Ziel der Entwicklung
Der Direktlöse-Prozess unter Nutzung von N-Methylmorpholin-N-oxid-Monohydrat (NMMO) als Celluloselösungsmittel, auch unter dem Namen Lyocell-Verfahren bekannt geworden, ist mittlerweile eine am Markt etablierte Technologie zur Auflösung und Verformung von Cellulose. Das Lösungsmittel ist nicht toxisch und fast vollständig rezyklierbar. Ein Hauptkritikpunkt bezüglich einer weiteren Maßstabsvergrößerung ist vor allem die noch unbefriedigende Wirtschaftlichkeit des Direktlöseprozesses für diese Verformungstechnologien aufgrund zu geringer Raum-Zeit-Umsätze, bezogen auf das eingesetzte Polymer. Ein wesentliches Ziel des Projektes war es deshalb, Möglichkeiten für eine deutliche Konzentrationssteigerung sowohl im Löse- als auch im Verformungsschritt des Lyocell-Prozesses zu untersuchen, da im Falle einer Polymerverformung mittels Lösungsspinnprozessen die genutzte Polymerkonzentration eine effizienzbestimmende Größe für den Gesamtprozess darstellt.
Vorteile und Lösungen
Die Ergebnisse des Projekts haben Möglichkeiten aufgezeigt, dass eine moderate Absenkung des DP-Niveaus der eingesetzten Zellstoffe eine Erhöhung der Cellulosekonzentrationen sowohl im Löse- als auch im Verformungsschritt des Lyocell-Verfahrens um mindestens zwei Prozent gestatten sollte, was die Faserproduktion bei einer Anhebung der Cellulosekonzentrationen von beispielsweise 15 auf 17 Prozent bei ansonsten vergleichbaren Rahmenbedingungen um 13 Prozent pro Zeiteinheit steigern würde. Durch die Nutzung der Projektergebnisse ist somit eine Effizienzsteigerung des Löse- und Verformungsprozesses von Cellulose unter Nutzung von NMMO möglich, wobei zusätzlich auch eine Schonung wertvoller Energieresourcen erzielt werden kann.
Zielgruppe und Zielmarkt
Durch die Bearbeitung der Projektaufgaben wurde insgesamt das Know-how zum Einfluss von Zellstoffeigenschaften für die Direktauflösung und Verformung von Cellulose insbesondere im Hinblick auf das erreichbare Eigenschaftspotential aus dem Blickwinkel möglicher Effizienzsteigerungen und Schonung von Umweltressourcen erweitert. Dabei besitzt eine Konzentrationserhöhung ein großes Potenzial für eine Effizienzsteigerung bei der Nutzung des Lyocell-Prozesses. Insgesamt zeigten die im Rahmen des Projektes durchgeführten Untersuchungen, dass eine Konzentrationserhöhung um mindestens zwei Prozent durch eine moderate Erniedrigung des DP-Niveaus der eingesetzten Zellstoffe unter wesentlichem Erhalt der Eigenschaften möglich sein sollte, und damit eine signifikante Effizienzsteigerung des Lyocellprozesses möglich wäre. Für spezielle Anwendungen für Fasern mit niedrigen Dehnungs- und möglichst hohen Modulwerten bietet sich sogar eine stärkere DP-Reduzierung und damit weitere Konzentrationssteigerung an. Neben dieser Nutzung der Projektergebnisse auf dem Gebiet der klassischen Celluloseregeneratfasern bieten sich weitere Anwendungsfelder auf dem Gebiet innovativer chemisch und physikalisch modifizierter Cellulosefunktionsfasern sowie im Bereich der Cellulose-Meltblown(MB)-Vliesstoffherstellung an. Außerdem sollen wesentliche Ergebnisse des erarbeiteten Know-hows zum Einfluss der Zellstoffeigenschaften auf Löse- und Verformungseigenschaften für die eigenständige Weiterentwicklung des Verfahrens- und Produkt-Know-hows auf dem Gebiet alternativer Cellulose- und Cellulosederivatlösemittel genutzt und vermarktet werden.