DE1950302C3 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer porigen Cellulosebahn - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer porigen Cellulosebahn, bei der ein endloses Transportband nacheinander eine Einrichtung zum Aufstreichen von Viskosemasse und ein Koagulationsbad passiert. Die koagulierbare Masse besteht üblicherweise aus mit Salzkörnern gefüllter und gegebenenfalls mit Verstärkungsfasern versehener Viskosemasse.

Als Koagulationsmedien dienten in den Anfängen der Schwammherstellung bekanntlich kalte Säure- oder Salzlösungen, später Heißluft oder Wasserdampf. Diese Medien sind jedoch technisch unbefriedigend, denn bei ihrer Anwendung ist die Koagulation nur diskontinuierlich möglich, da sie zu langsam erfolgt; zudem verläuft sie oft ungleichmäßig, zuweilen sogar so unvollständig, M daß die inneren Schichten dickerer Schwammgebilde überhaupt nicht zersetzt werden. Die im Zuge der Entwicklung später als Koagulationsmedium eingeführten heißen Salzlösungen, insbesondere siedende Natriumsulfatlösung, stellen demgegenüber zwar einen gewissen Fortschritt dar, vermögen die genannten Nachteile jedoch nicht wesentlich zu verringern.

Es ist auch bekannt (DE-PS 9 08535), unter Anwendung solcher heißer Salzlösungen porige Cellulosebahnen kontinuierlich herzustellen, indem man Viskose mit Salzkörnern, insbesondere kristallisiertem Glaubersalz gewünschter Korngröße, und gegebenenfalls Verstärkungsfasern, etwa aus Baumwolle oder Flachs, mischt, die erhaltene Masse auf ein endloses Transportband aufstreicht und nach mechanischer Orientierung der eingelagerten Fasern durch das Koagulationsmedium hindurchfahrt Üblicherweise verwendet man zum Transport der Viskosemasse eLn mit einer Gewebeeinlage versehenes Kautschukband, das oberflächlich gemustert ist, um der Masse genügend Haftung zu vermitteln und dem Endprodukt die gewünschte Geschmeidigkeit zu geben. Auch bei dieser kontinuierlichen Verfahrensweise ist aber durch zwei gegenläufige Vorgänge die Dicke der zu koagulierenden Masseschicht bzw. die Produktionsgeschwindigkeit der Cellulosebahn stark begrenzt: Die erhöhte Temperatur der Salzlösung führt einerseits zu einer beschleunigten Koagulation, die von der unmittelbaren Umgebung der eingelagerten Glaubersalzkörner ausgeht und von dort in die Viskosemasse hinein fortschreitet, bedingt jedoch andererseits ein Schmelzen und oberflächliches Herauslösen dieser Salzkörner. Dabei gilt es, die Geschwindigkeit beider Vorgänge aufeinander abzustimmen, damit die porenbildenden Salzkörner nicht bereits unwirksam werden, bevor die Poren durch Ausbildung eines Gerüsts aus koagulierter Viskose soweit stabilisiert sind, daß eine über das zulässige Maß hinausgehende Schrumpfung von Teilen der Viskosemasse nicht mehr eintreten kann. Die Erfahrung 'ehrt allerdings, daß die Schwierigkeit dieser Abstimmung mit den bisher gebräuchlichen Mitteln nur bei relativ geringen Bahndicken eine hinreichend gleichmäßige Koagulation und auch dann nur mäßige Produktionsgeschwindigkeiten ermöglicht

Es ist zwar versucht worden (DE-PS 8 05 564), die beschriebenen Schwierigkeiten mit Hilfe einer andersartigen Koagulationsmethode zu überwinden, nämlich indem man die zu einer raschen Koagulation erforderliche Wärme durch Hochfrequenzstrahlung zuführt, also nicht oberflächlich einwirken läßt, sondern überall gleichzeitig, also auch in tieferliegenden Schichten erzeugt. Diese Heizmethode ist jedoch technisch aufwendig und zudem — insbesondere bei etwas dickeren Bahnschichten — schwierig zu steuern, so daß es leicht zu lokaler Überhitzung und als Folge davon zur Dehydratisierung eingelagerter Glaubersalzkörner kommt. Das dabei entstehende wasserarmere Natriumsulfat neigt zur Bildung relativ schwerlöslicher Salzkrusten, die sich im weiteren Prozeßablauf nur sehr schwer aus der Schwammasse herauswaschen lassen. Die Hochfrequenzerwärmung hat deshalb keinen Eingang in die Praxis der Schwamm- und Schwammtuchherstellung gefunden. Das Gleiche gilt für die ebenfalls versuchte Infrarotheizung, die einerseits relativ hohe Stromkosten verursacht, andererseits nur oberflächlich wirkt und daher infolge der schlechten Wärmeleitfähigkeit der Viskosemasse einen starken Temperaturgradienten hervorruft.

Es ist auch vorgeschlagen worden, die bereits erwähnte, kritische Abstimmung der Koagulationsgeschwindigkeit auf die Geschwindigkeit, mit der die

eingelagerten Salzkörner schmelzen, dadurch zu verbessern, daß man als Porenbildner statt Glaubersalz ein anderes kristallwasserhaltiges Salz, beispielsweise Trinatriumphosphat, verwendet Dieses hat gegenüber Glaubersalz zweifellos Vorteile: Es hat einen wesentlich höheren Schmelzpunkt (75° C gegenüber 32⁰C), und seine wäßrige Lösung reagiert nicht schwach sauer sondern schwach basisch. Trinatriumphosphat hat allerdings im Vergleich mit Glaubersalz auch gravierende Nachteile, vor allem ist es bedeutend teurer. Da es sich bei Schwämmen und Schwammtüchern — von speziellen Fallen wie etwa sterilen Wundschwämmen abgesehen — um Massenartikel handelt, zu deren Herstellung beträchtliche Mengen porenbildender Salzkörner benötigt werden, ist ein mehr als zehnmal so hoher Preis für den Einsatz von Trinatriumphosphat anstelle des herkömmlichen, billigen Glaubersalzes schlechthin prohibitiv.

Das Problem, die Koagulation von Viskosemasse schneller und gleichmäßiger ablaufen zu lassen als bisher, ist somit nach wie vor ungelöst, da die beschriebenen Schwierigkeiten mit bekannten Mitteln nicht befriedigend vermieden werden konnten.

In der DE-OS18 16 770 ist zwar beschrieben, eine im wesentlichen aus Viskose bestehende Paste in einer zylinderförmigen durchlässigen Hülle zu koagulieren. Diese bekannte Vorrichtung gehört jedoch nicht zur Gattung des vorliegenden Erfindungsgegenstandes und ist deshalb nicht mit diesem vergleichbar. Bei dem Verfahren der DE-OS18 16 770 erfolgt die Koagulation durph Erhitzen der Viskosepaste in einer Koagulationsform, insbesondere durch Hochfrequenzerhitzung. Die Hülle hat deshalb kaum einen Einfluß auf die Geschwindigkeit oder Gleichmäßigkeit der Koagulation, sondern hat nur die Aufgabe, den direkten Kontakt zwischen koagulierender Masse und Innenwand der Koagulationsform zu verhindern.

Die vorliegende Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, die bestehenden Nachteile zu beseitigen oder zumindest weitgehend zu verringern und dadurch insbesondere eine Beschleunigung des kontinuierlichen Herstellungsprozesses für porige Cellulosebahnen ohne gleichzeitige Qualitätsminderung oder wesentliche Verteuerung des Produkts zu ermöglichen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Transportband durchbrochen ist.

Man könnte annehmen, daß der angestrebte Effekt, nämlich das schnellere und gleichmäßigere Durchkoagulieren der Viskosemasse, auf einfache Weise zu erreichen ist, indem man das Transportband statt aus wärmeisolierendem Kautschuk mit Gewebeeinlage aus einem Material mit besserer Wärmeleitfähigkeit fertigt, etwa aus einem gegenüber dem Koagulationsbad chemisch resistenten Metall. Dieser Weg ist jedoch praktisch nicht gangbar: Ein glattes Blechband vermittelt der aufgestrichenen Viskosemasse keine genügende Haftung und gibt darüber hinaus dem Endprodukt nicht die gewünschte Geschmeidigkeit Schon die üblichen Transportbänder aus gewebeverstärktem Kautschuk muß man ja mit einer geeigneten, z. B. waffeiförmigen, oberflächlichen Musterung versehen, um zugleich genügende Haftung der Viskosemasse und hinreichende Geschmeidigkeit des Endprodukts zu gewährleisten. Ein solches gemustertes Band läßt sich jedoch aus Metall technisch nicht realisieren, da ein mit entsprechender Prägung versehenes endloses Blechgebilde bei der unvermeidlichen Beanspruchung durch Umlenk- und Quetschwalzen mit Sicherheit Schaden leiden würde und somit nicht genügend dauerhaft wäre.

Es konnte dem Durchschnittsfachmann auch nicht aussichtsreich erscheinen, ein schnelleres und gleichmäßigeres Durchkoagulieren der Viskosemasse durch Venvendung eines mit Löchern versehenen Kautschukbandes zu versuchen. Abgesehen davon, daß ein durchlöchertes und trotzdem aus Korosionsgründen notwendigerweise allseitig kautschuküberzogenes Gewebe wesentlich schwieriger herzustellen ist als ein

ίο herkömmliches, oberflächlich gemustertes Band ohne Löcher, mußte man damit rechnen, daß die aufgestrichene Viskosemasse zumindest zum Teil durch die Löcher hindurchtropft, bevor die Koagulation einsetzt; außerdem war eine weitgehende, das spätere Ablösen der Cellulosebahn von der Unterlage stark erschwerende Verankerung der Viskosemasse durch in die Löcher eingeflossene und etwa durch Stützwalzen auf der Rückseite des Transportbandes breitgedrückte Tropfen zu befürchten. Dies gilt umso mehr, als schon die herkömmlichen gemusterten Kautschukbänder in der Regel so stark mit anhaftenden Viskoseresten verunreinigt werden, daß man sie nach jedem Umlauf durch ein mit Chemikalien versetztes Bad führen und reinbürsten muß.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß ein in geeigneter Weise durchbrochenes Transportband dennoch als Unterlage für die Viskosemasse vorteilhaft ist, daß insbesondere die Masse nicht zu stark auf dem Band verankert wird, wenn man nur dafür sorgt daß die Fläche einer einzelnen Durchbrechung — eine dem Durchtreten von Viskosemasse am stärksten Vorschub leistende, annähernd quadratische Flächenform zugrundegelegt — nicht größer ist als etwa 400 mm². Dabei ist angenommen, daß die verarbeitete Viskose ein Fließvermögen besitzt, das dem üblicherweise eingestellten durchschnittlichen Cellulose-Polymerisationsgrad (DP-Wert) von ungefähr 800 entspricht Diese durch entsprechende Reifezeit der Viskose eingestellte Molekülkettenlänge hat sich als optimaler Kompromiß erwiesen zwischen sehr großen DP-Werten, die zur Erzielung hoher Abrieb- und Reißfestigkeit der koagulieren Bahn wünschenswert sind, und möglichst kleinen DP-Werten, die angestrebt werden, damit die Masse während der Verarbeitung genügend fließfähig ist, so daß sie noch einigermaßen problemlos durch Pumpen gefördert werden kann.

Die Durchbrechungen des Transportbandes können auf verschiedene Art ausgeführt sein: Sie können als passend dimensionierte Offnungen eines Lochbandes vorliegen oder in erfindungsgemäß bevorzugter Ausführungsform durch die Zwischenräume eines Gewebes oder Geflechts gebildet werden. Dabei ist definitionsgemäß ein Gewebe ein aus Kette und Schuß aufgebautes Flächengebilde. Dieses muß im vorliegenden Fall in Transportrichtung biegsam und in der dazu orthogonalen Richtung vergleichsweise starr sein. Es ist deshalb zweckmäßigerweise aus hinreichend formstabilen Querstäben aufgebaut die durch abwechselnd über und unter diesen verlaufende, flexible Litzen miteinander verbunden sind. Ganz analog soll unter einem Geflecht kein Gebilde in der Art eines gängigen Maschendrahts verstanden werden sondern ein Gurt, der aus hinreichend formstabilen Querstäben und aus Wendeln oder einzelnen Kettengliedern besteht welche einander überlappend die Querstäbe schlaufenartig und flexibel verbinden.

In bevorzugter Ausführungsform ist das erfindungsgernäß durchbrochene Transportband aus einem gegen-

über dem verwendeten, im Prinzip beliebigen Koagulationsmedium resistenten Metall hergestellt Grundsätzlich kommen jedoch auch andere Materialien in Betracht, sofern sie den gestellten mechanischen und chemischen Anforderungen genügen. Zur Vermeidung oberflächlicher Beschädigung der porigen Cellulosebahn und zur Erleichterung ihres Ablösens von der Unterlage nach erfolgter Koagulation hat es sich in manchen Fällen als zweckmäßig erwiesen, das entsprechend der Erfindung ausgeführte Transportband ganz oder teilweise mit einem oberflächlichen glatten Kunststoff zu überziehen. Besonders geeignet sind hierbei Oberzüge aus Polytetrafluoräthylen oder Polypropylen. Der Überzug kann aber auch aus einem anderen hinreiciiend tremperaturbeständigen und korrionsfesten Kunststoff mit genügend glatter Oberfläche bestehen.

Es hat sich gezeigt, daß das erfindungsgemäße durchbrochene Transportband der Visko^emasse einerseits hinreichende Haftung vermittelt, sie jedoch andererseits nicht zu schwer lösbar verankert Der wesentliche Vorteil liegt darin, daß infolge der Durchbrechungen der Zutritt des Koagulationsmediums zur Viskosemasse erheblich begünstigt wird und der Koagulationsprozeß dadurch sowohl schneller als auch gleichmäßiger verläuft Eine weitere Beschleunigung dieses Prozesses ergibt sich, wenn man ein Transportband aus Metall verwendet und so aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit der Unterlage für möglichst guten Wärmeausgleich auch dort sorgt, wo das Koagulationsmedium nicht unmittelbar auf die Viskosemasse einwirkt Durch Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der kontinuierlichen Herstellung poriger Cellulosebahnen läßt sich infolgedessen die Produktionsgeschwindigkeit wesentlich steigern. Andererseits ist es — im Rahmen der durch das schlechte Wärmeleitvermögen der Viskosemasse selbst gesetzten Grenzen — auch möglich, unter teilweisem Verzicht auf erhöhte Transportgeschwindigkeit entsprechend dickere Cellulosebahnen kontinuierlich zu erzeugen.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer porigen Cellulosebahn, bei der ein endloses Transportband nacheinander eine Einrichtung zum Aufstreichen von Viskosemasse und ein Koagulationsbad passiert, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportband durchbrochen ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportband ganz oder teilweise aus Metall besteht.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportband ein Gewebe ist, dessen Kette von biegsamen Litzen und dessen Schuß von weitgehend formstabilen Stäben gebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportband ein Geflecht ist, das aus weitgehend formstabilen Querstäben und aus Wendeln oder Einzelkettengliedem besteht, die einander überlappend die Querstäbe schlaufenartig und flexibel verbinden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gewebes der Durchmesser der Schußstäbe zwischen 0,5 2s und 5 mm, der lichte Abstand zwischen je zwei Stäben 1 bis 20 mm beträgt, daß jede Kettenlitze einen Durchmesser von 0,5 bis 5 mm hat und der lichte Abstand von Litze zu Litze zwischen 1 und 20 mm liegt

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Geflechts der Durchmesser der Querstäbe zwischen 0,5 bis 5 mm, die Teilung des Geflechts — als lichter Abstand zwischen je zwei Querstäben gemessen — 1 bis 20 mm beträgt, daß die Wendeln oder Einzelkettenglieder einen Durchmesser von 0,5 bis 5 mm haben und die Steigung des Geflechts — als lichter Abstand zwischen je zwei Wendelbögen oder Einzelkettengliedern gemessen — zwischen 1 und 20 mm liegt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportband ganz oder teilweise mit einem Kunststoffüberzug, insbesondere aus Polytetrafluoräthylen oder Polypropylen, versehen ist.