PT700463E - Processo para a fiacao de filamentos de celulose com solvente - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO ”PROCESSO PARA A FIAÇÃO DE FILAMENTOS DE CELULOSE COM SOLVENTE” A presente invenção refere-se à fiação de filamentos de liocel.

Como aqui se usa, o termo "liocel" é definido de acordo com a definição aceite pelo Bureau International pour la Standardisation de la Rayone et de Fibres Synthetique (BISFA) nomeadamente:- "Uma fibra de celulose obtida por um processo de fiação com solvente orgânico; compreendendo-se que:- (1) um "solvente orgânico" significa essencialmente uma mistura de produtos químicos orgânicos e água; e (2) "fiação com solvente" significa dissolver e fiar sem a formação dum derivado".

Assim, uma fibra de liocel é produzida pela dissolução directa da celulose num solvente orgânico que contém água -tipicamente N-óxido de N-metilmorfolina - sem a formação dum composto intermediário. Depois que a solução é extrudida (fiada), a celulose é precipitada como uma fibra. Este processo de produção é diferente dos de outras fibras celulósicas tal como a viscose, em que a celulose é primeiro convertida num composto intermediário que é depois ^dissolvido num "solvente" inorgânico. A solução no processo da viscose é extrudida e o composto intermediário é reconvertido em celulose. 0 processo geral para a preparação de fibras de liocel é descrito e ilustrado na Patente US 4.416.698. A W0 93/19230, que constitui técnica anterior sob o Artigo 54(3) da EPC, 1 apresenta um processo de fiação de liocel com um espaço de ar entre a fieira e o banho de coagulação. Também apresenta um fluxo de ar no espaço de ar. A JP-A-05 044 104 dá a conhecer que um fluxo de gás no espaço de ar no processo de fiação em húmido de jacto seco melhora a estabilidade das correntes de filamentos no espaço de ar. A presente invenção está particularmente relacionada com fases do processo que dizem respeito à célula de fiação na qual as fibras extrudidas passam depois de deixar a fieira ou jacto, passando primeiro através dum espaço de ar e depois num banho de coagulação.

Desde modo, a presente invenção proporciona um processo para a produção de filamentos de celulose a partir duma solução de celulose num solvente orgânico, que compreende as fases de extrudir a solução através duma fieira que tem uma pluralidade de orifícios para formar uma pluralidade de fios, passando os fios através dum espaço gasoso para dentro dum banho de fiação que contém água para formar os filamentos, proporcionar um fluxo de gás forçado através do espaço paralelo à superfície superior do líquido no banho de fiar e proporcionar meios para fornecer líquido ao banho de fiar e meios para remover o líquido do banho de fiar. O gás pode ser aspirado através do espaço utilizando um bocal de aspiração. O espaço pode de modo conveniente ser um espaço de ar e pode ser proporcionado um bocal de sopro tendo uma saída num lado do espaço de ar no lado oposto dum espaço de ar em relação a um bocal de aspiração.

Um bocal de aspiração tem de preferência uma área de secção recta maior na sua entrada do que tem um bocal de sopro na sua saída.

Meios de deflexão podem ser localizados no interior do banho de fiar para restringir o fluxo de correntes do líquido 2 I ' L· ^ no interior do banho de fiar e acalmar a superfície superior do líquido dentro do banho de fiar. O banho de fiar pode incluir um orifício na sua extremidade inferior, sendo a abertura provida com uma secção periférica elástica para contactar de modo elástico um feixe de filamentos que passam através dele. A secção periférica elástica pode ser provida com uma perneira cilíndrica de material elástico flexível que tem um orifício que em condição não restrita é ligeiramente mais pequeno na área de secção recta do que a área total de filamentos, sendo a perneira fixa de modo hermético na sua extremidade superior ao redor da abertura na extremidade inferior do banho de fiação, passando os filamentos, na utilização, através do orifício na perneira e assim expandindo a área de secção recta do orifício na perneira. 0 solvente utilizado para dissolver a celulose é de preferência um solvente de N-óxido de N-metilmorfolina aquoso. A temperatura do ar no espaço de ar é de preferência mantida abaixo de 50 °C e acima da temperatura que provocaria a congelação da água entre os fios e a humidade relativa do ar é de preferência mantida abaixo do ponto de orvalho de 10 °C. O comprimento dos fios no espaço gasoso, p. ex. de ar, é de preferência mantido entre os limites de 0,5 a 25 cm. A fieira através da qual a solução é extrudida pode ter mais de 500 orifícios e pode ter entre 500 e 100.000 orifícios, de preferência entre 5.000 e 25.000 orifícios e ainda de modo especialmente preferido entre 10.000 e 25.000. Os orifícios podem ter diâmetros entre os limites de 25 micrómetros a 200 micrómetros. A solução de celulose pode ser mantida a uma temperatura 3 p Lc- —ç. entre os limites de 90 °C até 125 °C.

Como indicado acima, o gás pode ser ar e o ar pode ser tanto aspirado como soprado através do espaço de ar, e o espaço de ar pode ter uma altura entre 0,5 e 25 cm. A solução de celulose quente pode ser extrudida substancialmente em sentido vertical para baixo para dentro do banho de fiação.

Os filamentos podem ser extraídos dum orifício no fundo do banho de fiação e o orifício pode ser ' provido duma perneira flexível para contactar os filamentos que passam através dele de modo a reduzir a passagem do líquido do banho de fiação através do orifício.

Pode existir uma superfície de barragem para definir o nível superior do líquido no banho de fiação. A barragem pode ser definida por pelo menos uma borda do banho de fiação. Pode ser proporcionada aí uma passagem de drenagem por baixo do lado do banho de fiação adjacente à barragem. Aí pode estar um sifão de água na passagem de drenagem. A célula de fiação pode ser de forma rectangular com um bocal de sopro num dos lados mais compridos e o bocal de aspiração no lado mais longo oposto. Pode existir uma porta de acesso num ou em ambos os lados mais curtos da célula. A borda superior da célula no lado da aspiração pode actuar como uma barragem para definir o nível de líquido na célula. Pode existir uma passagem de drenagem no exterior da parede que tem a barragem. A passagem de drenagem pode incluir um sifão de líquido para evitar que o ar seja aspirado por cima da passagem.

Podem proporcionar-se anteparos a uma pluralidade de níveis na célula. Os anteparos podem compreender placas de abertura.

Pode ser proporcionada uma camada de isolamento térmico por debaixo dos lados das paredes da fieira pelo menos no lado de sopro. A camada isolante pode ser proporcionada no lado de 4 r u K—t sopro e nos dois lados curtos. A título de exemplo vão ser descritas agora formas de concretização da presente invenção com referência aos desenhos em anexo:- A Figura 1 é uma vista em corte ao longo dum eixo menor do sistema de jactos, A Figura 2 é um corte duma porção da Figura 1 perpendicular ao corte da Figura 1, A Figura 3 é uma vista de perspectiva da fieira, A Figura 4 é uma vista do plano inferior da fieira e do isolamento, A Figura 5 é uma vista em perspectiva duma forma do banho de fiação, A Figura 6 é uma vista em perspectiva duma segunda forma dum banho de fiação, A Figura 7 é uma vista em perspectiva da porção superior do banho de fiação da Figura 6 mostrando o espaço de ar, A Figura 8 é uma vista em corte da saída do banho de fiação A Figura 9 é uma vista em perspectiva do topo de um banho de fiação modificado e A Figura 10 é uma vista em corte de um sifão de água. A invenção pode ser entendida mais claramente por comparações dos desenhos em anexo com a invenção descrita e ilustrada na Patente US 4.416.698. 5

Na Figura 2 da Patente US 4.416.698 pode ver-se que a solução de celulose em óxido de amina e num não solvente -tipicamente água - é extrudida através dum jacto ou fieira 10 para formar uma série de filamentos que passa através dum espaço de ar para dentro dum banho de fiação. Os filamentos passam depois à volta dum rolo 12 para emergir da parte de cima da superfície do banho de fiação. Quando os filamentos emergem da fieira 10 e encontram o espaço de ar, são esticados no interior do espaço de ar. Quando os filamentos entram no líquido no banho de fiação, o solvente lixívia os filamentos para reformar os filamentos e assim produzir os próprios filamentos celulósicos. O número de filamentos produzido pela fieira na referência da técnica anterior na Patente US 4.416.698 é reduzido -tipicamente produzem-se 32 filamentos, ver Exemplo 1 (coluna 6, linha 40).

Apesar de tais números baixos de filamentos serem desejáveis para a preparação de fio de liocel em filamentos, quando é necessário produzir fibra têxtil, então é necessário fiar números muito grandes de filamentos simultaneamente. Tipicamente produzem-se mais de 5000 filamentos por célula de fiação e uma pluralidade de células de fiação são arranjadas numa localização lado a lado para produzir um número elevados -na casa de centenas de milhares - de filamentos que podem ser lavados e cortados para formar fibra têxtil. A invenção proporciona um processo que utiliza um equipamento para produzir filamento de liocel no qual se proporciona uma corrente de ar no espaço de ar para arrefecer os filamentos à medida que eles emergem da fieira. Tipicamente a temperatura à qual a solução de celulose é extrudida através da fieira situa-se entre os limites de 95 °C até 125 °C. Se a temperatura cai demasiado baixo, a viscosidade da solução torna-se tão elevada que é impraticável extrudi-la através da fieira. Por causa da natureza exotérmica potencial da solução 6 de celulose em N-óxido de N-metilmorfolina (na presente descrição NMMO), é preferível que a temperatura da solução -por vezes referida como um verniz - seja mantida abaixo de 125 °C, de preferência abaixo de 115 °C. Assim, a temperatura do verniz na fieira está próxima ou acima do ponto de ebulição da água que é tipicamente usada no banho de fiação. 0 conteúdo do banho de fiação pode ser unicamente água ou uma mistura de água e NMMO. Devido a que o NMMO é continuamente lixiviado dos filamentos dentro do banho de fiação, o banho de fiação conteria, durante uma operação normal, sempre NMMO.

Verificou-se que a provisão da corrente cruzada de ar no espaço de ar estabiliza os filamentos à medida que eles emergem da fieira, assim possibilitando um número maior de filamentos a serem fiados num dado momento e possibilitando simultaneamente a produção dum grande número de filamentos requerido para a manufactura de fibra têxtil numa escala comercial. A utilização duma corrente cruzada permite que o espaço entre a face da fieira e a solução no banho de fiação seja mantido a um nível mínimo, em consequência reduzindo a altura global do equipamento de fiação.

Para uma óptima realização, a humidade do ar deve ser controlada de tal modo que deve ter um ponto de orvalho de 10 °C ou menos. O ponto de orvalho deve estar entre os limites de 4 °C a 10 °C. A temperatura do ar deve estar entre os limites de 5 °C a 30 °C, mas o ar pode estar a 10 °C com uma humidade relativa de 100 %.

Com referência à Figura 5, esta mostra um banho de fiação 101 o qual tem geralmente uma forma rectangular com uma porção prismática 102 em direcção à extremidade inferior. No fundo do banho está uma abertura de escoamento que será descrita com mais pormenor mais adiante. A orla superior 104 do banho de fiação define o nível superior da solução no banho de fiação. Tipicamente a solução contida no banho de fiação será uma 7 I — L-Cj ^...... mistura de água e 25 % de NMMO, mas podem ser utilizadas concentrações entre os limites de 10 % a 40 % ou 20 % a 30 % em peso de NMMO. As linha pontilhadas 105 e 106 definem a trajectória dos filamentos que passam através do banho de fiação durante o processo de lixiviação. No terminal superior do banho de fiação os filamentos estão num feixe em geral rectangular 107. A forma do feixe 107 será definida pela forma da fieira ou do jacto através do qual os filamentos são extrudidos no processo de fiação. Para prevenir a turbulência excessiva da solução dentro do banho de fiação, estão localizadas entre a região superior do banho placas perfuradas 108, 109 e 110 que possuem orifícios de 3 mm e 40 % de espaços vazios para restringir o fluxo da solução dentro do banho de fiação. À medida que os filamentos passam para baixo num feixe através do banho de fiação, eles arrastam o líquido do banho de fiação conservado a uma temperatura de 25 °C ou entre os limites de 20 °C a 30 °C e a solução arrastada é levada para baixo. Devido a que a área da secção recta total do feixe de filamentos está reduzida quando eles se aproximam da saída, o excesso da solução do banho de fiação é emitido pelos lados do feixe de filamentos. Isto estabelece uma acção de bombagem de solução no interior do banho, tendendo a produzir correntes de solução no banho de fiação. A utilização de anteparos porosos 108, 109 e 110 reduz significativamente a turbulência da superfície da solução no banho da fiação e dentro da solução na porção superior do banho. Esta redução na turbulência evita ou reduz significativamente os salpicos da solução do banho de fiação contra a face da fieira e evita movimentos que podem causar a quebra dos filamentos.

Como se apresenta na Figura 6, os anteparos 111 e 112 são de preferência de tal forma que estejam muito perto das superfícies de movimento do feixe ou feixes de filamentos que passam para jusante através do banho de fiação. No caso da utilização duma fieira que dá forma aos filamentos em dois 8 Γ feixes rectangulares 113, 114 que passam a jusante através do banho de fiação sob a forma de regiões prismáticas 113', 114' até que eles se combinam para emergir através da abertura no fundo do banho de fiação.

Com referência à Figura 7, esta apresenta em maior pormenor o espaço de ar e o arranjo da corrente de intersecção. Um banho de fiação 115 que tem uma superfície superior 116 definida pelas margens 117, 118, 119 e 120 do banho de fiação. Efectivamente as margens actuam como diques ou barragens e um ligeiro excesso de solução de banho de fiação passa no banho para correr por cima das barragens para assim formar uma superfície 116 de localização constante e portanto de altura fixa.

Uma corrente de intersecção na forma de ar tendo uma temperatura entre os limites de 10 °C até 4 0 °C e uma humidade relativa entre os limites dos pontos de orvalho de 4 °C até 10 °C é soprada através do espaço de ar a partir de um bocal de sopro 121 para um bocal de aspiração 122. O ar é aspirado através do bocal 122 para assim manter um fluxo paralelo de ar através da parte superior do banho de fiação. A espessura do bocal de sopro 121 é de cerca de um quarto até um quinto da espessura do bocal de aspiração 122. A margem mais baixa 123 do bocal de aspiração 122 está substancialmente ao mesmo nível que a margem 119 do banho de fiação. A margem 123 pode estar ligeiramente abaixo do nível da margem 119 do banho de fiação. 0 ar tipicamente a 20 °C é soprado a 10 metros/segundo de encontro ao espaço de ar.

Tipicamente o bocal de aspiração 122 terá uma espessura de cerca de 25 mm e o espaço de ar será então de cerca de 18 a 20 mm de altura. O conjunto de jactos 124 que produz os filamentos 125 compreende de preferência uma fieira formada por folhas finas de aço inoxidável soldadas numa estrutura que tem uma 9

Γ u superfície inferior plana montada, num conjunto que fornece calor à fieira e que isola termicamente o fundo da fieira. Estas fieiras são idealmente apropriadas a equipamentos de fiação de acordo com a presente invenção em que se verificou que a corrente cruzada de ar estabiliza os filamentos que emergem da fieira.

Em referência à Figura 1, esta mostra um conjunto de jactos localizado entre uma cobertura de isolamento 1 e a estrutura 2. A estrutura 2 está termicamente isolada da sua estrutura de suporte em aço e tem um orifício 3 que se estende à volta da estrutura através do qual se pode fazer passar um meio de aquecimento tal como água quente, vapor ou óleo para aquecer a extremidade inferior da estrutura. Devido a que a solução de celulose fiada através do conjunto de jactos é fornecida ao conjunto de jactos a uma temperatura elevada, tipicamente 105 °C, é preferível proporcionar aquecimento para manter a solução à temperatura correcta e proporcionar isolamento para minimizar a perda excessiva de calor e evitar danos no pessoal de operação.

Aparafusado à estrutura 2 por meio de parafusos ou cravos 4 e 5 está uma caixa de topo 6. A caixa de topo forma uma câmara de distribuição superior 7 para a qual está dirigido um tubo de alimentação de admissão 8. O tubo de alimentação de admissão está equipado com um anel de selagem em 0 9 e uma flange 10. Um anel de fecho 11 está aparafusado à face superior 12 da caixa de topo 6 para fixar a flange 10 de modo a segurar o tubo de alimentação de admissão na caixa de topo. Existem parafusos ou cravos adequados 13 e 14 para fixar o anel 11 à caixa de topo 6.

Aparafusado ao lado de baixo da caixa de topo 6 está uma caixa de fundo 20. Uma série de parafusos 21 e 22 são utilizados para aparafusar as caixas de topo e de fundo entre si e um espaçador anular 23 forma uma espera fixa para segurar as caixas de topo e de fundo juntas a uma distância pré 10 definida. t L-Cj

A caixa de fundo 20 tem uma porção de flange orientada para o interior 24 a qual tem uma superfície anular orientada para cima 25. A caixa superior 6 tem uma face de aperto horizontal anular orientada para baixo 26.

Apertada entre as faces 25 e 26 está uma fieira, uma placa de intervalo e um conjunto de filtração. A fieira, mostrada numa vista de perspectiva na Figura 3, compreende essencialmente um membro rectangular numa vista plana que tem uma secção em corte superior de chapéu e compreende uma parede periférica orientada para cima geralmente indicada por 28 que incorpora uma porção de flange orientada para fora integral 29. A fieira incorpora uma pluralidade de placas perfuradas 30, 31 e 32 que contêm orifícios através dos quais a solução de celulose em óxido de amina 33 é fiada ou extrudida para formar filamentos 34.

Localizado na superfície superior da flange 29 está um empanque 35. Localizada no topo do empanque 35 está uma placa de intervalo 36 que compreende essencialmente uma placa aberta utilizada para suportar o elemento de filtração 37. O elemento de filtração 37 é formado de metal sinterizado e se o metal sinterizado tem uma dimensão de poro fino, a perda de pressão através do filtro pode, com o uso, romper o filtro. A placa de intervalo 36 suporta por conseguinte o filtro durante a utilização. Um par de empanques 38 e 39 em ambos os lados do filtro completa o conjunto localizado entre a face orientada para cima 25 da caixa do fundo e a face orientada para baixo 26 da caixa de topo. Por meio do aperto do conjunto com os parafusos 21 e 22, a fieira, a placa de intervalo e o filtro são mantidos seguros em posição.

Localizado abaixo da caixa de fundo 20 está um anel de isolamento térmico anular 40 o qual tem uma secção em geral rectangular. O anel de isolamento anular prolonga-se à volta da 11 p U, ^ periferia completa da parede 28, parede esta 28 que se prolonga até um nível inferior ao da face inferior 41 da caixa de fundo 20. Num dos lados compridos da fieira, proporciona-se uma porção de prolongamento integral 42 do anel de isolamento 40 que se prolonga por baixo da porção de parede comprida 43 da parede periférica 28. Na outra porção de parede comprida 41 da parede periférica 28, o anel de isolamento 40 não deve ter a porção de prolongamento integral 42, mas a face inferior 44 desta porção do anel 40 está no mesmo plano da face 46 da porção 41 da parede periférica 28 da fieira.

Como se vê mais facilmente na Figura 2, o anel de isolamento 40 que está preso ao lado de baixo da caixa do fundo 20 por parafusos (não apresentados) tem as porções de extensão integral 50 e 51 quê se prolongam sobre as faces inferiores das porções 52 e 53 dos comprimentos mais curtos da parede periférica 28 da fieira.

Em referência à Figura 3, esta apresenta em perspectiva a fieira incorporada no conjunto de jacto. A fieira, geralmente indicada como 60, tem uma flange exterior 29 integral com a parede 28. A natureza rectangulár da fieira pode claramente ser observada a partir da vista de perspectiva na Figura 3. O eixo menor da fieira é apresentado na vista em corte da Figura 1 e o eixo maior é apresentado na vista em corte na Figura 2. Soldadas no interior do fundo da fieira estão seis placas perfuradas 61, das quais três das placas 30, 31 e 32 podem ser observadas na vista em corte na Figura 1. São estas placas que contêm os orifícios através dos quais a solução de celulose é extrudida. Os orifícios podem ter um diâmetro entre os limites de 25 μπι até 200 μια e serem espaçados de 0,5 até 3 mm numa medida de centro a centro. A fieira tem um lado de baixo num único plano e é capaz de aguentar as pressões de extrusão elevadas experimentadas ao fiar uma solução de celulose quente em óxido de amina. Cada placa pode conter entre 500 e 10.000 orifícios, isto é até um máximo de 40.000 orifícios para jactos com quatro placas. Podem utilizar-se mais de 100.000 orifícios. 12 A Figura 4 é uma vista inferior da fieira mostrando a localização do membro anular de isolamento 40. Pode ver-se que a camada de isolamento, tipicamente formada por uma substância de estrutura impregnada de resina tal como Tufnol (marca registada) se prolonga por baixo da porção mais baixa da parede periférica 28 em três lados da fieira. Assim, vista por baixo, nos lados 62, 63 e 64, a porção inferior da parede 28 é obscurecida pelas porções de prolongamento na camada de isolamento apresentada como 42, 50 e 51 nas Figuras 1 e 2.

Contudo, no quarto lado, lado 65, a porção inferior 66 da parede 28 da fieira 60 não está isolada e está por consequência exposta. A coroa anular de isolamento, por consequência, está efectivamente a rodear a fieira completamente e prolonga-se por três lados por debaixo da parede periférica da parede da fieira.

Notar-se-á que a placa de intervalo 36 tem orifícios afunilados 67 os quais aumentam o fluxo da solução de celulose viscosa através do conjunto de jactos ao mesmo tempo que proporciona um bom suporte para o filtro 37. Por sua vez, a placa de intervalo 36 é suportada pelos bordos superiores dos membros de apoio internos ou hastes 68, 69 e 70. Os bordos superiores dos membros de apoio internos ou hastes podem ser deslocados da linha central dos membros ou hastes de modo que a área de entrada acima de cada placa perfurada é idêntica.

As faces 25 e 26 da caixa e/ou a placa de intervalo 36 podem ser munidos de pequenos recessos tal como o recesso 80 (ver Figura 2) de modo a permitir que o empanque seja extrudido no recesso para melhorar a selagem quando os parafusos que fixam o topo e o fundo da caixa em conjunto são apertados. Pode-se colocar um anel em O entre a caixa de topo e a do fundo para actuar como uma segunda selagem no caso de falha das principais selagens entre a caixa de topo e de fundo e a placa de intervalo e o conjunto do filtro.

Uma fieira como a utilizada na invenção é, por 13 Γ u t conseguinte, capaz de tratar uma solução de celulose a pressão alta de elevada viscosidade na qual tipicamente a pressão da solução a montante do filtro pode situar-se entre os limites de 50 a 200 bar e a pressão no interior da face da fieira pode situar-se entre os limites de 20 a 100 bar. O filtro propriamente dito contribui para uma quantidade significativa da quebra de pressão através do sistema durante a operação. O processo da invenção também proporcionar uma via de transmissão de calor apropriada pela qual a temperatura do liquido de revestimento na célula da fiação pode ser mantida próxima da temperatura ideal para a fiação para fins de extrusão. A caixa de fundo 20 está em contacto directo firme com a fieira através da sua face anular dirigida para cima 25. Os pinos ou conjunto de parafusos 21 e 22 garantem um contacto directo firme. De modo semelhante, os pinos 4 e 5 garantem positivamente que a caixa de fundo 20 está segura firmemente ao membro da estrutura 22 por meio da sua face dirigida para baixo 81 formada numa porção de flange dirigida para fora 82. A face 81 está em contacto directo com a face dirigida para cima 83 da caixa 2.

Ao proporcionar um elemento de aquecimento na forma de um tubo de aquecimento 3 directamente por baixo da face 8 3 existe uma trajectória de fluxo directo para aquecer a partir do meio de aquecimento no furo 3 para o interior da fieira. Pode observar-se que o calor pode fluir através das faces 83 e 81, as quais como mencionado acima são seguras em contacto directo pelo conjunto de parafusos 4 e 5. O calor pode então fluir para a caixa do fundo 20 através da face 25 e da flange 29 para a parede da fieira 28.

Facilmente se reconhecerá que conjuntos do tipo ilustrado nos desenhos anexos são normalmente reunidos numa oficina à temperatura ambiente. Assim tipicamente a caixa de fundo e a caixa de topo, a fieira, a placa de abertura e o conjunto de placa de filtro serão cravados à temperatura ambiente por 14 Γ L-Cj aperto dos parafusos 21 e 22. Para possibilitar que a fieira seja inserida na caixa de fundo 20 é preciso existir um intervalo suficiente entre a parede da periferia 28 e o orifício interior da caixa de fundo 20 o que permite que a fieira seja inserida e removida. Será também apreciado que na utilização o conjunto seja tipicamente aquecido até 100 °C. A combinação do aquecimento e da pressão interna significa que haverá uma expansão não regulada do conjunto. Tudo isto significa que não é possível confiar na transferência de calor directa lateral a partir da porção inferior da caixa do fundo horizontalmente dirigida directamente para o lado da parede periférica 28.

Aplicam-se constrangimentos semelhantes à transferência de calor directa horizontal para a parede lateral externa da caixa de fundo 20 directamente a partir da porção inferior aquecida da estrutura 2. No entanto, ao proporcionar uma superfície face a face segura directamente tal como a superfície 81 e 83, estabelece-se uma via directa para a transferência de calor a partir do meio através do furo 3 para a fieira. Qualquer meio de aquecimento adequado tal como água quente, calor ou óleo aquecido pode ser feito passar através do furo 3.

Se bem que não seja necessário providenciar para um isolamento térmico inferior 40 sob o aspecto da segurança do pessoal, a sua existência assegura que o calor da própria solução quente de celulose é feito passar para o interior do conjunto de jacto a partir do furo 3 e não se escapa através da face inferior da caixa de fundo.

Os componentes da célula de fiação devem ser construídos de material capaz de suportar qualquer solução de solvente que passe por eles, como é fácil de observar. Deste modo, por exemplo, a fieira pode ser feita de aço inoxidável e as caixas podem ser feitas de aço inoxidável ou de peças moldadas de ferro fundido, conforme apropriado. Os empanques podem ser feitos de PTFE. 15

V

l-Cj

Sem prejuízo da presente invenção, crê-se que a corrente cruzada tende a evaporar alguma da água contida na solução de celulose em NMMO e água de modo a formar uma pele nos filamentos à medida que emergem da fieira. A combinação do efeito de arrefecimento da corrente cruzada e da evaporação da humidade dos filamentos arrefece os filamentos, formando deste modo uma pele que estabiliza os filamentos antes da respectiva entrada no banho de fiação. Isto significa que é possível produzir números muito grandes de filamentos num único tempo.

Na extremidade inferior do banho de fiação existe um orifício 103 munido de uma perneira conforme se ilustra com mais pormenor na Figura 8. O feixe 130 de filamentos passa através do orifício 103 para O interior de uma perneira elástica 131 que está fixa na sua extremidade superior por contacto firme e hermético a líquido com a parede em que se encontra o orifício. A perneira 131 tem uma abertura na sua extremidade inferior ligeiramente menor em diâmetro do que o feixe 130. A perneira está formada por borracha de neopreno e o feixe 130 estica a borracha ligeiramente de forma a que esta forme um forme contacto com o novelo ao passar através da perneira. A perneira restringe deste modo o fluxo em excesso do licor a partir do fundo do banho de fiação. 0 feixe passa subsequentemente pelo lado de baixo de uma tina e em seguida para cima para lavagem e processamento posterior. Debaixo da tina pode existir uma bandeja de gotejamento a fim de apanhar o licor do banho de fiação arrastado no feixe e que passa através do orifício da perneira 103. O fluxo do líquido do banho de fiação na parte superior da célula de fiação será agora descrito com maior clareza por referência às Figuras 9 e 10. A Figura 9 apresenta uma vista em perspectiva de uma porção superior vazia de um banho de fiação. O banho de fiação compreende efectivamente um recipiente hermético a líquido definido pelas paredes laterais 135 e 136 e 16 p ^^ pelas paredes extremas 137 e 138. As paredes laterais 135 e 136 são paredes laterais continuas de aço, enquanto que as paredes extremas 137 e 138 possuem portas 139 e 140 conforme descrito adiante mais em pormenor.

Fora do banho de fiação hermético a líquidos definido pelas paredes 135 a 138, há uma estrutura externa definida pelas paredes laterais 141 e 142 e pelas paredes extremas 143 e 144. Pode observar-se que as paredes extremas 143 e 144 possuem rasgos em forma de U indicados em geral por 145 e 146. Os bordos superiores das paredes laterais 135 e 136 estão ligeiramente abaixo dos bordos superiores das paredes extremas e em particular da porção das paredes laterais definidas pelas portas 139 e 140. As portas podem ser feitas de metal ou podem ser feitas de vidro ou por um material plástico transparente. As portas são montadas nas paredes laterais de tal modo que podem ser abertas de modo conveniente. As portas podem, por exemplo, ser presas por dobradiças nos seus bordos inferiores e conservadas em posição fechada por meio de cavilhas laterais ou podem ser presas por cavilhas nos três lados às paredes laterais do banho.

Na utilização, bombeia-se um ligeiro excesso de líquido para o banho de fiação e o excesso de líquido transborda dos lados superiores dos bordos 135 e 136 de modo a formar uma superfície superior de líquido no banho. Se se pretender, os bordos superiores podem ser denteados.

Do lado da aspiração do banho, existe de preferência um sifão para o líquido. Esta disposição é apresentada mais claramente na Figura 10, mas é constituída essencialmente por um canal formado entre uma parede esquinada 147 e a porção superior da parede lateral 135. O bocal .de aspiração 148 tem uma tira pendente 149 que se prolonga para baixo da superfície superior do canal 147. O excesso de líquido flui portanto sobre o bordo superior 150 para o canal 151 de modo a encher o canal e transborda como em 152 para uma caleira 153. 0 excesso de 17 jj~ ^ ^ líquido sai por um tubo 154 da caleira 153 para ser reciclado se pretendido. 0 efeito da combinação do líquido no canal 151 em conjunto com a tira pendente 149 é o de formar um selo hermético ao ar a fim de evitar que o bocal de sucção 148 aspire ar ao longo do lado do banho entre as paredes 141 e 135.

Ao proporcionar o orifício 103 no fundo do banho de fiação conforme descrito anteriormente, o laceamento inicial do feixe para começar a preparação da produção das fibras de liocel é consideravelmente facilitada. O processo para começar a produção por conseguinte compreende simplesmente a fiação de uma pequena quantidade de fibras para o interior do banho e em seguida forçar as fibras através do orifício do fundo para puxar o feixe para baixo ao redor do alcatruz ou rolo (não apresentado) e em seguida enfiar o feixe para diante através das secções de lavagem da fibra e da secagem da fibra (não apresentadas).

Em virtude do estreito espaço entre a extremidade superior do banho de fiação e as regiões inferiores do conjunto de jacto, o laceamento do feixe é consideravelmente facilitado por meio das portas 139 e 140. Para a formação do laço do aparelho no início da operação de fiação, as portas 139 e 140 são abertas - caindo então algum liquido do banho de fiação para as tinas de captura que o rodeiam. A fiação é então iniciada e as fibras fiadas podem ser manipuladas e empurradas através do orifício 103 no fundo do banho. Uma vez que o aparelho foi laçado, a porta 139 ou 140 pode ser fechada, o banho cheio de novo e a operação pode então ser continuada automaticamente.

Se tal for requerido, pode utilizar-se simplesmente água no banho de fiação para a operação de início. Esta água tende a formar menos espuma do que as misturas de óxido de amina aquosas e facilita o início. A existência das portas 139 e 140 também possibilita o acesso fácil ao interior do banho de fiação e aos bordos do bocal de aspiração. Esta circunstância permite que sejam removidas as pequenas quantidades de 18 crescimento cristalino que aparecem no banho de fiação durante a operação. Crê-se que este crescimento cristalino á causado por uma ligeira evaporação do óxido de amina.

Deve notar-se que é possível alinhar lado a lado uma grande quantidade de banhos de fiação e um operador pode facilmente ter acesso ao fundo de cada banho. Se por outro lado as fibras emergem através da superfície superior do banho de fiação, o laceamento do sistema é muito mais complicado e implica um operador para tentar trabalhar sob a superfície do banho de fiação para segurar as fibras num feixe desde a parte de baixo do superfície do banho de fiação. Para além disso, quando se colocam lado a lado grandes números de células, torna-se difícil ter acesso à parte superior dos banhos de fiação, em particular se o espaço de ar é muito pequeno e se as células são estreitas. Pode observar-se que por meio da utilização de uma saída inferior, os banhos podem ser mais estreitos e um pouco maiores que o bordo do novelo que passa através do banho de fiação.

Lisboa, 20 de Janeiro de 2000 AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

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Claims (11)

1. Γ t REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a produção de filamentos de celulose a partir de uma solução de celulose num solvente orgânico, caracte-rizado por compreender as fases de extrudir a solução através de uma fieira que possui uma pluralidade de orifícios de modo a formar uma pluralidade de fios grossos, fazer passar os fios através de um espaço gasoso para o interior de um banho de fiação que contém água para formar os filamentos, proporcionar um fluxo forçado de gás através do espaço paralelo à superfície superior do líquido no banho de fiação e proporcionar meios para fornecer líquido ao banho de fiação e meios para remover líquido do banho de fiação.
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o gás ser aspirado através do espaço gasoso.
3. 3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracte rizado por a fieira ter entre 500 e 100.000 orifícios.
4. 4. Processo de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado por a solução de celulose ser mantida a uma temperatura entre os limites de 100 °C e 125 °C.
5. 5. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o gás ser simultaneamente aspirado e soprado através do espaço gasoso.
6. 6. Processo de acordo com a reivindicação 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado por o gás ser ar.
7. 7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o ar ter um ponto de orvalho de 10 °C ou inferior.
8. 8. Processo de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracte- 1 rizado por o ar estar a uma temperatura entre 0 °C e 50 °C.
9. 9. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizado por o espaço gasoso ter entre 0,5 cm e 25 cm de altura.
10. 10. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado por se proporcionar um meio de anti-vórtice no interior do banho de fiação a fim de restringir o fluxo de correntes do liquido no interior do banho de fiação e para acalmar a superfície superior do líquido no interior do banho de fiação.
11. 11. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10, caracterizado adicionalmente por os filamentos serem retirados da célula de fiação através de uma abertura na extremidade inferior do banho de fiação, se fazerem passar os filamentos através de uma perneira de material flexível que possui um orifício que em condições sem restrição é ligeiramente menor na sua área da secção recta do que a área total dos filamentos, estando a perneira fixa de modo hermético na sua extremidade superior ao redor da abertura na extremidade inferior do banho de fiação, passando os filamentos através do orifício na perneira e assim expandindo a área de secção recta do orifício na perneira. Lisboa, 20 de Janeiro de 2000 AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

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