CN218059316U - 用于由在叔胺氧化物中的纤维素的溶液制造纤维素线的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于制造纤维素成型体的设备用于由在叔胺氧化物中的纤维素的溶液制造纤维素线的设备，所述设备包括具有纺丝孔的喷丝板，并且其中，a.紧接在所述纺丝孔下方设置有用于冷却气体的进料装置，用以冷却所述纤维素线，b.所述喷丝板的纺丝孔以环的方式布置，c.用于冷却气体的进料装置设置在所述环的中心，所述环通过所述纺丝孔的布置形成，d.设置有用于冷却气体的另外的进料装置，所述另外的进料装置设置在由所述纺丝孔的布置形成的环之外，并且，沿着流动方向在所述进料装置前方安装有气体流动控制单元，通过气体流动控制系统控制所述气体流动控制单元。

Description

用于由在叔胺氧化物中的纤维素的溶液制造纤维素线的设备

技术领域

本实用新型涉及一种用于实施用于制备纤维素成型体的方法的设备，其中，在叔胺氧化物中的纤维素的溶液在热状态中成型，成型的溶液被引入到凝固浴中，以便使所包含的纤维素凝固。

背景技术

由美国专利US2179181已知，叔胺氧化物能够溶解纤维素，由该溶液通过凝固能够获得纤维素成型体。例如由EP-A- 0 356 419已知用于制备这样的溶液的方法。根据该公开文本，首先在含水的叔胺氧化物中制备纤维素悬浮液。胺氧化物包含最多40%（重量）的水。加热该含水的纤维素悬浮液，并且在降低的压力的情况下移除水，直到纤维素变成溶液。在专门开发的搅拌设备中实施该方法，该搅拌设备能够被抽真空。

由DE-A 2 844 163和DD-A 218 121已知一种开头描述的类型的方法。为了制备纤维素纤维或者纤维素薄膜，在喷丝板与凝固浴之间布置有空气空间或者空气间隙，以便在喷嘴（die）处实现牵拉。这种牵拉是必要的，因为在成型的纺丝溶液与含水的凝固浴接触后，牵拉纤维变得非常困难。在空气间隙中制造的纤维结构在凝固浴中固定。

但是，在空气间隙中存在如下危险：尚未凝结的各个纤维将粘在一起或者将由于其极高的粘性而融合在一起，因此使得不能够对纤维进行纺丝。当然，喷嘴板（die plate）与凝固浴的表面之间的间隙（空气空间）越长，这种粘在一起的危险就越大。另一方面，长的间隙会是有利的，因为纤维素分子的取向需要一定的时间。为了在使用大的空气间隙时使这种粘在一起的危险最小化，必须降低喷丝板中的孔密度，这反过来对纺丝过程的经济性产生不利影响。

虽然使用短的空气间隙的确实允许在使用高孔密度的情况下进行纺丝，但它也损害纺丝过程的可靠性，因为由于长丝的毛细作用，来自凝固浴的液体到达纺丝钻孔或者纺丝孔的出口侧上。其结果是，已成型但仍是流体的纤维材料经受不住牵拉，即，达不到所期望的纤维厚度。同时，事实能够表明，关于纤维的强度和伸长率的纺织价值几乎不受缩短的在空气间隙中的停留时间的影响。

在DD-A 218 121中规定，通过给纺丝溶液添加一种聚亚烷基醚、尤其是聚乙二醇，能够缩短模具上的牵拉间隙的长度，同时相应地减少各个纤维粘在一起的危险，而不对纺丝的可靠性或者对纤维强度产生任何影响。在DE-A 2 844 163中还提到了所纺出的纤维的极端粘性和对该问题的克服，其中，除了其他方面还建议用不溶解纤维素的液体来喷洒在空气间隙中的纤维。

试验表明，不是所有建议的溶液在可达到的纺丝纤维密度方面或者在对纤维素纤维的纺织特性的影响方面都是令人满意的。根据DE-A 2 844 163，喷丝板与凝固浴的表面之间的距离为270mm，但这显然只允许约为0.0046根纤维/mm²的纺丝纤维密度（相应于喷丝板中0.0046个孔/mm²的纺丝孔密度）。使用这样小的孔密度进行大规模纺丝是不可想象的。为了做到这一点，必须使用具有大于0.1个孔/mm²的孔密度的喷丝板。例如在奥地利专利申请A2724/89中描述了这样的喷丝板。

发明内容

现在，在这里明确地表述本实用新型，本实用新型涉及通过适合的设备对在开头提到的方法进行改进的问题，使得该方法允许降低刚挤出的纤维素成型体的粘性，而无需给纺丝材料添加任何类型的添加剂，也无需用凝固剂来喷洒成型体的表面。尤其是，本实用新型能够解决如下问题：提供一种用于制备纤维素纤维的方法，其中，通过使用具有高孔密度的喷丝板，能够纺出密实的纤维束，为了更好地控制所纺出的纤维的纺织性能，将该密实的纤维束通过大的空气间隙引向凝固浴。

尽管有这种密实的纤维束，尽管有大的空气间隙，各个纤维之间仍不应存在粘附。

根据本实用新型的设备的特征在于，使得能够先将热的成型纺丝溶液冷却，然后再使该成型纺丝溶液与凝固浴接触，由此在成型之后立即进行冷却。冷却成型溶液的最好的方法是将其暴露在气流中。

当使用喷丝板通过使纤维素溶液成型来制备纤维素纤维时，使用基本上垂直于纺丝方向的气流尤其被证实是有价值的。令人惊讶的是，事实表明，上述粘连的问题能够以简单的方式来克服，其中，将刚刚纺出的纤维例如暴露在空气流中。甚至利用风扇简单地吹向纤维束也保证：能够使用具有最多0.7个孔/mm²的喷丝板并且能够选择最多70mm长的空气间隙，而在空气间隙中不发生各个纤维的任何粘连。

根据本实用新型的设备还适合用于制备纤维素薄膜，其中，纤维素溶液被引导穿过薄膜形成设备，该设备的特征在于，薄膜形成的方向基本上垂直于气流。

当使用具有还更高的孔密度的喷丝板时，由风扇提供的气流分布不再足以保证对整个纤维束进行均匀冷却。在这种情况下，根据本实用新型的设备的一种优选的实施方式包括用于将热的成型溶液暴露在至少两个气流中的装置，其中，最好将这所述气流施加到成型溶液的对置的侧上。

根据本实用新型的用于制备纤维素纤维的设备的这种变型的一种实施方式包括用于将热的纤维素溶液引导穿过喷丝板的装置，该装置具有大量纺丝孔，所述纺丝孔基本上环状地布置，其中，将作为所纺出的纤维出现的热的成型溶液暴露在两个气流中，从而使得一个气流在径向上指向外侧，另一个气流在径向上指向内侧。

通过这种方式能够提高冷却效果，使得能够在至少50mm的间隙上引导具有最多1.4根纤维/mm²的密度的纤维束，而各个纤维不粘在一起。

在冷却过程期间从热的成型溶液中移除的热量尤其为至少20KJ/Kg溶液，优选在20KJ/Kg溶液与350KJ/Kg溶液之间，可能甚至更多。

本实用新型还涉及一种用于由在叔胺氧化物中的纤维素的溶液制备纤维素纤维的设备，其中，该设备包括具有纺丝孔的喷丝板。根据本实用新型的设备的特征在于，在纺丝孔的下游紧挨着纺丝孔设置用于冷却气体的入口，该入口用于冷却纤维素纤维。

根据本实用新型的设备的一种特别的实施方式包括喷丝板中的基本上环状地布置的纺丝孔，该设备具有用于冷却气体的入口，该入口设置在由纺丝孔形成的环的中心。

为了均匀地冷却从具有大于0.7个孔/mm²的孔密度的喷丝板挤出的、非常密实的纤维束，已证实为有利的是，提供另外的冷却气体流，该另外的冷却气体流从外侧引导到纤维束上。因此，根据本实用新型的设备的配置显示出另外的用于冷却气体的入口，该另外的用于冷却气体的入口定位在环状喷丝板之外。在这种情况下，环状纤维束不仅在其内侧、而且在其外侧暴露在冷却气体中。已经表明，通过这种方式显著地提高了冷却效果。

但是，将多个气流施加到相同的刚刚挤出的纤维束的不同侧上，可能导致对均匀性和纤维束的移动方向的严重干扰。纤维束的各个纤维中的一些（或者甚至许多）纤维可能粘在一起或者可能偏离其原始方向。这可能导致纺丝故障或者甚至整个喷丝板的故障。令人惊讶的是，该问题能够通过气体流动控制单元来解决，所述气体流动控制单元沿着流动方向安装在气体流进料装置前方，通过气体流动控制系统控制所述气体流动控制单元。

用于使冷却气体的流动均匀化的流动设备或者挡板能够设置在用于冷却气体的入口中，该入口位于环状喷丝板的中心。

根据本实用新型的设备的另一种实施方式包括喷丝板中的以组的方式布置的纺丝孔。

附图说明

借助于附图进一步阐述根据本实用新型的设备，其中，

图1示意性地示出根据本实用新型的用于制备纤维素纤维的设备的一种优选的实施方式；

图2示出根据本实用新型的设备的另一种优选的实施方式；

图3示出根据本实用新型的设备的另一种优选的实施方式；

图4a示出根据本实用新型的设备的另一种优选的实施方式；

图4b示出喷丝板的仰视图。

具体实施方式

在图1中示出能够加热的喷丝板1（未示出加热装置），通过供料管线2向该喷丝板供应纺丝材料3，即温度约为100°C的热的纤维素溶液。泵4用于计量纺丝材料并且用于调整挤出所需的压力。借助惰性气体6（优选空气）对通过纺丝孔16从喷丝板1挤出的纤维束5进行冷却，该惰性气体被引导穿过气体喷嘴7到离开喷丝板1的纤维束5上。借助该气体流，能够使用具有高孔密度的喷丝板，而所纺出的纤维在纺丝过程期间不粘在一起。

纤维束5穿过气体间隙，该气体间隙被定义为喷丝板1与凝固浴8的表面之间的距离，然后该纤维束进入到凝固浴8中、通过导向辊9被收集在一起并且被引出。根据本实用新型，气体的吹入和纤维束的冷却分别使得能够使用相对较长的气体间隙，从而使得在牵拉纤维期间有充足的时间使纤维素分子发生取向。通过下述方式实现牵拉：借助辊9以比纤维束离开喷丝板1更大的速度拉出纤维束5。

气体喷嘴7环形地包围纤维束5，并且所述气体喷嘴能够要么直接地附接在喷丝板1上，要么能够形成以特别的方式构造的单元，该单元再次附接在喷丝板1上。当然，应该尽可能地防止热量从喷丝板1中的热的纺丝材料3传递到冷却气体6中，这能够容易通过适合的绝缘结构来实现。为了实现根据本实用新型的效果，至关重要的是，冷却气体流被引导到刚刚离开喷丝板1的纤维束5上，优选在与由纺丝孔16所形成的平面基本上平行的平面中。

在图2、图3和图4中示意性地示出在图1中示出的根据本实用新型的纺丝设备的其他实施方式，该纺丝设备包括喷丝板和冷却气体喷嘴。借助这些实施方式，能够加工甚至更密集的纤维束，即能够使用具有还更高的孔密度的喷丝板。

图2和图3示出环状的、能够加热的（加热装置未示出）喷丝板1’、1”的和用于吹入气体的设备的横截面，该设备包括气体喷嘴7’、7”和用于冷却气体13、13’的中心入口10、10’。在附图中未示出的点处向环状的喷丝板1’、1”供应纺丝材料11、11’，该纺丝材料被纺丝以产生密实的环状纤维束5’、5”，冷却气体不仅在内侧、还在外侧吹向该纤维束。吹气方向在两个附图中分别通过箭头22、22’和6’、6”表示。

在两个附图中示出的根据本实用新型的设备的实施方案的区别在于用于冷却气体13、13’的中心入口点10、10’。入口点10设计为具有挡板12和通路14的简易管。能够例如借助在附图中未示出的风扇向入口点10供应冷却气体13。气流13撞击挡板12，水平转向，作为气流22从通路14流出，并且在环状纤维束的内侧撞击环状纤维束5’。在供应点10中能够设置用于使气体流均匀化的流动或者置换主体15。通过不仅从外侧、还从内侧径向地向纤维束5’吹气，冷却效果显著增加。

在图3中示出的中心入口点10’具有多个单独的腔室a-d，向所述腔室供应冷却气体13’。由于入口点10’的这种分段式结构，在向纤维束吹气时能够使用不同的冷却介质或者冷却条件。通过在图3中示出的配置，还能够使纤维束在更长的距离内暴露在冷却气体中，并且因此能够更有利地影响纤维素纤维的纺织价值。

环形地包围环状纤维束5的气体喷嘴7’、7”能够要么直接地附接在喷丝板1’、1”上，要么能够形成单独构造的单元，该单元再次附接在喷丝板1’、1”上。关于结构设计，在图1中实施的结构设计适用于此。这同样也适用于入口点10、10’。

还能够将用于向纤维吹气的空气喷嘴集成到喷丝板中，其中，当然要尤其考虑热绝缘结构。在图4中恰恰示出这样一种实施方式，其中，图4a示出根据本实用新型的设备的横截面，该设备具有柱形的喷丝板壳体（该喷丝板壳体能够被加热，但是加热装置未示出），而图4b示出该实施方式的截面的仰视图。

图4a示出喷丝板1’”的示意图，其中，在柱形通道17的头部设置有纺丝孔16’”。纺丝材料18到喷丝板1’”中的入口点被示出为2’。在纺丝过程期间，通道17中的纺丝材料被压缩，并且通过纺丝孔16’”挤出。喷丝板1’”在其毛细管侧被圆形的板19覆盖，该板包含圆形的切口21，所述切口如此成型且如此定位在板19上，使得经挤出的纤维5’”不受阻碍地出来并且能够被引出。喷丝板1’”的这个覆盖物产生空腔20，冷却气体被引导到该空腔中（未示出）。板19如此设计且如此应用于喷丝板1’”，使得该板不接触通道17的头部，但形成环状的间隙7’”，冷却气体能够通过该间隙出来并且水平地流动到经挤出的纤维束5’”上（在图4a中通过箭头6’”在间隙7’”中示出）。因此，环状的间隙7’”实现气体喷嘴7、7’、7”的功能，所述气体喷嘴在根据图1、图2和图3的实施方案中分别以圆的形式使用。

因此，通过这种特别的结构，围绕每个纤维束5’”形成冷却气体的环，该冷却气体的环使得能够有效地冷却密实的纤维束5’”。

图4b提供喷丝板1’”的仰视图，其示出板19的截面、切口21以及纺丝孔16’”，冷却气体从所述切口流出。

在如图2、图3和图4a所示的所有实施方式中，沿着流动方向在进料装置前方安装有气体流动控制单元，通过气体流动控制系统控制该气体流动控制单元。在附图中未示出该气体流动控制单元和该气体流动控制系统。但是，一旦专家了解本实用新型，专家就能够非常容易确定它们的位置。该气体流动控制单元能够是任意类型的控制单元（例如阀、翻板或者别的能够控制管内的流动的设备）。气体流动控制系统能够包括计算机，该计算机能够控制方法和设备以将控制信号以电子方式、气动方式、液压方式或者通过别的适合的原理传输给气体流动控制单元。气体流动控制系统必须以适合的方式编程，以便如此平衡进料装置中的不同的气体流动，使得保持刚挤出的纤维沿着其朝向凝固浴（8）的原始方向。

空间20在喷丝板侧包覆有绝缘结构23，用以防止将热量从纺丝材料18传递给空间20中的冷却气体。

Claims (3)

1.用于由在叔胺氧化物中的纤维素的溶液制造纤维素线的设备，所述设备包括具有纺丝孔的喷丝板，并且其中，

a.紧接在所述纺丝孔下方设置有用于冷却气体的进料装置，用以冷却所述纤维素线，

b.所述喷丝板的纺丝孔以环的方式布置，

c.用于冷却气体的进料装置设置在所述环的中心，所述环通过所述纺丝孔的布置形成，

d.设置有用于冷却气体的另外的进料装置，所述另外的进料装置设置在由所述纺丝孔的布置形成的环之外，

其特征在于，沿着流动方向在所述进料装置前方安装有气体流动控制单元，通过气体流动控制系统控制所述气体流动控制单元。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述进料装置中设置有流动或者置换主体，用以使所述冷却气体的流动平滑，所述进料装置位于由所述纺丝孔的布置形成的环的中心。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述喷丝板的纺丝孔被组合成组。

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