DE10030806A1 - Verwendung von Alkylpolyglucosiden als Filtrationshilfsmittel im Viskoseverfahren - Google Patents
Verwendung von Alkylpolyglucosiden als Filtrationshilfsmittel im ViskoseverfahrenInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filtrationsmittel, enthaltend Alkylpolyglucoside für Viskosen zur Herstellung von Cellulosefasern nach dem Viskoseverfahren. Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zur Herstellung von Viskosen, bei dem 0,01 bis 2 Gew.-% der erfindungsgemäßen Filtrationshilfsmittel zugesetzt werden. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine verspinnbare Viskose und einen Zellstoff, die jeweils Alkylpolyglucoside enthalten. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus Cellulosefasern, die durch Verspinnen der erfindungsgemäßen Viskose erhalten werden.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filtrationshilfsmittel für Viskose enthaltend
Alkylpolyglucoside. Die vorliegende Erfindung betrifft desweiteren ein Verfahren zur
Herstellung von Viskosen, bei dem die erfindungsgemäßen Filtrationshilfsmittel
eingesetzt werden. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine verspinnbare
Viskose erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und einen Zellstoff, die
jeweils Alkylpolyglucoside enthalten. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus
Cellulosefasern, die durch Verspinnen der erfindungsgemäßen Viskose erhalten
werden.
Die Herstellung von Cellulosefasern durch das Viskoseverfahren ist seit langem gut
bekannt und ist beispielsweise bei Götze, Chemiefasern nach dem Viskoseverfahren,
3. Auflage, Springer-Verlag, Berlin (1967), beschrieben. Bei diesem Verfahren wird in
einem ersten Prozeßschritt, dem Alkalisieren, ein speziell hergestellter Zellstoff unter
definierten Bedingungen mit Natronlauge zu Alkalicellulose umgesetzt. Anschließend
wird die Alkalicellulose zerfasert und einer Vorreife unterzogen, während der eine
Depolymerisation der Cellulose erfolgt. In einem darauf folgenden Prozeßschritt wird
die Alkalicellulose mit Schwefelkohlenstoff sulfidiert und durch Zugabe von Löselauge
als Cellulosexanthogenat aufgelöst, wobei die sogenannte Viskose erhalten wird. In
einem nachfolgenden Schritt wird die Viskose zur Abtrennung von festen Bestandteilen
filtriert und entlüftet, bevor sie versponnen werden kann.
Der Filtration der Viskose vor dem Verspinnen kommt im Viskoseprozeß eine zentrale
Bedeutung zu, da bei unzureichender Abtrennung der festen Bestandteile aus der
Viskose Störungen beim Spinnprozeß auftreten können. Als Verunreinigungen kommen
sowohl nicht vollständig reagierte Bestandteile des Zellstoffes, insbesondere ungelöste
aber auch angequollene Cellulosefaserbruchstücke, Verunreinigungen aus dem
Zellstoff oder Reaktionsnebenprodukte, beispielsweise Metallsulfide, in Betracht. Die
Art und der Umfang der Verunreinigungen hängt dabei von der Qualität des
eingesetzten Zellstoffs und den gewählten Prozeßparametern ab.
Um die Filtrierbarkeit der Viskosen zu erhöhen werden diesen üblicherweise
Filtrationshilfsmittel zugesetzt. Diese Filtrationshilfsmittel optimieren den Ablauf
einzelner Reaktionsschritte, erhöhen dadurch die Qualität und die Filtrierbarkeit der
Viskose.
Die Filtrationshilfsmittel werden dem Prozeß vor der Filtration zugeführt, vorzugsweise
bei der Sulfidierung. Aus dem Stand der Technik sind Filtrationshilfsmittel aus den
Substanzklassen der oxethylierten Fettamine, sulfatierten Fettsäuren, Fettalkoholether,
Polyethylenglycole, oxethylierten Alkylphenole und sulfonierten Öle bekannt.
Desweiteren werden als Filtrationshilfsmittel oberflächenaktive Substanzen tensidischer
Natur offenbart. Wie bei Elöd, Götze und Rauch, Zellwolle Chemiefasern 321, 626,
680, 751 und 818 (1955), beschrieben, bewirken diese Substanzen eine
gleichmäßigere Alkalisierung und Vorreife, eine schnellere und gleichmäßigere
Sulfidierung und die Bildung eines schneller löslichen Xanthogenats, wodurch eine
besser filtrierbare Viskose erhalten wird.
In der EP 0 074 012 A2 werden hochmolekulare Alkali-polysaccharid-xanthogenate als
Filtrationshilfsmittel offenbart, durch deren Einsatz die üblichen 3 bis 4 Filtrationsstufen
um 50% reduziert werden können.
Nachteilig ist bei den Filtrationshilfsmitteln zur Herstellung von Cellulosefasern gemäß
dem Stand der Technik die geringe Umweltverträglichkeit, vor allem in Hinsicht auf die
biologische Abbaubarkeit aber auch, zumindestens bei einigen Substanzklassen,
hinsichtlich der toxischen Wirkung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Filtrationshilfsmittel für Viskosen bei
der Herstellung von Cellulosefasern zur Verfügung zu stellen, die eine im Vergleich zu
den Filtrationshilfsmittel gemäß dem Stand der Technik verbesserte
Umweltverträglichkeit aufweisen und eine Einsparung von Rohstoffen bei dem
Faserherstellungsprozeß ermöglichen, ohne daß die Spinnsicherheit der Viskosen und
die textilphysikalischen Eigenschaften der erhaltenen Faser negativ beeinflußt werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Bereitstellung von Filtrationshilfsmitteln
für Viskose gelöst, die mindestens ein Alkylpolyglucosid enthalten.
Filtrationshilfsmittel im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Substanzen, die bei dem
Viskoseverfahren bis zu dem Prozeßschritt der ersten Viskosefiltration eingesetzt
werden, um eine Einsparung von Rohstoffen bei dem Faserherstellungsprozeß bei
zumindestens gleicher Filtrierbarkeit der Viskose zu ermöglichen und/oder um die
Filtrierbarkeit der Viskose zu verbessern.
Viskose im Sinne der Erfindung ist eine Lösung von Cellulosexanthogenat in Wasser
oder verdünnter Lauge.
Alkylpolyglucoside sind Acetale bestehend aus einem Alkohol und zumindestens zwei
glykosidisch miteinander verbundenen Glucoseeinheiten gemäß der allgemeinen
Formel:
R-O-(G)n Formel 1
in der R einen Alkylrest und (G)n Glucose mit einem Oligomerisierungsgrad von n ist.
Bevorzugt weist R eine Kettenlänge von 6 bis 18 Kohlenstoffatomen, besonders
bevorzugt eine Kettenlänge von 8 bis 12 Kohlenstoffatomen, auf. Vorzugsweise ist R
unverzweigt. Erfindungsgemäß ist n < 1, wobei n auch gebrochene Zahlenwerte
annehmen kann. Bevorzugt liegt der Wert für n im Bereich von 1 bis 3, besonders
bevorzugt im Bereich von 1,2 bis 1,6.
Die Herstellung von Alkylpolyglucosiden ist bekannt und wird beispielsweise in der EP
362671 (A) und in der US 3,839,318 beschrieben, die hiermit als Referenz eingeführt
werden und somit als Teil der Offenbarung gelten.
Das erfindungsgemäße Filtrationshilfsmittel enthält ein Alkylpolyglucosid oder ein
Gemisch aus verschiedenen Alkylpolyglucosiden. Das Filtrationshilfsmittel kann neben
Alkylpolyglucosiden auch Substanzen enthalten, die nach dem Stand der Technik als
Filtrationshilfsmittel verwendet werden, vorzugsweise oxethylierte Fettamine, sulfatierte
Fettsäuren, Fettalkoholether, insbesondere Fettalkoholpolyalkylenglykolether,
Polyethylenglycole, oxethylierte Alkylphenole oder sulfonierte Öle. Bevorzugt werden
jedoch ausschließlich Alkylpolyglucoside verwendet.
Vorzugsweise wird das Filtrationshilfsmittel in einer Menge von 0,01 bis 2 Gew.-%,
bevorzugt in einer Menge von 0,05 bis 0,2 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge an
gelöster α-Cellulose, eingesetzt, und zwar unabhängig davon, ob das
Filtrationshilfsmittel aus einem Alkylpolyglucosid oder einem Gemisch aus
verschiedenen Alkylpolyglucosiden oder ein Alkylpolyglucosid bzw. ein Gemisch aus
verschiedenen Alkylpolyglucosiden in Mischung mit einem Filtrationshilfsmittel gemäß
dem Stand der Technik zusammengesetzt ist.
Die Filtrationshilfsmittel werden unverdünnt oder als wässrige Dispersion, bevorzugt als
wässrige Lösung und besonders bevorzugt als wässrige alkalische Lösung eingesetzt.
Gegenüber den Filtrationshilfsmitteln nach dem Stand der Technik zeichnen sich die
erfindungsgemäßen Filtrationshilfsmittel durch eine bessere Umweltverträglichkeit,
vorzugsweise im Sinne einer schnelleren biologischen Abbaubarkeit, und eine bessere
biologische Verträglichkeit, wie beispielsweise geringere Hautreizung, auf.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung
verspinnbarer Viskosen, bei dem als Filtrationshilfsmittel mindestens ein
Alkylpolyglucosid eingesetzt wird.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Alkylpolyglucoside der Formel 1
R-O-(G)n
eingesetzt, in der n < 1 und R bevorzugt ein Alkylrest mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen,
besonders bevorzugt mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen, ist. Vorzugsweise ist R
unverzweigt. Erfindungsgemäß ist n < 1, wobei n auch gebrochene Zahlenwerte
annehmen kann. Bevorzugt liegt der Wert für n im Bereich von 1 bis 3, besonders
bevorzugt im Bereich von 1,2 bis 1,6.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann als Filtrationshilfsmittel entweder ein
Alkylpolyglucosid allein oder ein Gemisch aus verschiedenen Alkylpolyglucosiden
eingesetzt werden. Das Alkylpolyglucosid oder das Gemisch aus verschiedenen
Alkylpolyglucosiden kann aber auch in Mischung mit anderen Substanzen, die nach
dem Stand der Technik als Filtrationshilfsmittel eingesetzt werden, vorzugsweise
oxethylierten Fettamine, sulfatierten Fettsäuren, Fettalkoholether, insbesondere
Fettalkoholpolyalkylenglykolether, Polyethylenglycole, oxethylierten Alkylphenole oder
sulfonierten Öle, verwendet werden. Bevorzugt werden jedoch ausschließlich
Alkylpolyglucoside verwendet.
Das Filtrationshilfsmittel wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer Menge von
0,01 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 0,2 Gew.-%, jeweils
bezogen auf die Menge an gelöster α-Cellulose, eingesetzt, und zwar unabhängig
davon, ob das Filtrationshilfsmittel aus einem Alkylpolyglucoside oder einem Gemisch
aus mehreren Alkylpolyglucosiden oder ein Alkylpolyglucosid bzw. ein Gemisch aus
verschiedenen Alkylpolyglucosiden in Mischung mit einem Filtrationshilfsmittel gemäß
dem Stand der Technik zusammengesetzt ist.
Die Filtrationshilfsmittel werden unverdünnt oder als wässrige Dispersion, bevorzugt als
wässrige Lösung und besonders bevorzugt als wässrige alkalische Lösung eingesetzt.
Erfindungsgemäß können die Filtrationshilfsmittel dem Verfahren in jedem
Prozeßschritt vor Filtration der Viskose zugesetzt werden. Die Zugabe der
Filtrationshilfsmittel kann auch an mehreren Stellen des Prozesses vor der Filtration
erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die
Filtrationshilfsmittel direkt mit dem Zellstoff in den Prozeß eingebracht. Zellstoff im
Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet ein in der Hauptsache aus Cellulose
bestehendes Material, wie bei Römpp, 8. Auflage, Seite 4686 (1988), beschrieben ist.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren können alle für die Herstellung von
Cellulosefasern geeigneten Zellstoffe, insbesondere auch elektronenbehandelter
Zellstoff, eingesetzt werden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die Filtrationshilfsmittel mit der Löselauge in den Prozeß eingebracht.
Besonders bevorzugt werden die Filtrationshilfsmittel der Alkalicellulose vor, während
oder nach der Zerfaserung zugesetzt. Unter dem Begriff der Alkalicellulose wird das
Reaktionsprodukt aus Zellstoff und Natronlauge verstanden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können alle dem Fachmann bekannten
Cellulosefasern, Filamente und Flächengebilde, beispielsweise Viskosestapelfasern,
Viskosestapelfasern mit erhöhter Festigkeit, high-wet-modulus (HWM)-Fasern, textile
Filamente, technische Filamente und Verpackungsmittel aus Flächengebilden,
hergestellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich gegenüber den Verfahren nach dem
Stand der Technik dadurch aus, daß Filtrationshilfsmittel mit einer besseren
Umweltverträglichkeit und einer besseren biologischen Verträglichkeit verwendet
werden. Desweiteren werden durch das erfindungsgemäße Verfahren die Filtrierbarkeit
der Viskosen erhöht. Außerdem können durch das erfindungsgemäße Verfahren
gegenüber den bisher bekannten Verfahren signifikante Mengen an Rohstoffen
eingespart werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Viskose, erhältlich durch
das erfindungsgemäße Verfahren.
Die erfindungsgemäße Viskose weist aufgrund der entsprechenden Eigenschaften des
enthaltenen Filtrationshilfsmittels gegenüber den Viskosen nach dem Stand der
Technik eine bessere Umweltverträglichkeit auf. Desweiteren ist die erfindungsgemäße
Viskose im Vergleich zu Viskosen gemäß dem Stand der Technik besser filtrierbar.
Desweiteren weist die erfindungsgemäße Viskose gegenüber den bisher offenbarten
Viskosen den Vorteil auf, daß beim Verspinnen zumindest eine gleiche Spinnsicherheit,
in der Regel eine signifikant verbesserte Spinnsicherheit erreicht wird.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Zellstoff, der als
Filtrationshilfsmittel mindestens ein Alkylpolyglucosid enthält.
Bevorzugt werden Alkylpolyglucoside der Formel 1
R-O-(G)n
verwendet, in der n < 1 und R ein Alkylrest mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen, besonders
bevorzugt Alkylpolyglucoside, in der n < 1 und R ein Alkylrest mit 8 bis 12 Kohlenstoff
atomen ist. Vorzugsweise ist R unverzweigt. Erfindungsgemäß ist n < 1, wobei n auch
gebrochene Zahlenwerte annehmen kann. Bevorzugt liegt der Wert für n im Bereich
von 1 bis 3, besonders bevorzugt im Bereich von 1,2 bis 1,6.
Der erfindungsgemäße Zellstoff enthält mindestens ein Alkylpolyglucosid, kann aber
zusätzlich andere Substanzen, die nach dem Stand der Technik als Filtrationshilfsmittel
verwendet werden, vorzugsweise oxethylierte Fettamine, sulfatierte Fettsäuren,
Fettalkoholether, insbesondere Fettalkoholpolyalkylenglykolether, Polyethylenglycole,
oxethylierten Alkylphenole oder sulfonierten Öle, aufweisen. Bevorzugt werden jedoch
ausschließlich Alkylpolyglucoside verwendet.
Erfindungsgemäß enthält der Zellstoff ein Filtrationshilfsmittel in einer Menge von 0,05
bis 5 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge von 0,5 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf die
Menge an gelöster α-Cellulose unabhängig davon, ob ein Alkylpolyglucosid, ein
Gemisch aus verschiedenen Alkylpolyglucosiden oder ein Alkylpolyglucosid bzw. ein
Gemisch aus verschiedenen Alkylpolyglucosiden in Mischung mit einem
Filtrationshilfsmittel gemäß dem Stand der Technik verwendet wird.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Cellulosefasern, die durch
Verspinnen der weiter oben beschriebenen Viskose hergestellt werden.
Die erfindungsgemäßen Cellulosefasern weisen gegenüber Fasern, die nach den
bisher offenbarten Verfahren hergestellt wurden, zumindest gleiche, größtenteils jedoch
bessere und in der Regel signifikant bessere textilphysikalische Eigenschaften auf.
Im folgenden wird die Erfindung anhand des Beispiels 1 und der Vergleichsbeispiele 1
und 2 erläutert. Diese Erläuterungen sind lediglich beispielhaft und schränken den
allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
In diesen Beispielen wurden Flaschenviskosen aus folgenden Rohstoffen hergestellt:
Textilzellstoff:
Linters (Fa. FIBRA)
Textilzellstoff:
Linters (Fa. FIBRA)
| α-Cellulose | 9,8 Gew.-% (bez. auf Viskose) |
| CS2/α-Cellulose | 36% |
| NaOH | 6,7 Gew.-% |
| Zusatzmenge Filtrationshilfsmittel | 0,1 Gew.-% (bezogen auf α-Cellulose) |
Es wurden jeweils Blindproben ohne Zusatz von Filtrationshilfsmittel sowie Proben mit
Filtrationshilfsmittel hergestellt, wobei als Filtrationshilfsmittel in dem Vergleichsbeispiel
1 Stoko ZS (Stockhausen GmbH & Co KG), in dem Vergleichsbeispiel 2 Solopol ZB
(Stockhausen GmbH & Co KG) und in dem Beispiel 1 Glucosid 81 S (Hüls AG),
entsprechend der Formel R-O-(G)n mit R = C8-C10-Alkyl und n = 1,3, eingesetzt wurden.
Zur Ermittlung der Filtrationseigenschaften wurden die Viskosen durch ein
Kleinfiltrationsgerät, Satorius SM 16249, mit einem Nucleporefilter (5,0 µm) und einem
Filtrationsdruck von 2,0 bar filtriert. Zur Auswertung wurde das Maximalvolumen (Vmax)
gemäß folgender Formel bestimmt:
V(10) Filtratmenge nach 10 Minuten
V(20) Filtratmenge nach 20 Minuten
(Dichte der Viskose 1,00 g/cm3 gesetzt)
V(20) Filtratmenge nach 20 Minuten
(Dichte der Viskose 1,00 g/cm3 gesetzt)
Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:
Bei einem Blindwert Vmax = 46, entsprechend 100%, wird die Filtrationsleistung auf
191% gesteigert.
Claims (14)
1. Filtrationshilfsmittel für Viskose, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens ein
Alkylpolyglucosid enthält.
2. Filtrationshilfsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Alkylpolyglucosid eine Alkylkettenlänge von C6 bis C18, besonders bevorzugt eine
Alkylkettenlänge von C8 bis C12, hat und einen Oligomerisierungsgrad von größer 1,
bevorzugt zwischen 1,2 und 1, 6, aufweist.
3. Filtrationshilfsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es
zusätzlich oxethylierte Fettamine, sulfatierte Fettsäuren, Fettalkoholether,
Polyethylenglycole, oxethylierte Alkylphenole oder sulfonierte Öle enthält.
4. Filtrationshilfsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß es in einer Menge von 0,01 bis 2,0 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge von 0,05
bis 0,2 Gew.-%, bezogen auf die Menge an gelöster α-Cellulose, eingesetzt wird.
5. Filtrationshilfsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß es unverdünnt oder als wässrige Dispersion, bevorzugt als wässrige Lösung
und besonders bevorzugt als wässrige alkalische Lösung eingesetzt wird.
6. Verfahren zur Herstellung von Viskosen, dadurch gekennzeichnet, daß als
Filtrationshilfsmittel mindestens ein Alkylpolyglucosid eingesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Alkylpolyglucosid mit
einer Alkylkettenlänge von C6 bis C18, besonders bevorzugt mit einer
Alkylkettenlänge von C8 bis C12, und einem Oligomerisierungsgrad von größer 1,
bevorzugt zwischen 1,2 und 1,6, eingesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
Filtrationshilfsmittel zusätzlich oxethylierte Fettamine, sulfatierte Fettsäuren,
Fettalkoholether, Polyethylenglycole, oxethylierte Alkylphenole oder sulfonierte Öle
enthält.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
Filtrationshilfsmittel in einer Menge von 0,01 bis 2,0 Gew.-%, bevorzugt in einer
Menge von 0,05 bis 0,2 Gew.-%, bezogen auf die Menge an gelöster α-Cellulose,
verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
Alkylpolyglucoside oder das Gemisch aus Alkylpolyglucosiden unverdünnt oder als
wässrige Dispersion, bevorzugt als wässrige Lösung und besonders bevorzugt als
wässrige alkalische Lösung, eingesetzt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das
Filtrationshilfsmittel in den Zellstoff und/oder in die Löselauge und/oder bevorzugt in
die Alkalicellulose - vor, während bzw. nach der Zerfaserung - eingebracht wird.
12. Viskose erhältlich durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11.
13. Zellstoff, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Filtrationshilfsmittel gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 5 enthält.
14. Cellulosefasern, erhalten durch Verspinnen von Viskose gemäß Anspruch 12.
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