DE102020109417A1 - Process for the production of tracing paper - Google Patents
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- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Ein Verfahren zur Herstellung von Transparentpapier ist durch folgende Schritte gekennzeichnet:- eine homogene Ausgangslösung (1) bestehend aus 12% Zellstoff, 77% Lösungsmittel und 11% Wasser wird mit konstantem Druck an einen Filmgiesser (2) herangeführt, wobei das Lösungsmittel N-Methylmorpholin-N-oxid (NMMO) ist;- die homogene Ausgangslösung wird in dem Filmgiesser (2) mit einem Druck von 25 bis 40 bar und bei einer Temperatur von 85°C bis 115 °C durch eine Auslassdüse extrudiert;- nach der Extrusion durchschreitet die homogene Zwischenlösung mit 4 bis 6 m/Minute, bevorzugt 5m/Minute einen Luftspalt (3);- nach dem Luftspalt (3) trifft die homogene Zwischenlösung auf ein Fällbad (4), wobei das Fällbad (4) aus 15 bis 25% Wasser und 75 bis 85% aus dem Lösungsmittel NMMO besteht, sodass aus der homogenen Zwischenlösung ein Film entsteht.A method for producing tracing paper is characterized by the following steps: a homogeneous starting solution (1) consisting of 12% cellulose, 77% solvent and 11% water is fed to a film caster (2) with constant pressure, the solvent being N-methylmorpholine -N-oxide (NMMO); - the homogeneous starting solution is extruded through an outlet nozzle in the film caster (2) at a pressure of 25 to 40 bar and at a temperature of 85 ° C to 115 ° C; - passes through after the extrusion the homogeneous intermediate solution with 4 to 6 m / minute, preferably 5 m / minute an air gap (3); - after the air gap (3), the homogeneous intermediate solution meets a precipitation bath (4), with the precipitation bath (4) consisting of 15 to 25% Water and 75 to 85% of the solvent NMMO, so that a film is created from the homogeneous intermediate solution.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Transparentpapier nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for producing transparent paper according to the preamble of
Stand der TechnikState of the art
Transparentpapier ist seit dem Aufkommen im Jahr 1908 (damals als Zellglas oder Cellophane) ein beliebtes Verpackungsmaterial. In den 1950er Jahren sind erdölbasierte Folien hinzugekommen und das Transparentpapier ist durch diese nun zum grossen Teil substituiert worden. Einerseits können die vollsynthetischen Folien wesentlich kostengünstiger hergestellt werden, andererseits weisen sie teils vorteilhafte Eigenschaften auf.Transparent paper has been a popular packaging material since its appearance in 1908 (back then as cell glass or cellophane). In the 1950s, petroleum-based foils were added and the tracing paper has now been largely replaced by them. On the one hand, the fully synthetic films can be produced much more cost-effectively, on the other hand they have some advantageous properties.
Eine homogene Lösung aus Zellstoff, Lösungsmitteln (Carbon-Disulfid, Natrium-Hydroxid) und Wasser wird mit konstantem Druck herangeführt. Im Filmgiesser wird die Lösung mit 3-5 bar Druck durch einen gleichmässig schmalen Schlitz in ein Fällbad extrudiert. Das Fällbad initiiert die Koagulation und definiert die kristalline Struktur zu einem Grossteil. Das Fällbad konstituiert sich aus Schwefelsäure, Natriumdisulfid und Wasser. Die weiteren Bearbeitungsschritte dienen dem Entschwefeln, Bleichen, Auswaschen und der Oberflächenbehandlung sowie Trocknung und abschliessenden Aufwicklung des Films.A homogeneous solution of cellulose, solvents (carbon disulfide, sodium hydroxide) and water is brought in at constant pressure. In the film caster, the solution is extruded at 3-5 bar pressure through an evenly narrow slot into a precipitation bath. The precipitation bath initiates coagulation and largely defines the crystalline structure. The precipitation bath is made up of sulfuric acid, sodium disulfide and water. The further processing steps are used for desulphurisation, bleaching, washing and surface treatment as well as drying and subsequent winding of the film.
Die Technologie ist grundsätzlich veraltet, seit 1990 sind keine Entwicklungen mehr vorgenommen worden. Das Verfahren verlangt den Einsatz von hochkorrosiven Chemikalien was entsprechend teure Materialien bedingt. Die eingesetzten Chemikalien sind, wenn nicht korrekt gehandhabt und rezykliert respektive entsorgt, gesundheits- und umweltschädigend.The technology is fundamentally out of date, and no further developments have been made since 1990. The process requires the use of highly corrosive chemicals, which requires expensive materials. If not handled correctly and recycled or disposed of, the chemicals used are harmful to health and the environment.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden. Insbesondere soll ein Verfahren zur Herstellung eines Transparentpapiers unter umweltfreundlichen Bedingungen zur Verfügung gestellt werden. Dabei sollen schwer zu handhabende und gefährliche Chemikalien und hochkorrosionsbeständige Materialen im Einsatz vermieden werden.The object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art. In particular, the aim is to provide a method for producing a transparent paper under environmentally friendly conditions. Difficult to handle and dangerous chemicals and highly corrosion-resistant materials should be avoided in use.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale nach dem Anspruch 1 sowie des nebengeordneten Anspruchs 9.The features according to
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous refinements are described in the subclaims.
Es erfolgt eine Umstellung des Lösemittels für den Zellstoff auf NMMO, welches zu 99.9% rezykliert werden kann.The solvent for the pulp is changed to NMMO, 99.9% of which can be recycled.
Dadurch gelingt eine Vermeidung des Einsatz von Kohlenstoff-Disulfid, Schwefelsäure, Natriumdisulfid und Natrium-Hydroxid sowie der Gestehung deren Reaktions-Produkte. Dies resultiert in einer Lösung, die andere chemische Eigenschaften mitbringt und somit eine neuartige Technologie bedingt, um den Prozess mechanisch umzusetzen.This avoids the use of carbon disulphide, sulfuric acid, sodium disulphide and sodium hydroxide and the production of their reaction products. This results in a solution that has different chemical properties and thus requires a new type of technology to implement the process mechanically.
Ziel ist die Herstellung einer umweltfreundlichen und biologisch abbaubaren Folie zur Verpackung von Gütern aller Art. Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird der Einsatz umweltschädlicher und gesundheitsgefährdender Hilfsstoffe vermieden. Ausserdem kommt es zu Einsparungen bei der Erstellung erfindungsgemässer Anlagen, wie dem Filmgiesser.The aim is to produce an environmentally friendly and biodegradable film for packaging goods of all kinds. The process according to the invention avoids the use of environmentally harmful and health-endangering auxiliary materials. In addition, there are savings in the construction of systems according to the invention, such as the film caster.
Eine homogene Ausganslösung aus Zellstoff (12%), Lösungsmittel (NMMO, 77%) und Wasser (11%) wird mit konstantem Druck herangeführt. In einem sogenannten Filmgiesser wird die Lösung mit 25-40 bar Druck einer Temperatur von 85-115°C durch einen gleichmässig schmalen Schlitz in einen Luftspalt extrudiert. Die Geschwindigkeit hier beträgt ca. 5 Meter pro Minute. Der Luftspalt verhindert ein sofortiges koagulieren der Lösung und ermöglicht es gewünschte Veränderungen an den Filmeigenschaften vorzunehmen, unter anderem eine Verstreckung und somit einhergehende kristalline Orientierung der Moleküle. Unterhalb des Luftspalts wird der Film einem Fällbad zugeführt. Das Fällbad konstituiert sich aus Wasser (15-25%) und NMMO (75-85%). Hier wird die kristalline Struktur des Films fixiert. Anschliessend wird der Film über Rollen abgezogen, die Geschwindigkeit beträgt ca. 30 Meter pro Minute. Sämtliche weiteren Bearbeitungsschritte dienen nur noch der Auswaschung, Oberflächenbehandlung sowie Trocknung und abschliessenden Aufwicklung des Films. Der finale Film besteht aus Zellulose und einem Wasseranteil von ca. 10% sowie allenfalls marginalen Mengen von Additiven/Oberflächenmitteln. A homogeneous starting solution of cellulose (12%), solvent (NMMO, 77%) and water (11%) is brought in at constant pressure. In a so-called film caster, the solution is extruded at a pressure of 25-40 bar at a temperature of 85-115 ° C through an evenly narrow slot into an air gap. The speed here is approx. 5 meters per minute. The air gap prevents the solution from coagulating immediately and enables desired changes to be made to the film properties, including stretching and the associated crystalline orientation of the molecules. The film is fed to a precipitation bath below the air gap. The precipitation bath consists of water (15-25%) and NMMO (75-85%). The crystalline structure of the film is fixed here. The film is then drawn off on rollers at a speed of approx. 30 meters per minute. All further processing steps are only used for washing out, surface treatment as well as drying and final winding of the film. The final film consists of cellulose and a water content of approx. 10% as well as marginal amounts of additives / surface agents.
Im Rahmen dieser Erfindung wird die Begrifflichkeit der Homogenität als Abweichung zu allgemeinen absoluten Homogenität lediglich als relative Homogenität definiert. Relative Homogenität beinhaltet auch Lösungen, die gerade nicht absolut homogen sind.In the context of this invention, the concept of homogeneity as a deviation from general absolute homogeneity is defined only as relative homogeneity. Relative homogeneity also includes solutions that are not absolutely homogeneous.
Zellstoff umfasst insbesondere Lyocell.In particular, cellulose comprises lyocell.
N-Methylmorpholin-N-oxid (oder gebräuchlich auch als NNMO oder NMO abgekürzt) ist eine organische Verbindung aus der Reihe der Amin-N-oxide und ist als Oxidationsmittel in chemischen Reaktionen gebräuchlich. NNMO wird bei der Bishydroxylierung mit Osmiumtetroxid, bei der asymmetrischen Sharpless-Dihydroxylierung, der Oxidation mit TPAP und der Jacobsen-Epoxidierung benutzt. Es ist als kristalline Reinsubstanz, als Monohydrat und als wässrige Lösung kommerziell erhältlich.N-methylmorpholine-N-oxide (or commonly abbreviated as NNMO or NMO) is an organic compound from the series of amine N-oxides and is used as an oxidizing agent in chemical reactions. NNMO is used in bishydroxylation with osmium tetroxide, asymmetric Sharpless dihydroxylation, oxidation with TPAP and Jacobsen epoxidation. It is commercially available as a pure crystalline substance, as a monohydrate and as an aqueous solution.
In der organischen Synthese wird NNMO als Oxidationsmittel benutzt. Es dient in Kombination mit TPAP zur Herstellung von Aldehyden aus primären Alkoholen, wobei das Wasser durch Molekularsieb entfernt wird. In Gegenwart von ungebundenem Wasser wird eine Carbonsäure erhalten. Bei der Upjohn-Dihydroxylierung von Olefinen mit Osmiumtetroxid wird NMO als Co-Oxidans benutzt. Eine asymmetrische Variante ist hier die Sharpless-Dihydroxylierung. NMMO kann zur Entfernung von O- und N-Allyl-Schutzgruppen unter oxidativen Bedingungen benutzt werden.In organic synthesis, NNMO is used as an oxidizing agent. In combination with TPAP, it is used to produce aldehydes from primary alcohols, whereby the water is removed by molecular sieves. A carboxylic acid is obtained in the presence of unbound water. In the Upjohn dihydroxylation of olefins with osmium tetroxide, NMO is used as a co-oxidant. An asymmetric variant here is the Sharpless dihydroxylation. NMMO can be used to remove O- and N-allyl protecting groups under oxidative conditions.
NMMO wird technisch als Lösungsvermittler in der Lyocell-Herstellung eingesetzt. Cellulose wird hier aus einer Lösung in NMMO mit Wasser ausgefällt.NMMO is used technically as a solubilizer in lyocell production. Cellulose is precipitated here from a solution in NMMO with water.
Eine Nutzung in einem Verfahren zur Herstellung von Transparentpapier oder Zellophan ist bisher nicht bekannt gewesen.A use in a process for the production of tracing paper or cellophane has not been known up to now.
FigurenlisteFigure list
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigt in den in Figuren Folgendes:
-
1 zeigt eine Seitenansicht eines Filmgiessers und die2 zeigt eine geschnittene Ansicht der1 .
-
1 Fig. 13 shows a side view of a film caster and Figs2 shows a sectional view of the1 .
Eine homogene Ausgangslösung
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Lösungsolution
- 22
- FilmgiesserFilm caster
- 33
- LuftspaltAir gap
- 44th
- FällbadPrecipitation bath
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