Anpassung des Lyocell-Verfahrens für Recyclingzellstoffe

Abstract

Ziel der Arbeiten war die Nutzung von Zellstoff aus recycelten Textilien sowie für die Papierherstellung vorgesehenen Zellstoffen in der Herstellung von Lyocell-Stapelfasern. Hauptaugenmerk lag dabei auf der Anpassung des Prozesses, nicht der Zellstoffe. Zunächst wurden mehrere verschiedene Chargen bzw. Sorten besagter Zellstoffe bezogen und charakterisiert. Jene, deren Eigenschaften am meisten in den für den Lyocell-Prozess Spezifikationen lagen, wurden für weitere Versuche ausgewählt. Mit den ausgewählten Zellstoffen wurden Versuche zur enzymatischen Vorbehandlung durchgeführt, um sie dem Lösemittel NMMO besser zugänglich zu machen und gleichzeitig ihre Polymerisationsgrade in den gewünschten Bereich zu bringen. Die Eigenschaften hinsichtlich der vollständigen Löslichkeit, Lösungsviskosität und Filterstandzeit der vorbehandelten Zellstoffe wurden untersucht. Es wurden ebenfalls Mischungen von Recycling-, Papier- und Dissolvingzellstoffen gelöst und untersucht. Zeigten die Zellstoffe bzw. ihre Lösungen akzeptable Eigenschaften, wurden mit ihnen Spinnversuche auf einer Technikumsanlage durchgeführt. Dabei variiert werden konnten folgende Parameter: Feststoffgehalt der Lösung, Temperatur der Lösung, Geometrie der Spinndüse, Verstreckung im Luftspalt, Geometrie der Anblasdüse, Temperatur der Anblasluft, Durchsatz der Anblasluft und Länge des Luftspalts. Es zeigte sich, dass die Stabilität des Spinnprozesses, d.h. die Häufigkeit von Spinnfehlern an der Düse, das Hauptproblem darstellt. Von allen ersponnenen Fasern wurden Proben auf ihre Feinheit und mechanische Festigkeit geprüft. Durch die teilweise Substitution von Dissolving- mit Papierzellstoff werden die mechanischen Eigenschaften der entstehenden Fasern nicht signifikant verringert, jedoch können die Zellstoffkosten für Lyocell-Spinnereien um einige Prozent gesenkt werden. Die Nutzung von reinem Recyclingzellstoff ist möglich und liefert akzeptable mechanische Faserwerte, benötigt jedoch eine sehr gute Anblasung im Spinnspalt. Eine Beimischung von geringeren Anteilen Recyclingzellstoff in Dissolvingzellstoff, oder eine Mischung mit Papierzellstoff, kann die Spinnstabilität deutlich verbessern.