SK26795A3

SK26795A3 - Process and device for producing cellulose fibers

Info

Publication number: SK26795A3
Application number: SK267-95A
Authority: SK
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: 1996-01-10
Also published as: SK281292B6; CA2141817C; RU2120504C1; ZA944766B; CN1039039C; CA2141817A1; HUT72229A; KR950703081A; BG62408B1; GR3019295T3; GB2284382A; PL307724A1; ES2085186T3; YU48686B; BG99434A; US5698151A; EP0658221A1; ATE134003T1; AT399729B; RU95109441A

Description

Oblasť, techniky

Vynález sa týka spôsobu výroby celulózových vlákien, pri ktorom je roztok celulózy tvarovaný v teplom stave v terciárnom aminoxidu na filamenty, filamenty sa chladia a nadväzne zavedú do zrážacieho kúpel'a, aby sa rozpustená celulóza zrazila, ako i zariadenia na prevedenie tohoto spôsobu.

Doterajší stava techniky

Z US-PS 2,179,181 je známe, že terciárne aminoxidy sú schopné rozpúšťať celulózu a že sa z týchto roztokov môžu získať zrážaním celulózové vlákna. Spôsob výroby takých roztokov je známy napríklad z EP-A-0 356 419. Podľa tohoto zverejnenia sa najprv pripraví suspenzia celulózy vo vodnom terciárnom aminoxidu. Až 40% hmotnosti aminoxidu tvorí voda. Vodná suspenzia celulózy sa zahrieva a pri znižovaní tlaku sa odťahuje voda tak dlho, až sa začne celulóza rozpúšťať. Spôsob sa prevádza v zvlášť vyvinutom, vyprázdniteľnom miešacom zariadení.

Z DE-A- 28 44 163 je u výroby celulózových vlákien známe vloženie vzduchovej dráhy, prípadne vzduchovej medzery medzi zvlákňovaciu trysku a zrážací kúpeľ, aby sa dosiahlo díženie. Toto díženie od trysky je nutné, pretože od kontaktu tvarového zvlákňovacieho roztoku so zrážacím kúpeľom je predlžovanie vlákien veľmi sťažené. V zrážacom kúpeli sa fixuje štruktúra vlákna nastavená vzduchovou medzerou.

Spôsob úvodom menovaného druhu je známy z DE-A-28 30 685, podľa ktorého sa roztok celulózy

-29674 v terciárnom aminoxidu tvaruje v teplom stave na filamenty, tieto filamenty sa schladia vzduchom a nadväzne sa zavádzajú do zrážacieho kúpele, aby sa rozpustená celulóza zrazila. Povrch zvláknených vlákien sa ďalej kropí vodou, aby sa znížil ich sklon nalepiť sa na susediace vlákna.

Ukázalo sa, že všetky spôsoby podľa stavu techniky sú čo sa týka tvorby filamentov a textilných vlastností neuspokojivé. Vzhľadom ku krátkej vzduchovej medzere medzi zvlákňovacou tryskou a zrážacím kúpeľom, ktorá má rozsah niekoľkých centimetrov, a z toho vyplývajúca iba krátku dobu, behom ktorej sa môžu nastaviť vlastnosti vlákna, je obtiažne docieliť pre všetky filamenty zväzku filamentov a pre vlákna získané po zrážaní napríklad rovnomerný titer, rovnomernú pevnosť a pretiahnutie.

Podstata vynálezu

Tu nadväzuje vynález, ktorý si preto kladie za úkol zlepšiť úvodom zmienený spôsob tak, že za použitia zvlákňovacej trysky s vysokou hustotou otvorov sa zvlákni hustý zväzok vlákien u ktorého sa môžu lepšie nastaviť textilné vlastnosti zvlákňovaných vlákien.

Úkol je vynálezom riešený tým, že pri spôsobe výroby celulózových vlákien, pri ktorom sa roztok celulózy v terciárnom aminoxidu tvaruje v chladia a následne zavádzajú do teplom stave, sa filamenty zrážacieho kúpeľa, aby sa zrazila rozpustená celulóza a tvarovaný roztok sa pred zavedením do zrážacieho kúpeľa vystavuje v podstate laminárnemu prúdeniu chladiaceho plynu.

Vynález spočíva na poznatku, že ofukovaním inertným plynom, prednostne vzduchom, sa môžu ovplyvniť textilné vlastnosti vlákien.

Priebeh chladenia filamentov vystupujúcich zo zvlákňovacej trysky ovplyvňuje mimo kvality

-39674 vlákna tiež díženie a pretiahnutie filamentov. Vynález preukázal, že sa môžu zhotoviť. vlákna s jednotnými vlastnosťami, ak sa ofukujú čerstvo extrudované filamenty chladiacim prúdom plynu, ktorý pokiaľ je to možné nevykazuje turbolenciu, t.j. je ďalekosiahle laminárny. To spôsobuje rozhodujúce zlepšenie zvlákňovacieho procesu.

Uprednostnená varianta spôsobu podľa vynálezu spočíva v tom, že laminárne prúdenie plynu je smerované na filamenty v podstate kolmo.

Ukázalo sa ako výhodné viesť teplý celulózový roztok zvlákňovacou tryskou s veľkým množstvom zvlákňovacích otvorov, ktoré, sú usporiadané do prstenca, čím sa vytvorí prstencovitý zväzok filamentov, pričom laminárne prúdenie plynu je uvažované v zvlákňovacími otvormi a smerom von.

Vynález sa tiež týka podľa vynálezu, ktoré sa a zvlákňovacej trysky so usporiadané v podstate prstencovitého zväzku že prívod vytvoreného usporiadaním strede prstenca vytvarovaného smer prúdenia sa mení radiálne zariadenia na prevádzanie spôsobu chladiaceho plynu otvormi, ktoré sú pre vytváranie sa -vyznačujú tým, v strede prstenca že prívod skladá z prívodu z vlákňovac ími prstencovito filamentov a ktoré chladiaceho plynu je uvažovaný zvlákňovacích otvorov a je tvarovaný tak, že na filamenty dopadá v podstate laminárne prúdenie plynu a filamenty sú schladzované laminárnym prúdením plynu.

Účelný spôsob prevedenia zariadenia podľa vynálezu predvída, že prívod chladiaceho plynu má prívodné hrdlo a odrazový tanier pre zmenu smeru prúdenia plynu, pričom je odrazový tanier tvarovaný tak, aby zostalo prúdenie pokiaľ je to možné laminárne.

Vynález sa ďalej týka použitia zariadenia podľa vynálezu na výrobu celulózových vlákien z roztoku celulózy v terciárnom aminoxidu.

-49674

Prehľad obrázkov na výkrese

Spôsob podľa vynálezu bude s použitím výkresov ako príloh ešte bližšie vysvetlený, pričom ukazujú:

Obr.l schematicky prevádzanie spôsobu suchého/mokrého zvlákňovania pri výrobe celulózových vlákien podľa stavu techniky,

Obr.2a uprednostnené prevedenie zvlákňovacieho zariadenia podľa vynálezu,

Obr.2b ukazuje výrez z obrázku 2a vo zväčšenej mierke,

Obr.3 ukazuje pre porovnanie zariadenie, ktoré nemá znaky vynálezu.

Príklady prevedenia vynálezu

Na obrázku 1 je vzťahovou značkou 1 označená vyhrievaná zvlákňovacia tryská /ohrev nie je znázornený/ do ktorej je prívodom 2 dodávaná zvlákňovacia hmota 3., t.j. teplý roztok celulózy o teplote približne 100°C. Čerpadlo 4 je určené pre dávkovanie zvlákňovacej hmoty a pre nastavenie tlaku potrebného pre extrudáciu. Zo zvlákňovacej trysky i cez zvlákňovacie otvory extrudovaný zväzok vlákien je označený vzťahovou značkou 5.

Zväzok vlákien 5 prechádza vzdušnou dráhou, definovanou odstupom zvlákňovacej trysky 1 od povrchu zrážacieho kúpeľa 6, do zrážacieho kúpeľa 6, zhrnie sa odchyľovacou kladkou 7 dohromady a je odtiahnutý. Extrudovaný zväzok vlákien 5 je chladený vzduchom, čo je na obrázku schematicky znázornené šípkou. DÍženia sa dosahuje tým, že zväzok vlákien 5. je

-59674 odťahovaný kladkou 7 väčšou rýchlosťou, ako rýchlosťou ktorou opúšťa zvlákňovaciu trysku 1.

Obrázok 2a ukazuje v reze prstencovú vyhrievanú /ohrev nie je znázornený/ zvlákňovaciu trysku 12. Prúd plynu naráža na tanierovú odrazovú dosku 2, smer prúdenia sa mení na horizontálny, vystupuje ako laminárny prúd plynu a zasahuje prstencový zväzok vlákien 5“ na jeho vnútornej strane.

Spôsob prevedenia zariadenia podľa vynálezu znázornený na obrázku 2a má pre vytváranie laminárneho prúdenia chladiaceho plynu odrazovú dosku, ktorá mení vertikálny prúd chladiaceho plynu bez prerušenia na v podstate horizontálny prúd plynu. Na obrázku 2b je zväčšene znázornená tá časť obrázku 2a, ktorá je predvídaná pre udržanie laminárneho prúdenia. Na obrázku 2b zakreslené uhly majú prednostne nasledujúce hodnoty:

a /odrazová doska/: s 12°, prednostne š - 8°; β /horný vodiaci plech/: s 10°,prednostne 4 - 8°; δ /vonkajšia vypuklina/: s 30°, prednostne 15 - 25°; σ /α+β/ : s 22°.

Nesúvislý prechod medzi prívodom 8 a odrazovým tanierom 2 spôsobuje kompresiu prúdu vzduchu s vytváraním značnej turbolencie. Takéto zariadenie, ktoré neodpovedá vynálezu, je znázornené na obrázku 3.

Na obrázku 2b znázornené ofukovacie zariadenie môže buď tvoriť so zvlákňovacou tryskou 1 konštrukčný celok alebo tvoriť samostatný stavebný prvok na ktorom je uložená prstencová zvlákňovacia tryská 12. Je účelné predvídať medzi ofukovacím zariadením a zvlákňovacou tryskou izoláciu /nie je znázornené/, aby nedochádzalo k prestupu tepla zo zvlákňovacej hmoty do chladiaceho vzduchu.

Je tiež výhodné, keď sa výstupná štrbina po zmene smeru prúdu plynu otvára v celkovom uhli otvorenia 22°. Súvislým

-69674 zväčšovaním prierezu sa minimalizujú odpory prúdenia chladiaceho vzduchu. Malým celkovým uhlom otvorenia sa zamedzí odtrhnutiu prúdiaceho chladiaceho plynu a umožní sa ofukovanie filamentov bez turbolencií.

Ďalej sa ukázalo, že prúd plynov sa po prestupe zväzkom vlákien opäť, vracia ohriaty do zväzku vlákien, čo vyvoláva nepravidelné a nedostatočné chladenie. Následkom toho vznikajú rozdielne hodnoty dĺženia ilamentov, čo môže spôsobovať kapilárne trhliny, zlepovanie a poruchy zvlákňovania. Aby sa tomu zabránilo a aby sa zvlákňovací proces ešte viac optimalizoval, má uprednostnené prevedenie vypúlenie 11, ktoré mení smer prúdenia plynu prechádzajúceho zväzkom vlákien z roviny zvlákňovania ľahko smerom dole.

Nasledujúcimi príkladmi prevedenia bude ešte vynález bližšie popísaný.

Príklad a porovnávací príklad:

Celulózový roztok zhotovený podľa spôsobu popísaného v EP-A-0 256 419 bol filtrovaný a v teplom stave zvlákňovaný podľa spôsobu znázorneného na obrázku 1, pričom bolo použité zvlákňovacie zariadenie znázornené na obrázku 2a, a v porovnávacom príklade bolo použité zariadenie znázornené v reze na obrázku 3. Obidve zariadenia mali zhodný vnútorný priemer rúrkovitého prívodu 8 chladiaceho plynu /44 mm/ a rovnaký priemer odrazového taniera 3 /104 mm/. V príklade /zariadenie podľa vynálezu/ činili uhly a a S vždy 5°; celkový uhol otvorenia σ tým bol 10°. Uhol δ činil 5°.

V tabuľke je ako príklad hmotnosť celulózového roztoku ďalej je udané jej zloženie /°C/ pri zvlákňovaní, hustota a porovnávací príklad udaná zvláknená za hodinu /kg/h/, /hmotnostné %/, jej teplota otvorov /počet otvorov/mm²/ zvlákňovacej trysky, priemer zvlákňovacích otvorov /μιη/, dí ženie, prívod chladiaceho vzduchu /m³/h/, jeho teplota

-79674 /°C/, teplota /°C/ odvádzaného chladiaceho vzduchu, dĺženie vlákna, obsah NMMO v zrážacom kúpeli /hmotnostné % NMMO/ a koncový titer vyrobeného vlákna /dtex/.

Tabuľka

	príklad	porovnávací príklad
roztok celulózy /kg/h/	27,6	27,6
objem celulózy /% hmotnosti/	15	15
teplota roztoku celulózy /°C/	117	117
hustota otvorov /otvory/mm²/	1,59	1,59
priemer otvorov /μτα/	100	100
dĺženie	14,5	12,4
chladiaci vzduch /m³/h/	34,8	34,8
teplota privádz. chl. vzd. /°C/	21	21
teplota odvádz. chl. vzd. /°C/	36	36
zrážací kúpeľ /%NMMO/	20	20
teplota zrážacieho kúpeľa /°C/	20	20
minimálny titer vlákna /dtex/	1,18	1,38

Ako je zrejmé, je dosiahnuteľná jemnosť vlákna veľmi rozhodujúcim spôsobom vytváraná vedením chladiaceho plynu /minimálny titer vlákna v dtex/ ofukovacím zariadením prevedeným výhodne pre spôsob prúdenia. DÍžiaci pomer

14,5 : 1 mohol byť dosiahnutý iba s ofukovacím zariadením podľa vynálezu, pričom jemnosť vlákna činila 1,18 dtex. V porovnávacom príklade bola jemnosť vlákna o približne 20% nepriaznivej šia.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob výroby celulózových vlákien, pri ktorom sa roztok celulózy tvaruje v teplom stave v terciárnom aminoxidu na filamenty, filamenty sa chladia a nadväzne sa zavádzajú do zrážacieho kúpel'a, aby sa rozpustená celulóza zrazila, vyznačujúci sa tým, že tvarovaný roztok je pred zavedením do zrážacieho kúpel'a vystavený pre ochladenie v podstate laminárnemu prúdeniu plynu.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že laminárne prúdenie plynu je vedené v podstate kolmo na filamenty.
3. Spôsob výroby celulózových vlákien podľa nároku 1 alebo

2, pričom teplý celulózový roztok je vedený zvlákňovacou tryskou /1/ s veľkým množstvom zvlákňovacích otvorov, ktoré sú usporiadané prstencovito, čím vytvára prstencovitý filamentový závoj /5'/, vyznačujúci sa tým, že laminárne prúdenie plynu sa predvída v strede prstenca tvoreného zvlákňovacími otvormi a že prúdenie je nasmerované radiálne smerom von.
4. Zariadenie na prevedenie spôsobu podľa jedného z nárokov 1 až 3, a ktoré má prívod chladiaceho plynu a zvlákňovaciu trysku /1'/ so zvlákňovacími otvormi, ktoré sú v podstate usporiadané prstencovito pre vytváranie prstencovítého zväzku filamentov /5'/, vyznačujúce sa tým, že prívod chladiaceho plynu je predvídaný v strede prstenca vytvoreného usporiadaním zvlákňovacích otvorov a že prívod je tvarovaný tak, že filamenty zasahuje v podstate

-99674 laminárne prúdenie plynu a že filamenty sú chladené laminárnym prúdením plynu.
5. Zariadenie podľa nároku 4, vyznačujúce sa tým, že prívod chladiaceho plynu má prívodné hrdlo /8/ a odrazový tanier /9/ pre zmenu smeru prúdenia plynu, pričom je odrazový tanier /9/ tvarovaný tak, aby prúdenie plynu zostalo pri zmene smeru prúdenia pokiaľ to je možné laminárne.
6. Použitie zariadenia podľa jedného z nárokov 4 alebo 5 na výrobu celulózových vlákien z roztoku celulózy v terciárnom aminoxidu.