DE4434440A1

DE4434440A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Viskose

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Publication number: DE4434440A1
Application number: DE19944434440
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-09-27
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 1996-03-28

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Umsetzung von Zellulose zu Viskose, und zwar insbesondere auf die Aufbereitung der Zellulose vor dem Xanthogenieren (Sul fidieren). Dabei geht es insbesondere um die Weiterver arbeitung der Viskose zu Kunstdarm-Wursthüllen, aber auch um die Herstellung von Kunstseide, Stapelfasern oder Folien.

Zur Herstellung gut löslicher Viskose muß der Alkalizel lulose bei üblicher Verteilung von deren Polymerisa tionsgrad zur Umsetzung eine beträchtliche Menge von Schwefelkohlenstoff zugegeben werden, nämlich 32 bis 50% der Menge der Alfazellulose. Dies macht das Zielprodukt nicht nur teuer, sondern verringert auch die Umweltver träglichkeit des Verfahrens. Je mehr Schwefelkohlenstoff zur Umsetzung erforderlich ist, um so teurer und umwelt gefährlicher wird der Prozeß.

Es gibt vielfache Versuche, die Zellulose vor der Xan thogenierung zu aktivieren, um die hierzu erforderliche Menge Schwefelkohlenstoff zu verringern. Diese Arbeiten haben jedoch in der Praxis keine Bedeutung erlangt, da sie eher Experimentalcharakter hatten und eine praktika ble großtechnische Umsetzung im Industriemaßstab nicht gelang.

Aus der DE-Anmeldung 29 41 624, der DD-PS 1 40 747 oder der JP-PS 41 762 (1973) ist ein Verfahren zur Herstel lung von Viskose aus aktivierter Zellulose bekannt, wo bei die Aktivierung durch eine Bestrahlung der Zellulose in Form von Tafeln erfolgt, woran sich die Alkalisierung (Merzerisierung) und die Xanthogenierung der Alkalizel lulose zur Gewinnung der Viskose anschließt. Dieses Ver fahren ist wenig technologiegerecht, denn eine Anwendung im Industriemaßstab bedeutet, daß jede Tafel Zellulose von Hand in das Bestrahlungsgerät eingelegt oder einge schoben werden muß, was eine unzumutbar monotone Be schäftigung ist. Vor allem aber haben solche Versuche auch gezeigt, daß zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Strahlungsbeaufschlagung jeweils pro Zeiteinheit gleiche Mengen Zellulose der Strahlungsbehandlung unterworfen werden müssen und dabei die Tafeldicke immer konstant bleiben muß. All dies bereitet bei der Anwendung des bekannten Verfahrens im Industriemaßstab Schwierigkei ten.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines wirt schaftlich vorteilhaften Verfahrens zur Herstellung von Viskose, insbesondere für die Weiterverarbeitung zu Kunstdarm-Wursthüllen, mit verringertem Schwefelkohlen stoffgehalt und verbesserten Eigenschaften sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt dadurch, daß man die nach dem Merzerisieren und Mahlen der Alkalizel lulose zu einem sich gleichförmig bewegenden verdichte ten Band bestimmter Breite und gleichbleibender Dicke formt, dieses einer Bestrahlung mit beschleunigten Elek tronen aussetzt und danach sofort der Xanthogenierung zuführt.

Zur Durchführung des Verfahrens dient ein endlos umlau fendes Förderband, auf das die Alkalizellulose in gleichmäßiger Schicht aufgegeben wird, wobei die defi nierte Breite durch Seitenbegrenzungen und die bestimmte Dicke der Schicht durch einen höhenverstellbaren ab streifenden Schieber gewährleistet wird, wonach die lau fende Schicht von einer oberhalb angeordneten Andrück walze verdichtet wird und danach durch die Bestrahlungs station bewegt wird, worauf sie der Xanthogenierung zu geführt wird.

Durch das erfindungsgemäße Vorgehen wird die Viskose aus einer Zellulose homogener Beschaffenheit dank gleichmä ßiger Aktivierung erhalten, wobei der Prozeß kontinuier lich und ohne Handarbeit abläuft. Die Elektronenbestrah lung ist wirksamer, weil sie die bereits alkalisierte Zellulose betrifft, deren O-Bindungen durch die Lauge geschwächt sind, und so daß die Eindringtiefe der Elek tronen verbessert und eine günstige Molekularmassenver teilung erzielt wird. Die bessere Beherrschung des Ver fahrens innerhalb enger Prozeßführungsparameter führt zu qualitativ höherwertigen Produkten. Diese zeichnen sich auch noch durch eine erhöhte Festigkeit und Bruchdehnung aus.

Beispiel

Nach der Merzerisierung, dem Abpressen und dem Mahlen wird Alkalizellulose mit einem Gehalt von 32-33% α-Zel lulose, 16-17% Lauge und mit einem Polymerisationsgrad von 650-700 einer Bestrahlung in einem Elektronenbe schleuniger mit einer Dosis von 3-10 kGy im kontinuier lichen Betrieb ausgesetzt. Dadurch wird bei unveränder ten Werten des Gehalts an α-Zellulose und an Lauge der durchschnittliche Polymerisationsgrad auf einen Wert von 448 gebracht.

Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt eine Gegenüberstellung der Verteilungen der Molekularmassen bei einer Alkali zellulose, die einem üblichen Vorreifeprozeß bei einer Temperatur von 20-21°C während 22 Stunden unterworfen wurde, und einer Alkalizellulose, die einer Elektronen bestrahlung gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren unter worfen wurde.

Tabelle 1

Es wurde der Inhomogenitätskoeffizient I der Polymerisa tionsgradverteilung nach der Schurz-Formel für drei Pro ben ermittelt, nämlich für die Ausgangszellulose, für die nach dem Standardverfahren erhaltene Zellulose und für die nach dem vorliegenden Vorschlag aktivierte Zel lulose. Es ergeben sich folgende Werte
I_Ausg. = 0 , 5
I_Standard = 0,4
I_aktiv. = 0,1.

Es ist zu sehen, daß bezüglich der Molekularmassenver teilung die nach dem vorgeschlagenen Verfahren durch Elektronenbeaufschlagung aktivierte Zellulose die höch ste Homogenität besitzt.

Zur Prüfung der Gleichmäßigkeit der Wirkung der vorge schlagenen Aktivierungsbehandlung der Zellulose wurden je 10 Proben untersucht, die vom Förderband vor bzw. nach der Elektronenbestrahlung genommen wurden. Dabei wurden die Proben während einer Zeitdauer von 2 Stunden in Zeitabständen von 12 min genommen. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2

Aus diesen Werten ergeben sich folgende Durchschnitts werte und Inhomogenitätskoeffizienten:

Die nach dem vorgeschlagenen Verfahren aktivierte Zel lulose wurde mit einem Einsatz von Schwefelkohlenstoff in einer Menge von 15% des Gehalts an α-Zellulose in der Alkalizellulose dem Xanthogenieren unterworfen und die Viskose gewonnen. Die Kennziffern der erhaltenen Viskose werden in der nachfolgenden Tabelle 3 gegenübergestellt einer Viskose, die aus nicht aktivierter Zellulose ge wonnen wurde, welcher Schwefelkohlenstoff in einer Menge von 33% der α-Zellulose in der Alkalizellulose zugegeben werden mußte. Die Bedingungen des Xanthogenierens waren in beiden Fällen gleich, nämlich Zeitdauer 1,5 h, Tempe ratur 22-34°C, Auflösung durch Lauge 70 g/l, Temperatur 4°C, Lösungszeit 4 h, Temperatur der Lösung 8-10°C.

Tabelle 3

Wie aus der Tabelle ersichtlich sind die Kennziffern für beide Viskosen praktisch gleich mit Ausnahme der Visko sität, wobei die aus der durch Bestrahlung vorschlags gemäß aktivierten Alkalizellulose gewonnene Viskose eine um das 3-fache bessere Filtrierbarkeit aufweist. Dabei beträgt der zu ihrer Herstellung erforderliche Einsatz an Schwefelkohlenstoff weniger als die Hälfte des nach dem herkömmlichen Verfahren notwendigen Schwefelkohlen stoffeinsatzes.

Die nachfolgende Tabelle 4 belegt, wie sich die unter Einsatz der erfindungsgemäß gewonnenen Viskose herge stellten Produkte auch durch höhere Festigkeit und Bruchdehnung (Dehnung bis zum Eintritt des Reißens) aus zeichnen. Dabei wurden im einzelnen untersucht:

1. Als erstes Objekt eine Kunstdarm-Wursthülle der Fa. Teepak (USA). Es wurden Streifen einer Breite von 15 mm geschnitten und im Dynamometer bei 65% relativer Feuch tigkeit und einer Temperatur von 20°C untersucht. In der Tabelle sind die Mittelwerte aus 10 Proben angegeben.
2. Als zweites Objekt: Es wurde ein Papierstreifen mit einer Breite von 15 mm geschnitten und auf einer Seite mit Viskose verstrichen. Anschließend wurde der Streifen in einem Fällbad der Zusammensetzung 120÷140 g/l H₂SO₄ und 260÷280 g/l Na₂SO₄ bei einer Temperatur von 40°C be handelt. Danach wurde der Streifen in Glycerin behandelt und unter einer Zubelastung von 200 g getrocknet. Der getrocknete Streifen wurde im Laufe von 24 Stunden bei 65% relativer Feuchtigkeit und einer Temperatur von 20°C konditioniert, wonach er der Zerreißprüfung in einem Standarddynamometer unterworfen wurde.
3. Die Versuchsmuster 3 und 4 wurden auf die gleiche Weise wie das Versuchsmuster 2 hergestellt und geprüft. Unterschiedlich war nur die Zusammensetzung der Viskose.
4. Die Untersuchungsobjekte 5 und 6 wurden hergestellt durch Extrusion einer Viskose mit einem Schwefelkohlen stoffanteil von 15 bzw. 10% der α-Zellulose in ein Fäll bad der gleichen Zusammensetzung wie das für das zweite Objekt verwendete.
5. Die als Objekt 7 untersuchte Viskosefolie war ein serienmäßiges Cellophan aus einem russischen Hersteller betrieb.

Tabelle 4

Eine zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens dienende Vorrichtung ist in der beigegebenen Zeichnung schematisch dargestellt.

Ein Förderer 1 hat ein endloses Förderband 2, das um ei ne angetriebene Walze 3 und eine Spannwalze 4 umläuft. Oberhalb des oberen Trums befindet sich am vorderen Ende der Förderstrecke ein Aufgeber 5 in Form eines Trich ters. Hinter diesem folgt ein höhenverstellbarer Ab streifer 6 in Form eines Schiebers. Ebenso reichen bis in diesen Bereich Seitenbegrenzungen 10 vor. Hinter die ser Station folgt eine das Transportgut von oben beauf schlagende federbelastete Andrückwalze 8, wobei an deren Position das Förderband 2 von unten durch eine Stützwal ze 7 abgestützt ist. Auf diese Station folgt ein ober halb des Bandes angeordneter Elektronenbeschleuniger 9. Am hinteren Ende des Förderbandes erfolgt der Abwurf des Transportgutes in einen Trichter 11.

Alkalizellulose wird abgepreßt und gemahlen und gelangt über den Aufgabetrichter 5 kontinuierlich auf das För derband 2, wo es unter der Wirkung der Seitenbegrenzer 10 und des Abstreifers 6 zu einer Schicht gleichbleiben den Querschnitts geformt wird. Die Andrückwalze 8 ver dichtet diese Schicht auf eine gleichbleibende Dicke, die auf Grund der konstanten Geschwindigkeit des Förder bandes im Elektronenbeschleuniger 9 einer gleichmäßigen Bestrahlung unterworfen wird.

Die so aktivierte Zellulose fällt in den Trichter 11 und wird der Xanthogenierung zugeleitet.

Claims

1. Verfahren zur Gewinnung von Viskose, bei dem Zellulo se mit einer Lauge umgesetzt, abgepreßt, gemahlen, xant hogeniert (sulfidiert) und gelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkalizellulose nach dem Mahlen zu einem sich gleichförmig bewegenden dichten Band konstanter Dicke geformt und dieses mit beschleu nigten Elektronen beaufschlagt und ohne Vorreifung der Xanthogenierung zugeführt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1, gekennzeichnet durch ein endlos umlaufendes Förderband (2) mit einem Aufgeber (5) für die Alkalizel lulose und einem diesem in Förderrichtung nachgeordneten Abstreifer (6) zur Herstellung einer gleichmäßigen Dicke der Zelluloseschicht, einer hiernach angeordneten An drückwalze (8) zur Verdichtung der Zelluloseschicht auf eine Dicke von 1 bis 10 mm und einen nachfolgenden, die Zelluloseschicht beauf schlagenden Elektronenbeschleuniger (9).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Breite der geförderten Zelluloseschicht von der Höhenbe grenzung durch den Abstreifer (6) an bestimmende Seiten begrenzer (10).

4. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückwalze (8) federbeauf schlagt ist und an ihrer Position unterhalb des Förder bandes (2) eine freilaufende Stützwalze (7) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufgeber (5) als Trichter ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstrei fer ein höhenverstellbarer Schieber (6) ist.