CN1221689C

CN1221689C - 生产纤维素纤维和纤维素长丝纱的方法和设备

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Publication number: CN1221689C
Application number: CN02806306.6A
Authority: CN
Inventors: 克里斯托夫·米歇尔斯; 比吉特·科桑
Original assignee: Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
Current assignee: Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2002-03-02
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2022-03-02
Also published as: EP1379713A1; DE10112050A1; ATE362998T1; DE10112050B4; WO2002072929A1; EP1379713B1; CN1501990A; DE50210201D1

Abstract

本发明涉及用氧化胺水溶液作溶剂以干和湿挤出法由化学浆粕生产纤维素纤维和纤维素长丝纱的方法，通过该方法，a)经过脱水和剪切，用0.3-90秒范围的松弛时间于85℃把化学浆粕和氧化胺水溶液的分散液转变成均质溶液；b)用纺丝溶液供给装置(3)将此溶液导入带至少一个喷丝板(6)的纺丝组件中；c)使该溶液通过过滤器(4)、支撑板(1)、流料箱(5.1)，并进入该纺丝组件中至少一个喷丝板(6)的至少一个纺丝毛细管中；d)在正要进入凝固浴之前，将毛细管中模塑的溶液线流供给通过非沉淀介质，同时进行进一步牵伸和基本上与长丝行进方向相垂直的空气流吹拂，在凝固浴中沉淀纤维素；和e)通过改变方向从凝固浴中退绕这些纤维素纤维，而且从浴中抽出这些纤维。本发明进一步涉及用氧化胺水溶液作溶剂以湿和干挤出法生产纤维素纤维或长丝的设备，该设备包括按照所述方法工作的溶液供给装置(3)和带筛网过滤组合件(4)的纺丝组件，支撑板(1)，流料箱(5.1)以及喷丝板(6)。

Description

生产纤维素纤维和纤维素长丝纱的方法和设备

本发明涉及使用氧化胺水溶液作溶剂、通过干喷湿纺法、由化学浆粕生产纤维素纤维或长丝纱的方法，本方法包括：a)经过脱水和剪切，在升高温度下，把化学浆粕和氧化胺水溶液的分散液转变成均质溶液，该溶液85℃时的松驰时间为0.3-90秒；b)用纺丝溶液供给装置将此溶液导入带至少一个喷丝板的纺丝组件中；c)使该溶液通过过滤器、支撑板、流料箱进入该纺丝组件中至少一个喷丝板的至少一个纺丝毛细管；d)在正要进入凝固浴之前，将已形成长丝的溶液线流供给通过非凝固介质同时进行进一步牵伸和基本上与长丝行进方向相垂直的空气流吹送，在凝固浴中沉淀纤维素；和e)在凝固浴行程的末端通过改变方向从凝固浴中分离这些纤维素长丝，而且从浴中抽出这些长丝。本发明进一步涉及用氧化胺水溶液作溶剂以干喷湿纺法由化学浆粕生产纤维素纤维或长丝纱的设备，该设备包括按照所述方法作业的：溶液供给装置和带筛网过滤组合件的纺丝组件，支撑板，流料箱以及喷丝板。

现有技术

US 4246221和US 4416698公开了将纤维素溶于氧化胺水溶液中，在低剪切的纺丝毛细管中成形，在大的气隙中拉伸这些溶液射流，用包括氧化胺水溶液的纺丝浴沉淀此纤维素，并通过导丝盘退绕这些纤维素长丝。

US 5417909描述了一种方法，其包括在高剪切力下的纺丝毛细管中使溶液成形，在短的气隙中拉伸这些溶液射流，沉淀该纤维素，并经过一个纺丝漏斗收集这些丝或丝片，同时将它们输送。

EP0430926、EP0494852、EP0756025和WO94/28210描述了某些纺丝毛细管几何形状和排列不同的纺丝组件，该纺丝组件具有圆形和矩形喷丝板。EP0662166公开了一种旋转对称排列的贵金属喷丝板插件，而且所形成的丝片在离开纺丝毛细管之后马上被经撞击板回转对称供应的气流冷却。这种排列会不利地导致贵金属喷丝板插件不确定的冷却。

EP0584318、EP0671492、EP0795052、WO94/28218和WO96/21758描述了在喷丝板和凝固浴之间的间隙中，用不同水分含量的空气处理长丝片的多种多样的形式。

所有纺丝组件均为电加热或通过充满热流体的夹套加热。这些在特殊钢纺丝板中排列的喷丝板或喷丝板插件，通过经纺丝板的传导而受热，从而其又经纺丝组件获得它的热量。依靠这种常规形式的加热，很可能存在整个喷丝板支板和喷丝板的温度分布。

WO99/47733和DE10019660描述了使通过毛细管横截面的纤维素溶液温度改变的设备，其措施是气态加热流体。在DE10019660中，用不锈钢制造的薄壁纺丝毛细管被环形间隙包围，通过该间隙，具有高于纺丝液温度例如150℃或更高的热空气，围绕纺丝毛细管流动，而且在工艺过程中，产生流动剖面，据信这导致纤维的高钩接断裂长度和低原纤化。

这种安排的缺点是，每根纺丝毛细管需要较大空间，而且比较昂贵和不方便设计。

DE10025230和DE10025231传授获得高钩接断裂强度和低原纤化纤维的方法，该方法是，将平均热流量和/或穿过气隙宽度的平均加速度保持在某种水平上。

人们进一步知道，经过某些后处理工艺方法，改变纤维的结构和性质，这些处理例如，用交联剂处理(EP0783602、EP0796358)，以10-18％氢氧化钠水溶液处理(WO97/45574)，或者在至少一个洗涤浴中用饱和一元醇、二元醇、三元醇处理(WO97/25462)。这些方法显著增加成本而且不方便。

DE 19954152 A1公开了一种工艺，用于以干喷湿纺法生产纤维素纤维和纤维素长丝纱。用该工艺仍不能解决改善温度监控和温度一致性。

文献记载的现有技术揭示，当用干喷湿纺法将纤维素溶液纺丝时，温度监控的形式是至关重要的。

发明内容

本发明的目的是发明一种方法和设备，其通过改进温度监控和一致性，有可能将纤维素溶液纺丝成性能得到改进的纤维，这些性能特别是均匀性、湿断裂强度和原纤化特性。

纤维性能的均匀性分别通过细度变化系数和断裂强度有利地评价，而原纤化特性有利地通过测量湿耐磨性评价。在文献[Mieck K.P.；Langner H.；Nechwatal A.“Melliand Textilberichte”74(1993)第945页；“Lenzinger Berichte”74(1994)第61-68页；和Mieck K.P.；Nicolai A；Nechwatal A.；“Lenzinger Berichte”76(1997)第103页]中展开描述了测定湿耐磨性的方法。测量湿耐磨性依据的是，规定几何形状的辊造成润湿纤维断裂所要求的循环次数，该辊用机织纤维素织物覆盖，该润湿纤维处于规定的张力之下。Lyocell纤维一般得到5-35圈的水平。本发明的着眼点主要不在于保持某一温度，而相反，在于不仅将穿过溶液供给装置的而且将喷丝板中和纺丝毛细管中的目标值的变化最小化。

纤维素溶液粘度的温度依赖性由以下对数函数式给出，lnη₀＝lnK_η+E_A/RT，其中，η₀＝零剪切粘度；K_η＝常数；E_A＝活化能；R＝通用气体常数和T＝开氏温度(K)。

纤维素溶液的粘度对温度的依赖性极大，而它们的热导率基本上和绝热体的相同。取含12％软木浆粕纤维素或14％桉树浆粕纤维素的溶液。零剪切粘度的温度依赖性分别由经验确定的以下关系式给出：

lnη₀＝-16.7565+9105 1/T和

lnη₀＝-18.0464+10055 1/T。

对于例如80±1℃的纺丝温度，溶液的零剪切粘度分别为8400±600Pas或34100±2750Pas。因为该间隙中对于结构发展起至关重要作用的是伸长粘度，而且此伸长粘度是零剪切粘度大小的至少3倍，所以，这些高要求使纺丝期间温度监控的重要性变得更加突出。

粘度随温度的显著改变或多或少地被该间隙中流动期间对剪切速率的依赖性或者变形期间对伸长率的依赖性所掩盖。纤维素溶液具有很高的粘弹性，而且剪切后的松弛时间明显高于其它聚合物的松弛时间。因此，在纤维素溶液的输送和成形领域中，不仅将温度而且将剪切和伸长率以及松弛时间考虑在内。

能够由存储的示波记录变形曲线和随剪切速率的损耗模量计算出纤维素溶液的松弛时间(在Das Papier，1998/1第3-8页中，Ch.Michels对这种测定作了展开描述)。

纤维素溶液的化学构造要求设备由特殊的钢材或贵金属制造。贵金属仅用于套管喷丝板的特别情况。但特殊钢材具有较低的热导率，能够导致纤维素溶液在纺丝组件中输送和变形期间，其热/温度控制的明显问题。

当溶液在步骤b)流过作为热交换器构造的选择性的控温溶液供给装置(3)，在步骤c)中最初以剪切速率

\overset{\cdot}{γ} \leq 30

[秒^-1]通过作为热交换器构造并有流体通道(1.1)的支撑板(1)，随后以 [秒]的停留时间通过流料箱(5.1)，其由支撑板(1)和中间环(5)形成，此后，在至少一个套管喷丝板(6)的至少一个纺丝毛细管中成形，该喷丝板提供了独立的包括隔热体(2.1)的喷丝板温度控制装置(2)，而且提供低于套管喷丝板内部纤维素溶液温度的某一温度，以便形成一根长丝和丝束，并且在步骤d)中，在进入凝固浴之前不久，这些丝束接受缓慢的片状气流的流动，该气流相对丝束基本上呈直角地以2-20升/分钟每套管喷丝板(6)的速率吹风，能够实现开头(图1+2)提出的关于方法的目的。

溶液输送通过热交换器溶液供给装置(3)和与流料箱(5.1)结合在一起的支撑板(1)，这种输送确保一个或多个套管喷丝板的所有纺丝毛细管与相同温度的完全松弛溶液相接触，而且确保能够通过带隔热体(2.1)的喷丝板温度控制装置(2)控制透过贵金属喷丝板表面的辐射热损耗。

发现借助于热交换器支撑板(1)和溶液供给装置(3)的等温化，结合流料箱(5.1)中溶液的完全松弛，导致显著改善纤维性能的均匀性。这反映在明显更低的纤维性能变化系数，例如从15-25到3-10％的断裂强度。还进一步发现，纺丝毛细管出口和凝固浴进入处之间的间隙中的长丝张力能够令人惊奇地通过喷丝板温度控制装置(2)在宽范围内改变，尤其是当喷丝板温度控制装置(2)的温度不超过纺丝原液的温度时。

实验可达到的长丝张力主要由产品伸长粘度和伸长率决定。伸长率能够由以下关系式确定：

{\overset{\cdot}{ϵ}}_{a} = \frac{v_{s}}{a} \cdot e^{\ln {SV}_{A} - 1_{[s^{- 1}]}}

其中V_s是挤出速度，a是喷丝板出口和凝固浴进入处之间的间隙长度，而SV_a是该间隙中的纺丝-牵伸比。假设间隙中的延伸张力基本上等于长丝张力(摩擦忽略不计)，则伸长粘度服从以下关系式：

η_{D} = 6 \cdot 12 \cdot \frac{ρ \cdot a \cdot σ_{F}^{*}}{v_{s}} \cdot e^{\ln \frac{v_{s}}{v_{s}} + 1} [MPas]

其中ρ是溶液密度，单位g/cm³，a是气隙，单位cm，σ_F ^*是长丝张力，单位cN/tex，并且v_a是卷取速度，单位是m/min。

图6描述如图2采用不同喷丝板温度控制装置温度(28，43，64和86℃)，对纤维素浓度12.4％且原液温度为80℃的溶液进行纺丝时，伸长粘度随伸长率的变化。结果完全出乎意料，因为应当类似剪切粘度随剪切速率的增加而降低那样，伸长粘度应当随伸长率增加而降低。

发现，随着伸长粘度升高，干和湿断裂强度、断裂力比和湿耐磨性增加。当为棉绒化学浆粕的纺丝溶液时，有可能纺出干/湿断裂力比为100％的纤维。

本发明的方法进一步允许明显变宽的粘度范围，该范围中，纤维素溶液容易纺丝，而且在较低温度或更高纤维素浓度下纺丝。

当由管形成溶液供给装置(3)，该管填充一根或多根可选择的高热导率可加热体，该可加热体遍布流体通道时，当支撑板(1)由高热导率材料组成，流体通道(1.1)的尺寸满足关系：

\overset{\cdot}{γ} = \frac{32 \cdot \overset{\cdot}{V}}{π \cdot N \cdot D^{3}} \leq 30 s^{- 1}

其中为剪切速率，单位l/s，是体积流速，单位cm³/s，D是流体通道的直径，单位cm并且N是通道数，流料箱(5.1)满足关系式

[s]，其中t_v是停留时间，单位s，V_AK是流料箱的体积，单位cm³，是体积流速，单位cm³/s，并且λ_m ^85℃是85℃溶液在松弛时间谱最大频率条件下的松弛时间，且套管喷丝板被各自的带隔热体(2.1)的板温度控制装置(2)包围时，进一步实现了关于本文开始时提到的设备的本发明的目的。

进而，溶液供给装置的优选实施方案，其构成是，含一根或多根输送溶液的插入式薄壁特种钢管的一根常规钢管，并且其中的间隙已经被用于热交换和稳定压力的铸铝填满。

图4描绘了长丝纺丝位的喷丝板温度控制装置。套管喷丝板(6)被喷丝板温度控制装置(2)包围，该装置由带夹卡间隙(2.3)和电阻线圈(2.2)的高热导率材料组成。为了可确保喷丝板温度控制装置可靠坐放在套管喷丝板上，喷丝板温度控制装置有轻微锥度(如图4中(6.1)所示)。喷丝板温度控制装置的厚度一般是3-6mm。使用低压电流，优选24V，进行电阻加热。

图3描绘了套管喷丝板(6)成行排列的喷丝板温度控制装置(2)。通过加热管(2.2)进行温度控制。

这种布置不仅能用于短纤而且能用于长丝纱，如图2所示。

图5最后显示喷丝板温度控制装置(2)的布置，其特征是优选用于短纤的加热管(2.2)和套管喷丝板(6)。圆形吹气喷嘴(12)类似图2地布置，并且在进入凝固浴之前不久径向吹拂丝束。套管喷丝板的直径用于纺织长丝纱优选为12和20mm，用于工业长丝纱和短纤维优选为20和35mm。纺丝毛细管的密度在15和400纺丝毛细管/cm²之间，这取决于最终产品。纺丝毛细管本身没有特殊的要求。与套管喷丝板的壁厚，其优选为0.5mm相一致，纺丝毛细管的总长度也是0.5mm。毛细管入口和出口的横截面之比优选在2∶1到10∶1的范围内，优选连续输送，圆柱形纺丝毛细管的出口直径D优选为80-140μm，而且L/D比优选为1。

纤维素溶液所包围的热交换器，即溶液供给装置和支撑板优选用镀镍或阳极氧化的铝制造。铜和黄铜，甚至在表面精细加工后也不适合，因为缺乏耐化学性。甚至在最细致的表面精细加工后，仍观察到与纤维素溶液的接触导致形成铜离子，其会导致无法接受的安全风险。相反，喷丝板温度控制装置不仅能用表面精细加工的铝制造，而且避免了铜或黄铜带来的问题，优选其是表面精细加工的形式。现在参考说明性实施方案更具体地描述本发明的工艺方法和设备。

实施例1

将云杉的亚硫酸盐木浆和含水N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)的悬浮液在立式捏合机中于真空下脱除足够的水，升温并剪切直到形成组成为12.4％纤维素(铜铵法，DP为530)，76.2％NMMO和11.4％水的均质溶液。零剪切粘度为7600Pas且85℃时松弛时间为5.2秒(图8)。配备夹套加热装置的喷丝头，选择性地包含特种钢或镀镍铝构成的支撑板，其直径为64mm厚10mm，并且其上有40个直径3mm的流体通道，被排列成3排的孔。支撑板和用于接纳2个套管喷丝板的喷丝板支板之间的一个环形成一个体积23cm³的流料箱。这些套管喷丝板具有总共60个纺丝毛细管，这些毛细管的出口直径为130μm，入口对出口的横截面积比值为2.7。它们选择性地配备两个由黄铜构成的有电阻加热装置(24V)的喷丝板温度控制装置，各如图4所示。以100m/min的卷取速度进行1.2和1.6dtex纤维的纺丝，情形A中使用由特种钢构成的支撑板；情形B中使用由镀镍铝构成的热分配器；并且情形C中使用热分配器和喷丝板温度控制装置。流料空间中原液的温度以及喷丝板温度控制装置的温度为86℃。空气吹拂速度为5l/min每喷丝板。

表1列出了实验数据和所纺纤维的性能。

实施例2

类似实施例1地将棉绒浆粕在含水NMMO中的悬浮液转变成组成为12.0％纤维素(铜铵法，DP为579)，76.5％NMMO和11.5％水的溶液。零剪切粘度为6630Pas且85℃时松弛时间为1.7秒(比较图7)。纺丝配置基本与实施例1中情形C相当，不同的是，使用具有750个出口直径90μm且入口与出口横截面积之比为6.25的纺丝毛细管的套管喷丝板(25×20×9.5×0.5mm)完成纺丝。

原液温度为76℃时纺制1.2dtex的纤维，并且喷丝板温度控制装置采用不同温度(43、60和86℃)。不进行另外的喷丝板加热，原液温度小于80℃时对此溶液纺丝是不可能的。

在进入凝固浴之前不久，从缝式喷嘴对丝束进行8l/min的气流吹拂。表2列出了实验数据和纤维参数。

参数(表2)	1.2dtex
参数(表2)	1.2dtex			体积流速 cm³/min	28.1
剪切速率 s^-1	4.4			体积流速 cm³/min	28.1
剪切速率 s^-1	4.4			停留时间 s	29×λ_m ^85℃
挤出速度 m/min	5.89			停留时间 s	29×λ_m ^85℃
挤出速度 m/min	5.89			卷取速度 m/min	50.0
总牵伸比 SV_G ¹⁾	7.3			卷取速度 m/min	50.0
总牵伸比 SV_G ¹⁾	7.3			喷丝板设定温度℃	43	60	86
计算伸长粘度 Mpas	1.48	0.89	0.64	喷丝板设定温度℃	43	60	86
计算伸长粘度 Mpas	1.48	0.89	0.64	细度 dtex	1.16	1.14	1.15
强度 cN/tex	58.6	53.5	52.7	细度 dtex	1.16	1.14	1.15
强度 cN/tex	58.6	53.5	52.7	变化系数％	8.9	8.6	11.5
断裂力比％	91	90	86	变化系数％	8.9	8.6	11.5
断裂力比％	91	90	86	钩接强度 cN/tex	19.2	18.8	17.4
湿耐磨性循环数	129	113	73	钩接强度 cN/tex	19.2	18.8	17.4

实施例3

类似实施例1地，将氧化胺水溶液和非常精细粉碎的桉树浆粕组成的悬浮液转变成组成为11.8％纤维素(铜铵法，DP为605)，76.9％NMMO和11.3％水的均质溶液。零剪切粘度为6800Pas且85℃时松弛时间为18.6秒(参考图9)。

使用矩形纺丝组件完成纺丝，该纺丝组件经夹套进行流体加热，并且具有4排套管喷丝板(25×20×9.5×0.5mm)，每个呈现200个纺丝毛细管，毛细管出口直径为140μm。圆柱形部分的L/D比为1。入口和出口横截面之比为5.0。用溶液供给装置向喷丝板过滤器输送原液温度为80℃的、连续的150g/min的纺丝溶液，经过由带500个直径为0.25cm的孔的镀镍铝组成的矩形孔板(50×150×10mm)，体积为90cm³的流料箱，形成4束长丝纱，每束包括200根单丝，经过30mm的气隙牵伸，通过缝式喷嘴4升空气每分钟每喷丝板的骤冷，在凝固浴中沉淀该纤维素，以200m/min卷取，洗涤，干燥，上纺丝油剂并作为长丝纱卷绕。纺丝组件中的4个套管喷丝板被喷丝板加热装置包围，该装置呈平板构造(参考图3)，并且以加热棒为特征。喷丝板温度控制装置，其温度调节到60℃，由镀镍黄铜组成，并且用0.5mm厚的Teflon片层与喷丝板支板隔热。没有温度控制装置，则不断产生断丝。

表3列出了结果。

参数(表3)	4×250dtex(200)
参数(表3)	4×250dtex(200)	体积流速 cm³/min	132
剪切速率 s^-1	2.9	体积流速 cm³/min	132
剪切速率 s^-1	2.9	停留时间 s	2.2×λ_m ^85℃
挤出速度 m/min	10.7	停留时间 s	2.2×λ_m ^85℃
挤出速度 m/min	10.7	总牵伸比 SV_G ¹⁾	9.7
细度 dtex	200×1.25	总牵伸比 SV_G ¹⁾	9.7
细度 dtex	200×1.25	变化系数％	0.3
强度 cN/tex	56.9	变化系数％	0.3
强度 cN/tex	56.9	变化系数％	6.5
湿耐磨性循环数	1051)	变化系数％	6.5

¹⁾对单丝测定

实施例4

以1110g/min将悬浮液连续进料到LIST Diskotherm B捏合机中，该悬浮液由11.9％的纤维素，66.1％的NMMO和22％的水组成，在真空下135g/min地脱水，升高温度并进行剪切，并且经过双螺杆输送机975g/min地出料为原液温度90℃的均质溶液，其组成为13.5％的纤维素，75.2％的NMMO和11.3％的水，而且经过溶液供给装置，该装置构造成“壳管热交换器”，其具有9根1.5cm直径的薄壁特种钢管，并另外用铸铝填满，溶液供给到纺丝位同时冷却到85℃。该溶液的松弛时间谱对应于图10，松弛时间为84.7秒。

呈环状构造纺丝组件(参见图5)，圆形排列9个套管喷丝板(43×35×9.5×0.5mm)且其各有2500个纺丝毛细管。纺丝毛细管的出口直径是90μm(L/D-1)。入口对出口的横截面之比为4∶1。喷丝板温度控制装置用镀金的铜板制成，该铜板用加热管加热到70℃，并用硅树脂层与喷丝板支板隔热。制成环状的支撑板由阳极氧化铝组成，而且含1750个直径0.3cm的流体通道。体积流速为13.9cm³/s，产生3.0s^-1的剪切速率。流料箱的体积为1670cm³，这使停留时间为1.4×λ_m ^85℃。

在使溶液形成9×2500根长丝之后，使它们在圆型缝式喷嘴15升空气/分钟每喷丝板的拉伸和骤冷条件下，通过2.5cm的气隙和17cm的凝固浴，合并这些长丝形成丝束，洗涤，切断成短纤维并进行后处理。纤维的测试值见表4。

参数(表4)	1.25dtex
参数(表4)	1.25dtex	挤出速度 m/min	5.8
卷取速度 m/min	50.0	挤出速度 m/min	5.8
卷取速度 m/min	50.0	气隙中的牵伸	8.6
总牵伸比	5.9	气隙中的牵伸	8.6
总牵伸比	5.9	细度 dtex	1.25
强度 cN/tex	46.9	细度 dtex	1.25
强度 cN/tex	46.9	变化系数％	7.3
断裂力比％	89.5	变化系数％	7.3
断裂力比％	89.5	断裂伸长％	14.8
钩接强度 cN/tex	18.5	断裂伸长％	14.8
钩接强度 cN/tex	18.5	湿耐磨性循环数	88

[附图标记]

(1) 支撑板

(2) 喷丝板温度控制装置

(2.1) 隔热体(喷丝板温度控制装置)

(2.2) 加热管

(2.3) 夹卡间隙

(3) 溶液供给装置

(4) 筛网过滤组件

(5) 中间环

(5.1) 流料箱

(6) 套管喷丝板

(6.1) 圆锥形构造喷丝板温度控制装置

(7) 密封件

(8) 纺丝组件支架

(9) 纺丝浴

(10) 长丝纱/短纤丝束

(11) 纤维导向元件

(12) 吹气喷嘴

[附图]

附图数：[10]

图1 纺丝头

图2 用于多头纺丝的纺丝布置

图3 带成行布置的套管喷丝板的喷丝板温度控制装置

图4 用于长丝纺丝位的喷丝板温度控制装置

图5 带径向布置的套管喷丝板的喷丝板温度控制装置

图6 在不同喷丝板温度时伸长粘度随伸长率的变化

图7 实施例2的松驰谱

图8 实施例1的松驰谱

图9 实施例3的松驰谱

图10 实施例4的松驰谱

Claims

1.一种通过使用N-甲基吗啉N-氧化物水溶液作为溶剂的干喷湿纺法，由化学浆粕生产纤维素纤维或长丝的方法，该方法包括：

a)经过脱水和剪切，在升高温度下把化学浆粕和N-甲基吗啉N-氧化物水溶液的分散液转变成均质溶液：该溶液85℃时的松驰时间λ_m在0.3-90秒的范围内，

b)将此溶液经过溶液供给装置供应给带至少一个喷丝板的纺丝组件，

c)进入纺丝组件的溶液通过过滤器、支撑板、流入箱和至少一个喷丝板的至少一个纺丝毛细管，

d)在进入凝固浴之前不久，让已经成为长丝的溶液射流进一步拉伸地通过非凝固介质，暴露在与该长丝输送方向约成直角的气流中，在凝固浴中使纤维素沉淀，并且

e)在凝固浴行程末端处，通过偏转从凝固浴中分离出这些纤维素长丝，并退绕这些长丝，

其特征在于，该溶液，在步骤b)中流经作为热交换器构造的溶液供给装置(3)，在步骤c)中最初以剪切速率

\overset{\cdot}{γ} \leq 30

[秒^-1]使其通过作为热交换器构造并带流体通道(1.1)的支撑板(1)，随后以停留时间t_v≥λ_m ^85℃[秒]通过流料箱(5.1)，此后，在至少一个套管喷丝板的至少一个纺丝毛细管中成形，该喷丝板设有单独的包括隔热体(2.1)的喷丝板温度控制装置(2)，而且设有低于套管喷丝板(6)内部纤维素溶液温度的温度，以便形成一根长丝和丝束，并且在步骤d)中，在进入凝固浴之前不久，这些丝束接受缓慢的片状气流的流动，该气流相对丝束基本上呈直角地以2-20升/分钟每套管喷丝板的速率吹拂。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，得自木材、棉绒或其它一年生植物的化学浆粕被转变成松弛时间λ_m ^85℃为0.5-12秒的均质溶液。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，通过热交换器期间的剪切速率在0.1-3秒^-1的范围内。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，纺丝溶液的温度在60-100℃的范围内，并且喷丝板温度控制装置的温度在30-95℃的范围内。

5.根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤d)中的气流由空气形成。

6.根据权利要求1的方法，其特征在于，该丝束在步骤d)中进入凝固浴之前不久，在≤5毫米的长度区间上经历8-10升/分钟每喷丝板的气流。

7.一种以用N-甲基吗啉N-氧化物水溶液作为溶剂的干喷湿纺法、由化学浆粕生产纤维素纤维或长丝的设备，该设备根据权利要求1至6任一项的方法由溶液供给装置(3)和纺丝组件组成，该纺丝组件包括筛网过滤组合件(4)、带流体通道(1.1)的支撑板(1)、带流料箱(5.1)的中间环(5)、至少一个套管喷丝板(6)、密封装置(7)和纺丝组件支架(8)，其特征在于，由一根管形成该溶液供给装置(3)，该管被一或多个高热导率的物体填充，这些物体遍布流体通道，并且该支撑板(1)由高热导率材料组成，

流体通道(1.1)的尺寸满足关系式：

\overset{\cdot}{γ} = \frac{32 \cdot \overset{\cdot}{V}}{π \cdot N \cdot D^{3}} \leq 30 s^{- 1},

流料箱(5.1)满足关系式：

并且一个或多个套管

喷丝板被带隔热体(2.1)的单独喷丝板温度控制装置(2)包围。

8.根据权利要求7的设备，其特征在于，由被遍布流体通道的一或多个物体填充的一根管形成该溶液供给装置(3)的温度是控制的。

9.根据权利要求7或8的设备，其特征在于，这些遍布流体通道并且位于溶液供给装置(3)中的高热导率物体由阳极氧化或镀镍的铝组成。

10.根据权利要求7的设备，其特征在于，遍布流体通道并且位于该溶液供给装置(3)中的高热导率物体能通过加热管或者电阻加热控制温度。

11.根据权利要求7的设备，其特征在于，作为热交换器构造的支撑板(1)由阳极氧化或镀镍的铝组成，该铝可添加或不添加合金成分。

12.根据权利要求7的设备，其特征在于，套管喷丝板(6)由70/30的金/铂合金构成。

13.根据权利要求7的设备，其特征在于，喷丝毛细管入口和出口的横截面之比介于2∶1和10∶1之间。

14.根据权利要求7的设备，其特征在于，该套管喷丝板(6)被该喷丝板温度控制装置(2)环形包围，并用气隙(2.1)将其与该喷丝板组件热隔离。

15.根据权利要求7的设备，其特征在于，该隔热体(2.1)采取硅橡胶或特氟隆的薄层形式。

16.根据权利要求7的设备，其特征在于，该喷丝板温度控制装置(2)由高热导率金属环、电阻线圈(2.2)和夹卡间隙(2.3)。

17.根据权利要求7的设备，其特征在于，当各套管喷丝板(6)成行排列时，该喷丝板温度控制装置(2)由高热导率金属板和加热管(2.2)形成。

18.根据权利要求7的设备，其特征在于，当各套管喷丝板(6)排列成圆形时该喷丝板温度控制装置(2)由具有加热管(2.2)的金属环(2.2)形成。

19.根据权利要求7的设备，其特征在于，该喷丝板温度控制装置(2)的金属环或板由铝、铜、黄铜或贵金属组成。

20.根据权利要求7的设备，其特征在于，该喷丝板温度控制装置(2)的金属板的表面经过阳极氧化、镀镍、镀铬、镀银或镀金。