CN113891962B - 用于在制造纤维素非织造织物期间进行喷嘴清洗的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助于气流对非织造织物喷嘴进行清洗的方法，所述非织造织物喷嘴用于由在含水分的有机溶剂中的纤维素的溶液借助于通过所述非织造织物喷嘴的喷嘴孔挤压所述溶液以形成长丝并且沿挤压方向拉伸所述长丝来制造纤维素非织造织物，在所述方法中，在喷嘴表面处积存包含纤维素的污染物。根据本发明的方法包括下述步骤：a）借助于析出纤维素的、含水的流体对污染物进行喷射；b）借助于所述气流剥离并且运走污染物。

Description

用于在制造纤维素非织造织物期间进行喷嘴清洗的方法和 设备

技术领域

本发明涉及一种用于在制造纤维素非织造织物期间清洗非织造织物喷嘴的方法。

另外，本发明涉及一种用于在制造纤维素非织造织物期间清洗非织造织物喷嘴的设备。

背景技术

数十年来，使用具有不同的喷嘴的不同方法，以便通过下述方式由不同的聚合物熔体和溶液制造细纤维和长丝：借助于基本上平行于挤压方向取向的热气流拉伸从喷嘴中挤压的长丝。然后，如此制成的纤维或者说长丝能够作为无纺织物储存在经穿孔的表面上、例如储存在滚筒或者输送带上。然后，视方法和所使用的聚合物而定地，所制成的无纺织物要么直接被卷起，要么首先被再处理，然后被卷起成辊并且预加工用于销售。为了进一步降低生产成本，在无纺织物质量至少保持一致的情况下，提高产量并且降低能量需求是非织造织物行业的最大的优化领域。

如US3543332所述，例如聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚醋酸乙烯酯、醋酸纤维素和许多其他能够熔化的或者可溶的物质能够用作原材料。如US6306334、US8029259和US7922943所述，还开发了用于由莱赛尔纤维纺丝液制造非织造织物的方法。作为另一个例子，在US7939010中描述了由淀粉制造非织造织物。由于所使用的原材料在其特性方面、特别是在流变性方面有时不同，因此，对喷嘴设计的灵活性和可适配性的要求提高。

直至目前用于根据熔喷法来制造无纺织物的喷嘴，能够粗略地划分为单行的喷嘴和多行的喷嘴。

如US3825380所述的单行的喷嘴虽然能够用于由熔体和溶液制造无纺织物，但是视熔体的或者说溶液的粘度而定地，压力损失能够是非常高的，并且最大的产量由此能够是非常小的。为了满足对更细的纤维和更高的产量的需求，虽然如US6245911和US7316552所述也在单行的喷嘴上进行进一步开发，但是该设计在几何形状和生产技术方面已经达到了其极限。例如，在开发过程中，总是进一步减小挤压毛细管之间的间距，以便提高每个喷嘴的产量以及降低运行时纺丝故障的危险。视所使用的熔体或者说溶液和所选择的运行参数而定地，单行的喷嘴的产量是10kg/h/m至100kg/h/m。

为了提高产量，已开发在US4380570中描述的多行的针式喷嘴。在此，通过具有多个行和列的喷嘴经由空心针挤压熔体或者说溶液。与单行的喷嘴相比，通过产生的针场能够提高每个喷嘴的产量。

WO 2019/068764 描述一种新类型的喷嘴，所述喷嘴具有多个挤压毛细管，所述挤压毛细管布置在至少两个相继的行中，其中，挤压毛细管布置在从底板中伸出来的并且与这个底板一体地构造的挤压柱中。这种类型的喷嘴下文中被称为“柱形喷嘴”。

如上所述，在非织造织物喷嘴的设计和生产方面投资了很多努力，以便提高每个非织造织物喷嘴的产量。但是，与所选择的非织造织物喷嘴技术无关地，非织造织物喷嘴应该无故障地正常运行，并且每个非织造织物喷嘴的运行时间应该尽可能长。

即使重要的参数（例如熔体温度或者说纺丝液温度、初级空气温度、熔体分布或者说纺丝液分布和纺丝压力）是一致的，由于原材料中的、熔体或者说纺丝液中的杂质，也能够发生挤压故障、长丝的撕裂现象（Abrissphänomen）、短链大分子在挤压逸出时的积聚或者熔体或者纺丝液围绕初级空气逸出孔的沉积。然后，所提到的故障在非织造织物中作为孔或者“投梭（shot）”重新被发现。如果非织造织物喷嘴上的污染物随时间增加，由于挤压孔相互干扰并且非织造织物喷嘴遮没，则需要使设施停机，这导致生产损失。

然后，将喷嘴拆卸，并且在用于处理塑料熔体的非织造织物喷嘴的情况下（如US3485670、US3865628和JP2009155769所述），通过热解或者水解来清洗。

在用于制造短纤维的莱赛尔纤维纺丝喷嘴的情况下，也存在用于清洗喷嘴的指导（US5415697），并且不仅对于塑料熔体、而且对于纤维素纺丝液，也存在过滤设备（US6033609），以便在挤压长丝时阻止熔体或者说纺丝液中的杂质并且因此提高纺丝稳定性。然而，过滤器选择得越细，该过滤器堵塞得就越快，并且积聚高的压力损失。最后，必须再次关断和拆卸喷嘴，因为必须更换过滤器，这又导致生产损失。

由于在由塑料熔体进行非织造织物制造时以合成的方式制造原材料，并且不仅能够监控纯度、还能够监控分子重量分布，因此，通过预先清洗和监控喷嘴孔、不断的工艺监控和在喷嘴上游的过滤器来实现良好的喷嘴运行时间。如果挤压孔尽管如此仍产生纺丝故障，则将该挤压孔永久地塞住，或者对整个非织造织物喷嘴进行分解和清洗（如上所述）。

在由纤维素纺丝液制造非织造织物时，涉及一种天然原材料，在该天然原材料的情况下，纸浆中的分子重量分布以及污染程度在生产期间强烈变化。与制造塑料非织造织物不同，其中，由一定量的熔体也产生几乎一样多的非织造织物，在制造纤维素非织造织物时需要处理大约10倍的纺丝液，以实现相同的生产率。由于纺丝液通常是具有3%至17%的纤维素质量分数的溶液，因此，与在塑料非织造织物制造的情况下迄今为止已知的技术相比，对每个喷嘴的产量、非织造织物设施的总产量、非织造织物喷嘴的纺丝稳定性和喷嘴的运行时间的要求更高。

在运行用于制造纤维素非织造织物的非织造织物喷嘴时，能够总是一再出现挤压故障和纺丝故障，这导致纺丝液保持粘接在喷嘴的挤压侧上或者说初级空气逸出开口的环境中。由此干扰初级空气，并且在非织造织物喷嘴下方产生不利的湍流。

这进一步导致，还干扰相邻的挤压孔并且在那里也产生纺丝故障，所述纺丝故障要么作为“投梭”出现在产品中、要么沉积在喷嘴表面处。

如果喷嘴表面过度被污染，则需要使非织造织物喷嘴停机并且对其进行清洗。随着时间的推移，也对产品的质量造成损害，因为随着非织造织物喷嘴的污染程度的增加，在产品中也能够看到更多的纺丝故障。

发明内容

因此，本发明的任务在于，延长非织造织物喷嘴的运行时间并且改进用于制造纤维素非织造织物的设施的生产率。

该任务通过用于借助于气流对非织造织物喷嘴进行清洗的方法来解决，所述非织造织物喷嘴用于由在含水分的有机溶剂中的纤维素的溶液借助于通过非织造织物喷嘴的喷嘴孔挤压所述溶液以形成长丝并且沿挤压方向拉伸所述长丝来制造纤维素非织造织物，在所述方法中，在非织造织物喷嘴的表面处积存包含纤维素的污染物，所述方法包括下述步骤：

a.借助于析出纤维素的、含水的流体对污染物进行喷射

b.借助于所述气流剥离并且运走污染物。

此外，该任务通过用于执行根据本发明的方法的设备来解决，该设备包括

喷射设备，所述喷射设备包括至少一个喷射喷嘴，所述喷射喷嘴用于将析出所述纤维素的、含水的流体施加到所述非织造织物喷嘴的表面上。

在从属权利要求中列举优选的实施方式。

附图说明

图1在侧视图中示出在非织造织物喷嘴下方的根据本发明的设备的一种实施方式

图2在正视图中示出根据本发明的设备的两种实施方式

图3透视地示出根据本发明的方法的一种实施方式的功能

图4在侧视图中示出具有串联连接的非织造织物喷嘴的根据本发明的方法的一种实施方式

图5示意性示出根据本发明的方法的一种实施方式的流程。

具体实施方式

借助本发明提供一种方法和一种设备，所述方法和所述设备能够延长非织造织物喷嘴的运行时间并且改进用于制造纤维素非织造织物的设施的生产率。

根据本发明的方法尤其能够实现在正在进行的运行期间借助于根据本发明的设备清洗非织造织物喷嘴的喷嘴表面。

根据本发明的方法能够用于清洗用于由纺丝液制造非织造织物的非织造织物喷嘴，在所述纺丝液中纤维素已溶解。

以纤维素非织造织物的制造为例，基于根据本发明的方法得出在生产设施的经济性、设施的运行、产品质量和工作安全性方面的大量的改进和优点，因为设施可用性更高并且需要对非织造织物喷嘴进行拆卸和清洗的次数更少。

根据本发明，实现一种意想不到的清理效果，其方式是，析出纤维素的、含水的流体要么有针对性地喷射到非织造织物喷嘴表面处的污染物上、要么以覆盖面的方式喷射到污染物的区域中。已表明，由此短时间地在非织造织物喷嘴处还形成更多污染物。由于所述喷射，短时间地还产生更多挤压故障和纺丝故障。但是，现在污染物基本上由经挤压的纺丝液（即纤维素溶液）组成。通过所述喷射，纤维素从污染物/纺丝液中凝结，并且在非织造织物喷嘴上形成固体薄膜或者说薄层。在短时间之后，该固体薄膜或者说薄层突然被从非织造织物喷嘴中逸出的气流卷走并且从非织造织物喷嘴表面上扯下。因此，非织造织物喷嘴表面被突然清洗。

气流产生的方式在此对于执行根据本发明的方法而言不重要，所述气流产生在上述类型的非织造织物喷嘴中能够变化。

进一步在上文中描述的全部类型的非织造织物喷嘴都具有初级空气逸出开口和气流的相应单独的导向部，然而所述导向部都能够实现根据本发明的清洗原理。

有利地，基于根据本发明的方法，需要更换非织造织物喷嘴的次数明显更少。因此，非织造织物喷嘴的运行时间延长并且生产设施的生产率提高。

不具有根据本发明的方法的非织造织物喷嘴的运行时间是数小时至数天。必须替换定位在非织造织物喷嘴上游的并且通常由于过高的被压而需要更换的细过滤器，也是造成这种情况的原因。通过根据本发明的方法，过滤器能够选择得更粗或者说能够完全省去，因为能够快速地清除非织造织物喷嘴表面处的污染物。由此，非织造织物喷嘴的运行时间能够延长数周。

非织造织物喷嘴的更换的间隔延长，导致用于非织造织物喷嘴的拆卸、分解、清洗、重新检查、组装和重新安装的花费减小。与用于产生短纤维的喷嘴相比，非织造织物喷嘴明显更大。由于每个非织造织物喷嘴的长度为1m至5m并且包括纺丝液分配器在内质量为数吨，因此，对非织造织物喷嘴的每次操纵以及每次安装和拆卸，对于运行人员来说都耗费巨大努力。由于这是非常昂贵的精密工具，因此，在拆卸、组装和清洗时必须非常小心。

已经表明为根据本发明的另外的优点的是，在计划的产品转换或者停机的情况下，即使在停机数天之后也不必拆卸该非织造织物喷嘴。在重新起动纺丝液并且非织造织物喷嘴接头（Anspinnen）时，虽然首先在非织造织物喷嘴表面上产生污染物，但是也根据根据本发明的方法移除这些污染物，并且能够无故障地继续生产。

根据本发明的方法的优点在于，能够任意频繁地重复该方法，而无需大的花费（因为不必拆卸非织造织物喷嘴）。

在一种优选的实施方式中，所述方法在正在进行的制造过程期间并且在不中断所述制造过程的情况下执行。

根据本发明的方法能够实现：在清洗过程期间不必使制造过程、尤其是纺丝液制造和对非织造织物喷嘴的供应停止。尤其与由塑料颗粒制造非织造织物不同，对纺丝液供应部和溶剂回收利用部的停止、清洗和再次起动是非常费事的。纺丝液供应部能够运行得越恒定，产生的作业花费就越少，设施的生产率就越高。

如果在生产辊的端部处或者在从一个辊转换到下一个辊时执行根据本发明的方法，则能够要么丢弃该辊的最后几层、要么丢弃包含有被扯下的污染物的整个转换辊。随后，能够借助干净的非织造织物喷嘴无纺丝故障和污染物地继续进行生产。因此，能够无中断地实现正在进行的制造过程。

在一种优选的实施方式中，根据本发明的方法的特征在于，该方法包括下述另外的步骤：

c.对所述非织造织物喷嘴的表面进行视觉控制

d.对非织造织物喷嘴的表面处的污染物进行探测

e.将喷射设备定位在适合用于对污染物进行喷射的位置中。

原则上，由于能够在不中断制造过程的情况下执行根据本发明的方法，因此，能够在无具体的监控措施（Kontrollmaßnahmen）或者控制措施的情况下执行根据本发明的方法。因此，能够例如完全与实际出现的污染物无关地仅以确定的预先规定的时间间距（或者例如分别在辊更换时）在非织造织物喷嘴的整个表面上执行所述方法。

然而，优选地，在污染物的出现方面监控非织造织物喷嘴的表面，以便因此目标明确地仅清洗非织造织物喷嘴的被污染的部分。

在这种实施方式中，根据本发明的方法的特征优选在于，自动地执行所述步骤c）至e）中的至少一个步骤、优选自动地执行所有步骤c）至e）。

可选地，当然也能够手动地执行所述步骤c）至e）中的至少一个步骤、优选手动地执行所有步骤c）至e）。

优选地，在步骤a）和b）之前实施步骤c）至e）。

在另一种优选的实施方式中，根据本发明的方法的特征在于，所述含水的流体从如下组中选择：所述组由水、蒸汽、含水分的有机溶剂或者其混合物组成。

蒸汽、优选湿蒸汽能够用于清洗非织造织物喷嘴表面。

在另一种优选的实施方式中，根据本发明的方法的特征在于，从制造方法中排出剥离的且运走的污染物。

根据本发明，污染物的固体薄膜突然被从非织造织物喷嘴中逸出的气流卷走并且从非织造织物喷嘴表面上扯下。因此，非织造织物喷嘴表面被突然清洗。因此，污染物着陆在所生产的无纺织物上或者说包含在其中。该污染物沿运输方向被携带并且在生产速度的情况下与产品一起被卷起。

根据本发明，不仅能够清洗单行的间隙式喷嘴（US3825380）、多行的针式喷嘴（US4380570），或者优选能够清洗具有例如0.1m至6m的长度的上文提到的柱形喷嘴（WO/2019/068764）。

根据本发明的方法已被证明特别适合用于清洗柱形喷嘴。

每个非织造织物喷嘴的纤维素产量能够是5kg/h/m喷嘴长度至500kg/h/m喷嘴长度。

纺丝液中的纤维素含量能够是4%至17%、优选5%至15%、更优选6%至14%。

气流的温度能够是20℃至200℃、优选60℃至160℃、更优选80℃至140℃。

气流压力能够是0.05巴至5巴、优选0.1巴至3巴、更优选0.2巴至1巴。

有机溶剂能够是叔胺氧化物、优选是N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO），或者能够是离子液体。

根据本发明的用于执行根据本发明的方法的设备包括喷射设备，所述喷射设备包括至少一个喷射喷嘴，所述喷射喷嘴用于将析出所述纤维素的、含水的流体施加到非织造织物喷嘴的表面上。

在一种优选的实施方式中，根据本发明的设备的特征在于至少一个定位设备，以便使喷射设备运动到期望的地点处。

在生产设施中，多个非织造织物喷嘴能够沿生产方向串联连接，其中，其中的每个非织造织物喷嘴都具有至少一个根据本发明的用于清洗的设备。

单物质喷嘴或者多物质喷嘴、更优选地双物质喷嘴能够用作喷射喷嘴。

单物质喷嘴例如能够用于将水、含水分的有机溶剂或者蒸汽用作析出纤维素的、含水的流体。

为了运行单物质喷嘴，优选设置有至少一个液体泵或者说蒸汽供应管线。

单物质喷嘴的压力能够是1巴至50巴。这能够实现在清洗期间对喷雾的细度、液体量或者说蒸汽量和冲量进行调设。

双物质喷嘴例如能够用于将水或者说蒸汽和含水分的有机溶剂用作析出纤维素的、含水的流体。

双物质喷嘴的压力优选能够是0.5巴至20巴，并且能够在流体侧和气体侧改变。这能够实现在清洗期间对喷雾的细度、液体量或者说蒸汽量和冲量进行调设。

与单物质喷嘴相比，为了运行双物质喷嘴，除了液体管线之外，还设置有用于雾化液体的压缩气体管线。

定位设备能够是线性轴（Linearachse）、优选是轨道，在该线性轴上，喷射喷嘴能够沿着非织造织物喷嘴的纵向侧运动并且准确地定位。

能够通过定位设备使根据本发明的设备运动到非织造织物喷嘴的一个纵向侧处、然而优选地运动到非织造织物喷嘴的两个纵向侧上，以便增强清洗效果。

对于每个非织造织物喷嘴，能够使用一个或者多个定位设备。每个定位设备控制一个或者多个喷射喷嘴。

通过由一个定位设备控制多个喷射喷嘴，能够同时清洗更大的区域。在一种实施方式中，沿着非织造织物喷嘴的纵向侧存在至少一个具有喷射喷嘴的连贯的轨道，由此能够同时清洗非织造织物喷嘴的整个长度。

定位设备能够实现对喷射喷嘴与非织造织物喷嘴之间的间距的调设。

定位设备能够实现对喷射喷嘴指向非织造织物喷嘴的角度的改变。

能够通过至少一个电动马达运行定位设备。

能够远程控制定位设备。

在一种优选的实施方式中，根据本发明的设备此外包括用于探测污染物的探测设备。

探测设备能够包括定位设备上的摄像机。这个探测设备能够布置在喷射喷嘴旁边。借助于摄像机横动地检查非织造织物喷嘴的表面，进而能够将喷射设备带到适合用于对污染物进行喷射的位置处。这不仅能够手动地、还能够自动地实现。

优选提出，对于每个非织造织物喷嘴，每侧实施至少一个根据本发明的设备（要么沿生产方向在非织造织物喷嘴上游、要么在非织造织物喷嘴下游）。

如果该设备沿生产方向布置在非织造织物喷嘴上游，则喷射设备沿生产方向对非织造织物喷嘴进行喷射。如果该设备沿生产方向布置在非织造织物喷嘴下游，则喷射设备逆着生产方向对非织造织物喷嘴进行喷射。

这两种变型的混合也是可能的。

特别优选地，如此实施所述设备，使得该设备借助于能够电调整的定位设备和包括摄像机的探测设备自动识别污染物，将喷射喷嘴定位到适合用于对污染物进行喷射的位置中，并且以析出纤维素的、含水的流体的短的喷射间隔对非织造织物喷嘴进行清洗。

详细的附图说明

图1在侧视图1中示出在非织造织物喷嘴2下方的根据本发明的设备的一种实施方式，其中，非织造织物喷嘴2借助于热的进入的空气13和热的快速逸出的初级空气由纺丝液产生非织造织物长丝4。借助于根据本发明的设备5控制并且必要时清洗非织造织物喷嘴表面3。根据本发明的设备能够例如借助于摄像机6识别污染物。然后，能够借助于定位设备7将喷射喷嘴8带至非织造织物喷嘴的被污染的表面，并且能够借助于析出纤维素的、含水的流体9清洗非织造织物喷嘴的表面。

图2a示出，在定位设备7上能够安装有至少一个喷射喷嘴8，能够使该喷射喷嘴以横动的方式沿着非织造织物喷嘴运动。

图2b示出，多个喷射喷嘴8能够安装在定位设备7上。

图3透视地示出根据本发明的方法的一种实施方式，其中，在非织造织物喷嘴2下方横动的根据本发明的设备5能够用于清理污染物10，而不中断非织造织物11的制造。

图4在侧视图中示出根据本发明的方法的一种实施方式，其中，多个非织造织物喷嘴2串联连接。对于每个非织造织物喷嘴2，每侧（在此示出的情况中在生产方向上看分别在非织造织物喷嘴下游）实施有至少一个根据本发明的设备5。在此示出的情况下，在执行根据本发明的方法时，喷射设备逆着生产方向对非织造织物喷嘴进行喷射。

图5示意性示出根据本发明的用于在制造纤维素非织造织物期间清洗非织造织物喷嘴的方法的一种优选的实施方式，所述方法包括：

对非织造织物喷嘴的表面进行视觉控制（14，步骤（c））对非织造织物喷嘴的表面处的污染物进行探测（15，步骤（d））

将喷射设备定位在适合用于对污染物进行喷射的位置中并且借助于析出纤维素的、含水的流体对污染物进行喷射（16，步骤（e）和（a））

使非织造织物喷嘴的表面上的纤维素凝结（17）

借助于气流剥离并且运走污染物（18，步骤（b）），其中，在此优选不中断非织造织物制造。紧接着步骤18地，能够从步骤14开始重复该方法。

Claims (10)

1.用于借助于气流对非织造织物喷嘴进行清洗的方法，所述非织造织物喷嘴用于由在含水分的有机溶剂中的纤维素的溶液借助于通过所述非织造织物喷嘴的喷嘴孔挤压所述溶液以形成长丝并且沿挤压方向拉伸所述长丝来制造纤维素非织造织物，在所述方法中，在所述非织造织物喷嘴的表面处积存包含纤维素的污染物，所述方法包括下述步骤：

a)借助于析出纤维素的、含水的流体对污染物进行喷射

b)借助于所述气流剥离并且运走污染物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在正在进行的纤维素非织造织物制造方法期间并且在不中断所述纤维素非织造织物制造方法的情况下执行。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，所述方法包括下述另外的方法步骤：

c)对所述非织造织物喷嘴的表面进行视觉控制

d)对非织造织物喷嘴的表面处的污染物进行探测

e)将喷射设备定位在适合用于对污染物进行喷射的位置中。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，自动地执行所述步骤c)至e)中的至少一个步骤。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，自动地执行所有步骤c)至e)。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含水的流体从如下组中选择：所述组由水、蒸汽、含水分的有机溶剂或者其混合物组成。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从纤维素非织造织物制造方法中排出剥离的且运走的污染物。

8.用于执行根据上述权利要求1至7中任一项所述的方法的设备，所述设备包括：

喷射设备，所述喷射设备包括至少一个喷射喷嘴，所述喷射喷嘴用于将析出所述纤维素的、含水的流体施加到所述非织造织物喷嘴的表面上。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于

至少一个定位设备，以便使喷射设备运动到期望的地点处。

10.根据权利要求8或者9所述的设备，所述设备此外还被包括用于探测污染物的探测设备。

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