AT411466B

AT411466B - Vorrichtung zur herstellung von cellulosischen stapelfasern

Info

Publication number: AT411466B
Application number: AT0204201A
Authority: AT
Original assignee: Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2004-01-26
Also published as: TWI302954B; KR20040071268A; AU2002361376A1; ATA20422001A; TW200302885A; CN1608152A; US20050012238A1; WO2003056079A1; CN100385049C; DE10296175D2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung von cellulosischen Stapelfasern.

In üblichen Verfahren zur Herstellung von cellulosischen Stapelfasern, werden frisch gespon- nene cellulosische Endlosfilamente in einer Schneidmaschine zu Stapelfasern geschnitten. Die Stapelfasern werden vom Ausgang der Schneidmaschine weiter transportiert und behandelt.

Beispielsweise werden die Stapelfasern in einer Aufschwemmvorrichtung zu einem Vlies aufge- schwemmt. Dieses Vlies wird dann weiteren Behandlungsschritten, wie z. B. Waschen und Verede- lungsschritten, unterzogen.

Aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtungen umfassen eine Schneidvorrichtung zum Schneiden der Endlosfilamente zu Stapelfasern und eine Flüssigkeitstransportvorrichtung zum Transport der Stapelfasern.

Die Flüssigkeitstransportvorrichtung ist gemäss dem Stand der Technik meist als Rinne ausges- taltet, deren Beginn z. B. unterhalb der Schneidvorrichtung angeordnet ist. Ein Bündel an zu schnei- denden Endlosfilamenten tritt in die Schneidvorrichtung ein und wird dort zumeist mittels rotieren- der Messer zu Fasern bestimmter Länge geschnitten. Die geschnittenen Fasern bilden nach dem Schneiden ein Bündel bzw. einen Stapel. Die geschnittenen Fasern werden mittels einer Flüssig- keit, wie z. B. Wasser, aus der Schneidvorrichtung in die Rinne gespült und in der Rinne mittels der Flüssigkeit weiter, z. B. zu einer Aufschwemmvorrichtung, transportiert.

Bei diesen bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen kommt es zum Problem, dass die beim Schneiden gebildeten Stapel sich bis zur Bildung des Faservlieses in der Aufschwemmvorrichtung nicht in Einzelfasern auflösen.

Unaufgelöste Stapel im Faservlies verursachen in den Vliesnachbehandlungsschritten Inhomo- genitäten in bezug auf das Auswasch- und Austauschverhalten. Die Stapel sind in der Regel schlechter ausgewaschen, weniger gebleicht, schlechter vernetzt, aviviert, etc.

Unaufgelöste Stapel verursachen zudem oft Qualitätsprobleme bei der Weiterbehandlung und Weiterverarbeitung der Fasern.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Verfü- gung zu stellen, mit welchen die oben angeführten Nachteile vermieden werden und insbesondere die Zahl der nichtaufgelösten Stapel und deren Grösse (d. h. die Anzahl der Fasern pro Stapel) im Faservlies verringert werden soll.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gelöst, die eine Schneidvorrichtung zum Schneiden von cellulolischen Endlosfilamenten zu Stapelfasern, und eine Flüssigkeitstransportvorrichtung zum Transport der Stapelfasern umfasst und die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Flüssigkeits- transportvorrichtung einen Abschnitt aufweist, der als Sifon ausgestaltet ist.

Es wurde gefunden, dass durch das Ersetzen der aus dem Stand der Technik bekannten Schwemmrinne durch einen Sifon in überraschender Weise ein besseres Auflösen der Stapel beim Transport bewirkt werden kann.

Der Sifon ist mit der zusammen mit den Fasern aus der Schneidvorrichtung austretenden Flüs- sigkeit vollständig gefüllt. Dadurch erfolgt der Transport der Faserstapel nicht mehr schwemmend, sondern frei schwimmend. Die beim bekannten Schwemmverfahren auftretende Haufenbildungs- tendenz und die kollernde Stapelbewegung werden verhindert.

Die Stapel können weiters frei quellen, da sie von allen Seiten mit Flüssigkeit benetzt sind.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung umfasst bevorzugt weiters eine Aufschwemmvorrichtung zum Aufschwemmen der Stapelfasern zu einem Vlies. Die Flüssigkeitstransportvorrichtung führt bevorzugt vom Ausgang der Schneidvorrichtung zur Aufschwemmvorrichtung.

Bevorzugt schliesst der Sifon unmittelbar an die Schneidvorrichtung an.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist zwi- schen dem abwärts und dem aufwärts führenden Schenkel des Sifons ein Zwischenabschnitt vorgesehen, der vorzugsweise im wesentlichen horizontal verläuft.

Die Länge dieses Zwischenabschnittes ist dabei zumindest gleich gross, bevorzugt mindestens 10mal so gross, besonders bevorzugt mindestens 30 mal so gross wie die Länge des abwärts füh- renden Schenkels des Sifons.

Im Zwischenabschnitt, der bevorzugt mehrmals so lang ist wie die Länge des abwärts führen- den Schenkels des Sifons, kann sich die Strömung der Stapel im Rohr weiter ausbilden und die Stapel werden noch besser geöffnet.

Die Länge der beiden Schenkel des Sifons kann im wesentlichen gleich gross sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Flüssigkeitstransport- vorrichtung einen vom Sifon zur Aufschwemmvorrichtung führenden weiteren, bevorzugt ebenfalls als Rohr ausgestalteten Abschnitt aufweist.

Dieser weitere Abschnitt umfasst bevorzugt einen nach unten führenden Teilabschnitt, der wei- ters bevorzugt im wesentlichen vertikal nach unten führt. Die Vertikalabmessung des nach unten führenden Teilabschnittes ist vorteilhafterweise im wesentlichen gleich gross wie die Vertikalabmes- sung eines der Schenkel des Sifons.

Durch das Vorsehen eines nach unten führenden Teilabschnittes kann die potentielle Energie der Faserstapel am Ausgang des sifonartigen Abschnittes noch besser genutzt werden. In der Abwärtsbewegung werden die Faserstapel beschleunigt. Es hat sich dazu als günstig erwiesen, wenn an einer Hochstelle des Sifons eine Öffnung zur Belüftung des Rohres vorgesehen ist.

Bevorzugt geht der nach unten führende Teilabschnitt in einen zur Aufschwemmvorrichtung führenden weiteren Teilabschnitt über, welcher weiterer Teilabschnitt bevorzugt im wesentlichen horizontal verläuft.

Beim Auftreffen der beschleunigten Faserstapel im Übergang vom abwärts führenden Teilab- schnitt zum weiteren Teilabschnitt findet eine weitere Öffnung der Stapel statt.

Bevorzugt kann dazu an der Übergangsstelle zwischen nach unten führendem Teilabschnitt und dem weiteren Teilabschnitt eine Ausbuchtung nach unten hin vorgesehen sein, mit welcher die Wirkung dieses Aufpralls noch weiter erhöht wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gemäss einem weiteren Aspekt durch ein Verfah- ren gelöst, wobei frisch gesponnene cellulosische Filamente in einer Schneidmaschine zu Stapel- fasern geschnitten werden, die Stapelfasern vom Ausgang der Schneidmaschine zu einer Auf- schwemmvorrichtung transportiert und in der Aufschwemmvorrichtung zu einem Vlies aufge- schwemmt werden und das Vlies weiteren Behandlungsschritten unterzogen wird, welches Verfah- ren dadurch gekennzeichnet ist, dass der Transport der Fasern vom Ausgang der Schneidmaschine zur Aufschwemmvorrichtung in einer erfindungsgemässen Vorrichtung durchgeführt wird.

Die Verweilzeit der Fasern in der Flüssigkeitstransportvorrichtung beträgt dabei bevorzugt 2 bis 40 s, bevorzugt 10 bis 30 s. Die Fliessgeschwindigkeit der Fasern im sifonartig ausgebildeten Abschnitt liegt bevorzugt bei 0,15 bis 2 m/s, bevorzugt 0,3 bis 1,5 m/s.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens, welche unter Ver- wendung einer Vorrichtung durchgeführt wird, die einen abwärts führenden Teilabschnitt aufweist, werden die Fasern im abwärts führenden Teilabschnitt bevorzugt auf eine Geschwindigkeit von 1 bis 5 m/s, bevorzugt 2 bis 3 m/s beschleunigt.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung sowie das erfindungsgemässe Verfahren eignen sich be- sonders gut zur Herstellung von lösungsmittelgesponnenen cellulosischen Stapelfasern. Diese Fasern sind auch unter dem Gattungsbegriff "Lyocellfasern" bekannt und werden aus einer Lösung der Cellulose in einem tertiären Aminoxid (Aminoxidverfahren) hergestellt.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden durch die Figuren sowie durch die Beispiele näher erläutert:
Dabei zeigt die Figur 1 schematisch den prinzipiellen Aufbau der gattungsgemässen Vorrich- tung.

Die Fig. 2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vor- richtung.

Fig. 3 zeigt ein Detail einer bevorzugten Ausführungsform hinsichtlich des abwärts führenden Teilabschnittes.

Die Fig. 1 zeigt eine Schneidvorrichtung 1, eine Flüssigkeitstransportvorrichtung 2 und eine Aufschwemmvorrichtung 3. Die in der Schneidvorrichtung 1 zu Stapelfasern geschnittenen Fasern werden mit einer Flüssigkeit in die Flüssigkeitstransportvorrichtung 2, welche im Stand der Technik als nicht voll mit Flüssigkeit gefüllte Rinne ausgestaltet ist, gespült und in dieser zur Aufschwemm- vorrichtung 3 transportiert. In der Aufschwemmvorrichtung 3 findet die Bildung eines Faservlieses statt, welches in weiteren Stufen (nicht dargestellt) gewaschen und nachbehandelt wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung weist gemäss Figur 2 die Flüssigkeitstransportvorrichtung 2 einen Abschnitt 4 auf, der als Rohr in Form eines Sifons mit zwei Schenkeln 5,6 ausgestaltet ist. Zwischen den beiden Schenkeln, die im wesentli-

chen gleich lang sind, ist ein Zwischenabschnitt 7 vorgesehen, der im wesentlichen waagrecht verläuft und dessen Länge ein mehrfaches der Länge des abwärts führenden Schenkels 5 beträgt.

Am Ausgang des Sifons 4 ist ein weiterer, zur Aufschwemmvorrichtung 3 führender Abschnitt 8 vorgesehen. Der Abschnitt 8 weist einen im wesentlichen vertikal nach unten führenden Teilab- schnitt 9 auf, der in einen im wesentlichen horizontal verlaufenden, vorteilhaft ebenfalls rohrförmi- gen weiteren Teilabschnitt 10 übergeht. Die Vertikalabmessung des Teilabschnittes 9 ist im wesen- tlichen gleich gross wie die Vertikalabmessung der beiden Schenkel 5,6 des Sifons 4. Der Teilab- schnitt 10 könnte aber gegebenenfalls auch offen, d. h. z. B. in Form einer Rinne ausgestaltet sein.

In der in Figur 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist an der Übergangsstelle zwi- schen dem nach unten führenden Teilabschnitt 9 und dem weiteren Teilabschnitt 10 eine Ausbuch- tung 11nach unten hin vorgesehen.

In der in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführungsform ist weiters zwischen dem Ausgang des Sifons 4 und dem Teilabschnitt 9 ein im wesentlichen horizontal verlaufender Teilabschnitt 12 vorgesehen. An der Übergangstelle zwischen Teilabschnitt 12 und Teilabschnitt 9 können an der Oberseite des Rohres Luftlöcher (nicht dargestellt) angeordnet sein.

Die Funktionsweise der Vorrichtung gemäss den Figuren 2 und 3 ist folgende:
Die in der Schneidvorrichtung 1 geschnittenen Stapelfasern werden mittels Flüssigkeit aus der Schneidvorrichtung 1 in den als Rohr ausgestalteten Abschnitt 4 der Flüssigkeitstransportvorrich- tung 2 gespült und dort weitertransportiert. Aufgrund der sifonartigen Ausgestaltung des Abschnit- tes 4 ist das Rohr bis zum Sifonausgang vollständig mit Flüssigkeit gefüllt. Die Fasern werden somit schwimmend transportiert und sind vollständig von Flüssigkeit umgeben, wodurch die Stapel frei quellen können und eine bessere Öffnung stattfindet.

Nach Verlassen des Sifons 4 fallen die Fasern im nach unten führenden Teilabschnitt 9 hinun- ter und werden dadurch beschleunigt. Beim Aufprall auf die Übergangsstelle zwischen Teilab- schnitt 9 und Teilabschnitt 10 findet eine weitere Öffnung der Stapel statt. Diese Wirkung kann durch die in Figur 3 dargestellte Ausbuchtung 11 noch erhöht werden. Die Fasern werden dann im Teilabschnitt 10 zur Aufschemmvorrichtung 3 transportiert, wo in an sich bekannter Weise ein Vlies gebildet wird. Im Teilabschnitt 10 ist das Rohr beispielsweise zu ca. 50% mit Flüssigkeit gefült.

Beispiel
In einer kontinuierlich arbeitenden Pilotanlage zur Herstellung lösungsmittelgesponnener cellu- losischer Stapelfasern wurden die Fasern in einer Vorrichtung gemäss der Figur 3 geschnitten und transportiert.

Die Länge der Schenkel 5,6 des sifonartigen Abschnittes 4 betrug dabei 0,5 m, die Länge des Zwischenabschnittes 7 betrug 10 m. Die Fliessgeschwindigkeit der Fasern im sifonartigen Abschnitt 4 betrug ungefähr 0,45 m/s. Im nach unten führenden Teilabschnitt 9 wurden die Fasern auf eine Geschwindigkeit von ca. 2,5 m/s beschleunigt. Die gesamte Verweilzeit der Fasern in der Flüssig- keitstransportvorrichtung 2 betrug ca. 20 s.

Zur Beurteilung der Wirkung der Vorrichtung werden dem in der Aufschwemmvorrichtung ge- bildeten Vlies Proben entnommen. Es wird die Anzahl an unaufgelösten Stapeln pro 50 cm2 Vlies- querschnitt bestimmt. Die Stapel werden weiters nach Grössenbereichen gruppiert. Die Anzahl der je Grössenbereich gefundenen unaufgelösten Stapel wird mit einem Umrechnungsfaktor wie folgt multipliziert :
Grössenbereich Umrechnungsfaktor > 20mm x 20
20-10 mm x10
10-5 mm x5
5-3 mm x 3 (Stapel mit einer Grösse von weniger als 3 mm werden nicht in die Berechnung miteinbezogen).

Die so erhaltenen Werte werden miteinander addiert. Aus dieser Berechnung ergibt sich eine Stapelkennzahl, die über die Qualität des gebildeten Vlieses hinsichtlich enthaltener unaufgelösten Stapel Auskunft gibt.

Die Stapelkennzahl des Vlieses aus Fasern, die mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung transportiert worden waren, betrug 39. Demgegenüber betrug die Stapelkennzahl eines Vlieses aus gleich hergestellten, jedoch gemäss dem Stand der Technik transportierten Fasern 67.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Herstellung von cellulosischen Stapelfasern, umfassend eine Schneidvorrichtung (1) zum Schneiden von cellulolischen Endlosfilamenten zu Stapel- fasern, eine Flüssigkeitstransportvorrichtung (2) zum Transport der Stapelfasern, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Flüssigkeitstransportvorrichtung (2) einen Abschnitt aufweist, der als
Sifon (4) ausgestaltet ist.

Claims

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiters umfassend eine Aufschwemmvorrichtung (3) zum Aufschwemmen der Stapelfasern zu einem Vlies.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitstrans- portvorrichtung (2) vom Ausgang der Schneidvorrichtung (1) zur Aufschwemmvorrichtung (3) führt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sifon (4) unmittelbar an die Schneidvorrichtung (1) anschliesst.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem abwärts und dem aufwärts führenden Schenkel (5,6) des Sifons (4) ein Zwi- schenabschnitt (7), der vorzugsweise im wesentlichen horizontal verläuft, vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Zwischenabschnittes (7) zumindest gleich gross bevorzugt mindestens 10mal so gross, besonders bevorzugt mindestens 30 mal so gross wie die Länge des abwärts führen- den Schenkel (5) des Sifons (4) ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der beiden Schenkel (5,6) des Sifons (4) im wesentlichen gleich gross ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitstransportvorrichtung (2) einen vom Sifon (4) zur Aufschwemmvorrichtung (3) führenden weiteren, bevorzugt als Rohr ausgestalteten Abschnitt (8) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Abschnitt (8) einen nach unten führenden Teilabschnitt (9) umfasst.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilabschnitt (9) im wesentlichen vertikal nach unten führt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertikalabmes- sung des nach unten führenden Teilabschnittes (9) im wesentlichen gleich gross ist wie die Vertikalabmessung eines der Schenkel (5,6) des Sifons (4).

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der nach unten führende Teilabschnitt (9) in einen zur Abschwemmvorrichtung (3) führenden weite- ren Teilabschnitt (10) übergeht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Teilabschnitt (10) im wesentlichen horizontal verläuft.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass an der Übergangs- stelle zwischen nach unten führendem Teilabschnitt (9) und dem weiteren Teilabschnitt (10) eine Ausbuchtung (11) nach unten hin vorgesehen ist.

15. Verfahren zur Herstellung von cellulosischen Stapelfasern, wobei frisch gesponnene cellu- losische Filamente in einer Schneidmaschine (1) zu Stapelfasern geschnitten werden, die Stapelfasern vom Ausgang der Schneidmaschine (1) zu einer Aufschwemmvorrichtung (3) transportiert und in der Aufschwemmvorrichtung (3) zu einem Vlies aufgeschwemmt wer- den und das Vlies weiteren Behandlungsschritten unterzogen wird, dadurch gekennzeich- net, dass der Transport der Fasern vom Ausgang der Schneidmaschine (1) zur Auf- schwemmvorrichtung (3) in einer mit Flüssigkeit gefüllten Flüssigkeitstransportvorrichtung (2) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 13 durchgeführt wird. <Desc/Clms Page number 5>

16. Verfahren gemäss Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit der Fasern in der Flüssigkeitstransportvorrichtung (2) 2 bis 40 s, bevorzugt 10 bis 30 s beträgt.

17. Verfahren gemäss Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliessgeschwin- digkeit der Fasern im sifonartig ausgebildeten Abschnitt (4) 0,15 bis 2 m/s, bevorzugt 0,3 bis 1,5 m/s beträgt.

18. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern im abwärts führenden Teilabschnitt (9) auf eine Geschwindigkeit von 1 bis 5 m/s, bevorzugt 2 bis 3 m/s beschleunigt werden.

19. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 15 bis 18 zur Herstellung von lösungsmittelge- sponnenen cellulosischen Stapelfasern.

HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN