Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spinnvlies, bei dem eine Lösungsmittel enthaltende Spinnmasse durch eine Vielzahl von Düsenlöchem zumindest einer Spinndüse zu Filamenten extrudiert wird und die Filamente jeweils in Extrusionsrichtung verstreckt werden, wobei die Filamente zur Bildung eines Spinnvlieses auf einer perforierten Fördereinrichtung abgelegt werden und in weiterer Folge einer Wäsche zum Auswaschen des Lösungsmittels aus den Filamenten und einer Wasserstrahlverfestigung unterzogen werden.

Die Erfindung betrifft weiters eine Vorrichtung zur Herstellung von Spinnvlies, mit zumindest einer Spinndüse zur Extrusion einer Spinnmasse zu Filamenten, mit einer der Spinndüse zugeordneten Verstreckungseinrichtung zur Verstreckung der extrudierten Filamente mittels eines Verstreckungsluftstroms, mit einer perforierten Fördereinrichtung zur Ablage der Filamente und Bildung des Spinnvlieses, mit einer Wäsche zum Waschen des Spinnvlieses nach dessen Bildung und mit einer der Wäsche nachgelagerten Wasserstrahlverfestigung.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik ist die Herstellung von Spinnvliesen bzw. Vliesstoffen einerseits nach dem Spunbond- und andererseits nach dem Meltblown-Verfahren bekannt. Beim Spunbond-Verfahren (bspw. GB 2 114 052 A oder EP 3 088 585 Al) werden die Filamente durch eine Düse extrudiert und durch eine darunterliegende Verstreckungseinheit abgezogen und verstreckt. Beim Meltblown-Verfahren dagegen (bspw. US 5,080,569 A, US 4,380,570 A oder US 5,695,377 A) werden die extrudierten Filamente bereits beim Austritt aus der Düse von heißer, schneller Prozessluft mitgerissen und verstreckt. Bei beiden Technologien werden die Filamente auf einer Ablagefläche, beispielsweise einem perforierten Förderband, in Wirrlage zu einem Vliesstoff abgelegt, zu Nachbearbeitungsschritten transportiert und schließlich als Vliesrollen aufgewickelt.

Auch ist es aus dem Stand der Technik bekannt, cellulosische Spinnvliese gemäß der Spundbond-Technologie (bspw. US 8,366,988 A) und gemäß Meltblown-Technologie (bspw. US 6,358,461 A und US 6,306,334 A) herzustellen. Dabei wird eine Lyocell-Spinnmasse entsprechend den bekannten Spundbond- oder Meltblownverfahren extrudiert und verstreckt, vor der Ablage zu einem Vlies werden die Filamente allerdings noch zusätzlich mit einem Koagulationsmittel in Kontakt gebracht, um die Zellulose zu regenerieren und formstabile Filamente zu erzeugen. Die nassen Filamente werden schließlich in Wirrlage als Vliesstoff abgelegt. Während bei den thermoplastischen Spinnvliesprozessen in der Regel Kalander zum Einsatz kommen, um mehrere Lagen Spinnvlies miteinander zu verschmelzen, kann bei der Herstellung von cellulosischem Spinnvlies, wie aus der US 8,282,877 B2 bekannt, eine Wasserstrahlverfestigungsanlage für das Verbinden von mehreren Vliesstofflagen zum Einsatz kommen.

Es ist zudem aus dem Stand der Technik bekannt (EP 2 041 344 Bl und US 9,394,637), Wasserstrahlverfestigungsanlagen für die Verfestigung, Perforation und Prägung von Vliesstoffen zu verwenden, insbesondere um deren Festigkeit, Optik und Haptik zu beeinflussen.

Ein Nachteil der Wasserstrahlverfestigung ist der große apparative und wartungstechnische Aufwand für die Reinigung des Wasserkreislaufes, der Filter und der Düsenbalken, wie in EP 2462 269 Bl dargestellt. So leiden derartige Systeme speziell an einem hohen Filtrationsaufwand. Zum Einsatz kommen dabei teilweise Einweg-Beutelfilter, die entsorgt werden müssen. Ebenso haben derartige Systeme nachteilig einen hohen Wasserverbrauch, wobei üblicherweise Trinkwasser für die Wasserstrahlverfestigung verwendet und ein Teil davon laufend als Abwasser im Kanal entsorgt wird, um die Wasserqualität im Kreislauf konstant zu halten.

Im Falle der Herstellung von cellulosischem Spinnvlies findet die Wasserstrahlverfestigung, wie etwa aus der WO 2018 071928 Al bekannt, im Anschluss an die Wäsche statt. Speziell beim Anfahren und Abstellen der Waschanlage, bzw. bei Störungen des Verfahrensablaufs, kann es bei solchen Verfahren dazu kommen, dass während des Betriebs Lösungsmittel mit dem Vliesstoff in den Wasserkreislauf der Wasserstrahlverfestigung gelangt und somit verloren geht.

Da die cellulosischen Spinnvliese sehr feine Filamentdurchmesser aufweisen, entstehen sehr feine Bruchstücke während der Wasserstrahlverfestigung und dadurch werden die Filter schnell belegt und müssen ständig gewechselt werden.

Der Stand der Technik bietet keine zufriedenstellende Lösung für die Wasserstrahlverfestigung von cellulosischem Spinnvlies, da der Aufwand für die Filtration, Wechseln der Filter und der Düsenstreifen, aber auch der Verlust des Lösungsmittels zu hoch ist. Offenbamng der Erfindung

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung von Spinnvlies der eingangs erwähnten Art bereitzustellen, welches eine kostengünstige und effiziente Herstellung von wasserstrahlverfestigtem Spinnvlies ermöglicht.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Wasserstrahlverfestigung Frischwasser zugeführt wird und das Abwasser aus der Wasserstrahlverfestigung als Waschwasser der Wäsche zugeführt wird.

Wird der Wasserstrahlverfestigung Frischwasser zugeführt und das Abwasser aus der Wasserstrahlverfestigung als Waschwasser der Wäsche zugeführt, so kann der Wartungs- und Reinigungsaufwand der Wasserstrahlverfestigung niedrig gehalten werden.

Durch Zufuhr von Frischwasser an die Wasserstrahlverfestigung können gegenüber einer Kreislaufführung des Wassers in der Wasserstrahlverfestigung Kontaminationen durch feste Bestandteile, wie etwa Fasern, vermieden werden und so der Aufwand für die Filtration der Wasserstrahlverfestigung, der Reinigungsaufwand für deren Düsen, aber auch der Verlust an Lösungsmittel minimiert werden.

Durch weiteres Zuführen des Abwassers aus der Wasserstrahlverfestigung als Waschwasser an die Wäsche können zudem der Wasserverbrauch und die Abwasserbelastung durch die Wasserstrahlverfestigung reduziert werden. Da die Wasserstrahlverfestigung der Wäsche nachgelagert ist, weist das Abwasser aus der Wasserstrahlverfestigung auch nur minimale Mengen an Lösungsmittel auf und beeinträchtigt die Waschleistung der Wäsche somit im Wesentlichen nicht.

Unter Frischwasser wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ein Wasser verstanden, welches im Wesentlichen frei von Verunreinigungen, beispielsweise durch Feststoffe, Lösungsmittel, etc., ist. Das Frischwasser kann dabei beispielsweise ein aufbereitetes Prozesswasser oder ein herkömmliches unverbrauchtes Frischwasser sein.

Das erfmdungsgemäße Verfahren ermöglicht insbesondere ein Minimieren des Reinigungsaufwandes der Düsenstreifen der Wasserstrahlverfestigung und somit eine Erhöhung der Produktivität, da die Stillstandzeiten während der Wartung verringert werden können. Zudem kann in dem Verfahren eine geringere Menge an Abfall anfallen, da auf eine Beutelfiltration verzichtet werden kann und auch keine Chemikalien als Filtrationshilfsmittel benötigt werden. Der operative Aufwand für das Bedienpersonal sowie die Komplexität des Verfahrens können ohne Filtration deutlich vermindert werden. Erfmdungsgemäß wird sowohl die Abwassermenge als auch der Verlust an Lösungsmittel reduziert, da das vollentsalzte Frischwasser zuerst in die Wasserstrahlverfestigung geht und in weiterer Folge als Waschwasser für die Gegenstromwäsche verwendet wird.

Erfmdungsgemäß hat sich zudem gezeigt, dass die benötigte Menge an Waschwasser zum Betrieb einer großtechnischen Waschanlage, insbesondere für die Herstellung von cellulosischem Spinnvlies, und die benötigte Menge an Frischwasser für den Betrieb der Wasserstrahlverfestigung etwa gleich groß sind. Es hat sich gezeigt, dass es möglich ist, die Wasserstrahlverfestigung mit vollentsalztem Frischwasser zu versorgen und das Abwasser der Wasserstrahlverfestigung in weiterer Folge als Waschwasser für die Gegenstrom -Waschanlage zu verwenden, ohne dass zusätzliches Waschwasser zugeführt werden muss.

Wird als Frischwasser ein vollentsalztes Wasser (VE-Wasser) verwendet, so können etwa Algenwachstum oder sonstige biologische Ablagerungen in Anlagenbauteilen zuverlässig vermieden werden. Zudem kann das mit dem erfmdungsgemäßen Verfahren hergestellte cellulosische Spinnvlies bei der Verwendung von VE-Wasser für die Wasserstrahlverfestigung (anstelle von Leitungs- oder Trinkwasser) sehr geringe Calcium- und Magnesium- Konzentrationen aufweisen, wodurch die Zuverlässigkeit des Verfahrens weiter erhöht werden kann.

Ist die Wäsche weiters eine mehrstufige Gegenstromwäsche und wird das Abwasser der Wasserstrahlverfestigung als Waschwasser im Gegenstrom durch die Waschstufen der Gegenstromwäsche geführt, so kann ein besonders ressourcensparendes und kostengünstiges Verfahren geschaffen werden, da für die gesamte Verfahrenskette von der Wäsche bis einschließlich der Wasserstrahlverfestigung eine einmalige Zufuhr von Frischwasser an die Wasserstrahlverfestigung ausreicht, während alle nachgelagerten Waschstufen mit dem Abwasser der vorhergehenden Stufe bzw. Wasserstrahlverfestigung gespeist werden.

Besonders vorteilhaft ist dabei zudem, wenn die Wasserstrahlverfestigung gleichzeitig als letzte Waschstufe in der Gegenstromwäsche ausgelegt ist. Auf diese Weise kann ein kostengünstig und zugleich technisch einfach realisierbares Verfahren geschaffen werden, da die Wäsche und die Wasserstrahlverfestigung nicht als voneinander getrennte Einheiten realisiert werden müssen.

Die Zuverlässigkeit der Wäsche kann weiter verbessert werden, wenn das Abwasser der Wasserstrahlverfestigung entgast wird, und das entgaste Abwasser der Wasserstrahlverfestigung als Waschwasser der Wäsche zugeführt wird. Dabei kann nämlich die während der Wasserstrahlverfestigung in das Wasser eingetragene Luft zuverlässig aus dem Abwasser entfernt werden und so die Effizienz der Wäsche verbessert werden. Wird das mit Lösungsmittel angereich erte Abwasser aus der Wäsche einer Wasseraufbereitung zugeführt, so kann die Umweltverträglichkeit des Verfahrens weiter verbessert werden, da das verbrauchte Frischwasser in einer Wasseraufbereitung wieder von den Lösungsmitteln getrennt und aufbereitet werden kann.

Die Kosteneffizienz des Verfahrens kann dabei zudem weiter verbessert werden, wenn in der Wasseraufbereitung Lösungsmittel aus dem Abwasser zurückgewonnen wird. Einem Verlust von Lösungsmittel über das Abwasser der Wäsche kann so vorgebeugt werden und das zurückgewonnene Lösungsmittel wieder beispielsweise zur Lösung von Cellulose verwendet werden.

Eine weitere Erhöhung der Kosteneffizienz kann erreicht werden, wenn in der Wasseraufbereitung gereinigtes Wasser aus dem Abwasser zurückgewonnen wird. Das so erhaltene gereinigte Wasser kann dann zumindest teilweise der Wasserstrahlverfestigung als Frischwasser zugeführt werden, womit ein Kreislauf zwischen Frischwasser-Zufuhr zur Wasserstrahlverfestigung und Abwasser-Abfuhr aus der Wäsche geschaffen werden kann. Besonders bevorzugt kann dabei das aus der Wasseraufbereitung zurückgewonnene gereinigte Wasser ein vollentsalztes Wasser sein.

Ein technisch einfaches und zuverlässiges Verfahren kann geschaffen werden, wenn das Spinnvlies auf einer zweiten Fördereinrichtung der Wasserstrahlverfestigung unterzogen wird. Dazu kann das Spinnvlies nach dem Bilden auf der perforierten ersten Fördereinrichtung auf der zweiten Fördereinrichtung abgelegt werden. Vorzugsweise kann dabei das Spinnvlies ebenso auf der zweiten Fördereinrichtung der Wäsche unterzogen werden, nämlich bevor das Spinnvlies der Wasserstrahlverfestigung zugeführt wird.

Weist die zweite Fördereinrichtung eine Prägestruktur mit einem Prägemuster auf und wird das Spinnvlies durch die Wasserstrahlverfestigung auf der zweiten Fördereinrichtung mit dem Prägemuster versehen, so kann ein technisch einfaches Verfahren geschaffen werden, welches zugleich eine Verfestigung des Spinnvlieses und das Einbringen von Perforationen und Prägemustem im Zuge der Wasserstrahlverfestigung ermöglicht. Es können so Spinnvliese für eine Vielzahl von Anwendungsbereichen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zudem ein mehrlagiges Spinnvlies mit einer Prägestruktur geschaffen werden, wenn die Spinnmasse durch eine Vielzahl von Düsenlöchem mehrerer hintereinander angeordneter Spinndüsen zu Filamenten extrudiert wird. Die Filamente werden dabei jeweils durch einen Verstreckungsluftstrom in Extrusionsrichtung verstreckt und schließlich die jeweiligen Filamente der mehreren Spinndüsen zur Bildung des mehrlagigen Spinnvlieses auf der Fördereinrichtung übereinander abgelegt. Auf diese Weise kann der Durchsatz des Verfahrens erhöht werden, da simultan aus mehreren Spinndüsen mehrere Spinnvliese gebildet werden können. Das dabei gebildete mehrlagige Spinnvlies kann jedoch mit den vorhandenen Mitteln gemeinsam weiterverarbeitet werden, ohne dass eine separate Verarbeitung der einzelnen Spinnvliese nötig ist. Zudem kann das mehrlagige Spinnvlies aus einzelnen Spinnvlies-Lagen mit unterschiedlichen Eigenschaften gebildet werden, wodurch ein sehr vielseitig einsetzbares Spinnvlies geschaffen werden kann. So können die einzelnen Spinnvliese etwa unterschiedliche Flächengewichte, unterschiedliche Luftdurchlässigkeiten, unterschiedliche Filamentdurchmesser, etc. aufweisen. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das mehrlagige Spinnvlies dann in der Wasserstrahlverfestigung verfestigt werden, bzw. ebenso perforiert oder mit einem Prägemuster versehen werden.

Der Druck für das Frischwasser in der Wasserstrahlverfestigung kann zwischen 0 bar und 500 bar, bevorzugt zwischen 10 bar und 250 bar, besonders bevorzugt zwischen 20 bar und 200 bar betragen.

Der Volumenstrom des Frischwassers in der Wasserstrahlverfestigung kann zwischen 0,1 m ³ /h und 500 m ³ /h, bevorzugt zwischen 10 m ³ /h und 250 m ³ /h, besonders bevorzugt zwischen 20 m ³ /h und 150 m ³ /h betragen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sich besonders für die Herstellung cellulosischer Spinnvliese auszeichnen, wobei die Spinnmasse eine Lyocell-Spinnmasse, also eine Lösung von Cellulose in einem Direktlösemittel für Cellulose ist.

Ein solches Direktlösemittel für Cellulose ist ein Lösemittel, in dem die Cellulose in nicht- derivatisierter Form gelöst vorliegt. Dies kann bevorzugt ein Gemisch aus einem tertiären Aminoxid, wie etwaNMMO (N-Methylmorpholin-N-oxid), und Wasser sein. Alternativ eignen sich als Direktlösemittel beispielsweise auch bestimmte ionische Flüssigkeiten, bzw. deren Mischungen mit Wasser.

Der Gehalt an Cellulose in der Spinnmasse kann dabei 3 Gew.-% bis 17 Gew.-%, in bevorzugten Ausführungsvarianten 5 Gew.-% bis 15 Gew.-%, und in besonders bevorzugen Ausführungsvarianten 6 Gew.-% bis 14 Gew.-%, betragen.

Der Cellulosedurchsatz pro Spinnvliesdüse kann 5 kg/h pro m Düsenlänge bis 500 kg/h pro m Düsenlänge betragen. Die innere Struktur der Spinnvlieses kann zudem zuverlässig gesteuert werden, wenn die aus der Spinndüse extrudierten und verstreckten Filamente teilweise koaguliert werden.

Dazu kann der Spinndüse ein eine Koagulationsflüssigkeit aufweisender Koagulationsluftstrom zur zumindest teilweisen Koagulation der Filamente zugeordnet sein, wodurch die innere Struktur des Spinnvlieses gezielt gesteuert werden kann. Ein Koagulationsluftstrom kann dabei vorzugsweise ein wasserhaltiges und/oder Koagulationsmittel enthaltendes Fluid, bspw. Gas, Nebel, Dampf, etc., sein.

Wird als Direktlösemittel in der Lyocell-Spinnmasse NMMO verwendet, so kann die Koagulationsflüssigkeit ein Gemisch aus vollentsalztem Wasser und 0 Gew.-% bis 40 Gew.-% NMMO, bevorzugt 10 Gew.-% bis 30 Gew.-% NMMO, besonders bevorzugt 15 Gew.-% bis 25 Gew.-% NMMO, sein. Dabei kann eine besonders zuverlässige Koagulation der extrudierten Filamente erreicht werden.

Die Erfindung hat sich weiters die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Herstellung von Spinnvlies gemäß der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, dass diese konstruktiv einfach und kostengünstig eine Reduzierung des Wasserverbrauchs in Wäsche und Wasserstrahlverfestigung ermöglicht.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Auslass der

Wasserstrahlverfestigung mit dem Einlass der Wäsche strömungsverbunden ist.

Ist der Auslass der Wasserstrahlverfestigung mit dem Einlass der Wäsche strömungsverbunden, so kann auf konstruktiv besonders einfache Weise das Abwasser aus der Wasserstrahlverfestigung in der Wäsche weiterverwendet werden, wodurch der Wasserverbrauch minimiert wird.

Unter „strömungsverbunden“ wird in diesem Zusammenhang das Bestehen einer Verbindung zur Ermöglichung einer, insbesondere kontinuierlichen, Strömung von Fluiden zwischen Aus- und/oder Einlässen verstanden.

Mit der vorliegenden Erfindung wird also zudem eine Vorrichtung bereitgestellt, welche den maschinenbaulichen und anlagenbaulichen Aufwand bei der Planung, Errichtung und beim Betreib einer Anlage zur Herstellung von wasserstrahlverfestigten, insbesondere cellulosi sehen, Spinnvliesen vermindert.

Der apparative Aufwand und somit die Errichtungskosten der Vorrichtung können weiter gesenkt werden, wenn die Wasserstrahlverfestigung als Teil der Wäsche ausgeführt ist. Dies kann sich insbesondere dann als vorteilhaft erweisen, wenn die Wäsche eine Gegenstromwäsche mit mehreren Waschstufen ist und die Wasserstrahlverfestigung gleichzeitig als letzte Waschstufe in der Wäsche ausgelegt ist. Dabei ist insbesondere der jeweilige Auslass einer Waschstufe bzw. der Wasserstrahlverfestigung mit dem Einlass der vorgelagerten Waschstufe strömungsverbunden, so dass Frischwasser nur an die Wasserstrahlverfestigung zugeführt wird und das Abwasser aus der ersten Waschstufe abgeführt wird.

Zwischen dem mit dem Auslass der Wasserstrahlverfestigung strömungsverbundenen Einlass der Wäsche bzw. einer vorgelagerten Waschstufe können zudem eine Entgasungseinrichtung zur Entgasung des Abwassers und/oder ein Filter zur Entfernung von Feststoffen aus dem Abwasser der Wasserstrahlverfestigung vorgesehen sein.

Die Betriebskosten der erfindungsgemäßen Vorrichtung können weiter gesenkt werden, wenn der Auslass der Wäsche mit einer Wasseraufbereitung zur Rückgewinnung von Lösungsmittel und Frischwasser aus dem Abwasser der Wäsche strömungsverbunden ist. So kann das aus dem Auslass der Wäsche bzw. der ersten Waschstufe abgeführte verbrauchte Waschwasser wieder einer Wasseraufbereitung zugeführt werden, woraus wiederum Lösungsmittel und Frischwasser zurückgewonnen werden kann.

Die zuvor genannten Vorteile werden besonders dann erreicht, wenn die Wasseraufbereitung mit dem Einlass der Wasserstrahlverfestigung zur Zuführung von Frischwasser strömungsverbunden ist. So kann das aus dem Abwasser der Wäsche zurückgewonnene Frischwasser wieder an die Wasserstrahlverfestigung zugeführt werden, wodurch ein Wasserkreislauf geschaffen wird, welcher einen minimalen Wasserverbrauch ermöglicht und somit zur Reduzierung der Betriebskosten der Vorrichtung erheblich beiträgt.

Weiters kann die Wasserstrahlverfestigung erfindungsgemäß zumindest eine Hochdruckpumpe für vollentsalztes Wasser, zumindest einen Wasserstrahlverfestigungsdüsenbalken, welcher mit der Hochdruckpumpe strömungsverbunden ist, zumindest eine mit dem Auslass strömungsverbundene Absaugeinrichtung unter dem Wasserstrahlverfestigungsdüsenbalken, und zumindest eine Entgasungseinrichtung zwischen Absaugeinrichtung und Auslass aufweisen. Die Entgasungseinrichtung kann dabei beispielsweise ein Luft/Wasserab scheider sein, um das in der Absaugeinrichtung gesammelte Wasser von mitgerissener Luft zu trennen. Die Absaugeinrichtung kann dabei beispielsweise mit einem Vakuumgebläse verbunden sein, um das für die Absaugeinrichtung notwendige Vakuum zu erzeugen. Die Absaugeinrichtung kann etwa als Saugrohr unter dem Düsenbalken der Wasserstrahlverfestigung ausgeführt sein. Die Vorrichtung kann zudem nach der perforierten ersten Fördereinrichtung zum Bilden des Spinnvlieses eine zweite Fördereinrichtung für das Spinnvlies aufweisen, welche zwischen Düsenbalken der Wasserstrahlverfestigung und Absaugeinrichtung vorgesehen ist. Die zweite Fördereinrichtung kann dabei insbesondere eine Prägestruktur mit einem Prägemuster aufweisen, wobei das Spinnvlies während der Wasserstrahlverfestigung mit dem Prägemuster versehen wird.

Kurzbeschreibung der Figuren

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsvariante,

Fig. 2 eine detaillierte schematische Darstellung der Wäsche und Wasserstrahlverfestigung gemäß einer zweiten Ausführungsvariante der Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsvariante,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsvariante, und Fig. 5 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsvariante.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 100 zur Herstellung von cellulosischem Spinnvlies 1 gemäß einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung und eine Vorrichtung 200 zur Durchführung des Verfahrens 100. In einem ersten Verfahrensschritt wird dabei eine Spinnmasse 2 aus einem cellulosischen Rohmaterial erzeugt und an eine Spinndüse 3 der Vorrichtung 200 zugeführt. Das cellulosische Rohmaterial zur Herstellung der Spinnmasse 2, welche Herstellung in den Figuren nicht näher dargestellt ist, kann dabei ein konventioneller, zur Herstellung von Lyocellfasern geeigneter Zellstoff aus Holz oder anderen pflanzlichen Ausgangsstoffen sein. Es ist aber ebenso denkbar, dass das cellulosische Rohmaterial zumindest zum Teil aus Produktionsabfällen der Spinnvlies-Erzeugung oder recycelten Textilien besteht. Die Spinnmasse 2 ist dabei eine Lösung aus Cellulose in NMMO und Wasser, wobei der Gehalt an Cellulose in der Spinnmasse zwischen 3 Gew.-% und 17 Gew.-% beträgt. Die Spinnmasse 2 wird dann in einem nächsten Schritt durch eine Vielzahl von Düsenlöchem der Spinndüse 3 zu Filamenten 4 extrudiert. Die extrudierten Filamente 4 werden dann durch einen Verstreckungsluftstrom beschleunigt und verstreckt. Zur Erzeugung des Verstreckungsluftstroms ist in der Spinndüse 3 eine Verstreckungseinrichtung 6 vorgesehen, welcher Verstreckungsluft 5 zugeführt wird und welche für einen Austritt des Verstreckungsluftstroms aus der Spinndüse 3 sorgt, um die Filamente 4 nach deren Extrusion zu beschleunigen.

In einer Ausführungsvariante kann der Verstreckungsluftstrom dabei zwischen den Düsenlöchem der Spinndüse 3 austreten. In einer weiteren Ausführungsvariante kann der Verstreckungsluftstrom alternativ um die Düsenlöcher hemm austreten. Dies ist in den Figuren jedoch nicht näher dargestellt. Solche Spinndüsen 3 mit Verstreckungseinrichtungen 6 zur Erzeugung eines Verstreckungsluftstroms sind aus dem Stand der Technik (US 3,825,380 A, US 4,380,570 A, WO 2019/068764 Al) bekannt.

Die extrudierten und verstreckten Filamente 4 werden zudem mit einem Koagulationsluftstrom 7, welcher durch eine Koagulationseinrichtung 8 bereitgestellt wird, beaufschlagt. Der Koagulationsluftstrom 7 weist in der Regel eine Koagulationsflüssigkeit auf, etwa in Form von Dampf, Nebel, etc. Durch Kontakt der Filamente 4 mit dem Koagulationsluftstrom 7 und der darin enthaltenen Koagulationsflüssigkeit werden die Filamente 4 zumindest teilweise koaguliert, was insbesondere Verklebungen zwischen den einzelnen extrudierten Filamenten 4 reduziert.

Die verstreckten und zumindest teilweise koagulierten Filamente 4 werden dann in Wirrlage auf der Fördereinrichtung 9 abgelegt und bilden dort das Spinnvlies 1. Nach der Bildung des Spinnvlieses 1 wird dieses einer Wäsche 10 und einer Wasserstrahlverfestigung 11 unterzogen.

Der Wasserstrahlverfestigung 11 wird dabei vollentsalztes Frischwasser 12 zugeführt, welches unter Hochdruck auf das Spinnvlies 1 gesprüht wird, wodurch dieses verfestigt wird. Das Abwasser 13 der Wasserstrahlverfestigung 11 wird der Wäsche 10 als Waschwasser 14 zugeführt. Da die Wäsche 10 der Wasserstrahlverfestigung 11 vorgelagert ist, ist das Abwasser 13 der Wasserstrahlverfestigung 11 nur gering mit Lösungsmittel verunreinigt und kann daher problemlos für die Zwecke der Wäsche 10 als Waschwasser 14 verwendet werden.

Vor dem Zuführen des Abwassers 13 als Waschwasser 14 an die Wäsche 10 wird das Abwasser 13 durch eine Entgasungseinrichtung 15 geführt, um insbesondere in das Abwasser 13 eingetragene Luft zu entfernen. Das Abwasser 16 der Wäsche 10 wird schließlich abgeführt, und kann zur Rückgewinnung von gereinigtem Wasser bzw. von Lösungsmittel an eine Wasseraufbereitung 17 zugeführt werden. Das gereinigte Wasser kann dann wieder als Frischwasser 12 an die Wasserstrahlverfestigung 11 zugeführt werden, was in den Figuren jedoch nicht näher dargestellt ist. Rückgewonnenes Lösungsmittel kann insbesondere zur erneuten Herstellung von Spinnmasse 2 aus cellulosischem Rohmaterial verwendet werden, was in den Figuren ebenfalls nicht näher gezeigt ist.

In einer weiteren Ausführungsvariante, welche in den Figuren nur angedeutet ist, kann das Abwasser 16 der Wäsche zumindest teilweise ebenso als Koagulationsflüssigkeit an die Koagulationseinrichtung 8 zugeführt werden.

Das gewaschene und wasserstrahlverfestigte Spinnvlies 1 wird dann in einem nächsten Schritt einer Trocknung in einem Trockner 18 unterzogen, um die verbliebene Feuchtigkeit zu entfernen und ein fertiges Spinnvlies 1 zu erhalten. Schließlich wird das Verfahren 200 durch optionales Aufwickeln 19 und/oder Verpacken des fertigen Spinnvliese 1 abgeschlossen.

Fig. 2 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung der Wäsche 10 und Wasserstrahlverfestigung 11 in einem Verfahren 101 bzw. einer Vorrichtung 201 gemäß einer zweiten Ausführungsvariante der Erfindung.

In der Wasserstrahlverfestigung 11 wird voll entsalztes Frischwasser 12 an Hochdruckpumpen 20 zugeführt, welche mit den Wasserstrahlverfestigungsbalken 21 verbunden sind und das Frischwasser 12 unter Hochdruck auf das Spinnvlies 1 am Förderband 22 bzw. auf der Fördertrommel 23 sprühen, wodurch dieses verfestigt wird.

Dabei wird das Abwasser 13 über Saugrohre 24 als Absaugeinrichtung durch das Förderband 22 und durch die Fördertrommel 23 hindurch entfernt. Zusätzlich wird das Spinnvlies 1 dann auf dem Entwässerungsband 25 nochmal entwässert, bevor es zum Trockner 18 weitertransportiert wird, welcher nicht näher dargestellt wurde.

Das Abwasser 13 der Wasserstrahlverfestigung 11, welches aus den Saugrohren 24 erhalten wird, enthält ein Wasser-/Luft-Gemisch und wird an die Entgasungseinrichtung 26 zugeführt, um die Luft zu entfernen. Dabei wird beispielsweise über eine Vakuumpumpe 27 die Abluft 28 aus dem Abwasser 13 entfernt, während das gasfreie Abwasser im Vorlagebehälter 29 gesammelt wird.

Das Abwasser wird dann vom Vorlagebehälter 29 der Wäsche 10 als Waschwasser 14 zugeführt. Die Wäsche 10 ist dabei, wie in Fig. 2 ersichtlich, als Gegenstromwäsche 10 mit zwei Waschstufen 30, 31 ausgeführt, wobei das Waschwasser 14 der zweiten Waschstufe 31, welche der ersten Waschstufe 30 nachgelagert ist, zugeführt wird. Das Abwasser 32 der zweiten Waschstufe 31 wird dann der ersten Waschstufe 30 als Waschwasser 33 zugeführt. Das Abwasser 34 der ersten Waschstufe, welches mit Lösungsmittel aus dem Spinnvlies 1 angereichert ist, wird dann als Abwasser 16 aus der Wäsche 10 abgeführt, bzw. wie in Fig. 1 dargestellt einer Wasseraufbereitung 17 zugeführt.

Das vollentsalzte Frischwasser 12 reichert sich also auf seinem Weg durch die Wasserstrahlverfestigung 11 und durch die Wäsche 10 mit Lösungsmittel aus dem Spinnvlies 1 an und wird schließlich der Wasseraufbereitung 17 zugeführt, um Lösungsmittel und vollentsalztes Frischwasser aus dem Abwasser 16 wieder zurückzugewinnen.

Fig. 3 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung der Wäsche 10 und Wasserstrahlverfestigung 11 in einem Verfahren 102 bzw. einer Vorrichtung 202 gemäß einer dritten Ausführungsvariante der Erfindung.

Die Ausführungsvariante in Fig. 3 unterscheidet sich von jener in Fig. 2 lediglich dahingehend, dass das Spinnvlies 1 der Wäsche 10 und der Wasserstrahlverfestigung 11 jeweils auf einem gemeinsamen zweiten Förderband 35 unterzogen wird. Dadurch kann der maschinenbauliche und apparative Aufwand der Vorrichtung 202 weiter verringert werden.

Hinsichtlich aller weiteren Merkmale des Verfahrens 102 und der Vorrichtung 202 wird auf die obige Beschreibung zur Ausführungsvariante gemäß Fig. 2 verwiesen.

Fig. 4 zeigt eine weitere detaillierte schematische Darstellung der Wäsche 10 und Wasserstrahlverfestigung 11 in einem Verfahren 103 und einer Vorrichtung 203 gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung.

Wie in Fig. 4 dargestellt, wurde gegenüber der in Fig. 3 dargestellten Variante auf die Fördertrommel 23 und das Entwässerungsband 25 in der Wasserstrahlverfestigung 11 verzichtet. Die Wasserstrahlverfestigung 11 findet daher ausschließlich auf dem mit der Wäsche 10 gemeinsamen Förderband 35 statt. Die Wasserstrahlverfestigung 11 ist dabei bevorzugt als letzte Stufe der mehrstufigen Gegenstromwäsche 10 ausgeführt, wodurch der maschinenbauliche und apparative Aufwand weiter verringert werden kann. Hinsichtlich der weiteren Merkmale wird auf die Beschreibungen der Fig. 2 und 3 verwiesen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, welche in Fig. 5 dargestellt ist, weist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren 104 und der erfmdungsgemäßen Vorrichtung 204 das Förderband 35 eine dreidimensionale Prägestruktur 36 auf. Das Prägemuster der Prägestruktur 36 wird dann in der Wasserstrahlverfestigung 11 auf das Spinnvlies 1 übertragen, welches nach der Wasserstrahlverfestigung 11 das Prägemuster aufweist. Alle weiteren Merkmale bleiben wie gemäß den Fig. 2, 3 und 4 beschrieben.