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3eschre ibung Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern
beziehungsweise porösen Körpern aus Cellulosederivaten Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern beziehungsweise porösen Körpern aus Celulosederivaten
durch Koagulation oder Regenerierung unter Verwendung von anorganischen und/oder
organischen Salzen und Zusatzstoffen.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens.
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Es ist bekannt, daß für die native Cellulose kein Lösungsmittel existiert
und daher jegliches Gebilde nur aus der Lösung ihrer Derivate hergestellt werden
kann. Am häufigsten werden die Ester und äther der Celullose zur Bildung von Lösungen
verwendet. Durch Umsetzen mit Natriumhydroxyd und Schwefelkohlenstoff wird der Xanthogensäureester
der Celluiose, dessen wäßrige oder verdünnte alkalische Lösung unter dem Namen Viskose
bekannt ist, hergestellt.
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Das Viskoseverfahren ist im Fachschrifttum eingehend behandelt, beispielsweise
in Kurt Götze's "Chemiefasern" (Springer Verlag, 1967, Seiten 282 bis 635). Aus
der fertiggestellten Viskose wird die Regenerierung der Hydratcellulose im allgemeinen
mittels warmer schwefelsaurer Bäder, die Glaubersalz und andere anorganische Salze
enthalten, durchgeführt. Bei der Herstellung von Hohlkörpern und porösen Stoffen
aus einer Viskoselösung wird in der Weise vorgegangen, daß in die Viskose Glaubersalz
eingerührt und: die erhaltene Masse einer Wärmebehandlung unterworfen wird. Bei
dieser Behandlung bildet das bei 32 bis 330C schmelzende Glaubersalz zuerst Hohlräume,
an deren Oberfläche das Xanthogenat ausfällt und ein bleibendes Gebilde formt. Nach
dem Erwärmen auf 1000C wird das Xanthogenat zersetzt und zu Hydratcellulose regeneriert.
Das Erwärmen kann in einer Einrichtung unter Druck durch Konvektionswärme, Dampfheizung
oder Joule'suche Wärme erfolgen, wobei die letztere Wärme infolge des die Elektrizität
leitenden Elektrolytgehaltes der Masse durch den durch sie hindurchgeleitenden Strom
entwickelt wird.
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Diese Verfahren sind in den ungarischen Patentschriften 13a 028,
139 695 und 139 751 ausführlich beschrieben. Die bekannten Verfahren weisen den
Nachteil auf, daß die Herstellung von porösen Körpern einen hohen Energie- und Zeitaufwand
erfordert; darüberhinaus ist auch der Platzbedarf der zur Durchführung der Verfahren
erforderlichen Vorrichtungen sehr hoch.
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Demzufolge ist der Kostenaufwand bei der Errichtung der Produktionsvorrichtungen
hoch und die erzielte Produktivität beziehungsweise Leistungsfähigkeit niedrig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beseitigung der Nachteile
der bekannten Verfahren ein Verfahren, welches die Herstellung von Hohlkörpern beziehungsweise
porösen Körpern auf Cellulosebasis mit hoher Produktivität beziehungsweise Leistungsfähigkeit
und in ausgezeichneter Qualität ermöglicht, vorzusehen.
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Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß die obige Aufgabe
dadurch gelöst werden kann, daß die Regenerierung der Cellulosederivate durch die
kombinierte Anwendung von anorganischen und/oder organischen Salzen und eines im
Mikrowellenfrequenzbereich schwingenden elektromagnetischen Wechselfeldes durchgeführt
wird. So können die zur Regenerierung erforderlichen Zeit und Energie um Größenordnungen
herabgesetzt werden, wobei auch die Festigkeit und Zähigkeit des erhaltenen Produktes
beträchtlich erhöht werden können.
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Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung
von Hohlkörpern beziehungsweise porösen Körpern aus Cellulosederivaten durch Koagulation
oder Regenierung unter Verwendung von anorganischen und/oder organischen Salzen
und/oder Zusatzstoffen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Koagulation
oder Regenerierung der Cellulosederivate unter gleichzeitiger Anwendung von anorganischen
und/oder organischen Salzen und/oder Säuren und eines im Mikrowellenfrequenzbereich
schwingenden elektromagnetischen Wechselfeldes durchgeführt wird.
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Erfindungsgemäß wird zweckmäßigerweise in der Weise vorgegangen,
daß die aus einem Gemisch von Viskose und einem anorganischen Salz bestehende Masse
in periodischer oder
kontinuierlicher Weise in ein mit Mikrowellenfrequenz
schwingendes elektromagnetisches Wechselfeld, das heißt in einen sogenannten Hohlresonator
eingebracht wird. Dort wird aus der absorbierten Energie in der Masse Wärme entwickelt,
wodurch das anorganische Salz geschmolzen wird. Dadurch werden die Koagulations-und
Regenierungsvorgänge hervorgerufen.
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Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche durch eine gesteuerte, kontinuierlich oder
periodisch arbeitende, gegebenenfalls mit einer Absaugvorrichtung versehene Koagulier-und/oder
Regenerierkammer, die als ein auf geeignete Frequenz abgestimmter und an ein Magnetron
oder einen anderen Mikrowellenerreger angeschlossener Hohlraumresonator ausgebildet
ist, sowie durch an die Koagulier- und/oder Regenerierkammer angeschlossene Strahlungskontroll-,Kühl-
und Feldmeßeinheiten und durch eine Einheit zur Messung des Gütefaktors des Hohlraumresonators
und Steuerung der erregten Leistung gekennzeichnet ist.
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Die Energieabsorption und die Wärmeentwicklung erfolgen augenblicklich
und die Anwendung der Mikrowellen ermöglicht eine völlig neuartige Koagulations-
und Regenerierungsverfahrenstechnik beziehungsweise -verfahrenssteuerung.
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Im Mikrowellenfeld ist die auf Grund der Energieübertragung auftretende
Leistungsaufnahme infolge der abweichenden Dielektrizitäts- und Permeabilitätskonstanten
(g beziehungsweiseyu) sowie Verlustfaktoren (6.tag6) der Bestandteile der Masse
beziehungsweise wegen der Veränderung der Verhältnisse dieser Bestandteile in verschieden
hohem Grade beeinflußt.
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Es ist zweckmäßig, den einen Bestandteil der Masse, und zwar vorzugsweise
das anorganische Salz, welches die höhere Dieletrizitätskonstante aufweist, nach
seinem Schmelzen und dem Aufhören
seiner Koagulationswirkung aus
den Mikrowellenfeld zu entfernen.
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So verfügt die zurückgebliebene Masse über eine -viel niedrigere Dielektrizitätskonstante
und infolge des Aufwärmens beginnt der Regenerierungsvorgang. Durch die Veränderung
der Stoffnenge und der Rauminhalte wird auch das Volumverhältnis des Hohlraumes
zum darin befindlichen Stoff geändert, wodurch auch der Gütefaktor (Q) des Hohlraumes
geändert wird.
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Dieser Umstand kann zur Steuerung des Vorganges benutzt werden. Der
Beistungsaufnahmebedarf der N5asse ist nämlich beim Eintritt in den Hohlraum, nach
der Entfernung der geschmolzenen flüssigen Phase und während der Regenerierungsperiode
verschieden. Dementsprechend kann der Gütefaktor des Hohlraumes zur Veränderung
der Leistung, das heißt als Beeinflussungsfaktor für die Leistungsänderung angewandt
werden.
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Die wesentlichsten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind
wie folgt: a) Es ermöglicht eine sehr hohe Produktivität beziehungsweise Leistungsfähigkeit,
wobei die Qualität der Produkte ausgezeichnet ist, b) der Energiebedarf des Verfahrens
ist außerordentlich niedrig und c) die Festigkeit und Zähigkeit des erhaltenen porösen
Körpers sind günstiger als dieenigen der mit Hilfe der bekannten Verfahren erhaltenen
Produkte.
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Die Erfindung wird an Hand der folgenden nicht als Beschränkung aufzufassenden
Beispiele näher erläutert.
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Beispiel 1 Es wurde ausgehend von einer Chemiecellulose mit einem
durchschnittlichen Polymerisationsgrad von über 300 eine Viskoselösung, die Xo Cellulose,
4,5% NaOH und 3,W, Gesamtschwefel enthielt, hergestellt. Der Viskose wurden die
25 bis 50-fache Menge Glaubersalz (Kornverteilung: 80% mit einer Korngröße von 1,5
bis 2,0 mm und 20% mit einer Korngröße von 5 bis 10 mm), bezogen auf das Gewicht
der eingewogenen Cellulose, als herauslösbarer hohlraumbildender beziehungsweise
porenbildender Stoff sowie 20 bis 404s0 auf 10 bis 20 mm geschnittene Lein- oder
Hanffaser, bezogen auf das Cellulosegewicht, und schließlich 5 bis 8,°b Ockerfarbstoffpulver
(oder eines anderen Farbstoffes), bezogen auf das Gellulosegewicht, zugemischt.
Die so erhaltene poröse Masse wurde in einer gleichmäßigen Schicht mit einer Dicke
von etwa 5 bis 200 mm auf einem beweglichen Sieb oder Siebtuch in ein Mikrowellenfeld
(Hohlresonator) eingeführt.
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Das geschmolzene Glaubersalz rann durch das Sieb nach unten und die
Cellulose wurde durch die Mikrowellenenergie regeneriert. Der aus dem Mikrowellenfeld
ausgetretene Rohschwamm wurde mit warmem Wasser salzfrei gewaschen, mit verdünnter
Säure neutralisiert, mit Wasser, einer Bleichlösung und einem Antichlorbad nachbehandelt
und schließlich mit einer Lösung, die hygroskopische Stoffe (beispielsweise Glycerin
oder Magnesiumchlorid) enthielt, impragniert. Danach wurde das Produkt getrocknet,
auf die gewünschte Größe zerschnitten und verpackt.
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Beispiel 2 Es wurde aus der im Beispiel 1 genannten Cellulose eine
Viskoselösung, die 9,5'0 Cellulose, 6 ,5;' ITaOH und 4,0:0 Gesamtschwefel enthielt,
hergestellt. Im übrigen wurde wie in Beispiel 1 angegeben verfahren.
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Beispiel 3 Es wurde aus der im Beispiel 1 genannten Cellulose eine
Viskoselösung, die 8,0 Cellulose, 5,5% NaOH und 3,5% Gesamtschwefel enthielt, hergestellt.
Im übrigen wurde wie im Beispiel 1 angegeben verfahren.
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Beispiel 4 Es wurden die in den Beispielen 1, 2 beziehungsweise 3
angegebenen Viskosen in der Weise verarbeitet, daß das als hohlraumbildendes beziehungsweise
porenbildendes Mittel verwendete Glaubersalz teilweise oder ganz durch Natriumchlorid,
Magnesiumchlorid oder Magnesiumsulfat ersetzt wurde.
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Aus der so erhaltenen schwammartigen Masse wurde im Laufe des im Mikrowellenfeld
durchgeführten Soagulier- und Regeneriervorganges das Salz herausgelöst, wodurch
die Hohlräume beziehunsweise Poren ausgebildet wurden.
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Die Regenerierung und Nachbehandlung wurden in der im Beispiel 1
beschriebenen Weise durchgeführt.
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Beispiel 5 Es wurden die in den Beispielen 1, 2 beziehungsweise 3
angegebenden Viskosen in der \leise verarbeitet, daß bei der Herstellung der Schwammasse
ein solches organisches oder anorganisches Salz, welches sich bei Temperaturen unter
1000C zu gasförmigen Produkten zersetzt, als hohlraumbildendes beziehungsweise p,orenbildendes
mittel in die Viskose eingemischt wurde. Solche Salze sind beispielsweise Ammoniumchlorid,
Ammoniumsulfat, Natriumbicarbonat beziehungsweise Hexamethylentetramin (Hexamethylen
tetraimin). In der so erhaltenen Masse wurde das hohlraumbildende
beziehungsweise
porenbildende Salz durch die infolge der aus dem Mikrowellenfeld aufgenommenen Energie
auftretende :!wärme entwicklung zersetzt und dadurch wurde die Hohlraumbildung beziehungsweise
Porenbildung sichergestellt. Die Regenerierung und Nachbehandlung des Rohschwammes
erfolgünin der im Beispiel 1 angegebenen Weise. ; Beispiel 6 Es wurde eine aus den
in den Beispielen 1, 2 beziehungsweise 3 angegebenen Viskosen mit einem beliebigen
hohlraumbildenden beziehungsweise porenbildenden Stoff hergestellte Schwamm masse
zur Steirung der Festigkeit des fertigen Schwammes in zwei oder mehr Schichten auf
ein Baunwoll-, Viskosefaser-oder Synthesefasernetz oder ein loses Gewebe aufgestrichen
und so in das Mikrowellenfeld eingebracht. Die Koagulation, Regenerierung und Nachbehandlung
wurden in der im Beispiel 1 angegebenen Weise durchgeführt.
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Beispiel 7 Es wurde eine beliebige in der in den Beispielen 1 bis
6 beschriebenen eise hergestellte Schwammasse in einen Hohlresonator von geeigneter
Blockform eingeführt und dort wurden die Arbeitsgänge der Koagulation und Regenerierung
in periodischer Weise durchgeführt. Nach dem Abbrechen der Energieeinstrahlung und
dem Aufheben ihrer Einwirkung wurde der Rohschwamm aus dem Hohlresonator entfernt
und in einem Block oder in einem im gewünschten Maße zerstückelten Zustand in der
im Beispiel 1 beschriebenen Weise nachbehandelt und verpackt.
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Zur Durchführung der in den Beispielen 1 bis 7 beschriebenen Verfahrensweisen
kann die in der beiligenden Zeichnung dargestellte Vorrichtung verwendet werden.
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Ein auf Grund seiner geometrischen Dimensionen auf die geeignete
Frequenz abgestimmter Hohlresonator 1 ist durch eine Speiseleitung 2 an einen Erreger
[0. V.-Takt 3 (Lagnetron) angeschlossen. Ein Kühler 4, ein Hochspannungsspeiseblock5
und eine Regeleinheit 6 sind an den Erreger 3 angeschlossen.
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Ein Richtungsschalter (oder die abgestimmte Meßeinheit) 7 dient zur
Messung des Gütefaktors (Q) im Hohlraum. Ein die Steuercharakteristik bildendes
Organ (Bildner) 8 gehört zur Steuereinrichtung. Es sind Bandfilter 9 an den Hohlresonator
1 angeschlossen und dienen bei kontinuierlicher Materialspeisung und -förderung
zum Auslöschen der Intensität der auf diese Weise austretenden Strahlung. Die Vorrichtung
enthält noch ein Zuteilorgan zein Förderband oder eine andere kontinuierlich arbeitende
Vorrichtung) sowie eine Absaugeinheit 11.
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Patentansprüche