RO113160B1

RO113160B1 - Procedeu pentru obtinerea de fibre celulozice si dispozitiv pentru realizarea procedeului

Info

Publication number: RO113160B1
Application number: RO95-00301A
Authority: RO
Inventors: Stefan Zikeli; Friedrich Ecker; Franz Schwenninger; Raimund Jurkovic; Hartmut Ruf
Original assignee: Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 1993-07-01
Filing date: 1994-06-29
Publication date: 1998-04-30
Also published as: RU95109441A; CN1111912A; GB2284382B; JPH08500863A; HUT72229A; ZA944766B; EP0658221A1; SK26795A3; GB2284382A; AT399729B; AU668485B2; AU7018494A; DE4494608D2; HU9500590D0; GR3019295T3; CN1039039C; KR0177261B1; YU40894A; DK0658221T3; YU48686B

Description

Invenția se referă la un procedeu pentru obținerea de fibre celulozice prin care se fasonează o soluție de celuloză întrun amino-oxid terțiar în stare caldă formându-se filamente, filamentele se răcesc și apoi se introduc într-o baie de precipitare pentru precipitarea celulozei dizolvate, precum și la un dispozitiv pentru realizarea procedeului.

Din brevetul US 2179181 se cunoaște că amino-oxizii terțiari pot să dizolve celuloza și că din aceste soluții se pot obține fibre celulozice prin precipitare. Se cunoaște un procedeu pentru realizarea de astfel de soluții, de exemplu, din EP-A0356419. Conform acestei publicații, se prepară mai întâi o suspensie de celuloză într-un amino-oxid terțiar apos. Amino-oxidul 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 agitare concepută în mod special cu posibilitate de evacuare.

Din DE-A-2844163 se cunoaște, că pentru formarea fibrelor de celuloză trebuie să se prevadă între duza de filare și baia de precipitare un spațiu cu aer respectiv o fantă de aer, pentru a se ajunge la prelungirea efectului de deformare prin duză. Această prelungire a efectului duzei este necesară deoarece după contactul soluției formate de filare cu baia de precipitare apoasă, întinderea firelor devine dificilă. în baia de precipitare se fixează structura fibrei reglate în fanta de aer.

în DE-A-283D685 este descris un procedeu în care se fasonează o soluție de celuloză într-un amino-oxid terțiar în stare caldă sub formă de filamente, filamentele se răcesc cu aer și apoi sunt introduse într-o baie de precipitare, pentru a precipita celuloza dizolvată. Suprafața firelor filate se umezește cu apă, pentru a micșora tendința lor de a se lipi de firele învecinate.

S-a dovedit, că toate procedeele din stadiul anterior al tehnicii sunt nesatisfăcătoare din punct de vedere al formării filamentelor și al proprietăților textile ale fibrelor. Din cauza fantei scurte de filare între duza de filare și baia de precipitare, care se află cu dimensiuni de câțiva centimetri, și legat de acesta, datorită timpului foarte scurt în care proprietățile fibrelor pot fi reglate, este dificil să se obțină pentru toate filamentele ansamblului de filamente și pentru fibrele obținute după precipitare, proprietăți omogene, de exemplu, un titru omogen, o rezistență omogenă și o întindere omogenă.

Problema tehnică pe care își propune să o rezolve invenția este aceea de a îmbunătăți procedeul cunoscut, în așa fel, încât prin utilizarea unei duze de filare cu o densitate mare a găurilor, să se poată fila un ansamblu de fire dese, la care să se poată regla mai bine proprietățile textile ale firelor filate.

Această problemă se rezolvă, conform invenției, prin aceea că, în cadrul unui procedeu pentru obținerea de fibre celulozice, la care o soluție de celuloză este fasonată în filamente la cald, soluția fiind într-un amino-oxid terțiar, filamentele se răcesc și apoi sunt introduse într-o baie de precipitare, pentru a precipita celuloza dizolvată, soluția fasonată fiind expusă înainte de introducerea în baia de precipitare, la un curent de gaze în esență laminar, în vederea răcirii.

Invenția se bazează pe faptul, că proprietățile textile ale fibrei pot fi influențate prin insuflarea cu un gaz inert, de preferință aer. Procesul de răcire a filamentului care iese din duza de filare influențează pe lângă calitatea firului și laminarea și întinderea filamentelor. S-a dovedit, conform invenției, că se pot obține fibre cu proprietăți omogene, dacă filamentele proaspăt extrudate se insuflă cu un curent de gaze de răcire, care să nu prezinte - pe cât posibil - turbulențe, adică să fie în mare măsură laminar. Aceasta duce la o îmbunătățire hotărâtoare a procesului de filare.

O variantă preferată a procedeului, conform invenției, constă în aceea că curentul laminar de gaze este îndreptat în esență perpendicular pe filamente.

RO 113160 Bl

S-a dovedit a fi avantajos, să se conducă soluția celulozică caldă printr-o duză de filare cu o multitudine de găuri de filare, care sunt dispuse inelar, prin care se formează un ansamblu inelar de filamente, curentul laminar de gaze fiind prevăzut în centrul inelului format de găurile de filare și fiind îndreptat radial în afară.

Invenția se referă și la un dispozitiv pentru realizarea procedeului, conform invenției, care cuprinde o alimentare pentru aerul de răcire și o duză de filare cu găuri de filare, care sunt dispuse în mod efectiv inelar pentru formarea unui ansamblu inelar de filamente, și caracterizat prin aceea că, alimentarea pentru gazul de răcire este prevăzută în centrul inelului format prin dispunerea găurilor de filare și este astfel concepută, încât filamentele să întâlnească un curent de gaze în principal laminar iar filamentele să fie răcite cu un curent de gaze laminar.

O formă de realizare adecvată a dispozitivului, conform invenției, constă în aceea că alimentarea pentru gazul de răcire prezintă un ștuț de alimentare și un disc-șicană, în așa fel, încât curentul de gaz să rămână pe cât posibil laminar la modificarea de direcție.

Se dă, în continuare, un exemplu concret de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1-3, care reprezintă:

- fig. 1, schema de realizare a unui procedeu uscat/umed pentru obținerea de fibre celulozice, conform stadiului cunoscut al tehnicii;

- fig. 2a, variantă de realizare preferată a dispozitivului de filare, conform invenției;

- fig. 2b, detaliu din fig. 2a la scară mărită;

-fig. 3, dispozitiv pentru comparație care nu prezintă caracteristicile conform invenției.

în fig. 1, este notată cu 1 o duză de filare ce se poate încălzi (încălzirea nu este reprezentată), care se alimentează prin conducta 2 cu masa de filare 3, adică cu soluție caldă de celuloză cu o temperatură de cca. 1OO°C. Pompa 4 servește la dozarea masei de filare și la reglarea presiunii necesare pentru extrudare. Ansamblul de fire extrudate din duza de filare 1 prin găurile de filare se notează cu cifra de referință 5.

Ansamblul de fire 5 ajunge printr-o fantă de aer care este definită prin distanța dintre duza de filare 1 și suprafața băii de precipitare 6, în baia de precipitare 6, se strânge prin intermediul unei role de ghidare 7 și se evacuează. Ansamblul de fire extrudate 5 se răcește cu aer, ceeace este reprezentat în figură în mod schematic printr-o săgeată. Se realizează o deformare, ansamblul de fire 5 fiind evacuat cu o viteză mai mare prin rola 7, decât cea cu care părăsește duza de filare.

Fig.2a, prezintă o secțiune prin dispozitivul format dintr-o duză inelară de filare 1' care se poate încălzi (încălzirea nu este reprezentată) și un dispozitiv de insuflare constând dintr-o alimentare centrală în formă de țeava 8 pentru gazul de răcire și un disc șicană 9 pentru devierea curentului de gaze de la direcția verticală la o direcție în esență orizontală. Duza de filare 1 se alimentează într-o poziție nereprezentată pe desen cu masa de filare 3, care se filează formând un ansamblu etanș, inelar de fire 5, care este suflat din interior cu gaz de răcire. Direcția de suflare este marcată în figură cu ajutorul unei săgeți punctate. Aerul de răcire iese apoi din duza inelară în formă de fantă care este formată din placa șicană 9 și piesa pereche 10.

Curentul de gaz ajunge pe placa șicană în formă de disc 9, este deviat orizontal, iese ca un curent laminar de gaz și întâlnește ansamblul de fire 5 inelar pe latura inelară a acestuia.

Forma de realizare reprezentată în fig.2a, a dispozitivului, conform invenției, posedă pentru formarea unui curent de gaz de răcire laminar o placă șicană, care deviază curentul de gaze de răcire vertical, fără trecere abruptă, într-un curent în mod efectiv orizontal.

în fig. 2b, este reprezentată la scară mărită acea parte din fig.2a, care este prevăzută pentru menținerea curgerii laminare. Unghiurile reprezentate în fig. 2b

RO 113160 Bl au următoarele valori:

a (placa șicană): < 12°, de preferință: 3-8°;

β (placa de ghidare superioară): <

10°, de preferință: 4-8°;

γ (protuberanța exterioară): < 3QP, de preferință: 15-25°;

δ ( a + β ): < 22°.

O trecere abruptă dintre alimentarea 8 și discul șicană 9 duce la o comprimare a curentului de aer cu formarea unei turbulențe ridicate. O astfel de instalație, care nu este, conform invenției, este reprezentată în fig.3.

Dispozitivul de insuflare reprezentat în fig.2b poate să formeze împreună cu duza de filare 1 o unitate constructivă, sau poate să reprezinte un element de construcție propriu, pe care stă duza de filare inelară T. în mod adecvat, se prevede între dispozitivul de insuflare și duza de filare o izolație (nereprezentată), pentru a împiedica o trecere a căldurii de la masa de filare la aerul de răcire.

Mai este avantajos, ca fanta inelară de evacuare, după devierea curentului de gaze, să se deschidă într-un unghi de deschidere total de < 22°. Prin mărirea continuă a secțiunii transversale, se reduc la minimum rezistențele de curgere pentru gazul de răcire. Prin unghiul mic total al deschiderii, se împiedică o schimbare a curentului gazului de răcire și se dă posibilitatea unei insuflări fără turbulență a filamentelor.

S-a mai observat, că după trecerea prin ansamblul de fire, curentul de gaze se întoarce parțial, ca urmare a formării unui vârtej, în ansamblul de fire, ceeace duce la o răcire insuficientă și neregulată. Urmarea este că ansamblul de fire are propietăți diferite de deformare, ceeace duce la un mănunchi de filamente neomogen din cauza forței de deformare diferite ce acționează asupra lui și se poate ajunge la ruperi de capilare și la perturbări ale filării și la lipituri. Pentru a împiedica aceste fenomene și pentru a îmbunătăți și mai mult fenomenul de filare, dispozitivul conform invenției într-o realizare preferată, prezintă o protuberantă inelară 11, care deviază ușor în jos curentul de gaz de răcire, care a trecut prin ansamblul de fire, față de planul duzei de filare.

Invenția este descrisă mai detaliat cu ajutorul unui exemplu comparativ.

soluție de celuloză obținută, conform procedeului descris în EP-A0356419, a fost filtrată și filată în stare caldă conform procedeului reprezentat în fig. 1, utilizîndu-se drept dispozitiv de filare cel reprezentat în secțiune în fig.2a și pentru comparație instalația reprezentată în fig.3. Ambele dispozitive au prezentat același diametru interior al alimentării tubulare 8 pentru gazul de răcire (44 mm] și același diametru al discului șicană 9 (104 mm). în dispozitivul, conform invenției, unghiurile a și β au fost de câte 5°; unghiul deschiderii totale δ a fost astfel de 10°. Unghiul γ a fost de 5°.

în tabel sunt indicate următoarele date pentru, exemplul conform invenției, și pentru exemplul de comparație: masa filată pe oră în soluție de celuloză (kg/h), compoziția ei (% în masă), temperatura ei (°C) de filare, orificiile de filare (μ), deformarea prin duză, alimentarea cu aer de răcire (m³/h), temperatura aerului de răcire (°C), temperatura (°C) aerului interiar evacuat, deformarea fibrei, conținutul în NMM0 al băii de precipitare (NMM0 % în masă] și titrul final al fibrei obținute (dtex).

RO 113160 Bl

Caracteristici tehnice	Exemplu	Exemplu de comparație
Soluția de celuloză (kg/h)	27,6	27,6
Conținut de celuloză(% în masă)	15	15
Temp. sol. de celuloză ( °C)	117	117
Densitatea orificiilor (orificii/mm)	1,59	1,59
Diametrul orificiilor (pm)	1OD	100
Deformarea prin duză	14,5	12,4
Aer de răcire (m/h]	34,8	34,8
Temp. aerului alimentat ( °C)	21	21
Temp.aerului evacuat ( °C)	36	36
Baia de precipitare (%NMMC]	20	20
Temp. băii de precipitare	20	20
Titrul minim al firului (dtex)	1,18	1,38

Astfel, s-a dovedit că prin dispozitivul 15 de insuflare favorabil din punct de vedere al curgerii, se acționează în mod hotărâtor pentru obțierea fineței dorite a firului (= titrul minim al firului în dtex] prin modul de conducere a gazului de răcire. 20

Un raport de deformare a duzelor de 14,5:1 s-a putut realiza numai cu dispozitivul de insuflare, conform invenției, finețea firului fiind de 1,18 dtex. în exemplul comparativ, finețea firului care 25 se poate obține este cu cca 20% mai nefavorabilă.

Claims

1. Procedeu pentru obținerea de fibre celulozice, prin care se fasonează o soluție de celuloză într-un amino-oxid terțiar în stare caldă sub formă de filamente, filamentele se răcesc și apoi se introduc 35 într-o baie de precipitare, pentru a precipita celuloza dizolvată, caracterizat prin aceea că, soluția formată se expune înainte de introducerea în baia de precipitare la răcire într-un curent de gaze, 40 în esență laminar.

2. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, se îndreaptă curentul laminar de gaze în esență perpendicular pe filamente.

3. Procedeu, conform revendicărilor 1 sau 2 pentru obținerea de fibre celulozice, în care soluția celulozică caldă este condusă printr-o duză de filare (T) cu un mare număr de găuri de filare, care sunt dispuse în formă de inel, prin care se formează o perdea inelară de filamente (5), caracterizat prin aceea că, se prevede în centrul inelului format de găurile de filare un curent de gaze laminar care este îndreptat radial în afară.

4. Dispozitiv, pentru realizarea procedeului din revendicările 1 la 3, care cuprinde o alimentare pentru gaz de răcire și o duză de filare (T) cu găuri de filare, care sunt dispuse în esență în formă de inel pentru formarea unui ansamblu de filamente inelar (5), caracterizat prin aceea că, alimentarea pentru gazul de răcire este prevăzută în centrul inelului format prin dispunerea găurilor de filare

RO 113160 Bl și alimentarea este astfel concepută, încât un curent de gaze, în principal, laminar se întâlnește cu filamentele și filamentele se răcesc cu un curent laminar de gaze.

5. Dispozitiv, conform revendicăm 5

4, caracterizat prin aceea că alimentarea pentru gaz de răcire prezintă un ștuț de alimentare (8J și un disc de șicanare (9J pentru devierea curentului de gaze, discul de șicanare (9) fiind astfel conceput, încât curentul de gaze rămâne la deviere pe cât posibil laminar.