CN101952322B - 模制体的生产方法及实施装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一套由某种基质生产模制体的方法。这里，用于制作可成形溶液的基质，将首先与某种溶剂混合，然后，在将加入的溶剂至少有部分从混合液中分离出后，可成形溶液被注入到成形装置中，而在成形加工之前，可成形溶液应先被稀释。

Description

模制体的生产方法及实施装置
技术领域
本发明涉及一套由某种基质生产模制体的方法。这里，用于制作可成形溶液的基质，将首先与某种溶剂混合，然后，在将加入的溶剂至少有部分从混合液中分离出后，可成形溶液被注入到塑形装置中。此外，本发明还涉及一套该方法的实施装置。
背景技术
在这里，所有由天然或人工基质制成的物体，都被包含在“模制体”这个概念之中。一般来说，可借助于模具，使基质具有模制体的形状。对于基质，举例来说，有理应提及但又绝不局限于此的粘胶纤维基质。
粘胶纤维，是由纤维素作为基底材料，并在工业上采用粘胶方法生产出来的。粘胶纤维具有与棉纤维相同的化学性质。
与粘胶纤维类似的产品有莫代尔纤维。莫代尔纤维也同样100％由纤维素构成，而且跟粘胶纤维一样，也是由天然纤维素制成。然而，采用稍有变化的生产工序，就可使其获得更高的纤维强度和更好的纤维特性。
同样地，天丝(Tencel)纤维和莱塞尔(Lyocell)纤维也被归到纤维素纤维中。对于Lyocell纤维，纤维素可借助于无毒溶剂NMMO(N-甲基吗啉-M-氧化物)，在自身不发生变化的情况下直接溶解，而不会先与氢氧化钠发生反应，或是衍生出黄药。Lyocell纤维的纺丝过程，在经稀释的富含水的NMMO-槽中完成。在这里，纤维素的溶解极限值不会被超出，纤维素可因此形成线状。为实现该目的，将通过纺丝喷嘴喷入合适的纺丝溶液。在DE 1 713 486，US-A-3 447 939或GB 8 216 566中，对Lyocell方法作了示例性描述。合适的纺丝溶液，可示例性地由在水平面上工作的成形反应器制成，这在DE 198 37 210或WO 02/20885 A1中有相应描述。
在这些装置中，可按照公知的方法，生产出纺丝溶液，且制得的纺丝液具有纺丝过程所需的可后续加工的粘度，以及与此对应的纤维素浓度。然而，与纺丝过程相对应的装置，只能对具有较低粘度的纺丝液进行加工，这极大地降低了纺丝液的生产效率。在特殊情况下，很低的粘度及与此对应的低纤维素含量是有必要的，而此时若按照公知的技术将无法再高效率地生产出纺丝溶液。
发明内容
本发明的任务在于，从本质上提高可成形溶液及模制体的生产效率。
为解决上述任务，可成形溶液将在成形操作之前被稀释。
本发明的原理在于，使可成形溶液(如纺丝溶液)的生产过程与成形加工过程(如纺丝)相分离，并使每个过程都具有其最佳的粘度(或者说纤维素浓度)。由于原则上公知的成形反应器在高粘度下具有明显更高的工作效率，因此，这一级操作将在更高的纤维素浓度下完成，而只有当生产的纺丝溶液达到纺丝装置所需的粘度(或者说纤维素浓度)时，才用适当浓度的氧化胺-单水合物对其进行稀释。
在设备技术上，可成形溶液的生产过程与成形加工过程相分离的技术，其特征在于，在原有成形反应器与成形装置之间，串接有一个混合器。在混合器中，高粘度的可成形溶液被稀释。此外，由串接的相应缓冲容器，可对该方法的两个步骤作清晰划分。
生产的模制体类型具有次要意义。优选地生产花丝、流丝线(Fliesse)或者说长丝纱线。但也可生产胶片、中空纤维、薄膜或其它类似物。将可成形溶液制成所需纤维素模制体的成形加工，可通过公知的用于生产纤维的纺丝喷嘴——隙缝式喷嘴或中空线纺丝喷嘴实现。紧接着的成形加工，或者说，在将已经成形加工的可成形溶液注入到冷凝槽之前，还可使可成形液延展。
作为溶剂，可优选使用氧化叔胺，特别是氧化胺-单水合物。然而，对于本发明，并不局限于上述两种溶剂。而且，本发明也不局限于纤维素，像蛋白质、聚乳酸、淀粉或是它们的混合物，也都可被包含在内。
在本方法的起始阶段，待溶解物质应特别具有1％至80％的含水量。然后，它将在溶剂作用下溶解。在该方法操作过程中，水含量将降低到溶解窗(Loesefenster)的浓度。
在本方法的第一个步骤结束时，应在氧化胺-单水合物中，示例性地制出待溶解物浓度为12％至28％的纺丝液。但纺丝溶液不可急于放到缓冲容器中。而应该在为纺丝作好准备后，优选再用氧化胺-单水合物对其进行稀释，直至形成可在纺丝装置中轻易完成纺丝操作的溶液。此外，按照本发明的提议，将用容积泵在增压条件下输送纺丝溶液，而用第二级容积泵将氧化胺-单水合物配送到物质流中。在这里，两个容积泵以如下方式确定，即在氧化胺-单水合物中产生的纺丝液，其所溶解的物质具有所期望的低浓度值4％至14％。这里，将在混合器中对已稀释的纺丝液进行处理，而混合器可具有任意的布置形式。此外，混合器也可能额外地用于缓冲。
如有可能，已均匀化的纺丝液，将在经过带或不带升压泵的混合器后，被压进纺丝液过滤器，从而使纺丝液进一步均匀化。过滤器的筛孔直径优选为1至500微米。
为监控纺丝液，将对混合器前后的纺丝液及氧化胺-单水合物的折光指数和温度进行检验。折光指数应介于1.48和1.49之间。
为防止纺丝液的稠度发生改变，应对所有的管路、泵和混合器，也就是说，尽可能将所有的配套件(纺丝液与其机组状况直接相关)，以及氧化胺-单水合物的管路进行加热。温度被选在80至120摄氏度之间。
此外，所有含有纺丝液、氧化胺-单水合物及/或已稀释纺丝液的配套件，应使用压力和温度传感器进行监控，并确保不会出现不允许的过压现象。该功能可由比如爆破盘实现。
纺丝液在缓冲容器中存储时，应注意缓冲容器也要被加热，而且纺丝液在被引入和输送出缓冲容器时均应无气泡。纺丝液优选在预压力下被输送出缓冲容器。其中，为产生预压力，可示例性地将氮气加到产品表面。此外，氮气还应被轻微增湿。
附图说明
本发明的其它优点、特征和细节，将在随后通过对优选实施例的描述，以及借助于相关示意图得出。其中，给出的唯一示意图，以方框图形式展示了按照本发明的由再生原料生产模制体的方法。
为此，所需的纤维素将通过输入管路1，被输送到成形反应器2中。这种类型的成形反应器，在DE 199 40 521 A1或DE 41 18 884中作了示例性公知。然而，本发明并不局限于这种类型的成形反应器。所有可将再生原料加工成适于后续纺丝操作的加工装置，都可用在本发明中。
在给出的实施例中，对再生原材料的加工处理，是通过某种溶剂(优选氧化胺-单水合物)实现的。其中，溶剂由另一条输入管路3输送给成形反应器。
在成形反应器2中，在不断供入热量的前提下，可实现原材料与溶剂的充分拌匀，同时也可实现溶剂蒸发，以产生粘度相对较高的纺丝液。纺丝加工将在随后由卸料装置4输送给缓冲容器5，并在根据需要输入热量的情况下暂存于其中。纺丝液一旦被消耗，容积泵6就会从缓冲容器5中提取出粘度相对较高的纺丝液，并将纺丝液输送给混合器7。在容积泵6和混合器7之间的传输路径上，或是直接在混合器7中，将同样通过容积泵8在物质流中加入某种溶剂(优选氧化胺-单水合物)。而这可通过输入管路9实现。
此时，混合器7中的纺丝液将被引入的氧化胺-单水合物稀释。其中，混合方式和混合器自身具有次要的意义。
经稀释的纺丝液将从混合器7中排出，并经泵13被挤压到纺丝液过滤器10中。在这里，纺丝液将被再次均匀化。之后，如有需要，纺丝液可被暂存到另一个缓冲容器11中。而随后在装置12中就可实现原本的纺丝操作。
标号清单
  1   输入管路
  2   成形反应器(Knetreaktor)
  3   输入管路
  4   卸料装置
  5   缓冲容器
  6   泵
  7   混合器
  8   泵
  9   输入管路
  10   纺丝液过滤器
  11   缓冲容器
  12   纺丝装置
  13   泵

Claims (25)

1.一种由一种基质生产模制体的方法，其中，首先将所述基质与一种氧化叔胺溶剂混合用于制作纺丝溶液，然后将这种氧化叔胺溶剂至少有部分地从混合液中分离出来，再将纺丝溶液注入到纺丝装置中进行成形操作，这种方法的特征在于，在成形操作之前将纺丝溶液稀释。
2.一种由一种基质生产模制体的方法，其中，首先将所述基质与一种氧化胺-单水合物溶剂混合用于制作纺丝溶液，然后将这种氧化胺-单水合物溶剂至少有部分地从混合液中分离出来，再将纺丝溶液注入到纺丝装置中进行成形操作，这种方法的特征在于，在成形操作之前将纺丝溶液稀释。
3.按照权利要求1或2的方法，其特征在于，所述基质由蛋白质、聚乳酸、淀粉或它们的混合物构成。
4.按照权利要求3的方法，其特征在于，在本方法的起始阶段，所述基质应特别具有1％至80％的含水量，并通过所述溶剂溶解。
5.按照权利要求2的方法，其特征在于，在氧化胺-单水合物中，纺丝溶液含有浓度为12％至28％的所述基质。
6.按照权利要求5项的方法，其特征在于，纺丝溶液在纺丝操作前，将用氧化胺-单水合物对其再次稀释。
7.按照权利要求6的方法，其特征在于，借助于容积泵(6)将所制得的纺丝溶液在过压情况下输送，借助于第二级容积泵(8)将氧化胺-单水合物配送到物质流中。
8.按照权利要求7的方法，其特征在于，容积泵(6)与第二级容积泵(8)互相配合，从而使氧化胺-单水合物中产生的纺丝溶液所含有的被溶解的物质具有所期望的低浓度值4％至14％。
9.按照权利要求8的方法，其特征在于，经稀释的纺丝溶液在静态或动态搅拌混合器(7)中进行加工处理，其中，将混合器(7)直接在线接入随后的分配管路中，或是将其以与分配管路分离的形式设置，同时，混合器(7)还具有额外的缓冲功能。
10.按照权利要求9的方法，其特征在于，已均匀化的纺丝溶液在流经具有或未具有升压泵的混合器(7)后，通过纺丝溶液过滤器(10)对其加压，从而使纺丝溶液进一步均匀化，其中，过滤器(10)的筛孔直径为1至500μm。
11.按照权利要求10的方法，其特征在于，在线控制混合器(7)前后的纺丝溶液及氧化胺-单水合物的折光指数和温度。
12.按照权利要求11的方法，其特征在于，折光指数介于1.48和1.49之间。
13.按照权利要求12的方法，其特征在于，将含有浓缩纺丝溶液、氧化胺-单水合物或己稀释纺丝溶液的至少部分管路、泵、混合器加热到80至120℃。
14.按照权利要求13的方法，其特征在于，对于含有纺丝溶液、氧化胺-单水合物或己稀释纺丝溶液的至少部分配套件，通过压力和温度传感器对其进行检测，并/或通过爆破片来确保其在非正常过压下的安全性。
15.按照权利要求14的方法，其特征在于，将浓缩的纺丝溶液储存在缓冲容器(5)中，或直接由容积泵(6)将其输送给混合器。
16.按照权利要求14的方法，其特征在于，将经稀释的纺丝溶液储存在缓冲容器(11)中，或直接将其输送给纺丝装置(12)，用于成形加工。
17.按照权利要求15的方法，其特征在于，将纺丝溶液在缓冲容器(11)中加热。
18.按照权利要求15，16或17的方法，其特征在于，将经稀释的纺丝溶液由底部、侧面或由顶部无气泡地输入到缓冲容器(5，11)中，并同样无气泡地将其向下排出。
19.按照权利要求18的方法，其特征在于，使用雷达探空仪，对缓冲容器(5，11)的填充状态进行在线测量。
20.按照权利要求18的方法，其特征在于，在预压力作用下，将缓冲容器(5，11)中的纺丝溶液加到产品表面。
21.按照权利要求20的方法，其特征在于，通过氮气产生预压力。
22.按照权利要求21的方法，其特征在于，将氮气轻微加湿。
23.一种按照权利要求1至22中任一项的方法实施的装置，其特征在于，在成形反应器(2)和纺丝装置(12)之间串接有一个用于减小纺丝溶液粘度的混合器(7)，用于纺丝溶液的成形。
24.按照权利要求23的装置，其特征在于，在成形反应器(2)与纺丝装置(12)之间并且/或者在混合器(7)与纺丝装置(12)之间，设置有缓冲容器(5，11)，用于纺丝溶液的成形。
25.按照权利要求23或24的装置，其特征在于，在混合器(7)的后端设置纺丝溶液过滤器(10)。
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