CN101235580B - 纤维素长丝纺粘织物的制造方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纤维素长丝的纺粘织物的制造方法，长丝通过喷丝头从纤维素溶液中纺出。纤维素长丝随后被引入由至少两个冷却部分构成的冷却室中，在这些冷却部分中，长丝被引导与不同速度和/或温度和/或湿度的冷却空气接触，长丝在冷却室中冷却后经由中间通道被引入作为牵伸单元的底部通道中并在牵伸单元中被气动牵伸，接着穿过带有第一扩散体和在第一扩散体之后的第二扩散体的铺放单元并随后被放置在放置装置上，在第一扩散体和第二扩散体之间布置有周围空气入口间隙，水性介质通过周围空气入口间隙喷入，使得纤维素凝结，和/或用于凝结的水性介质通过扩散体壁上的孔喷入。本发明还涉及实施本发明的方法的装置。

Description

纤维素长丝纺粘织物的制造方法和装置
技术领域
本发明涉及纤维素长丝或纤维纺粘织物的制造方法，其中长丝通过喷丝头从纤维素溶液中纺出。本发明进一步涉及实施本发明的方法的装置。 
背景技术
因此，纤维素长丝指的是从纤维素溶液中纺出并因而含有纤维素的长丝。 
生产实践中已知用纤维素长丝制造梳理织物的方法。与塑料长丝制造的纺粘织物相比，这些纤维素长丝织物具有相对容易进行生物降解的优点。此外，纤维素长丝织物可以有利地应用于卫生产品中，因为它具有相对较高的吸水性。然而，这些纤维素纤维织物在许多应用领域并不适用，因为它们的强度不够。为了提高强度，这些织物要与聚合物混合。然而，这样做的不利之处在于，它又反过来延缓或阻止了这些织物的生物降解。 
发明内容
与之相比，本发明基于解决所述的技术问题，陈述了一种本文开头提及的类型的方法，用此方法，可以制造出容易进行生物降解的纤维素长丝纺粘织物，它具有高吸收性并且仍然展现出最佳的强度特性。此外，本发明基于解决所述的技术问题，陈述了一种实施本发明方法的装置。 
为了解决该技术问题，本发明公开了一种制造纤维素长丝或纤维纺粘织物的方法，其中长丝通过喷丝头从纤维素溶液中纺出。 
其中，离开纺丝头的纤维素长丝随后被引入由至少两个冷却部分构成的冷却室中， 
其中在两个冷却部分中，长丝与不同速度和/或不同温度和/或不同湿度的处理空气和冷却空气相接触， 
其中长丝在冷却室中冷却后经由中间通道被引入作为牵伸单元的底部通道中并且在牵伸单元中被气动牵伸， 
在遍及冷却室、中间通道和底部通道的整个单元中，除供应所述处理或冷却空气外，没有另外的空气从外界供入并且因此在封闭系统内工作， 
长丝接着穿过带有第一扩散体和在该第一扩散体之后的第二扩散体的铺放 单元并随后被放置在放置装置上， 
并且其中在第一扩散体和第二扩散体之间布置有周围空气入口间隙，水性介质通过周围空气入口间隙喷入，使得纤维素凝结，和/或用于凝结的水性介质通过扩散体壁上的孔喷入。 
—处理空气或冷却空气的速度优选指的是进入空气的流动速度。 
在本发明的范围内，该至少两个冷却部分在长丝移动方向上按前后或上下布置。此处和下文中的术语“第一冷却部分”指的是长丝首先进入的冷却室的冷却部分。相应地，术语“第二冷却部分”指的是长丝在第一冷却部分之后进入的冷却部分。实践中，第一冷却部分被布置在第二冷却部分上面或垂直地位于其上。在本发明的范围内，喷丝头被布置在第一冷却部分上面或垂直地位于其上。 
按照本发明的特别优选的实施方式，纤维素长丝被纺织为Lyocell长丝。此处，Lyocell长丝指的是由水和有机物质混合物中的纤维素溶液纺出的长丝。在本发明范围内，使用的是水和氧化叔胺(tertiary aminoxide)混合物中溶解的纤维素溶液。而氧化叔胺就是上面提到的有机物质。优选地，使用N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)作为氧化叔胺。 
本发明优选实施方式的特征在于，纤维素溶液中的纤维素浓度为0.5-25％重量比，优选1-22％重量比。此处纤维素浓度优选为1.5-21％重量比，特别优选为2-20％重量比。 
在本发明范围内，供应到第一冷却部分的空气速度小于供应到第二冷却部分的空气速度。按照本发明的推荐具体实施方式，供应到第一冷却部分的空气速度与供应到第二冷却部分的空气速度的比率为1∶10-1∶1，优选为1.5∶10-6∶10，更优选为1.5∶10-4.5∶10。 
按照本发明方法的优选实施方式，进入第一冷却部分的冷却空气温度高于进入第二冷却部分的冷却空气温度。实践中，供应到第一冷却部分的冷却空气温度为18-80℃，而供应到第二冷却部分的冷却空气温度为18-35℃。 
按照一个具体实施方式，进入两个冷却部分的冷却空气的相对湿度为60-100％。然而，供应到这些冷却部分的冷却空气的湿度至少相当于从周围空气吸收的湿度。在本发明范围内，雾气(相对湿度＞100％)被引入第一冷却部分和/或第二冷却部分。 
可以将在冷却室中经过冷却后的长丝进行气动牵伸并随后放置在放置装置上。 
气动牵伸实际上发生在布置在冷却室下游的牵伸单元中。优选将长丝放置在放置筛网输送机上。 
本发明的特别优选的具体实施方式的特征在于，长丝在被放置到放置装置之前，更被处理的长丝发生至少部分的纤维素凝结。这种使长丝发生凝结的处理优选在气动牵伸之后并在放置之前进行。该处理实际上通过含水介质来进行，更优选通过水和/或蒸汽和/或含水溶液和/或含水混合物来进行。此处含水溶液特别指的是有机物水溶液，优选NMMO水溶液。用含水介质处理优选通过喷雾处理进行，其中实际上使用适当的喷头或喷雾器。上述对长丝的处理优选在按照本发明的装置中进行，下文将进一步详细解释其位置。 
按照本发明的特别优选具体实施方式的特征在于，长丝被放置后形成的织物带用含水介质进行处理或冲洗并随后进行脱水。此处的含水介质也优选为水和/或蒸汽和/或含水溶液和/或含水混合物。优选水或NMMO水溶液用作水性介质或冲洗流体。在本发明范围内，长丝被放置在透气并透水的放置筛网输送机上，以形成织物带并以织物带的形式被进一步输送。其后，织物带用水性介质在布置于放置筛网输送机下游的输送机或筛网输送机上进行处理/冲洗。在本发明范围内，织物带在冲洗处理后要进行脱水。脱水实际上通过在真空站中进行真空处理和/或在压榨系统中压榨织物带来实施。按照推荐的具体实施方式，织物带用水性介质反复处理并随后在各种情况下进行脱水。按照优选具体实施方式，用水性介质处理和随后脱水至少进行三次。经过最终的冲洗和脱水处理后，实践中推荐烘干织物带后再卷绕织物带。织物带在烘干之前被压紧以设定一定的织物带特性也在本发明范围内，特别地，按照优选具体实施方式通过喷水来压紧织物带。此外，也可以在烘干织物带前对织物带进行增柔处理以产生一定的织物特性。 
为了解决本发明的技术问题，本发明进一步公开了实施本发明方法的装置，它具有喷丝头、冷却室、牵伸单元和放置装置，其中通过喷丝头从纤维素溶液中纺出长丝，其中冷却室被分为至少两个冷却部分，在其中可以供给长丝不同速度和/或不同温度和/或不同湿度的处理或冷却空气，其中冷却室通过中间通道与底部通道相连接，其中该底部通道作为所述装置的牵伸单元，长丝在牵伸单元中被气动牵伸，冷却室与牵伸单元之间的连接部分对外界封闭或被设计为无空气供应到外界，其中长丝最后被放置到放置装置上，其中在牵伸单元与放置装置之间布置具有第一扩散体和在该第一扩散体之后的第二扩散体的铺放单 元，在第一扩散体和第二扩散体之间布置有周围空气入口间隙，水性介质能通过周围空气入口间隙喷入，使得纤维素凝结，和/或用于凝结的水性介质能通过扩散体壁中的孔喷入。在本发明范围内，该装置包含纤维素溶液供给装置，通过它向喷丝头供给纤维素溶液。 
实践中喷丝头的孔密度为0.529孔/cm2，优选为1-8孔/cm2，更优选为1.5-7.5孔/cm2，非常优选地孔密度为2-5孔/cm2和特别优选地为2.5-4.5孔/cm2，例如为3.5孔/cm2。孔指的是喷丝头或喷丝头的纺丝板(nozzle plate)上的孔，通过它长丝离开。实践中孔的直径为约0.1-1mm。按照具体实施方式，孔或相关的孔被布置在均匀分布的纺丝板上。按照另一具体实施方式，孔被分布为确保长丝具有一定的物理特性，这样孔的密度由纺丝板向外部逐渐增大。然而，孔密度也可以是由纺丝板中心到外围区域逐渐降低。 
在本发明范围内，冷却室被布置为距喷丝头或喷丝头的纺丝板有一定距离。优选在纺丝板和冷却室之间布置一台单体抽吸装置。该单体抽吸装置从正好位于纺丝板下面的长丝成形空间抽出空气。因此，与长丝一起逸出的气体，更优选为分解产物及类似物从系统中去掉。同样应强调的是，通过单体抽吸装置，可以按有利的方式控制纺丝板下面的气流。 
按照推荐的具体实施方式，冷却室通过中间通道与底部通道相连，其中底部通道形成该装置的牵伸单元。本发明特别优选的具体实施方式的特征在于，在冷却室和中间通道之间形成对外界封闭或无外界气体供应的连接或过渡区域。实践中冷却室内仅仅有一处理或冷却空气供应发生在包括冷却室、中间通道和底部通道的整个区域中，此外没有空气从外界供入。 
实践中冷却室的出口的中间通道与楔形的底部通道入口在垂直截面会合。此处在本发明范围内，中间通道与底部通道入口在垂直截面以楔形的底部通道的入口宽度会合。可以为中间通道设置不同的俯仰角(pitch angle)。优选为中间通道的几何形状可以按使气流速度增高的方式进行变化。以这种方式，可以避免长丝在高温下发生不希望有的松弛。 
在本发明范围内，在牵伸单元(底部通道)和放置装置之间布置了带有至少一个扩散体的铺放单元。按照本发明特别优选的实施方式，该铺放单元包括第一扩散体和在其后的第二扩散体。此处，周围空气入口间隙优选为布置在第一扩散体和第二扩散体之间。按照强烈推荐的具体实施方式，长丝通过周围空气入口间隙在纤维素发生凝结的情况下被处理。实践中，水性介质，优选水和/或NMMO水溶液是通过周围空气入口间隙成雾状地喷入。此处喷头可以是被布置在周围空气入口间隙的区域，通过它水性介质成雾状地沿长丝方向被喷入。按照本发明的具体实施方式，用于凝结纤维素的水性介质是通过扩散体壁上的孔供应的。在这种情况下，喷头实际上结合在扩散体壁内，通过它水性介质成雾状地沿长丝方向被喷入。除了通过周围空气入口间隙喷入，也可以通过扩散体壁中的孔发生喷雾。 
在本发明范围内，放置装置包括至少一个连续移动的用于输送纺粘织物带的放置筛网输送机。实践中在该放置筛网输送机下面布置至少一个抽吸装置，通过它空气被抽吸通过放置筛网输送机。实践中该抽吸装置是一个抽吸风机，它是可以被控制和/或调节的。 
本发明是基于如下已实现的内容，采用本发明的方法和装置，可以由具有最佳机械特性的、更优选具有非常好的强度特性的纤维素长丝生产纺粘织物。按照本发明生产的纺粘织物具有相对高的抗磨损和抗其它机械影响的能力。而这些纤维素纤维的纺粘织物可以相对容易而低成本地进行生产。按造本发明生产的织物具有高吸收性并优选地更适宜于应用在卫生产品中。此外，按照本发明生产的纺粘织物可以毫无问题地被生物降解，因此更优选地它们可合成为一次性用品。 
在本发明范围内，采用Reicofil IV法由纤维素纤维生产纺粘织物。Reicofil IV法广泛地记载在专利文献EP1340843A1中。实际上所有该文献中记载的技术特征都可以被用于本发明的方法和装置中。按照本发明的方法，将冷却室分为至少两个冷却部分在最初特别重要。此外特别优选地，冷却室、中间通道和牵伸单元被设计为封闭的系统，其中空气供应仅作为冷却室中的处理或冷却空气供应，并优选除此之外没有其它气体从外界供入。另外在本发明的范围内，本发明特别的优点是铺放单元被分为至少两个扩散体，其中布置了周围空气入口间隙，通过该间隙成雾状喷入水性介质以凝结纤维素。 
附图说明
下面通过仅显示一个具体实施例的附图更详细地解释本发明。附图示意性地示出： 
图1按照本发明装置的垂直截面图。 
图2图1中局部A的放大图。 
具体实施方式
该附图显示了制造纤维素长丝纺粘织物的装置。此处通过喷丝头1从纤维素溶液中纺出长丝。因此，纤维素溶液从纤维素溶液供给装置Z供应到喷丝头1，图1中仅示意性地示出整个装置Z。从喷丝头1中出来后，纤维素长丝被引入冷却室2中，长丝在冷却室2中与处理或冷却空气接触。冷却室2后是中间通道3，而中间通道3后是作为牵伸单元4的底部通道5。底部通道5后是铺放单元6，在铺放单元6下面是用于放置长丝以形成织物带的放置装置，该放置装置的形式是连续移动的放置筛网输送机7。由图1中明显可见，在冷却室2、中间通道3以及更优选冷却室2和中间通道3之间的过渡区域，除用于在冷却室2中冷却长丝的处理或冷却空气外没有空气从外界供入。优选地，除供应已提及的处理或冷气空气外，在遍及冷却室2、中间通道3、底部通道5的单元中没有另外的空气从外界供入。该范围内即为所谓的封闭系统。 
优选地在示意性实施例中，长丝被纺为Lyocell长丝。按照特别优选的实施方式，纤维素溶液是纤维素在水和氧化叔胺混合物中的溶液。氧化叔胺优选为NMMO。溶液中的纤维素浓度实际上为2-19％重量比。 
图1中明显可见，按照优选的实施方式，在喷丝头1的纺丝板10和冷却室2之间布置有单体抽吸装置11，通过它可以将纺丝过程中产生的不希望有的气体驱出系统。此处，实践中抽吸时要避免在纺丝板10和单体抽吸装置11之间产生不希望有的紊流。 
该示例性实施例中的冷却室2被分为两个冷却部分2a和2b。邻接冷却室2布置有空气供应间8，它被分为上供应间部分8a和下供应间部分8b。具有不同对流散热能力的各处理空气(冷却空气)实际是从这两个供应间部分中供应的。优选地，可以由这两个供应间部分8a，8b中供应不同温度的处理空气。实践中来自上供应间部分8a的温度在18-80℃之间的处理气体到达冷却室2或上部第一冷却部分2a。优选地，来自下供应间部分8b的温度在18-35℃之间的处理气体到达冷却室2或下部第二冷却部分2b。按照本发明特别优选的实施方式，离开上供应间部分8a的处理空气的温度高于离开下供应间部分8b的处理空气的温度。然而，按照另一具体实施方式，为了调节特殊的工艺条件，离开上供应间部分8a的处理空气的温度可以低于离开下供应间部分8b的处理空气的温度。实践中，风机9a，9b与各供应间部分8a，8b相连以供应处理空气。此外，在 本发明范围内，供向冷却部分2a，2b的空气速度或空气流动速度是可变的并优选为可控制的。此外，在本发明范围内，供向各冷却部分2a，2b的处理气体的温度是可控制的。 
如图1所示，来自冷却室2出口的中间通道3与底部通道5的入口在垂直截面楔入会合，特别地，实际上在具体实施例中，是与底部通道5的入口宽度会合。优选地，中间通道3可以设置不同的俯仰角。按照推荐的具体实施方式，底部通道5朝向铺放单元6在垂直截面楔形会合。实践中，底部通道的宽度是可调的。长丝在牵伸装置4(底部通道5)中经过气动牵伸后，进入铺放单元6。 
优选地在示例性实施例中(特别参见图2)，铺放单元6包括第一扩散体13和在所述第一扩散体之后的第二扩散体14。在第一扩散体13和第二扩散体14之间布置有周围空气入口间隙15。优选地在示例性实施例中，在发生纤维素凝结的情况下穿过铺放单元6的长丝通过周围空气入口间隙15进行处理。在图中如箭头12所示。实践中，水性介质通过周围空气入口间隙15成雾状喷入，用于凝结纤维素。因此，图中未详细示出的喷头优选布外围空气入口间隙15的区域。按照本发明的具体实施方式，也可以通过扩散体14壁上适当的开口成雾状喷入促进凝结的物质。这在图中未示出。实践中，在这种情况下也雾状喷入用于凝结纤维素的水性介质。 
图2显示了每一个扩散体13，14都包含上部会合部分和下部发散部分。因而每一个扩散体13，14在其上部会合部分和下部发散部分之间都具有最细点。在第一扩散体13处，长丝牵伸所必需的高气流速度在牵伸单元5端部减小。这导致了明显的压力恢复。第一扩散体13具有发散区18，其侧壁16，17可以进行类似翼片式的调节。以此方式，可以设定发散区18的开度角α。在第二扩散体14的起始处，按照喷射器原理第二股空气可以通过周围空气入口间隙15被吸入。周围空气入口间隙15的宽度实际是可调的。优选地，第二扩散体14的开度角β也是可连续调节的。此外，推荐将第二扩散体14设置为高度可调的，这样就可以调整第二扩散体14与放置筛网输送机7的间距。作为原则的问题，所有影响两个扩散体13，14以及与专利文献EP1340843 A1中记述的Reicofil IV法相关的特征，也可以在本发明所述的装置中实现。 
按照本发明的优选实施方式，冷却室2、中间通道3、底部通道5和铺放单元6的单元，除冷却室2中的空气供应和周围空气入口间隙15的空气入口外， 该单元表现为封闭的系统。这意味着实际上没有其它的空气由外界供入该单元内，更优选为没有其它的空气供入在冷却室2与中间通道3之间以及中间通道3与底部通道5之间发生。 
脱离铺放单元6后的长丝被放置在放置筛网输送机7上形成织物带。在该透气透水的放置筛网输送机7下面，优选地在该实施例中，布置有从下方通过筛网输送机7和冲洗流体的抽吸装置19。该放置在放置筛网输送机7上的织物带随后通过冲洗台16，在其中用水性介质冲洗织物带。该水性介质优选为水和/或NMMO水性溶液或水和NMMO的混合物。然后，织物带经过脱水台17，在其中对织物带进行脱水。脱水可以是通过真空处理和/或在挤压系统中进行挤压来进行。在本发明范围内，织物带随后在下一个冲洗台16中再次进行冲洗，然后在下一个脱水台17中再次进行脱水。其中该工序(冲洗和脱水)优选至少反复进行三次。然后，实践中织物带被烘干并按照优选实施方式被卷绕起来。 

Claims (9)

1.纤维素长丝的纺粘织物的制造方法，其中长丝通过喷丝头(1)由纤维素溶液纺出，
其中纤维素长丝随后被引入由至少两个冷却部分(2a，2b)构成的冷却室(2)中，
其中向两个冷却部分(2a，2b)中的长丝供应不同速度和/或不同温度和/或不同湿度的处理或冷却空气，
其中长丝在冷却室(2)中冷却后经由中间通道(3)被引入作为牵伸单元(4)的底部通道(5)中并且在牵伸单元(4)中被气动牵伸，
在遍及冷却室(2)、中间通道(3)和底部通道(5)的整个单元中，除供应所述处理或冷却空气外，没有另外的空气从外界供入并且因此在封闭系统内工作，
长丝接着穿过带有第一扩散体(13)和在该第一扩散体之后的第二扩散体(14)的铺放单元(6)并随后被放置在放置装置上，
其中在第一扩散体(13)和第二扩散体(14)之间布置有周围空气入口间隙(15)，水性介质通过周围空气入口间隙(15)喷入，使得纤维素凝结，和/或用于凝结的水性介质通过扩散体壁上的孔喷入。
2.按照权利要求1所述的方法，其中纺出的长丝是Lyocell长丝。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其中使用的纤维素溶液是纤维素在水和氧化叔胺混合物中的溶液。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其中纤维素溶液中的纤维素浓度为0.5-25％重量比。
5.按照权利要求1或2所述的方法，其中供应到第一冷却部分(2a)的空气速度与供应到第二冷却部分(2b)的空气速度的比率为1∶10-1∶1。
6.按照权利要求1或2所述的方法，其中供应到第一冷却部分(2a)的冷却空气温度为18-80℃，而供应到第二冷却部分(2b)的冷却空气温度为18-35℃。
7.按照权利要求1或2所述的方法，其中长丝被放置后，形成的织物带用水性介质进行处理或冲洗，并随后被脱水。
8.用于实施按照权利要求1-7中任一个所述的方法的装置，具有喷丝头(1)、冷却室(2)、牵伸单元(4)和放置装置，其中长丝通过喷丝头(1)从纤维素溶液中纺出，
其中冷却室(2)被分为至少两个冷却部分(2a，2b)，在这些冷却部分中向长丝可供应不同速度和/或不同温度和/或不同湿度的处理或冷却空气，
其中冷却室(2)通过中间通道(3)与底部通道(5)相连，其中该底部通道(5)形成所述装置的牵伸单元(4)，长丝在该牵伸单元中能被气动牵伸，
冷却室(2)与牵伸单元(4)之间的连接部分对外界封闭或被设计为无空气供应到外界，并且设有放置装置，长丝最后能被放置到该放置装置上，
其中在牵伸单元(4)与放置装置之间布置具有第一扩散体(13)和在该第一扩散体之后的第二扩散体(14)的铺放单元(6)，
在第一扩散体(13)和第二扩散体(14)之间布置有周围空气入口间隙(15)，水性介质能通过周围空气入口间隙(15)喷入，使得纤维素凝结，和/或用于凝结的水性介质能通过扩散体壁中的孔喷入。
9.按照权利要求8所述的装置，其中喷丝头(1)的孔密度为0.5-9孔/cm2。
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