung, die seit vielen Jahren kommerziell im Aminoxid-25 Verfahren genutzt wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist daher das Suspensionsmittel eine wässrige NMMO-Lösung. Das Lösevermögen einer solchen wässrigen NMMO-Lösung für Cellulose ist vom Wassergehalt abhängig. Daher erfolgt in dieser Ausführungsform im Löseaggregat eine zusätzliche Wasserverdampfung, bis

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• I ί ! · · · III III • :: : .* ··:· :: : eine homogene Celiuloselösung erreicht ist. Entsprechende Lösebedingungen sind dem Fachmann bekannt.

In dieser Ausführungsform ist in Schritt a. das Suspensionsmittel eine 72 bis 80 Gew.-%ige wässrige NMMO-Lösung, mit der die Cellulose bei 60 bis 85°C 5 vermischt wird und in Schritt b. die im Schritt a. erhaltene

Cellulosesuspension bei 65 bis 75°C abgepresst wird. Geringfügige Abweichungen von diesen Werten können von Fall zu Fall möglich sein und entsprechen immer noch der vorliegenden Erfindung.

Die NMMO-Konzentration der in Schritt a. eingesetzten Lösung beträgt 10 vorzugsweise 75 bis 79 Gew.-% NMMO. Wichtig für den Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, in der fertigen Ceilulosesuspension einen NMMO- und Wassergehalt zu haben, der möglichst nahe an dem der Celluloselösung ist, die im Anschluß an den Schritt c. hergestellt wird.

Bei einem Cellulosegehalt in Schritt a. von weniger als 4,0 Gew.-% wäre sehr 15 viel Suspensionsmittel notwendig, das im Kreislauf geführt werden müsste. Damit wären alle Aggregate dieses Kreislaufs sehr groß zu dimensionieren und entsprechend teuer. Bei einem Cellulosegehalt in Schritt a. von mehr als 9,0 Gew.-% wäre eine vollständige Durchmischung mit einem üblichen, kommerziell erhältlichen Anmaischaggregat kaum mehr zu erreichen und 20 außerdem wäre bei einer solchen Zusammensetzung des Behälterinhalts die Zugabe des cellulosischen Rohstoffs ohne vorherige weitere Zerkleinerung im trockenen Zustand nicht möglich, da die Scherwirkung aufgrund des hohen Cellulosegehaltes nicht ausreichend wäre.

In Schritt b. wird die im Schritt a. erhaltene Cellulosesuspension auf einen 25 Cellulosegehalt von 9,0 -15,0 Gew.-% abgepresst, wobei durch das

Abpressen der Celluiosegehalt um mindestens 1 Prozentpunkt, bevorzugt 2 Prozentpunkte oder mehr, erhöht werden soll. Ein geringerer Abpressgrad ist wirtschaftlich nicht sinnvoll und würde den Aufwand der zusätzlichen Presse nicht rechtfertigen. Wenn die Cellulosesuspension auf einen Cellulosegehalt 30 von weniger afs 9,0 Gew.-% abgepresst wird, wird die im nachfolgenden Löseschritt erhaltene Celluloselösung nur einen Cellulosegehalt aufweisen,

nachgereioht] 7

Lenzing AG, PL0526 .*·. .**. .··.: :*·· *· : :: : »:· ; ·♦ *··· · ·** der für übliche Anwendungen zu gering ist. Ein Abpressen der Cellulosesuspension auf einen Cellulosegehalt von mehr als 15,0 Gew.-% ist mit einem zu großen und damit normalerweise nicht mehr wirtschaftlichen Aufwand verbunden. 5 Die Erfindung umfasst auch sinngemäße Abwandlungen des beschriebenen Verfahrens unter Verwendung anderer ionischer Lösungsmittel.

Das Anmaischaggregat ist bevorzugt ein aus der Papier- und Viskoseindustrie bekannter, sogenannter Pulper. Er hat die Aufgabe, die Fasern des cellulosischen Rohstoffs möglichst weitgehend zu vereinzeln. Insbesondere 10 ist ein herkömmlicher Dickstoffpulper aus der Papierindustrie für das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt. Er muß jedoch so gebaut sein, dass auf jeden Fall alle produktberührten Teile temperierbar sind. Das Rührorgan, das oft als Turbine bezeichnet wird, sollte für die Zwecke der vorliegenden Erfindung in einem gewissen Abstand vom Behälterboden des Pulpers 15 montiert sein, um eine optimale Durchmischung des gesamten Inhalts und eine optimale Vereinzelung der Cellulosefasern zu erreichen.

Das Anmaischen in Schritt a. kann entweder in einem kontinuierlich betriebenen Anmaischaggregat oder auch batchweise erfolgen. Im zweiten Fall werden vorzugsweise zwei Pulper abwechselnd betrieben. 20 Die Zuführung des cellulosischen Rohstoffs zum Anmaischaggregat erfolgt bevorzugt in Blatt- oder Rollenform. Vorzugsweise wird der cellulosische Rohstoff - meist handelt es sich um Zellstoff aus Holz, seltener um Baumwoll-Linters - in Blattform eingesetzt, da Zellstoff von vielen Herstellern bevorzugt in Blattform ausgeliefert wird. Wenn als Anmaischaggregat ein Pulper 25 eingesetzt wird, ist kein aufwendiger Einzelblattzuteiler notwendig, sondern es reicht ein einfacher Zuteiler, der gleichzeitig mehrere Blätter zuteilt. Auch die Zugabe in Flockenform (sog. Fluff-Pulp, der ebenfalls kommerziell erhältlich ist) ist möglich.

Die Zuführung des cellulosischen Rohstoffs ins Anmaischaggregat erfolgt 30 besonders bevorzugt ohne vorherige weitere Zerkleinerung im trockenen Zustand. Dies ist einer der großen Vorteile dieser Erfindung gegenüber dem

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Stand der Technik, da auf diese Weise Staubbildung, Verhornung an den Schnittkanten und die Bildung von Aggregaten praktisch vollständig vermieden wird. Die Vereinzelung der Fasern erfolgt lediglich durch die Scherwirkung im Pulper in Anwesenheit der NMMO-Lösung, die sofort als 5 Suspensionsmedium wirkt und die Schädigung der Einzelfasern verhindert. Überraschend hat sich auch gezeigt, dass sich die Lösungsqualität verbessert, vermutlich durch das schonendere Öffnern des Blattes, da jede mechanische Belastung am trockenen Zellstoffblatt zu Verpressungen und Partikeln in der Spinnmasse führt. Dies führt zu vorteilhaften längeren Filter-10 und Düsenstandzeiten.

Das Abpressen der in Schritt a. erhaltenen Cellulosesuspension erfolgt bevorzugt durch eine Siebbandpresse. Diese ist die am besten geeignete Abpressvorrichtung für den erfindungsgemäßen Konsistenzbereich.

Das Abpressen erfolgt dabei bevorzugt zwischen einem oberen und einem 15 unteren Siebband. Derartige Siebbandpressen sind grundsätzlich bekannt und - beispielsweise bei der Fa. Andritz/Graz kommerziell erhältlich. Die Siebbänder können aus einem üblichen, allgemein für das Abpressen von Zellstoff verwendeten Gewebe bestehen, beispielsweise aus einem ein- oder mehrlagigen Gewebe aus Kunststoff- oder Metallfilamenten. Als 20 Kunststofffilamente kommen beispielsweise Polyester- oder Polyamid-Filamente in Frage.

Die beiden Siebbänder sind in einer solchen Presse nicht parallel zueinander angeordnet, sondern so, dass der Abstand zwischen ihnen von der Suspensionszuführung bis zum Austrag des Presskuchens hin abnimmt. In 25 dem zwischen den Siebbändern liegenden, keilförmigen Raum, der sich immer weiter verringert, wird die Presswirkung erzielt. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung, nämlich das Abpressen einer Cellulosesuspension vor der Lösungsherstellung, müssen die Siebbandpresse und deren Regelung so ausgelegt sein, dass dieser „Keil“ verstellbar ist. Eine Verstellung des Keils 30 kann beispielsweise erforderlich sein, wenn ein anderer cellulosischer I NACHGERBCHT1 9

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Rohstoff mit einem veränderten Quellverhalten eingesetzt wird oder wenn die zugeführte Suspensionsmenge schwankt.

Eine ebenfalls geeignete, spezielle Ausführungsform einer Siebbandpresse weist nach dem Siebbandabschnrtt noch ein zusätzliches Walzenpresswerk 5 auf. Dieses Walzenpresswerk enthält zumindest eine, bevorzugt aber zwei oder auch mehr Presswalzen, zwischen denen der Presskuchen nochmals weiter abgepresst wird. Auch dieses Walzenpresswerk sollte verstellbar sein, um die Presswirkung regeln zu können. Diese Form einer Siebbandpresse kommt unter anderem in der Viskoseindustrie als sogenannte „AC-Presse“ zur 10 Anwendung.

Bei der Konstruktion einer solchen Siebbandpresse ist unbedingt darauf zu achten, dass die abgepresste NMMO-Lösung an keiner Stelle mittels Vakuum abgesaugt wird. Dadurch würde Wasser aus der NMMO-Lösung verdampft und es käme zum Auskristallisieren von NMMO innerhalb der Presse, was 15 deren Funktionstüchtigkeit beeinträchtigen würde.

Nach dem Abpressen der Cellulosesuspension bleiben normalerweise Cellulosefasern und weitere Rückstände auf den Siebbändem zurück. Die Siebbänder werden daher im Betrieb innerhalb der Presse vorzugsweise mit wässriger NMMO-Lösung gereinigt, deren Zusammensetzung der in Schritt a 20 eingesetzten NMMO-Lösung entspricht. Damit wird zum einen die beste

Reinigungswirkung erzielt und zum anderen in diesem Verfahrensschritt kein zusätzliches Wasser in den Zellstoff eingebracht, das dann wieder verdampft werden müsste. Für das erfindungsgemäße Verfahren hat es sich als besonders vorteilhaft 25 erwiesen, wenn die Siebpresse mit 1000 - 3000g/m2 Suspension beladen wird. Bei geringeren Beladungen ist kein wirtschaftlicher Betrieb mehr gewährleistet; bei höheren Beladungen ist die Abpresswirkung auf die hochgequotlene Cellulosesuspension zu gering.

Das Abpressen kann alternativ auch durch eine Schneckenpresse erfolgen. In 30 diesem Fall ist die Siebgeometrie entsprechend den Faserabmessungen und dem hohen, zum Abpressen notwendigen Pressdruck auszulegen, was aber

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Lenzing AG, PL0526 • · * 4 • ♦ * • * · « ♦·· • i *♦ · · · 4 · · · ft ft 4 · 4 4· · ft « dem Fachmann, in Kenntnis der vorliegenden Erfindung keine Schwierigkeiten bereitet. Weitere mögliche Apparate, mit denen überschüssiges Suspensionsmittel von der gequollenen Cellulose abgetrennt werden kann, sind beispielsweise Zentrifugen und Dekanter. 5 Für die problemlose Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind vorzugsweise alle produktberührten Teile der Presse auf einer Temperatur von 60 - 85 °C zu halten, wenn als Suspensionsmittel eine wässrige NMMO-Lösung eingesetzt wird. Wenn das Verfahren mittels der oben beschriebenen Siebbandpresse durchgeführt werden soll, müssen sich für eine gleichmäßige 10 Temperierung alle produktberührten Teile innerhalb einer Kapselung befinden. Die Siebbänder müssen stets, auch beim Reinigen, über ihre gesamte Länge auf der genannten Temperatur gehalten werden. Mit anderen Worten bedeutet das, dass die Siebbandpresse vollständig gekapselt sein muß. Die Temperatur der produktberührten Teile sollte vorzugsweise gleich 15 oder höher als die Schmelztemperatur der in Schritt a. eingesetzten NMMO-Lösung sein.

Zwischen Schritt b. und Schritt c. kann eine Zerkleinerung des Presskuchens mit Aggregaten, die dem Fachmann bekannt sind, wie beispielsweise einem Zerfaserer, erfolgen. Das hängt von der Konsistenz des Presskuchens und 20 damit unter anderem von der Art des cellulosischen Rohstoffs ab.

Die in Schritt b. erhaltene Presslauge kann wieder zur Herstellung der Suspension in Schritt a. verwendet werden. Sie wird dazu vorzugsweise ohne weitere Reinigung wieder in das Anmaischaggregat zurückgeführt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird zwischen Schritt a. und Schritt b. 25 die Cellulosemaische in einem Behälter zwischengelagert. Dazu wird zwischen dem Anmaischaggregat und der Presse ein Pufferbehälter eingebaut. Dieser dient vor allem als Puffer zum Ausgleich von Produktionsschwankungen im kontinuierlichen Betrieb oder beim Umschalten von einem Anmaischbehälter zum anderen im Batchbetrieb. Der Inhalt des 30 Pufferbehälters wird mittels eines Rührers durchmischt, um ein Absetzen bzw. Entmischen der Cellulosesuspension bei längeren Verweiizeiten zu

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Lenzing AG, PL0526 • · · « • ·« · * · *·** * · · *♦ · * « ···« *· • « ··« *4« * ♦ 4 • · * »· vermeiden. Er muß außerdem beheizt werden, um eine Abkühlung des Inhalts und damit beispielsweise das Auskristallisieren von NMMO zu vermeiden.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer formbaren Celluloselösung, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass eine gemäss dem 5 erfindungsgemässen Verfahren hergestellte homogene Suspension unter Abdampfung von Wasser zu einer formbaren Celluloselösung verarbeitet wird. Die Herstellung der Celluloselösung wird zweckmässig in einem Dünnschichtbehandlungsapparat durchgeführt. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der EP-A - 0 356 419 beschrieben. Eine Ausführungsform 10 eines Dünnschichtbehandlungsapparates ist beispielsweise ein sogenannter Filmtruder, wie er von der Firma Buss AG (Schweiz) hergestellt wird. Ein Dünnschichtbehandlungsapparat ist auch in der DE-A 2 011 493 beschrieben. Üblicherweise wird dem Filmtruder ein Gemisch aus Cellulose und wässriger NMMO-Lösung zugeführt, die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung als 15 Cellulosesuspension bezeichnet werden soll. Im Filmtruder selbst wird ein Teil des Wassers aus diesem Gemisch verdampft, wobei die Cellulose in Lösung geht. Die im Jahre 1994 veröffentlichte WO 94/06530 benützt die aus der EP-A - 0 356 419 bereits bekannte Dünnschichttechnik, um aus einer Mischung von Cellulose in einer wässrigen Lösung eines tertiären Aminoxides zu einer 20 formbaren Lösung zu gelangen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung cellulosischer Formkörper, das darin besteht, dass eine erfindungsgemäss hergestellte Cellulosesuspension in eine formbare Ceiluloselösung übergeführt wird, welche anschliessend in an sich bekannter weise zu Folien, 25 Fasern, Membranen oder anderen Formkörpern verarbeitet wird.

Die erfindungsgemäss hergestellte Suspension kann über ein Dosiergerät direkt oder über einen geeigneten Pufferbehälter, wie z.B. in der PCT/AT96/00059 der Anmelderin und in der WO 94/28217 beschrieben ist, in den Filmtruder gespeist und dort zur Lösung verarbeitet werden. Die 30 erfindungsgemäss hergestellte Suspension kann auch in anderen Vorrichtungen in die Celluloselösung übergeführt werden.

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Es ist dem Fachmann klar, dass im erfindungsgemäßen Verfahren auch Mischungen von verschiedenen Zellstoffen zur Suspensionsherstellung eingesetzt werden können. Auch Hilfsstoffe und funktionale Additive, wie Stabilisatoren, Dispergiermittel, Spinnhilfen, reaktivitätsverbessemde Reagenzien, Inkorporationsmedien anorganischer oder organischer Natur (Baryt, Aktivkohle, S1O2, CMC, BaS04l flammhemmende Substanzen wie Aflammit, Modifikatoren (Polyethylenglykole)) und andere Polymeren, wie z.B. Nylon, oder auch Farbstoffe können der Suspension bereits im Anmaischaggregat zugegeben werden. Die Beimischung solcher Hilfsstoffe ist, abhängig von der Natur der jeweiligen Substanz und bezogen auf die Cellulosemenge, bis zu einer Menge zwischen 0,1 und ca. 80 % möglich, falls das Endprodukt ein nicht unter Einwirkung von Verzugskräften geformter Celluloseformkörper sein soll. Falls das Endprodukt ein unter Einwirkung von Verzugskräften geformter Celluloseformkörper, beispielsweise eine Cellulosefaser, ein Cellulosefilament oder eine Cellulosefolie sein soll, so ist eine Beimischung solcher Hilfsstoffe, ebenfalls abhängig von der Natur der jeweiligen Substanz und bezogen auf die Cellulosemenge, bis zu einer Menge zwischen 0,1 und ca. 60 % möglich, da die Hilfsstoffe beim Verziehen Probleme bereiten können. 20 Die hier vorgestellte Erfindung benötigt unter anderem eine im Vergleich zu bekannten Verfahren aus dem Stand der Technik mit einer Trockenmahlung des Zellstoffs vor der Suspensionsherstellung wesentlich weniger komplexe Anlage. Dieser Vorteil wird besonders deutlich, wenn Blattzellstoff verwendet werden soll, da dann ganze Aggregate - wie ein Blattzuteiler o. Ä. - wegfallen. 25 Da Zellstoffe oft vom Hersteller entweder nur in Blatt- oder nur in Rollenform angeboten werden, ist bei Nutzung der hier vorgestellten Erfindung auch eine flexiblere Rohstoffversorgung möglich. Zudem ist der Energieaufwand geringer als bei der Kombination einer Mühle mit anschließendem, pneumatischem Transport des gemahlenen Zellstoffs zur Anmaischung. 30 Insbesondere ist auch die Sicherheitstechnik wesentlich einfacher als im Stand der Technik, da kein Staubexplosionsschutz erforderlich ist. Dies verringert auch die jährlichen Instandhaltungskosten signifikant. | NACHGEREICHT | 13

Lenzing AG, PL0526 ···· ·· J * J · · · * ··« «·· t ·; · · **·· *» · ·.···♦ » I « · *· ♦♦ ♦*♦· · ··« 4·

Beispiel:

Aus einem Buchenzellstoff mit einer mittleren Faserlänge von 0,61 mm und einem Wasserrückhaltevermögen (WRV) von 80 % und einer 78 Gew.-%igen wässrigen NMMO-Lösung als Suspensionsmittel wurde in einem Pulper eine 5 Suspension mit 5 Gew.-% Cellulose hergestellt. Diese Suspension wurde auf eine Doppelsiebbandpresse (Typ TWT von Fa. Andritz/Graz) aufgegeben. Die Aufgabe erfolgte bei einer Temperatur von 70°C und bei einer Siebbandbeladung von 2000 g/m2. Die Siebbandgeschwindigkeit betrug 10 m/min. Damit konnte eine Konsistenz von 14 Gew.-% Cellulose erreicht 10 werden.

Weitere Versuche zeigten, dass bei einer Siebbandbeladung von weniger als 1000 g/m2 oder mehr als 3000 g/m2 keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt werden konnten. Bei 1000 g/m2 war nur eine Konsistenz von 11 Gew.-% Cellulose erreichbar. Die Schicht war zu dünn für eine effektive 15 Abpressung. Bei 3000 g/m2 war nur eine Konsistenz von 7,5 Gew.-%

Cellulose erreichbar. Die Schicht war zu dick für eine effektive Abpressung.

NACHGEREICHT 14

Claims

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Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung einer Celluloselösung in organischen Lösungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass a. ein im wesentlichen trockener cellulosischer Rohstoff in einem Anmaischaggregat mit einem Suspensionsmittel vermischt wird, wobei eine Cellulosesuspension mit einem Cellulosegehalt von 4,0 - 9,0 Gew.-% erhalten wird, b. die im Schritt a. erhaltene Cellulosesuspension auf einen Cellulosegehalt von 9,0 - 15,0 Gew.-% abgepresst wird, c. die in Schritt b. erhaltene Suspensionsmittel-feuchte Cellulose einem Löseaggregat zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anmaischaggregat ein Pulper ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abpressen durch eine Siebbandpresse erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Abpressen zwischen zwei Siebbändern erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Siebbänder mit Suspensionsmittel gereinigt werden, dessen Zusammensetzung dem in Schritt a eingesetzten Suspensionsmittel entspricht.
6. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Siebpresse mit 1000 -3000g/m2 Suspension beladen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abpressen durch eine Schneckenpresse erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Suspensionsmittel ein ionisches Lösungsmittel ist. NACHGEREICHT 15 Lenzing AG, PL0526 • · • · • · • Ψ ·· ♦ · · • ♦ »» ft · • * *··♦ • ♦ t • ft« «
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Suspensionsmittel eine wässrige NMMO-Lösung ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei in Schritt a. das Suspensionsmittel eine 72 bis 80 Gew.-%ige wässrige NMMO-Lösung ist, mit der die 5 Cellulose bei 60 bis 85°C vermischt wird und in Schritt b. die im Schritt a. erhaltene Cellulosesuspension bei 65 bis 75°C abgepresst wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei alle produktberührten Teile der Presse auf eine Temperatur von 60 - 85 °C gehalten werden.
12. 10 Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Temperatur der produktberührten Teile gleich oder höher als die Schmelztemperatur der in Schritt a. eingesetzten NMMO-Lösung ist.
13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die in Schritt b. erhaltene Presslauge wieder zur Herstellung der Suspension in Schritt a zurückgeführt wird. 15
14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zwischen Schritt a. und Schritt b. die Cellulosemaische in einem Behälter zwischengelagert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zuführung des cellulosischen Rohstoffs zum Anmaischaggregat in Blatt- oder Rollenform, vorzugsweise in Ballenform erfolgt.
16. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zuführung des cellulosischen Rohstoffs ins Anmaischaggregat ohne vorherige weitere Zerkleinerung erfolgt. l NACHGEREICHT 16