HU216953B - Fonóegység és eljárás cellulózszálak előállítására - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya eljárás elemi cellűlózszálak szerves őldószerbenőldőtt cellűlózból történő előállítására, melynek sőrán az őldatőtsőkrésű szerszámőn át számős szállá extrűdálják, az elemi szálakat(125) gázzal átáramőltatőtt résen át egy főnóegységben vizettartalmazó főnófürdőbe (115) vezetik; az eljárásra jellemző, hőgy afőnófürdő (115) vizének felső felületével (116) párhűzamős iránybankényszergázáramlást biztősítanak; és az eljáráshőz a főnófürdőbe (115)főlyadék betáplálására alkalmas eszközöket és a főnófürdőből főlyadékeltávőlítására alkalmas eszközöket alkalmaznak. A találmány szerintifőnóegység egy, az őldószernek az elemi szálakból történő kilúgőzásáraszőlgáló főnófürdőt (115), és a főnófürdő felett elhelyezett, alűlróla főnófürdő (115) felülete, felülről egy főnófej által meghatárőzőttrést – melyen keresztül az elemi szálak kilépnek – tartalmaz; a résenát gázáramlást biztősító eszköze, tővábbá a főnófürdőbe (115) főlyadékbetáplálására szőlgáló eszközei és a főnófürdőből főlyadék (115)eltávőlítására szőlgáló eszközei vannak. ŕ

Description

A találmány tárgya fonóegység, közelebbről liocellás elemi szálak koagulálására használt fonóegység, és cellulózszálak előállítási eljárása.

„Liocellás” kifejezés alatt itt a Bureau International pour la Standardisation de la Rayonne et de Fibres Synthetique (BISFA) által jóváhagyott, alábbi definíciót értjük:

„Szerves oldószeres” fonóeljárással nyert cellulózszál, ahol

1. a „szerves oldószer” jelentése lényegében szerves vegyszerek és víz keveréke; és

2. az „oldószeres fonóeljárás” jelentése cellulózszármazék-képzés nélküli feloldás és fonás.

Ily módon a liocellás szálat a cellulóznak vizet tartalmazó szerves oldószerben - jellegzetes módon Nmetil-morfolin-N-oxidban végzett - direkt, intermedier vegyület képzése nélküli - oldásával gyártjuk. Az oldat extrudálása (fonása) után a cellulózt szál alakjában kicsapjuk. Ez a gyártási eljárás különbözik egyéb cellulózszálak, mint például a viszkózselyem gyártási eljárásától, amelynek során a cellulózt először egy intermedier vegyületté alakítják át, amelyet azután egy szervetlen „oldószerben” oldanak fel. A viszkózeljárásnál az oldatot extrudálják, majd az intermedier vegyületet cellulózzá alakítják vissza.

A liocellás szálak előállítására szolgáló eljárást a 4,416,698 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás írja le és szemlélteti, melynek tartalmát itt hivatkozásként említjük.

A jelen találmány tárgyát közelebbről az a fonóegység képezi, melybe az extrudált szálak áthatolnak, miután a fonófejet vagy íüvókát elhagyták, majd először egy légrésen, később egy kicsapófürdőn haladnak át.

Ennek megfelelően, a találmány egyrészt fonóegység elemi szálak szerves cellulóz-oldószeres cellulózoldatból végzett koagulálására, amely tartalmaz egy fonófürdőt az oldószernek az elemi szálakból történő kilúgozására, egy, a fonófürdő felett elrendezett rést melynek alját a fonófiirdő felülete, tetejét egy fonófej határolja -, amelyből az elemi szálak kilépnek, és eszközöket, amelyek a résen át gázáramlást biztosítanak, továbbá a fonófürdőbe folyadék betáplálására szolgáló eszközei és a fonófürdőből folyadék eltávolítására szolgáló eszközei vannak.

Mint a fentiekben jeleztük, a találmány különösen alkalmas liocellás elemi szálak gyártására.

A rés előnyös módon légrés lehet, és a résnek a szívószelep belépőnyílásával ellátott egyik oldalával ellentétes oldalán egy fuvószelep lehet elrendezve.

A szívószelep betáplálónyílásának keresztmetszetterülete előnyös módon nagyobb, mint a fiivószelep kilépőnyílásáé.

A fonófürdőben előnyösen terelőelemek lehetnek elrendezve, a fonóíurdőben lévő folyadék áramlásának szabályozására és a folyadékfelület csillapítására.

A találmány eljárást is szolgáltat cellulóz elemi szálak szerves oldószeres cellulózoldatból történő gyártására, melynek során az oldatot sokrésű szerszámon számos szállá extrudáljuk, az elemi szálakat gázzal átáramoltatott résen át egy fonóegységben vizet tartalmazó fonófürdőbe vezetjük.

Az eljárást az jellemzi, hogy a fonófiirdő vizének felső felületével párhuzamos irányban kényszergázáramlást biztosítunk, és az eljáráshoz a fonóíurdőbe folyadék betáplálására alkalmas eszközöket és a fonófurdőből folyadék eltávolítására alkalmas eszközöket alkalmazunk.

A találmány szerinti eljárás előnyös megvalósítása szerint a gázt a résen átszívatjuk.

A szerszámnak, melyen keresztül az oldatot extrudáljuk, 560-nál több, 500 és 100000 közötti, előnyösen 5000 és 25 000 közötti számú, még előnyösebben 10000 és 25000 közötti számú furata lehet. A furatátmérő 25 és 200 mikron közötti lehet.

A cellulózoldatot 90 °C és 125 °C közötti hőmérsékleten tartjuk.

A gázt célszerűen a résen át szívjuk és nyomjuk is. A gáz előnyösen levegő, melynek harmatpontja 10 °C vagy ez alatti, hőmérséklete pedig 0 °C és 50 °C között van. A rés magassági mérete 0,5-25 cm között van.

A találmány tehát eljárást szolgáltat cellulóz elemi szálak szerves oldószeres cellulózoldatból történő előállítására, mely abban áll, hogy számos elemi szál kialakítása céljából az oldatot egy, számos furatot tartalmazó szerszámon át extrudáljuk, az elemi szálakat az azokban lévő oldószer kilúgozása végett egy vizet tartalmazó fonófürdőn vezetjük át, és a szálköteget a fonófürdő alsó részén elrendezett nyíláson vezetjük át, mimellett a nyílásnak rugalmas kerülete van, így a szálköteggel rugalmasan érintkezik.

A cellulóz feloldására használt oldószer előnyös módon vizes N-metil-morfolin-N-oxid.

A légrésben lévő levegő hőmérsékletét, mint említettük, előnyösen 50 °C alatt és a felett a hőmérséklet felett tartjuk, amely a keverék szálai közötti víz befagyását idézné elő, a levegő nedvességtartalmát pedig előnyös módon 10 °C dermedéspont alatt tartjuk.

Mint jeleztük, a gáz például levegő, és a levegőt a légrésen át szívjuk és fújjuk is, a légrés magassága 0,5 cm és 25 cm közötti lehet. Az oldatot lényegében függőlegesen lefelé extrudáljuk a fonóíurdőbe.

Az elemi szálakat egy, a fonófiirdő alján lévő nyílásból húzzuk ki, és a nyílást előnyösen egy hajlékony hüvellyel látjuk el a rajta áthaladó elemi szálakkal történő érintkeztetés céljából, hogy ezzel csökkentsük a fürdőfolyadék átjutását a nyíláson.

A találmány továbbá egy fonóegységet szolgáltat szerves oldószeres cellulózoldatból képezett cellulóz elemi szálak koagulálására, mely egy, az oldószernek az elemi szálakból történő kilúgozására szolgáló fonófürdőt, és a fonófiirdő felett elhelyezett, alulról a fonófiirdő felülete, felülről egy fonófej által meghatározott rést - melyen keresztül az elemi szálak kilépnek - tartalmaz. A találmány szerinti fonóegységre jellemző, hogy a résen át gázátáramlást biztosító eszköze, továbbá a fonófürdőbe folyadék betáplálására szolgáló eszközei és a fonófürdőből folyadék eltávolítására szolgáló eszközei vannak.

A gázáramlást biztosító eszköznek egy, a rés egyik oldalán elhelyezett nyílással rendelkező szívószelepe van. A résnek a szívószelep belépőnyílásával ellentétes

HU 216 953 Β oldalán egy fiivószelep van elrendezve. A szívószelep belépőnyílásának keresztmetszet-felülete nagyobb, mint a füvószelep kilépőnyílásának felülete. A fonófürdőben terelőelemek vannak elrendezve a folyadék fonófürdőbe áramlásának szabályozására és a folyadékfelület csillapítására.

A fonófürdő alsó végén egy nyílás van elrendezve, melyen keresztül a koagulált elemi szálak köteg formájában és egy hajlékony, rugalmas hüvelyen keresztül, szabadon, az elemiszál-kötegnél valamivel kisebb keresztmetszettel lépnek ki, mimellett a hüvely a felső végén tömített módon van rögzítve, a nyílás körül a fonófürdő alsó végénél, és az elemiszál-köteg haladás közben áthatol a nyíláson, ezáltal bővítve a nyílás keresztmetszetét.

A fonófürdő-folyadék felső szintjének szabályozására célszerűen bukógát szolgál. A bukógátat a fonófürdő legalább egyik éle határozza meg. A bukógát mellett, a fonófürdő oldala mentén lefelé célszerűen csurgó van elrendezve. A levezetőcsatomában vízcsapda lehet. A fonóegység négyszögletes alakú, és a szívószelep az egyik, hosszabb oldalon van elhelyezve.

A fonóegység egyik vagy mindkét rövidebb oldalán egy betáplálóajtó lehet. Az egység felső, szívóoldali éle bukógátat képező módon van kialakítva, az egység folyadékszintjének szabályozására. A bukógáttal ellátott fal külső oldalán kívánt esetben egy csurgó van elhelyezve. A csurgó előnyösen folyadékcsapdát foglal magában, amely megakadályozza, hogy a csatorna levegőt szívjon fel.

Az egység számos szintjén terelőelemeket helyezhetünk el. A terelőelemek például perforált lemezekből állnak.

A fonórózsa oldalfalai alatt - legalábbis azon az oldalon, ahol a fiivószelep van - egy hőszigetelő gyűrű van elrendezve. A hőszigetelő gyűrű a fuvóoldalon és a két rövid oldalon van elhelyezve.

A jelen találmányt az alábbiakban, kiviteli példák kapcsán a következő rajzokkal íquk le:

Az 1. ábra egy fiivókaszerkezet kisebbik tengelye menti, keresztmetszeti képe, a 2. ábra az 1. ábra egy részletének az 1. ábra szerinti metszete merőleges metszeti képe, a 3. ábra a fonófej perspektivikus képe, a 4. ábra a fonófej és szigetelése alulnézeti síkjának képe, az 5. ábra a fonóegység egyik alakjának perspektivikus képe, a 6. ábra a fonóegység egy második alakjának perspektivikus képe, a 7. ábra a 6. szerinti fonóegység felső részének a légrést ábrázoló távlati képe, a 8. ábra a fonóegység-kimenet keresztmetszeti képe, a 9. ábra a fonófürdő perspektivikus, felülnézeti képe, és a 10. ábra egy vízcsapda keresztmetszeti képe.

A találmány legvilágosabban akkor érthető meg, ha csatolt rajzait a 4,416,698 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírással és ábráival hasonlítjuk össze.

A 4,416,698 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás 2. ábráján látható, hogy a cellulóznak amin-oxiddal és antiszolvenssel (tipikusan vízzel) készített oldatát egy fuvókán vagy fonófejen át egy sor elemi szállá extrudálják, amelyek egy légrésen át egy vízfürdőbe jutnak. Az elemi szálak ezután egy görgőn haladnak át, és a vízfürdő felszínén merülnek fel. Amikor az elemi szálak a fonófejből kilépnek, és a légrésbe jutnak, azon belül megnyújtják őket. Amikor az elemi szálak belépnek a fonófürdő-folyadékba, akkor az oldószer az elemi szálakból kilúgozódik, és visszaalakulnak maguk a cellulóz elemi szálak.

A hivatkozott 4,416,698 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerinti fonófejjel képezett elemi szálak száma kicsiny, általában 12 [lásd a hivatkozott leírás 1. példáját (6. oszlop, 40. sor)].

Bár az ilyen kisszámú elemi szál alkalmas lehet rostos liocellás fonal előállítására, abban az esetben, ha szálpászmát akarunk gyártani, akkor igen nagyszámú elemi szálat kell egyidejűén fonni. Fonóegységenként több, mint 5000 elemi szálat készítünk, és egymás mellé számos fonóegységet helyezünk el, hogy igen nagyszámú több száz vagy több ezer - elemi szálat képezzünk, amelyek szálpászmákká moshatók és vághatok fel.

A találmány egy olyan 101 fonóegységet szolgáltat, amelynek légrésében egy levegő-keresztáram gondoskodik a 34, 125 elemi szálak hűtéséről, amint azok kibújnak a fonófejből. Az a hőmérséklet, amelyen a cellulózoldatot a fonófejen át extrudáljuk, tipikusan 95 °C és 125 °C között van. Ha a hőmérséklet túl alacsonyra csökken, a cellulózoldat viszkozitása oly nagyra nő, hogy gyakorlatilag nehéz azt a fonófejen átextrudálni. Az N-metil-morfolin-N-oxidos (NMMO) cellulózoldat potenciális exoterm természete miatt előnyös, ha az oldat hőmérsékletét 125 °C alatt, előnyösen 115 °C alatt tartjuk. Ily módon a fonófejben lévő folyadék hőmérséklete a fonófürdőben tipikus módon használt víz forráspontjához áll közel vagy afelett van. A fonófürdő tartalma lehet víz vagy víz és NMMO elegye. Mivel a fonófürdőben az elemi szálakból az NMMO folyamatosan kilúgozódik, a fonófürdő normális működés alatt mindig tartalmaz NMMO-t.

Úgy találtuk, hogy a légrés keresztirányú levegőárammal történő ellátása stabilizálja a fonófejből kilépő elemi szálakat, így adott idő alatt több elemi szál fonható, és lehetővé válik a vágott szálak ipari gyártásához szükséges nagyszámú 34, 125 elemi szál egyidejű előállítása.

A keresztirányú levegőáram használata lehetővé teszi, hogy a 34, 125 elemi szál felülete és a 115 fonófürdő-folyadék közötti rést minimálisan tartsuk, ily módon a 101 fonóegység teljes magasságát csökkentsük.

Optimális üzemeléshez a levegő nedvességét úgy kell szabályozni, hogy annak harmatpontja 10 °C vagy ennél alacsonyabb legyen. A harmatpont 4 °C-10 °C lehet. A levegő hőmérséklete 5 °C és 30° közötti lehet, de 10% relatív nedvesség mellett 10 °C.

Hivatkozással az 5. ábrára, ez egy lényegében négyszögletes alakú 101 fonóegységet ábrázol, amelynek alul 102 prizma alakú része van, melyet az alábbiakban

HU 216 953 Β írunk le részletesebben. A 101 fonóegység felső éle szabja meg a 101 fonóegységben lévő folyadék felső szintjét. A 101 fonóegységben lévő folyadék tipikusan víz és 25% NMMO keveréke, de 10-40 tömeg% vagy 20-30 tömeg%-os NMMO-koncentrációk is alkalmazhatók. A 105, 106 szaggatott vonalak a fonóíurdőn a kilúgozási folyamat közben áthaladó 34, 125 elemi szálak útját jelzik. Az egység felső végén a 34, 125 elemi szálak négyszögletes 107 elrendezésűek. A 107 elrendezés alakját a fonófej vagy fúvóka alakja szabja meg, melyen keresztül a 125 elemi szálakat a fonóeljárás során extrudáljuk. Az egységben lévő 115 fonófiirdő-folyadék túlzott turburenciájának megakadályozására a cellában 108, 109, 110 perforált lemezek vannak elhelyezve, amelyek lyukmérete 3 mm, és teljes felületük 40%-át teszik ki a lyukak. E lemezek csökkentik az egységben a folyadékáramlást.

Amint a 125 elemi szálak kötegben az egységben lefelé haladnak, magukkal sodornak 25 °C-on vagy 20-30 °C-on tartott fonófürdő-folyadékot, és a magukkal sodort folyadékot lefelé viszik. Mivel az elemiszálköteg összkeresztmetszet-területe csökken, amint a 125 elemi szálak a kilépőnyílás felé közelednek, a fonófolyadék-felesleg a 130 elemiszál-kötegből kinyomódik. Ez a fürdő folyadékában egy szivattyúhatást idéz elő, ami abban áramlásokat próbál létrehozni. A terelőhatású 108, 109 és 110 perforált lemezek jelentősen csökkentik a 115 fonófurdő felületének és a fürdő felső részének turburenciáját. A turburenciának ez a csökkentése megakadályozza vagy jelentősen csökkenti a 115 fonófürdő-folyadék felfröccsenését a fonófej felületére, és megakadályozza a 125 elemi szálak mozgás okozta elszakadását.

Mint a 6. ábrán látható, a 111 és 112 terelőlapok előnyösen úgy vannak kialakítva, hogy meglehetősen közel legyenek az egységen keresztül lefelé haladó elemiszál-köteg vagy -kötegek mozgásban lévő felületéhez. Abban az esetben, ha olyan fonófejet használunk, amely a 125 elemi szálakat két, 113, 114 négyszög alakú köteggé alakítja, amelyek mint prizma alakú kötegek haladnak lefelé a 101 fonóegységben, úgy azok egymással egyesülve lépnek ki a 101 fonóegység alján lévő 103 nyíláson.

A 7. ábrára utalással, ez az ábra részletesebben mutatja a légrést és a keresztáram elrendezését. A 115 fonófurdőnek van egy, a 117, 118, 119 és 120 élek által definiált 116 felső felülete. Valójában az élek gátként vagy bukógátként működnek, és a 115 fonófurdő-folyadék egy kis feleslege jut az egységbe, ami átáramlik a bukógátakon, és egy állandó elhelyezkedésű, ezért meghatározott magasságú 116 felületet képez.

A légrésen át egy 121 füvószelepből egy 122 szívószelepbe 10-40 °C hőmérsékletű és 4-10 °C harmatpontnak megfelelő relatív nedvességtartalmú levegőkeresztáramot füvünk át. A 122 szívószelep úgy szívja a levegőt, hogy a fonófürdőn keresztül egy párhuzamos légáramot tart fenn. A 121 fuvószelep vastagsága a 122 szívószelep vastagságának egynegyede, egyötöde. A 122 szívószelep 123 alsó éle lényegében ugyanolyan szinten van, mint a fonófürdő 119 éle. A 123 alsó él valamivel a fonófurdő 119 éle alatti szinten lehet. A levegőt 20 °C hőmérsékleten 10 méter/másodperc sebességgel fújjuk a légrésen át.

A 122 szívószelep vastagsága körülbelül 25 mm, és ebben az esetben a légrés körülbelül 18-20 mm magas.

A 124 füvókaszerkezet, amely a 125 elemi szálakat képezi, előnyös módon egy olyan fonórózsát tartalmaz, amely vékony, rozsdamentes acéllemezekből van összehegesztve olyan szerkezetté, amelynek sima alsó felülete van, és amely egy, a 60 fonórózsának hőt közlő szerkezetben van felszerelve, ami a fonórózsa alját hőszigeteli. Az előzőek szerinti 60 fonórózsák ideálisan alkalmasak a találmány szerinti 101 fonóegységek céljára, mert úgy találtuk, hogy a levegő-keresztáram stabilizálja a 60 fonórózsából kilépő 125 elemi szálakat.

Az 1. ábrára hivatkozással, ez az ábra egy 1 szigetelőburkolatot és 2 vázkeretben elhelyezett fúvókaszerkezetet mutat be. A 2 vázkeret hőszigetelve van az acél tartószerkezet felé, és egy 3 - a váz körüli - furattal van ellátva, melyen át alkalmas fűtőközeg, mint forró víz, gáz vagy olaj áramoltatható a 2 vázkeret alsó részének fűtése céljából. Mivel a füvókán át fonottcellulózoldatot megemelt hőmérsékleten, tipikusan 105 °C-on tápláljuk a 124 füvókaszerkezetbe, ezért előnyös a fűtés biztosítása, hogy az oldatot a megfelelő hőmérsékleten tartsuk, és a szigetelés biztosítása, hogy a túlzott hőveszteséget elkerüljük és megakadályozzuk a kezelőszemélyzeti baleseteket.

A 2 vázkeretre a 4, 5 csavarokkal vagy szegecsekkel egy 6 fedélburkolat van erősítve. Ez a fedélburkolat egy 7 felső elosztókamrát képez, amelybe egy 8 betáplálócső van bevezetve. A 8 betáplálócső 9 O gyűrű tömítéssel és egy karimával van ellátva. A 6 fedélburkolat 12 felső felületére egy 11 rögzítőgyűrű van csavarva, amely leszorítja a 10 karimát és a betáplálócsövet a fedélburkolaton rögzíti. A 11 rögzítőgyűrűnek a fedélburkolathoz rögzítésére 13, 14 csavarok vagy szegecsek szolgálnak.

A 6 fedélburkolat alsó oldalához egy 20 alsó burkolat van 21, 22 csavarokkal csavarozva. Egy gyűrű alakú 23 távtartó képez pozitív ütközőt a 6 fedél- és 20 alsó burkolatnak egy előre meghatározott távolsággal történő összeillesztésére.

A 20 alsó burkolatnak egy befelé irányuló 24 karimarésze van, amelynek felfelé irányuló 25 gyűrű alakú felülete van. A 6 fedélburkolatnak egy gyűrű alakú, lefelé irányuló 26 vízszintes szorítófelülete van.

A 25 és 26 gyűrű alakú felületek között egy 60 fonórózsa, egy törőlemez és egy szűrőszerkezet van befogva. A 3. ábrán perspektivikusan ábrázolt 60 fonórózsa lényegében egy síknézetben ábrázolt négyszögletes tagot tartalmaz, amelynek egy felső, cilinder alakú keresztmetszete van és egy felfelé irányuló 28 kerületi fala, amely kiálló 29 karimarészt foglal magába. A 60 fonórózsa egy sor 30, 31, 32 perforált lemezzel van ellátva, amelyek azokat a furatokat tartalmazzák, melyeken keresztül a 33 amin-oxidos oldatot fonjuk vagy extrudáljuk a 34 elemi szálak kialakítása céljából.

A 29 karimarész felső felületén egy 35 tömítőgyűrű van elhelyezve. A 35 tömítőgyűrű tetején 36 törőlemez

HU 216 953 Β van, amely lényegében egy, a 37 szűrőelemet alátámasztó perforált lemezből áll. Ha a 37 szűrőelem szinterezett fémanyagának finom a pórusmérete, akkor a szűrőn keresztüli nyomásesés használat közben beszakíthatja a szűrőt. Ezért a 36 törőlemez használat közben a szűrőt támasztja alá. Egy pár 38, 39 tömítés mindkét oldalán egészíti ki az alsó burkolat 25 gyűrű alakú felülete (felfelé irányított) és a fedőburkolat 26 vízszintes szorítófelülete (lefelé irányított) között elhelyezett szerkezetet. A szerkezet 21 és 22 csavarokkal összeszorítása útján a 60 fonórózsát, 36 törőlemezt és a szűrőt a helyükön tartjuk.

A 20 alsó burkolat alatt egy 40 hőszigetelő gyűrű van elhelyezve, amely síkban négyszögletes alakú. A 40 szigetelőgyűrű a 28 kerületi fal teljes kerülete körül teqed és a 28 kerületi fal a 20 alsó burkolat 41 alsó felülete alá nyúlik. A fonórózsa egyik hosszú oldalán a 40 hőszigetelő gyűrű egy megnyújtott 42 része van elrendezve, amely a 28 kerületi fal 43 hosszú falrésze alá nyúlik. A 28 kerületi falnak a másik hosszú falrészén a hőszigetelő gyűrűnek nincs megnyújtott 42 része, de a 40 hőszigetelő gyűrű e részének alsó felülete ugyanabban a síkban van, mint a fonórózsa 28 kerületi fala alsó felületének 46 felülete.

Mint ez a 2. ábrán látható, a 40 hőszigetelő gyűrűnek - ami a 20 alsó burkolat alsó részéhez (nem ábrázolt) csavarokkal van rögzítve - a meghosszabbított 50, 51 részei a 60 fonórózsa 28 kerületi fala rövidebb oldalai fölé nyúlnak.

A 3. ábrára hivatkozva, ez az ábra a füvókaszerkezetbe foglalt 60 fonórózsát perspektivikus nézetben mutatja. A 60 fonórózsának van egy, a 28 kerületi fallal összeépített, külső 29 karimarésze. A 60 fonórózsa négyszögletes alakja világosan látható a 3. ábra szerinti távlati képen. A 60 fonórózsa kisebbik tengelye az

1. ábra szerinti metszeti képen és a nagyobbik tengelye a 2. ábra szerinti metszeti képen látható. A 60 fonórózsa aljába hat darab 61 perforált lemez van behegesztve, melyek közül a három 30, 31, 32 lemez az 1. ábrán metszetben látható. Ezek a lemezek tartalmazzák azokat a nyílásokat, melyeken keresztül a cellulózoldatot extrudáljuk. A nyílások átmérője 25 μ és 200 μ között van, és központjaik 0,5-3 mm-re vannak egymástól. A 60 fonórózsa alsó felülete egy síkban van, és ellen tud állni az amin-oxidos fonó-cellulózoldat fonásánál kifejtett nagy extrúziós nyomásoknak. Minden lemez 500 és 10 000 közötti nyílást tartalmazhat, vagy négylemezes füvókák esetén legfeljebb 40 000 nyílást. Összesen legfeljebb 100000 nyílás alkalmazható.

A 4. ábra a 60 fonórózsa alulnézeti képe, amely a 40 hőszigetelő gyűrű elhelyezkedését mutatja. Látható, hogy gyantával impregnált textilanyag, mint a TUFNOL (védjegyzett termék) a 28 kerületi fal alsó része alá a 60 fonórózsa három oldalán nyúlik. így alulról nézve a 62, 63 és 64 oldalakon a 28 kerületi fal alsó részét eltakaiják a szigetelőréteg megnyújtott, az 1. és

2. ábrákon látható 42, 50, 51 részei. A negyedik, 65 oldalon azonban a 60 fonórózsa 28 kerületi falának 66 alsó része nincs szigetelve, ezért ki van téve a hőhatásnak. A 40 hőszigetelő gyűrű ezért hatásosan, teljesen körülveszi a 60 fonórózsát, és a 60 fonórózsa 28 kerületi fala alatt három oldalra terjed ki.

Megjegyezzük, hogy a 36 törőlemeznek kónuszos 67 nyílásai vannak, amelyek elősegítik a viszkózus cellulózoldat átáramlását a fuvókaszerkezeten, miközben jó alátámasztást biztosítanak a 37 szűrőelemnek. Ezzel szemben a 36 törőlemezt a 68, 69, 70 belső támasztótagok vagy rudak felső élei támasztják alá. A 68, 69, 70 belső támasztótagok vagy rudak felső élei az említett tagok vagy rudak középvonalához viszonyítva helyezhetők el úgy, hogy a 30, 31, 32 perforált lemezek mindegyike feletti belépőnyílás-terület egyforma.

A burkolat és/vagy a 36 törőlemez 25, 26 felületei egy kis horonnyal (mint a 2. ábra szerinti réssel) láthatók el, hogy lehetővé tegyük a tömítésnek a horonyba történő benyomását, ha a 6 fedél- és a 20 alsó burkolatot összefogó 21, 22 csavarokat meghúzzuk. A 6 fedélburkolat és 20 alsó burkolat közé egy 84 O gyűrű helyezhető, hogy az egy második tömítésként szolgáljon, ha a 6 fedél- és a 20 alsó burkolat, valamint a 36 törőlemez és a szűrőszerkezet közötti fő tömítések meghibásodnak.

A találmány szerint használt 60 fonórózsa ezért alkalmas a nagy viszkozitású, nagy nyomású cellulózoldat kezelésére, aminek során az oldat tipikus nyomása a szűrő felett 50-200 bar lehet, a szerszám belsejében uralkodó nyomás pedig 20-100 bar. Maga a szűrő jelentős mértékben hozzájárul működés közben a rendszeren belüli nyomáseséshez.

A találmány szerinti szerkezet megfelelő hőlépcsőt is szolgáltat, ahol a 101 fonóegységben lévő folyadék hőmérséklete közel tartható az extrúziós fonás céljára ideális hőmérséklethez. A 20 alsó burkolat felfelé mutató 25 gyűrű alakú felületével szilárd érintkezésben áll a 60 fonórózsával. A 21, 22 csavarok szilárd érintkezést biztosítanak. Hasonlóképpen, a 4, 5 csavarok biztosítják azt, hogy a 20 alsó burkolat lefelé forduló 81 felületével szorosan illeszkedjen a 22 csavarhoz egy kifelé forduló 82 karimarészen. A 81 felület érintkezik a 2 vázkeret felfelé mutató 83 felületével.

Egy fütőcső alakú fűtőelemnek közvetlenül a 83 felület alatti elhelyezésével közvetlen hőáramlás biztosítható a hőközlő közegtől a 60 fonórózsa 3 furatába. Látható, hogy hőáramlás biztosítható a 83, 81 felületeken át, amelyeket - mint a fentiekben említettük - a 4, 5 csavarok egymással pozitív érintkezésben tartanak. Hő áramolhat azután a 20 alsó burkolaton át a 25 gyűrű alakú felületen és 29 karimarészen keresztül a 60 fonórózsa 28 kerületi falába.

Könnyen belátható, hogy a leírásunkat kísérő rajzokon bemutatott típusú szerkezeteket szokásos körülmények között, szobahőmérsékletű műhelyekben szerelik össze. így a 6 fedél- és a 20 alsó burkolatot, a 60 fonórózsát, a törőlemezt és a szűrőlemezt szobahőmérsékleten szerelik össze a 21, 22 csavarok meghúzásával. Hogy a 60 fonórózsát a 20 alsó burkolatba lehessen szerelni, ahhoz megfelelő résnek kell lennie a 28 kerületi fal és a 20 alsó burkolat belső nyílása között, ami lehetővé teszi, hogy a fonórózsát behelyezzék és kiszereljék. Szintén belátható, hogy használat alatt a szerkezetet tipikusan 10 °C hőmérsékletre melegítjük. A me5

HU 216 953 Β legítés és a belső nyomás kombinált hatása azt eredményezi, hogy a szerkezet szabályozatlan módon terjed ki. Mindez azt jelenti, hogy nem lehet számítani közvetlen hőátadásra a 20 alsó burkolat alsó részétől vízszintes oldalirányba a 28 kerületi fal oldala felé.

Hasonló megszorítások érvényesek a közvetlen hőátadás tekintetében a 2 vázkeret fűtött alsó részétől a 20 alsó burkolat külső oldalfala felé. Azáltal azonban, hogy összeszorított 81,83 felületeket biztosítunk, lehetővé tesszük a közvetlen hőátadást a 3 furatban lévő fűtőközeg és a 60 fonórózsa között. A 3 furatban bármilyen alkalmas fűtőközeg, mint forró víz, gőz vagy fűtőolaj áramoltatható.

A 40 hőszigetelő gyűrű - bár erre a kezelőszemélyzet balesetvédelme szempontjából nincs szükség - biztosítja, hogy magának a forró cellulózoldatnak a hőjét a 3 furatból a fuvókába juttatjuk, és az nem szökik meg a 20 alsó burkolat alsó felületén keresztül.

Könnyen belátható, hogy a 101 fonóegység alkatrészeit olyan anyagból kell elkészíteni, amely ellen tud állni a rajta keresztüláramoltatott bármilyen oldószeres oldatnak. így a 60 fonórózsa például rozsdamentes acélból és a burkolatok rozsdamentes acélból vagy öntöttvasból készíthetők el. A tömítések politetrafluor-etilénből (PTFE-ből) alakíthatók ki.

Úgy véljük, hogy a találmány szerinti levegő-keresztáram hajlamos arra, hogy elpárologtassa az NMMO vizes cellulózoldat víztartalmának egy részét, és ezáltal az elemi szálakon, amint azok a 60 fonórózsából kilépnek, megdermedt felület („bőr”) képződik. A levegő-keresztáram hűtőhatásának és az elemi szálak nedvességelpárolgásának kombinált hatása az elemi szálakat lehűti, ezáltal azokon egy bőrt képez, ami az elemi szálakat a forró fürdőbe lépésük előtt stabilizálja. Ez azt jelenti, hogy egyidejűleg igen nagyszámú elemi szál gyártható.

A fonócellák alsó végén a 103 nyílások mindegyike 131 hüvelyekkel van ellátva, mint ez részletesebben a 8. ábrán látható. A 130 elemiszál-köteg a 103 nyíláson egy rugalmas hüvelyen halad át, amely felső végén szilárd és folyadékzáró módon van rögzítve azon a falon, amelyben a 103 nyílás van elhelyezve. A 131 hüvely alsó végén lévő nyílás átmérője valamivel kisebb, mint a 130 elemiszál-kötegé. A 131 hüvely neoprén kaucsukból van kialakítva és a 130 elemiszál-köteg kissé megnyújtja a neoprén kaucsukot, így az szorosan érintkezik a 130 elemiszál-köteggel, a 131 hüvelyen való áthaladás során. Ily módon a 131 hüvely megakadályozza, hogy túlzott mennyiségű folyadék távozzon a 60 fonóegység alján.

Ezután a 130 elemiszál-köteg egy lehúzófüggöny alatt halad át, majd felfelé halad mosásra és további feldolgozásra. A lehúzófüggöny alatt egy csepegtetőtálca helyezhető el, amely felfogja a 103 nyíláson áthaladt köteg által kihordott 115 fonófurdő-folyadékot.

Az alábbiakban a 9. és 10. ábrák kapcsán a 115 fonófürdő-folyadék áramlását írjuk le közelebbről a 101 fonóegység felső részében. A 9. ábra a 101 fonóegység üres felső részének perspektivikus nézete. A 101 fonóegység valójában egy folyadéktömített edény, melynek 135 és 136 oldalfalai, valamint 137 és 138 végfalai vannak. A 135 és 136 oldalfalak egy darabból álló acél oldalfalak, míg a 137 és 138 végfalak 139 és 140 ajtókkal vannak ellátva, mint ezt az alábbiakban részletesebben leírjuk.

A 135-138 falak által meghatározott folyadéktömített fonóegységen kívül egy, a 141 és 142 oldalfalak és 143, 144 végfalak által határolt külső keret van. Látható, hogy a 143 és 144 végfalak U alakú, 145 és 146 kivágásokkal vannak ellátva. A 135 és 136 oldalfalak felső élei valamivel a 141, 142 végfalak felső élei alatt vannak, különösen ez utóbbiak 139 és 140 ajtók által határolt részein. A 139, 140 ajtók fémből, üvegből vagy átlátszó műanyagból készülhetnek. A 139, 140 ajtók úgy vannak a végfalakba beszerelve, hogy azok megfelelően nyithatók. A 139, 140 ajtók alsó élükön sarokpánttal lehetnek ellátva, és oldalreteszekkel tarthatók zárt állásban, vagy három oldalukon lehetnek az egység végfalához reteszelve.

Működés során a 101 fonóegységbe egy kis folyadékfelesleget szivattyúzunk, a folyadékfelesleg túlfolyik a 135 és 136 oldalfalak felső élein, és az egységben egy felső folyadékfelületet képez. A felső élek kívánt esetben fogazottak lehetnek.

A 101 fonóegység szívóoldalán előnyösen egy folyadékcsapda van elhelyezve. Ez világosabban a 10. ábrán látható, de lényegében a 135 oldalfal felső része és egy 147 sarkos fal között kialakított csatornából áll. A 148 szívószelepnek egy 149 keskeny lemeze van, amely a 147 sarkos fal által kialakított csatorna felső szintje alá nyúlik. A folyadékfelesleg 150 felső élen át a 151 csatornába folyik, azt megtölti, és a 152 túlfolyón át egy 153 csurgóba jut. A 153 csurgóból a folyadékfelesleg a 154 csövön folyik ki, és kívánt esetben újra felhasználható. A 151 csatornában lévő folyadék és a 149 keskeny lemez kombinálásának együttes hatása az, hogy egy gáztömítést biztosítsunk annak megakadályozására, hogy a 148 szívószelep levegőt szívjon be a cella 141 és 135 oldalfala menti oldalon.

Azáltal, hogy, mint a fentiekben leírtuk, a fonófürdőcella alját egy 103 nyílással látjuk el, a szálköteg kezdeti befűzése a liocellás szálak gyártása előkészítésének megkezdésére sokkal könnyebb. A gyártás megkezdésére szolgáló művelet ezért egyszerűen abban áll, hogy a cellában egy kis mennyiségű szálat fonunk, majd a szálakat a cella alján lévő 103 nyíláson húzzuk át, hogy a szálköteget az alsó (nem ábrázolt) lehúzófüggöny vagy görgő köré lefelé húzzuk, majd a köteget a következő szálmosó és -szárító részbe (nincs ábrázolva) vezetjük át.

A 101 fonóegység felső vége és a fúvókaszerkezet alacsonyabb részei közötti szűk rés miatt a szálköteg befűzését a 139 és 140 ajtók jelentősen megkönnyítik. A fonóművelet megkezdése előtt az egység befűzése céljából a 139 és 140 ajtókat kinyitjuk, ekkor a fonófürdő-folyadék a környező felfogóvályúkba esik. Ezután megkezdjük a fonást, és a fonott szálak kezelhetők, és az egység alján lévő nyíláson átvezethetők. Ha az egységet már befűztük, akkor a 139, 140 ajtók becsukhatok, a cella feltölthető, és a művelet azután automatikusan folytatható.

Kívánt esetben a 115 fonófurdóben indulásnál sima víz használható. Ez a víz kevésbé fröccsen, mint a vizes

HU 216 953 Β amin-oxid keverékek, és megkönnyíti az egységindítást. A 139, 140 ajtók megkönnyítik a hozzáférést a fonófürdő belsejéhez és a szívószelep éleihez. Ez lehetővé teszi az egységben üzemelés közben megjelenő, kis mennyiségű kristályos anyag eltávolítását, amelyek az amin-oxid gyenge párolgásából erednek.

Figyelembe kell vermi, hogy egymás mellett nagyszámú egység helyezhető el, és egy munkás könnyen hozzá tud férni mindegyik cella aljához. Másfelől, ha a szálak a fonófürdő felső felületén merülnek fel, akkor a rendszer befűzése sokkal bonyolultabb, és azzal jár, hogy egy munkásnak a fonófiirdő felszíne alatt kell megpróbálni dolgozni, hogy a fonófürdő felszínéről a szálakat alulról gyűjtse kötegbe össze. Ezen túlmenően, ha nagyszámú egység van elhelyezve egymás mellett, akkor nehéz az egységek tetejéhez hozzáférni, különösen akkor, ha a rés igen kicsi és az egységek szűkek. Látható, hogy mélyebben lévő kilépőnyílás esetén az egységek szűkek, és kicsit nagyobbak lehetnek, mint a fonófurdőn áthaladó szálköteg ékje.

Claims (21)

1. Eljárás elemi cellulózszálak szerves oldószerben oldott cellulózból történő előállítására, melynek során

- az oldatot sokrésű szerszámon át számos szállá extrudáljuk,

- az elemi szálakat (125) gázzal átáramoltatott résen át egy fonóegységben (101) vizet tartalmazó fonófürdőbe (115) vezetjük, azzal jellemezve, hogy a fonófiirdő (115) vizének felső felületével (116) párhuzamos irányban kényszergázáramlást biztosítunk;

és az eljáráshoz a fonófiirdőbe (115) folyadék betáplálására alkalmas eszközöket és a fonófürdőből folyadék eltávolítására alkalmas eszközöket alkalmazunk.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gázt a résen átszívatjuk.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a sokrésű szerszámnak 500 és 100000 közötti számú nyílása van.

4. Az 1., 2. vagy 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a cellulózoldatot 100 °C és 125 °C közötti hőmérsékleten tartjuk.

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gázt a résen át szívjuk és nyomjuk is.

6. Az 1., 2., 3., 4. vagy 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gáz levegő.

7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a levegő harmatpontja 10 °C vagy ennél alacsonyabb.

8. A 6. vagy 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a levegő hőmérséklete 0 °C és 50 °C között van.

9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rés magassági mérete 0,5 és 25 cm között van.

10. Fonóegység szerves oldószeres cellulózoldatból képezett szálak koagulálására, mely egy, az oldószernek az elemi szálakból (34) történő kilúgozására szolgáló fonófürdőt (115), és a fonófürdő felett elhelyezett, alulról a fonófürdő (115) felülete, felülről egy fonófej (60) által meghatározott rést - melyen keresztül az elemi szálak (34) kilépnek - tartalmaz, azzal jellemezve, hogy a résen át gázátáramlást biztosító eszköze, továbbá a fonófiirdőbe (115) folyadék betáplálására szolgáló eszközei és a fonófiirdőből folyadék (115) eltávolítására szolgáló eszközei vannak.

11. A 10. igénypont szerinti fonóegység, azzal jellemezve, hogy a gázáramlást biztosító eszköznek egy, a rés egyik oldalán elhelyezett nyílással rendelkező szívószelepe (122, 148) van.

12. A 11. igénypont szerinti fonóegység, azzal jellemezve, hogy a résnek a szívószelep (122, 148) belépőnyílásával ellentétes oldalán egy füvószelep (121) van elrendezve.

13. A 12. igénypont szerinti fonóegység, azzal jellemezve, hogy a szívószelep (122, 148) belépőnyílásának keresztmetszet-felülete nagyobb, mint a füvószelep (121) kilépőnyílásának felülete.

14. A 10-13. igénypontok bármelyike szerinti fonóegység, azzal jellemezve, hogy a fonófürdőben (115) terelőelemek vannak elrendezve a folyadék fonófiirdőben (115) áramlásának szabályozására és a folyadékfelület csillapítására.

15. A 10-14. igénypontok bármelyike szerinti fonóegység, azzal jellemezve, hogy a fonófürdő (115) alsó végén egy nyílás (103) van elrendezve, melyen keresztül a koagulált elemi szálak köteg (130) formájában és egy hajlékony, rugalmas hüvelyen (131) keresztül, szabadon, az elemiszál-kötegnél (130) valamivel kisebb keresztmetszettel lépnek ki, mimellett a hüvely (131) a felső végén tömített módon van rögzítve a nyílás (103) körül a fonófürdő (115) alsó végéhez, és az elemiszálköteg (130) haladás közben áthatol a nyíláson.

16. A 10-15. igénypontok bármelyike szerinti fonóegység, azzal jellemezve, hogy a fonóegység (101) négyszögletes alakú, és a szívószelep (122, 148) az egyik, hosszabb oldalon van elhelyezve.

17. A 16. igénypont szerinti fonóegység, azzal jellemezve, hogy a fonóegység (101) legalább egyik, rövidebb oldalán betáplálóajtó (139, 140) van.

18. A 10-17. igénypontok bármelyike szerinti fonóegység, azzal jellemezve, hogy a fonóegység (101) szívóoldalon elhelyezett felső éle (150) a folyadékfürdőben lévő folyadékszint szabályozására bukógátat képező módon van kialakítva.

19. A 18. igénypont szerinti fonóegység, azzal jellemezve, hogy a bukógátat képező fal külső oldalán csurgó (153) van kiképezve.

20. A 19. igénypont szerinti fonóegység, azzal jellemezve, hogy a csurgó (153) a levegőfelszívás megakadályozására folyadékcsapdával van ellátva.

21. A 10-20. igénypontok bármelyike szerinti fonóegység, azzal jellemezve, hogy a fonórózsa (60) oldalfalai alatt - legalábbis azon az oldalon, ahol a füvószelep (21) van - egy hőszigetelő gyűrű (40) van elrendezve.