Projektnummer: 358/03
Projektträger: BMWI
Laufzeit: 01.03.2003 - 28.02.2005

Das Direktlöseverfahren für Cellulose in N-Methylmorpholin-N-oxid Monohydrat (NMMNO-MH) bietet gute Voraussetzungen, um cellulosische Funktionswerkstoffe für technische Spezialfaseranwendungen generieren zu können. Nachteilig ist dabei, dass eine Reihe von Additiven oxidations-, thermo- oder pH-sensitiv sind. In Verbindung mit den langen Kontaktzeiten bei der Lösungsherstellung kann es deshalb zu Beeinträchtigungen der Funktionaleigenschaften im fertigen Formkörper kommen.

Die Bearbeitung des Projektes beinhaltete die Implementierung eines dynamischen Mischaggregats in den technologischen Verfahrensablauf und den Nachweis von dessen Eignung zur Modifizierung undotierter cellulosischer Spinnlösungen mit Funktionaladditiven. In Abwandlung der klassischen Additivierung, der Zuführung von Zusatzstoffen in eine Zellstoffmaische mit anschließender Auflösung der Cellulose, wurden hier die Additive zu stabilen fließfähigen Dispersionen mit hohen Füllgraden aufbereitet, mit einer Dosiereinrichtung der undotierten Cellulosespinnlösung zugeführt und simultan mit einem dynamischen Mischer homogenisiert. Die so hergestellten Spinnmassen ließen sich nach einem Trocken-Nass-Extrusionsprozess zu Formkörpern ausspinnen. Die Funktionsfaserstoffe wurden hinsichtlich der Verfahrenssicherheit, der erzielbaren Faserfeinheit, der textil-physikalischen Eigenschaften und des Funktionalisierungsgrades bewertet.

In den Untersuchungen konnte nachgewiesen werden, dass der dynamische Mischer al zusätzliche Prozesseinheit eine Reihe von Verfahrens- und Produktvorteilen ermöglicht:

1. Die Kontaminierung der Fertigungsanlage mit den Zusätzen beschränkt sich auf die Komponenten zur Formgebung und der Eingangsmaterialien des unmittelbar vorgelagerten dynamischen Mischers, so dass Spül- und Wartungsaufwendungen bei Sortimentsumstellungen minimiert werden.
2. Die Belastung thermosensibler Additive kann soweit reduziert werden, dass eine kontinuierliche Fertigung möglich wird.
3. Durch die Dosierung des im Prozesslösungs-mittel N-Methyl-Morpholin-N-Oxid geringen Wassergehaltes dispergierten Funktionaladditive können Rezepturbereitungen vereinfacht werden.
4. Hohe Viskositätsunterschiede zwischen undotierter hochviskoser Spinnlösung und niedrig-viskosen additivbeladenen Dispersionen werden abgebaut, so dass cellulosische Verbunde hoher Gleichmäßigkeit erzielt werden. Insbesondere bei der Fertigung leitfähiger Cellulosefilamente werden bei gleichen Zusatzmengen gegenüber dem klassischen Verfahren wesentlich höhere Leitfähigkeiten erreicht.
5. Bei Gegenüberstellung der textil-physikalischen Eigenschaften der Funktionsstoffe können bei vergleichbarer Zusammensetzung der Spinnlösung durch Anwendung dynamischer Mischaggregate im Durchschnitt bessere Werte erzielt werden.