DE10203005A1

DE10203005A1 - Dissolution of cellulose carbamate for production of spinning solutions involves dissolution under vacuum with continuous analysis of process parameters by neuronal network software for control purposes

Info

Publication number: DE10203005A1
Application number: DE2002103005
Authority: DE
Inventors: Rudolf Kaempf; Joerg Hamann; Juergen Wack
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-01-26
Filing date: 2002-01-26
Publication date: 2003-08-07

Abstract

A method for the production of cellulose carbamate solutions involves dissolution under vacuum with continuous measurement of process parameters, analysis of results by neuronal network software and the use of these results to control process conditions. A method for the dissolution of cellulose carbamate (I) which may have a water content of 10-500 wt.% and may also contain residues of heat transfer medium from the carbamate synthesis comprises: (a) dissolution at 0.1-500 mbar in a jacketed, continuous-circulation reactor fitted with a rotor with at least one (preferably 5-30) pairs of mixing and shearing elements, using an adjustable rotor speed of 1-10000 r.p.m. and a jacket temperature (reactor, seal and associated pipelines) of -30 to 250 degrees C, with water, heating oil or other known heat transfer media; (b) continuous measurement of solution concentration, solid content, turbidity, color, conductivity, refraction of light at various wavelengths, molecular weight, particle size, particle count and viscosity; (c) analysis of results by neuronal network software and the use of these results to control solvent feed, stirrer speed, carbamate addition, removal of carbamate solution and reactor temperature; (d) continuously feeding in and discharging (I) through vacuum locks; and (e) continuous connection to the spinning mill, optionally via an intermediate buffer tank.

Description

Für die Herstellung von Celluloseregeneratfasern und anderen Formkörpern ist es notwendig die aus Holz gewonnene Cellulose in einen löslichen Zustand zu überführen. Diese Lösung muss von ihrer Struktur und Viskosität dann so geartet sein, dass man daraus die gewünschten Körper durch Ausfällen in einem Koagulationsbad erzeugen kann. Die bisher großtechnisch angewendeten Verfahren zur Herstellung von Viskose Formkörpern wie Fasern, Folien und Schläuchen gehen entweder von den bekannten Lösungen der Cellulose in Kupferaminkomplexen oder benutzen die Umsetzung mit Schwefelkohlenstoff zu Xanthogenaten aus. Beide Produkte können in wässrigen Alkalilaugen unterschiedlicher Konzentration aufgelöst werden. Diese Lösungen werden nach verschiedenen Bearbeitungsstufen durch die formgebenden Düsen gepreßt und ausgefällt. It is for the production of regenerated cellulose fibers and other shaped articles necessary the cellulose obtained from wood into a soluble state convict. The structure and viscosity of this solution must then be such be that you get the body you want by failing in one Can generate a coagulation bath. The previously used on an industrial scale Process for the production of viscose moldings such as fibers, foils and Tubes either go in from the known cellulose solutions Copper amine complexes or use the reaction with carbon disulphide Xanthates. Both products can be used in aqueous alkaline solutions different concentrations can be resolved. These solutions are sorted according to different Processing stages pressed through the shaping nozzles and precipitated.

Seit einiger Zeit sind Direktlöseverfahren bekannt geworden, bei denen die Cellulose in einem ternären Gemische aus Aminoxiden und Wasser aufgelöst wird. Dies eröffnet die Möglichkeit Formkörper herzustellen worden oder Fasern zu erspinnen. werden, deren Eigenschaften sich jedoch von Naturprodukten wie Baumwolle stark unterscheiden und auf dem Markt nur begrenzt absetzbar sind. Direct dissolving processes in which the cellulose is dissolved in a ternary mixture of amine oxides and water. This opens up the possibility of producing molded articles or spinning fibers. However, their properties differ greatly from natural products such as cotton distinguish and can only be sold on the market to a limited extent.

Bei der Umsetzung von Cellulose mit Schwefelkohlenstoff findet eine Reaktion der OH-Gruppen mit dem Schwefel zum Xanthogenat statt. Dieses Produkt lässt sich durch Auflösen in Natronlauge in Natriumcellulosexanthogenat überführen, um anschließend durch Ausspinnen in schwefelsaure Fällbäder Viskosefasern zu erzeugen. Der Schritt der Umsetzung von aktivierter Cellulose mit Schwefelkohlenstoff ist erforderlich, um die Cellulose in einen löslichen Zustand zu überführen, aus dem heraus es notwendig ist, Fasern durch Regeneration zu erhalten. Die Konzentration der Löselauge kann in weiten Grenzen variiert werden. je nachdem welche Viskosearten erzeugt werden sollen. Die Auflösung des Xanthogenates in der Natronlauge ist ebenso wie die Sulfidierung ein äußerst komplizierter Vorgang, da sich sowohl die strukturelle und chemische Zusammensetzung als auch die morphologische Heterogenität auf das Löseverhalten auswirken. Unterschiedlich aktivierte Zonen in der Cellulosematrix, nicht gleichmäßige Substitution der CH-Gruppen und eine stärkere Auflösung von den Randzonen her, bedingt durch die Diffusionshemmung in die Cellulose- Xanthogenatkörper hinein, erzeugen eine ungleichmäßige Auflösung. Besonders bemerkbar machen sich hierbei die kristallinen und amorphen Anteile im Xanthogenat, die ungleichmäßig sowohl hinsichtlich ihrer Verteilung von außen nach innen fortschreitend niedriger substituiert sind. Durch diese Unregelmäßigkeiten entstehen in der Lösung Zonen mit unterschiedlicher Viskosität und Teilchengröße, was nachteilig sich auf die Vorgänge bei der Formgebung auswirkt. When cellulose is reacted with carbon disulfide, a reaction takes place OH groups with the sulfur to the xanthate instead. This product can be by dissolving in sodium hydroxide solution in sodium cellulose xanthate to then viscose fibers by spinning into sulfuric acid precipitation baths produce. The step of implementing activated cellulose with Carbon disulfide is required to get the cellulose into a soluble state transfer from which it is necessary to regenerate fibers receive. The concentration of the solvent can be varied within wide limits. depending on the types of viscose to be produced. The dissolution of the Xanthogenates in caustic soda, like sulfidation, is extremely complicated process, since both the structural and chemical Composition as well as the morphological heterogeneity on the Impact dissolving behavior. Different activated zones in the cellulose matrix, non-uniform substitution of the CH groups and a stronger dissolution of the peripheral zones, due to the diffusion inhibition in the cellulose Xanthate bodies into it produce an uneven dissolution. Especially The crystalline and amorphous components in the Xanthate, which is uneven both in terms of its external distribution are progressively less substituted on the inside. Because of these irregularities Zones with different viscosity and particle size are created in the solution, which has an adverse effect on the shaping processes.

In der neueren Zeit wurden Verfahren zu entwickelt, die unter Verwendung von Harnstoff ein Cellulosecarbamat erzeugen, das sich wie das Xanthogenat in Alkalilauge lösen und zu Formkörpern ausspinnen lässt. In den Verfahren nach DE 424 243 702 und DE 441 714 002 wird eine solche Aufbereitung der Cellulose beschrieben. Im wesentlichen geht man davon aus, dass in Platten angelieferte Cellulose in einer Tauchpresse oder einem anderen Gerät in 10% bis 25%-iger Natronlauge über mehrere Stunden gequollen und aktiviert wird. Nach dieser Phase erfolgt ein Abpressen der überschüssigen Lauge, wobei auf ein Verhältnis von 2 : 1 bis 3 : 1 verdichtet wird. Dieses Material gelangt dann in einen Zerkleinerungsapparat und wird dort in kleine Stücke zerrissen, an denen dann in einem mehrere Stunden dauernden und bei erhöhten Temperaturen stattfindenden Abbauprozess die Molekülketlenlänge verkürzt wird. Nach diesem sogenannten Reifeprozeß, dessen Geschwindigkeit von der Temperatur und der Alkalikonzentration abhängt, werden die Abbauprodukte mitsamt der Alkalilauge ausgewaschen. Da in der Poren durch Physisorption und in den Kristallgitterzwischenräumen durch Chemisorption nicht alles Alkali entfernt wird, folgt eine Neutralisation, die in der Regel mit Essigsäure und weniger häufig mit CO₂ erfolgt. Dieses Material wird erneut gewaschen, um die Neutralisationsprodukte zu entfernen. Nach dem Abpressen der Restlauge wird das zerkleinerte Material gemäß Patent DE 44 17 140 C2 in einen oder mehre hintereinander geschaltete Rührbehälter gefördert. Darin wird die Cellulose mit 5°C warmer wässriger Harnstofflösung versetzt. Die aufgerührte harnstoffhaltige Cellulosesuspension gelangt über eine Schneckenpresse, in der die überschüssige Harnstofflösung abgepreßt wird, in einen Zerkleinerungs- und Auflockerungsapparat, in dem die Zumischung eines Reaktionsträgers erfolgt. Dieses Gemisch gelangt in einen Verdampfer, in dem ein Teil des Wassers und ein Teil des organischen Reaktionsträgers über Kopf abgedampft wird. Von dem letzten Verdampfer aus geht die aus Cellulose und Harnstoff im Reaktionsträger bestehende Suspension durch einen Wärmetauscher, in dem sie auf Reaktionstemperatur gebracht wird, in eine Rührkesselkaskade. wo die Reaktion bei der Temperatur des siedenden Reaktionsträgers stattfindet. Das letzte Rührgefäß verläßt das Gemisch und wird in einem Wärmetauscher abgekühlt und anschließend abfiltriert. Ein alternatives Verfahren wird so beschrieben, daß das Strippen des Wärmeträgers mit Wasserdampf unterbleibt und nur durch heißes oder kaltes Waschen oder Extrahieren entfernt wird. Dabei verbleiben noch geringe Reste an Wärmeträger im Cellulosecarbamat. In recent times, processes have been developed which, using urea, produce a cellulose carbamate which, like the xanthate, can be dissolved in an alkali metal hydroxide solution and can be spun out into moldings. Such a treatment of the cellulose is described in the processes according to DE 424 243 702 and DE 441 714 002. Basically, it is assumed that cellulose delivered in plates is swollen and activated in a dipping press or other device in 10% to 25% sodium hydroxide solution for several hours. After this phase, the excess liquor is pressed off, compressing to a ratio of 2: 1 to 3: 1. This material then enters a shredder and is broken up into small pieces, on which the molecular chain length is then shortened in a degradation process that takes several hours and takes place at elevated temperatures. After this so-called ripening process, the speed of which depends on the temperature and the alkali concentration, the degradation products are washed out together with the alkali lye. Since not all of the alkali is removed in the pores by physisorption and in the crystal lattice spaces by chemisorption, neutralization follows, which is usually carried out with acetic acid and less frequently with CO ₂ . This material is washed again to remove the neutralization products. After the residual liquor has been pressed off, the comminuted material according to patent DE 44 17 140 C2 is conveyed into one or more stirred containers connected in series. The cellulose is mixed with a 5 ° C aqueous urea solution. The agitated cellulose suspension containing urea passes through a screw press, in which the excess urea solution is squeezed out, into a comminution and loosening apparatus in which a reaction medium is admixed. This mixture passes into an evaporator, in which part of the water and part of the organic reaction medium are evaporated off overhead. From the last evaporator, the suspension consisting of cellulose and urea in the reaction carrier passes through a heat exchanger, in which it is brought to the reaction temperature, into a cascade of stirred tanks. where the reaction takes place at the temperature of the boiling reaction support. The last stirring vessel leaves the mixture and is cooled in a heat exchanger and then filtered off. An alternative method is described in such a way that the stripping of the heat transfer medium with water vapor does not occur and is only removed by hot or cold washing or extraction. Small residues of heat transfer medium remain in the cellulose carbamate.

Der aus Cellulosecarbamat, überschüssigem Harnstoff und anhaftendem Reaktionsträger bestehende Filterkuchen wird gemäß Patent DE 44 17 140 C2 mit Alkohol und Wasser gewaschen. Das gewaschene, feuchte Cellulosecarbamat wird vom Filter abgenommen und einer Trocknung oder direkt der Weiterverarbeitung zugeführt. The one made from cellulose carbamate, excess urea and adhesive Existing filter cake is used according to patent DE 44 17 140 C2 Washed alcohol and water. The washed, moist cellulose carbamate removed from the filter and drying or directly for further processing fed.

Zur Herstellung von Formkörpern muß das Cellulosecarbamat in einem geeigneten Lösungsmittel wie z. B. Alkalilaugen aufgelöst werden. Für den Auflösevorgang kann folgendes in vereinfachter Form annehmen, dass die Lauge zuerst in die amorphen Zonen eindringt und dort mit den solvatisierungsfähigen Gruppen Ablagerungsverbindungen bildet. Auf dem weiteren Weg gelangt sie in die Nähe sich benachbart befindenden Carbamatmoleküle, soweit sie nicht in kristallin geordnete Bereiche eingebunden sind, solvatisiert diese und bringt sie in Lösung. Die so entstandene Carbamatlösung greift dann solvatisierend auch die kristallinen Zonen von den thermodynamisch schwachen Stellen der Fehlordnung her an und dringt dann weiter auflösend in das Gefüge vor, was zu einer Erweiterung der in Schichten vorliegender Gitterstruktur führt. Dieser Vorgang ist größtenteils diffusions- und konzentrationskontrolliert und bringt nach und nach auch das Innere der Kristallite zur Dispergierung und lässt sie, soweit dies möglich ist, nach außen abdiffundieren. Aufgrund dieser Vorgänge ist es verständlich, daß die Substitution der OH-Gruppen durch Harnstoff zum Carbamat und die Konzentration der Natronlauge die Lösbarkeit der Cellulose in starkem Maße beeinflussen und durch intensive Scherung wie sie in Zwangsmischern vorliegt, noch intensiviert wird. To produce moldings, the cellulose carbamate must be in a suitable Solvents such as B. Alkali eyes can be resolved. For the dissolving process can Assume the following in a simplified form that the lye first enters the amorphous Zones penetrates and there with the groups capable of solvation Deposits form. On the way she comes close to each other carbamate molecules, provided that they are not in crystalline ordered areas are involved, solvate them and bring them into solution. The resulting one Carbamate solution then also solvates the crystalline zones thermodynamically weak spots of the disorder and then continues dissolving into the structure, leading to an expansion of the strata present Lattice structure leads. This process is largely diffusion and Concentration-controlled and gradually brings the inside of the crystallites back Dispersion and, as far as possible, allows them to diffuse outwards. by virtue of of these processes it is understandable that the substitution of the OH groups by Urea to the carbamate and the concentration of the sodium hydroxide solution Influence cellulose to a great extent and through intense shear as in Compulsory mixing is present, is still intensified.

Während das üblicherweise praktizierte Auflösen des faserigen, gewölleartigen und filzigen Cellulosecarbamates mit dem Eintragen in einen unter Atmosphärendruck betriebenen Rührapparat geschieht, werden Luftbläschen in die Lösung mit eingerührt und eingeschlossen. Diese Gasbläschen verursachen dann beim Ausformen von Folien, Faser, Schläuchen oder anderen Formkörpern Fehlstellen, Faserbrüche oder Löcher. Aus diesem Grunde muss die zähflüssige Carbamatlösung, sollen daraus Formkörpern hergestellt werden, durch Entgasung in dünnen Schichten in einem mehrstufigen Prozess unter Einsatz von sehr teuren Spezialapparaten blasenfrei gemacht. Dieser Vorgang ist apparativ sehr aufwändig, verbraucht sehr viel Energie und ist somit kostspielig. While the usually practiced dissolving of the fibrous, woolly and felted cellulose carbamates with the entry in an under atmospheric pressure operated stirrer happens, air bubbles are in the solution with stirred in and enclosed. These gas bubbles then cause Forming foils, fibers, hoses or other molded parts Broken fibers or holes. For this reason, the viscous Carbamate solution, moldings are to be produced from it by degassing in thin layers in a multi-stage process using very expensive Special apparatus made free of bubbles. This process is very complex in terms of equipment, consumes a lot of energy and is therefore expensive.

Description of the invention

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Auflösung von Cellulosecarbamat vor, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Auflösung in einem Apparat unter intensiver Scherung und Mischung und Vakuum gleichzeitig geschieht, wobei erfindungsgemäß gleichzeitig mit dem Auflösen eine Entgasung der Lösung stattfindet. The present invention provides a method for dissolving cellulose carbamate before, which is characterized in that the resolution in one apparatus under intense shear and mixing and vacuum happening simultaneously, whereby according to the invention, a degassing of the solution simultaneously with the dissolution takes place.

Fig. 1 und 2 zeigen Apparatebeispiele eines kontinuierlichen Cellulosecarbamat- Spinnlösungslöser mit integrierter Entgasung und Temperierung. Fig. 1 and 2 show examples of a continuous apparatus Cellulosecarbamat- dope solver with integrated degassing and tempering.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Verfahren vermeidet den Nachteil einer separaten Entgasungsstufe, da die Auflösung unter Vakuum und durch Mischen und Scheren unter Kreislaufführung der Lösung geschieht. Durch die Kreislaufführung und Scherung findet ein ständiger Austausch der oberflächenberührenden Schichten statt. Aus diesem Grund kann von einer effektiven Entgasung ähnlich der herkömmlichen Varianten ausgegangen werden. Das Verfahren nach Fig. 1 gliedert sich auf in die Eintrittsschleuse (1), die oben und unten mit vakuumdichten Absperrvorrichtungen mit großem Durchlaß (V1) und (V2) und einer kontinuierlichen Fördereinrichtung (F1) ähnlich einer Zellenradschleuse versehen ist. Das Ventil (V3) und die Leitung (L3) verbindet die Eintrittsschleuse mit einer Vakuumstation, während durch (V4, L4) die zur Auflösung benötigte Alkalilauge eingespeist werden kann. Der nachfolgende kontinuierlich arbeitende Löseapparat (2) ist dadurch gekennzeichnet, dass er als Kreislaufreaktor mit innenliegendem mehrstufigen Rührwerk das mit scherenden Elementen ausgeführt ist, betrieben wird. Vorteilhaft wird das Rührwerk so ausgeführt, daß abwechselnd auf eine Mischstrecke eine Scherstrecke folgt und aus mindestens einer Paarung besonders vorteilhaft aus drei bis zehn Paaren besteht. Das letzte Element ist so ausgeführt, dass es einen axialen Schub erzeugt, durch den die Lösung im Kreis geführt wird, angetrieben werden die Rührer durch frequenzgesteuerte Motore, mit dem die Drehzahl geregelt werden kann. Die Einstellung kann automatisch durch die Verknüpfung mit dem Mikroprozessor erfolgen, aber auch auf einen konstanten Wert fixiert werden. Das durch die Fördereinrichtung (F1) eingebrachte Carbamat Lösungsmittelgemisch fällt in dem unter Vakuum stehenden Lösebehälter (2) im oberer Teil des Reaktors auf die fertige und homogene Lösung, wird von dem abwärts führenden Strom erfasst und in den Misch- und Scherstrecken untergemischt und gelöst. Über die Leitung (L9) und das Ventil (V5) ist Apparat (2) mit einer Vakuumstation verbunden und wird auf einem Druck von höchstens 500 mbar, bevorzugt 50 mbar bis 0.5 mbar gehalten. Es besteht die Möglichkeit durch Einspeisung über die Leitung L7 (V7) die Lösung mit Alkalilauge oder Wasser zu verdünnen und auf eine bestimmte Konsistenz einzustellen. Zur Überwachung der gewünschten Lösungsqualität und Carbamatkonzentration sind in die Umlaufleitung und zwischen die scherenden Elemente des Rührers Messenden (M1-M2) eingebaut. mit denen über die entsprechenden Meßgeräte die Lösungskonzentration, der Feststoffgehalt, die Trübung, die Farbe, die Leitfähigkeit, die Brechung von Licht unterschiedlicher Farbe, das Molekulargewicht, die Teilchengröße und -zahl und die Viskosität kontinuierlich gemessen werden kann. Diese Messdaten worden dann einem Mikroprozessor zugeleitet, von dem aus die Zufuhr von Lösungsmittel über das Ventil (V4) oder (V7) oder von Cellulosecarbamat durch (F1) gesteuert wird. In der Steuereinheit werden die Daten über längere Zeit gespeichert und durch Auswertung mit Hilfe einer Neuronalen Netzsoftware mit kontinuierlich erfolgenden Messungen zur Qualität der Formkörpergebung verglichen. In den Kopf des Umlaufreaktors (2) erfolgt über die Leitung (L6) eine Einleitung des in der Filtration durch Rückspülung anfallender Materials. Zur Einstellung der Temperatur ist der Umlaufreaktor (2), die Eintrittsschleuse (1), die Umlaufleitung und alle Verbindungsleitungen mit einem Doppelmantel versehen, die eine, durch zwei unabhängig getrennte Temperaturkreisläufe, Einstellung der Temperatur möglich machen. Am Kopf des Rücklaufes befindet sich die Pumpe (P2), die hohe Scherung erzeugt. wie z. B. Zahnradpumpen, mit der die fertig gelöste Cellulosecarbamatlösung der Filtration zugeführt wird. Fig. 1 1 Eintrittsschleuse
2 Ausführungsbeispiel Löseapparat
3 Flüssig temperierbarer Mantel 1
4 Flüssig temperierbarer Mantel 2
F1 Fördereinrichtung bestehend aus Dosierung P1 und Antrieb M1
L1 Carbamatzuführung
L2 Verbindungsleitung zw. Eintrittsschleuse (1) und Löseapparat (2)
L3 Vakuumleitung
L4 Lösungsmittel-Einspeisung (Eintrittsschleuse)
L5 Produktleitung
L6 Rückführleitung vom Filter
L7 Lösungsmittel Einspeisung Rührwerk
L8 Ablaßleitung
L9 Vakuumleitung
L10 Kühlwasseraustritt (Kühlkreislauf 1)
L11 Kühlwassereintritt (Kühlkreislauf 1)
L12 Kühlwasseraustritt (Kühlkreislauf 2)
L13 Kühlwassereintritt (Kühlkreislauf 2)
M1 Meßsonde
M2 Meßsonde
P1 Förderpumpe mit hoher Scherung
P2 Förderpumpe zur Filtration
V1-V10 Vakuumdichte Absperrvorrichtung
V11-V13 Absperrventile

The method shown in FIGS. 1 and 2 avoids the disadvantage of a separate degassing stage, since the dissolution takes place under vacuum and by mixing and shearing while circulating the solution. Circulation and shear mean that the layers in contact with the surface are constantly exchanged. For this reason, effective degassing similar to the conventional variants can be assumed. The method of Fig. 1 is divided into the entrance lock ( 1 ), which is provided at the top and bottom with vacuum-tight shut-off devices with a large passage (V1) and (V2) and a continuous conveyor (F1) similar to a rotary valve. The valve (V3) and the line (L3) connect the inlet lock to a vacuum station, while (V4, L4) can be used to supply the alkali lye required for the dissolution. The subsequent continuously working dissolver ( 2 ) is characterized in that it is operated as a circulation reactor with an internal multi-stage agitator that is designed with shear elements. The agitator is advantageously carried out in such a way that a shear section alternates between a mixing section and, particularly advantageously, consists of at least one pairing of three to ten pairs. The last element is designed so that it generates an axial thrust through which the solution is circulated, the stirrers are driven by frequency-controlled motors with which the speed can be regulated. The setting can be made automatically by linking to the microprocessor, but can also be fixed to a constant value. The carbamate solvent mixture introduced by the conveyor (F1) falls into the finished and homogeneous solution in the vacuum container ( 2 ) in the upper part of the reactor, is captured by the downward flow and mixed and dissolved in the mixing and shear sections. Apparatus ( 2 ) is connected to a vacuum station via line (L9) and valve (V5) and is kept at a pressure of at most 500 mbar, preferably 50 mbar to 0.5 mbar. It is possible to dilute the solution with alkali water or water and adjust it to a certain consistency by feeding it in via line L7 (V7). To monitor the desired solution quality and carbamate concentration, measuring ends (M1-M2) are installed in the circulation line and between the shearer elements of the stirrer. with which the solution concentration, the solids content, the turbidity, the color, the conductivity, the refraction of light of different colors, the molecular weight, the particle size and number and the viscosity can be measured continuously using the corresponding measuring devices. This measurement data was then sent to a microprocessor, from which the supply of solvent via the valve (V4) or (V7) or of cellulose carbamate is controlled by (F1). The data are stored in the control unit over a longer period of time and are compared by means of evaluation using neural network software with continuously taking measurements of the quality of the shaped body. The material obtained in the filtration by backwashing is introduced into the head of the circulation reactor ( 2 ) via line (L6). To set the temperature, the circulation reactor ( 2 ), the inlet lock ( 1 ), the circulation line and all connecting lines are provided with a double jacket, which makes it possible to set the temperature by means of two independently separated temperature circuits. At the top of the return line is the pump (P2), which generates high shear. such as B. gear pumps with which the completely dissolved cellulose carbamate solution is fed to the filtration. Fig. 1 1 entrance lock
2 embodiment dissolving apparatus
3 jacket with liquid temperature control 1
4 jacket with liquid temperature control 2
F1 conveyor consisting of metering P 1 and drive M 1
L1 carbamate feed
L2 connecting line between entrance gate ( 1 ) and release device ( 2 )
L3 vacuum line
L4 solvent feed (entry gate)
L5 product line
L6 return line from the filter
L7 solvent feed agitator
L8 drain pipe
L9 vacuum line
L10 cooling water outlet (cooling circuit 1 )
L11 cooling water inlet (cooling circuit 1 )
L12 cooling water outlet (cooling circuit 2 )
L13 cooling water inlet (cooling circuit 2 )
M1 measuring probe
M2 measuring probe
P1 high shear feed pump
P2 feed pump for filtration
V1-V10 vacuum-tight shut-off device
V11-V13 shut-off valves

Fig. 2 zeigt einen Apparat, der im Gegensatz zu Fig. 1 mit einem außenliegenden Umlauf ausgestattet ist. Die Funktionsweise sowie die Funktionsbeschreibung entsprechen der von Fig. 1. FIG. 2 shows an apparatus which, in contrast to FIG. 1, is equipped with an external circulation. The mode of operation and the functional description correspond to that of FIG. 1.

Anwendungsbeispielexample

1 kg Cellulosecarbamat wurden in einer Tauchpresse in 18%-iger Natronlauge über 2 Stunden bei 40°C gequollen und aktiviert. Anschließend wird in einer Presse die Alkalicellulose von überschüssiger Lauge durch ein Verdichten auf ein Verhältnis von 2 : 1 befreit und in einem Blaschke-Zerfaserer in kleine Stücke zerrissen. Die flockige Alkalicellulose kam zur Reifung und Einstellung des DP-Wertes von 320 über mehrere Sunden in ein bei 40°C betriebenes Drehrohr, wurde dann zweimal mit 301 Frischwasser gewaschen und der verbleibende Restalkaligehalt mit Essigsäure neutralisiert. Nach der Neutralisation erfolgen zwei weitere Wäschen und eine Entwässerung auf einer Saugnutsche durch Abpressen des Restwassers. In einem Blaschke-Kneter werden dann 70 g Harnstoff, entsprechend einem Molverhältnis Von Cellulose(AGU) zu Harnstoff = 1 : 0,75 zugegeben und über 2 Stunden vermischt. Anschließend erfolgt in einem Reaktor ein Entfernen des Restwassers durch Strippen mit Xylol bei 80°C und leichtem Vakuum. Nach vollständiger Wasserentfernung erhöht man die Temperatur bis zum Sieden des Xylols bei Umgebungsdruck (145°C) und läßt die Cellulose/Harnstoffmasse über einen Zeitraum von 2 Stunden reagieren. Nach Ende der Reaktion kühlt man die Masse ab, trennt das Xylol durch Filtration auf einer Saugnutsche, wäscht 2 mal mit 101 Wasser nach. Das feuchte Carbamat wird in einen Strippbehälter gebracht, mit Wasser versetzt und bei einem Unterdruck von 100 mbar durch azeotrope Destillation vom Xylol befreit, Nach erneuten Abkühlen wird das überflüssige Wasser abgepreßt, der Wassergehalt mittels DSC bestimmt und in eine Vakuumschleuse überführt, (V2) ist geschlossen und nachdem das obere Ventil (V1) auch geschlossen ist, wird über Ventil (V3) auf 10 mbar entspannt, Nach Erreichen der Druckkonstanz erfolgt die Zuspeisung von 50% der zur Lösung benötigter Alkalilösung über die Zuleitung L4 durch das entsprechende Absperrorgan V4. Nach Abschluß der Zuspeisung erfolgt Öffnung von (V2) und durch eine Pumpe (P1) wird kontinuierlich Carbamatlösung in den Umlaufreaktor (2) gefördert. Der Umlaufreaktor steht unter 10 mbar Vakuum und ist bereits mit einer fertigen Lösung gefüllt. Die Carbamat-Alkalimischung fällt auf die im Kreis geführte Lösung. wird von den aus 5 Paaren bestehenden Misch- und Rührelementen erfasst. untergemischt, geschert und aufgelöst. Zwischen der vierten und der letzten Elementepaarung erfolgt die Zuspeisung der restlichen Alkalilösung durch die Zulaufleitung (L7) über das Absperrorgan (V7), mit der die gewünschte Lösungskonzentration eingestellt wird. Als Meßsonden sind in die Kreislaufleitung eingebaut: ein Kapillarviskosimeter. wie es von der Zimmer AG in der Polyestertechnik benutzt wird. von der Fa. Endress + Hauser Leitfähigkeit, pH- Wert. Ultraschalldurchfluss, von der Fa. Zeiss ein MCS UV-VIS Spektrometer. Die Datenaufnahme erfolgte auf einem handelsüblichen PC, mit der Software Neuro Model' der Fa. AtlanTec, Willich wurde die Auswertung vorgenommen. 1 kg of cellulose carbamate were swollen and activated in an immersion press in 18% sodium hydroxide solution at 40 ° C. for 2 hours. The alkali cellulose is then freed from excess alkali in a press by compression to a ratio of 2: 1 and broken up into small pieces in a Blaschke fiberizer. The flaky alkali cellulose came to ripen and set the DP value of 320 over several hours in a rotary tube operated at 40 ° C., was then washed twice with 301 fresh water and the remaining residual alkali content was neutralized with acetic acid. After neutralization, there are two more washes and dewatering on a suction filter by pressing off the residual water. 70 g of urea, corresponding to a molar ratio of cellulose (AGU) to urea = 1: 0.75, are then added in a Blaschke kneader and mixed for 2 hours. The residual water is then removed in a reactor by stripping with xylene at 80 ° C. and a slight vacuum. After complete removal of water, the temperature is increased until the xylene boils at ambient pressure (145 ° C.) and the cellulose / urea mass is allowed to react over a period of 2 hours. After the end of the reaction, the mass is cooled, the xylene is separated by filtration on a suction filter, washed twice with 101 water. The moist carbamate is placed in a stripping container, water is added and the xylene is removed by azeotropic distillation at a negative pressure of 100 mbar. After cooling again, the excess water is pressed off, the water content is determined by means of DSC and transferred to a vacuum lock, (V2) closed and after the upper valve (V1) is also closed, the valve (V3) relaxes to 10 mbar.After reaching constant pressure, 50% of the alkali solution required for the solution is fed in via the supply line L4 through the corresponding shut-off device V4. After completion of the feed, (V2) is opened and a pump (P1) continuously feeds carbamate solution into the circulation reactor ( 2 ). The circulation reactor is under 10 mbar vacuum and is already filled with a finished solution. The carbamate-alkali mixture falls on the circulated solution. is recorded by the mixing and stirring elements consisting of 5 pairs. mixed in, sheared and dissolved. Between the fourth and the last pair of elements, the remaining alkali solution is fed in through the feed line (L7) via the shut-off device (V7), with which the desired solution concentration is set. A capillary viscometer is installed in the circuit as measuring probes. as used by Zimmer AG in polyester technology. from Endress + Hauser conductivity, pH value. Ultrasonic flow, from the company Zeiss an MCS UV-VIS spectrometer. The data was recorded on a commercially available PC, with the Neuro Model software from AtlanTec, Willich, the evaluation was carried out.

Claims

Dissolving a cellulose carbamate which can have a water content between 10% by mass and 500% by mass and can still contain heat transfer residues from the carbamate synthesis, characterized in that

1. the dissolution takes place under vacuum between 0.1 mbar and 500 mbar,

2. the dissolution takes place in a continuously operating circuit reactor which is equipped with a rotor which carries mixing and shearing elements,

3. the number of mixing and shearing elements is at least one pairing, advantageously 5 to 30 pairings,

4. The rotor speed can be variably set between 1 rpm and 10000 rpm.

5. the solution is circulated,

6. the property of the solution is measured continuously by measuring the solution concentration, solids content, turbidity, color, conductivity, refraction of light of different wavelengths, molecular weight, particle size and particle number and viscosity,

7. the measurement results are subjected to an analysis by neural network software,

8. the control of solvent supply, stirrer speed, carbamate supply. Carbamate dissipation and reactor temperature depending on the evaluation of the neural network software happens

9. the reactor, the lock and the connecting lines are equipped with a thermostattable jacket,

10. that the jacket temperature is adjustable between -30 ° C and 250 ° C.

11. the heat transfer media can be water, thermal oil or any other carrier medium known to the person skilled in the art,

12. the cellulose carbamate is fed through a vacuum lock,

13. the feed into the dissolver takes place continuously,

14. The cellulose carbamate is also discharged through a vacuum lock.

15. The connection to the spinning mill can be made both continuously and via a buffering intermediate container.