DE19812954A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Viskose und von Fasern aus Spinnlösung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Viskose und von Fasern aus SpinnlösungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Viskosen aus
Zellstoff und von Fasern aus Spinnlösung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Chemiefasern insbesondere aus
Viskoselösung.
Die Herstellung von Viskoselösung erfolgt üblicherweise nach den bekannten
Viskoseverfahren, bei denen Dissolvingzellstoff bzw. -zellulose über die Stufen Alkalisierung
und Sulfidierung bis zur verspinnbaren Viskoselösung (Spinnviskose) verarbeitet wird. Diese
Spinnviskose wird durch Spinndüsen (aus Goldplatin oder Tantal) in einem Fällbad extrudiert
und die gelöste Zellulose dabei ausgefällt. Mittels der nachgeschalteten Spinntechnologie
werden die textilphysikalischen Eigenschaften der gewonnenen Faser vorbestimmt.
Viskosefasern sind innerhalb der Gruppe der aus Zellulose gewonnenen Chemiefasern die
wirtschaftlich bedeutendsten. Viskose wird aus Holzzellstoff hergestellt, der zunächst mit 18
bis 22%-iger Natronlauge behandelt wird, wobei Alkalizellulose entsteht und die im Holz
vorhandenen Polyosen unter Dunkelfärbung in Lösung gehen. Der mit Natronlauge
vollgesogene Zellstoff wird dann soweit abgepreßt, daß er ungefähr noch das Dreifache seines
ursprünglichen Trockengewichtes aufweist und dann mit einem Zerfaserer zu einer krümeligen
Masse aufgearbeitet. Diese Masse bleibt etwa 1,5 bis 2,5 Tage liegen, denn bei dieser Vorreife
tritt die Depolymerisation des Zellstoffes ein. Die gereifte Natronzellulose wird bei etwa 25 bis
30°C dann 3 Stunden lang mit 35%-igem Schwefelkohlenstoff umgesetzt. Bei dieser
Xanthogenisierung entsteht eine gelbe zähe Masse von Zellulosexanthogenat, die auch als
Viskose bezeichnet wird. Die Viskoselösung wird dann bei etwa 15 bis 17°C in einer 7%-igen
Natronlauge gelöst und diese sogenannte Spinnlösung wird filtriert, gelüftet und etwa 2 bis 3
Tage bei 15 bis 18°C zur Nachreifung gelagert. Eine spinnreife Viskoselösung enthält im
Durchschnitt auf 2 Zellulosemoleküle 1 Molekül Schwefelkohlenstoff.
Die Viskoselösung wird mit Hilfe von Pumpen durch Spinndüsen aus beispielsweise Gold-Pla
tinlegierungen oder Tantal gepreßt, die so viele Löcher aufweisen, daß diese Düse gerade
einen Kunstseidefaden ergibt. Die Düsen tauchen in sogenannte Fällbäder oder Spinnbäder, die
Schwefelsäure und Salze enthalten, wie beispielsweise 10% Schwefelsäure, 20%
Natriumsulfat, ca. 1% Zinksulfat und Wasser. Die Viskose wird unter Ausscheidung von
Schwefel, Schwefelwasserstoff, Schwefelkohlenstoff und Natriumsulfat zu einem fertigen
festen Faden aus annähernd reiner Zellulose zersetzt. Die noch säurehaltigen Fäden werden in
Heißwasserbädern von anhaftenden Fällbadresten befreit, getrocknet und gezwirnt und in an
sich bekannter Weise weiterverarbeitet.
In "Chemiefasern nach dem Viskoseverfahren" (Dr. Gölze; Springer Verlag 1951) ist
beschrieben, daß bei diesen bekannten Herstellungsverfahren von Fasern aus Spinnviskose
nachwirkende chemische Abbaureaktionen in der Spinnlösung sowie noch zögerliche
Nachreifeprozesse, wie beispielsweise nachreagierende Vorgänge bei der Strukturbildung im
Gel oder in der Faser, auftreten. Hierdurch variieren die textilphysikalischen Eigenschaften der
Faser, wie beispielsweise Festigkeits- und Dehnungswerte, in beträchtlichem Umfang und
lassen sich auch nur ungenau oder unter Beachtung vieler dem Fällbad und der Verspinnung
innewohnenden und nachgeordneten Verfahrensparameter komplex vorhersagen und
präzisieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von
Viskosen, insbesondere Spinnviskose, bereitzustellen, bei denen diese Nachteile des Standes
der Technik vermieden würden. Insbesondere war es eine Aufgabe der Erfindung, ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Fasern aus Spinnlösung, insbesondere
Spinnviskose bereitzustellen, aus der Fasern mit sicheren vorhersagbaren textilphysikalischen
Eigenschaften hergestellt werden können.
Erfindungsgemaß wird die Aufgabe entsprechend einem Verfahren bzw. einer Vorrichtung
entsprechend der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den
abhängigen Ansprüchen definiert.
Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Viskosen gelöst, bei
dem die Viskosen oder Viskosevorprodukte zumindest zeitweise elektrischen bzw.
magnetischen Feldern ausgesetzt werden.
Überraschenderweise wurde jetzt festgestellt, daß man die Depolymerisation der Zellulose und
Hemizellulosen nicht nur durch Behandlung mit energiereicher Strahlung beschleunigen und
verbessern kann, sondern daß auch die Einwirkung elektrischer bzw. magnetischer Felder zu
einer schnelleren und weiterreichenden Depolymerisation führt. Es ist bekannt, daß ein von
außen angelegtes elektrisches Feld bei Stoffen mit unpolarer Molekülstruktur zu einer
Verschiebung der im Molekül vorhandenen negativen oder positiven Ladung untereinander
führt, wodurch molekulare Dipolmomente erzeugt werden. Diese elektrische oder
Verschiebungspolarisation nimmt proportional zur angelegten elektrischen Feldstärke zu. Bei
polaren Molekülen kommt eine weitere Polarisation durch Ausrichten der vorhandenen Dipole
hinzu; diese ebenfalls mit dem angelegten Feld ansteigende Polarisation bezeichnet man als
parelektrische Polarisation. Dadurch wird auch die magnetische Orientierung beeinflußt.
Die Polarisation eines Stoffes beeinflußt in starker Weise die zwischenmolekularen Kräfte und
beispielsweise die Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten von Ionen-Molekül-Reaktionen d. h.
also, daß die Depolymerisation eines polymeren Stoffes durch die Polarisation der Moleküle in
beträchtlichem Ausmaße gefördert wird.
Die Polarisation eines Stoffes kann durch Anlegen äußerer elektrischer statischer oder
Wechselfeldern erfolgen. Vorzugsweise wird technisch mit statischen Feldern gearbeitet. Die
elektrischen Feldstärken der Felder sollten E = 20-50 kV/cm und entsprechend den
Gleichungen
E= U[V]/s[m]
und
B = µ0H[Vs]/[cm2]
sollten die magnetischen Feldstärken bei einigen 10-100 Vs/m2, je nach apparativer
Konstruktion, liegen. Die Polarisation und damit auch die Depolymerisation der Moleküle steigt
in Abhängigkeit von der Größenordnung der Feldstärke an. Die für das Verfahren notwendigen
Feldstärken hängen von Einzelparametern der jeweiligen Anlage ab und müssen vom Fachmann
in bekannter Weise durch Versuche festgelegt werden.
Die von außen angelegten elektrischen oder magnetischen Felder können durch Kondensatoren
oder durch stromdurchflossene Spulen aufgebaut werden, die jeweils an bestimmten
Rohrabschnitten in den Anlagen zur Herstellung von Viskosen angebracht sind. Spulen
beispielsweise können als Wicklungen um die vorgesehenen Rohrabschnitte dargestellt werden.
Zur Vermeidung von Überschlägen sind im Bereich der elektromagnetischen Felder
Isolierungen, insbesondere Vakuumisolierungen vorgesehen.
Vorzugsweise werden für die Erzeugung der elektrischen Felder Elektrete eingesetzt. Elektrete
sind das elektrische Analogon zu Magneten, da es sich um die Elektrika mit einem permanenten
elektrischen Dipolmoment handelt. Sie erzeugen also ein permanentes und konstantes äußeres
elektrisches Feld. Elektrete sind beispielsweise verschiedene Kunststoffe, wie Polyurethan,
Polyathylen und Fluorkohlenwasserstoffe die, wenn sie in einem starken elektrischen Feld
geschmolzen werden, die Ausrichtung ihrer molekularen Dipole auch dann beibehalten wenn
nach dem Erstarren das Feld abgeschaltet wird. Besonders bevorzugte Elektrete, die über eine
Jahrzehnte konstante elektrische Spannung verfügen, kann man durch Beschuß
hochisolierender Kunststoffe mit Elektronen herstellen, in dem beispielsweise die Kunststoffe
einer starken Bestrahlung ausgesetzt werden. Hierfür geeignete hochisolierende Kunststoffe
sind bevorzugt perfluorierte Kohlenwasserstoffe oder Polykarbonate. Diese aus
hochisolierenden Kunststoffen bestehenden Elektreten können zur Steigerung der permanenten
Polarisierbarkeit Ferroelektrika in kleinen Mengen beigegeben werden, wie beispielsweise
Kaliumnatriumfartrat, Bariumtitanat, Bleizirkonat, Kaliumdihydrogenphosphat, Bleigermanat
sowie eine ganze Reihe von Guanidin- und Harnstoffderivate sowie auch viele sogenannte
Flüssigkristalle.
Ferner können den als Elektreten eingesetzten Kunststoffen zusätzlich auch geringe Mengen
Fullerene beigemischt werden. Fullerene sind große, ausschließlich aus Kohlenstoff bestehende
Moleküle mit in sich geschlossener, polyedrischer Struktur und enthalten etwa 32 bis einige 100
Kohlenstoffatome. C60 und C70 Fullerene sind zwischenzeitlich im Handel erhältlich. Sie sind
geeignet, das konstante elektrische Feld der Elektrete zu verbessern, so daß bei Herstellung der
Elektrete durch Strahlung mit energiereicher Betastrahlung die Bestrahlungszeit herabgesetzt
werden kann.
Erfindungsgemaß wird in einer Anlage zur Herstellung von Viskosen zumindest ein Teig der
Rohrleitungen, in denen die fließfähigen Vorprodukte der Viskose, also Alkalizellulose oder die
Viskoselösung selbst zumindest zeitweise elektrischen oder magnetischen Feldern ausgesetzt,
indem entweder ein Teil der Rohrleitungen das elektrische Feld eines entsprechend
dimensionierten Kondensators durchläuft oder indem die Rohrleitungen mit Spulen umwickelt
sind, die ein äußeres magnetisches Feld erzeugen. Vorzugsweise besteht aber zumindest ein
Teil des Rohrleitungssystems aus Elektreten, und zwar aus entsprechend vorbehandelten
perfluorierten Kohlenwasserstoffen oder aus Polykarbonat. Durch die Einwirkung der äußeren
Felder erfolgt eine Polarisation des Materialstroms und damit eine schnellere Depolymerisation
der Zellulosen bzw. Hemizellulosen.
Es ist aber auch möglich, die aus der Viskose entstandene Spinnlösung vor dem Austritt aus
den Spinndüsen in das saure Fällbad durch starke äußere Felder zu führen, so daß die
molekularen Dipole ausgerichtet und fixiert werden. Die Spinnfasern erstarren im Fällbad und
behalten ihre Struktur. In diesem Falle kann beispielsweise ein Rohrstück unterhalb der
Druckpumpe für die Spinnlösung das elektrische Feld eines Kondensators durchlaufen, so daß
die durchfließende Spinnlösung dieses Feld als Dielektrikum passiert. Es hat sich gezeigt, daß
so vorbehandelte Viskosefasern verarbeitungstechnische Vorteile bieten, z. B. hinsichtlich ihrer
Anfärbbarkeit.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch für die Herstellung von Viskosefasern, die
nicht nach dem klassischen Verfahren, sondern beispielsweise durch Direktauflösung der
Viskose gewonnen werden oder für die Herstellung von Zellstoff.
Außer in den Anlagen zur Herstellung von Viskosen kann das erfindungsgemäße Verfahren
auch dort eingesetzt werden, wo Vorstufen der Zellstoffherstellung eine Rolle spielen also
beispielsweise in der Papierproduktion. Wenn Stoffströme des pumpfähigen Zellstoffes oder
Holzstoffes, ggf. aber auch von in Wasser suspendierten Altpapiers bewegt werden können
auf dem Wege von der Stoffzentrale zum Stoffauflauf die Suspensionen ebenfalls äußeren
elektromagnetischen Feldern ausgesetzt werden, um eine Auflockerung des Ligningerüstes und
einer Teildepolymerisation zu erreichen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist eine beträchtliche Verminderung des
Chemikalienverbrauches bei der Viskoseherstellung, eine Verminderung der
Schadstoffemissionen sowie eine Senkung des Energieverbrauches und außerdem eine
Produktionssteigerung durch Anhebung der Zellulosekonzentration in der Viskose möglich. In
einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Pilotanlage wurde festgestellt daß
sich der Verbrauch an Natronlauge in Folge dessen auch an Schwefelsäure um etwa 5 bis 8%,
der Verbrauch an Schwefelkohlenstoff um mindestens 20 bis max. 50% je Tonne Viskose
verringern lassen. Durch den verringerten Schwefelkohlenstoffeinsatz verringert sich auch die
Schadstoffemission von Schwefelkohlenstoff um ca. 12% und von Schwefelwasserstoff um
ca. 30%. Insgesamt ergab sich eine Senkung des Energieverbrauches bis zu ca. 10% pro
Tonne Viskose und eine Produktionssteigerung durch Anhebung der Zellulosekonzentration in
der Viskose bis zu 6%.
Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Fasern aus
Spinnlösung, wobei die Spinnlösung vor Verspinnen der Fasern, insbesondere vor einer
Düsenanordnung, elektrischen und/oder magnetischen Feldern ausgesetzt wird. Hierbei wurde
überraschend gefunden, daß durch diese Vororientierung der Moleküle der Spinnlösung bessere
textilphysikalische Eigenschaften der endgültigen Faser erreicht werden konnten, insbesondere,
daß höhere Festigkeits- und Dehnungswerte der Regenerate erreicht werden konnten. Es wird
in der gelartigen Spinnviskose eine Orientierung der Moleküle hervorgerufen. Diese
Orientierung führt zu einem Kristallisationsvorgang. So werden die Felder bevorzugt so
angeordnet, daß sich in der gelartigen Spinnviskose unter dem Einfluß dieser Felder ein "Hals"
bildet. Dies bewirkt eine Verdichtung und Streckung der Spinnviskose. Dabei wirken die Felder
dynamisierend auf den Kristallisationsvorgang. Bevorzugt sind die so erhaltenen Fasern
antistatisch.
Ein Erklärungsversuch für diesen überraschenden Effekt kann sein, daß durch das
erfindungsgemäße Verfahren eine Vororientierung der Moleküle der Spinnlösung und eine
Erhöhung der Packungsdichte dieser Spinnlösung - und damit die Packungsdichte der
entstehenden Faser - erfolgt. Die Packungsdichte ist um so höher, je mehr kristalline Substanz
in der Faser vorhanden ist. Mit der Packungsdichte steigt die Resistenz der Faser gegenüber
chemischen Angriffen. Besonders bevorzugt führt die Einwirkung der erfindungsgemäßen
Felder auf das Gelnetzwerk der Spinnlösung zu einer Volumenänderung der Spinnlösung.
Beispielsweise bildet sich bei einem zylinderförmigen Gel an der Stelle, die unter dem Einfluß
des Feldes steht, ein Hals.
Besonders bevorzugt wird die Aufgabe weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung
von Fasern aus Spinnlösung, wobei die Spinnlösung nach Verspinnung der Fasern,
insbesondere nach einem Fällbad, elektrischen und/oder magnetischen Feldern ausgesetzt wird.
Hierbei wurde überraschend gefunden, daß durch diese Vororientierung der Moleküle der
bereits versponnenen Fasern, vorzugsweise nach dem Verlassen eines Fällbades, bessere
textilphysikalische Eigenschaften der endgültigen Faser erreicht werden konnten, insbesondere,
daß höhere Festigkeits- und Dehnungswerte der Regenerate erreicht werden konnten. Die im
Fällbad fixierten Strukturen können so nachbehandelt werden und dabei durch Bildung
beispielsweise eines "Halses" verdichtet bzw. verstreckt werden. Hierdurch wird das Gel nicht
mechanisch (vor-) verdichtet bzw. (vor-) gestreckt. Danach wird die Faser bevorzugt zur
Verspinnung und (Nach-) Verstreckung weitergeführt.
In einem weiteren besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist die Spinnlösung eine Spinnviskose. Das Verfahren kann bevorzugt für
Naturfasern, Chemiefasern und Synthesefasern eingesetzt werden. Beispiele für bevorzugt nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Synthesefasern sind Fasern aus Elastan (EL),
Elastodien (ED), Fluorofasern (PTFE), Polyacryl (PAN), Modacryl (MAC), Polyamid (PA),
Aramid (AR), Polyvinylchlorid (CLF), Polyvinylidenchlorid (CLF), Polyester (PES),
Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylalkohol (PVAL) oder Lyocell. Besonders
bevorzugt werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Chemiefasern hergestellt.
Insbesonders bevorzugt werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Chemiefasern aus
abgewandelten natürlichen Makromolekülen wie beispielsweise aus Acetat (AC), Alginat (AL),
Cupro (CC), Gummi (LA); Modalfasern aus regenerierter Cellulose im Viskoseverfahren mit
besonders hohem Naßmodul (Avril, Vincel), Triacetat (CT), Viskose (CV), Kunstseide oder
Reyon hergestellt.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein
Verfahren bereitgestellt, bei dem die Spinnlösung Spinnviskose ist, die aus bestrahlter Cellulose
gewonnen wurde. Durch die Bestrahlung der Cellulose mit energiereichen Strahlen kann die
Reaktivität der Cellulose erhöht werden, indem eine Strukturauflockerung und eine Verkürzung
der Molekülketten der Cellulose erfolgt. Eine derart vorbehandelte Cellulose ergibt eine
Spinnviskose, die für das erfindungsgemäße Verfahren besonders bevorzugt ist.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein
Verfahren bereitgestellt, bei dem die Felder derart angeordnet sind, daß die Moleküle der
Spinnlösung durch die elektrischen und/oder magnetischen Felder vororientiert, insbesondere
verdichtet, gestreckt und geglättet werden. Durch Felder mit Feldlinien parallel zur Fließ- bzw.
Transportrichtung der gelartigen Viskoselösung kann die Gelnetzstruktur ausgerichtet bzw.
vororientiert werden. Eine solche Vororientierung wird dann entlang der Transportrichtung
stattfinden. Bevorzugt werden auch Felder mit Feldlinien senkrecht zur Fließ- bzw.
Transportrichtung verwendet, wenn eine Ausrichtung konzentrisch um die Achse der
entstehenden Faser gewünscht ist.
In einem bevorzugten Verfahren sind die erzeugten Felder änderbar, insbesondere in ihrer
Intensität zeitlich änderbar; insbesondere sind es gepulste Felder. In einem weiteren
bevorzugten Verfahren sind die erzeugten Felder in ihrem Vorzeichen änderbar, insbesondere
sind sie Wechselfelder. Besonders bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die Felder zuerst nach
einem Sägezahnmuster und/oder pulsartig erzeugt werden und daraufhin ein konstantes Feld
erzeugt wird. Die Felder können auch einen variablen Verlauf entlang der Förder- bzw.
Transportrichtung aufweisen und so für das einzelne transportierte Spinnviskosemolekül eine
ansteigende bzw. absteigende Feldstärke über die Zeit bewirken.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein
Verfahren vorgesehen, bei dem die erzeugten Felder über einen vorbestimmten Zeitraum
konstant gehalten werden, insbesondere wobei die elektrische Feldstärke der elektrischen Felder
15 bis 70 kV/cm, besonders bevorzugt 20 bis 70 kV/cm beträgt und/oder die magnetische
Feldstärke der magnetischen Felder 10 bis 100d A/m, besonders bevorzugt 25 bis 60 A/m,
beträgt. Durch ein derartiges konstantes Feld können die Moleküle der Gelnetzstruktur bzw. der
Spinnviskose effektiv ausgerichtet werden. Elektrische und magnetische Felder können auch
kombiniert werden, um die gewünschte Ausrichtung zu erhalten.
Bevorzugt werden die elektrischen Felder durch Kondensatoren und/oder durch von Strom
durchflossenen Spulen und/oder durch Elektrete, insbesondere durch mit Fullerenen dotierte
Elektrete, erzeugt. Durch den Einsatz von Kondensatoren bzw. von durch Strom
durchfließbaren Spulen können konservative Einrichtungen zur Erzeugung der Felder eingesetzt
werden, die je nach Anwendungsgebiet leicht angepaßt werden können. Bevorzugt werden
Elektrete eingesetzt, d. h. mit Elektronen behandelte isolierende Kunststoffe, die ein elektrisches
Dauerfeld erzeugen. Diese Elektrete werden bevorzugt als Rohrstücke für den Transport der
Viskoselösung bis zur Spinndüse eingesetzt. Besonders bevorzugt ist der Einsatz von
Elektreten, die mit Fullerenen dotiert sind. Mit diesen dotierten Fullerenen kann das elektrische
Feld nochmals verstärkt werden. Insbesonders bevorzugt werden die Einrichtungen zur
Erzeugung der Felder auch mobil ausgebildet, so daß je nach Anwendungsfall auch an anderen
Stellen in der Produktionslinie Felder appliziert werden können.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein
Verfahren vorgesehen, bei dem das magnetische Feld durch Spulen und/oder Magnete erzeugt
wird. So ist es möglich die magnetischen Felder den Anforderungen an die einzusetzende
Produktionslinie anzupassen.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung (1) zur Herstellung von Fasern aus Spinnlösung
vorgesehen, umfassend eine Düsenanordnung (3), wobei vor und/oder nach der
Düsenanordnung (3) eine Einrichtung (4) zur Erzeugung elektrischer und/oder magnetischer
Felder angeordnet ist. So kann direkt vor der Spinndüse und vor dem Fällbad eine Ausrichtung
der Moleküle der Spinnlösung stattfinden, die auch im Fällbad noch fortwirkt. Nach der
Düsenanordnung - besonders bevorzugt nach dem Fällbad - ist optional eine weitere
Einrichtung zur Erzeugung von Feldern vorgesehen, in der die Fasern nachbehandelt werden
können. Diese Einrichtung kann ein Plattenkondensator oder Zylinderkondensator bzw.
Ringspule bzw. eine Kombination von mehreren Einrichtungen zur Felderzeugung sein. Die
Faser wird dann bevorzugt durch diese Einrichtung geführt und dort nachbehandelt.
Die Vorrichtung besteht bevorzugt aus einem mit einem Kondensator ausgerüsteten Rohrstück,
das unterhalb einer Druckpumpe für die Spinnlösung integriert ist. Bei Beaufschlagung mit
einer starken Gleichstromspannung wird ein elektrisches Feld aktiviert. Die durchfließende
Spinnlösung passiert dieses Feld als Dielektrikum.
Bevorzugt umfaßt die Einrichtung (4) eine Rohrelektrode, eine Zylinderspule, einen
Zylinderkondensator und/oder einen Plattenkondensator. Besonders bevorzugt umfaßt die
Einrichtung (4) eine Rohrelektrode und/oder einen Zylinderkondensator und/oder eine von
Strom durchfließbare Spule vor der Düsenanordnung (10) und eine von Strom durchfließbare
Spule und/oder einen Plattenkondensator nach einem Fällbad (9).
In den Figuren werden weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung
aufgezeigt und im folgenden erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung innerhalb einer
Anlage zur Viskosefaserherstellung mit Längskondensator;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung
innerhalb einer Anlage zur Viskosefaserherstellung mit Zylinderkondensator und
kombinierter Nachbehandlungsstrecke;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung
innerhalb einer Anlage zur Viskosefaserherstellung mit Magnetspulen; und
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage.
In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung innerhalb
einer Anlage zur Viskosefaserherstellung mit Längskondensator gezeigt. Hinter dem
Vorratsbehälter 7 ist eine Pumpe 8 angeordnet. Zwischen der Pumpe 8 und der
Düsenanordnung 10 ist eine Rohrelektrode 48 auf einem Isolator 49 angeordnet. Die
Düsenanordnung 10 erstreckt sich bis in ein Fällbad 9. Hinter dem Fällbad 9 ist eine
Nachbehandlungsstrecke vorgesehen, die eine Spule 52 und einen Plattenkondensator 51
umfaßt. Dieser Nachbehandlungsstrecke nachgeschaltet ist eine Einrichtung 11 zur
Verstreckung und Verspinnung der Faser.
Die Spinnlösung wird mittels der Pumpe 8 aus dem Vorratsbehälter gepumpt und durch die
Düsenanordnung gepreßt. Dabei durchläuft sie die Rohrelektrode 48 vor der Spinndüse. Dabei
wird die Spinnlösung vororientiert. Diese Vororientierung wirkt in der erstarrenden Faser im
Fällbad fort. Nach dem Fällbad wird die entstehende Faser durch eine Spule 52 und einen
Plattenkondensator 51 geleitet und dort (vor-) verdichtet und verstreckt. Danach wird die Faser
zur Verstreckung und Verspinnung zur hierfür vorgesehenen Einrichtung 11 weitergeführt.
In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung innerhalb
einer Anlage zur Viskosefaserherstellung mit Zylinderkondensator und kombinierter
Nachbehandlungsstrecke gezeigt. Es handelt sich hierbei im wesentlichen um die Vorrichtung
nach Fig. 1, bei der die Rohrelektrode 48 durch einen Zylinderkondensator 40 ersetzt ist. Die
Funktionsweise ist dieselbe wie bei Fig. 1 beschrieben. Das Feld ist bei dieser Anordnung
senkrecht zur Bewegungsrichtung der Spinnviskose gerichtet.
In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung innerhalb
einer Anlage zur Viskosefaserherstellung mit Magnetspule und kombinierter
Nachbehandlungsstrecke gezeigt. Es handelt sich hierbei im wesentlichen um die Vorrichtung
nach Fig. 1, bei der die Rohrelektrode 48 durch eine Magnetspule 42 ersetzt ist. Die
Nachbehandlungsstrecke besteht aus einer Magnetspule 52. Die Funktionsweise entspricht der
bei Fig. 1 beschriebenen. Das Feld ist hier parallel zur Bewegungsrichtung der Spinnviskose
gerichtet.
Das Fließ-Schema der Fig. 4 zeigt die Anlage 401 zur Herstellung von Alkalizellulose, in der je
nach üblichem Verfahren gewonnene Zellulose mit Natronlauge vermengt und in Alkalizellulose
überführt wird. Die Alkalizellulose wird dann in der Reifungsanlage 403 vorgereift und in der
Anlage 404 mit Schwefelkohlenstoff zur Reaktion gebracht. Das sich bildende
Zellulosexanthogenat wird in der Anlage 405 erneut mit verdünnter Natronlauge behandelt und
im Reaktor für die Spinnlösung 406 der Nachreife überlassen. Aus dem Reaktor 406 wird die
Spinnlösung dann in den Vorratsbehälter 407 überführt und durch eine Druckpumpe 408 in das
schwefelsaure Fällbad 409 durch Düsen 410 eingeleitet. Die Anlagen 401, 403, 404 und 406
sind durch Rohrleitungssysteme 402a, 402b, 402c und 402d verbunden. Alle oder ein Teil
dieser Rohrleitungssysteme kann so ausgelegt werden, daß zumindest zeitweise diese
Rohrleitungen einem äußeren elektrischen Feld unterworfen werden oder sie können so
konstruiert sein, daß sie selbst über ein permanentes elektrisches Feld verfügen. Zusätzlich ist
es möglich, ein entsprechendes äußeres elektrisches Feld am Zuführstutzen zum Fällbad bzw.
direkt an den Düsen vorzusehen.
Die in das Fällbad durch die Düsen ein gebrachte Viskoselösung wird dort zu Zellulose
regeneriert und in üblicher Weise durch Strecken, Entsäuern, Entschwefeln, Avivieren und
durch Trocknen der Zellulosefäden weiterverarbeitet.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sollen nun in den beigefügten Beispielen
näher erläutert werden.
Viskose mit einem Gehalt von 8 Gew.-% Cellulose und 5,8 Gew.-% Alkali wurde in einem
Spinnbad der Zusammensetzung 135 g/l H2SO4, 380 g/l Na2SO4, 5,5 g/l ZnSO4 und 50°C
extrudiert. Vor der Spinndüse wurde mittels eines Zylinderkondensators ein konstantes
elektrisches Feld erzeugt. Zur Anwendung kam die Verstreckung über Knöpfe bei konstantem
Umlenkwinkel. Die ermittelten textilphysikalischen Daten der erhaltenen Fasern sind
nachstehender Tabelle zu entnehmen.
Es wurde somit ein Verfahren zur Herstellung von Fasern aus Spinnlösung, insbesondere
Spinnviskose, aufgezeigt, das zur Verbesserung der textilphysikalischen Eigenschaften der
gewonnen Fasern führt. Weiterhin wurde eine Vorrichtung zur Herstellung dieser Fasern
erläutert.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu beträchtlicher Reduzierung des Bedarfes an
Natronlauge, Schwefelkohlenstoff und Schwefelsäure und verringert die Umweltbelastung bei
der Viskoseproduktion.
Außerdem werden Erdölderivate, die sonst für die entsprechende Chemiefaserproduktion
benötigt würden, eingespart. Ausgangsstoff für das Verfahren ist weiterhin Zellstoff aus
nachwachsendem Holz oder sogar Fasern aus Einjahrespflanzen.
1
Vorrichtung zur Herstellung von Fasern aus Spinnlösung
4
Einrichtung zur Erzeugung von Feldern
7
Vorratsbehälter
8
Pumpe
9
Fällbad
10
Düsenanordnung
11
Einrichtung zur Verstreckung und Verspinnung der Faser
40
Zylinderkondensator vor der Düsenanordnung
41
Plattenkondensator vor der Düsenanordnung
42
Spule vor der Düsenanordnung
48
Rohrelektrode vor der Düsenanordnung
49
Isolator vor der Düsenanordnung
50
Zylinderkondensator nach der Düsenanordnung
51
Plattenkondensator nach der Düsenanordnung
52
Spule nach der Düsenanordnung
58
Rohrelektrode nach der Düsenanordnung
59
Isolator nach der Düsenanordnung
Claims (27)
1. Verfahren zur Herstellung von Viskose,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorprodukte, insbesondere fließfähige Vorprodukte und/oder die Viskose zumindest
zeitweise elektrischen bzw. magnetischen Feldern ausgesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei statische elektrische Felder eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die elektrische Feldstärke der elektrischen Felder 15-70
insbesondere 20-50 kV/cm beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die magnetische Feldstärke 10-100 Vs/m2
beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3. wobei die elektrischen Felder durch Kondensatoren
erzeugt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, wobei die magnetischen Felder durch Spulen bzw.
Permanentmagnete erzeugt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 oder 5, wobei die elektrischen Felder durch Elektrete
erzeugt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei als Elektrete fluorierte Kohlenwasserstoffe oder
Polykarbonat eingesetzt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei Elektrete mit einem Zusatz von
Ferroelektrika und/oder Fullerenen eingesetzt werden.
10. Anlage zur Herstellung von Viskose nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 9 mit
einem Rohrleitungssystem zur Durchleitung der fließfähigen Viskose oder der
Viskosevorprodukte,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Rohrleitungssystem (402a, 402b, 402c, 402d, 410) ganz oder teilweise mindestens
zeitweise äußeren elektrischen bzw. magnetischen Feldern ausgesetzt ist.
11. Anlage nach Anspruch 10, wobei das Rohrleitungssystem (402a, 402b, 402c, 402d, 410)
zumindest teilweise das elektrische Feld eines Kondensators durchläuft.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei das Rohrleitungssystem (402a, 402b,
402c, 402d, 410) zumindest teilweise und zeitweise das magnetische Feld einer Spule oder
eines Permanentmagneten durchläuft.
13. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Rohrleitungssystem (402a, 402b,
402c, 402d, 410) zumindest teilweise und zeitweise das elektrische Feld eines Elektrets
durchläuft.
14. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Rohrleitungssystem (402a, 402b,
402c, 402d, 410) ganz oder teilweise aus Elektreten besteht.
15. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei das Rohrleitungssystem ganz oder
teilweise aus hochisolierenden, dielektrischen Kunststoffen besteht.
16. Verfahren zur Herstellung von Fasern aus Spinnlösung,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Spinnlösung vor Verspinnen der Fasern, insbesondere vor einer Düsenanordnung,
elektrischen und/oder magnetischen Feldern ausgesetzt wird.
17. Verfahren zur Herstellung von Fasern aus Spinnlösung,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Spinnlösung nach Verspinnung der Fasern, insbesondere nach einem Fällbad, elektrischen
und/oder magnetischen Feldern ausgesetzt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 17, wobei die Spinnlösung eine Spinnviskose
ist.
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Spinnviskose aus bestrahlter Cellulose gewonnen
wurde.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Felder derart angeordnet
sind, daß die Moleküle der Spinnlösung durch die elektrischen und/oder magnetischen Felder
vororientiert, insbesondere verdichtet, gestreckt und geglättet werden.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erzeugten Felder über
einen vorbestimmten Zeitraum konstant gehalten werden, insbesondere wobei
- - die elektrische Feldstärke der elektrischen Felder 15 bis 70 kV/cm, besonders bevorzugt 20 bis 70 kV/cm beträgt und/oder
- - die magnetische Feldstärke der magnetischen Felder 10 bis 100 A/m, besonders bevorzugt 25 bis 60 A/m, beträgt.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrischen Felder durch
Kondensatoren und/oder durch von Strom durchfließbare Spulen und/oder durch Elektrete,
insbesondere durch mit Fullerenen dotierte Elektret, erzeugt werden.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die magnetischen Felder
durch Spulen und/oder Magnete erzeugt werden.
24. Vorrichtung (1) zur Herstellung von Fasern aus Spinnlösung gemäß einem der
vorhergehenden Verfahren umfassend
eine Düsenanordnung (10),
dadurch gekennzeichnet, daß
vor und/oder nach der Düsenanordnung (10) eine Einrichtung (4) zur Erzeugung elektrischer
und/oder magnetischer Felder angeordnet ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Einrichtung (4) eine Rohrelektrode, eine
Zylinderspule, einen Zylinderkondensator und/oder einen Plattenkondensator umfaßt.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 oder 25, wobei die Einrichtung (4)
eine Rohrelektrode und/oder einen Zylinderkondensator und/oder eine von Strom durchfließbare Spule vor der Düsenanordnung (10) und
eine von Strom durchfließbare Spule und/oder einen Plattenkondensator nach einem Fällbad (9) umfaßt.
eine Rohrelektrode und/oder einen Zylinderkondensator und/oder eine von Strom durchfließbare Spule vor der Düsenanordnung (10) und
eine von Strom durchfließbare Spule und/oder einen Plattenkondensator nach einem Fällbad (9) umfaßt.
27. Faser, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei ihrer Fertigung mit elektrischen und/oder
magnetischen Feldern behandelt worden ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19812954A DE19812954A1 (de) | 1997-03-24 | 1998-03-24 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Viskose und von Fasern aus Spinnlösung |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712291 | 1997-03-24 | ||
DE19749601 | 1997-11-10 | ||
DE19812954A DE19812954A1 (de) | 1997-03-24 | 1998-03-24 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Viskose und von Fasern aus Spinnlösung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19812954A1 true DE19812954A1 (de) | 1998-10-08 |
Family
ID=26035173
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19812954A Ceased DE19812954A1 (de) | 1997-03-24 | 1998-03-24 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Viskose und von Fasern aus Spinnlösung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19812954A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008003847A1 (de) * | 2008-01-10 | 2009-07-16 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Fasern, Fasern und deren Verwendung |
CN105113050A (zh) * | 2015-09-06 | 2015-12-02 | 天津工业大学 | 一种共混纺丝制备导电聚合物/粘胶杂化纤维的方法 |
WO2021219555A1 (en) | 2020-04-27 | 2021-11-04 | Universität Ulm | Antisense oligonucleotides for increasing shank3 expression |
-
1998
- 1998-03-24 DE DE19812954A patent/DE19812954A1/de not_active Ceased
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102008003847A1 (de) * | 2008-01-10 | 2009-07-16 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Fasern, Fasern und deren Verwendung |
CN105113050A (zh) * | 2015-09-06 | 2015-12-02 | 天津工业大学 | 一种共混纺丝制备导电聚合物/粘胶杂化纤维的方法 |
WO2021219555A1 (en) | 2020-04-27 | 2021-11-04 | Universität Ulm | Antisense oligonucleotides for increasing shank3 expression |
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