Ausg. 35 - apr

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PAPIERERZEUGUNG einfache Level-off-DP-Bestimmung schon ausreichen könnte, etwas Licht auf das zitierte Problem zu werfen. Eine weitere Frage aus dem Auditorium galt der Erhöhung des Wasserrückhaltevermögens durch Bestrahlung, die erst nach einer Alkalibehandlung manifest wird. Zum Abschluß verwies Ruck noch auf den grundlegenden Beitrag von Lenz, Schurz und Esterbauer vor etwa sieben Jahren, die bei nativer Cellulose unterschiedliche Geschwindigkeitskonstanten bei enzymatischem Abbau gesichert hatten (im Gegensatz zu Regeneraten). Es wurde deshalb angeregt, die Lenzschen Untersuchungen gelegentlich mit bestrahlter Cellulose zu wiederholen. Taeger warf noch ein, auch die Wirkung einer Bestrahlung auf den Ablauf des NMMO-Prozesses nicht zu vergessen, bevor Schleicher den aus der „Im Westen nichts Neues“-Stadt stammenden und von allen HV-Teilnehmern als symphatisch empfundenen Rudolf ASAM-Patt, Hamburg, (der stellvertretend auch für O. Kordsachia und H. Sixta, Lenzing, sprach) zu sich aufs Podium bat, um über Eignung von Rohstoffen und Verfahren zur Herstellung von Chemiezellstoffen zu referieren, gewissermaßen in Fortsetzung der Gedanken von W. Albrecht. Patt stimmte zunächst die vielen Hörer hoffnungsfroh, die er aber schon im ersten Satz dahingehend ernüchterte, daß die 1978er Produktionsmengen von 4,8 Mio. t Chemiezellstoffen im Jahre 1994 bereits auf 2,8 Mio. t zurückgefahren worden seien, was einem Anteil von nur mehr 1,5% an der gesamten globalen Zellstoffproduktion entspricht. Dieser Prozeß wurde besonders durch die Sortenvielfalt der Chemiezellstoffe beschleunigt, die viele Produzenten davon abhielt, solche Varietäten noch weiter herzustellen. Nur noch 30% dieser Zellstoffe werden heute nach dem Vorhydrolyse-Sulfat-Verfahren produziert. Grundsätzlich geraten solche Zellstoffe aus Einjahrespflanzen teurer als solche aus Holz. So wären theoretisch jährlich 3 Mio. t Linters verfügbar, aber es hapert an der für die Ernte notwendigen Infrastruktur bei den Cottonerzeugern. Ergo werden z. Zt. nur 450 000 t Rohlinters p. a. verarbeitet. Bei den Holzzellstoffen nimmt der Anteil an Laubhölzern laufend zu, nämlich von 15% auf 40% in den letzten 20 Jahren, obwohl Laubholzzellen uneinheitlicher ausfallen als solche von Nadelhölzern. Mehr noch: gut zwei Drittel aller Chemiezellstoffe werden nach dem Sulfitverfahren erkocht, während die Papierzellstoffe nur zu 6% das Digesterlicht unter einer SO 2-Haube erblicken – der „Rest“ wurde nach dem Sulfatverfahren erzeugt. Letzteres penetriert die gesamte Holzfaser überwiegend homogen, die aber trotzdem als Fertigprodukt schwerer zugänglich ist. Die Ursache für diese verfahrensbedingten Unterschiede muß offensichtlich in der Tatsache zu suchen sein, daß die Primär- zusammen mit der Sekundärwand 1 (also P + S 1) beim sauren Sulfitverfahren abhydrolysiert wird, was letzlich auch den DP der Cellulose zum Lumen hin ansteigen läßt (im Gegensatz zu Sulfat mit kongruenten Kettenlängen innerhalb der gesamten Sekundärwand, wie Luce 1959 unter Krässig in Hawkesbury gezeigt hat und was grundsätzlich für alle alkalischen Verfahren gilt). Kein Wunder, daß sich Sulfatzellstoffe bezüglich der Kennziffer R 10/R 18 als eindeutig überlegen erweisen. Kein Zweifel auch, daß Chemiezellstoffe im gebleichten Zustand vom Verfahren her teuer sind. Bei Sulfit- wie Sulfatbetrieben stellt die Chemikalienrückgewinnung stets die aufwendigste Anlage dar. Das in Hamburg entwickelte und in Baienfurt geprüfte (damals war Baienfurt allerdings noch in deutscher Hand!) ASAM-Verfahren erfordert dagegen nur einen Rückgewinnungsaufwand um 200 DM/t Zellstoff; hinzu kommt, daß ASAM sehr hohe Alpha-Cellulose-Ausbeuten zuläßt (auch solche mit variablem Hemigehalt!) und überdies ASAM-Stoffe leichter chlorfrei zu bleichen sind – insoweit die daraus hergestellten Regenerate davon überhaupt tangiert werden (sicherlich nicht z. B. bei spinngefärbten Fasern!) Chemiezellstoffe dienen im Augenblick noch zur Produktion von vorrangig Viskosefasern und Filamenten (f. atmungsaktive Futterstoffe und Damenunterwäsche), mit erheblichen Abstand auch von Acetatcellulose, Celluloseethern (MC, HEC etc.) und Cellulosenitrat. Aus der Sicht des Referenten hängt die weitere Entwicklung der Cellulose als Chemiezellstoff davon ab, ob man Celluloseisolierungsverfahren entwickeln kann, die Zellstoffe mit flexiblem Qualitätsprofil erzeugen können, und die überdies kostengünstiger mit wesentlich geringeren Tageskapazitäten bei gleichzeitiger Umweltfreundlichkeit produzieren. Zum letzten Punkt überfielen nicht wenige Hörer gleich relevante Gedanken, denn zu den Methoden, die Zellstoffe unter 1000 DM/t herstellen, gehört neben dem ASAM-Verfahren noch das auf der HV 1976 vorgestellte Kleinertsche Ethanosolv-Verfahren als ein tatsächlicher Organosolv-Aufschluß 8 , der sich inzwischen im Betriebsmaßstab im 15- tato-Bereich in Newcastle/N. B. bewährt hat. Beide Verfahren profitieren ferner von dem Umweltvorteil, daß mit Kapazitäten auch unter 150 000 jato gewirtschaftet werden kann, so daß die Logistik bei Einzugsbereichen bis 250 km zur Deckung des Holzbedarfes (vgl. das Beispiel Stendal) mittels LKW-Transport unter dem Strich nicht noch mehr CO2 in die Atmosphäre entläßt als ein petrochemisches Produkt! Die Diskussion unter Schleicher umschiffte freilich die angezeigten Aspekte und befaßte sich zunächst mit der Verlagerung der textilen (Regenerat-)Faserproduktion nach Asien und Südamerika. Etwas sachdienlicher fiel die Frage von Albrecht aus, was man heute noch an Alpha-Cellulose-Werten beim Einkauf von Chemiezellstoffen wirklich benötigt. Er erinnerte daran, daß Buchesulphit nur 92% Alpha-Gehalt bringt, womit man aber über Jahrzehnte hinweg gut gefahren sei. Dazu wurde entgegnet, daß man Cellulose auch für hochwertige Produkte wie Fasern, Lacke oder Klaviertasten (= Ersatzelfenbein für Laienpianisten) einsetzt, wofür höhere Alpha-Werte verlangt werden, wie sie bei Linters üblich sind. Albrecht erwähnte dazu die globale Wirtschaft, die wir täglich stärker zu spüren bekommen und uns zu neuen Anstrengungen zwingt, die nach Patt auch deshalb unverzichtbar sind, weil die petrochemische Industrie als großer Konkurrent der Cellulosechemie (die dringend stärker gepflegt werden sollte!) maßgeschneiderte Produkte liefert. Wie hilfreich wäre es in dieser Situation, wenn man doch das Schicksal nachwachsender Rohstoffe mit einen Federstrich dadurch nachhaltig verbessern könnte, indem man die nach dem Kriege abgeschaffte Mineralöl- 8 Nicht zu verwechseln mit dem mißratenen Kelheimer Aquasolv-Prozeß, dessen „Erfinder“ bzw. Geldgeber offenbar übersehen hatten, daß Methanol ja nur methyliertes Wasser darstellt (mit 53 % Wasseranteil), Äthanol dagegen hydroxyliertes Ethan (mit 63 % Kohlenwasserstoffanteil – noch idealer wäre Butanol (mit 77 % KWSt-Fraktion), das man z. Zt in den USA auf Eignung prüft. <strong>35</strong>/97 874
PAPIERERZEUGUNG steuer wieder einführt! Schade nur, daß dafür in Bonn allenfalls die Opposition zu haben ist. – So dachte man im Auditorium! Ohne Pause ging es weiter mit M. P. Fink (Sprecher), M. J. Purz und P. Weigel, MPI-Teltow: Strukturelle Aspekte neuer Cellulosematerialien Wer zuvor schon einmal eine der überaus innovationsbefrachteten Rudolstädter Herbsttagungen auf der Heidecksburg unter der Leitung von H. Bürger und E. Taeger erlebt hatte, konnte schon vom Thema her sicher sein, daß Fink über NMMNO-Regenerate sprechen würde, deren Lösungszustand neue Wege für die Herstellung von Cellulosefasern und Folien freilegt. Wie erwartet, weichen auch deren Strukturen und Qualitäten von den bisher gekannten Regeneraten ab. An- und aufregend in der Tat, daß man aus Cellulose-Morpholin-N-Methyloxid-Lösungen auch Blasfolien und thermoplastische Derivate herstellen kann, was mit den industriell bereits bewährten Cellulose-Cuoxam-Lösungen von ebenfalls molekularer Lösekraft nicht möglich war. 9 Weitere Unterschiede fielen ebenfalls auf: Lyocell-Fasern (aus Lenzing/Oberösterreich) zeigen einen runden Querschnitt im Gegensatz zu Viskosefasern des gleichen Hauses mit gelapptem Querschnitt, Lyocell-Produkte verfügen über ein ausgerichtetes Feinstfibrillensystem, das über eine ausgeprägte Fibrillierungsneigung verfügt. Lyocell-Filamente offenbaren keinen Blättcheneffekt nach Kratky und besitzen eine homogene Makrostruktur ohne Kernmantelzonen. Aber man kann auch anders: vergesellschaftet man eine Cellulose-MMO-Lösung mit Isobutanol oder Hexanol, so provoziert man eine stark gelockerte Struktur bei der Regeneration, die man tunlichst mittels einer Zweibadfällung realisiert, worauf sofort Kernmantelstrukturen auftauchen – wie von der Viskose bestens vertraut. Die Blasverformung erlaubt die trockene Herstellung von Folienschläuchen, deren Querschnitte mit denen von Cellophan und Cuprophan (Fabrikat J. P. Bemberg/Akzo-Nobel) vergleichbar schienen, wobei letztere fast so aussahen wie solche aus MMO-Lösungen. Dieser Befund war freilich zu erwarten, denn in beiden Fällen liegt ja ein identischer Lösungszustand vor. Die untersuchten Parameter schlossen ferner die Kristallinität, die Kristallitgrößen und die Unordnung mit ein, illustriert an Polfiguren von Blasfolien. Fink demonstrierte, daß die uniplanare Textur von Folien in weiten Bereichen geändert werden kann. Das bedeutet für den Betrieb, daß man die mechanischen Längs- und Querqualitäten den Kundenwünschen approximieren kann. Ein Knallbonbon hatte sich Fink für seine abschließenden Sätze aufbewahrt.: Neue thermoplastische sowie bioabbaubare Folien bedienen sich entweder des Hydroxypropyl- Cellulose-Phthalats, des Cellulose-2-Acetats oder des Cellulose-Butyrats, von denen die beiden letzteren nicht kristallin sind. Erstere versetzt man mit Weichmacher oder auch mal mit 20% Amylomais-Stärke (aus Detmold). Manche dieser bioabbaubaren Composite zeigen sogar Röntgeninterferenzen. Bezüglich der Morphologie solcher „Blends“, die im Vortrag aus Zeitmangel nur angeritzt werden konnten, wird aber noch viel zur Aufklärung ihrer gemischt-übermolekularen Struktur zu tun übrigbleiben. Der Beitrag von Fink beeindruckte sowohl durch die solide Beherrschung des nicht leichten Kunsthandwerks, das man mit Makromolekülen immer verbindet, wie auch durch den völlig freien und flüssig abgelieferten Vortrag, dessen Aussprache man mit dem Bühnendeutsch des Berliner Ensembles assoziieren konnte. Den inspirierenden 28 Minuten folgten noch 13 Minuten Diskussion, die Patt mit der Vermutung initiierte, daß man in Teltow wohl ein neues Terrain für den Einsatz von Chemiezellstoffen betreten habe! Fink sieht diesbezüglich Riesenmöglichkeiten, doch muß sich erst noch zeigen, ob diese auch industrielle Bedeutung erlangen. Immerhin sei es bereits gelungen, Folien mit einer Minimalstärke von nur 5 µm herzustellen (was sich nachhaltig auf den Preis von Verpackungen auswirken dürfte – vor allem in Konkurrenz zu petrochemischen Folien). Patt bewunderte die Lösekraft des neuen Lösemittels, die vermuten lasse, daß man dafür auch schlechtere Zellstoffe einsetzen könne. Fink bestätigte, daß MMO auch billigere Zellstoffe löst, die noch etwas Lignin enthalten, was Schleicher zu dem Einwurf veranlaßte, Zweifel an der Ökonomie solcher Billigprodukte zu äußern – dabei mag er an die Kosten für den höheren Filtrationsaufwand gedacht haben, denn Ligninmikropartikel lassen sich aus einer hochviskosen Lösung nicht abzentrifugieren. Taeger fügte hinzu, daß man auch in Rudolstadt-Schwarza im TITK billigere Zellstoffe auf Verspinnbarkeit geprüft und dabei festgestellt habe, daß der damit verbundene Verlust an Lösemitteln doch zu Buche schlage. Ein weiterer Hörer wollte wissen, wie bei 9 Was nicht überraschen kann! Cellulose-Kupferoxid-Ammoniak Lösungen koagulieren bekantlich an freier Luft instantan zu nicht mehr deformierbaren Festkörpern, sobald sie vielleicht 30% ihres NH 3-Gehaltes um 7 – 8 % verlieren, was wegen des geringen Molekulargewichtes von NH 3 in Sekunden erfolgt. NMMNO dagegen diffundiert um Größenordnungen langsamer (höheres MG und Bildung von Lösemittelsphären mit den Celluloseketten) und erlaubt deshalb die Deformation der extrem hochviskosen Lösung in betrieblich vertretbaren Zeiträumen. 875 <strong>35</strong>/97
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