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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Waschen eines saugfähigen Materials, wie eines Faservlieses oder eines Spinn-Faserkabels, wobei das zu waschende Material über mehrere Waschfelder geführt und die Waschflüssigkeit im Gegenstrom zur Transportrichtung des zu waschenden Materials geleitet wird, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
In den letzten Jahrzehnten wurden bedingt durch die Umweltproblematik des Viskoseverfahrens zur Herstellung cellulosischer Fasern intensive Anstrengungen unternommen, alternative, umweltfreundlichere Verfahren zur Verfügung zu stellen. Als eine besonders interessante Möglichkeit hat sich dabei in den letzten Jahren herauskristallisiert, Cellulose ohne Ausbildung eines Derivates in einem organischen Lösungsmittel aufzulösen und aus dieser Lösung Formkörper zu extrudieren. Fasern, welche aus solchen Lösungen ersponnen werden, erhielten von der BISFA (The International Bureau for the Standardization of man made fibers) den Gattungsnamen Lyocell zugeteilt, wobei unter einem organischen Lösungsmittel ein Gemisch aus einer organischen Chemikalie und Wasser verstanden wird. Weiters sind solche Fasern auch unter dem Begriff "lösungsmittelgesponnene Fasern" bekannt.
Es hat sich herausgestellt, dass sich als organisches Lösungsmittel insbesondere ein Gemisch aus einem tertiären Aminoxid und Wasser hervorragend zur Herstellung von Lyocell-Fasern bzw. anderen Formkörpern eignet. Als Aminoxid wird dabei vorwiegend N-Methylmorpholin-Noxid (NMMO) verwendet. Andere geeignete Aminoxide sind in der EP-A 0 553 070 geoffenbart.
Verfahren zur Herstellung cellulosischer Formkörper aus einer Lösung von Cellulose in einem Gemisch aus NMMO und Wasser sind z. B. in der US-A 4,246,221 oder in der PCT-WO 93/1923 geoffenbart. Dabei wird die Celluloselösung aus einer Spinndüse extrudiert, in einem Luftspalt verstreckt und aus der Lösung in einem wässrigen Fällbad ausgefällt. Dieses Verfahren wird im folgenden als "Aminoxidverfahren" oder "Lyocellverfahren" bezeichnet, wobei mit der Abkürzung "NMMO" im folgenden sämtliche tertiäre Aminoxide gemeint sind, die Cellulose lösen können.
Nach dem Aminoxidverfahren hergestellte Fasern zeichnen sich durch eine hohe Faserfestigkeit im konditionierten sowie im nassen Zustand, einen hohen Nassmodul und eine hohe Schlingenfestigkeit aus.
Aus der PCT-WO 97/14829 ist bekannt, dass die frisch ersponnenen Lyocellfasern nach dem Verlassen des Fällbades geschnitten und in Form eines Vlieses aus unregelmässig orientierten Fasern gewaschen werden.
Die PCT-WO 92/14871 beschreibt ein Verfahren zur Wäsche von nach dem Aminoxidverfahren hergestellten Fasern. Dabei werden die noch nicht geschnittenen kontinuierlichen Fasern in Form eines Faserkabels durch mehrere Waschbäder geführt, wobei die Waschbäder miteinander in Verbindung stehen, frische Waschflüssigkeit im letzten Waschbad aufgegeben und im Gegenstrom zur Transportrichtung des Faserkabels bis zum ersten Waschbad geführt wird. Das Schneiden der Fasern zu Stapelfasern erfolgt erst in einer späteren Verfahrensstufe.
Beim Waschen eines nach dem Lyocellprozess hergestellten Faservlieses wird das ersponnene Faserkabel aus der Spinnmaschine abgezogen, in eine Schneidemaschine geführt und in Faserstapel definierter Länge geschnitten. Anschliessend wird in der Anschwemmung aus den Stapelfasern ein homogenes Faservlies F gebildet, das - wie Fig. 1 zeigt - auf ein Siebband aufgetragen und durch mehrere, z. B. fünf Waschstufen (Waschfelder I bis V) (NMMO wird ausgewaschen) geführt wird. Die Waschstufen arbeiten nach dem Gegenstromprinzip, d. h. im letzten Waschfeld V wird das Faservlies F mit Raumtemperatur bis 70 C warmer frischer Waschflüssigkeit z. B. VE-Wasser berieselt, das Waschfeld IV mit der ablaufenden Waschflüssigkeit aus Waschfeld V und IV usw., wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.
Bei den weiteren Waschstufen erhöht sich also die NMMO-Konzentration in der Waschflüssigkeit und ist im Wachfeld I am höchsten. Die dafür notwendige Waschflüssigkeit wird unter Berücksichtigung des optimalen Wascheffektes so gewählt, dass die Kosten der Eindampfung der NMMO-haltigen Waschflüssigkeit in einem wirtschaftlich verträglichen Rahmen bleiben.
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Das Flottenverhältnis Fv beträgt für die benötigte frische Waschflüssigkeit z.B. 1:13 (d. h. auf 1 kg Faser kommen 13 kg frische Waschflüssigkeit) und z.B. 1:20 für die Umwälzung pro Waschfeld.
Um eine Verschleppung von NMMO-belasteter Waschflüssigkeit über das Faservlies in die nächstfolgende Waschstufe so gering wie möglich zu halten, wird das Faservlies F gemäss dem Stand der Technik mit zwischen den Waschfeldern I bis V angeordneten Abpresswalzen W auf einen möglichst geringen Feuchtegehalt abgepresst (siehe Fig. 1).
Die Waschflüssigkeit der einzelnen Waschstufen wird in z. B. in vier Behältern I' bis IV' aufgefangen (der Ablauf von Waschfeld V läuft in den Behälter IV', der sich unter dem Waschfeld IV befindet), die entweder über Rohrleitungen miteinander verbunden oder kaskadenartig angeordnet sind. Die Waschflüssigkeit, die vom Behälter IV' in den Behälter!))' usw. überläuft, entspricht der frischen Waschflüssigkeitsmenge, mit der im Waschfeld V das Faservlies F berieselt wird, plus der nach dem Waschfeld V abgepressten Waschflüssigkeit (vgl. Fig. 1). Die NMMOKonzentration der überlaufenden Waschflüssigkeit ist demzufolge niedriger als die NMMOKonzentration der Waschflüssigkeit, die von einem Waschfeld direkt in den darunterliegenden Behälter abläuft. In den Behältern I' bis IV' findet eine homogene Durchmischung der Waschflüssigkeit statt.
Mit der jeweiligen NMMO-Konzentration, die sich in den Behältern I' bis IV' einstellt, wird das Faservlies F in den Waschfeldern I bis IV ausgewaschen.
Wird die Verweilzeit des Faservlieses pro Waschfeld zu gering, tritt eine Seenbildung auf, d.h. über dem Vlies bildet sich ein See mit Waschflüssigkeit. Eine Seenbildung muss jedoch vermieden werden, da sonst die Flotte nicht mehr zu 100 % durch das Vlies, sondern auch ein Teil über den Rand (zwischen Vliesrand und Vliesbegrenzer) abläuft und deshalb nicht mehr voll ausgenutzt wird. Tritt dieser Zustand auf, verschlechtert sich die Wascheffektifität erheblich. Durch eine Erhöhung des Flächengewichts des zu waschenden Materials oder durch eine Vergrösserung der Waschfelder kann die Seenbildung bei einer Erhöhung der Kapazität noch vermieden werden. Beide Massnahmen sind jedoch kaum umsetzbar, da zum einen eine Flächengewichtserhöhung nur bei geringen Kapazitätssteigerungen die Seenbildung verhindert und zum anderen ein Umbau der Waschfelder zu teuer ist.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, den oben beschriebenen Stand der Technik dahingehend zu verbessern, dass die Effektivität pro Waschstufe erhöht wird und so eine Kapazitätssteigerung möglich ist, und zwar bei gleicher Flotte, d. h. gleicher frischer Waschflüssigkeitsmenge und Umwälzungsmenge pro Waschfeld. Insbesondere soll eine Kapazitätssteigerung durch einen besseren NMMO-Austausch zwischen Faser und Flotte erzielbar sein. Es soll hierbei auch eine wesentlich geringere NMMO-Konzentration in der Waschflüssigkeit bzw. eine gerin- gere Konzentration sonstiger ausgewaschener Stoffe erzielt werden ; zudemsoll eine Seenbil- dung vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass von Waschfeld zu Waschfeld durch das zu waschende Material eine Verschleppung von Waschflüssigkeit entgegen der Richtung der Führung der Waschflüssigkeit in einer Menge von 33 bis 100%, vorzugsweise von 50 bis 100 %, der maximal aufsaugbaren Menge entspricht, durchgeführt wird.
Verwirklicht wird die erfindungsgemässe Massnahme durch Vermeidung eines Auspressens der Waschflüssigkeit aus dem zu waschenden Material zwischen den Waschfeldern, also beispielsweise durch Öffnen der gemäss dem Stand der Technik vorgesehenen Presswalzenpaare.
Hierdurch wird die Vliesduchlässigkeit derart erhöht, dass eine Seenbildung vermieden wird. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass durch diese Massnahme auch das Waschergebnis wesentlich verbessert wird. Der Grund hierfür liegt darin, dass es zu einem besseren Austausch der auszuwaschenden Stoffe, wie beispielsweise zu einem besseren NMMOAustausch zwischen Faser und Flotte, kommt. Ausserdem ist gewährleistet, dass 100 % der Flotte durch das Vlies und nicht zwischen Vliesrand und Vliesbegrenzung abläuft. Die NMMOVerschleppung über die Waschflüssigkeit wird im Faservlies viel geringer als mit einer Abpressung zwischen den Waschfeldern.
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Vorzugsweise wird das zu waschende Material mechanisch unverändert, d. h. in dem mit Waschflüssigkeit versehenen Zustand, von Waschfeld zu Waschfeld gefördert.
Gemäss einer bevorzugten Variante wird bei Waschen eines Faservlieses ein Vliesdurchlässigkeitsfaktor Vo von mindestens 750, vorzugsweise mindestens 800, insbesondere mindestens 830, eingehalten, wobei sich der Vliesdurchlässigkeitsfaktor Vo wie folgt berechnet
EMI3.1
worin die
EMI3.2
atro Zellstoff ohne Waschflüssigkeit bedeutet und die
EMI3.3
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn zusätzlich bei einem Verfahren, bei dem die Waschflüssigkeit bei jedem Waschfeld in einem Behälter gesammelt wird und über einen Überlauf in den Behälter des in Transportrichtung des zu waschenden Materials vorgeordneten Waschfeldes strömt,
zumindest ein Teil der von einem Waschfeld in den diesem Waschfeld zugeordneten Behälter strömenden Waschflüssigkeit unter Vermeidung eines Mischens mit der in diesem Behälter vorhandenen Waschflüssigkeit direkt in den in Förderrichtung des zu waschenden Materials vorgeordneten Behälter geleitet wird.
Hierdurch kommt es zu einem direkten Überlauf des vom Waschfeld ablaufenden Waschwassers in den in Förderrichtung des zu waschenden Materials vorgeordneten Behälter. Dadurch ist es möglich, die Menge der direkt überlaufenden Waschflüssigkeit möglichst gross zu halten, was es ermöglicht, eine wesentlich geringere NMMO-Konzentration in der Waschflüssigkeit bzw. eine geringere Konzentration sonstiger ausgewaschener Stoffe zu erzielen. Die direkt überlaufende Waschflüssigkeitsmenge ist vom Flottenverhältnis der einzelnen Waschstufe abhängig.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist daher dadurch gekennzeichnet, dass die von einem Waschfeld in den diesem Waschfeld zugeordneten Behälter strömende Waschflüssigkeit in einer Menge zwischen 50 bis 100 % direkt in den in Förderrichtung des zu waschenden Materials vorgeordneten Behälter geleitet wird, vorzugsweise in einer Menge von etwa 100 %.
Diese Überleitung der vom Waschfeld ablaufenden Waschflüssigkeitsmenge kann vorteilhaft durch Reduzieren der Strömungsgeschwindigkeit der von einem Waschfeld in den diesem Waschfeld zugeordneten Behälter strömenden Waschflüssigkeit durchgeführt werden, und zwar vorzugsweise innerhalb der Behälter.
Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit zwei oder mehreren in Förderrichtung des zu waschenden Materials hintereinander angeordneten Waschfeldern, einem jedem Waschfeld zugeordneten Behälter, der mit einer Überlaufeinrichtung zu dem in Förderrichtung des Materials vorgeordneten Behälter versehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Überlaufeinrichtung eine Teilungseinrichtung für die zu dem Behälter zugeführte Waschflüssigkeit aufweist, mit der zumindest ein Teil der zu einem Behälter rückgeführten Waschflüssigkeit in
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den in Förderrichtung des zu waschenden Materials vorgeordneten Behälter leitbar ist.
Vorzugsweise ist die Teilungseinrichtung als Strömungsbrecher eines Behälters ausgebildet und eine Verbindung mit dem restlichen Teil des Behälters über eine Zirkulationsöffnung gegeben.
Eine konstruktiv einfache Ausführungsform der Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter mittels einer als Strömungsbrecher fungierenden etwa vertikal ausgerichteten Wand in zwei etwa gleich grosse Teile geteilt ist, die mit einer Zirkulationsöffnung verbunden sind.
Vorzugsweise ist in dem den Überlauf aufweisenden ersten Teil eine als weiterer Strömungsbrecher fungierende Prallplatte mit einer Zirkulationsöffnung vorgesehen, insbesondere im ersten oberen Drittel des ersten Teiles.
Für einen Umbau einer bestehenden Einrichtung in eine erfindungsgemässe ist zweckmässig die Teilungseinrichtung als von einem Waschflüssigkeits-Rücklaufrohr abzweigendes Zweigrohr, das in den benachbarten vorgeordneten Behälter mündet, ausgebildet und das Rücklaufrohr nach der Abzweigung des Zweigrohres mit einem Strömungsbrecher für rückströmende Waschflüssigkeit, wie einer Verjüngung oder einer Blende, versehen, oder es fungiert der Boden eines Behälter als Strömungsbrecher.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen näher erläutert, wobei Fig. 1 eine herkömmliche Einrichtung und Fig. 2 einen Teil derselben nach dem Umbau in eine erfindungsgemässe Einrichtung veranschaulichen. Fig. 3 zeigt in zu Fig. 2 analoger Darstellung eine weitere Ausführungsform. Die Fig. 4 und 5 veranschaulichen geänderte Ausführungsformen eines Überlaufrohres.
Erfindungsgemäss wird die Verschleppung von Waschflüssigkeit dadurch bewerkstelligt, dass die paarweise angeordneten Abpresswalzen W entlastet werden, sodass, wenn überhaupt, nur eine ganz geringe Abpressung erfolgt, und zwar in einem Ausmass von weniger als 1 bar. Dies entspricht einem Liniendruck von weniger als 35,7 N/cm.
Dies gilt für bereits bestehende Einrichtungen ; neu zu bauende kann auf den Einbau von Abpresswalzen verzichtet werden, und zwar zwischen den einzelnen Waschfeldern I bis V.
Zur zuverlässigen Vermeidung von Seenbildung über einem Vlies bei jedem der Waschfelder I bis V wird ein Vliesdurchlässigkeitsfaktor VD eingestellt, der grösser ist als 750, vorzugsweise grösser als 800, insbesondere grösser als 830.
Dieser Vliesdurchlässigkeitsfaktor ist wie folgt definiert :
EMI4.1
worin die
EMI4.2
atro Zellstoff ohne Waschflüssigkeit bedeutet und die
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EMI5.1
Wird der Vliesdurchlässigkeitsfaktor kleiner als die oben angegebenen Werte, so bildet sich über dem Vlies im Waschfeld ein See. Aus nachstehender Tabelle sind Vliesfeuchten bei unterschiedlichen Abpressungen ersichtlich:
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<tb>
<tb> Druck <SEP> [bar] <SEP> Liniendruck <SEP> Kreislaufflotte <SEP> Überlaufflotte <SEP> Vliesfeuchte <SEP> Kapazitätssteigerung
<tb> [N/cm] <SEP> +Abpressflotte <SEP> [%] <SEP> [%]
<tb> 3 <SEP> 80,5 <SEP> 1:20 <SEP> 1:15 <SEP> 330 <SEP> Stand <SEP> der <SEP> Technik
<tb> 1 <SEP> 35,7 <SEP> 1:20 <SEP> 1:17 <SEP> 530 <SEP> 15 <SEP>
<tb>
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Der gute Auswaschvorgang bei Vermeidung einer Abpressung ergibt sich beim Auswaschen von NMMO aus einem Faservlies zum einen durch den wesentlich besseren NMMO-Austausch zwischen Faser und Flotte und zum anderen durch die Ausnutzung der gesamten Kreislaufflotte.
Damit wird die NMMO-Verschleppung über die Waschflüssigkeit im Vlies viel geringer als bei einer Abpressung. Aufgrund einer optimalen Strömungsführung gelingt es, die einzelnen Waschfelder mit Waschflüssigkeit, die zu 100% aus der niedrig konzentrierten Überlaufflotte besteht, zu speisen. Bei einer Abpressung wird die Waschflüssigkeit zu höchstens 75% aus der Überlaufflotte und zu 25% aus der hochkonzentrierten Ablaufflotte des jeweiligen Waschfeldes gebildet. Somit ist die NMMO-Konzentration im Waschfeldzulauf höher als bei einer erfindungsgemässen Vorgangsweise ohne Abpressung.
Die Vorteile des erfindungsgemässen Vorgehens sind somit darin zu sehen, dass eine bessere NMMO-Auswaschung des Faservlieses stattfinden kann - im Falle des Auswaschens von Lyocellfasern, dass Abpresswalzen und die dazugehörigen Antriebe eingespart werden können und dass bei einer Wäsche ohne Abpressung die Waschfelder kompakter gebaut werden können, wodurch sich die gesamte Anlage verkürzt und damit auch nur Gebäude mit kürzerer Länge benötigt werden.
Erfindungsgemäss wird die Effektivität der Waschung weiter dadurch erhöht, dass eine homogene Durchmischung in den Behältern I' bis IV', d. h. der dem jeweiligen Behälter bis IV' zugeführten Waschflüssigkeit mit der bereits im Behälter I' bis IV' befindlichen Waschflüssigkeit, verhindert wird, was durch die nachfolgend beschriebenen Massnahmen und Einrichtungen verwirklichbar ist : Aus Fig. 2 ist zu erkennen, dass jeder der Behälter - es sind nur die Behälter)))' und IV' veranschaulicht - erfindungsgemäss in zwei Teile 1 und 2 geteilt ist, und zwar durch Einbau einer vertikalen Wand 3. Zwischen den beiden Teilen 1 und 2 eines Behälters besteht eine Verbindung in Form einer Zirkulationsöffnung 4 am unteren Ende der Wand 3.
Ein die Waschflüssigkeit aus dem einen Behälter zugeordneten Waschfeld rückleitendes Rücklaufrohr 5 mündet oberhalb des Teiles 1 des Behälters, an dem ein Überlauf 6 in den in Transportrichtung des Faservlieses F vorgeordneten Behälter vorgesehen ist. Um die rückgeleitete Waschflüssigkeit grösstenteils in den vorgeordneten Behälter überlaufen zu lassen, ist ebenfalls erfindungsgemäss eine Teilungseinrichtung für die Waschflüssigkeit vorgesehen, die gemäss Fig. 2 als in den Teil 1 des Behälters eingebauter Strömungsbrecher 7 ausgebildet ist. Der Strömungsbrecher 7 ist z.B. eine horizontal eingebaute Prallplatte 8 mit einer Zirkulationsöffnung 9.
Damit wird erzielt, dass die in diesen Teil 1 eines Behälters I' bis IV' eintretende Waschflüssigkeit grösstenteils sofort überläuft, ohne sich mit der im Behälter befindlichen Waschflüssigkeit durchzumischen ; eine Durchmischung findet in Abhängigkeit der Grösse der Zirkulationsöffnungen 4 und 9 nur in ei-
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nem sehr geringen Ausmass statt.
Dies bedeutet, dass die Konzentration der überlaufenden Waschflüssigkeit und die Konzentration der aus einem vorgeordneten Behälter ablaufenden Waschflüssigkeit in etwa im gleichen Bereich liegen, und zwar auch bei unterschiedlichen Flotten.
Der Ablauf 10 jedes Behälters V bis IV befindet sich in den Behältern I' bis IV' in dem Teil 2, in dem die rücklaufende Waschflüssigkeit nicht eintritt, also strömungstechnisch nach der Zirkulationsöffnung 4 am unteren Ende der Wand 3 jedes Behälters I' bis IV'.
Die Teilungseinrichtung kann auch, wie in den Fig. 3,4 und 5 dargestellt, als von dem Waschflüssigkeits-Rücklaufrohr 5 ausgehendes Zweigrohr 11 mit Entlüftung, das in den benachbarten vorgeordneten Behälter mündet, ausgebildet sein, wobei das Rücklaufrohr 5 strömungstechnisch nach der Abzweigung des Zweigrohres 11mit einem Strömungsbrecher 7 als Bremseinrichtung für die rückströmende Waschflüssigkeit versehen ist. Dieser Strömungsbrecher 7 kann z. B. als Engstelle (Fig. 4), als Blende oder als Umlenkeinrichtung (Fig. 5) ausgebildet sein.
Fig. 6 veranschaulicht eine Variante ähnlich der Variante dargestellt in den Fig. 3,4 und 5, gemäss der jedoch das Waschflüssigkeits-Rücklaufrohr 5 bis knapp über den Boden 12 eines Behälters I' bis IV' geführt ist, wodurch de Boden 12 selbst als Strömungsbrecher 7 wirkt.
Die Erfindung ist bei Anlagen gemäss dem Stand der Technik in einfacher Weise zu verwirklichen, zumal nur geringe Umbauten an den Behältern I bis IV durchzuführen sind, d. h. eine gänzliche Neuanfertigung der Anlage nicht erforderlich ist.
Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf das Auswaschen von NMMO aus einem Faservlies F oder einem Faserkabel, sondern lässt sich für das Auswaschen auch anderer Stoffe aus einem zu waschenden Material einsetzen. Z. B. ist die Erfindung auch für nassgesponnene Faserarten, wie Polyacryl, und andere Nachbehandlungen, wie eine Kabelwäsche, anwendbar.
Patentansprüche: 1. Verfahren zum Waschen eines saugfähigen Materials, wie eines Faservlieses oder eines
Spinn-Faserkabels, wobei das zu waschende Material über mehrere Waschfelder geführt und die Waschflüssigkeit im Gegenstrom zur Transportrichtung des zu waschenden Mate- rials geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass von Waschfeld zu Waschfeld durch das zu waschende Material eine Verschleppung von Waschflüssigkeit entgegen der Richtung der Führung der Waschflüssigkeit in einer Menge von 33 bis 100%, vorzugsweise von 50 bis 100 %, der maximal aufsaugbaren Menge entspricht, durchgeführt wird.
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The invention relates to a method for washing an absorbent material, such as a nonwoven fabric or a spun fiber cable, wherein the material to be washed is passed over several washing fields and the washing liquid is passed in countercurrent to the transport direction of the material to be washed, and a device for carrying out the method ,
In recent decades, intensive efforts have been made to provide alternative, more environmentally friendly processes due to the environmental concerns of the viscose process for producing cellulosic fibers. As a particularly interesting possibility has emerged in recent years to dissolve cellulose without forming a derivative in an organic solvent and to extrude molded articles from this solution. Fibers spun from such solutions have been assigned the genus name Lyocell by BISFA (The International Bureau for the Standardization of Man Made Fibers), where organic solvent means a mixture of an organic chemical and water. Furthermore, such fibers are also known by the term "solvent-spun fibers".
It has been found that, as an organic solvent, in particular a mixture of a tertiary amine oxide and water is outstandingly suitable for the production of lyocell fibers or other shaped articles. The amine oxide used here is predominantly N-methylmorpholine-noxide (NMMO). Other suitable amine oxides are disclosed in EP-A 0 553 070.
A process for producing cellulosic shaped bodies from a solution of cellulose in a mixture of NMMO and water are, for. In US-A 4,246,221 or PCT-WO93 / 1923. The cellulose solution is extruded from a spinneret, stretched in an air gap and precipitated from the solution in an aqueous precipitation bath. This process will hereinafter be referred to as "amine oxide process" or "lyocell process", which by the abbreviation "NMMO" in the following all tertiary amine oxides are meant that can dissolve cellulose.
Fibers produced by the amine oxide process are characterized by high fiber strength in the conditioned and in the wet state, a high wet modulus and a high loop strength.
It is known from PCT-WO 97/14829 that the freshly spun lyocell fibers are cut after leaving the precipitation bath and washed in the form of a fleece of irregularly oriented fibers.
PCT WO 92/14871 describes a process for washing fibers made by the amine oxide process. The not yet cut continuous fibers are guided in the form of a fiber cable through several washing baths, wherein the washing baths communicate with each other, abandoned fresh washing liquid in the last wash and is conducted in countercurrent to the transport direction of the fiber cable to the first wash. The cutting of the fibers to staple fibers takes place only in a later stage of the process.
When washing a non-woven fabric made by the lyocell process, the spun fiber tow is withdrawn from the spinning machine, fed into a cutting machine and cut into fiber staples of defined length. Subsequently, in the alluvium from the staple fibers, a homogeneous fiber fleece F is formed, which - as shown in FIG. 1 - applied to a screen belt and by several, for. B. five washing steps (wash fields I to V) (NMMO is washed out) is performed. The washing stages work on the countercurrent principle, d. H. in the last washing field V, the nonwoven fabric F is room temperature to 70 C warm fresh washing liquid z. B. RE-irrigated water, the washing field IV with the running washing liquid from washing field V and IV, etc., as shown in Fig. 1.
In the subsequent washing stages, therefore, the NMMO concentration in the washing liquid increases and is highest in Wachfeld I. The washing liquid required for this purpose is chosen, taking into account the optimum washing effect, so that the costs of evaporation of the washing liquor containing NMMO remain within an economically acceptable framework.
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The liquor ratio Fv is for the required fresh washing liquid, e.g. 1:13 (i.e., 1 kg of fiber comes with 13 kg of fresh washing liquid) and e.g. 1:20 for the circulation per wash field.
In order to keep carryover of NMMO-loaded scrubbing liquid via the nonwoven fabric into the next washing step as low as possible, the nonwoven fabric F according to the prior art is pressed with pressing rollers W arranged between the washing fields I to V to the lowest possible moisture content (see FIG . 1).
The washing liquid of the individual washing stages is in z. B. in four containers I 'to IV' collected (the flow of washing field V runs in the container IV ', which is located under the washing field IV), which are either connected to each other via pipelines or arranged in cascade. The washing liquid which overflows from the container IV 'into the container 1), etc., corresponds to the fresh quantity of washing liquid with which the non-woven fabric F is sprinkled in the washing field V, plus the washing liquid pressed off after the washing field V (cf., FIG. , As a result, the NMMO concentration of the overflowing washing liquid is lower than the NMMO concentration of the washing liquid which flows from a washing field directly into the underlying container. In the containers I 'to IV' takes place a homogeneous mixing of the washing liquid.
With the respective concentration of NMMO, which is established in the containers I 'to IV', the fibrous web F is washed out in the washing fields I to IV.
If the residence time of the fiber web per wash field becomes too low, a lake formation occurs, i. above the fleece, a lake forms with washing liquid. A lake formation must be avoided, however, otherwise the fleet no longer runs to 100% through the fleece, but also a part over the edge (between fleece edge and fleece delimiter) and is therefore no longer fully exploited. If this condition occurs, the washing efficiency deteriorates considerably. By increasing the basis weight of the material to be washed or by increasing the wash fields, lake formation can be avoided while increasing the capacity. However, both measures are hardly feasible, since on the one hand a surface weight increase only with small increases in capacity prevents the formation of lakes and on the other hand, a conversion of the washing fields is too expensive.
The object of the invention is to improve the prior art described above in such a way that the effectiveness per washing stage is increased and thus an increase in capacity is possible, namely with the same liquor, ie. H. same fresh amount of washing liquid and circulation rate per washing field. In particular, an increase in capacity should be achievable through a better NMMO exchange between fiber and fleet. In this case, a significantly lower NMMO concentration in the scrubbing liquid or a lower concentration of other scrubbed substances should also be achieved; In addition, lake formation should be avoided.
This object is achieved according to the invention in that from washing field to washing field by the material to be washed a carryover of washing liquid counter to the direction of the guidance of the washing liquid in an amount of 33 to 100%, preferably from 50 to 100%, the maximum absorbable amount, is carried out.
The measure according to the invention is realized by avoiding a squeezing out of the washing liquid from the material to be washed between the washing fields, that is to say for example by opening the press roller pairs provided according to the prior art.
As a result, the non-woven fabric permeability is increased so that a lake formation is avoided. Surprisingly, it has been found that the washing result is substantially improved by this measure. The reason for this is that it leads to a better exchange of the substances to be washed, for example to a better NMMO exchange between fiber and liquor. In addition, it is ensured that 100% of the fleet runs through the fleece and not between fleece edge and fleece boundary. The NMMOVerschleppung on the washing liquid is much lower in the fiber web than with a depression between the washing fields.
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Preferably, the material to be washed is mechanically unchanged, i. H. in the state provided with washing liquid, promoted from washing field to washing field.
According to a preferred variant, when washing a nonwoven fabric, a nonwoven permeability factor Vo of at least 750, preferably at least 800, in particular at least 830, is maintained, the nonwoven permeability factor Vo being calculated as follows
EMI3.1
in which the
EMI3.2
atro pulp without washing liquid means and the
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It has proved to be particularly advantageous if, in addition, in a method in which the washing liquid is collected in a washing container in each washing field and flows over an overflow into the container of the upstream in the transport direction of the material to be washed washing field,
at least a portion of the washing liquid flowing from a washing field in the container associated with this washing field is guided, while avoiding mixing with the washing liquid present in this container, directly into the container arranged upstream in the conveying direction of the material to be washed.
As a result, there is a direct overflow of the washing water running off the washing field in the container arranged upstream in the conveying direction of the material to be washed. This makes it possible to keep the amount of directly overflowing washing liquid as large as possible, which makes it possible to achieve a much lower concentration of NMMO in the washing liquid or a lower concentration of other substances washed out. The directly overflowing amount of washing liquid depends on the liquor ratio of the individual washing stage.
A preferred embodiment is therefore characterized in that the washing liquid flowing from a washing field into the container associated with this washing field is conducted in an amount of between 50 and 100% directly into the container arranged upstream in the conveying direction of the material to be washed, preferably in an amount of approximately 100 %.
This transfer of the washing liquid quantity running off the washing field can advantageously be carried out by reducing the flow rate of the washing liquid flowing from a washing field into the container associated with this washing field, preferably within the containers.
A device for carrying out the method with two or more washing fields arranged one behind the other in the conveying direction of the material to be washed, a container associated with each washing field, which is provided with an overflow device to the container arranged upstream in the conveying direction of the material, characterized in that the overflow device is a dividing device for the washing liquid supplied to the container, with which at least a part of the washing liquid returned to a container is in
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the upstream in the conveying direction of the material to be washed container is conductive.
Preferably, the dividing means is formed as a flow breaker of a container and given a connection with the remaining part of the container via a circulation opening.
A structurally simple embodiment of the device is characterized in that the container is divided by means of a functioning as a flow breaker approximately vertically oriented wall into two approximately equal parts, which are connected to a circulation opening.
Preferably, in the first part having the overflow, a baffle plate functioning as a further flow breaker is provided with a circulation opening, in particular in the first upper third of the first part.
For a conversion of an existing device in an inventive is expediently the dividing device as branched off from a washing liquid return pipe branch pipe, which opens into the adjacent upstream container, and the return pipe after branching of the branch pipe with a flow breaker for back-flowing washing liquid, such as a taper or an aperture provided, or it acts the bottom of a container as a flow breaker.
The invention is explained in more detail below with reference to several embodiments shown in the drawing, wherein FIG. 1 illustrates a conventional device and FIG. 2 illustrates a part thereof after the conversion into a device according to the invention. FIG. 3 shows another embodiment analogous to FIG. 2. Figs. 4 and 5 illustrate modified embodiments of an overflow pipe.
According to the invention, the carry-over of washing liquid is accomplished by relieving the pressure rollers W arranged in pairs so that, if at all, only a very small pressure is applied, to a degree of less than 1 bar. This corresponds to a line pressure of less than 35.7 N / cm.
This applies to existing facilities; new to build can be dispensed with the installation of Abpresswalzen, between the individual washing fields I to V.
For reliably avoiding formation of lakes over a nonwoven in each of the wash fields I to V, a nonwoven permeability factor VD is set which is greater than 750, preferably greater than 800, in particular greater than 830.
This nonwoven transmittance factor is defined as follows:
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in which the
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atro pulp without washing liquid means and the
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If the nonwoven permeability factor becomes smaller than the values given above, a lake forms above the nonwoven in the washing field. Non-woven dampening at different pressings can be seen from the following table:
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<Tb>
<tb> Pressure <SEP> [bar] <SEP> Line pressure <SEP> cycle fleet <SEP> overflow fleet <SEP> nonwoven moisture <SEP> Capacity increase
<tb> [N / cm] <SEP> + Abrasive liquor <SEP> [%] <SEP> [%]
<tb> 3 <SEP> 80.5 <SEP> 1:20 <SEP> 1:15 <SEP> 330 <SEP> State <SEP> of the <SEP> technique
<tb> 1 <SEP> 35.7 <SEP> 1:20 <SEP> 1:17 <SEP> 530 <SEP> 15 <SEP>
<Tb>
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The good washout process while avoiding a squeeze results in the washing out of NMMO from a nonwoven on the one hand by the much better NMMO exchange between fiber and liquor and on the other by the utilization of the entire cycle fleet.
Thus, the NMMO carry over the washing liquid in the web is much lower than at a press-off. Due to an optimal flow control, it is possible to feed the individual washing fields with washing liquid, which consists of 100% of the low-concentrated overflow liquor. At a pressure, the washing liquid is formed to a maximum of 75% from the overflow fleet and 25% from the highly concentrated drainage liquor of the respective washing field. Thus, the NMMO concentration in the washing field inlet is higher than in an inventive procedure without pressing.
The advantages of the process according to the invention can thus be seen in the fact that a better NMMO washout of the fiber fleece can take place - in the case of washing out Lyocell fibers, that the pressure rolls and the associated drives can be saved and that the washing fields are built more compact in a wash without pressure which reduces the length of the entire system and therefore requires only shorter length buildings.
According to the invention, the effectiveness of the washing is further increased by the fact that a homogeneous mixing in the containers I 'to IV', d. H. the washing liquid supplied to the respective container to IV 'with the washing liquid already present in the container I' to IV 'is prevented, which can be realized by the measures and devices described below: From FIG. 2 it can be seen that each of the containers - it only the containers))) 'and IV' illustrated - according to the invention divided into two parts 1 and 2, by installation of a vertical wall 3. Between the two parts 1 and 2 of a container is a compound in the form of a circulation opening 4 am lower end of the wall 3.
A return flow pipe 5 returning the wash liquid from the wash tank associated with the one tank opens above the part 1 of the container to which an overflow 6 is provided in the container arranged in the transport direction of the nonwoven fabric F. In order to overflow the recirculated washing liquid largely into the upstream container, a dividing device for the washing liquid is also provided according to the invention, which is designed according to FIG. 2 as built into the part 1 of the container flow breaker 7. The flow breaker 7 is e.g. a horizontally installed baffle plate 8 with a circulation opening. 9
It is thus achieved that the washing liquid entering this part 1 of a container I 'to IV' for the most part overflows immediately without mixing with the washing liquid present in the container; a mixing takes place depending on the size of the circulation openings 4 and 9 only in a
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to a very small extent.
This means that the concentration of the overflowing washing liquid and the concentration of the effluent from an upstream container washing liquid are in about the same range, even in different fleets.
The outlet 10 of each container V to IV is located in the containers I 'to IV' in the part 2 in which the returning washing liquid does not enter, ie fluidically after the circulation opening 4 at the lower end of the wall 3 of each container I 'to IV' ,
The dividing device can also, as shown in Figs. 3,4 and 5, as from the washing liquid return pipe 5 outgoing branch pipe 11 with vent, which opens into the adjacent upstream container, be formed, the return pipe 5 fluidly after the branch of the Branch pipe 11 is provided with a flow breaker 7 as a braking device for the back-flowing washing liquid. This flow breaker 7 may, for. B. as a bottleneck (Fig. 4), as a diaphragm or as a deflection device (Fig. 5) may be formed.
Fig. 6 illustrates a variant similar to the variant shown in Figs. 3,4 and 5, according to which, however, the washing liquid return pipe 5 is guided to just above the bottom 12 of a container I 'to IV', whereby de Boden 12 itself as Flow breaker 7 acts.
The invention can be realized in plants according to the prior art in a simple manner, especially since only minor modifications to the containers I to IV are to be carried out, d. H. a complete new production of the plant is not required.
The invention is not limited to the washing out of NMMO from a fibrous web F or a fiber cable, but can be used for the washing of other substances from a material to be washed. For example, the invention is also applicable to wet-spun fiber types such as polyacrylic and other post-treatments such as cable washing.
Claims 1. A method of washing an absorbent material, such as a nonwoven fabric or a nonwoven fabric
Spinn fiber cable, wherein the material to be washed over several washing fields out and the washing liquid is passed in countercurrent to the transport direction of the material to be washed, characterized in that from washing field to washing field by the material to be washed a carryover of washing liquid against the direction of Guiding the washing liquid in an amount of 33 to 100%, preferably from 50 to 100%, the maximum absorbable amount, is performed.