BR112019006952B1

BR112019006952B1 - Processo, produto obtido pelo processo e dispositivo para fabricar velos à base de celulose

Info

Publication number: BR112019006952B1
Application number: BR112019006952-6A
Authority: BR
Inventors: Mirko Einzmann; Malcolm Hayhurst; Ibrahim Sagerer-Foric
Original assignee: Lenzing Aktiengesellschaft
Priority date: 2016-10-21
Filing date: 2017-10-18
Publication date: 2022-12-06
Also published as: US11371173B2; WO2018071928A1; RU2019111062A3; US20220364282A1; CN109844202A; TW201823534A; TWI765921B; ZA201902260B; JP2019532194A; AT519489A1; EP3529405A1; RU2757398C2; ES2902519T3; US11767623B2; KR20190066064A; PL3529405T3; CA3040192A1; EP3529405B1; RU2019111062A; AT519489B1

Abstract

A presente invenção refere-se a um processo e um dispositivo para fabricar redes à base de celulose que são diretamente formadas de solução giratória de lyocell e em particular para a lavagem de redes de celulose diretamente formadas.

Description

[001] Essa invenção refere-se a um processo e um dispositivo para fabricar velos à base de celulose que são diretamente formadas da solução de fiação de lyocell e em particular para a lavagem de velos de celulose diretamente formadas.

Técnica anterior

[002] A tecnologia lyocell é a dissolução direta da celulose de polpa ou outra matéria-prima à base de celulose em um solvente polar (por exemplo n-óxido de n-metilmorfolina, adiante desenhado por 'óxido de amina' ou 'AO') para produzir um alto cisalhamento viscoso - solução fina que pode ser formada numa gama de materiais úteis à base de celulose. Comercialmente, a tecnologia é utilizada para produzir uma família de fibras descontínuas de celulose (comercialmente disponíveis da Lenzing AG, Lenzing, Áustria sob a marca registrada TENCEL®) que são amplamente utilizadas nas indústrias têxtil e não tecida. Outros produtos de celulose da tecnologia de lyocell, tais como filamentos, películas, invólucros, pérolas e esponjas também foram divulgados.

[003] As fibras descontínuas de celulose têm sido usadas há muito tempo como um componente para conversão em velos não tecidas. No entanto, a adaptação da tecnologia de lyocell para a produção direta de velos não tecidas teria acesso a propriedades, desempenho e mercados não possíveis para os atuais produtos do velo de celulose. Isso pode ser considerado como o equivalente celulósico das tecnologias de fusão e spunbond amplamente usadas na indústria de fibras sintéticas, embora não seja possível adaptar diretamente a tecnologia de polímero sintético ao lyocell devido a importantes diferenças técnicas.

[004] Muita pesquisa foi realizada para inventar uma nova tecnologia para formar diretamente velos de celulose a partir de soluções de lyocell (interalia, WO 98/26122, WO 99/47733, WO 98/07911, US 6.197.230, WO 99/64649, WO 05/106085, EP 1 358 369, EP 2 013 390). Para os fins da presente invenção, o termo “processo de fusão de lyocell” engloba tanto processos meltblown e spunbond que podem resultar em essencialmente filamentos sem fim, fibras de comprimento discreto ou misturas de filamentos sem fim e fibras de comprimento discreto sendo obtidas. Os processos divulgados nos documentos acima referenciados são caracterizados por os fios extrudados da solução de celulose em NMMO serem captados por uma corrente de gás fluindo numa direção geralmente paralela ao trajeto dos filamentos. A solução de celulose, que é ejetada através dos orifícios, é formada por filamentos líquidos ou filamentos latentes, que são extraídos (ou significativamente diminuídos em diâmetro e aumentados em comprimento e podem ser divididos em vários subfilamentos) pela corrente de gás. A coagulação parcial dos filamentos latentes pelo licor de lavagem antes da formação do velo é também divulgada. Os filamentos são então formados em um velo e posteriormente processados, conforme necessário.

Problema

[005] Divulgações anteriores da tecnologia do processo de lyocell fundido por fusão concentraram-se em fornecer soluções inventivas para os principais desafios técnicos da formação inicial de filamentos a partir da solução de fiação do lyocell. No entanto, qualquer sucesso nesta área conduz à exigência de desenvolvimentos posteriores para as etapas subsequentes do processo, e. na lavagem. A lavagem dos filamentos de lyocell é uma etapa crítica do processo, na qual o solvente deve ser removido dos fios termoplásticos de celulose / solvente de maneira controlada (antes, durante e após a formação da banda) para começar a desenvolver as propriedades e estrutura da fibra e deixar celulose / filamentos de água prontos para processamento posterior ou acabamento / secagem. A colocação inicial de filamentos para formar o velo ocorre durante a etapa de lavagem. A lavagem bem- sucedida de velos de celulose formadas diretamente requer a obtenção de uma combinação única de requisitos altamente exigentes:

[006] Grau de controle de fusão e variação de diâmetro dos primeiros filamentos formados antes e durante a formação inicial do velo

[007] Minimizar o dano potencial a filamentos entrelaçados fracos / sensíveis no velo primeiro formada, bem como à estrutura do velo

[008] Troca controlada de líquido residual para permitir o desenvolvimento da estrutura das fibras

[009] Minimizar o consumo de água (ou outros fluidos de lavagem), de acordo com as características ambientais da tecnologia e minimizar os custos de recuperação de solvente.

[0010] Minimizar os custos totais de investimento para equipamentos e edifícios, bem como os custos de energia para lavagem.

[0011] Não há técnica anterior que atenda a todos os requisitos acima. A tecnologia de fabricação de papel, embora capaz de velocidades de linha superiores a 1500 m/min, não é aplicável, pois as folhas de papel são muito mais robustas do que os velos desta invenção e na fabricação de papel não há necessidade de lavar solventes e alterar a estrutura do filamento durante fabricação. A tecnologia de fios de celulose de filamento contínuo pode operar em altas velocidades de linha. No entanto, ensinar sobre lavagem de filamentos aplica-se apenas a fios muito pequenos e não pode ser aplicado aos grandes velos da presente invenção.

Descrição

[0012] As desvantagens do estado da técnica foram resolvidas por uma nova tecnologia de lavagem, incluindo um processo, bem como um dispositivo, como descrito aqui, que permitirá aproveitar ao máximo o potencial oferecido pela formação direta de velos baseadas em celulose de soluções de lyocell. Uma representação da invenção é mostrada na Figura 1. Será compreendido pelos versados na técnica que são possíveis outros esquemas.

[0013] Portanto, uma primeira modalidade da invenção aqui apresentada é um processo para fabricar velos à base de celulose que são diretamente formadas de solução de fiação de lyocell compreendendo:

[0014] Uma etapa de extrusão utilizando um dispositivo de extrusão 1 capaz de extrudar uma pluralidade de fios de solução de lyocell, em particular dispostas em uma ou mais fileiras para formar uma cortina, e ainda capaz de estirar os fios de solução, em particular de acordo com o princípio geral de processo de formação da manta por fusão e consolidação a calor, conforme descrito, por exemplo, em EP1093536B1.

[0015] Uma primeira etapa de lavagem realizada em uma primeira zona de lavagem com meios 7 para entregar licor de lavagem aos fios de solução diretamente após estiramento e antes da formação do velo, em que filamentos de celulose parcialmente coagulados são formados. A finalidade dessa primeira etapa de lavagem é remover algum solvente dos filamentos, parcialmente coagulando os mesmos, assim tornando sua superfície menos pegajosa e, assim, controlando o grau de fusão do filamento bem como a fixação do estiramento do filamento alcançada. O licor de lavagem pode ser entregue por bicos desenhados e dispostos de forma a fornecer essencialmente linhas contínuas de pulverização nos filamentos. Dependendo do desenho dos bicos, a pulverização pode resultar em, por exemplo, aerossol ou névoa. Muito adequada é uma série de bocais de pulverização montados em ambos os lados dos filamentos com a capacidade de controlar o caudal do licor e o tamanho das gotículas. O arranjo deve permitir o ajuste da posição e ângulo de aplicação do licor. O licor de lavagem usado nessa etapa de processo pode ser conectado ao licor de lavagem usado a jusante ou independente dele.

[0016] Uma etapa de formação de velo realizada em uma zona de formação de velo com um dispositivo de formação de velo 4, que poderia ser uma correia de peneira ou de modo alternativo um tambor perfurado, no qual os filamentos parcialmente coagulados estão colocados para formar umo velo 11, em que o dispositivo de formação de velo 4 tem porosidade suficiente para permitir que corrente de gás e licor de lavagem sejam extraídos através dele, por exemplo, por um dispositivo de remoção de ar e líquido 8. O dispositivo de formação poderia ser, por exemplo, uma correia ou a superfície externa permeável de um tambor capaz de operar na velocidade de produção de velo necessária. Um recurso essencial do dispositivo de formação é para permitir gerenciamento eficiente e remoção de ar de extrusão e licor de lavagem em excesso dos bicos de pulverização. O dispositivo de formação tem permeabilidade suficiente para permitir que corrente de gás e licor de lavagem sejam extraídos através dele por um sistema de vácuo para coleta e processamento ou reutilização, enquanto permite boa colocação de filamento para formação do velo. Por exemplo, correias com permeabilidade de aproximadamente 4.,000 a 15.000 m3/m2/h a 100Pa, por exemplo, 9.000 m3/m2/h na diferença de pressão de 100Pa foram encontradas como adequadas. A pressão de sucção e o fluxo volumétrico efetivo são determinados para equilibrar a integridade não danificada do velo com remoção máxima de líquido e fixação suficiente dos filamentos na correia. A zona de formação pode ainda ser encaixada com um ou mais módulos de lavagem, descritos na seção a seguir. A combinação de solução de fiação por todo o orifício, condições de estiramento de filamento e velocidade do dispositivo de formação controla o peso do velo e o afinamento do filamento.

[0017] Uma segunda etapa de lavagem realizada em uma segunda zona de lavagem com um dispositivo de lavagem 5 que inclui múltiplos módulos de lavagem modular 2, em que cada módulo de lavagem 2 compreendendo um meio 9 para aplicar licor de lavagem ao velo 11 de modo que não danifique a estrutura do velo e os filamentos coagulados muito frágeis, particularmente, durante as etapas iniciais de lavagem; e um dispositivo de escoamento 10 para pelo menos parcialmente escoar o velo 11, por exemplo, por sucção a vácuo. Neste dispositivo de lavagem o velo é transportado do dispositivo de formação. Poderia ser uma parte da zona de formação (por exemplo, uma única correia ou tambor) ou um dispositivo separado (por exemplo, uma correia ou tambor separado). O dispositivo de lavagem poderia sozinho ser um único dispositivo (por exemplo, uma correia ou tambor) ou, por exemplo, múltiplas correias ou tambores. Ele opera a mesma velocidade de produção que o dispositivo de formação e é equipado com múltiplos módulos de lavagem. O número de módulos de lavagem pode ser variado para alcançar a eficiência de lavagem desejada para o produto sendo produzido. Cada módulo de lavagem consiste em um meio para aplicar licor de lavagem uniformemente (“uniformemente” significa até 5% de tolerância na variabilidade de fluxo do licor de lavagem) conforme a cortina de líquido residual sobre a largura total do velo ao velo a uma taxa e temperatura controladas e de força suficientemente baixa para não danificar o velo ou os filamentos individuais. Isso pode ser alcançado por uma caixa de fornecimento de líquido residual que consiste em duas câmaras separadas por uma grade para queda de pressão uniforme e um compartimento de saída. Todos podem ser ajustados para adequar às exigências de fluxo de líquido residual. Para cada módulo de lavagem, associado com cada dispositivo de aplicação de licor de lavagem está um dispositivo de escoamento (por exemplo, sucção a vácuo) e coleta de licor de lavagem. Licor de lavagem usado pode então ser transportado da coleta para reutilização ou recuperação de solvente. O dispositivo de escoamento é posicionado a jusante do dispositivo de aplicação de licor de lavagem a uma distância suficiente para permitir tempo de residência adequado para o licor de lavagem agir. Tipicamente, a zona de lavagem operará no modo contracorrente, com concentração crescente de óxido de amina como o licor de lavagem é bombeado a jusante enquanto usado para lavar o velo.

[0018] Um meio 6 de coleta paro velo lavada 11 ou transferir o velo 11 diretamente aos estágios de processamento adicionais.

[0019] O processo pode operar em velocidades de produção da linha do velo formado 11 de 5 m/min a 1000m/min. Em uma modalidade preferida dessa invenção, as velocidades de produção da linha podem ser de 25 a 500 m/min.

[0020] O licor de lavagem é água, mistura de água/óxido de amina ou outro líquido adequado para remover solvente. Em particular licor de lavagem que poderia ser água pura, mistura de água/óxido de amina ou algum outro líquido r adequado para remover óxido de amina de filamentos. Por exemplo, na zona de lavagem o licor de lavagem poderia ser água desmineralizada fresca introduzida no estágio de lavagem final e bombeado contracorrente de cada estágio de coleta de líquido residual em dispositivos de aplicação de licor de lavagem a jusante. Esse licor de lavagem usado pode, então, ser enviado para recuperação para reutilização no preparo de solução de fiação ou usado como parte da matéria-prima para pulverizar filamentos na zona de formação antes da formação do velo, então, para recuperação. As temperaturas do licor de lavagem podem variar de 5-85°C. Opcionalmente, a facilidade de concentrar o licor de lavagem em uma ou mais estações de lavagem por recirculação pode ser fornecida.

[0021] Velocidades de produção da linha do velo formado 11 de aproximadamente 5 m/min serão viáveis para fabricar lã espessa de até 100 mm de espessura. Altas velocidades de produção da linha serão viáveis para lã fina.

[0022] Em uma modalidade preferida da invenção, o licor de lavagem 7 na primeira etapa de lavagem é aplicado nos fios de solução antes da formação do velo em uma forma como linhas contínuas de pulverização, cortina, aerossol ou névoa por, entre outros, bicos, sulcos, cilindros de pinça giratória ou discos giratórios içando o licor de lavagem em direção às fios de solução. Ainda outros meios que atendem a mesma finalidade funcionarão para essa invenção.

[0023] Em uma modalidade adicional preferida da invenção, o licor de lavagem usado 7 na primeira etapa de lavagem é tanto o licor de lavagem usado vindo do primeiro módulo de lavagem 2 na segunda zona de lavagem 5 ou fornecido independente do licor de lavagem na segunda zona de lavagem.

[0024] Em particular, o dispositivo de formação 4 pode ser uma correia de peneira ou um tambor perfurado, em que permeabilidade do dispositivo de formação 4 é selecionada para permitir a passagem de corrente de gás e licor de lavagem enquanto permite boa formação do velo, preferencialmente entre 4.000 e 15.000 m3/m2/h na diferença de pressão de 100Pa.

[0025] De acordo com o processo da invenção o segundo dispositivo de lavagem 5 pode ser operado no modo contracorrente com licor de lavagem fresco adicionado no módulo de lavagem a jusante mais distante 2.

[0026] De acordo com o processo da invenção em cada módulo de lavagem 2 o dispositivo de aplicação de licor de lavagem 9 aplica o licor de lavagem como uma cortina fechada uniforme de líquido residual sobre a largura total do velo 11 em uma taxa e temperatura controladas. Os meios 9 deveriam, em particular, não fornecer o licor de lavagem como fios individuais como àqueles fios poderiam danificar a estrutura do velo e os filamentos coagulados muito frágeis, particularmente, durante as etapas iniciais de lavagem. Outra névoa de licor de lavagem ou similar não cumprirá a finalidade dessa invenção.

[0027] Em uma modalidade particularmente preferida da invenção, em cada módulo de lavagem 2 o dispositivo de escoamento 10 é posicionado a jusante do dispositivo de aplicação de licor de lavagem 9 a uma distância suficiente para permitir tempo de residência adequado por módulo de lavagem para o licor de lavagem agir.

[0028] Foi observado que o processo de acordo com a invenção pode ser operado em uma forma muito econômica se o tempo de residência adequado por módulo de lavagem for de 0,06 a 120 s, preferencialmente de 0,12 a 12 s, em particular preferido de 0,24 a 6 s. Surpreendentemente, verificou-se que, através deste simples ensinamento, era possível encontrar um óptimo entre o número de módulos de lavagem 2 e o comprimento total da linha de lavagem (isto é, o comprimento total do dispositivo de lavagem 5 que consiste em todos os módulos de lavagem 2) . Números maiores de módulos de lavagem, bem como maior comprimento da linha de lavagem aumentariam o custo de investimento e a execução de mais módulos de lavagem também aumentaria o custo operacional devido ao aumento da necessidade de líquido de lavagem e energia para bombeamento e vácuo.

[0029] Como explicado anteriormente, um requisito chave do processo é uma boa configuração entre o número de módulos de lavagem e o comprimento total da zona de lavagem. Surpreendentemente, descobriu-se que um ótimo dos requisitos acima mencionados pode ser determinado alterando o tempo de residência dos módulos de lavagem recém-inventados na zona de lavagem de acordo com os intervalos de tempo acima indicados, proporcionando uma redução global no comprimento da zona de lavagem. Utilizando este ensinamento, o tempo de residência total numa zona de lavagem para produção a alto velocidade de velos é reduzido em pelo menos 10% a 25% de concentração de óxido de amina no último módulo de lavagem. Além disso, o número e a separação dos módulos de lavagem na zona de lavagem podem ser alterados para otimizar a eficiência de lavagem para cada tipo de produto (por exemplo, diferentes espessuras de velo).

[0030] Pode também ser uma modalidade preferida do processo inventivo se todos os módulos de lavagem 2 do dispositivo de lavagem 5 mostrarem essencialmente o mesmo desenho e o mesmo tempo de residência por módulo de lavagem. Isto facilita a engenharia do dispositivo de lavagem 5, bem como o seu funcionamento, uma vez que não é necessário considerar diferenças individuais. Para requisitos específicos, por exemplo, para a produção de produtos especiais, é claro que também podem ser usados diferentes módulos de lavagem.

[0031] A fim de aumentar a concentração do solvente do licor de lavagem um ou mais dos módulos de lavagem 2 pode ter meios para recircular o licor de lavagem internamente, ou seja, dentro deste mesmo módulo de lavagem. Em tal modo de operação, apenas parte do licor de lavagem usado será encaminhado ao módulo de lavagem subsequente 2. Para manter a economia do processo viável, é importante que o licor de lavagem usado para recuperação de solvente tem uma concentração de óxido de amina de pelo menos 15%, preferencialmente 20%, mais preferencialmente maior que 25%.

[0032] O processo de acordo com a invenção pode ainda incluir uma etapa de processo para a adição de aplicação de acabamento e/ou enrijecimento por jato de água em linha 3 ao velo 11. Tais etapas do processo são, em geral, bem conhecidas dos versados na técnica, para o enrijecimento por jato de água, por exemplo, conforme descrito em EP 2 013 390. Opcionalmente, por exemplo, o fim da zona de lavagem pode incorporar um meio para aplicar acabamentos ao velo lavada.

[0033] O processo de acordo com a invenção, como descrito acima, pode ainda incluir a mistura de material no velo 11 dissolvendo ou dispersando o referido material no fluido de uma etapa de enrijecimento por jato de água 3. Este material pode ser, por exemplo, um composto retardante de chama, um corante colorido, um agente reticulante, um amaciante, um derivado de quitosana ou quitosana ou similares. Várias outras substâncias modificadoras, tais como corantes, produtos antibacterianos, produtos permutadores de íons, carbono ativo, nanopartículas, loções, superabsorvedores, agentes de impregnação, agentes de acabamento, agentes de enxertia, aglutinantes; e as suas misturas podem ser adicionadas durante ou por baixo das etapas de lavagem na zona de lavagem ou em etapas de processo subsequentes semelhantes. O versado na técnica está bem ciente de como adicionar tais materiais acima referenciados em que etapa do processo de fusão do lyocell. Esta invenção é igualmente aplicável para a aplicação de tratamentos químicos baseados em solução ou de partículas sólidas dispersas no velo de celulose. É também igualmente aplicável aos velos de celulose em que a celulose contém aditivos incorporados. Outras aplicações para a invenção ocorrerão aos versados na técnica.

[0034] O processo de acordo com a invenção pode ainda incluir meios para fixar à referido velo 11 em um ou em ambos os lados uma camada de um outro material, preferivelmente uma camada de fibra, película ou velo em qualquer ponto do processo. Por exemplo, o velo de acordo com a presente invenção pode ser formado diretamente em outro material introduzido na zona de formação a montante do ponto de formação do velo da invenção. Os velos também podem ser combinados em qualquer ponto da zona de lavagem ou a jusante. As propriedades do velo laminada combinada seriam diretamente influenciadas por onde ocorreu a combinação inicial de velo.

[0035] Com esta modalidade, é possível produzir materiais compósitos feitos, por exemplo, uma camada do velo celulósica produzida de acordo com a invenção e uma ou mais camadas adicionais num ou em ambos os lados do velo. Construções “sanduíche”, em que o velo celulósico é embebido entre duas camadas, opcionalmente diferentes, de, e. um filme ou material semelhante a um velo são possíveis. A referida camada pode consistir essencialmente em um material selecionado do grupo que consiste em materiais celulósicos, tais como fibras celulósicas e polpa; polímeros não celulósicos; e misturas destes. Mais detalhes de possíveis materiais em multicamadas são dados nas seções [0031] a [0048] de EP 2 013 390.

[0036] O velo totalmente lavado pode então ser processado adicionalmente, conforme necessário (por exemplo, coletada como um rolo nunca seco ou transportado diretamente para um estágio de secagem).

[0037] Todo o equipamento utilizado é construído de forma a permitir a recuperação de energia, vapor de água e produtos químicos e evitar que gotículas de líquido de lavagem ou outros líquidos pingem na tela de forma descontrolada. Por exemplo, os capuzes de proteção sobre a linha de lavagem são apropriadamente inclinados para assegurar que qualquer condensação formada corra para um lado da linha de lavagem em vez de para o velo.

[0038] Outro aspecto da invenção é um produto não tecido que consiste em filamentos essencialmente sem fim e que pode ser obtido pelo processo como aqui descrito, com um peso base entre 5 e 250 gsm. Um tal produto pode ser fabricado de um modo econômico apenas pelo processo aqui descrito.

[0039] Outro aspecto da invenção é um dispositivo para fabricar velos à base de celulose que são diretamente formadas da solução de fiação de lyocell compreendendo:

[0040] um dispositivo de extrusão 1 capaz de extrudar uma pluralidade de fios de solução de lyocell, em particular disposto em uma ou mais fileiras para formar uma cortina, e ainda capaz de estirar as fios de solução conforme descrito, por exemplo, em EP1093536B1,

[0041] uma primeira zona de lavagem com meios 7 para entregar licor de lavagem às fios de solução diretamente após estiramento e antes da formação do velo, em que filamentos de celulose parcialmente coagulados são formados,

[0042] uma zona de formação de velo com um dispositivo de formação de velo 4 conforme descrito acima já no qual os filamentos parcialmente coagulados são colocados para formar umo velo 11, em que o dispositivo de formação de velo 4 tem porosidade suficiente para permitir corrente de gás e licor de lavagem a ser extraído através dele, por exemplo, por um dispositivo de remoção de ar e líquido 8,

[0043] uma segunda zona de lavagem com um dispositivo de lavagem 5 que inclui múltiplos módulos de lavagem modular 2, em que

[0044] cada módulo de lavagem 2 compreendendo um meio 9 para aplicar licor de lavagem ao velo 11 de modo que não danifique a estrutura do velo e os filamentos coagulados muito frágeis (particularmente durante etapas iniciais de lavagem) e um dispositivo de escoamento 10 para pelo menos parcialmente escoar o velo 11, por exemplo por sucção a vácuo, e

[0045] um meio 6 de coleta paro velo lavada 11 ou transferir o velo 11 diretamente aos estágios de processamento adicionais, e

[0046] que o dispositivo pode operar em velocidades de produção da linha do velo formado 11 de 5 m/min (que seriam viáveis para lã espessa de até 100 mm de espessura) a 1000m/min.

[0047] Preferencialmente o dispositivo de acordo com a invenção é desenhado para operar em velocidades de produção da linha de 25 a 500 m/min. De acordo com a invenção, é desenhado de modo que seja capaz de operar com um licor de lavagem que é água, mistura de água/óxido de amina ou outro líquido adequado para remover solvente.

[0048] Em uma modalidade preferida da invenção, os meios para aplicar o licor de lavagem 7 aos fios de solução antes da formação do velo consistem em bicos, sulcos, cilindros de pinça giratória ou discos giratórios capazes de içar o licor de lavagem em direção aos fios de solução. Ainda outros meios que atendem a mesma finalidade funcionarão para essa invenção.

[0049] Em particular o dispositivo de formação 4 pode ser uma correia de peneira ou um tambor perfurado, conforme já descrito acima, em que a permeabilidade do dispositivo de formação 4 é selecionada para permitir passagem de corrente de gás e licor de lavagem enquanto permite boa formação do velo, preferencialmente entre 4.000 e 15.000 m3/m2/h na diferença de pressão de 100Pa.

[0050] Em particular, o segundo dispositivo de lavagem 5 é capaz de operar no modo contracorrente com licor de lavagem fresco adicionado no módulo de lavagem a jusante mais distante 2.

[0051] Em uma modalidade preferida da invenção em cada módulo de lavagem 2 o dispositivo de aplicação de licor de lavagem 9 é capaz de aplicar o licor de lavagem como uma cortina fechada uniforme de líquido residual sobre a largura total do velo 11 em taxa e temperatura controladas.

[0052] Em uma modalidade adicional preferida da invenção em cada módulo de lavagem 2 o dispositivo de escoamento 10 é posicionado a jusante do dispositivo de aplicação de licor de lavagem 9 a uma distância suficiente para permitir tempo de residência adequado por módulo de lavagem para o licor de lavagem agir. O tempo de residência adequado por módulo de lavagem é de 0,06 a 120 s, preferencialmente de 0,12 a 12 s, em particular preferido de 0,24 a 6 s.

[0053] De preferência, todos os módulos de lavagem 2 do dispositivo de lavagem 5 mostram essencialmente o mesmo desenho e o mesmo tempo de residência por módulo de lavagem. Isto facilita a engenharia do dispositivo de lavagem 5, bem como o seu funcionamento, uma vez que não é necessário considerar diferenças individuais. Para requisitos específicos, por ex. para a produção de produtos especiais, é claro que também podem ser usados diferentes módulos de lavagem.

[0054] A fim de aumentar a concentração do solvente do licor de lavagem um ou mais dos módulos de lavagem 2 pode ter meios para recircular licor de lavagem internamente, ou seja, dentro deste mesmo módulo de lavagem. Em tal modo de operação apenas parte do licor de lavagem usado será encaminhado ao módulo de lavagem subsequente 2.

[0055] O dispositivo de acordo com a invenção pode ainda incluir meios para a adição de aplicação de acabamento e/ou enrijecimento por jato de água em linha 3 ao velo 11. Tais meios são no geral bem conhecidos pelos versados na técnica, para enrijecimento por jato de água, por exemplo, conforme descrito em EP 2 013 390.

[0056] O dispositivo de acordo com a invenção, como descrito acima, pode ainda incluir meios para misturar o material ao velo 11 dissolvendo ou dispersando o referido material no fluido de uma etapa de enrijecimento por jato de água 3. Este material pode ser, por exemplo, um composto retardante de chama, um corante colorido, um agente reticulante, um amaciante, um derivado de quitosana ou quitosana ou similares.

[0057] O dispositivo de acordo com a invenção pode ainda incluir meios para fixar à referido velo 11 num ou em ambos os lados uma camada de um outro material, de preferência uma camada de fibra, película ou velo.

[0058] A invenção será agora ilustrada por exemplos. Estes exemplos não estão limitando o âmbito da invenção de qualquer forma. A invenção inclui também quaisquer outras modalidades que são baseadas no mesmo conceito inventivo.

Exemplos de 1 a 12

[0059] Para produzir um velo celulósico de 15gsm com um tamanho de filamento médio de 1,0dtex, a solução de fiação de lyocell contendo 13% de celulose é extrudada verticalmente para baixo a partir de um arranjo de feixes de fiação fundidos como descrito em EP 1093536 B1 a um rendimento equivalente de 200 kg/h celulose por metro de largura do velo. O fluxo e a temperatura do suprimento de ar de fusão são ajustados para alcançar a estiramento necessária do filamento. Os filamentos esticados são então submetidos a uma primeira etapa de lavagem: a água desmineralizada a 30 °C é pulverizada a partir de barras de pulverização simples em cada bordo comprido da cortina de filamento. Cada barra contém bicos de pulverização dispostos de modo a proporcionar uma linha contínua de gotículas de aerossol nos filamentos como descrito em EP 1093536 B1.

[0060] Os filamentos parcialmente coagulados estão então na etapa de formação subsequente depositados no dispositivo de formação, o qual contém uma correia transportadora porosa horizontal movendo-se a 476 m/min. Um sistema de vácuo opera abaixo da correia para assegurar uma deposição uniforme dos filamentos para obter uma espessura uniforme da tela e remover o excesso de ar de extrusão e o líquido dos bicos de pulverização. A permeabilidade da correia é de 9000m3/m2/h e o sistema de vácuo gera uma diferença de pressão de 100Pa ao longo da correia. Ar e licor de lavagem são separados. O licor de lavagem usado é enviado para uma unidade de recuperação de solvente para reutilização na fabricação de solução de fiação.

[0061] O velo é transportado na correia para a zona de lavagem, que é disposta como uma parte posterior da mesma correia transportadora porosa horizontal, consistindo de uma série de módulos de lavagem, cada um dos quais aplica licor de lavagem como uma "cortina" no velo. O licor de lavagem é então removido através da correia através de um sistema de vácuo. Os módulos de lavagem são separados para garantir tempo de residência suficiente para uma boa eficiência de lavagem. O licor de lavagem, que consiste em água desmineralizada a 60 °C é introduzido no módulo de lavagem final e bombeado progressivamente a montante através de cada um dos outros módulos de lavagem em modo de contracorrente. O consumo total de água desmineralizada (na formação de zona de pulverização e zona de lavagem) é de aproximadamente 6m3/h por metro de largura do velo. O licor de lavagem usado é transferido para a recuperação de solvente para reutilização na preparação da solução de fiação. O velo úmido é recolhido no final da linha de lavagem e depois seca fora da linha usando um secador de latas. Foram testadas 12 configurações diferentes da zona de lavagem, em que o comprimento e o tempo de residência dos módulos de lavagem individuais, bem como o número de módulos foram alterados conforme listado na Tabela 1. Todos os módulos de lavagem eram do mesmo tipo. Tabela 1: Resultados do desenho da planta

[0062] Surpreendentemente, verificou-se que os ensaios que, pela mesma linha, ou seja, a mesma capacidade, a estiramento da linha de lavagem e a qualidade do produto podem ser reduzidas entre 2 a 16% e o número de módulos de lavagem de 39 a 83%.

Claims

1. Processo para fabricar velos à base de celulose que são diretamente formadas de solução de fiação de lyocell compreendendo, a. uma etapa de extrusão utilizando um dispositivo de extrusão (1) capaz de extrudar uma pluralidade de fios de uma solução de lyocell, em particular disposta em uma ou mais fileiras para formar uma cortina, e ainda capaz de estirar as fios de solução, b. uma primeira etapa de lavagem realizada em uma primeira zona de lavagem com meios (7) para alimentar licor de lavagem aos fios de solução diretamente após ao estiramento e antes da formação do velo, sendo que filamentos de celulose parcialmente coagulados são formados, c. uma etapa de formação de velo realizada em uma zona de formação de velo com um dispositivo de formação de velo (4) no qual os filamentos parcialmente coagulados são colocados para formar um velo (11), em que o dispositivo de formação de velo (4) tem porosidade suficiente para permitir que corrente de gás e licor de lavagem sejam extraídos através dele, d. uma segunda etapa de lavagem realizada em uma segunda zona de lavagem com um dispositivo de lavagem (5) que inclui múltiplos módulos de lavagem modular (2), sendo que e. um meio (6) de coleta para o velo lavado (11) ou transferir o velo (11) diretamente a estágios de processamento adicionais, e f. que o licor de lavagem é água, mistura de água/óxido de amina ou outro líquido adequado para remover o solvente, caracterizado pelo fato de que, g. cada módulo de lavagem (2) compreende um dispositivo (9) para aplicar licor de lavagem no velo (11) como uma cortina fechada uniforme de licor sobre a largura total do velo (11) em uma taxa e temperatura controladas e com força suficientemente baixa, de modo que não danifique a estrutura do velo e os filamentos coagulados e um dispositivo de escoamento (10) para pelo menos parcialmente escoar o velo (11), e h. que o processo pode operar nas velocidades de produção da linha do velo formado (11) de 5 m/min a 1000m/min.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o licor de lavagem (7) aplicado nos fios de solução antes da formação do velo é aplicado em uma forma como linha contínua de pulverização, cortina, aerossol ou névoa por, entre outros, bicos, sulcos, cilindros de pinça giratória ou discos giratórios içando o licor de lavagem em direção aos fios de solução.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o licor de lavagem usado (7) na primeira etapa de lavagem é o licor de lavagem usado vindo do primeiro módulo de lavagem (2) na segunda zona de lavagem (5) ou fornecido independente do licor de lavagem na segunda zona de lavagem.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a permeabilidade do dispositivo de formação (4) é selecionada para permitir a passagem de corrente de gás e licor de lavagem enquanto permite boa formação do velo, preferencialmente entre 4.000 e 15.000 m3/m2/h na diferença de pressão de 100Pa.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo dispositivo de lavagem (5) é operado no modo contracorrente com licor de lavagem fresco adicionado no módulo de lavagem a jusante mais distante (2).

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que em cada módulo de lavagem (2) o dispositivo de escoamento (10) é posicionado a jusante do dispositivo de aplicação de licor de lavagem (9) a uma distância suficiente para permitir tempo de residência adequado por módulo de lavagem para o licor de lavagem agir.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o tempo de residência adequado por módulo de lavagem é de 0,06 a 120 s, preferencialmente de 0,12 a 12 s, em particular preferido de 0,24 a 6 s.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que todos os módulos de lavagem (2) do dispositivo de lavagem (5) mostram essencialmente o mesmo desenho e o mesmo tempo de residência por módulo de lavagem.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um ou mais dos módulos de lavagem (2) tem a capacidade de recircular o licor de lavagem internamente para aumentar a concentração do solvente do licor de lavagem.

10. Processo, de acordo com as reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que inclui ainda uma etapa de processo para a adição de aplicação de acabamento e/ou enrijecimento por jato de água em linha (3) ao velo (11).

11. Processo, de acordo com as reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que é com material misturado ao velo (11) por dissolução ou dispersão do dito material no fluido de uma etapa de enrijecimento por jato de água (3).

12. Processo, de acordo com as reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que é em combinação com a fixação ao dito velo (11) em um ou ambos os lados de uma camada de um material adicional, preferencialmente uma camada de fibra, filme ou velo.

13. Produto obtido pelo processo, como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de possuir um peso base entre 5 a 250 gsm.

14. Dispositivo para fabricar velos à base de celulose que são diretamente formados de solução de fiação de lyocell compreendendo, a. um dispositivo de extrusão (1) capaz de extrudar uma pluralidade de fios da solução de lyocell, em particular, disposta em uma ou mais fileiras para formar uma cortina, e ainda capaz de estirar as fios de solução, b. uma primeira zona de lavagem com meios (7) para alimentar licor de lavagem às fios de solução diretamente após estiramento e antes da formação do velo, em que filamentos de celulose parcialmente coagulados são formados, c. uma zona de formação de velo com um dispositivo de formação de velo (4) no qual os filamentos parcialmente coagulados são colocados para formar um velo (11), sendo que o dispositivo de formação de velo (4) tem porosidade suficiente para permitir que corrente de gás e licor de lavagem sejam extraídos através dele, d. uma segunda zona de lavagem com um dispositivo de lavagem (5) que inclui múltiplos módulos de lavagem modular (2), e. um meio (6) de coleta para o velo lavado (11) ou transferir o velo (11) diretamente aos estágios de processamento adicionais, caracterizado pelo fato de que, f. cada módulo de lavagem (2) compreende um dispositivo (9) para aplicar licor de lavagem ao velo (11) como uma cortina fechada uniforme de licor sobre a largura total do velo (11) em uma taxa e temperatura controladas e com força suficientemente baixa de modo que não danifique a estrutura do velo (11) e os filamentos coagulados e um dispositivo de escoamento (10) para pelo menos parcialmente escoar o velo (11), e g. que o dispositivo pode operar em velocidades de produção da linha do velo formado (11) de 5 m/min a 1000m/min.

15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que os meios para aplicar o licor de lavagem (7) aos fios de solução antes da formação do velo consistem em bicos, sulcos, cilindros de pinça giratória ou discos giratórios capazes de içar o licor de lavagem em direção aos fios de solução.

16. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a permeabilidade do dispositivo de formação (4) é selecionada para permitir passagem de corrente de gás e licor de lavagem enquanto permite boa formação do velo, preferencialmente entre 4.000 e 15.000 m3/m2/h em diferença de pressão de 100Pa.

17. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o segundo dispositivo de lavagem (5) é capaz de operar no modo contracorrente com licor de lavagem fresco adicionado no módulo de lavagem a jusante mais distante (2).

18. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que em cada módulo de lavagem (2) o dispositivo de escoamento (10) é posicionado a jusante do dispositivo de aplicação de licor de lavagem (9) a uma distância suficiente para permitir tempo de residência adequado por módulo de lavagem para o licor de lavagem agir.

19. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o tempo de residência adequado por módulo de lavagem é de 0,06 a 120 s, preferencialmente de 0,12 a 12 s, em particular preferido de 0,24 a 6 s.

20. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que todos os módulos de lavagem (2) do dispositivo de lavagem (5) mostram essencialmente o mesmo desenho e o mesmo tempo de residência por módulo de lavagem.

21. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que um ou mais dos módulos de lavagem (2) tem meios para recircular licor de lavagem internamente para aumentar a concentração do solvente do licor de lavagem.

22. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 14 a 21, caracterizado pelo fato de que inclui ainda meios para a adição de aplicação de acabamento e/ou enrijecimento por jato de água em linha (3) ao velo (11).

23. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 14 a 22, caracterizado pelo fato de que inclui ainda meios para misturar material ao velo (11) dissolvendo ou dispersando o dito material no fluido de uma etapa de enrijecimento por jato de água (3).

24. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 14 a 24, caracterizado pelo fato de que inclui ainda meios para fixar no dito velo (11) em um ou ambos os lados de uma camada de um material adicional, preferencialmente uma camada de fibra, filme ou velo.