DE102013112512A1

DE102013112512A1 - Producing cellulosic moldings, comprises supplying stream of cellulose or cellulose derivative to stream of spinning device, forming moldings by spinning device, feeding portion of stream of spinning and dividing agglomerates of additive

Info

Publication number: DE102013112512A1
Application number: DE201310112512
Authority: DE
Inventors: Bernhard Müller; Axel Rußler
Original assignee: Glanzstoff Bohemia sro
Current assignee: Glanzstoff Bohemia sro
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2014-05-15
Also published as: AT513536A1

Abstract

Producing cellulosic moldings, comprises supplying a stream of cellulose or a cellulose derivative containing textile pulp and at least one additive, to the stream of a spinning device, forming moldings, preferably fibers by a spinning device (4), feeding at least a portion of the stream of the spinning mass (1) before reaching the spinning device to a dispersing device in which the additive in the spinning mass is dispersed and dividing the agglomerates of the additive to be dispersed by the action of the dispersing element into their primary particles. An independent claim is also included for a device for producing cellulosic moldings, preferably fibers, comprising a container for carrying a flow of cellulose and a spinning device for forming moldings, preferably fibers or films, from the supplied spinning mass flow, where a feed device is provided to admit the spinning mass flow or a partial flow.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von zellulosischen Formkörpern, bei welchem ein Strom einer Zellulose oder ein Zellulosederivat enthaltenden Spinnmasse wenigstens einen Zusatzstoff enthält, der Strom einer Spinnvorrichtung zugeführt und mittels der Spinnvorrichtung zu zellulosischen Formkörpern, bevorzugt Fasern geformt wird. The invention relates to a process for the production of cellulosic moldings, in which a stream of cellulose or a cellulose derivative containing dope contains at least one additive, the power supplied to a spinning device and formed by means of the spinning device into cellulosic moldings, preferably fibers.

Die Erfindung betrifft im Weiteren eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. The invention further relates to a device for carrying out this method.

Unter zellulosischen Formkörpern werden im Rahmen der Erfindung insbesondere Viskosefasern verstanden, aber auch zellulosische Formkörper (Fasern, Folien, Wursthüllen etc.), die nach anderen verwandten Verfahren hergestellt wurden, wie z.B. nach dem Modalverfahren, dem Carbamatverfahren oder einem Lyocellverfahren. In the context of the invention, cellulosic moldings are understood as meaning, in particular, viscose fibers, but also cellulosic moldings (fibers, films, sausage casings etc.) which have been produced by other related processes, such as e.g. according to the modal method, the carbamate method or a lyocell method.

Die auf andere Zelluloseregeneratverfahren übertragbare Problematik wird im Folgenden anhand des Viskosefaserprozesses näher ausgeführt. The problem that can be transposed to other regenerated cellulose processes is explained in more detail below with reference to the viscose fiber process.

Mit Hilfe des Viskoseverfahrens, bei welchem kurzfaserige Zelluloserohstoffe, insbesondere Chemiezellstoffe durch Alkalisierung, Vorreife der erzeugten Alkalizellulose und Sulfidierung in Zellulosexanthogenat überführt, in Natronlauge gelöst, nachgereift und in einem säurehaltigen Spinnbad zu beliebig formbaren Formkörpern, meist verspinnbaren Fasern geformt werden, ist es möglich der Faser Zusatzstoffe zuzugeben. Dies wird aus verschiedenen Gründen und mit sehr verschiedenen Substanzen gemacht. Insbesondere die Einmischung von Pigmenten zur Spinnfärbung und die Zumischung von funktionalisierenden Stoffen wie z.B. Mitteln zur Erhöhung der Feuerfestigkeit, zur Abschirmung bestimmter Strahlungsarten, zur Erhöhung der Faserfestigkeit oder zur Steigerung des Tragekomforts sind bekannt. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf bestimmte Zusatzstoffe beschränkt. Lediglich als Beispiel sei Titanoxid als Mattierungspigment oder phosphororganische Pigmente wie 1,3,2-Dioxaphosphorinane,2,2'-oxybis[5,5-dimethyl]-,2,2'-disulfide als flammhemmender Zusatzstoff genannt. Die vorliegende Erfindung ist auch nicht auf Zusatzstoffe mit einer bestimmten Partikelgröße beschränkt. So können ohne weiteres Zusatzstoffe mit einer Primärpartikelgröße kleiner 10µm, bevorzugt kleiner 5 µm verwendet werden. With the help of the viscose process in which kurzfaserige cellulose raw materials, especially chemical pulps by alkalization, Vorreife the produced alkali cellulose and sulfidation converted into cellulose, dissolved in sodium hydroxide, ripened and formed in an acidic spin bath to form any shaped moldings, usually spinnable fibers, it is possible the Add fiber additives. This is done for different reasons and with very different substances. In particular, the incorporation of pigments for spin dyeing and the admixture of functionalizing substances such. Agents for increasing the refractoriness, for shielding certain types of radiation, for increasing the fiber strength or for increasing the wearing comfort are known. The present invention is not limited to any particular additives. As an example, titanium oxide may be mentioned as a matting pigment or organophosphorus pigments such as 1,3,2-dioxaphosphorinanes, 2,2'-oxybis [5,5-dimethyl], 2,2'-disulfides as a flame retardant additive. Also, the present invention is not limited to additives having a certain particle size. Thus, additives with a primary particle size of less than 10 μm, preferably less than 5 μm, can be used without further ado.

Die so zugemischten Stoffe müssen eine relativ zum Fasertiter hohe Feinheit aufweisen, um die Festigkeit der erzeugten Fasern nicht zu stark zu beeinträchtigen. Aus diesem Grund ist eine gute Dispergierung der Zusatzstoffe vor dem Verspinnen notwendig, wodurch insbesondere Agglomerate in ihre Bestandteile zerlegt werden können. Diese Dispersionen müssen entweder separat in der Viskosefabrik hergestellt werden oder werden direkt vom Handel bezogen. Als Dispergiermedium wird dabei Wasser oder Lauge verwendet. Um solche wässrigen Dispersionen jedoch stabil zu halten, ist in aller Regel die gleichzeitige Zugabe von Dispergatoren (auch Dispergiermittel genannt) notwendig. Zur Gewährleistung einer ausreichenden Lagerstabilität können außerdem Stabilisatoren erforderlich werden, die insbesondere das Absetzen von Teilchen und Reagglomerieren von Bestandteilen verhindern sollen. Die so hergestellten Dispersionen werden dem Viskosestrom dann über statische oder dynamische Mischer direkt vor dem Verspinnen zugegeben. The substances thus added must have a high fineness relative to the fiber titer in order not to impair the strength of the fibers produced too strongly. For this reason, a good dispersion of the additives before spinning is necessary, which in particular agglomerates can be decomposed into their constituents. These dispersions must either be prepared separately in the viscose factory or are obtained directly from the trade. The dispersing medium used is water or alkali. However, in order to keep such aqueous dispersions stable, the simultaneous addition of dispersants (also called dispersants) is generally necessary. In addition, to ensure sufficient storage stability stabilizers may be required, which in particular should prevent the settling of particles and reagglomeration of constituents. The dispersions thus prepared are then added to the viscous stream via static or dynamic mixers directly before spinning.

Dieses Vorgehen ist aus mehreren Gründen unvorteilhaft. Werden die Dispersionen nicht in der Viskosefabrik, sondern extern hergestellt, so führt dies in aller Regel dazu, dass die für die Dispergierung beim Hersteller eingesetzte große Menge Wasser über gegebenenfalls weite Strecken transportiert werden muss, was ökonomisch wie ökologisch schädlich ist. Außerdem können die zur Dispergierung verwendeten Dispergatoren und die für die Lagerstabilität erforderlichen Stabilisatoren im Faserherstellungsprozess zu Spinnproblemen führen und die Fasereigenschaften nachteilig beeinflussen. Sie reichern sich darüber hinaus im recyclierten Spinnbad an und können in der Spinnbadaufbereitung Probleme verursachen. Weiters führen Dispergatoren und Stabilisatoren potentiell zu einer höheren Umweltbelastung im Abwasser. This procedure is unfavorable for several reasons. If the dispersions are not produced in the viscose factory but externally, this usually results in the fact that the large amount of water used for dispersion at the manufacturer has to be transported over possibly long distances, which is economically and ecologically harmful. In addition, the dispersants used for dispersion and the stabilizers required for storage stability in the fiber production process can lead to spinning problems and adversely affect the fiber properties. They also accumulate in the recycled spinning bath and can cause problems in spinning bath preparation. Furthermore, dispersants and stabilizers potentially lead to a higher environmental impact in the wastewater.

Werden in der Viskosefabrik hergestellte oder extern bezogene Dispersionen längere Zeit gelagert, so kann es unabhängig von einem ausreichenden Zusatz von Stabilisatoren zu Veränderungen kommen, z.B. durch Veränderung der Kristallstruktur oder Zersetzung des Zusatzstoffes in wässriger Lösung. Gegebenenfalls müssen auch Antibakterizide und Fungizide in nennenswerter Menge zugegeben werden, um eine Lagerstabilität von mehreren Monaten zu gewährleisten, die im Zuge der Verwendung dann Probleme in der dem Herstellungsprozess nachgeschalteten biologischen Abwasserreinigung verursachen können. If dispersions prepared in the viscose factory or externally obtained are stored for a prolonged period of time, it may change, irrespective of a sufficient addition of stabilizers, e.g. by changing the crystal structure or decomposition of the additive in aqueous solution. If necessary, antibacterial and fungicidal agents must also be added in a significant amount in order to ensure storage stability of several months, which can then cause problems in the biological process of wastewater treatment downstream of the production process.

Auch das durch die Dispersionen in die Viskose eingebrachte zusätzliche Wasser kann im Spinnprozess Probleme verursachen, die Spinnsicherheit herabsetzen, die Fasereigenschaften verschlechtern, den Energieaufwand für die Spinnbadaufbereitung und das Abwasservolumen erhöhen. Die Verwendung von wasserbasierten Dispersionen zur Zumischung zu Spinnviskose weist demnach erhebliche ökonomische wie ökologische Nachteile auf. Also, the additional water introduced into the viscose by the dispersions can cause problems in the spinning process, reduce the spinning security, deteriorate the fiber properties, the Increase energy expenditure for spinning bath preparation and wastewater volume. The use of water-based dispersions for mixing into spun-viscose therefore has considerable economic and ecological disadvantages.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Nachteile zu vermeiden. The invention is therefore based on the object to avoid the disadvantages described above.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vor, dass wenigstens ein Teil des Stroms der Spinnmasse vor Erreichen der Spinnvorrichtung einem Dispergierorgan zugeführt wird, in dem der Zusatzstoff in der Spinnmasse dispergiert wird. Die Dispergierung der Zusatzstoffe erfolgt somit nicht zur Gänze außerhalb der Spinnmasse, sondern direkt im Spinnmassenstrom, wodurch eine kontinuierliche Verfahrensweise ermöglicht wird. Durch das Entfallen des Erfordernisses der externen Vordispergierung müssen weder Dispergatoren, Stabilisatoren, Antibakterizide noch Fungizide zum Einsatz gelangen. Im Rahmen der Erfindung macht man sich den Umstand zunutze, dass das in der Spinnmasse enthaltene Zellulosexanthogenat ein hydrophiles Polymer darstellt, welches potentiell über Dispergatoreigenschaften verfügt und durch seine funktionellen Gruppen in der Lage ist, eine Vielzahl von Stoffen effektiv zu dispergieren. To achieve this object, the invention provides in a method of the type mentioned that at least a portion of the stream of the spinning mass is fed before reaching the spinning device a dispersing, in which the additive is dispersed in the spinning mass. The dispersion of the additives is thus not entirely outside the spinning mass, but directly in the spinning mass flow, whereby a continuous procedure is made possible. By eliminating the requirement of external predispersion neither dispersants, stabilizers, antibacterials nor fungicides must be used. In the context of the invention, use is made of the fact that the cellulose xanthogenate present in the dope constitutes a hydrophilic polymer which potentially has dispersant properties and is able to effectively disperse a large number of substances by virtue of its functional groups.

Die Dispergierung kann dadurch noch weitere verbessert werden, dass wenigstens ein Teil des Stroms der Spinnmasse nach dem ersten Dispergiervorgang wenigstens noch ein weiteres Mal durch ein Dispergierorgan durchgeleitet wird. The dispersion can be further improved by at least a portion of the stream of the spinning mass being passed through a dispersing element at least once more after the first dispersing operation.

Die erfindungsgemäß zu dispergierenden Zusatzstoffe sind feste Zusatzstoffe, wobei die Dispergierung in der Spinnmasse zu einer möglichst feinen Suspension führen soll. The additives to be dispersed according to the invention are solid additives, the dispersion in the spinning dope being intended to lead to the finest possible suspension.

Unter einem Dispergierorgan wird im Rahmen der Erfindung nicht ein einfacher statischer oder dynamischer Mischer verstanden. Ebensowenig wird unter dem Vorgang des Dispergierens im Rahmen der Erfindung ein einfaches Mischverfahren verstanden. Vielmehr wird unter einem Dispergierorgan ein Aggregat verstanden, das in der Lage ist, Agglomerate des Zusatzstoffs durch Einbringen von Scherkräften in Primärteilchen zu zerteilen. In der Regel wird die Größe der Primärpartikel dabei aber nicht verändert. Insbesondere erfolgt die Dispergierung bis zur Erreichung eines Dispergiergrades, bei dem die durchschnittliche Partikelgröße (Partikeldurchmesser) des Zusatzstoffes von kleiner einem vierten Teil des Durchmessers des Formkörpers, insbesondere des Einzelfaserdurchmessers, beträgt und der Anteil der Partikel mit einem Durchmesser von gleich oder größer der Hälfte des Durchmessers des Formkörpers, insbesondere des Einzelfaserdurchmessers, (Grobkornanteil) nur einen Anteil von kleiner 1 ppm aufweisen. Der Dispergiergrad ist mittels der gebräuchlichen Messverfahren, z.B. der Laserbeugung, nicht einwandfrei bestimmbar, da der besonders störende Grobkornanteil in den geforderten besonders geringen Konzentrationen über diese Verfahren nicht erfassbar ist. Eine entsprechende Auswertung kann mitunter nur mikroskopisch am Endprodukt erfolgen. In the context of the invention, a dispersing element is not understood to be a simple static or dynamic mixer. Nor is the process of dispersing in the context of the invention to be understood as a simple mixing process. Rather, a dispersing device is understood to mean an aggregate which is capable of breaking up agglomerates of the additive by introducing shear forces into primary particles. As a rule, the size of the primary particles is not changed. In particular, the dispersion is carried out until a degree of dispersion in which the average particle size (particle diameter) of the additive of smaller than a fourth part of the diameter of the shaped body, in particular the single fiber diameter, and the proportion of particles having a diameter equal to or greater than half of Diameter of the shaped body, in particular of the single fiber diameter, (coarse grain fraction) only have a proportion of less than 1 ppm. The degree of dispersion is measured by conventional measuring methods, e.g. Laser diffraction, can not be determined properly, since the particularly disturbing coarse grain fraction in the required particularly low concentrations on these methods is not detectable. A corresponding evaluation can sometimes only be done microscopically on the end product.

Bei Viskose, der Lösung eines derivatisierten Polysaccharids, handelt es sich um eine potentiell scherempfindliche Polymerlösung, wobei die Viskose z.B. in ultraschallinduzierten Scherfeldern deutliche Abbauerscheinungen zeigt. Unerwarteterweise konnte jedoch in Versuchen festgestellt werden, dass die Schädigung des Polymers, etwa durch Verringerung des Polymerisationsgrades, bei einer Passage durch das erfindungsgemäß vorgesehene Dispergierorgan verhältnismäßig gering ist. Dies insbesondere dann, wenn das Dispergierorgan entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung als Hochdruckhomogenisator ausgebildet ist. Eine besonders schonende Verfahrensweise gelingt bevorzugt dadurch, dass die Dispergierung beim Durchgang der Spinnmasse durch das Dispergierorgan, insbesondere den Hochdruckhomogenisator, durch ein an einer Düse erzeugtes Scherfeld erfolgt. Bevorzugt weist der Hochdruckhomogenisator eine Düse und eine stromabwärts der Düse angeordnete Prallplatte auf. Viscose, the solution of a derivatized polysaccharide, is a potentially shear-sensitive polymer solution wherein the viscose is e.g. shows in ultrasound-induced shear fields significant degradation phenomena. Unexpectedly, however, it was found in experiments that the damage to the polymer, for example by reducing the degree of polymerization, is relatively low when it passes through the dispersing device provided according to the invention. This is especially true if the dispersing element is designed according to a preferred embodiment of the invention as a high-pressure homogenizer. A particularly gentle procedure is preferably achieved in that the dispersion takes place during the passage of the spinning mass through the dispersing, in particular the high-pressure homogenizer, by a generated on a nozzle shear field. The high-pressure homogenizer preferably has a nozzle and a baffle plate arranged downstream of the nozzle.

Die auf Grund der Scherkräfte allenfalls auftretende Verringerung des Polymerisationsgrades bewirkt eine Reduzierung der Festigkeitseigenschaften der hergestellten Fasern. Diese Festigkeitsverringerung wird jedoch durch die auf Grund der erfindungsgemäßen Verfahrensweise erzielbare Verbesserung der Dispergierung zumeist kompensiert oder sogar überkompensiert, sodass insgesamt ein Endprodukt geschaffen wird, das im Vergleich zum Stand der Technik gleiche oder sogar verbesserte mechanische Eigenschaften aufweist. The reduction of the degree of polymerization which may occur due to the shearing forces causes a reduction in the strength properties of the fibers produced. However, this reduction in strength is mostly compensated or even overcompensated by the dispersion improvement achievable by virtue of the procedure according to the invention, so that overall an end product is created which has the same or even improved mechanical properties compared with the prior art.

Dies gilt umso mehr, wenn der wenigstens eine Teil des Stroms der Spinnmasse vor dem Dispergierorgan vorgekühlt wird, um die durch die dort stattfindende Scherung bedingte Temperaturerhöhung auszugleichen und dadurch mögliche thermisch bedingte Schädigungen der zellulosischen Spinnmasse und letztlich der Faser zu verhindern. Bevorzugt wird die Spinnmasse vor dem Dispergierorgan um 2–20°C abgekühlt. This is all the more true if the at least part of the stream of the spinning mass is precooled before the dispersing element in order to compensate for the temperature increase caused by the shearing occurring there and thereby prevent possible thermally induced damage to the cellulosic dope and ultimately to the fiber. Preferably, the spinning mass is cooled by 2-20 ° C before the dispersing.

Die Ausbildung des Dispergierorgans als Hochdruckhomogenisator ermöglicht es, eine Vielzahl von unterschiedlichen Zusatzstoffen zur Spinnmasse zuzudosieren. Dabei kann es sich sowohl um organische wie anorganische Feststoffe handeln. The formation of the dispersing organ as a high-pressure homogenizer makes it possible to meter in a large number of different additives to the spinning mass. These may be both organic and inorganic solids.

Durch die Erfindung ist es möglich, eine kontinuierliche Dispergierung direkt im Strom der Spinnmasse durchzuführen, indem dem Materialstrom die Zusatzstoffe beigefügt werden bevor dieser das Dispergierorgan passiert und direkt zur Spinnvorrichtung weitergeleitet wird. Das Einbringen des Zusatzstoffes erfolgt dabei bevorzugt so, dass der Strom der Spinnmasse und ein Strom des Zusatzstoffes in dem Dispergierorgan zusammengeführt werden. Alternativ kann der Strom des Zusatzstoffes dem Strom der Spinnmasse aber auch schon vor Erreichen des Dispergierorgans zugeführt werden. Dabei kann die Zudosierung des Feststoffes auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Gemäß einer ersten bevorzugten Vorgehensweise werden die Zusatzstoffe in fester, undispergierter Form zugeführt. Der zu dispergierende Feststoff kann in diesem Fall beispielsweise durch Zwangsförderung zugeführt werden. Dem Dispergierorgan kann in diesem Fall ein Mischorgan vorangestellt sein, welches eine gleichmäßige Verteilung des Zusatzstoffes im zu dispergierenden Stoffstrom bewirkt und die volle Wirksamkeit des Dispergierorgans gewährleistet. Gemäß einer zweiten bevorzugten Vorgehensweise werden die Zusatzstoffe in einer Dispersion zugeführt, z.B. in Form einer konzentrierten Vordispersion. The invention makes it possible to carry out a continuous dispersion directly in the stream of the spinning mass by adding the additives to the material stream before it passes the dispersing element and is passed on directly to the spinning device. The introduction of the additive is preferably carried out so that the flow of the dope and a stream of the additive are combined in the dispersing. Alternatively, the flow of the additive can be supplied to the stream of the spinning mass but also before reaching the dispersing. The metered addition of the solid can take place in various ways. According to a first preferred procedure, the additives are supplied in solid, undispersed form. The solid to be dispersed can be supplied in this case, for example, by forced delivery. In this case, the dispersing element can be preceded by a mixing element which effects a uniform distribution of the additive in the material stream to be dispersed and ensures the full effectiveness of the dispersing element. According to a second preferred procedure, the additives are supplied in a dispersion, e.g. in the form of a concentrated predispersion.

Erfindungsgemäß wird wenigstens ein Teil des Stroms der Spinnmasse vor Erreichen der Spinnvorrichtung dem Dispergierorgan zugeführt, d.h. es wird entweder der gesamte Strom der Spinnmasse durch das Dispergierorgan geführt oder nur ein Teilstrom. Dabei kann der durch das Dispergierorgan geleitete Strom oder Teilstrom abhängig von der Ausführung des Dispergierorgans wenige Liter pro Stunde bis mehrere hundert Liter pro Stunde umfassen, so dass das Verfahren auch für eine industrielle Anwendung geeignet ist. Die Platzierung des Dispergierorgans kann dabei entweder mit einer größeren Maschine am Gesamtviskosestrom für mehrere Spinnmaschinen erfolgen oder mit einer kleineren Dispergiereinheit direkt vor einzelnen Spinnmaschinen oder Spinnstellen. Erfolgt die Dispergierung nur an einem Teilstrom der Spinnmasse, so kann dieser Teilstrom nach der Dispergierung wieder mit dem Hauptstrom der Spinnmasse vereint werden. Nach der Vereinigung erfolgt bevorzugt eine Vermischung, die mit Hilfe eines einfachen Mischers, z.B. in der Form eines statischen Mischers realisiert, vorgenommen werden kann, wonach die gleichmäßig vermischten Teilströme zur Spinnvorrichtung weitergeleitet werden. According to the invention, at least part of the stream of the dope is fed to the dispersing means prior to reaching the spinning device, i. Either the entire stream of the dope is passed through the dispersing or only a partial stream. Depending on the design of the dispersing device, the stream or part-stream passed through the dispersing device may comprise a few liters per hour to several hundred liters per hour, so that the method is also suitable for industrial use. The placement of the dispersing can be done either with a larger machine on the total viscosity stream for several spinning machines or with a smaller dispersion directly in front of individual spinning machines or spinning stations. If the dispersion takes place only at a partial stream of the spinning mass, then this partial stream can be reunited after dispersion with the main stream of the spinning mass. After combining, mixing is preferably carried out by means of a simple mixer, e.g. realized in the form of a static mixer, can be made, after which the uniformly mixed partial streams are forwarded to the spinning device.

Da durch die Zumischung des zu dispergierenden Zusatzstoffes die Einbringung von Luft in die Spinnmasse möglich ist und dies durch Fehlstellen zu Problemen beim Spinnprozess führen kann, ist bevorzugt eine Entlüftung des Spinnmassenstroms nach der Zumischung der Zusatzstoffe bzw. nach erfolgter Dispergierung vorgesehen. Since the admixture of the additive to be dispersed, the introduction of air into the spinning mass is possible and this can lead to defects in the spinning process by defects, preferably a venting of the spinning mass flow after admixture of the additives or after dispersion is provided.

Die erfindungsgemäße Verfahrensweise beinhaltet mehrere verfahrenstechnische Vorteile. Durch eine direkte Dispergierung der Zusatzstoffe werden eine Verdünnung der Spinnmasse und die Einbringung von Dispergatoren vermieden. Eine Verdünnung der Spinnmasse führt aber zu veränderten Spinneigenschaften, welche nicht in jedem Fall durch die Einstellung der Spinnbedingungen, z.B. durch Änderung der Spinnbadzusammensetzung oder dessen Temperatursteuerung ausgeglichen werden können. Dadurch sind nachteilige Auswirkungen auf die mechanischen und morphologischen Eigenschaften der erzeugten Fasern nicht auszuschließen. Eine höhere Zellulosexanthogenatkonzentration in der Viskose zum Ausgleich des Verdünnungseffektes ist technologisch nur sehr schwer realisierbar und führt potentiell ebenfalls zu anderen Fasereigenschaften, da sich dadurch z.B. die Reifebedingungen ändern. The procedure according to the invention contains several procedural advantages. Direct dispersion of the additives avoids dilution of the dope and introduction of dispersants. However, dilution of the dope results in altered spinning properties which are not always resolved by adjustment of spinning conditions, e.g. can be compensated by changing the spin bath composition or its temperature control. As a result, adverse effects on the mechanical and morphological properties of the fibers produced can not be ruled out. A higher concentration of cellulose xanthate in the viscose to compensate for the dilution effect is technically very difficult to achieve and potentially also leads to other fiber properties, as it causes e.g. change the maturing conditions.

In das System eingebrachte Dispergatoren ändern durch ihre oberflächenaktiven Eigenschaften ebenfalls die Spinneigenschaften und die technologischen Eigenschaften der erzeugten Fasern. Zudem können sie im Zuge der Regenerierung und Faserbildung in das Spinnbad gelangen. Hier können sie sich anreichern und bilden während der Spinnbadaufbereitung störende Fremdstoffe. Eine direkte Dispergierung in den Spinnmassenstrom vermeidet eine solche technologisch ungünstige Verdünnung und Kontamination. Da die Dispergiereigenschaften der Spinnmasse, insbesondere der Viskose, ausreichen, um die Stabilität der Dispersion zumindest für einen relativ kurzen Zeitraum sicher zu gewährleisten, sind durch den Verzicht auf Dispergatoren bei direkter Weiterförderung des Spinnmassenstroms zur Spinnvorrichtung keine negativen Auswirkungen zu erwarten. Due to their surface-active properties, dispersants introduced into the system also change the spinning properties and the technological properties of the fibers produced. In addition, they can enter the spinning bath during regeneration and fiber formation. Here they can accumulate and form interfering foreign substances during spin-bath preparation. A direct dispersion in the spinning mass flow avoids such technologically unfavorable dilution and contamination. Since the dispersing properties of the spinning composition, in particular of the viscose, are sufficient to ensure the stability of the dispersion, at least for a relatively short period of time, the omission of dispersants in the case of direct further promotion of the spinning mass flow to the spinning device is not expected to have any negative effects.

Eine diskontinuierliche Dispergierung in den Spinnmassenstrom und die Zudosierung der so erzeugten Dispersion aus einem Vorratsbehälter ist insbesondere beim Viskoseverfahren nicht realisierbar, da die technologischen Eigenschaften, vor allem die Verspinnbarkeit der Spinnmasse stark zeitabhängig ist. Eine Lagerung der Spinnmasse ist nicht möglich, da sich durch Änderung des Xanthogenierungsgrades und Xanthogenierungsmusters an den Zellulosexanthogenatketten die Löslichkeitseigenschaften ändern und es schließlich zur Bildung von Gelpartikeln bzw. zum Ausfallen der Polymere aus der Lösung kommt. A discontinuous dispersion in the spinning mass flow and the metered addition of the dispersion thus produced from a storage container can not be realized, particularly in the viscose process, since the technological properties, in particular the spinnability of the dope, are highly time-dependent. A storage of the dope is not possible because by changing the xanthogenation and Xanthogenation pattern on the cellulose xanthate chains change the solubility and it eventually comes to the formation of gel particles or precipitate the polymers from the solution.

Ein weiterer technologischer Vorteil ergibt sich durch den durch die Erfindung möglichen Verzicht auf die Lagerung einer wässrigen Dispersion. Dadurch wird zum einen der dafür notwendige Platzbedarf eingespart, zum anderen wird eine Überlagerung der Dispersion sicher vermieden. Trotz des Einsatzes von Dispergatoren kann es nämlich bei wässrigen Dispersionen zu Alterungserscheinungen kommen welche sich durch Agglomerat- oder Aggregatbildung sowie Änderung der kristallinen Eigenschaften des dispergierten Stoffes oder dessen Abbau durch Nebenreaktionen äußern. Auch zum Absetzen bzw. zu Phasentrennungen kann es bei längerer Lagerung von fertigen Dispersionen kommen. Dem wird dann gegebenenfalls versucht durch mechanische Bewegung der Dispersion, etwa durch Rühren zu entgegnen, was jedoch kosten- und energieaufwändig ist. Another technological advantage results from the possible omission of the storage of an aqueous dispersion by the invention. As a result, on the one hand the space required for this is saved, on the other hand a superposition of the dispersion is reliably avoided. In spite of the use of dispersants, aging phenomena can occur in the case of aqueous dispersions, which manifest themselves as a result of agglomeration or aggregate formation as well as changes in the crystalline properties of the dispersed substance or its degradation by secondary reactions. Even settling or phase separations can occur during prolonged storage of finished dispersions. This is then possibly attempted by mechanical movement of the dispersion, such as by stirring to counter, which is costly and energy consuming.

Ist die Zuführung des Zusatzstoffs dennoch nicht ohne vorherige Herstellung einer Dispersion möglich, da z.B. die Fließeigenschaften oder die Benetzbarkeit dafür unvorteilhaft sind, so bietet das erfindungsgemäße Verfahren dennoch Vorteile. Da durch die Passage durch das Dispergierorgan, insbesondere den Hochdruckhomogenisator, eine erneute Dispergierung erfolgt, welche eventuell vorhandene Aggregate oder Agglomerate beseitigt, kann die Vordispergierung mit höherer Konzentration und geringerem Einsatz von Dispergatoren angesetzt werden, was aus oben beschriebenen Gründen für den Gesamtprozess vorteilhaft ist. However, if the addition of the additive is not possible without prior preparation of a dispersion, e.g. the flow properties or the wettability are unfavorable for it, so the inventive method still offers advantages. Since the passage through the dispersing, in particular the high-pressure homogenizer, a new dispersion takes place, which eliminates any existing aggregates or agglomerates, the predispersion can be set with higher concentration and less use of dispersants, which is advantageous for the overall process for reasons described above.

Das erfindungsgemäße Verfahren trägt somit insgesamt zu einer ökonomisch vorteilhaften Produktion und einer Umweltentlastung bei und ermöglicht die Produktion technologisch verbesserter Produkte. The inventive method thus contributes overall to an economically advantageous production and environmental relief and allows the production of technologically improved products.

Die Erfindung sieht gemäß einem zweiten Aspekt eine Vorrichtung vor, die sich insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet. Die Vorrichtung zur Herstellung von zellulosischen Fasern umfasst einen Behälter zum Führen eines Stroms einer Zellulose enthaltenden Spinnmasse und eine Spinnvorrichtung zum Formen von Fasern aus dem zugeführten Spinnmassenstrom, und zeichnet sich dadurch aus, dass eine Aufgabevorrichtung vorgesehen ist, um dem Spinnmassenstrom oder einem Teilstrom desselben wenigstens einen Zusatzstoff zuzugeben, und dass stromabwärts der Aufgabestelle ein Dispergierorgan angeordnet ist, um den Zusatzstoff in der Spinnmasse zu dispergieren. The invention provides according to a second aspect, a device which is particularly suitable for carrying out the method according to the invention. The apparatus for producing cellulosic fibers comprises a container for guiding a stream of a cellulose-containing dope and a spinning device for forming fibers from the supplied dope stream, and is characterized in that a feed device is provided to the spinning mass flow or a partial flow thereof at least Add an additive, and that downstream of the feed point, a dispersing element is arranged to disperse the additive in the dope.

Bevorzugt ist das Dispergierorgan als Hochdruckhomogenisator ausgebildet. Insbesondere weist das Dispergierorgan eine von der Spinnmasse durchströmbare Düse und eine stromabwärts der Düse angeordnete Prallplatte auf. The dispersing element is preferably designed as a high-pressure homogenizer. In particular, the dispersing device has a nozzle through which the spinning mass flows and a baffle plate arranged downstream of the nozzle.

Bevorzugt ist stromaufwärts des Dispergierorgans eine Kühlvorrichtung zum Vorkühlen der Spinnmasse angeordnet. A cooling device for precooling the spinning mass is preferably arranged upstream of the dispersing element.

Die Wirksamkeit und die Einflüsse der erfindungsgemäßen Dispergierung auf Viskose wurden durch mehrere Versuche nachgewiesen. The effectiveness and the effects of the dispersing on viscose according to the invention were demonstrated by several experiments.

In Tabelle 1 ist aufgezeigt, wie sich die Reife nach Hottenroth und die Viskosität, gemessen in Kugelfallsekunden, einer Viskosespinnmasse ohne Zusatzstoffe je nach der Behandlung ändern. Die Tabelle gibt in der ersten Zeile die gemessenen Werte wieder, wenn kein Homogenisator verwendet wird (0 bar), und in den nachfolgenden Zeilen diejenigen Werte, die sich bei Verwendung eines modifizierten Hochdruckhomogenisators (2) bei verschiedenen Drücken (300, 400, 500, 600 bar) ergeben. In diesem Beispiel wurde die Viskose vor der Passage durch den Homogenisator um 5°C vorgekühlt, um die dort auftretende Erwärmung und die damit verbundenen negativen Auswirkungen auf die Viskose zu minimieren. Es zeigt sich, dass sich sowohl die Reife als auch die Viskosität nur in sehr geringem Umfang ändern, mitunter nur innerhalb der Messungenauigkeit, die z.B. bei der Reife ca. +/–0,5 °Hott beträgt. Druck [bar] Temperatur [°C] Reife [°Hott] Viskosität [kfs] 0 21,3 13,3 99 300 25,5 13,7 95 400 26,7 13,4 95 500 28,8 13,2 95 600 28,4 12,9 97 Tabelle 1 Table 1 shows how the ripeness according to Hottenroth and the viscosity, measured in terms of falling ball seconds, of a viscose graft without additives change with the treatment. The table shows in the first line the measured values, if no homogenizer is used (0 bar), and in the following lines those values, which when using a modified high-pressure homogenizer ( 2 ) at different pressures (300, 400, 500, 600 bar). In this example, the viscose was precooled by 5 ° C prior to passage through the homogenizer to minimize the heating experienced therewith and the consequent negative effects on the viscose. It turns out that both the ripeness and the viscosity change only to a very small extent, sometimes only within the measurement inaccuracy which, for example, at maturity is about +/- 0.5 ° Hott. Pressure [bar] Temperature [° C] Mature [° Hott] Viscosity [kfs] 0 21.3 13.3 99 300 25.5 13.7 95 400 26.7 13.4 95 500 28.8 13.2 95 600 28.4 12.9 97 Table 1

Die Festigkeit einer Viskose ohne Zusatzstoffe nach einer einmaligen Passage durch einen modifizierten Hochdruckhomogenisator (2) bei 500 bar, verbunden mit einem Temperaturanstieg um 3,4 °C, einem Reifeverlust von 0,3 °Hott und einem Viskositätsverlust von 7 kfs sank lediglich um 3 %. The strength of a viscose without additives after a single pass through a modified high-pressure homogenizer ( 2 ) at 500 bar, associated with a temperature increase of 3.4 ° C, a maturity loss of 0.3 ° Hott and a viscosity loss of 7 kfs only decreased by 3%.

In Tabelle 2 sind Festigkeitseigenschaften von Viskosegarnen mit einem Zusatzstoff bei unterschiedlicher Dispergierung aufgeführt. Der erste Wert bezieht sich auf eine Viskose, bei welcher die Zusatzstoffe vordispergiert wurden und anschließend der Viskosespinnmasse zugeführt und in dieser durch Rühren verteilt wurden. Bei den zwei weiteren aufgeführten Beispielen wurden die vordispergierten Zusatzstoffe der Viskosespinnmasse zugeführt und diese ein- bzw. zweimal durch einen modifizierten Hochdruckhomogenisator geleitet. Table 2 lists strength properties of viscose yarns with one additive at different dispersion. The first value refers to a viscose in which the additives were predispersed and then fed to the viscose spinning composition and distributed in this by stirring. In the two other examples listed, the predispersed additives were added to the viscose spinning composition and passed once or twice through a modified high-pressure homogenizer.

Man kann erkennen, dass die Reißfestigkeit der aus dieser Viskosespinnmasse erzeugten Garne bei zusätzlicher Dispergierung deutlich zunimmt. Dieser positive Effekt ist Ergebnis einer besseren Verteilung der Zusatzstoffe in der Spinnmasse und der zusätzlich desagglomerierenden Wirkung der Hochdruckbehandlung. Dadurch werden insbesondere auch größere Agglomerate vermieden, die aufgrund ihrer im Verhältnis zum Filamenttiter großen Abmessungen zu Schwachstellen in der Faser führen und die Gesamtfestigkeit so verringern. Reißfestigkeit [N] Festigkeitszunahme [%] Reife [°Hott] Druck im Homogenisator [bar] Durchflussmenge [l/h] ohne Homogenisator 79,0 - 11,3 - - mit 1× Durchgang Homogenisator 81,1 +2,7 11,6 500 30 mit 2× Durchgang Homogenisator 84,0 +6,3 12,4 550 30 Tabelle 2 It can be seen that the tear strength of the yarns produced from this viscose spinning composition increases significantly with additional dispersion. This positive effect is the result of a better distribution of additives in the dope and the additional disagglomerating effect of high-pressure treatment. As a result, in particular larger agglomerates are avoided which, due to their large dimensions relative to the filament titer, lead to weak spots in the fiber and thus reduce the overall strength. Tear strength [N] Increase in strength [%] Mature [° Hott] Pressure in the homogenizer [bar] Flow rate [l / h] without homogenizer 79.0 - 11.3 - - with 1 × passage homogenizer 81.1 +2.7 11.6 500 30 with 2 × passage homogenizer 84.0 +6.3 12.4 550 30 Table 2

Ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Produktion kann wie folgt gegeben werden. Spinnviskose der Reife 13,3 °H und Viskosität 118 kfs wurde mit einem Zusatzstoff versetzt und bei einem Druck von 500 bar durch einen Hochdruckhomogenisator des Typs Serendip LPN 60 durchgeführt und entlüftet. Im weiteren wurde die so behandelte Viskose dem Spinnprozess mit einer Flussrate von 375 kg/h für eine Spinnmaschine mit 36 Spinnpositionen zugeführt und entsprechend dem Continue-Verfahren in einem Zweibadverfahren zu einem Titer von 1840 dtex versponnen, gestreckt, gewaschen und getrocknet. An example of a production according to the invention can be given as follows. Spun viscose the maturity 13.3 ° H and viscosity 118 kfs was added to an additive and carried out at a pressure of 500 bar through a high pressure homogenizer type Serendip LPN 60 and vented. Furthermore, the thus treated viscose was fed to the spinning process at a flow rate of 375 kg / h for a spinning machine with 36 spinning positions and spun, stretched, washed and dried according to the Continue process in a two-bath process to a titer of 1840 dtex.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen 1 ein Verfahrensschema des erfindungsgemäßen Verfahrens und 2 eine Ausbildung des Dispergierorgans. The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. In this show 1 a process scheme of the inventive method and 2 an embodiment of the dispersing.

In 1 ist die Spinnmasse einer Viskoseherstellung schematisch mit 1 bezeichnet. Weiters ist ein Vorratsbehälter 2 für einen Zusatzstoff vorgesehen. Der Zusatzstoff wird dem Strom der Spinnmasse zugegeben und danach wird der Zusatzstoff in der Spinnmasse mittels eines Hochdruckhomogenisators 3 dispergiert. Nach dem Hochdruckhomogenisator 3 wird die mit dem dispergierten Zusatzstoff versehene Spinnmasse der Spinnvorrichtung 4 zugeführt. In 1 is the dope of a Viskoseherstellung schematically with 1 designated. Furthermore, there is a storage container 2 intended for an additive. The additive is added to the stream of the dope and then the additive in the dope by means of a high-pressure homogenizer 3 dispersed. After the high-pressure homogenizer 3 becomes the spinning material of the spinning device provided with the dispersed additive 4 fed.

Alternativ kann lediglich ein Teilstrom der Spinnmasse 1 durch den Hochdruckhomogenisator 3 geleitet werden. In diesem Fall wird der andere Teilstrom am Hochdruckhomogenisator 3 vorbei geleitet und direkt zur Spinnvorrichtung 4 geführt. Vor der Spinnvorrichtung 4 erfolgt die Vermischung des einen Teilstroms mit dem anderen Teilstrom. Alternatively, only a partial flow of the spinning mass 1 through the high-pressure homogenizer 3 be directed. In this case, the other partial flow is at the high pressure homogenizer 3 passed by and directly to the spinning device 4 guided. In front of the spinning device 4 the mixing of the one partial flow with the other partial flow takes place.

2 zeigt einen modifizierten Hochdruckhomogenisator 3. Der Homogenisator 5 weist einen Einlass auf, über den die Spinnmasse mit dem undispergierten Zusatzstoff zugeführt wird. Im Inneren des Homogenisators 5 wird die Spinnmasse durch eine Düse 6 gedrückt, wodurch Scherkräfte in die Spinnmasse eingebracht werden. Nach Austritt aus der Düse 6 trifft die Spinnmasse auf einen unmittelbar nach der Düse 6 angeordneten Prallkörper 7 bzw. eine Prallplatte auf, wodurch die Spinnmasse zur Seite abgelenkt und in den den Prallkörper 7 umgebenden Ringraum 8 geleitet wird. Über seitliche Auslassöffnungen verlässt die Spinnmasse, in welcher der Zusatzstoff nun fein dispergiert vorliegt, den Homogenisator 5. 2 shows a modified high-pressure homogenizer 3 , The homogenizer 5 has an inlet through which the dope with the undispersed additive is fed. Inside the homogenizer 5 The dope is passed through a nozzle 6 pressed, whereby shear forces are introduced into the spinning mass. After exiting the nozzle 6 the dope meets an immediately after the nozzle 6 arranged impact body 7 or a baffle plate, whereby the dope deflected to the side and in the baffle body 7 surrounding annulus 8th is directed. Via lateral outlet openings, the spinning mass, in which the additive is now finely dispersed, leaves the homogenizer 5 ,

Der im Homogenisator 5 herrschende Druck kann durch Verstellung des Prallkörpers 7 entsprechend dem Pfeil 9 eingestellt werden. The in the homogenizer 5 prevailing pressure can be adjusted by the impact body 7 according to the arrow 9 be set.

Sowohl vor als auch nach dem Homogenisator 5 können von der Spinnmasse durchströmbare Filter angeordnet sein, wobei ein gröberes Filtermaterial vor und ein feineres Filtermaterial nach dem Homogenisator 5 zum Einsatz kommt. Both before and after the homogenizer 5 can be arranged by the spinning mass durchströmmbare filter, with a coarser filter material before and a finer filter material after the homogenizer 5 is used.

Claims

A process for the production of cellulosic moldings in which a stream of a cellulose or a cellulose derivative-containing dope contains at least one additive which is fed to a spinning device and formed into shaped articles, preferably fibers, by the spinning device, characterized in that at least part of the stream of the Dope ( 1 ) before reaching the spinning device ( 4 ) is fed to a dispersing, in which the additive in the spinning mass ( 4 ) is dispersed and agglomerates of the additive are divided by the action of the dispersing into their primary particles.

Process according to claim 1, characterized in that at least a part of the stream of the spinning mass ( 1 ) is passed through at least one more time by a dispersing after the first dispersing.

Process according to claim 1 or 2, characterized in that the stream of the dope ( 1 ) and a stream of the additive are combined in the dispersing organ.

A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the additives are supplied to the spinning mass flow in solid, undispersed form.

A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the additives are supplied to the spinning mass flow in a dispersion.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the at least part of the stream of the spinning mass ( 1 ) is pre-cooled before the dispersing.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the dispersing organ as a high-pressure homogenizer ( 3 ) is trained.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the dispersion during the passage of the dope ( 1 ) by the dispersing, in particular the high-pressure homogenizer ( 3 ), by a at a nozzle ( 6 ) generated shear field occurs.

Use of cellulose xanthogenate dissolved in sodium hydroxide solution of a dope ( 1 ) for the dispersion of solid additives in the dope ( 1 ) before the dope ( 1 ) a spinning device ( 4 ) is supplied.

Device for producing cellulosic moldings, in particular fibers, comprising a container for guiding a stream of cellulose-containing dope ( 1 ) and a spinning device ( 4 ) for molding moldings, in particular fibers or films from the supplied spinning mass flow, characterized in that a feed device is provided to the spinning mass flow or a partial flow of the same at least add an additive, and that downstream of the feed point a dispersing is arranged to the additive in the dope ( 1 ) to disperse.

Apparatus according to claim 10, characterized in that the dispersing organ as a high-pressure homogenizer ( 3 ) is trained.

Apparatus according to claim 10 or 11, characterized in that the dispersing a through-flow of the spinning mass nozzle ( 6 ) and one downstream of the nozzle ( 6 ) arranged baffle plate ( 7 ) having.

Apparatus according to claim 10, 11 or 12, characterized in that upstream of the dispersing a cooling device for precooling of the dope ( 1 ) is arranged.