AT517020B1

AT517020B1 - Recycling von cellulosischen Kunstfasern

Info

Publication number: AT517020B1
Application number: ATA58/2015A
Authority: AT
Original assignee: Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 2015-02-06
Filing date: 2015-02-06
Publication date: 2020-02-15
Also published as: US10370778B2; EP3253912B1; JP2018505973A; US20180002836A1; EP3253912A1; TW201702296A; CN107208325B; WO2016123643A1; CN107208325A; ES2710616T3; JP6629869B2; TWI690547B; TR201820518T4; AT517020A1

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren bereitzustellen, welches die Verwendung möglichst hoher Mengen an wiedergewonnenem cellulosischem Rohstoff für die Produktion von cellulosischen Formkörpern ermöglicht, und auf diese Weise eine Möglichkeit zum effizienten Recycling von cellulosischem Rohstoff zu qualitativ hochwertigen Produkten bereitzustellen, die sich beispielsweise für die Erzeugung von Textilien und Nonwovens eignen. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen emes cellulosischen Formkörpers mittels eines wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoffes, welches die Schritte des Vorbehandeln des wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoffes in einer Metallentfernungsstufe, einer Entfärbungsstufe und/oder einer Vernetzerentfernungsstufe vor dem Alkalisierungsschritt, des Herstellens einer Celluloselösung durch Lösen von cellulosischem Rohstoff, der Extrusion der hergestellten Celluloselösung, um einen Formkörper zu formen, und der Koagulation und Regeneration der Cellulose, um den cellulosischen Formkörper herzustellen, umfasst. Dabei wird vor dem Herstellen der Celluloselösung die aus dem wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoff hergestellte Alkalicellulose mit Alkalicellulose, die in einer zweiten Alkalisierungsstraße aus cellulosischem Neurohstoff hergestellt wird, kombiniert und die kombinierten Alkalicellulosen werden in einem Xanthogenierungsschritt gemeinsam weiterverarbeitet.

Description

RECYCLING VON CELLULOSISCHEN KUNSTFASERN

GEBIET DER ERFINDUNG:

[0001] Diese Erfindung sieht ein Verfahren zum Herstellen eines cellulosischen Formkörpers mittels eines cellulosischen Rohstoffes vor, umfassend die Schritte des Herstellens einer Celluloselösung durch Lösen von cellulosischem Rohstoff, der Extrusion der hergestellten Celluloselösung, um einen Formkörper zu formen, und der Koagulation und Regeneration der Cellulose, um den cellulosischen Formkörper herzustellen, wobei der cellulosische Rohstoff vor dem Herstellen der Celluloselösung mit einem zweiten cellulosischen Rohstoff gemischt wird. Die auf diese Weise erhaltenen Produkte sind qualitativ hochwertige regenerierte cellulosische Formkörper aus wiederverwerteten Abfällen, die sich für die Textil- und Nonwoven-Herstellung eignen.

STAND DER TECHNIK:

[0002] US 4,145,533 beschreibt ein Verfahren für das Recycling von regenerierten Celluloseabfällen wie unbeschichtetem Cellophan und Rayon aus dem Viskoseverfahren. Bei diesem Verfahren wird der cellulosische Abfall zunächst geschreddert, vor der Emulsionsxanthogenierung in wässeriger Natriumhydroxidlösung und Kohlenstoffdisulfid zwischen 18 °C und 30 °C. Die auf diese Weise aufbereitete Abfallviskose wird dann mit bis zu 15 Gewichts-% mit Viskose aus herkömmlicher Produktion gemischt, um Produkte aus regenerierter Cellulose herzustellen. Die Emulsionsxanthogenierungslösung enthält anfänglich etwa 10,8 Gewichts- % Natriumhydroxid und mindestens 40 Gewichts-% Kohlenstoffdisulfid bezogen auf das Gewicht der Cellulose. Bis zu 8 Gewichts-% der gesamten Cellulose in der Mischung stammen aus Abfallcellulose. Darüber hinaus enthält die Lösung oberflächenaktive Stoffe oder Emulgatoren. Dieses Verfahren benötigt zwei unabhängige vollständige Alkalisierungs- und Xanthogenierungsstraßen.

[0003] US 2,184,586 beansprucht ein Verfahren, um Abfallzelluloseregenerat in Cellulosexanthogenat umzusetzen. Die Abfallfäden, die aus der Rayonerzeugung herrühren, werden in dem ersten Schritt eine bis eineinhalb Stunden lang mit einer Natriumhydroxidlösung in einer Konzentration von 16 % bis 17,5 % behandelt. Nach dem Auswinden der getränkten Fasern erfolgte die Zerkleinerung in Brechern zwei Stunden lang bei 18 °C bis 29 °C, vor einem Reifungsschritt, der 25 bis 35 Stunden dauerte. Die Xanthogenierung wurde 1,5 bis 2 Stunden lang mit 7 Litern Kohlenstoffdisulfid pro 100 kg Alkalicellulose durchgeführt. Nach dem Lösen von 100 kg des Xanthogenats in 130 Litern Natriumhydroxid 0,4 % bis 0,5 % entstand eine zum Spinnen geeignete Viskosespinnmasse. Der Polymerisationsgrad der auf diese Weise gewonnenen Fasern ist im Allgemeinen zu niedrig, um gute mechanische Fasereigenschaften zu ergeben.

[0004] Die Patente US 3,914,130 und US 3,817,983 beschreiben beide die Anwendung verschiedener cellulosischer Stoffe einschließlich regenerierte Cellulose für die Herstellung von Viskose. Sie beanspruchen ein Verfahren, wobei mittels Kugelmühle gemahlene cellulosische Stoffe herkömmlich hergestellter Alkalicellulose aus Zellstoff vor oder nach der Reifung zugegeben wurden. Die auf diese Weise hergestellte Alkalicellulose wird wie in US 3,817,983 beschrieben mittels des klassischen Viskoseverfahrens weiterverarbeitet, um Viskose herzustellen. Die resultierende Viskose kann zum Formen zu einem Schwamm, Gießen zu einer Folie oder zum Formen einer Faser verwendet werden, jedoch ist der Polymerisationsgrad der auf diese Weise gewonnenen Fasern im Allgemeinen zu niedrig, um gute mechanische Fasereigenschaften zu ergeben.

[0005] WO 2007/070904 offenbart ein Verfahren, um küpengefärbte cellulosische Fasern oder Folien durch Verwendung von cellulosischen Rohstoffen, die bereits Küpenfarbstoffe in molekulardisperser Form enthalten, zusätzlich zu mindestens einem anderen cellulosischen Rohstoff herzustellen. Die cellulosischen Rohstoffe können ausgewählt werden aus Zellstoff, cellulosi /9

AT 517 020 B1 2020-02-15 österreichisches patentamt sehen Natur- oder Kunstfasern oder Spinnabfallen aus der Faserproduktion. Dieses Dokument spricht jedoch nicht allfällige Probleme an, die durch die Verwendung derartiger Spinnabfälle verursacht werden, oder darüber, wie man diese lösen kann.

[0006] Die EP 1873302 A2 offenbart eine Viskosefaser, die 3,8 % Hemicellulose enthält. Dies hat jedoch nichts mit der vorliegenden Erfindung zu tun, für die der Hemicellulosegehalt der fertigen Fasern unerheblich ist. Zudem bestand die Aufgabe der EP 1873302 A2 darin, den Einsatz eines billigen, da hemicellulose-reichen Zellstoffs, insbesondere Papierzellstoff, zu ermöglichen. Dagegen besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, möglichst hohe Mengen eines wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoffs verwerten zu können, wobei darunter ein solcher aus cellulosischen Kunstfasern zu verstehen ist. Dem Fachmann sind die vielen Unterschiede zwischen diesen beiden Materialien bekannt. Sie sind keineswegs unerheblich. EP 1873302 A2 offenbart auch keinerlei Metallentfernungs-, Entfärbungs- und/oder Vernetzerentfernungsstufe.

[0007] Die DE 4118899 C1 offenbart ein Bleicheverfahren für verschiedene cellulosische Rohstoffe, nämlich Holzstoff, Zellstoff und/oder Altpapier, mit Wasserstoffperoxid oder Dithionit, wobei eine Vorbehandlung mit einem Chelatbildner oder Silikat erfolgt, um die im nachfolgenden Bleicheverfahren bekanntermaßen störenden Schwermetalle unschädlich zu machen. Die genannten Rohstoffe werden typischerweise zur Papierherstellung eingesetzt und insbesondere Holzstoff und Altpapier sind gar nicht zur Herstellung eines cellulosischen Formkörpers mittels eines Xanthogenierungsverfahrens geeignet. Außerdem dient gemäß der DE 4118899 C1 der Komplexierungsschritt als „Schutz“ für den Bleicheschritt. Dass ein solcher für ein nachfolgendes Xanthogenierungsverfahren hilfreich oder sogar notwendig wäre, geht aus der DE 4118899 C1 gar nicht hervor. Aus all diesen Gründen würde auch eine Kombination der Offenbarung der EP 1873302 A2 mit der DE 4118899 C1 die vorliegende Erfindung nicht nahelegen.

[0008] Keine der zuvor beschriebenen Recycling-Möglichkeiten umfasst irgendwelche chemischen Vorbehandlungsprozesse des wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoffes, ehe dieser in dem Viskoseverfahren verwendet wird, und zeigt auch nicht irgendeine Möglichkeit auf, große Mengen von wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoffen zu verwenden, um cellulosische Formkörper mit guten mechanischen Eigenschaften zu erhalten.

[0009] Darüber hinaus kann die Verwendbarkeit von wiedergewonnenem cellulosischem Rohstoff aufgrund der Tatsache eingeschränkt sein, dass Textilien außer Cellulose für gewöhnlich weitere Chemikalien wie Farbstoffe, Harze, optische Aufheller usw. enthalten und ferner während ihrer Lebensdauer beispielsweise durch Weichmacher oder Bleichmittel während des Waschens kontaminiert werden können. Zudem sind sowohl in vor als auch in nach der Benutzung durch Verbraucher anfallenden Baumwollabfallstoffen erhebliche Mengen an Metallen enthalten. Diese Metalle können aus dem Abrieb von Knöpfen oder Reißverschlüssen stammen.

[0010] Das Vorhandensein jedweder dieser Chemikalien beeinträchtigt die Anwendung des wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoffes im Viskoseverfahren bzw. schränkt diese ein. Beispielsweise verbinden Harze Cellulosemoleküle chemisch miteinander und machen diese unlöslich und unreaktiv. Diese Substanzen lassen sich nicht durch einfache mechanische Zerkleinerungsschritte des cellulosischen Rohstoffes aus dem wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoff entfernen.

[0011] Allerdings können diese Chemikalien einen hohen Gehalt an Partikeln in den Spinnmassen verursachen, welcher einen höheren Filtrationsaufwand erfordert, der steigende Ausrüstungskosten und eine geringere Produktivität zur Folge hat. Ein zu hoher Partikelgehalt kann zu einer Reduktion der Standzeit des Filtrationssystems und im ungünstigsten Fall sogar zu seiner vollständigen Verstopfung führen. Darüber hinaus können große Mengen an kleinen Partikeln, die sich nicht durch Filtration aus der Spinnmasse entfernen lassen, Probleme an den Spinndüsen aufgrund des Verstopfens einzelner Spinndüsenlöcher und dadurch eine reduzierte Lebensdauer der Spinndüsen verursachen, was seinerseits eine niedrigere Produktivität und/oder Fasern von niedrigerer Qualität zur Folge hat.

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AUFGABE:

[0012] In Anbetracht dieses Standes der Technik bestand die zu lösende Aufgabe darin, ein Verfahren bereitzustellen, welches die Verwendung möglichst hoher Mengen an wiedergewonnenem cellulosischem Rohstoff für die Produktion von cellulosischen Formkörpern ermöglicht, und auf diese Weise eine Möglichkeit zum effizienten Recycling von cellulosischem Rohstoff zu qualitativ hochwertigen Produkten bereitzustellen, die sich beispielsweise für die Erzeugung von Textilien und Nonwovens eignen.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG:

[0013] Diese Aufgabe wurde durch ein Verfahren zum Herstellen von cellulosischen Formkörpern mittels eines wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoffs und eines cellulosischen Neurohstoffs gelöst, welches folgende Schritte umfasst:

a) optional mechanisches Schreddern des wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoffs,

b) Vorbehandeln des wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoffs in einer Metallentfernungsstufe, einer Entfärbungsstufe und/oder einer Vernetzerentfernungsstufe vor dem Schritt des Alkalisierens,

c) in einer Alkalisierungsstufe Tauchen des wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoffes in Natriumhydroxid und nachfolgendes Auspressen,

d) Vorreifen der auf diese Weise gewonnenen Alkalicellulose,

e) Xanthogenierung der Alkalicellulose in einem Xanthogenierungsschritt und nachfolgend Lösen des Cellulosexanthogenats,

f) Extrudieren der auf diese Weise gewonnenen Cellulosexanthogenatlösung, um einen Formkörper zu formen,

g) Koagulieren und Regenerieren der Cellulose, um den cellulosischen Formkörper herzustellen, wobei vor Schritt e) in einem zusätzlichen Kombinationsschritt die aus dem wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoff hergestellte Alkalicellulose mit Alkalicellulose, die in einer zweiten Alkalisierungsstraße aus dem cellulosischen Neurohstoff hergestellt wird, kombiniert wird, und wobei die kombinierten Alkalicellulosen in dem Xanthogenierungsschritt e) gemeinsam weiterverarbeitet werden.

[0014] Der Schritt a) des mechanischen Schredderns umfasst - gegebenenfalls - Mahlschritte, wenn der Rohstoff größere Aggregate, Flächengebilde usw. enthält, und Öffnungsschritte, beispielsweise wenn das Material in zusammengedrückten Ballen bereitgestellt wird, sowie andere Schritte, die erforderlich sind, um den Rohstoff zu einer Teilchengröße zu zerkleinern, die dazu geeignet ist, die folgenden Verfahrensschritte auf geeignete Weise durchzuführen.

[0015] In oder vor dem Vorbehandlungsschritt b) müssen Rohstofffasergemische getrennt werden, um Verunreinigungen durch nichtcellulosische Fasern vor der Alkalisierung zu entfernen. Im Stand der Technik gibt es dazu bestens bekannte Verfahren, die meist von dem Wesen der Verunreinigungen mit nichtcellulosischen Fasern abhängen.

[0016] Die Xanthogenierung der Alkalicellulose in einem Xanthogenierungsschritt und die nachfolgende Lösung des Cellulosexanthogenats in Schritt e) können durch das bekannte Viskoseoder Modalverfahren erfolgen; die Zusammensetzung (Cellulosegehalt, Alkaligehalt, ...) der Viskose hängt von der Art und der Qualität des zu erzeugenden Endprodukts ab.

[0017] Für den Zweck dieser Erfindung umfasst der Begriff „cellulosischer Rohstoff alle Arten von cellulosischen Kunstfasern, die mittels des Viskose-, Modal- oder Lyocellverfahrens hergestellt werden. Der Rohstoff kann Mattierungsmittel (z. B. TiO₂) enthalten, ohne das erfindungsgemäße Verfahren zu beeinträchtigen. Ebenso können farblose oder farbige Rohstoffe verwendet werden. Falls gewünscht kann Farbstoff mittels bekannter farbstoffselektiver Entfärbungs

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AT 517 020 B1 2020-02-15 österreichisches patentamt verfahren entfernt werden. Metalle, beispielsweise Magnesium, können Probleme bei der Filtrationseignung der Viskose verursachen und sollten vorzugsweise mittels eines sauren Vorbehandlungsschritts, mithilfe eines Komplexbildners oder mittels einer Kombination aus beiden entfernt werden. Im Fall von vernetzten cellulosischen Rohstoffen ist es erforderlich, den jeweiligen Vernetzer vor dem Alkalisierungsschritt zu entfernen. Dies kann beispielsweise für Vernetzer vom Harnstofftyp (z. B. DM DH EU) durch saure oder basische hydrolytische Spaltverfahren, die in der Literatur (z. B. Textile Research Journal, 1985, 55, 444-448) beschrieben werden, erfolgen. Vorzugsweise sollte das wiedergewonnene Material keine vernetzten cellulosischen Materialien enthalten. Dies kann beispielsweise durch Elementaranalyse, Online-IR-Spectrometrie, das Kjeldahl-Verfahren (Zeitschrift für Analytische Chemie, 1883, 366-382) oder andere Verfahren, die Fachkundigen im Prinzip bekannt sind, analysiert werden.

[0018] Falls der Rohstoff nichtcellulosische Materialien enthält, beispielsweise im Fall einer Fasermischung (z. B. Mischung mit Polyester), müssen die nichtcellulosischen Fasern vor dem Alkalisierungsschritt durch im Stand der Technik bekannte Verfahren quantitativ entfernt werden. Um die Ausgangsqualität, insbesondere das durchschnittliche Molekulargewicht des cellulosischen Rohstoffes, möglichst hoch zu halten, werden schonende und nicht-cellulose- zerstörende Verfahren für jedwede erforderliche Vorbehandlung bevorzugt.

[0019] Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde der wiedergewonnene cellulosische Rohstoff aus vor und/oder nach der Benutzung durch Verbraucher anfallenden Abfällen gewonnen, die cellulosische Kunstfasern enthielten, welche mittels des Viskose-, Modal- oder Lyocellverfahrens hergestellt wurden.

[0020] Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthielten die vor und/oder nach der Benutzung durch Verbraucher anfallenden Abfälle zusätzlich nichtcellulosische Fasern, und diese nichtcellulosischen Fasern müssen vor dem Alkalisierungsschritt von dem wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoff quantitativ getrennt werden. Diese Trennung kann mittels im Stand der Technik im Allgemeinen bestens bekannter Verfahren erfolgen.

[0021] Bei einerweiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Metallentfernungsstufe eine saure Waschbehandlung und/oder eine Behandlung mit einem Komplexbildner. Der Komplexbildner wird vorzugsweise in Form einer wässrigen Lösung angewandt.

[0022] Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden eine saure Waschbehandlung und eine Behandlung mit einem Komplexbildner in der Metallentfernungsstufe durch Zusetzen eines Komplexbildners zu der sauren Waschbehandlung zu einem Schritt kombiniert.

[0023] Die erfindungsgemäße optionale Entfärbungsstufe wird je nach Art des Farbstoffes anhand von im Stand der Technik im Allgemeinen bestens bekannter Verfahren durchgeführt. Bei der optionalen Vernetzerentfernungsstufe kann der Vernetzer, der mit großer Wahrscheinlichkeit vom Harnstofftyp ist, mittels eines sauren oder basischen Schritts entfernt werden.

[0024] Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Formkörper eine Stapelfaser, eine Filamentfaser, ein Schwamm oder eine Folie vom Viskose- oder Modaltyp. Entstehende Formkörper werden vorzugsweise zur Weiterverarbeitung zu Textil- oder Nonwovenerzeugnissen verwendet.

[0025] Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Differenz zwischen den Grenzviskositätszahlen (GVZ) der Alkalicellulose aus dem wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoff und der Alkalicellulose aus cellulosischem Neurohstoff kleiner gleich 30 ml/g, vorzugsweise kleiner als 10 ml/g. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die erforderlichen Viskositäten der beiden Alkalicellulosen vor dem Mischen hauptsächlich von dem gewünschten Produkttyp und der gewünschten Produktqualität sowie von dem Anteil des cellulosischen Rohstoffes in dem Endprodukt abhängig.

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AT 517 020 B1 2020-02-15 österreichisches patentamt [0026] Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der wiedergewonnene cellulosische Rohstoff eine Stapelfaser, eine Filamentfaser, ein Schwamm oder eine Folie vom Viskose- oder Modaltyp oder vom Lyocelltyp.

[0027] Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt in dem Kombinationsschritt der Anteil des wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoffes 10 bis 90 %, vorzugsweise 20 bis 80 %, insbesondere 40 bis 60 %, stets in Gewichtsprozent auf reine Cellulose bezogen ausgedrückt, während der übrige Anteil cellulosischer Neurohstoff ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES ERFINDUNGSGEMÄßEN VERFAHRENS (SIEHE AUCH DAS FLUSSDIAGRAMM IN FIG. 1):

[0028] Cellulosische Rohstoffe („CRM“), die zu 100 % aus cellulosischen Rohstoffen wie Lyocell, Modal oder Viskose in Form von Fasern oder Textilien (vor oder nach der Benutzung durch Verbracher anfallend) bestehen, werden zunächst geschreddert; die cellulosischen Rohstoffe können matt oder glänzend sein, farbig sein oder andere Chemikalien von früheren Prozessen enthalten.

[0029] Ein Vorbehandlungsschritt, beispielsweise um Metalle, Avivage oder andere Chemikalien zu entfernen, kann mittels bekannter Verfahren vor dem Alkalisierungsschritt durchgeführt werden. Vernetzer können durch basische oder saure Bedingungen oder andere aus der Literatur (z. B. Textile Research Journal, 1985, 55, 444-448) bekannte Verfahren entfernt werden. Vorzugsweise sollten vernetzte cellulosische Materialien vermieden werden. Die Entfernung von Metallen kann mithilfe eines Komplexbildners oder einer Kombination aus derartigen Schritten erfolgen.

[0030] Die saure Waschbehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf pH-Werten zwischen 1,5 und 5, vorzugsweise zwischen 2 und 3, bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 100 °C, vorzugsweise zwischen 50 and 70 °C, 15 bis 120 min lang, vorzugsweise 15 bis 60 min lang, durchgeführt werden.

[0031] Die Metallentfernung gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch durch Behandeln des wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoffes mit einer wässrigen Lösung eines Komplexbildners durchgeführt werden. Vorzugsweise ist die Konzentration des Komplexbildners in der wässrigen Lösung kleiner als 5 kg pro Tonne ofentrockener Zellstoff (odtp) und insbesondere kleiner als 2 kg/odtp. Die Behandlung des cellulosischen Abfallmaterials mit einer wässrigen Lösung eines Komplexbildners kann bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 100 °C, vorzugsweise zwischen 50 und 80 °C, 15 bis 120 min lang, vorzugsweise 15 bis 90 min lang, durchgeführt werden.

[0032] Der saure Waschschritt und die Behandlung mit einer wässrigen Lösung eines Komplexbildners können durch Zusetzen des Komplexbildners zu der sauren Waschflüssigkeit zu einem Verfahrensschritt kombiniert werden.

[0033] Falls gewünscht kann in diesem Schritt durch Anwendung farbstoffselektiver Entfärbungsverfahren auch Farbstoff entfernt werden.

[0034] Die Mindestviskosität der cellulosischen Rohstoffe nach dem Schreddern und anderen angewandten Waschschritten und/oder Vorbehandlungen hängt von dem zu erzeugenden Fasertyp (Viskose oder Modal), der gewünschten Faserqualität und dem erforderlichen Anteil des cellulosischen Rohstoffes in dem Produkt ab. Vorzugsweise sollte die Viskosität der wiedergewonnenen Fasern vor dem Alkalisierungsschritt mindestens auf dem Niveau der Alkalicellulose aus herkömmlichem Zellstoff nach der Vorreifung oder darüber liegen. Die bevorzugte Viskosität, ausgedrückt als GVZ („Grenzviskositätszahl“ = Deutsch für „Limiting Viscosity Number“) in der Einheit [ml/g], wird für Modalfasern größer als 380 ml/g bzw. für Viskosefasern größer als 220 ml/g sein. Ein niedriger Anteil des cellulosischen Rohstoffes in dem Endprodukt kann auch einen niedrigeren Viskositätsgrad des wiedergewonnenen Rohstoffes als jenen der Alkalicellulose aus herkömmlichem Chemiezellstoff ermöglichen, ohne die Qualität des Endprodukts zu beeinträchtigen; demnach soll die Viskosität des Alkalicellulose-Celluloserohstoffs („AC

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CRM“) vorzugsweise nicht kleiner als 80 % der GVZ des Chemiezellstoffs sein. Der geschredderte Celluloserohstoff wird dann (gemäß Patent AT 287905) in Natriumhydroxid getaucht und danach ausgepresst, um die entsprechende Alkalicellulose („AC CRM“) zu erhalten.

[0035] Auf den Tauchschritt kann ein optionaler Vorreifungsschritt des AC CRM (mittels im Stand der Technik bekannter Verfahren) folgen: Reifungszeit und -temperatur werden - je nach Ausgangsviskosität (GVZ) des CRM - derart eingestellt, dass die Differenz zwischen den Grenzviskositätszahlen der Alkalicellulose aus dem wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoff (AC CRM) und der Alkalicellulose aus cellulosischem Neurohstoff (die herkömmlich zubereitete Alkalicellulose aus Chemiezellstoff) kleiner gleich 30 ml/g, vorzugsweise kleiner als 10 ml/g, nach dem Vorreifen ist; im Fall von Mischungen mit Standardchemiezellstoff sind niedrigere oder höhere Viskositätsgrade als bei Alkalicellulose aus herkömmlichem Chemiezellstoff möglich (je nach Mischungsverhältnis und angestrebter Qualität des Endprodukts). Der erforderliche Viskositätsgrad hängt auch von den Anforderungen und der Art des Endprodukts ab. Beispielsweise erfordert eine Viskosefaser vergleichsweise eine niedrigere Alkalicelluloseviskosität (GVZ von 220 bis 280 ml/g) als eine qualitativ hochwertige Modalfaser (GVZ von 300 bis 400 ml/g). In allen Fällen sollte die durchschnittliche Viskosität der endgültigen Alkalicellulose, entweder aus reinen wiedergewonnenen Rohstoffen oder entsprechenden Mischungen mit herkömmlichem Chemiezellstoff, vorzugsweise zwischen 380 und 470 ml/g für Modal und zwischen 240 und 300 ml/g für Viskose betragen. Im Fall einer bestimmten Viskosität der aus wiedergewonnem cellulosischem Material hergestellten Alkalicellulose von unter 380 ml/g für Modal bzw. 240 ml/g für Viskose, kann der bevorzugte durchschnittliche Viskositätsgrad der Mischung (zwischen 380 und 450 ml/g für Modal und zwischen 240 und 300 ml/g für Viskose) durch eine entsprechende höhere Viskosität der Alkalicellulose aus herkömmlichem Chemiezellstoff eines bestimmten Mischungsverhältnisses eingestellt werden, oder der gewünschte durchschnittliche Viskositätsgrad der Alkalicellulosemischung kann durch Einstellen des Mischungsverhältnisses eingestellt werden.

[0036] Als erstes Beispiel: Wenn 80 % herkömmliche Alkalicellulose und 20 % AC CRM mit GVZ 350 ml/g gemischt werden sollten, um eine Sollviskosität von 420 ml/g der Mischung zu erhalten, so muss die GVZ von herkömmlicher Alkalicellulose auf -438 ml/g eingestellt werden. Als zweites Beispiel: Wenn herkömmliche Alkalicellulose mit GVZ 450 ml/g und AC CRM mit GVZ 400 ml/g gemischt werden sollten, um eine durchschnittliche Viskosität der Alkalicellulose von 420 ml/g zu erhalten, so muss das Mischungsverhältnis 40% herkömmliche Alkalicellulose und 60% AC CRM sein.

[0037] Da AC CRM und herkömmliche Alkalicellulose aus Chemiezellstoff normalerweise nicht demselben Viskositätsgrad aufweisen, muss der Vorreifungsschritt des AC CRM und der Alkalicellulose aus herkömmlichem Zellstoff erfindungsgemäß in zwei parallelen Straßen getrennt durchgeführt werden oder alternativ dazu - bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung - in nur einer Reifungsvorrichtung. Bei der letzteren Ausführungsform kann das AC CRM der Reifungsvorrichtung in einer späteren Phase als die herkömmliche Alkalicellulose zugegeben werden. Dies muss derart erfolgen, dass das AC CRM die erforderliche Quellzeit erfüllt, um die gewünschte Endviskosität zu erhalten. Von einem wirtschaftlichen Standpunkt aus ist dies sinnvoll im Fall eines niedrigen Anteils von AC CRM von unter 10 % in der endgültigen Alkalicellulosemischung.

[0038] Der Anteil an vorgereiftem AC CRM in der endgültigen Alkalicellulosemischung kann im Bereich von 1 bis 99 %, auf reine Cellulose bezogen berechnet, schwanken. Die Anwendung von AC CRM ist nicht auf Mischungen mit Alkalicellulose aus Chemiezellstoff beschränkt, sondern kann auch in reiner Form verwendet werden. Aus logischen Gründen kann das Verhältnis von AC CRM und herkömmlicher Alkalicellulose in Mischungen eingestellt werden, um im Fall einer zweiten Alkalicellulosezubereitungsstraße wirtschaftlich sinnvoll zu sein (>10 % AC CRM, auf reine Cellulose bezogen berechnet). Alternativ dazu kann, insbesondere in dem Fall eines Anteils von AC CRM unter 10 %, der AC CRM der herkömmlichen Alkalicellulose in der Reifungsvorrichtung in einer späteren Phase zugesetzt werden, um die erforderliche Verweilzeit zu erfüllen, die nötig ist, um den Viskositätsgrad von AC CRM einzustellen. Im Fall von zwei ver

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AT 517 020 B1 2020-02-15 österreichisches patentamt schiedenen Alkalicellulosezubereitungsstraßen kann Mischen direkt in der Xanthogenierungsvorrichtung durchgeführt werden, wobei im Falle von nur einer Alkalicellulosestraße das Mischen ohnehin in der Reifungsvorrichtung stattfindet.

[0039] Die Mischung aus AC CRM und herkömmlicher Alkalicellulose („Alkalicellulosemischung“) wird dann durch das im Stand der Technik bekannte Viskoseverfahren zu der Spinnmasse umgesetzt, insbesondere durch die Schritte • des Behandelns der Alkalicellulosemischung mit Kohlenstoffdisulfid, • des Lösens des Xanthogenats in Natriumhydroxidlösung, • des Reifens der Viskoselösung und schließlich • des Entlüftens der Spinnmasse.

[0040] Die Cellulosekonzentration der endgültigen Viskose- bzw. Modalspinnmasse kann derart eingestellt werden, dass der Viskositätsgrad, als Kugelfallviskosität gemessen, im Bereich von 60 bis 100 s für die Viskose- und von 80 bis 150 s für die Modalherstellung liegt. Der Cellulosegehalt zum Herstellen von Viskose soll 8 bis 10 Gew.-%, bezogen auf reine Cellulose in der endgültigen Spinnmasse, betragen; für die Modalherstellung soll er 5-8 % betragen. Insbesondere wenn hohe Mengen an wiedergewonnenem cellulosischem Material von niedriger Viskosität als Rohstoff verwendet werden, kann die Cellulosekonzentration in der endgültigen Spinnmasse auf die obere Konzentration erhöht werden, um die entsprechende Kugelfallviskosität der endgültigen Spinnmasse als Basis für eine gute Faserqualität zu erhalten.

[0041] Je nach Zusammensetzung der Spinnmasse (Cellulosekonzentration, Alkaligehalt) und des entsprechenden Fällbades (Spinnbades) können verschiedene cellulosische Körper hergestellt werden, beispielsweise Modal- oder Viskosefasern, -filme, -formverbünde, -schwämme usw.; ausführliche Verfahrensbeschreibungen für die Herstellung von Viskosefasern sind Götze, „Chemiefasern nach dem Viskoseverfahren“, 3. Ausgabe, 1967, zu entnehmen; eine ausführliche Verfahrensbeschreibung für die Herstellung von Modalfasern ist dem Österreichischen Patent AT 287905 zu entnehmen.

[0042] Wiedergewonnener cellulosischer Rohstoff, der farbige cellulosische Fasern enthält, kann ohne weiteres für Anwendungen verwendet werden, wo Farbe nicht relevant ist, beispielsweise in Fasern für Isolierung, Füllmaterial usw.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines cellulosischen Formkörpers mittels eines wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoffes und eines cellulosischen Neurohstoffes, umfassend folgende Schritte:

a) optionales mechanisches Schreddern des wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoffes,

b) Vorbehandeln des wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoffes in einer Metallentfernungsstufe, einer Entfärbungsstufe und/oder einer Vernetzerentfernungsstufe vor dem Alkalisierungsschritt,

d) optionales Vorreifen der auf diese Weise gewonnenen Alkalicellulose,

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor Schritt a) in einem zusätzlichen Verfahrenschritt der wiedergewonnene cellulosische Rohstoff aus vor und/oder nach der Benutzung durch Verbraucher anfallenden Abfällen gewonnen wird, die cellulosische Kunstfasern enthielten, welche mittels des Viskose-, des Modal- oder des Lyocellverfahrens hergestellt wurden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in einem zusätzlichen Verfahrenschritt die vor und/oder nach der Benutzung durch Verbraucher anfallenden Abfälle zusätzlich nichtcellulosische Fasern enthielten und wobei diese nichtcellulosischen Fasern von dem wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoff vor dem Alkalisierungsschritt c) quantitativ getrennt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Metallentfernungsstufe eine saure Waschbehandlung und/oder eine Behandlung mit einem Komplexbildner ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine saure Waschbehandlung und eine Behandlung mit einem Komplexbildner in der Metallentfernungsstufe durch Zusetzen eines Komplexbildners zu der sauren Waschbehandlung zu einem Schritt kombiniert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Formkörper eine Stapelfaser, eine Filamentfaser, ein Schwamm oder eine Folie vom Viskose- oder Modaltyp ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Differenz zwischen den Grenzviskositätszahlen der Alkalicellulose aus wiedergewonnenem cellulosischem Rohstoff und der Alkalicellulose aus cellulosischem Neurohstoff kleiner gleich 30 ml/g, vorzugsweise kleiner als 10 ml/g, ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der wiedergewonnene cellulosische Rohstoff eine Stapelfaser, eine Filamentfaser, ein Schwamm oder eine Folie vom Viskose- oder Modaltyp oder vom Lyocelltyp ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Kombinationsschritt der Anteil des wiedergewonnenen cellulosischen Rohstoffes von 10 bis 90 %, vorzugsweise von 20 bis 80 %, insbesondere von 40 bis 60 %, beträgt.