WO2014086883A1 - Method for producing a cellulosic molded body - Google Patents
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- WO2014086883A1 WO2014086883A1 PCT/EP2013/075575 EP2013075575W WO2014086883A1 WO 2014086883 A1 WO2014086883 A1 WO 2014086883A1 EP 2013075575 W EP2013075575 W EP 2013075575W WO 2014086883 A1 WO2014086883 A1 WO 2014086883A1
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Definitions
- the invention relates to a process for producing cellulosic shaped bodies by the viscose process.
- the invention relates to the production of fibers and filaments.
- the production of viscose fibers by the viscose process comprises the following steps
- alkali cellulose Reacting the alkalized cellulose starting material
- the pulp used in the viscose process must meet certain criteria to allow appropriate fiber qualities.
- the pulp used in the viscose process has an alpha-cellulose content of greater than 90% and has only low levels of secondary compounds, such as xylan and others
- Hemicelluloses such as mannan
- These compounds are for the most part degraded and leached out during the alkalization of the pulp at the beginning of the viscose process (FIG. 1).
- Hemicelluloses remaining in the pulp are depolymerized in pre-maturity together with the cellulose and therefore have a much lower content average molecular weight than in the starting pulp. This applies both to the use of chemical pulps and to the use of paper pulps.
- WO 95/00698 describes a process in which, during the production of Kraft pulp, initially a substantial amount of hemicellulose is removed from the production flow and is deposited again on the pulp in a later stage.
- US Pat. No. 7,390,566 B2 and WO 2007/128026 disclose the use of pulp with a relatively high proportion of xylan for producing viscose fibers.
- the use of hemicellulose-rich pulp for the production of lyocell fibers is known from WO 99/47733 A1 and WO 01/88236 A2.
- WO 2005/118950 describes the separation of beta-cellulose from lye obtained by pressing after a cold or hot alkaline extraction (CCE, HCE) of a pulp.
- the object of the present invention is in one aspect by a method for producing a cellulosic molded body by the viscose method
- a spinning mass containing cellulose xanthate dissolved which is characterized in that the cellulose xanthate xylan in a proportion of at least 1 wt.%, Based on cellulose, preferably 1 wt.% To 20 wt.%, Particularly preferably 3 wt.% To 15 wt .% is added.
- the invention relates to a obtained by the viscose cellulosic molding with a proportion of high molecular weight xylan with an average degree of polymerization (DP) of from 75 to 350, preferably from 110 to 220, of at least 0.5% by weight, based on cellulose, preferably from 2% by weight to 8% by weight.
- DP average degree of polymerization
- FIG. 1 shows the degradation of low-molecular constituents in the viscose process.
- FIG. 2 shows the molecular mass distributions of high-molecular hemicelluloses
- Figure 3 shows fiber strengths of viscose fibers having an increased content
- FIG. 4 shows the evolution of the water retention capacity (WRV) of viscose fibers by the addition of high molecular weight xylan in the solution liquor
- FIG. 5 shows the molecular weight distribution of xylan precipitated after CCE treatment of a eucalyptus kraft pulp and the molecular weight distribution of a viscose fiber after addition of this high molecular weight xylan.
- FIG. 6 shows the molecular weight distribution of a viscose fiber with a proportion of 4.8% high molecular weight xylan and its molecular weight distribution after mathematical removal of the high molecular weight xylan content.
- Cellulose molding can be achieved.
- the xylan is added to the cellulose xanthate according to the invention.
- the xylan is preferably added in the form of an alkaline solution.
- the alkaline solution may have a xylan content of 1 to 60 g / l.
- the xylan can be added to the cellulose xanthate as a constituent of an alkaline solution.
- an alkaline solution is known to be used.
- the xylan to be added.
- the xylan originates from a pressing liquor produced during the pressing off of alkalized pulp at the beginning of the viscose process.
- the xylan originates from a pressing liquor produced during the pressing off of alkalized pulp at the beginning of the viscose process.
- the pulp is alkalized at the beginning of the viscose process.
- an alkaline press liquor is obtained which contains a high proportion of xylan dissolved out by alkalization from the pulp.
- this press liquor is used as the dissolving liquor to dissolve the cellulose xanthogenate, the xylan previously dissolved out of the pulp is returned to the process, thus increasing its yield.
- This xylan is relatively low molecular weight.
- One skilled in the art would expect that addition of low molecular weight xylan would adversely affect the strength properties of the resulting fiber.
- At least a portion of the added xylan is a high molecular weight xylan having an average degree of polymerization (DP) of 75 to 350, preferably 110 to 220.
- DP average degree of polymerization
- the xylan derived from the caustic liquor of the alkalization of the pulp by the viscose process is comparatively low in molecular weight during the degradation in the alkalization (see FIG. 2). It has been shown that viscose fibers by adding such low molecular weight xylans in their properties such as strength and elongation do not fall behind conventional viscose fibers.
- the high molecular weight xylan is added in a proportion of 1% to 20%, preferably 3% to 15%, based on cellulose.
- the high molecular weight xylan may preferably originate from a hemicellulose-rich material stream obtained in the course of an extraction step in the production of a pulp.
- press liquor obtained by pressing off the pulp after extraction is removed by appropriate methods, e.g. Membrane filtration as in WO 2005/118050,
- This liquor may e.g. be added again directly as L educatelauge or as part of the cellulose xanthate.
- the present invention also relates to a cellulosic molded body obtained by the viscose process with a high molecular weight xylan content having an average degree of polymerization (DP) of 75 to 350, preferably 110 to 220, of at least 0.5% based on cellulose, preferably 2% to 8 %.
- DP average degree of polymerization
- the molding according to the invention is new, since - without the fiction, according to the proposed addition of high molecular weight xylan to cellulose xanthate - in the conventional viscose process due to the degradation and leaching of xylan no
- the cellulosic shaped body according to the invention is preferably in the form of a fiber, e.g. Staple fiber or filament fiber.
- the invention also relates to the use of fiction, contemporary cellulosic
- Shaped body in absorbent products is
- the manufacturing process follows the conventional viscose process.
- the solution solution used is a pure alkali which has been enriched with xylan or an alkali which already contains xylan.
- the lye may contain low molecular weight and / or high molecular weight xylans.
- the lye can be added together with a possibly also used dissolving water.
- Figure 2 shows the molecular weight distribution of high molecular weight xylan as prepared from a CCE liquor from coniferous or hardwood pulps. It can be clearly seen that the xylan obtained after application of a CCE stage has a much higher average molecular weight than the xylan already degraded in the mash of the viscose process.
- the xylan was added to the xanthate from a conventional beech sulfite pulp and therefore was not present during the sulfidation, but only in the subsequent process step, the dissolution of the xanthate.
- the xylan is thus not xanthogenated, but dissolved in NaOH.
- the fibers were spun out in the laboratory. Fibers were thus produced with a significantly higher content of xylan (see Table 2 below).
- a pulp (beech sulfite pulp) was mixed with about 18% NaOH, pressed and subjected to a pre-ripeness at about 34 ° C for 19 hours.
- the Lettelauge contained 0% xylan.
- the resulting dope was conventionally spun into fibers having the properties shown in Table 2, Example 1.
- the present in the fibers (low molecular weight) xylan of 0.6 and 0.7% comes from the pulp used.
- Example 2 To a xanthate according to Example 1, a Lettelauge with 8.5 g / 1 high molecular weight xylan was added. The resulting dope was spun into fibers having the properties shown in Table 2, Example 2. The xylan uptake was 63% of the high molecular weight xylan present in the L Harborlauge, which corresponds to a proportion of high molecular weight xylan of 0.7% based on the fiber.
- Example 2 To a xanthate according to Example 1, a Lettelauge with 31.7 g / 1 xylan was added. The resulting dope became fibers having the properties given in Table 2, Example 5 Spun shown properties. The xylan uptake was 60.2% of the high molecular weight xylan present in the L Harborlauge, which corresponds to a high molecular weight xylan content of 6.9% based on the fiber.
- Example 2 To a xanthate according to Example 1, a Lettelauge with 66.3 g / 1 xylan was added. The resulting dope was spun into fibers. The xylan uptake was 54.4% of the high molecular weight xylan present in the L Harborlauge, which corresponds to a high molecular weight xylan content of 10.0% based on the fiber.
- the xylan-containing solubilizer was added to the cellulose xanthate along with solvent water. Obviously due to this, there was a partial precipitation of the xylan in the spinning mass, so that the quality of the spinning solution (filter value etc.) and also those of the spun fibers lagged behind those of Examples 2 to 5.
- Viscose fibers used. After the mash of the pulp, a low-molecular-weight xylan enriched press liquor was obtained by pressing. This liquor was subjected to nanofiltration. The permeate from the nanofilter, which has only a low content of low molecular weight xylan, was then used as L Harborlauge in the pilot plant.
- Viscose fibers used. As Lenderlauge the rich low molecular weight xylan retentate from the nanofiltration described in Example 7 was used. The xylan supply in the dope was 5.67% based on cellulose. Of these, 30.0% were spun into the fiber. A fiber with 2.2% xylan was obtained.
- the molecular weight distribution in fibers was determined by size exclusion chromatography (SEC).
- SEC size exclusion chromatography
- the samples were dissolved in DMAc-LiCl (dimethylacetamide / lithium chloride).
- a MALLS detector multi-angle laser light scattering
- Further details were published by Schelosky N, Röder T, Baldinger T (1999), Molecular Distribution of Cellulosic Products by Size-exclusion chromatography in DMAc / LiCl, Paper 53, 12: 728-738.
- the high molecular weight xylan was taken up to an unexpectedly high level by the fiber.
- the uptake into the viscose fiber was 63% to 79% of the xylan offered in the Léelauge. From the filter value and the particle number it becomes clear that the
- the water retention capacity WRV could also be significantly increased by the incorporation of xylan into the viscose fiber (see Table 2 and FIG. 4). That The uptake of water and the ability to adsorb water could not only be increased, but also selectively adjusted via the xylan content of the fiber. This is z. B. for use in absorbent products a whole new way to make product features.
- the abscissa (xylan content) in Figure 4 again refers to the total content of xylan in the fiber.
- FIG. 4 also shows the water retention capacity of the fiber produced according to Example 6 (high molecular weight xylan content: 10.0%). This was 106.0%.
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Abstract
Description
Verfahren zur Herstellung eines cellulosischen Formkörpers Process for the preparation of a cellulosic molding
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung cellulosischer Formkörper nach dem Viskoseverfahren. The invention relates to a process for producing cellulosic shaped bodies by the viscose process.
Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung von Fasern und Filamenten. In particular, the invention relates to the production of fibers and filaments.
Die Herstellung von Viskosefasern nach dem Viskoseverfahren umfasst die folgenden Schritte The production of viscose fibers by the viscose process comprises the following steps
• Alkalisieren eines Celluloseausgangsmaterials, insbesondere Zellstoff (Maische, Vorreife) Alkalizing a cellulosic starting material, in particular pulp (mash, pre-maturity)
• Umsetzen des alkalisierten Celluloseausgangsmaterials („Alkalicellulose") zu • Reacting the alkalized cellulose starting material ("alkali cellulose")
Cellulosexanthogenat cellulose xanthate
• Lösen des Cellulosexanthogenates mit Alkali, wobei die sogenannte Viskose als Spinnmasse erhalten wird Dissolving the cellulose xanthate with alkali, whereby the so-called viscose is obtained as a dope
• Gegebenenfalls Zusatz von Modifizierungsmitteln zur Viskose zur Herstellung von Spinnmasse für Modalfasern Optionally, adding modifiers to the viscose to make dope for modal fibers
• Verspinnen der Viskose zu Endlosformkörpern Spinning the viscose into continuous shaped articles
• Regenerieren der Cellulose in einem Fällbad aus den Endlosformkörpern Regenerating the cellulose in a precipitation bath from the continuous moldings
• Nachbehandlung, sowie Trocknen. • After-treatment, as well as drying.
• Gegebenenfalls Schneiden der Endlosformkörper zu Stapelfasern. If necessary, cutting the continuous tablets into staple fibers.
Die mit diesem Verfahren hergestellten Fasern sind unter dem Gattungsbegriff The fibers produced by this process are under the generic term
(Standard-)Viskosefasern und Modalfasern bekannt. Das Modalverfahren unterscheidet sich vom Standardviskoseverfahren durch geänderte Zusammensetzung der Spinnmasse, zusätzliche Modifizierungsmittel in der Spinnmasse und geänderte (Standard) viscose fibers and modal fibers known. The modal process differs from the standard viscose process by changing composition of the dope, additional modifiers in the dope and modified
Spinnbadzusammensetzung. Spinnbadzusammensetzung.
Der im Viskoseprozeß eingesetzte Zellstoff muss bestimmte Kriterien erfüllen, um entsprechende Faserqualitäten zu ermöglichen. The pulp used in the viscose process must meet certain criteria to allow appropriate fiber qualities.
Der im Viskoseverfahren eingesetzte Zellstoff hat einen alpha-Zellulosegehalt von größer als 90 % und weist nur geringe Anteile an Nebenverbindungen, wie Xylan und anderen The pulp used in the viscose process has an alpha-cellulose content of greater than 90% and has only low levels of secondary compounds, such as xylan and others
Hemicellulosen (wie z. B. Mannan) auf. Diese Verbindungen werden zum größten Teil während des Alkalisierens des Zellstoffes zu Beginn des Viskoseverfahrens abgebaut und herausgelöst (Fig. 1). Im Zellstoff zurückbleibende Hemizellulosen werden in der Vorreife zusammen mit der Zellulose depolymerisiert und haben daher ein weitaus geringeres mittleres Molekulargewicht als im Ausgangszellstoff. Dies gilt sowohl für den Einsatz von Chemiezellstoffen als auch für den Einsatz von Papierzellstoffen. Hemicelluloses (such as mannan). These compounds are for the most part degraded and leached out during the alkalization of the pulp at the beginning of the viscose process (FIG. 1). Hemicelluloses remaining in the pulp are depolymerized in pre-maturity together with the cellulose and therefore have a much lower content average molecular weight than in the starting pulp. This applies both to the use of chemical pulps and to the use of paper pulps.
In Figur 2 wird das deutlich niedrigere Molekulargewicht der Hemicellulosen deutlich, die mit dem Zellstoff in den Viskoseprozeß eingebracht werden und dann dem Abbau in Maische und Vorreife unterliegen. Im Gegensatz dazu werden die Molmassen Verteilungen von Hemicellulosen dargestellt, die aus einem Nadelholz- und einem Laubholz- Papierzellstoff ohne Abbau extrahiert wurden. In Figure 2, the significantly lower molecular weight of the hemicelluloses becomes clear, which are introduced with the pulp in the viscose process and then subject to degradation in mash and pre-maturity. In contrast, the molecular weights are represented by distributions of hemicelluloses extracted from a softwood and a hardwood pulp without degradation.
Die WO 95/00698 beschreibt ein Verfahren, in welchem während der Herstellung von Kraft- Zellstoff zunächst ein wesentlicher Anteil an Hemicellulose aus dem Produktions ström entfernt wird und in einer späteren Stufe wieder am Zellstoff abgelagert wird. WO 95/00698 describes a process in which, during the production of Kraft pulp, initially a substantial amount of hemicellulose is removed from the production flow and is deposited again on the pulp in a later stage.
Aus der US 7,390,566 B2 sowie der WO 2007/128026 ist die Verwendung von Zellstoff mit einem relativ hohen Anteil an Xylan zur Herstellung von Viskosefasern bekannt. Die Verwendung von hemicellulosereichem Zellstoff zur Herstellung von Lyocell-Fasern ist aus der WO 99/47733 AI sowie der WO 01/88236 A2 bekannt. US Pat. No. 7,390,566 B2 and WO 2007/128026 disclose the use of pulp with a relatively high proportion of xylan for producing viscose fibers. The use of hemicellulose-rich pulp for the production of lyocell fibers is known from WO 99/47733 A1 and WO 01/88236 A2.
Die WO 2005/118950 beschreibt das Abtrennen von Beta-Cellulose aus durch Abpressen nach einer Kalt- oder Heissalkaliextraktion (CCE, HCE) eines Zellstoffes angefallenen Lauge. WO 2005/118950 describes the separation of beta-cellulose from lye obtained by pressing after a cold or hot alkaline extraction (CCE, HCE) of a pulp.
Es besteht nach wie vor ein Bedürfnis, die Ausbeute des Viskoseverfahrens bei There is still a need to improve the yield of the viscose process
gleichbleibender Qualität der Endprodukte zu erhöhen. Es besteht weiters ein Bedürfnis, neuartige Viskosefasern mit modifizierten Eigenschaften, insbesondere erhöhtem to increase the consistent quality of the end products. There is also a need for novel viscose fibers with modified properties, in particular elevated
Absorptionsvermögen zur Verfügung zu stellen. To provide absorption capacity.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird in einem Aspekt durch ein Verfahren zur Herstellung eines cellulosischen Formkörpers nach dem Viskoseverfahren durch The object of the present invention is in one aspect by a method for producing a cellulosic molded body by the viscose method
Formgebung einer Spinnmasse enthaltend Cellulosexanthogenat gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass dem Cellulosexanthogenat Xylan in einem Anteil von zumindest 1 Gew.%, bezogen auf Cellulose, bevorzugt 1 Gew.% bis 20 Gew.%, besonders bevorzugt 3 Gew.% bis 15 Gew.% zugegeben wird. Forming a spinning mass containing cellulose xanthate dissolved, which is characterized in that the cellulose xanthate xylan in a proportion of at least 1 wt.%, Based on cellulose, preferably 1 wt.% To 20 wt.%, Particularly preferably 3 wt.% To 15 wt .% is added.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen nach dem Viskoseverfahren erhaltenen cellulosischer Formkörper mit einem Anteil an hochmolekularem Xylan mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad (DP) von 75 bis 350, bevorzugt 110 bis 220, von zumindest 0,5 Gew.% bezogen auf Cellulose, bevorzugt 2 Gew.% bis 8 Gew.%. In a further aspect, the invention relates to a obtained by the viscose cellulosic molding with a proportion of high molecular weight xylan with an average degree of polymerization (DP) of from 75 to 350, preferably from 110 to 220, of at least 0.5% by weight, based on cellulose, preferably from 2% by weight to 8% by weight.
Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures
Figur 1 zeigt den Abbau an niedermolekularen Bestandteilen im Viskoseprozess. FIG. 1 shows the degradation of low-molecular constituents in the viscose process.
Figur 2 zeigt die Molmassen Verteilungen von hochmolekularen Hemicellulosen aus FIG. 2 shows the molecular mass distributions of high-molecular hemicelluloses
Zellstoffen sowie abgebauter Hemicellulose aus der Maische im Viskoseprozess Pulps and degraded hemicellulose from the mash in the viscose process
Figur 3 zeigt Faserfestigkeiten von Viskosefasern mit einem erhöhten Gehalt an Figure 3 shows fiber strengths of viscose fibers having an increased content
hochmolekularem Xylan im Vergleich zu einer Standardfaser ohne zusätzliche Xylanzugabe Figur 4 zeigt die Entwicklung des Wasserrückhaltevermögens (WRV) von Viskosefasern durch die Zugabe von hochmolekularem Xylan in der Löselauge high molecular weight xylan compared to a standard fiber without additional xylan addition Figure 4 shows the evolution of the water retention capacity (WRV) of viscose fibers by the addition of high molecular weight xylan in the solution liquor
Figur 5 zeigt die Molmassen Verteilung von nach einer CCE-Behandlung eines Eukalyptus- Kraft-Zellstoffes ausgefälltem Xylan und die Molmassenverteilung einer Viskosefaser nach Zugabe dieses hochmolekularen Xylans. FIG. 5 shows the molecular weight distribution of xylan precipitated after CCE treatment of a eucalyptus kraft pulp and the molecular weight distribution of a viscose fiber after addition of this high molecular weight xylan.
Figur 6 zeigt die Molmassen Verteilung einer Viskosefaser mit einem Anteil an 4,8% hochmolekularem Xylan und deren Molmassenverteilung nach rechnerischer Entfernung des hochmolekularen Xylananteils. FIG. 6 shows the molecular weight distribution of a viscose fiber with a proportion of 4.8% high molecular weight xylan and its molecular weight distribution after mathematical removal of the high molecular weight xylan content.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung Detailed description of the invention
Soweit nicht anders angegeben, bedeuten im Folgenden Prozentangaben jeweils Angaben in Gewichtsprozent. Unless stated otherwise, percentages in each case below mean percentages by weight.
Es wurde überraschend gefunden, dass mit einer Zugabe von Xylan zum It has surprisingly been found that with the addition of xylan for
Cellulosexanthogenat im Viskoseverfahren eine Erhöhung der Produktionsausbeute bei gleichbleibenden bzw. sogar verbesserten Eigenschaften der resultierenden Cellulose xanthogenate in the viscose process an increase in the production yield with the same or even improved properties of the resulting
Celluloseformkörper erreicht werden kann. Cellulose molding can be achieved.
Im Unterschied zum Stand der Technik, in welchem die im Zellstoff enthaltenen Xylane während der Alkalisierung des Zellstoffes großteils herausgelöst werden und als In contrast to the prior art, in which the xylans contained in the pulp are largely dissolved out during the alkalization of the pulp, and as
Abfallprodukt anfallen, wird erfindungsgemäß das Xylan zum Cellulosexanthogenat zugegeben. In den nachfolgenden Schritte des Viskoseverfahrens (Verspinnen, Regeneration etc.) findet kein wesentlicher Abbau oder Herauslösen des Xylanes mehr statt, sodass dieses im weitgehend im entstandenen Formkörper erhalten bleibt. Bevorzugt wird erfindungsgemäß das Xylan in Form einer alkalischen Lösung zugegeben. Die alkalische Lösung kann einen Anteil an Xylan von 1 bis 60 g/1 aufweisen. Incurred waste product, the xylan is added to the cellulose xanthate according to the invention. In the subsequent steps of the viscose process (spinning, regeneration, etc.), no significant degradation or dissolution of the xylan takes place more, so that it remains largely in the resulting molded body. According to the invention, the xylan is preferably added in the form of an alkaline solution. The alkaline solution may have a xylan content of 1 to 60 g / l.
Insbesondere kann das Xylan dem Cellulosexanthogenat als Bestandteil einer alkalischen Löselauge zugegeben werden. In particular, the xylan can be added to the cellulose xanthate as a constituent of an alkaline solution.
Bei der Auflösung des Cellulosexanthogenates zur Herstellung der Spinnlösung wird bekanntermaßen eine alkalische Löselauge eingesetzt. In dieser kann nach der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das zuzugebende Xylan enthalten sein. In the dissolution of the cellulose xanthogenate for the preparation of the spinning solution, an alkaline solution is known to be used. In this may be contained according to the preferred embodiment of the present invention, the xylan to be added.
Besonders bevorzugt stammt das Xylan aus einer beim Abpressen von alkalisiertem Zellstoff zu Beginn des Viskoseverfahrens anfallenden Presslauge. Insbesondere kann dem Particularly preferably, the xylan originates from a pressing liquor produced during the pressing off of alkalized pulp at the beginning of the viscose process. In particular, the
Cellulosexanthogenat die beim Abpressen von alkalisiertem Zellstoff anfallende Presslauge zugegeben werden. Cellulose xanthogenate which are added during pressing of alkalized pulp caustic.
Wie eingangs erwähnt, wird zu Beginn des Viskoseverfahrens der Zellstoff alkalisiert. Beim Abpressen des alkalisierten Zellstoffes fällt eine alkalische Presslauge an, welche einen hohen Anteil an durch das Alkalisieren aus dem Zellstoff herausgelöstem Xylan enthält. As mentioned above, the pulp is alkalized at the beginning of the viscose process. When the alkalized pulp is pressed off, an alkaline press liquor is obtained which contains a high proportion of xylan dissolved out by alkalization from the pulp.
Setzt man nun diese Presslauge als Löselauge zum Auflösen des Cellulosexanthogenates ein, so führt man das zuvor aus dem Zellstoff herausgelöste Xylan dem Verfahren wieder zu und erhöht damit dessen Ausbeute. If this press liquor is used as the dissolving liquor to dissolve the cellulose xanthogenate, the xylan previously dissolved out of the pulp is returned to the process, thus increasing its yield.
Dieses Xylan ist relativ niedermolekular. Der Fachmann würde erwarten, dass eine Zugabe von niedermolekularem Xylan negativen Einfluss auf die Festigkeitseigenschaften der resultierenden Faser hat. Es hat sich aber gezeigt, dass die Zugabe von niedermolekularem Xylan die Festigkeit der Fasern nicht negativ beeinflusst und somit eine Ausbeuteerhöhung bei gleichbleibenden Festigkeitseigenschaften möglich ist. This xylan is relatively low molecular weight. One skilled in the art would expect that addition of low molecular weight xylan would adversely affect the strength properties of the resulting fiber. However, it has been shown that the addition of low molecular weight xylan does not adversely affect the strength of the fibers and thus an increase in yield with constant strength properties is possible.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens ist zumindest ein Teil des zugegebenen Xylans ein hochmolekulares Xylan mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad (DP) von 75 bis 350, bevorzugt 110 bis 220. According to a particularly preferred embodiment of the inventive method, at least a portion of the added xylan is a high molecular weight xylan having an average degree of polymerization (DP) of 75 to 350, preferably 110 to 220.
Wie bereits erwähnt, ist das in der oben beschriebenen Ausführungsform aus der Presslauge der Alkalisierung des Zellstoffes im Viskoseverfahren stammende Xylan aufgrund des während des Abbaus in der Alkalisierung vergleichsweise niedermolekular (siehe Figur 2). Es hat sich gezeigt, dass Viskosefasern, die durch Zugabe solch niedermolekularen Xylans erhalten werden, in ihren Eigenschaften wie z.B. Festigkeit und Dehnung nicht hinter herkömmlichen Viskosefasern zurückfallen. As already mentioned, in the embodiment described above, the xylan derived from the caustic liquor of the alkalization of the pulp by the viscose process is comparatively low in molecular weight during the degradation in the alkalization (see FIG. 2). It has been shown that viscose fibers by adding such low molecular weight xylans in their properties such as strength and elongation do not fall behind conventional viscose fibers.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass bei der Zugabe von hochmolekularem Xylan zum Cellulosexanthogenat vergleichbare Festigkeitswerte und zusätzlich ein erhöhtes Wasserrückhaltevermögen sowie auch eine bessere Beständigkeit des enthaltenen Xylans gegenüber weiteren Verfahrensschritten resultiert. Surprisingly, it has been found that the addition of high molecular weight xylan to cellulose xanthate results in comparable strength values and, in addition, an increased water retention capacity and also a better resistance of the xylan present to further process steps.
Auch das hochmolekulare Xylan wird dabei in einem Anteil von 1% bis 20%, vorzugsweise 3% bis 15%, bezogen auf Cellulose, zugegeben. The high molecular weight xylan is added in a proportion of 1% to 20%, preferably 3% to 15%, based on cellulose.
Das hochmolekulare Xylan kann bevorzugt aus einem im Zuge eines Extraktionsschrittes bei der Herstellung eines Zellstoffes anfallenden hemicellulosenreichen Stoffstrom stammen. The high molecular weight xylan may preferably originate from a hemicellulose-rich material stream obtained in the course of an extraction step in the production of a pulp.
Verfahren zur Extraktion von Zellstoffen im Zuge derer Herstellung, wie z.B. eine alkalische Vorextraktion direkt aus den Hackschnitzeln vor einem Holzaufschluss oder eine Kalt- Alkaliextraktion (CCE) sind bekannt. Auch nicht alkalische Verfahren zur Extraktion mit Komplexbildnern wie z. B. Nitrenen oder organischen Lösungsmitteln wie z. B. DMSO werden in der Literatur vorgestellt. Im Unterschied zur Alkalisierung des (fertigen) Process for the extraction of pulps in the course of their production, such as e.g. Alkaline pre-extraction directly from the wood chips before wood pulping or cold caustic extraction (CCE) are known. Also, non-alkaline method for extraction with complexing agents such. As nitrenes or organic solvents such. B. DMSO are presented in the literature. Unlike the alkalization of the (finished)
Zellstoffes zu Beginn des Viskoseverfahrens wird bei diesen Extraktions-Verfahren das Xylan zwar aus dem Zellstoff herausgelöst, aber im wesentlichen nicht abgebaut. Pulp at the beginning of the viscose process, the xylan is indeed dissolved out of the pulp in these extraction process, but not degraded substantially.
Wird die durch Abpressen des Zellstoffes nach der Extraktion gewonnene Presslauge durch entsprechende Verfahren, z.B. Membranfiltration wie in der WO 2005/118050, If the press liquor obtained by pressing off the pulp after extraction is removed by appropriate methods, e.g. Membrane filtration as in WO 2005/118050,
aufkonzentriert, so entsteht dabei ein Stoffstrom mit einem hohen Anteil an concentrated, so it creates a stream with a high proportion of
hochmolekularem Xylan. Diese Lauge kann z.B. wieder direkt als Löselauge bzw. als Teil davon dem Cellulosexanthogenat zugegeben werden. high molecular weight xylan. This liquor may e.g. be added again directly as Löselauge or as part of the cellulose xanthate.
Dies bedeutet insbesondere in einem integrierten Viskosewerk, in welchem der Ausgangs- Zellstoff zum Viskoseverfahren selbst hergestellt wird, eine Ausbeuteerhöhung, weil das sonst als Abfallstrom anfallende Xylan wieder dem Prozess zugeführt wird. This means in particular in an integrated viscose factory, in which the starting pulp is made to the viscose process itself, an increase in yield, because the otherwise obtained as a waste stream xylan is fed back into the process.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen nach dem Viskoseverfahren erhaltenen cellulosischer Formkörper mit einem Anteil an hochmolekularem Xylan mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad (DP) von 75 bis 350, bevorzugt 110 bis 220, von zumindest 0,5% bezogen auf Cellulose, bevorzugt 2% bis 8%. Der erfindungsgemäße Formkörper ist neu, da - ohne die erfindungs gemäß vorgesehene Zugabe von hochmolekularem Xylan zum Cellulosexanthogenat - im herkömmlichen Viskoseverfahren aufgrund des Abbaus sowie Herauslösens von Xylan kein The present invention also relates to a cellulosic molded body obtained by the viscose process with a high molecular weight xylan content having an average degree of polymerization (DP) of 75 to 350, preferably 110 to 220, of at least 0.5% based on cellulose, preferably 2% to 8 %. The molding according to the invention is new, since - without the fiction, according to the proposed addition of high molecular weight xylan to cellulose xanthate - in the conventional viscose process due to the degradation and leaching of xylan no
hochmolekulares Xylan mehr im entstandenen Formkörper enthalten ist. high molecular weight xylan is more contained in the resulting molded body.
Der erfindungsgemäße cellulosischer Formkörper liegt bevorzugt in Form einer Faser, z.B. Stapelfaser oder Filamentfaser vor. The cellulosic shaped body according to the invention is preferably in the form of a fiber, e.g. Staple fiber or filament fiber.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des erfindungs gemäßen cellulosischen The invention also relates to the use of fiction, contemporary cellulosic
Formkörpers in saugfähigen Produkten. Shaped body in absorbent products.
Beispiele Examples
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert: The invention will be explained in more detail with reference to the following examples:
Bis zur Herstellung des Cellulose-Xanthogenats folgt der Herstellungsprozess dem herkömmlichen Viskoseprozess. Erfindungsgemäß wird als Löselauge eine reine Lauge, die mit Xylan angereichert wurde oder eine bereits Xylan enthaltende Lauge eingesetzt. Until the preparation of the cellulose xanthate, the manufacturing process follows the conventional viscose process. According to the invention, the solution solution used is a pure alkali which has been enriched with xylan or an alkali which already contains xylan.
Die Lauge kann niedermolekulare und/oder hochmolekulare Xylane enthalten. The lye may contain low molecular weight and / or high molecular weight xylans.
Wenn eine Lauge mit lediglich niedermolekularen Xylanen eingesetzt wird, kann die Lauge gemeinsam mit einem gegebenenfalls ebenfalls verwendeten Lösewasser zugegeben werden. If a lye with only low molecular weight xylans is used, the lye can be added together with a possibly also used dissolving water.
Bei einer Lauge mit hochmolekularen Xylanen sollte diese, um eine Ausfällung der Xylane zu vermeiden, zunächst zum Cellulosexanthogenat zugegeben werden und eine etwaige Zugabe von Lösewasser separat erfolgen. In the case of a lye containing high molecular weight xylans, it should first be added to the cellulose xanthate in order to prevent precipitation of the xylans and any addition of dissolving water should be carried out separately.
In den folgenden Beispielen 2 bis 6 wurde eine hochmolekulare Xylane enthaltende Lauge eingesetzt. In the following Examples 2 to 6, a high molecular weight xylans-containing liquor was used.
Zur Gewinnung der in diesen Beispielen verwendeten an hochmolekularem Xylan reichen Lauge wurde ein Papierzellstoff aus Eukalyptusholz, der nach dem Kraftverfahren hergestellt wurde, 30 min mit 90g/l NaOH bei einer Stoffdichte von 10% behandelt. Die anfallende Lauge wurde unverändert und nach einem Anreicherungsprozess z. B. mittels Membranfiltration, als Löselauge eingesetzt. Die Löselauge enthielt zwischen 1 und 66 g/1 gelöstes Xylan. Das Xylan wurde nach der Xanthogenierung mit der alkalischen Löselauge zum Xanthogenat gegeben und homogen eingemischt. Das Xylan wies folgende Molekulargewichtsverteilung auf: To obtain the high molecular weight xylan rich liquor used in these examples, a pulp of eucalyptus wood made by the Kraft process was treated with 90 g / l NaOH at a stock consistency of 10% for 30 minutes. The resulting liquor was unchanged and after an enrichment process z. B. by membrane filtration, used as Löselauge. The Lösleauge contained between 1 and 66 g / 1 dissolved xylan. The xylan was added to the xanthogenate with the alkaline Löselauge after xanthogenation and homogeneously mixed. The xylan had the following molecular weight distribution:
Mw Mn PDI DP Mw Mn PDI DP
kg/mol kg/mol kg / mol kg / mol
Xylan 22 13 1.7 167 Xylan 22 13 1.7 167
Tabellel: Molekulargewicht des eingesetzten Xylans aus einer CCE- Lauge Table: Molecular weight of the xylan used from a CCE liquor
In Abbildung 2 ist die Molekulargewichtsverteilung von hochmolekularem Xylan dargestellt, wie es aus einer CCE-Lauge von Nadel- bzw. Laubholzzellstoffen hergestellt wird. Es ist deutlich zu erkennen, dass das Xylan, das nach Anwendung einer CCE-Stufe gewonnen wird, ein weitaus höheres mittleres Molekulargewicht aufweist als das bereits in der Maische des Viskoseprozesses abgebaute Xylan. Figure 2 shows the molecular weight distribution of high molecular weight xylan as prepared from a CCE liquor from coniferous or hardwood pulps. It can be clearly seen that the xylan obtained after application of a CCE stage has a much higher average molecular weight than the xylan already degraded in the mash of the viscose process.
Das Xylan wurde dem Xanthogenat aus einem herkömmlichen Buchen-Sulfit-Zellstoff zugegeben und war daher nicht während der Sulfidierung anwesend, sondern erst im darauffolgenden Prozessschritt, der Auflösung des Xanthogenats. Das Xylan ist somit nicht xanthogeniert, aber in NaOH gelöst. Die Fasern wurden im Labor ausgesponnen. Es wurden so Fasern mit einem deutlich höheren Gehalt an Xylan hergestellt (siehe unten Tabelle 2). The xylan was added to the xanthate from a conventional beech sulfite pulp and therefore was not present during the sulfidation, but only in the subsequent process step, the dissolution of the xanthate. The xylan is thus not xanthogenated, but dissolved in NaOH. The fibers were spun out in the laboratory. Fibers were thus produced with a significantly higher content of xylan (see Table 2 below).
Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel): Example 1 (comparative example)
Ein Zellstoff (Buchen-Sulfit-Zellstoff) wurde mit ca. 18%iger NaOH versetzt, abgepresst und einer Vorreife bei ca. 34°C über 19 Stunden unterzogen. Eine Spinnmasse mit der Basiszusammensetzung 32% CS2, 8,6 bis 8,9% Zellulose und 5,2 bis 5,6% Alkali wurde hergestellt. Der Versuch wurde mit derselben Anordnung wiederholt (Beispiele 1-1 bzw. 1- 2). A pulp (beech sulfite pulp) was mixed with about 18% NaOH, pressed and subjected to a pre-ripeness at about 34 ° C for 19 hours. A dope having the base composition 32% CS 2 , 8.6 to 8.9% cellulose and 5.2 to 5.6% alkali was prepared. The experiment was repeated with the same arrangement (Examples 1-1 and 1- 2, respectively).
Die Löselauge enthielt 0% Xylan. Die so erhaltene Spinnmasse wurde auf herkömmliche Weise zu Fasern mit den in Tabelle 2, Beispiel 1 gezeigten Eigenschaften versponnen. Das in den Fasern vorhandene (niedermolekulare) Xylan von 0,6 bzw. 0,7% stammt aus dem eingesetzten Zellstoff. The Löselauge contained 0% xylan. The resulting dope was conventionally spun into fibers having the properties shown in Table 2, Example 1. The present in the fibers (low molecular weight) xylan of 0.6 and 0.7% comes from the pulp used.
Beispiel 2 Zu einem Xanthogenat gemäß Beispiel 1 wurde eine Löselauge mit 8,5 g/1 hochmolekularem Xylan zugesetzt. Die so erhaltene Spinnmasse wurde zu Fasern mit den in Tabelle 2, Beispiel 2 gezeigten Eigenschaften versponnen. Die Xylanaufnahme betrug 63% des in der Löselauge vorhandenen hochmolekularen Xylans, was einem Anteil an hochmolekularem Xylan von 0,7% bezogen auf die Faser entspricht. Example 2 To a xanthate according to Example 1, a Löselauge with 8.5 g / 1 high molecular weight xylan was added. The resulting dope was spun into fibers having the properties shown in Table 2, Example 2. The xylan uptake was 63% of the high molecular weight xylan present in the Löselauge, which corresponds to a proportion of high molecular weight xylan of 0.7% based on the fiber.
Beispiel 3 Example 3
Zu einem Xanthogenat gemäß Beispiel 1 wurde eine Löselauge mit 22,0 g/1 To a xanthate according to Example 1 was a Löselauge with 22.0 g / 1
hochmolekularem Xylan zugesetzt. Die so erhaltene Spinnmasse wurde zu Fasern mit den in Tabelle 2, Beispiel 3 gezeigten Eigenschaften versponnen. Die Xylanaufnahme betrug 79,2% des in der Löselauge vorhandenen hochmolekularen Xylans, was einem Anteil an hochmolekularem Xylan von 2,7% bezogen auf die Faser entspricht. high molecular weight xylan added. The resulting dope was spun into fibers having the properties shown in Table 2, Example 3. The xylan uptake was 79.2% of the high molecular weight xylan present in the Löselauge, which corresponds to a high molecular weight xylan content of 2.7% based on the fiber.
Beispiel 4 Example 4
Zu einem Xanthogenat gemäß Beispiel 1 wurde eine Löselauge mit 39,0 g/1 To a xanthate according to Example 1 was a Löselauge 39.0 g / 1
hochmolekularem Xylan zugesetzt. Die so erhaltene Spinnmasse wurde zu Fasern mit den in Tabelle 2, Beispiel 4 gezeigten Eigenschaften versponnen. Die Xylanaufnahme betrug 77,2% des in der Löselauge vorhandenen hochmolekularen Xylans, was einem Anteil an hochmolekularem Xylan von 4,8% bezogen auf die Faser entspricht. high molecular weight xylan added. The resulting dope was spun into fibers having the properties shown in Table 2, Example 4. The xylan uptake was 77.2% of the high molecular weight xylan present in the Löselauge, which corresponds to a high molecular weight xylan content of 4.8% based on the fiber.
Um das hochmolekulare Xylan auf der Faser nachzuweisen, wurden die To detect the high molecular weight xylan on the fiber, the
Molmassenverteilungen der Xylan angereicherten Faser und die des eingesetzten CCE- Xylans mittels Größenaus Schlußchromatographie bestimmt (Figur 5). Im Bereich des Xylan-Peaks ist deutlich eine Schulter bei der Faser zu erkennen, die auf eine Anreicherung des zugegebnen Xylans in der Faser schließen lässt. Wenn dieser Xylananteil rechnerisch abgezogen wird, ergibt sich eine Kurve von einer Standard- Viskosefaser, wie in Figur 6 dargestellt. Der in den Figuren 5 und 6 angegebene Xylangehalt von 5,5% bezieht sich dabei auf den Gesamtgehalt an Xylan in der Faser (d.h. Xylan aus eingesetztem Zellstoff zuzüglich zugegebenem hochmolekularem Xylan). Molar mass distributions of the xylan-enriched fiber and that of the CCE-xylans used determined by size exclusion chromatography (Figure 5). In the area of the xylan peak, there is clearly a shoulder on the fiber that suggests an accumulation of added xylan in the fiber. If this xylan content is subtracted by calculation, the result is a curve of a standard viscose fiber, as shown in FIG. The xylene content of 5.5% reported in Figures 5 and 6 refers to the total content of xylan in the fiber (i.e., xylan from pulp used plus added high molecular weight xylan).
Beispiel 5 Example 5
Zu einem Xanthogenat gemäß Beispiel 1 wurde eine Löselauge mit 31,7 g/1 Xylan zugesetzt. Die so erhaltene Spinnmasse wurde zu Fasern mit den in Tabelle 2, Beispiel 5 gezeigten Eigenschaften versponnen. Die Xylanaufnahme betrug 60,2% des in der Löselauge vorhandenen hochmolekularen Xylans, was einem Anteil an hochmolekularem Xylan von 6,9% bezogen auf die Faser entspricht. To a xanthate according to Example 1, a Löselauge with 31.7 g / 1 xylan was added. The resulting dope became fibers having the properties given in Table 2, Example 5 Spun shown properties. The xylan uptake was 60.2% of the high molecular weight xylan present in the Löselauge, which corresponds to a high molecular weight xylan content of 6.9% based on the fiber.
Beispiel 6 Example 6
Zu einem Xanthogenat gemäß Beispiel 1 wurde eine Löselauge mit 66,3 g/1 Xylan zugesetzt. Die so erhaltene Spinnmasse wurde zu Fasern versponnen. Die Xylanaufnahme betrug 54,4% des in der Löselauge vorhandenen hochmolekularen Xylans, was einem Anteil an hochmolekularem Xylan von 10,0% bezogen auf die Faser entspricht. To a xanthate according to Example 1, a Löselauge with 66.3 g / 1 xylan was added. The resulting dope was spun into fibers. The xylan uptake was 54.4% of the high molecular weight xylan present in the Löselauge, which corresponds to a high molecular weight xylan content of 10.0% based on the fiber.
In diesem Beispiel wurde die das Xylan enthaltende Löselauge dem Cellulosexanthogenat gemeinsam mit Lösewasser zugegeben. Offensichtlich dadurch bedingt kam es zu einem teilweisen Ausfallen des Xylans in der Spinnmasse, sodass die Qualität der Spinnlösung (Filterwert etc.) sowie auch jene der ersponnenen Fasern hinter denen der Beispiele 2 bis 5 zurückblieben. In this example, the xylan-containing solubilizer was added to the cellulose xanthate along with solvent water. Obviously due to this, there was a partial precipitation of the xylan in the spinning mass, so that the quality of the spinning solution (filter value etc.) and also those of the spun fibers lagged behind those of Examples 2 to 5.
Beispiel 7 (Vergleichsbeispiel) Example 7 (comparative example)
In einer Pilotanlage wurde derselbe Buchen-Sulfit-Zellstoff zur Herstellung von In a pilot plant, the same beech sulphite pulp was used for the production of
Viskosefasern eingesetzt. Nach der Maische des Zellstoffes wurde durch Abpressen eine mit niedermolekularem Xylan angereicherte Presslauge gewonnen. Diese Lauge wurde einer Nanofiltration unterzogen. Das Permeat aus der Nanofiltatrion, welches nur einen geringen Gehalt an niedermolekularem Xylan aufweist, wurde anschließend als Löselauge in der Pilotanlage verwendet. Viscose fibers used. After the mash of the pulp, a low-molecular-weight xylan enriched press liquor was obtained by pressing. This liquor was subjected to nanofiltration. The permeate from the nanofilter, which has only a low content of low molecular weight xylan, was then used as Löselauge in the pilot plant.
Aufgrund des dadurch niedrigen Angebotes von 0,38% Xylan bezogen auf Cellulose in der Spinnmasse und dessen geringen Molekulargewichtes wurde kein zusätzliches Xylan auf der Viskosefaser ausgefällt. Der Xylangehalt der ausgesponnenen Faser betrug 0,5%. Dieses Xylan stammt aus dem eingesetzten Zellstoff. Because of the low supply of 0.38% xylan based on cellulose in the dope and its low molecular weight, no additional xylan was precipitated on the viscose fiber. The xylan content of the spun fiber was 0.5%. This xylan is derived from the pulp used.
Beispiel 8 Example 8
In einer Pilotanlage wurde derselbe Buchen-Sulfit-Zellstoff zur Herstellung von In a pilot plant, the same beech sulphite pulp was used for the production of
Viskosefasern eingesetzt. Als Löselauge wurde das an niedermolekularem Xylan reiche Retentat aus der in Beispiel 7 beschriebenen Nanofiltration eingesetzt. Das Xylanangebot in der Spinnmasse betrug 5,67% bezogen auf Cellulose. Hiervon wurden 30,0% in die Faser eingesponnen. Es wurde eine Faser mit 2,2% Xylan erhalten. Viscose fibers used. As Löselauge the rich low molecular weight xylan retentate from the nanofiltration described in Example 7 was used. The xylan supply in the dope was 5.67% based on cellulose. Of these, 30.0% were spun into the fiber. A fiber with 2.2% xylan was obtained.
Prüfmethoden Test Methods
Bestimmung der Zucker in der Faser: Determination of sugars in the fiber:
Nach einer zweistufigen Totalhydrolyse mit Schwefelsäure H2S04 wurden die After a two-stage total hydrolysis with sulfuric acid H 2 S0 4 were the
Zuckermonomere mittels Anionen-Austauschchromatografie (AEC) mit einem gepulsten amperometrischen Detektor (PÄD) bestimmt. Die Methode wurde in folgender Publikation beschrieben: Sixta H, Schelosky N, Milacher W, Baldinger T, Röder T (2001) Sugar monomers determined by anion exchange chromatography (AEC) using a pulsed amperometric detector (PED). The method has been described in the following publication: Sixta H, Schelosky N, Milacher W, Baldinger T, Röder T (2001)
Characterization of alkali-soluble pulp fractions by chromatography. Proceedings of the I Ith ISWPC, Nice, France: 655-658. Characterization of alkaline-soluble pulp fractions by chromatography. Proceedings of the II th ISWPC, Nice, France: 655-658.
Bestimmung der Molekulargewichtsverteilung in der Faser: Determination of the molecular weight distribution in the fiber:
Die Molekulargewichtsverteilung in Fasern wurde mittels Größenausschlußchromatographie (SEC) bestimmt. Die Proben wurden in DMAc-LiCl (Dimethylacetamid/Lithiumchlorid) gelöst. Ein MALLS-Detektor (multi-angle laser light scattering) wurde verwendet. Weitere Details wurden von Schelosky N, Röder T, Baldinger T (1999), Molmassen Verteilung cellulosischer Produkte mittels Größenaus Schlusschromatographie in DMAc/LiCl, Das Papier 53, 12:728-738, veröffentlicht. The molecular weight distribution in fibers was determined by size exclusion chromatography (SEC). The samples were dissolved in DMAc-LiCl (dimethylacetamide / lithium chloride). A MALLS detector (multi-angle laser light scattering) was used. Further details were published by Schelosky N, Röder T, Baldinger T (1999), Molecular Distribution of Cellulosic Products by Size-exclusion chromatography in DMAc / LiCl, Paper 53, 12: 728-738.
Bestimmung der Molekulargewichtsverteilung des zugegebenen hochmolekularen Xylans: Das Xylan wurde aus der CCE-Lauge unter sauren Bedingungen ausgefällt, analog zur Standard Methode Tappi T 203 om-93: 1993 zur Bestimmung der beta und gamma Fraktion. Anschließend wurde wie zur Bestimmung der Molekulargewichtsverteilung von Fasern mit der SEC-Methode fortgesetzt. Determination of the molecular weight distribution of the added high molecular weight xylan: The xylan was precipitated from the CCE liquor under acidic conditions, analogous to the standard method Tappi T 203 om-93: 1993 for the determination of the beta and gamma fraction. It was then continued as in the determination of the molecular weight distribution of fibers by the SEC method.
Liste der Abkürzungen: List of abbreviations:
CCE cold caustic extraction, Kalt- Alkali- Veredelung CCE cold caustic extraction, cold-alkali finishing
CS2 Schwefelkohlenstoff CS 2 carbon disulfide
DP Degree of Polymerization, Polymerisierungsgrad DP Degree of Polymerization, degree of polymerization
MW Molekulargewicht MW molecular weight
Mw Gewichtsmittel des Molekulargewichtes Mw weight average molecular weight
Mn Zahlenmittel des Molekulargewichtes Mn number average molecular weight
SEC Size exclusion chromatography, Größenausschlußchromatographie SEC size exclusion chromatography, size exclusion chromatography
WRV Wasserrückhaltevermögen WRV water retention
PDI Polydispersitätsindex Mw/Mn Die Eigenschaften der jeweils erhaltenen Viskosespinnmassen sowie der erhaltenen Fasern gemäß der Beispiele 2 bis 5 sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengefasst: PDI polydispersity index Mw / Mn The properties of the respectively obtained viscose spinning compositions and the resulting fibers according to Examples 2 to 5 are summarized in the following Table 2:
Beispiel 1-1 1-2 2 3 4 5 Example 1-1 1-2 2 3 4 5
Filterwert 358 374 353 330 372 364Filter value 358 374 353 330 372 364
Partikel ppm 14,7 17,7 22,0 13,6 15,3 15,6Particle ppm 14.7 17.7 22.0 13.6 15.3 15.6
Xylan in der Löselauge g/i 0,0 0,0 8,5 22,0 39,0 31,7Xylan in the solvent g / i 0.0 0.0 8.5 22.0 39.0 31.7
Xylan Aufnahme % 0,0 0,0 63,0 79,2 77,2 60,2Xylan uptake% 0.0 0.0 63.0 79.2 77.2 60.2
Niedermolekulares Xylan in Low Molecular Xylan in
der Faser % od 0,6 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 fiber% od 0.6 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
Hochmolekulares Xylan in High molecular weight xylan in
der Faser % od 0 0 0,7 2,7 4,8 6,9 fiber% od 0 0 0.7 2.7 4.8 6.9
Gesamt-Xylan in Faser % od 0,6 0,7 1,4 3,4 5,5 7,5Total xylan in fiber% od 0.6 0.7 1.4 3.4 5.5 7.5
Molekulargewichtsverteilung Molecular weight distribution
der Viskosefaser: the viscose fiber:
Zahlenmittel Mn kg/mol 26,5 28,5 29,3 27,6 27,5 26,6 Number average Mn kg / mol 26.5 28.5 29.3 27.6 27.5 26.6
Gewichtsmittel Mw kg/mol 63 65 66 66 63 61,5Weight average Mw kg / mol 63 65 66 66 63 61.5
Polydispersitätsindex PDI Polydispersity index PDI
(Mw/Mn) - 2,4 3,3 2,2 2,4 2,3 2,3 (Mw / Mn) - 2.4 3.3 2.2 2.4 2.3 2.3
Gewichtsanteil der Polymere Weight fraction of the polymers
mit DP<50 % 5,6 5,0 4,8 5,2 5,1 5,6 with DP <50% 5.6 5.0 4.8 5.2 5.1 5.6
Gewichtsanteil der Polymere Weight fraction of the polymers
DP<100 % 11,7 11,7 11,5 12,8 13,0 13,8 DP <100% 11.7 11.7 11.5 12.8 13.0 13.8
Titer dtex 1,30 1,29 1,34 1,37 1,34 1,34Titer dtex 1.30 1.29 1.34 1.37 1.34 1.34
Festigkeit konditioniert, Strength conditioned,
60% Verstreckung cN/tex 26,0 25,0 26,5 24,8 24,8 23,8 60% orientation cN / tex 26.0 25.0 26.5 24.8 24.8 23.8
Dehnung konditioniert, Stretching conditioned,
60% Verstreckung % 17,8 17,7 16,0 18,0 16,6 15,5 60% orientation% 17.8 17.7 16.0 18.0 16.6 15.5
Arbeitsvermögen %cN/tex 465 443 424 447 412 370Working capacity% cN / tex 465 443 424 447 412 370
Was serrückhaltevermö gen What water retention assets
WRV % 90,0 92,4 94,5 95,6 98,5 97,1 WRV% 90.0 92.4 94.5 95.6 98.5 97.1
Tabelle 2: Eigenschaften von Viskosefasern aus Buchen-Sulfitzellstoff mit eingesponnenem Xylan aus einer CCE-Stufe als Co-Polymer Table 2: Properties of viscose fibers of beech sulfite pulp with spun xylan from a CCE stage as co-polymer
Das hochmolekulare Xylan wurde zu einem unerwartet hohen Anteil von der Faser aufgenommen. Die Aufnahme in die Viskosefaser betrug 63% bis 79% des in der Löselauge angebotenen Xylans. Aus dem Filterwert und der Partikelzahl wird deutlich, dass die The high molecular weight xylan was taken up to an unexpectedly high level by the fiber. The uptake into the viscose fiber was 63% to 79% of the xylan offered in the Löselauge. From the filter value and the particle number it becomes clear that the
Qualität der Spinnmasse und die Prozessierbarkeit keinesfalls unter der Zugabe dieses Co- Polymers litten. Im Gegensatz dazu wird Xylan, das lediglich mit einem Chemie- oder Papierzellstoff in den Prozess eingetragen wird, abgebaut und infolge dessen zu 63 bis 80% während der Maische und im Spinnbad entfernt (siehe die folgende Tabelle 3). Auch Filterwert und Partikelgehalt der Viskosespinnmasse sind - insbesondere bei einem hohen Eintrag von Xylan aus einem Papierzellstoff - deutlich verringert. Quality of the dope and processability by no means suffered from the addition of this co-polymer. In contrast, xylan, which is introduced into the process with only a chemical or paper pulp, is degraded and as a result is removed by 63 to 80% during the mash and spin bath (see Table 3 below). The filter value and particle content of the Viskosespinnmasse are - especially at a high input of xylan from a pulp - significantly reduced.
Tabelle 3: Verlust von mit dem Zellstoff eingetragenem Xylan im Viskoseprozess Table 3: Loss of wood pulp entering xylan in the viscose process
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die textilmechanischen Eigenschaften der hergestellten Fasern nahezu konstant bleiben (siehe Figur 3). Die in Figur 3 angegebenen Xylangehalte beziehen sich dabei wiederum auf den Gesamtgehalt an Xylan in der Faser (d.h. Xylan aus eingesetztem Zellstoff zuzüglich zugegebenem Xylan). Surprisingly, it has been found that the textile mechanical properties of the fibers produced remain virtually constant (see FIG. 3). The xylan contents indicated in Figure 3 again refer to the total content of xylan in the fiber (i.e., xylan from pulp used plus added xylan).
Auch das Wasserrückhaltevermögen WRV konnte durch den Einbau des Xylans in die Viskosefaser deutlich erhöht werden (siehe Tabelle 2 und Figur 4). D.h. die Aufnahme von Wasser und die Fähigkeit Wasser zu adsorbieren konnten nicht nur gesteigert, sondern auch gezielt über den Xylangehalt der Faser eingestellt werden. Dies ist z. B. für die Anwendung in saugfähigen Produkten eine ganz neue Möglichkeit, Produkteigenschaften zu gestallten. Die Abszisse (Xylangehalt) in der Figur 4 bezieht sich erneut auf den Gesamtgehalt an Xylan in der Faser. The water retention capacity WRV could also be significantly increased by the incorporation of xylan into the viscose fiber (see Table 2 and FIG. 4). That The uptake of water and the ability to adsorb water could not only be increased, but also selectively adjusted via the xylan content of the fiber. This is z. B. for use in absorbent products a whole new way to make product features. The abscissa (xylan content) in Figure 4 again refers to the total content of xylan in the fiber.
In der Figur 4 ist auch das Wasserrückhaltevermögen der gemäß Beispiel 6 hergestellten Faser (Gehalt an hochmolekularem Xylan: 10,0%) gezeigt. Dieses betrug 106,0%. FIG. 4 also shows the water retention capacity of the fiber produced according to Example 6 (high molecular weight xylan content: 10.0%). This was 106.0%.
Die Eigenschaften der jeweils erhaltenen Viskosespinnmassen sowie der erhaltenen Fasern gemäß der Beispiele 7 und 8 sind in der folgenden Tabelle 4 zusammengefasst: The properties of the respectively obtained viscose spinning compositions and the resulting fibers according to Examples 7 and 8 are summarized in the following Table 4:
Beispiel 7 8 Example 7 8
Filterwert 389 401 Beispiel 7 8Filter value 389 401 Example 7 8
Partikel 4,5 5,0 Particles 4,5 5,0
Gesamt-Xylan Aufnahme % 0 30,0 Total xylan uptake% 0 30.0
Gesamt-Xylan in der Faser % od 0,5 2,2 Total xylan in fiber% od 0.5 2.2
Molekulargewichtsverteilung Molecular weight distribution
der Viskosefaser: the viscose fiber:
Zahlenmittel Mn kg/mol 22,1 22,0 Number average Mn kg / mol 22.1 22.0
Gewichtsmittel Mw kg/mol 60,1 66,7 Weight average Mw kg / mol 60.1 66.7
Polydispersitätsindex PDI 2,7 3,0 Polydispersity Index PDI 2.7 3.0
(Mw/Mn) (Mw / Mn)
Gewichts anteil der Polymere 7,1 8,0 Weight fraction of the polymers 7.1 8.0
mit DP<50 % with DP <50%
Gewichts anteil der Polymere 15,3 15,1 Weight fraction of the polymers 15.3 15.1
DP<100 % DP <100%
Titer dtex 1,40 1,45 Titre dtex 1.40 1.45
Festigkeit konditioniert, 26,8 25,8 Strength conditioned, 26.8 25.8
60% Verstreckung cN/tex 60% stretch cN / tex
Dehnung konditioniert, 17,0 15,9 Elongation conditioned, 17.0 15.9
60% Verstreckung % 60% drawing%
Arbeitsvermögen %cN/tex 455,6 410,2 Working capital% cN / tex 455.6 410.2
Tabelle 4. Eigenschaften von Viskosefasern hergestellt unter Zugabe von Xylan aus der Viskoseproduktion Table 4. Properties of viscose fibers made with the addition of xylan from viscose production
Claims
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| SI201330615A SI2929071T1 (en) | 2012-12-06 | 2013-12-04 | Method for producing a cellulosic molded body |
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