RO111477B1

RO111477B1 - Procedeu pentru obtinerea de corpuri profilate celulozice

Info

Publication number: RO111477B1
Application number: RO93-01524A
Authority: RO
Inventors: Stefan Zikeli; Ernst Rauch; Hermann Koberger; Friedrich Ecker; Hartmut Ruf; Raimund Jurkovic; Franz Schwenninger
Original assignee: Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 1992-03-17
Filing date: 1993-03-17
Publication date: 1996-10-31
Also published as: ES2087722T3; EP0671492B1; UA26141C2; EP0584318A1; DE59302585D1; SK284101B6; BR9305439A; EP0584318B1; HU214358B; PL301001A1; JPH07116305B2; ATE185171T1; CN1038954C; BG61194B1; CZ285464B6; HUT65897A; ZA931866B; AU3621193A; DE59309807D1; HK1002124A1

Description

Invenția se referă la un procedeu pentru obținerea de corpuri profilate celulozice, prin care o soluție de celuloză într-un aminoxid terțiar se profilează în stare caldă și soluția profilată se introduce într-o baie de precipitare, pentru a precipita celuloza conținută.

Din US-PS 2179181 se cunoaște că aminoxizii terțiari pot dizolva celuloza și că din aceste soluții se pot obține prin precipitare corpuri celulozice profilate. Un procedeu pentru obținerea unor astfel de soluții este cunoscut, de exemplu, din EPA-0356419. Conform acestei publicații, se prepară mai întâi o suspensie de celuloză într-un aminoxid terțiar apos. Aminoxidul conține până la 40% în masă apă. Suspensia apoasă de celuloză se încălzește și prin micșorarea presiunii se extrage apa, până când celuloza trece în soluție. Procedeul se realizează într-o instalație de amestecare realizată în acest scop, cu posibilități de evacuare.

Un procedeu de felul celui descris mai înainte este cunoscut din DE-A2844163 și din DD-A- 218121. Pentru obținerea de fibre de celuloză, se dispun între duza de filare și baia de precipitare o secțiune de aer, respectiv o fantă de aer, pentru a realiza o prelungire a duzei. Această prelungire a efectului duzei este necesară, deoarece după contactul soluției de filare cu baia de precipitare apoasă, întinderea firelor devine foarte dificilă. în baia de precipitare se fixează structura fibrei reglată în fanta de aer.

în fanta de aer există însă pericolul ca firele individuale încă necoagulate să adere unele de altele, din cauza caracterului adeziv al acestora, și să se topească între ele și prin aceasta să facă imposibilă o filare a fibrei. Pericolul lipirii este în practică cu atât mai mare, cu cât este mai lungă distanța dintre placa cu duze și suprafața băii de precipitare (secțiunea de aer). O distanță lungă ar fi pe de altă parte avantajoasă, deoarece pentru orientarea moleculelor de celuloză este necesar un anumit timp. Pentru ca însă să se reducă la minim pericolul de lipire la o secțiune lungă de aer, trebuie ca densitatea găurilor duzei de filare să se micșoreze, ceea ce se reflectă la rândul său în mod dezavanajos asupra economicității procesului de filare.

O cale de filare scurtă permite în schimb o filare cu densitate mare a găurilor, dar înrăutățește, pe de altă parte, siguranța de filare, deoarece prin efectul capilar al filamentelor ajunge lichid din baia de filare la latura de evacuare a perforațiilor de filare, respectiv găurilor de filare. La aceasta se adaugă faptul că masa de fire profilată, dar încă lichidă, nu rezistă la tragerea firelor.adică nu se atinge rezistența dorită a firelor. în același timp s-a putut constata că se pot influența foarte puțin parametrii firelor textile cu privire la rezistență și întindere, ca urmare a timpului de staționare scurtat în fanta de aer.

Din DD-A 218121 rezultă că se poate înlătura pericolul lipirii firelor individuale fără vreo influență asupra siguranței filării sau asupra rezistenței firelor, și respectiv, se poate adopta o scurtare a distanței de prelungire a duzelor prin adaosul unui eter de polialchenă, mai ales de polietilenglicol, la soluția de filare. Și în DE-A 2844163 se menționează caracterul foarte lipicios al firelor filate și pentru înlăturarea acestui neajuns se propune, între altele, stropirea firelor în fanta de aer cu un lichid care nu dizolvă celuloza.

Cercetările au arătat că toate soluțiile propuse nu sunt mulțumitoare, și anume fie cu privire la densitățile firelor filate la care se poate ajunge, fie cu privire la influențarea proprietăților textile ale fibrelor din celuloză.

Conform DE4V 2844163, distanța dintre duza de filare și suprafața băii de precipitare este de 270 mm, totuși se poate ajunge la o densitate a firelor filate de numai cca. 0,0046 fire/mm^s(corespunzând unei densități a găurilor de filare ale duzei de filare de 0,0046 găuri/mm²). Cu o astfel de densitate mică a găurilor nu se poate concepe o filare la scară mare industrială. Pentru aceasta

RO 111477 Bl ar trebui să se folosească duze de filare cu o densitate a găurilor de peste 0,1 găuri/mm². Astfel de duze sunt descrise, de exemplu, în cererea de brevet austriacă A 2724/89 în scopul îmbunătățirii procedeului de mai sus astfel încât să se reducă caracterul aderent al filamentelor filate din brevetul US-A 4144080 este cunoscut un procedeu în care un filament filat este răcit cu aer. în cadrul procedeului care face obiectul invenției, pentru a se evita lipirea corpurilor celulozice profilate fără a se stropi suprafața acestor corpuri cu vreun agent de precipitare, se utilizează duze de filare cu densitate mare a găurilor, care să poată fila un mănunchi des de fire, soluția astfel profilată se introduce în baia de precipitare, însă în stare caldă fiind, se răcește înaintea introducerii în baia de precipitare prin expunere într-un curent de gaz.

Problema tehnică pe care o rezolvă prezenta invenție constă în realizarea unui procedeu de obținere a unor corpuri celulozice profilate, în special fire celulozice, în care, prin utilizarea unei duze de filare cu densitate mare a găurilor de filare, se poate fila un mănunchi de fire dese care nu se lipesc între ele, ceea ce permite obținerea unor caracteristici textile bune ale firelor filate prin parcurgerea unei distanțe mari într-o baie de precipitare.

Procedeul, conform invenției, se caracterizează prin aceea că soluția caldă profilată este expusă la curentul de gaz imediat după profilare.

Pentru obținerea de fire celulozice prin profilarea soluției celulozice cu ajutorul unei duze de filare, s-a dovedit eficient ca direcția de filare să fie în mod efectiv în unghi drept față de curentul de gaz.

într-o variantă de realizare, procedeul conform invenției se pretează și la obținerea de filme celulozice, soluția celulozică fiind ghidată printr-un dispozitiv care formează un film, procedeul fiind caracterizat prin aceea că direcția formării filmului este în mod efectiv în unghi drept față de curentul de gaz.

La utilizarea de duze de filare cu o densitate și mai mare a găurilor nu mai este suficientă trimiterea gazului de răcire printr-un singur ventilator, pentru a realiza o răcire uniformă în tot mănunchiul de fire. O realizare preferată a procedeului conform invenției constă în acest caz în aceea că soluția profilată caldă este expusă la cel puțin două curente de gaz, soluția profilată fiind contactată de cele două curente de gaz pe laturi opuse.

O formă de realizare a acestei variante a procedeului conform invenției pentru obținerea de fire celulozice constă în aceea că soluția caldă celulozică se conduce printr-o duză de filare cu o multitudine de găuri de filare, care sunt dispuse în mod efectiv sub formă inelară, soluția caldă profilată existentă sub formă de fire filate fiind astfel expusă celor două curente de gaz în așa fel încât un curent de gaz este orientat radial în afară și celălalt este orientat radial spre interior.

în acest mod, pentru răcire, din soluția caldă profilată se extrage o cantitate de căldură de cel puțin 20 kJ/kg soluție, de preferință între 20 și 350 kJ/kg soluție.

Invenția prezintă următoarele avantaje:

- prin filarea unui mănunchi de fire dese prin fantă mare de aer se asigură mărirea productivității filării. Lipirea se înlătură într-un mod simplu, prin faptul că firele proaspăt filate sunt supuse acțiunii unui curent de aer. Chiar și o suflare de aer peste mănunchiul de fire cu un ventilator are efectul că se poate lucra cu duze de filare având o densitate a găurilor de până la 0,7 găuri /mm² și cu un sector de aer având o lungime de 70 mm, fără ca să se ajungă în sectorul de aer la vreo lipire a firelor individuale;

- prin răcirea imediat după profilare aderența filamentelor este dominată drastic, ceea ce îmbunătățește caracteristicile textile ale filamentelor filate. în acest mod este posibil să se intensifice în așa fel efectul de răcire, încât mănunchiurile de fire cu o densitate de până la 1,4 fire/mm² să poată fi conduse pe o cale de cel puțin 50 mm, fără ca firele r

RO 111477 Bl individuale să se lipească între ele.

Se dau, în continuare, cinci exemple de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1 +4 care reprezintă :

- fig. 1, schema dispunerii elementelor principale ale unui dispozitiv pentru obținerea firelor celulozice;

- fig.2,3,4, forme preferate de realizare a unui dispozitiv pentru obținerea firelor celulozice.

Exemplele 1+5 0 soluție de celuloză obținută prin procedeul descris în EP-A 0356419 s-a filtrat și s-a filat în stare caldă conform schemei de procedeu reprezentat în fig. 1. Pentru soluțiile din exemplele de realizare 1+4 s-a utilizat forma de realizare a dispozitivului de filare prezentat în fig.2, iar pentru soluția din exemplul 5 forma de realizare prezentată în fig.4.

în fig. 1 este marcată cu 1 o duză de filare care se poate încălzi (partea de încălzie nu este arătată în desen), care este alimentată prin conducta de alimentare 2 cu masa de filare 3, adică cu soluție de celuloză caldă cu o temperatură de cca.100°C. Pompa 4 se folosește la dozarea masei de filare și la reglarea presiunii necesare pentru extrudare. Mănunchiul de fire extrudate 5 se răcește cu un gaz inert 6, de preferință aer, care este îndreptat prin duzele de gaz 7 pe mănunchiul de fire 5 care părăsesc duza de filare 1. Prin această insuflare se poate lucra cu duze de filare, care prezintă o densitate mare a găurilor, fără ca să se ajungă la o lipire a firelor filate în timpul operației de filare.

Mănunchiul de fire 5 ajunge printr-o cale de aer, care este definită de distanța dintre duza de filare 1 până la suprafața băii de filare 8, la baia de precipitare 8 se strânge peste o rolă de deviere 9 și se evacuează. Insuflarea, respectiv răcirea, conform invenției, a mănunchiului de fire dă posibilitatea reglării unei căi de aer relativ lungi, astfel că la tragerea firelor există suficient timp pentru orientarea moleculei de celuloză. Tragerea se realizează prin aceea că legătura de fire 5 se evacuează cu o viteză mai mare peste rola 5, decât viteza de părăsire a acestei legături de fire a duzei de filare 1.

Duzele de gaz 7 înconjoară în formă de inel legătura de fire 5 și pot fi fixate fie direct de duza de filare 1, fie să formeze o unitate de construcție de sine stătătoare, care, la rândul ei, este în legătură cu duza de filare. în mod natual ar trebui să se evite o trecere a căldurii de la masa de filare caldă 3 în duza de filare 1 spre aerul de răcire 6, pe cât posibil, ceea ce se realizează printr-o izolare corespunzătoare într-un mod simplu. Pentru efectul conform invenției este hotărâtor numai ca jetul de gaz de răcire să fie îndreptat direct pe mănunchiul de fire 5 care părăsesc duza de filare 1, și anume, cel mai bine într-un plan care în mod efectiv este paralel cu acel plan, care este format de găurile de filare 16.

Alte realizări ale unui dispozitiv de filare prezentat în fig. 1, constând din duză de filare și duze de aer de răcire, sunt arătate schematic în fig. 2,3 și 4. Cu ajutorul acestor moduri de realizare se pot prelucra legături mai dense de fire, adică ar putea să fie folosite duze de filare cu densități mai mari ale găurilor.

Figurile 2 și 3 arată în secțiune o duză de filare inelară, care se poate încălzi (încălzirea nu este reprezentată), 1',1”, și un dispozitiv de suflare constând din duzele de gaz 7',7 și cu o alimentare centrală 10, 10’ pentru gazul de răcire 13, 13'. Duza în formă de inel 1', 1 se alimentează într-un loc care nu este reprezentat în desen, cu masa de filare 11,11' și o filează într-un mănunchi dens, în formă de inel de fire 5', 5, peste care se insuflă din interior și din exterior gaz de răcire. Direcția de suflare este prezentată în ambele figuri cu ajutorul săgeților desfăcute 22, 22’, respectiv 6', 6.

Modurile de realizare a dispozitivului conform invenției, reprezentate în ambele figuri, se deosebesc prin alimentarea centrală 10,10’ pentru gazul de răcire

13,13’. Alimentarea 10 este reprezentată ca țeavă simplă cu o placă de ricoșare 12

RO 111477 Bl și cu orificii de trecere 14. Alimentarea 10 poate fi realizată cu un ventilator, nereprezentat în fig.2, cu gaz de răcire

13. Curentul de gaz 13 ajunge pe placa de ricoșare 12, este ricoșat orizontal, iese prin orificiile de trecere 14 ca un curent de gaz 22 și nimerește mănunchiul de fire 5' pe latura lui interioră. în alimentarea 10 se poate prevedea un corp 15 pentru omogenizarea curentului de gaz. Prin suflarea pe legătura de fire 5' în mod radial din afară și din interior se intensifică în mod efectiv efectul de răcire.

Alimentarea centrală 10', reprezentată în fig.3, posedă mai multe camere individuale a-d, care se alimentează cu gaz de răcire 13'. Prin construcția aceasta sub formă de segmente a alimentării 10', pe legătura de fire se pot sufla diferite medii de răcire, respectiv, în condiții diferite. în afară de aceasta, cu modul de realizare conform fig.3 este posibil să se expună mănunchiul de fire la gazul de răcire pe o distanță mai lungă și astfel să se influențeze mai favorabil firele de celuloză cu privire la parametrii textili ai acestora.

Duzele de gaz 7',7 înconjoară în formă de coroană legătura inelară de fire 5',5 și pot fi legate fie direct de duzele de filare 1',1 sau fie să formeze o unitate constructivă proprie, care, la rândul ei, să fie legată de duza de filare 1',1. Cu privire la configurația constructivă este valabil ce s-a arătat la fig. 1. Acest lucru este valabil și pentru alimentarea 10,10'.

Mai este posibil să se integreze duzele de aer pentru insuflarea firelor în duza de filare, în care caz însă, în mod natural, trebuie să se acorde izolării termice o importanță deosebită. O astfel de formă de realizare este reprezentată în fig.4, în care este prezentat (4a) un dispozitiv cu carcasă cilindrică pentru duze de filare (care se poate încălzi; încălzirea nu este reprezentată) reprezentat în secțiune, iar fig.4b arată o decupare din vederea de jos a acestei forme de realizare.

Fig.4a arată în reprezentare schematică o duză de filare 1', găurile de filare 16' fiind prevăzute la partea de sus a canalelor de formă cilindrică 17. Alimentarea cu masă de filare 18 în duza de filare 1' este reprezentată cu 2'. în timpul procesului de filare, masa de filare se presează în canalele 17 și se extrudează prin găurile de filare 16'. Duza de filare 1' este în partea capilarelor acoperită de o placă circulară 19, care posedă caneluri circulare 21, care au o asemenea configurație și sunt poziționate pe placa 19, încât firele extrudate 5' pot ieși și pot fi evacuate în mod liber. Prin acoperirea duzei de filare 1' se formează un spațiu gol 20, în care se dirijează gaz de răcire (nereprezentat). Placa 19 are o astfel de formă și este fixată în așa fel pe duza de filare 1', încât ea nu se închide cu capătul canalelor 17, ci formează fante inelare 7', prin care iese gazul de răcire, care se poate sufla orizontal pe legătura de fire 5' (reprezentate în fig.4a prin săgețile 6', în fanta 7'). Fanta inelară 7' îndeplinește astfel funcția duzelor de gaz 7,7',7 plasate în formă de coroană, în realizările dispozitivului conform fig.1, 2, respectiv

3. Prin această construcție specială se creează astfel în jurul fiecărei legături de fire 5' câte un inel din gaz de răcire, care permite o răcire eficientă a unei legături dense de fire 5'. Fig. 4b arată în vederea de jos a duzei de filare 1' o decupare a plăcii 19, canelurile 21 din care trece gazul de răcire și găurile de filare 16'.

Pentru a împiedica o transmisie a căldurii de la masa de filare 18 către gazul de răcire în spațiul 20, spațiul 20 este căptușit înspre duzele de filare cu o izolație

23.

în tabel sunt indicate pentru toate 5 exemplele valorile pentru masa filată pe oră de soluție de celuloză (kg/h), compoziția ei (%în masă), temperatura ei (°C), la filare, densitatea găurilor (numărul de găuri/mm²) duzei de filare, diametrul găurilor de filare (μ), alimentarea cu aer de răcire în interior (m³/h), temperatura ei (°C), temperatura (°C) de aer de răcire din interior evacuat, alimentarea cu aer

RO 111477 Bl de răcire în exterior (m³/h), temperatura ei (°C), cantitatea de căldură evacuată pe kg de soluție de celuloză filată (kJ/kg), lungimea căii de aer (mm), a întinderii fibrelor, conținutul Ide NMMO al băii de precipitare (% în masă de NMMO) și titrul final al fibrelor obținute (dtex).

Exemplul	1	2	3	4	5
Debitul de masă
de filare	45,6	24,67	7,84	9,10	18,80
Celuloză	11,86	11,83	12,86	12,21	11,00
NMMO	78,25	77,57	75,35	76,68	77,22
Apă	9,89	10,60	12,65	11,11	11,78
Temperatură	112	112	110	113	90
Densitatea găurilor	0,68	0,60	0,18	1,14	0,27
Diametrul găurilor	100	100	100	100	130
Răcire interioară
(cantit.)	100	170	70	200	50
Temperatura aerului
de răcire	-6	-5	5	4.9	24
Temperatura
aerului evacuat	32	32,8	34,2	30,1	31
Răcire ext.(cant.)	23	27	12	17	-
Temp.aer.de răcire	24	24	24	17,3	-
Căld. evacuată	32,37	103,46	152,90	338,24	28,72
Calea de aer	70	60	140	65	85
Tragerea fibrelor	10,6:1	8,03:1	4,34:1	13,49:1	13,02:1
Baia de precipitare	20	20,9	20,8	29,2	23,8
Titrul final	1,3	1,3	3,13	1,7	1,36

în nici un exemplu nu s-a observat vreo lipire a firelor individuale.

Claims

Revendicări 3>o

1. Procedeu pentru obținerea de corpuri profilate celulozice, în care o soluție de celuloză (3,11,1Τ/Ι8)într-un aminoxid terțiar se profilează în stare caldă și soluția profilată (5,5',5,5') se introduce într-o baie de precipitare (8), pentru a precipita celuloza conținută, soluția caldă profilată fiind răcită înaintea introducerii în baia de precipitare (8), prin expunere într-un curent de gaz (6,6*6,6',22,22'), caracterizat prin aceea că soluția caldă profilată este expusă la curentul de gaz (6,6',6, 6*,22,22') imediat după profilare.
2. Procedeu, conform revendicării 45 1, pentru obținerea de fire celulozice, prin profilarea soluției celulozice prin intermediul unei duze de filare (1,T,Τ',T),caracterizat prin aceea că direcția de filare se află ho în mod efectiv în unghi drept față de curentul de gaz (6,6',6,6',22,22').
3. Procedeu, conform revendicării 1, pentru obținerea de filme celulozice, în care soluția celulozică este dirijată printr-un dispozitiv de formare a filmelor, caracterizat prin aceea că direcția de formare a filmului este în mod efectiv în unghi drept față de curentul de gaz.
4. Procedeu, conform uneia din revendicările 1 la 3, caracterizat prin aceea că soluția profilată, caldă, este expusă la cel puțin două curente de gaz (6,6', 6, 6’,22,22').
5. Procedeu, conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că soluția profilată, caldă, este expusă la două curente de gaz (6,6',6,6',22,22'], care întâlnesc soluția profilată, caldă, pe laturi opuse.

RO 111477 Bl
6. Procedeu, conform revendicării

5, pentru obținerea de fire celulozice, în care soluția de celuloză caldă (11,11') este dirijată printr-o duză de filare (1'1) cu o multitudine de găuri de filare (16', 16), 5 care sunt dispuse în mod efectiv în formă de inel, caracterizat prin aceea că soluția caldă, profilată sub formă de fire filate, este expusă la cele două curente de gaz (6',6,22,22') în așa fel încât un curent io de gaz (22,22') este îndreptat radial spre exterior și celălalt (6',6) este îndreptat radial spre interior.
7. Procedeu, conform uneia din revendicările 1 la 6, caracterizat prin aceea că, din soluția profilată, în vederea răcirii, se extrage o cantitate de căldură de cel puțin 20 kJ/kg de soluție, de preferință între 20 și 350 kJ/kg de soluție.