CZ306795A3 - Process for producing curled cellulose fiber and apparatus for making the same - Google Patents

Description

Tento vynález se týká způsobu výroby kadeřeného celulózového vlákna a zvláště kadeření celulózového vlákna, které bylo vyrobeno způsobem spočívajícím ve zvlákňování kontinuálních celulózových filamentů z roztoku celulózy v organickém rozpouštědle, zejména z aminoxidového rozpouštědla. Celulóza vyrobená tímto způsobem je známa jako lyocel a jezde dále označována jako celulóza zvlákněná z rozpou- štědla nebo jako lyocel. Vynález se také týká získávání vlákna o vhodné krátké délce, to znamená staplového vlákna, z kadeřených kontinuálních filamentů.

Dosavadní stav techniky

Výroba lyocelových celulózových filamentů je popsána například v US patentu č. 4 416 698, jehož obsah se zde zahrnuje do stavu techniky. Tento patent uvádí způsob výroby celulózových filamentů tím, že se celulóza rozpustí ve vhodném rozpouštědle, jako je terciární amin-N-oxid.

Horký roztok celulózy se vytlačuje neboli zvlákňuje vhodnou tryskovou sestavou zahrnující trysku, k výrobě filamentového materiálu, který se zavádí do vody, kde dochází k vyluhování aminoxidového rozpouštědla z extrudavaných filamentů.

Výroba uměle formovaných filamentů z materiálu vytlačováním neboli zvlákňováním roztoku nebo kapaliny přes zvlákňovací trysku za vzniku filamentů je samozřejmě dobře známa. Původně se vyráběl relativně malý počet jednotlivých filamentů, přičemž fílamenty se jednotlivě navíjely k použití jako kontinuální filamentový materiál. To znamená, že počet kontinuálních filamentů, které jsou zapotřebí pro výrobu, byla v podstatě diktován počtem filamentů, které se mohly jednotlivě navíjet bud' před nebo po vysušení.

Í Avšak pokud se vlákno vyrábí jako kabel nebo pokud je vlákno vyráběno jako staplové vlákno, potom se aplikují rozdílná kriteria na počet filamentů, které se mohou vyrobit v každé době.

Kabel v zásadě sestává ze svazku v podstatě paralelních filamentů, které se nezpracovávají jednotlivě. Staplové vlákno v podstatě sestává z hmoty vláken o krátké délce. Staplové vlákno se může vyrobit nařezáním suchého kabele nebo se může vyrobit formováním kabele tím, že se nařeže, zatímco je stále vlhký.

?

Protože není zapotřebí zpracovávat jednotlivé filamenty v případě produkovaného kabele nebo produkovaného staplového vlákna, může se současně vyrábět velký počet filamentů.

Tak kabel z celulózových filamentů se nařeže před nebo po vysušení, za vzniku požadované hmoty staplového vlákna o krátké délce.

Přírodní celulózová vlákna mají přirozené kadeření, které je výhodné k dosažení třecích vlastností, pokud se vlákna mají uplatnit při použiti, například přímo pro netkané

0. produkty nebo pro výrobu příze z tkaných nebo pletených || produktů. Lyocel však neprojevuje vlastní přirozené kadeření.

Proto pomocí tohoto vynálezu se má získat vlákno z lyocelových celulózových filamentů, na které bylo

->

aplikováno kadeření.

Podstata vynálezu

Podle jednoho znaku vynález skýtá způsob kadeření <· celulózy zvlákněné z rozpouštědla, který spočívá v tom, že δ

se kabel kontinuálních filamentů. z—ce3..u..l.ó.gy—z-vlákněné --------a·-v rozpouštědle vede _ do^boxu .„k—tvarován i-péchovám'Tn-_<—kde-se--— -—-j-aplikuje požadované kadeření, a suchá pára se injekčně vstřikuje do boxu k tvarování pěchováním, ke styku s filamenty během kadeřícího procesu.

Obvykle se

i) celulóza rozpustí v aminoxidovém ‘rozpouštědle za vzniku horkého, roztoku celulózy, ii) horký roztok celulózy se vytlačuje tryskovou sestavou za vzniku kabele z kontinuálních filamentů, ' *' iii) kabel se vede vodní lázní k vyluhování aminoxidu'před tím, než se zavádí do boxu k tvarování pěchováním.

Druhý znak tohoto vynálezu se týkáaparátu pro_výrobu_„_____ ___ kadeřeného vlákna z celulózy zvlákněné z rozpouštědla, který spočívá v tom, že aparát zahrnuje zařízení pro dopravu kabele z kontinuálních filamentů celulózy zvlákněné v rozpouštědle do kadeřícího zařízení, přičemž kadeřící zařízení zahrnuje mezeru vedoucí, do boxu k tvarování pěchováním, ve kterém sě kabel může kadeřit, zařízení.pro' injekční zavádění suché..páry do boxu k tvarováni pěchováním během kadeření Λ a zařízení k dopravě zkadeřeného kabele z boxu k tvarování í pěchováním.

Používaným aminoxidem je výhodně terciární amin-N4

-oxid. Zdroj celulózy může obvykle být na kusy natrhaný papír nebo buničina (technická celulóza).

Při výrobě filamentů se mohou použít mísící a čerpací zařízení, jako se obvykle používají při výrobě regenerované celulózy. Podobně vytlačovací tryskovou sestavou může být libovolná sestava, běžně používaná při výrobě filamentových kabelů. Ta může zahrnovat zvlákňovací trysku typu uvedeného v naší související přihlášce vynálezu PV ....-95 (naše značka 68 994), na jejíž obsah se zde také odkazuje jako na součást dosavadního stavu techniky.

Zařízením pro dopravu kabele v různých stupních podobně může být obvyklé zařízení, které zahrnuje válce a tažné zařízení. . ,

JI

Vynález je rovněž použitelný pro kadeření kabele z lyocelu, který, byl vyroben již dříve. Tak kabel ze skladovací cívky se může zavádět do kadeřícího zařízení, kadeřit a potom skladovat nebo nařezat na požadovanou délku.

Podobně pro vynález není podstatné, zda zkadeřený kabel je _;j nařezán jako část kontinuálního procesu po kadeření. Jako _tvhodnější bylo nalezeno, skladovat kadeřený kabel, například na cívkách. Pokud je to žádoucí, může se potom nařezat na libovolnou požadovanou délku v pozdějším stupni. Tak nařezání se může provádět přímo (on-line) nebo nepřímo (off-line) s ohledem na způsob kadeřeni a kadeření se dá provádět přímo nebo nepřímo s ohledem na způsob výroby.

Box k tvarování pěchováním může být například libovolného obvykle používaného vzhledu, avšak uzpůsobený k injekčnímu dodávání suché páry.

Nyní původci tohoto vynálezu bylo nalezeno, že používáni suché páry je důležitým znakem vynálezu, a že je nezbytné vyhnout se přítomnosti kapiček vody v páře v boxu k tvarování pěchováním.

«

Zdá se, že použití suché páry vede k fixování aplikovaného kadeření na kabel, kterým se dosahuje spolehlivého a déle trvajícího kadeření. Tak se může účelně použít například slabě přehřátá pára, jako o tlaku od 35 do 490 kPa. _

Popis obrázků na výkresech

Vynález nyní bude dále popsán formou příkladu v souvislosti s připojenými výkresy, kde:

Obr. 1 představuje schematické zobrazení různých stupňů výroby kadeřeného staplového vlákna z celulózy zvlákněné v rozpouštědle, to znamená lyocelu.

. Obr. 2 představuje schematické zobrazeni stupně -'·' kadeření z. výrobního procesu, při kterém se kabel celulózy vede boxem k tvarování pěchováním·..

Obr. 3 představuje schematické zobrazení-zařízení k dodávání páry do boxu k tvarování pěchováním.

Obr. 1 znazorňje mixér 10 s přívodem 11 a vstupem 12. k přivádění natrhané celulózy a aminoxidového rozpouštědla. Horký roztok se čerpá.přes odméřovaci čerpadlo 13 do zvlákňovací trysky 14., kde se roztok zvlákňuje na kontinuální kabel 15 vláken.

Jak horký kabel opouští zvlákňovací trysku 14, vede se zvlákňovací lázní 16, ve které se recirkuluje směs vody a aminoxidu. Při zahájení ve zvlákňovací lázni není obsažen žádná aminoxid, ale jeho podíl k vodě může stoupat, až na přibližně 40 % hmotnostních,, například na 25 % hmotnostních.

Ze zvlákňovací lázně 16 se kabel vede přes válec 17 do vodní lázně 18. Kabel procházející vodní lázní může být široký například až do 30 až 35 cm; Ve vodní lázni - se aminoxid rozpouští z vlákna a kabel 19 vynořující se z vody je lyocel.

Í7 Z vodní lázně 18 se kabel 19 vede stupněm 19A apretační úpravy, kde se. filamenty podrobí lubrikaci za použití apretační úpravy pro spřádání, dobře známé v oboru. Kabel se potom sede do sušárny .20/ kde se udržuje teplota od 100 do 180 “C, například při 165 “C.

Sušárna je výhodné typu perforovaného bubnu dobře známého v oboru, ale popřípadě se může použít sušárna plášťového typu nebo typu kalandru.

$

Jako je znázorněno, může být jediný kabel vystupující, ze zvlákňovací trysky a může obsahovat například až 400 000 filamentů a po sušicím stupni může mít hmotnost například 65 ktex, to znamená 65 g/m. Při jiném provedení zvlákňovací tryska může produkovat více než jeden proud kabele, například čtyři proudy kabele, a ty mohou obsahovat více než 1 milion filamentů v každém z nich a po vysušení mohou mít hmotnost každý přibližně 181 ktex.

Jediný kabel procházející vodní lázní může být, jak je uvedeno výše, široký 30 až 35 cm. Avšak když se zvlákňovací tryskou vyrábějí například čtyři kabely, ty se mohou spojovat do dvou kombinovaných kabelů. Kabely procházející oddělenou vodní lázni jsou široké alespoň 122 cm a každý pár kombinova$ ných kabelů je. široký 61 cm.

íl .

flb

Suchý kabel ze sušárny 20 se potom vede mezerou vymezenou válcem 21 a válcem 22, odkud se přivádí do boxu 23. k tvarování pěchováním. Do boxu k tvarování pěchováním se “ 7 zavádí suchá pára přívody 24. Zkadeřený kabel 25 vystupující z boxu k tvarování pěchováním se vede přes válec 26 na řezačku 27, kde se nařeže ná délku staplového vlákna. Zkadeřené staplové vlákno o příslušné délce se zachycuje ve schránce 28.

__Jak kabel vystupuje z boxu 23 k_tyarpvání._p_ěchováním.,... může být slisován, například na šířku_přibližně_5Q_mm..—a...může se nechat rozložit do šíře, například na 15 až 20 cm, jak se vede k řezačce. Podle jiného provedení kabel vystupující z boxu k tvarování pěchováním může být slisován na šířku například 10 až 14 cm a potom se může nechat rozložit do šíře 35 až 45 cm, jak se vede k řezačce.

_Λ Λ

Stupeň použitého zkadeření v boxu k tvarování pěchováním může činit například 2 až 15 primárních zvlnění na délku 2,5 cm. (Je zřejmé, že vlákna s primárním zkadeřením mohou mít bud' přímou nebo zvlněnou formu, to znamená;, že mohou mít také sekundární zkadeření.)

Po vysušení, kde se zpracovává více než jeden kabel, se jednotlivé kabele mohou vést k individuálnímu kadeření nebo se mohou kombinovat do jediného kable s 400 000 až 2 miliony, nebo i více filamenty, který se potom vede do jediného kadeříce.

Stupeň a délka staplového vlákna nařezaného řezačkou 27 bude záviset na zamýšleném konečném použití staplových vláken. Tak například délky od 4 do 15 mm mohou být požadovány pro výrobu papíru, délky od 15 do 60 mm pro použití v přízích typu bavlny a délky do 60 do 150 mm k použití u přízí česaného typu.

Stupeň zkadeření při způsobu je uveden podrobněji na obr. 2.

Kabel se vede do mezery 30 mezi válcem 21 a válcem 22 a 2 mezery 30 se zavádí do boxu 23 k tvarování pěchováním rychlostí, která je dostatečná k naplnění propoustěcího kanálu 31 z boxu k tvarování pěchováním, který je vymezen mezi deskou 32 a deskou 33 a je prodloužen od výstupu z mezery do výstupu 35 z boxu k tvarování pěchováním, přičemž přehýbání neboli kadeření filamentů je dosahováno v pravidelných podélných intervalech. Zkadeřený kabel se stlačuje mezi desku 32 a desku 33 v boxu k tvarování pěchováním, jak je zřejmé z tvorby řada smyček 34 (znázorněno rozmístění na výkrese pro objasnění) a vystupuje na výstupu 35 v trvale zkadeřené formě. Suchá pára se dodává injekčně do boxu k tvarováni pěchováním a vede otvory 36 v desce 32 a desce 33 ke styku s kabelem, jak prochází propoustěcim kanálem. 31.

Jak je ilustrováno na obr. 3, pára ze zdroje, například o tlaku 590 kPa, se vede sušákem 37 obsahujícím řadu zarážkových desek 38. Suchá pára se potom vedé tlakovým redukčním ventilem 39, jako například jednoduchým membránovým redukčním ventilem, kde se její tlak snižuje, například na 455 až 315 kPa. Suchá pára o sníženém tlaku se potom zavádí,^ do boxu 23 k tvarování pěchováním, kde prochází otvory v desce 32 a desce 33, k dosažení styku se zkadeřeným kabelem v propoustěcim kanálu 31, jak je popsáno výše.

I¹

Jak již bylo uvedeno svrchu, pro zkadeřený kabel není podstatné, aby se vedl přímo k řezačce a na místo toho se může zachycovat a skladovat na vhodných cívkách nebo řasit v bubnech nebo ve schránkách. Kromě toho není nezbytné, aby se zaváděl kontinuální kabel do kadeřiče přímo z procesu výroby kabele. Jako zdroj pro zavádění do kadeřiče se může použít již dříve vyrobený a skladovaný nezkadeřený kabel.

Claims (10)

1. Způsob Xkadeřeni celulózy zvlákněné z rozpouštědla, vyznačující se tím, že se kabel (15) z kontinuálních filamentů celulózy zvlákněné z rozpouštědla vede do boxu (23) k tvarování pěchováním, ve kterém se apDikuje požadované kadeřeni, a do boxu (23) k tvarování pěchováním se injekčně zavádí suchá pára, ke styku s filamenty během kadeřícího procesu.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačuj ící .se tím, že pára dodávaná do boxu (23) k tvarováni pěchováním je suchá přehřátá pára o tlaku od 35 do 490 kPa.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2,vyznačující s e t í m, že se

i) celulóza rozpustí, v aminoxidovém rozpouštědle zavzniku horkého roztoku celulózy, ii) horký roztok celulózy se vytlačuje tryskovou sestavou (14) za vzniku kabele (15) z kontinuálních filamentů a “i“i i) ^kabely' (T5')~seveděvodrii· lázníÍ“(T8j “ k~ vy luhování ^: aminoxidu před tím,, než se zavádí do boxu (23) k tvarování pěchováním.

4. Způsob podle nároku 1, 2 nebo 3, vyznaču- . jící se t í m, že zkadeřený kabel (25) se vede do řezačky (27) a nařeže na délku staplového vlákna.

5.. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se t i m, že se kabel (15) vede sušárnou (20) mezi vodní nádrží (18) a boxem (23) k tvarování pěchováním.

6. Aparát k výrobě zkadeřených vláken celulózy zvlákněné z rozpouštědla, vyznačující setím, že aparát zahrnuje zařízení pro dopravu kabele (15) z kontinuálních filamentů celulózy zvlákněné v rozpouštědle do kadeřícího zařízení, přičemž kadeřící zařízení zahrnuje mezeru (21, 22) vedoucí do boxu (23) k tvarování pěchováním, ve kterém se kabel (15) může kadeřit, zařízení pro injekční zavádění suché páry do boxu (23) k tvarování pěchováním během kadeření a zařízeni k dopravě zkadeřeného kabele (25) z boxu (23) k tvarování pěchováním.

7. Aparát podle nároku 6,vyznačující se tím, že zařízeni pro injekční zavádění suché páry zahrnuje řadu zarážkových desek (38), mezi kterými se vede pára k odstranění kapiček vody.

8. Aparát podle nároku 6 nebo 7,vyznačující se tím, že zařízení pro injekční zavádění páry zahrnuje zařízeni k jejímu přehřívání.

9. Aparát podle nároku 6, 7 nebo 8,vyznacu- * jící se t í m, že dodatečně zahrnuje řezačku (27), ke které se může dopravovat zkadeřený kabel (25) k nařezání na délku staplového vlákna.

10. Aparát podle nároku 6, 7 nebo 8, vyznačující se tím, že dodatečně zahrnuje skladovací zařízení, ke kterému se může dopravovat zkadeřený kabel (25).