TW201315585A - 擠壓方法 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種從纖維素、NMMO(N-甲基-嗎啉-N-氧化物)和水的溶液製備固體的纖維素絲或纖維素箔的方法，該方法透過一個或多個擠壓孔在壓力下擠壓該溶液並在接收浴中固化所述絲或箔，其中該溶液在該擠壓孔和該接收浴之間穿過氣隙，其中該溶液在該擠壓孔處的溫度低於105℃，且該溶液在緊接著擠壓之前的壓力和在擠壓之後在氣隙中的壓力之間的壓差在8和40 bar之間。

Description

擠壓方法
本發明涉及擠壓方法，特別是使聚合物溶液或聚合物流體成型的擠壓方法。
纖維素和其它聚合物可被溶於合適的溶劑並透過受控的固化轉化為期望的成型件。當該成型件為線、絲等時，也稱之為紡絲工藝。將纖維素例如溶於氧化胺的水溶液，特別是N-甲基-嗎啉-N-氧化物(NMMO)的溶液，從而由獲得的紡絲溶液製備紡絲產品，如絲、短纖維、箔等。這透過在擠壓工具的擠壓料透過氣隙進入凝固浴之後使擠壓料在水或稀釋的氧化胺溶液中沈澱得以實現。
US 4,416,698涉及纖維素溶液的擠壓方法或紡絲方法以使纖維素成型為線。其中流體紡絲材料(纖維素和NMMO(N-甲基-嗎啉-N-氧化物)或其它叔胺的溶液)透過擠壓成型並在凝固浴中固化和伸長。該方法也被稱作“萊賽爾”法。
US 4,246,221和DE 2913589描述了製備纖維素絲或纖維素箔的方法，其中纖維素以流體形式拉伸。其中描述了紡絲工藝，在該工藝中纖維素被溶於氧化叔胺中，其中得到的纖維素溶液透過噴嘴工具擠壓，透過空氣間隙擠壓至紡絲漏斗中，並在紡絲漏斗末端以長絲取出。使用的紡絲漏斗配備有紡絲浴的供給裝置和排出裝置。
US 5,252,284中描述了另一種方法，其中使用長的成 型毛細管以使纖維素物料成型。
WO 93/19230 A1描述了萊賽爾法的改進方案，其中含纖維素的紡絲材料在緊接著成型之後和在引入凝固浴之前進行冷卻。
WO 94/28218 A1描述了製備纖維素絲的方法，其中透過噴嘴使纖維素溶液成型為多根線。該線透過氣體環流的間隙被引入凝固浴(“紡絲浴”)並連續排出。
WO 03/057951 A1中描述了成型裝置和萊賽爾法的另一變型，其中含纖維素的紡絲材料在成型之後被引導透過屏蔽區域繼而透過冷卻區域。
EP 0430926 B1中描述了具有紡絲噴嘴頭和紡絲板的紡絲噴嘴，其中該紡絲板由穩固的支撐板組成，該支撐板具有孔。在上述孔中插入安有紡絲毛細管的噴嘴板。
US 5,951,932 A涉及一種使用擠壓纖維素纖維的已知步驟，穿過具有氣流的氣隙並引入沈澱浴從而製備萊賽爾纖維的方法。作為紡絲室中可能的溫度，提到了95℃至125℃的範圍。一些實施方案的擠壓壓力應在20和100 bar之間。沒有描述紡絲料與氣隙中的壓力的壓差。此外也沒有在何種溫度和何種壓力下進行擠壓的任何訊息。
US 5,417,909 A是描述萊賽爾法的另一篇文獻。在第6至12實施例中提及了在70℃和115℃之間的溫度。更低的紡絲溫度應顯示出更好的紡絲性質。沒有壓力說明。
US 2005/220916 A1描述了紡絲溫度在80℃和102℃之間的萊賽爾紡絲法。但是也沒有壓力說明。
DE 100 43 297 A1提到了85℃的紡絲溫度，但是也沒 有壓力說明。
出版物“The Temperature of Fibres during Air-Gap Wet Spinning：Cooling by Convection and Evaporation”-Volker Simon(Int.J.Heat Mass Transfer.第37卷，7號，第1133-1142頁，1994)描述了紡絲工藝的流程。其中，引入氣隙的聚合物料包含水且該水在紡絲工藝的過程中在紡絲線的表面蒸發，且該水的蒸發對紡絲線產生冷卻作用。可推斷，擠壓過程中的纖維溫度相對較高，並且水從纖維蒸發導致紡絲環境的水濃度升高。
因此，水蒸汽的梯度導致水蒸汽的質量流從纖維朝向周邊流動。絲中存在的熱量使得絲中發生水的蒸發，由此產生比熔融紡絲更為劇烈的冷卻。在另一陳述中描述了NMMO法中使用的紡絲料由非溶劑(水)、溶劑(氧化胺=NMMO)和纖維素組成。作者最終推斷，溶劑在成型過程中不蒸發。
根據本發明發現，擠壓和隨後的冷卻可導致不期望的粒子形成和擠壓孔處的沈積或各個紡絲線的污染。因此，例如成型料的各個組分可以以固體粒子的形式在緊接著擠壓和冷卻之後從仍為流體的紡絲線中析出，並損害裝置或產物品性。
本發明的目的在於提供一種可避免所述缺點的改善的擠壓方法或紡絲方法。
因此，本發明涉及一種從纖維素、NMMO(N-甲基- 嗎啉-N-氧化物)和水的溶液製備固體的纖維素成型件，特別是纖維素絲、短纖維、箔或氈的方法，該方法透過一個或多個擠壓孔在壓力下擠壓該水溶液並在接收浴中固化該成型件，特別是絲、短纖維、箔或氈，其中該溶液在該擠壓孔和該接收浴之間穿過氣隙，其中該擠壓溶液在該擠壓孔處的溫度低於105℃，且該紡絲溶液在緊接著擠壓之前的壓力和在擠壓之後(特別是在氣隙中)的壓力之間的壓差在18和40 bar之間。根據本發明已知，當纖維素成型件被擠壓或在氣隙中紡絲時，不僅從成型的流體中分離出水，而且形成NMMO(N-甲基嗎啉-N-氧化物)粒子以及NMMO分解產物NMM(N-甲基嗎啉)和M(嗎啉)。這些從聚合物流溢出的粒子對紡絲方法產生有害影響，並且在紡絲方法的過程中不僅損害成型件的表面而且黏住擠壓孔並損壞紡絲線，這可導致紡絲故障、絲線粘連和絲線脫落。根據本發明發現，在105℃至110℃的聚合物溶液的加工溫度下粒子的形成及其從擠壓料的析出最為劇烈。因此，根據本發明在更低的溫度下擠壓紡絲溶液。透過選擇更低的溫度避免紡絲溶液在擠壓過程中的結構重組，該結構重組導致粒子的形成並且可以例如透過焓確定(第5圖)。此外，當紡絲溶液從擠壓之前的高壓轉化成擠壓之後在氣隙中的低壓時，該過程特別明顯。因此，根據本發明在例如8至40 bar範圍內的更低的壓差下運行。
在較佳的實施方案中，溶液的溫度在80℃和98℃之間，較佳在84℃和96℃之間。溫度可至少為80℃、81°C、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89° C、90℃。較佳地，溫度至多為104℃、103℃、102℃、101℃、100℃、99℃、98℃、97℃、96℃、95℃、94℃、93℃、92℃、91℃、90℃、89℃、88℃。透過每個溫度降低可以減少粒子的形成並因此改善紡絲性質。
較佳地，壓差在10 bar和38 bar之間，特別是在13 bar和35 bar之間。特別地，壓差可至少為8 bar、9 bar、10 bar、11 bar、12 bar、13 bar、14 bar、15 bar、16 bar、17 bar、18 bar、19 bar、20 bar、21 bar、22 bar、23 bar、24 bar、25 bar、26 bar、27 bar、28 bar、29 bar、30 bar或更大。更佳選擇更小的壓差，例如至多40 bar、39 bar、38 bar、37 bar、36 bar、35 bar、34 bar、33 bar、32 bar、31 bar、30 bar、29 bar、28 bar、27 bar、26 bar、25 bar或更小。
在具體的實施方案中，紡絲溶液(紡絲流體)在緊接著擠壓之前(例如擠壓孔上游的擠壓室)的壓力可以在13和50 bar之間，較佳在14和49 bar之間、在15和48 bar之間、在16和47 bar之間、在17和46 bar之間、在18和45 bar之間、在19和44 bar之間、在20和43 bar之間、在21和42 bar之間、在22和41 bar之間、在23和40 bar之間、在24和39 bar之間、在25和38 bar之間、在26和37 bar之間。
擠壓之後(例如在氣隙中)的壓力可以與環境壓力相當，但是也可為低壓或超壓。較佳如此選擇壓差，使得由壓力膨脹而導致的纖維素/NMMO/水-溶液的轉化焓的差別在紡絲溫度下輕微下降。壓力可例如在0.1 bar和10 bar之間。較佳地，擠壓之後的壓力至少為0.5 bar，更佳至少1 bar 、2 bar、3 bar、4 bar、5 bar、6 bar、7 bar、8 bar、9 bar、10 bar或更大。在具體實施方案中，此處壓力可至多為10 bar、9 bar、8 bar、7 bar、6 bar、5 bar、4 bar、3 bar、2 bar、1.5 bar、1 bar或更小。氣隙中的這種超壓成型過程可以在壓力罐中進行。在該壓力罐中較佳間歇地生產成型件並且在生產一定量之後從壓力罐的開口下方取出。在此也可以間歇地更換接收浴中的介質，例如水，其中可以在紡絲過程中收集NMMO以及分解產物。接收浴中過高的NMMO濃度會影響成型件的固化。或者也可如常壓過程那樣透過超壓連續地將介質引入壓力罐和排出壓力罐。
在較佳的實施方案中，在氣隙中設定側面氣流。該氣流用於使從聚合物料(纖維素/氧化胺/水)析出的粒子從紡絲室中排出，並且也可能使紡絲線在進入接收浴(紡絲浴)之前冷卻，在該接收浴中紡絲線透過聚合物纖維素的沈澱最終得以固化。氣流可以雙重地或者多重地分成可能透過多個噴嘴孔流入的單個分流。一個或多個分流可被加熱(熱分流)或冷卻(冷分流)。為了有效地排出粒子，設定至少一個熱分流，該熱分流的溫度超過粒子(積聚結合水形式的NMMO)的熔化溫度，例如超過75℃。熱分流較佳鄰近擠壓孔，使得擠壓的溶液首先經過熱分流然後經過其它(冷)分流，從而特別避免粒子黏著在擠壓裝置上以及粒子的結晶。粒子在擠壓孔的區域內結晶會導致由此產生的固體(粒子)影響氣隙中紡絲過程的進程，並且產生的結晶熱被引入擠壓區域中，這與最佳的成型過程相比也是不利的。該氣體較佳為不與紡絲溶液或析出的粒子回應 或適合匯出累積的釋放結晶焓的空氣或惰性氣體。可以透過任選具有導流設備的鼓風機或鼓風裝置將氣流匯入氣隙中。另一導流設備也可起到使氣流從紡絲區域或氣隙中受控地排出的作用。
因此在本發明的較佳的實施方案中，較佳透過側面引入的氣流從擠壓的溶液析出一種或多種纖維素增溶組分(如NMMO)。特別可以在流出側使透過該側面引入的氣流析出的組分從紡絲場排出。該排出的組分較佳為可結晶的組分，特別是在氣隙中的冷卻過程或壓力變化時可以從纖維素溶液中結晶的組分。
較佳地，氣流在氣流方向上在擠壓孔區域的每毫米長度上的流速在30至300升/小時之間，或者在氣隙中在每立方毫米紡絲場體積上的流速在0.15和20升/小時之間。在較佳的實施方案中，氣流在氣流方向上在擠壓孔區域的每毫米長度上的流速也可在40至275升/小時之間、50至250升/小時之間、60至225升/小時之間、70至200升/小時之間、80至175升/小時之間、90至150升/小時之間、100至130升/小時之間。或者，氣流在每立方毫米紡絲場體積上的流速可以較佳在0.15和20升/小時之間、在0.25和18升/小時之間、在0.4和16升/小時之間、在0.5和14升/小時之間或者在0.6和12升/小時之間。該氣流或者為2、3、4、5或6個分流的單個流體或者為穿過氣隙的總流體。較佳地，在擠壓孔和接收浴之間的區域基本上完全被側面氣流吹掃，從而沿著紡絲線的整個長度和寬度排出粒子。側面氣流較佳為層流以避免漩渦，該漩渦不可有效排 出粒子。
可以在側面氣流的方向上設定多個擠壓孔，該多個擠壓孔均被氣流依次吹掃。
正如已經描述的，較佳透過具有擠壓孔的擠壓板和/或透過鼓風機中的加熱元件加熱側面氣流的一個分流，使得在擠壓之後，在擠壓孔處從聚合物溶液(纖維素/氧化胺/水)析出的粒子不從紡絲溶液或形成的線中結晶，並且避免在擠壓孔處或紡絲線處沈積。該粒子通常為結晶產物或分解產物，其可以在升高的溫度下排出從而避免沈積和透過直接冷卻而引入結晶熱。該冷分流為例如氣溫下的冷卻的氣體分流。熱分流的溫度較佳超過預期粒子的熔化溫度。在通常在80℃至105℃的溫度下擠壓的纖維素-NMMO-水的紡絲流體的情況下，預期NMMO-水合物形成的粒子。因此，熱分流應具有至少75℃的溫度。冷分流和熱分流的區域直接相鄰，使得擠壓的溶液在擠壓裝置中基本上不經歷湍流或不同的氣流流速。由此在冷分流區域內達到平穩過渡，從而阻止沈積和從聚合物溶液中產生固化的粒子。在冷分流中，在擠壓孔和接收浴(用於固化溶液的“凝固浴”)之間的仍為流體相的溶液的黏性降低。然而，所述冷卻不應在緊接著擠壓孔之後進行，因為已經證明由此可以發生沈積和孔的堵塞，並且正如本發明已經證明，當直接冷卻時，透過膨脹蒸發而從聚合物料中溢出的溶劑組分會結晶並且導致不期望的熱量輸入。特別已經證明，甚至在孔之前的區域內進行加熱是有利的。在試驗中也已經證明，接收浴表面的蓋板或導流元件是有利的，藉此在 接收浴上方不會向紡絲場中引入濕氣。蓋板可以與擠壓方向和接收浴表面成相應角度設定，藉此可以最佳地配置擠壓過程。
熱分流較佳在與溶液溫度相差至多20℃，更佳至多10℃或5℃的高溫下流過擠壓孔。冷分流的溫度較佳在0和50℃之間。
本發明的具體實施方案的特徵特別在於穿過擠壓孔和接收浴之間的區域的受控的氣流。透過引入受控的流體形成單個氣流區域，特別是熱分流和冷分流。氣流的單個分流，特別是熱分流和冷分流，以基本上相同的速度流過擠壓的聚合物溶液。擠壓方向大概垂直於氣體的流向。該氣流僅從包含纖維素材料的成型溶液的一側引入。
擠壓孔和接收浴之間的區域(在該區域中溶液仍為流體)也被稱作流體區域。透過進入接收浴使得溶液固化。稱為固體區域。根據本發明較佳在流體區域中不設定無氣流的屏蔽區域。
為了實現沿擠壓裝置的層流氣流，可存在導向元件。當氣流以彎曲軌道流動時(例如，擠壓機或紡絲裝置的彎曲或拱形擠壓孔區域)，氣流可沿擠壓孔層流流過。通常地，取決於擠壓裝置上方的氣流，接收浴和固體路徑上方的氣流也以彎曲軌道流動。
擠壓孔和接收浴之間的區域較佳基本上完全由側面氣流吹掃。由此避免氣流邊緣處的湍流。同樣避免了透過具有不同流速的不同氣體區域(包括靜態氣體)完成成型的材料。
鼓風機或引入的氣流較佳與擠壓方向呈銳角排布。通過與擠壓方向輕微傾斜的角，氣流在擠壓方向上獲得流體矢量(Strömungskomponente)，由此實現固化溶液的平穩走向。擠壓裝置也必須適應導流板(Strömungsführung)，使得擠壓裝置的輕微斜置是有利的。這是預防從溶液流中產生固化粒子的另一手段。也可以透過擠壓裝置的斜置有意地對擠壓料的紡絲黏度施加影響，因為位於氣體流入側的擠壓料比位於流出側的擠壓料經歷更快的黏度變化。透過相應的導向元件可使氣體在傾斜的流入方向下仍然圍繞擠壓裝置層流流動。合適的導向元件為例如擋板或具有或不具有低壓/抽吸設備的通風裝置。氣流可以以傾斜角指向接收浴，從而在流入側產生背壓。由此可以使介質表面陷入接收浴/沈澱浴中。由此使得流入側的紡絲線比流出側的線更久地暴露於氣流。該銳角可例如小於85°、特別是小於80°、小於75°、小於70°、小於65°、小於60°、小於55°。該銳角較佳為至少30°、至少35°、至少40°、至少45°、至少50°、至少55°、至少60°、至少65°、至少70°、至少75°。透過鼓風機排布的該銳角還在接收浴表面產生背壓，從而在鼓風機側/流入側壓低接收浴中包含的介質。因此流體(紡絲線)在鼓風機流中在流入側和流出側產生不同的停留時間。當由於流入側(通常更冷)和流出側(由於透過流體加熱的冷氣流的原因而更熱)的不同溫度而導致不同的流體黏度時，不同的停留時間得以優化。
此外，可以使擠壓的流體以銳角流入接收浴。透過這種傾斜排布的擠壓孔(紡絲噴嘴)使紡絲線在氣流區域中 在鼓風機流入側或流出側具有不同的停留時間。線在流入側的溫度比在流出側更劇烈地降低，由此形成不同的纖維素流體黏度。更高黏度(通常在流入側)情況下的停留時間較佳比更低黏度(通常在流出側)下的更長。該銳角較佳為至少10°、至少20°、至少30°、至少40°、至少50°、至少60°、至少70°、至少80°或小於85°、特別是小於80°、小於75°、小於70°、小於65°、小於60°、小於55°。該角較佳為在10°和45°之間。
透過擠壓孔擠壓之前，溶液可在擠壓室中收集和/或調節溫度。擠壓之前還可例如在室中使溶液與具有不同的化學和物理來源的添加劑混合。較佳透過加熱元件，例如透過沿加熱導管流動的加熱介質加熱擠壓室。這些或其它加熱元件也可用於加熱擠壓孔。該孔可容納於較佳具有加熱元件的擠壓板中。擠壓板的傳熱係數較佳為在金屬的傳熱係數範圍之內，例如可為5至100 W/mK之間，較佳10至60 W/mK。擠壓板、鼓風機材料(特別是鼓風機的各個排出孔之間的間壁)可由不同材料製成，如鋼、不鏽鋼、陶瓷、燒結金屬、鋁、塑膠、有色金屬或貴金屬。較佳的材料為所有的鐵、鐵合金、鉻鎳鋼、鎳鋼(例如哈氏合金材料)、鈦、鉭、碳化矽、玻璃、陶瓷、金、鉑和塑膠。特別的材料為耐點狀腐蝕和裂隙腐蝕的具有高鉬含量的合金或鎳、鉻和鉬合金，或具有高抗張強度的鎳-銅-合金。材料例子為哈氏合金C(高耐腐蝕性)、哈氏合金B(沈澱硬化的高溫合金)、因科乃爾(Inconel)(耐石油化工應用中的應力腐蝕開裂性)、因科羅伊芳(Incoloy)(高強度和耐高 溫性、耐氧化性、耐碳化性)、蒙乃爾(Monel)(高抗張強度，耐腐蝕)。較佳選擇傳熱係數為5至100 W/mK，更佳10至60 W/mK的材料。
擠壓板可以任意模式固定於擠壓裝置，包括可拆卸式固定以簡單地更換該板。該板還可透過焊接、粘合或凸緣安裝或透過夾持或鉚釘固定。擠壓板還可被涂覆，特別是為了移除擠壓的材料或從聚合物料析出的粒子或者為了更好地傳遞熱量。
擠壓板較佳具有至多20毫米，更佳至多15毫米，至多12毫米，至多10毫米或至多8毫米的濃度。安裝在擠壓板中的擠壓孔安裝在特定方向的紡絲噴嘴板上方，其中該紡絲噴嘴板具有至少0.25毫米、0.5毫米、0.75毫米、1.0毫米、1.25毫米、1.5毫米、2.0毫米、3.0毫米，和/或至多1.0毫米、1.25毫米、1.5毫米、2.0毫米、3.0毫米的濃度。
加熱的分流較佳透過具有擠壓孔的擠壓板和/或透過加熱元件加熱。
鼓風機較佳包含多個氣流排出孔。為此，例如可在鼓風機中設定多個通道。該通道較佳例如以蜂窩形狀緊密相鄰。為了形成熱分流，可加熱鼓風機的一側，其中透過通道的分離可在某種程度上以連續降低的模式傳遞熱量。引導冷分流的通道應大部分不加熱或加熱至期望的低溫。
在側面氣流的方向上較佳設有多個擠壓孔。該擠壓孔可設定於凸面，即拱形擠壓板上，其中擠壓板邊緣與擠壓方向的外傾角a較佳為銳角。該外傾角a較佳小於85°， 特別是小於80°、小於75°、小於70°、小於65°、小於60°、小於55°。所述具體實施方案較佳與用於導出和/或導入氣流的該導向元件結合。因此氣流沿擠壓板上的凸面或拱形區域引導。透過拱形可使擠壓孔的安裝輪廓與接收浴中的液體表面輪廓相匹配。溶液流入接收浴使得接收浴中液體表面彎曲，因此在平坦安裝的擠壓孔的情況下，中間的材料流比其它材料流需要更長的行程時間。因此透過冷分流中的不同停留時間會產生不均一性。這可透過本發明得以避免。
根據本發明透過擠壓成型的溶液為黏性流體，如US 4,416,698或W003/057951 A1中所述。較佳使用纖維素濃度在4至23%範圍內的纖維素溶液用於加工成擠壓產品。紡絲溶液較佳由如下組分組成：纖維素10-15%、氧化胺(NMMO=N-甲基嗎啉-N-氧化物77-75%)、水12-9%。
在進行根據本發明的方法時，除了穩定紡絲溶液的試劑(如鹼性紡絲料中的棓酸丙酯)之外，還可通過注入向紡絲溶液中加入在纖維的紡織加工和技術加工中所使用的額外的添加劑，從而調節特定的產品性能。這種添加劑可以是：消光劑(TiO2)、造影劑(BaSo4)、活性炭或炭黑顆粒、二氧化矽(SiO2)、染料、交聯劑、多元醇(用於調節紡絲溶液的滑移性能或者改善和/或延遲溶解的纖維素在接收浴中的凝結性質)、各種生物聚合物、天然產生的聚氨基糖、碳水化合物和蛋白質以及礦物質和維生素、適合於離子交換的有機和無機材料。此外，也可使用基於生物聚合物和合成製備的聚合物的聚合物混合物運行根據本發明 的方法。
較佳加入降低NMMO-水合物晶體的熔化溫度的添加劑。這種添加劑例如為聚合物，如PEG或離液序列高的物質。由此可以在根據本發明的紡絲方法或擠壓方法的過程中使紡絲溶液仍然保持低溫，這有效地避免了粒子的形成過程。透過相應地添加物可以使得擠壓孔處的溶液溫度在70℃和80℃之間，較佳至少71℃、至少72℃、至少73℃、至少74℃、至少75℃、至少76℃、至少77℃、至少78℃、至少79℃或至少80℃，且至多為已述溫度，但是至多87℃、至多86℃、至多85℃、至多84℃、至多83℃、至多82℃、至多81℃、至多80℃。
為了使溶液成型可選擇任意形狀的排出孔。可能是細長孔以形成箔，或小圓孔以形成絲或線。該孔的寬度或直徑較佳為至多2毫米、至多1.5毫米、至多1.2毫米、至多1.1毫米、至多1毫米。該孔的寬度或直徑可為至少0.05毫米、至少0.075毫米、至少0.1毫米、至少0.2毫米、至少0.3毫米、至少0.4毫米、至少0.5毫米、至少0.6毫米、至少0.7毫米、至少0.8毫米、至少0.9毫米。溶液流出之後雖然為成型狀態但是仍為流體相並且存在於流體區域中。
接收浴中可設定介質、液體和/或溫度，溶液在其中固化。例如可使用纖維素不溶於其中並因此沈澱的液體或溶液。選擇性地或額外地，可選擇低溫，在該低溫下纖維素在固體區域中固化。透過至少暫時連續的沈澱可形成根據本發明的絲、短纖維、線或箔。該絲、短纖維、線或箔可 連續或間歇地從接收浴中取出。接收浴中的介質或液體也可連續或間歇地更新。可例如透過加熱或冷卻元件或透過控制介質更換從而將接收浴調節至一定溫度。
為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
實施例：
根據該實施例使用如第1圖所示的擠壓裝置。在該方案中，擠壓裝置包含在氣流方向上呈拱形的擠壓板6，該擠壓板具有擠壓孔1的輪廓(Profil)，該輪廓與作為接收浴的水浴在流入材料流體時的表面輪廓相同。透過在壓力下擠壓，材料流體透過擠壓孔的形狀而成型為例如絲並透過氣流的流動進一步伸長。透過冷卻降低黏性，以避免進入水浴時粘連。
在操作中，在用纖維素-NMMO-水溶液紡絲纖維素絲的過程中測試根據第1圖的擠壓裝置。
第1實施例：氣隙中的狀態分析
透過使氧化胺水溶液與纖維素混合，在紡絲工藝上游的蒸發工藝中除去過量的水，從而製備紡絲溶液(纖維素：12.9%，NMMO 76.3%，水10.8%，所有%以重量%計)，其中纖維素(聚合物)溶於濃縮的溶劑中形成聚合物料(Polymermasse)。在低壓下進行的溶液的製備過程中已發現，在蒸發過程中分離為氣相NMMO、NMM(N-甲基嗎啉 =NMMO的分解產物)和M(嗎啉=NMMO和NMM的分解產物，NMMO=N-甲基嗎啉-N-氧化物和水)。
在紡絲過程中，透過擠壓紡絲料產生膨脹蒸發(Expansionsverdampfung)，因為流過擠壓噴嘴的紡絲料處於相應的輸送壓力和擠壓壓力之下，且該擠壓壓力在相應的熔化粒子從紡絲噴頭孔溢出之後形成裝置的周邊壓力。在紡絲方法中，根據組成(紡絲溶液的纖維素濃度)，紡絲壓力通常至多250巴。透過上述膨脹蒸發或透過高壓水準紡絲溶液的壓力釋放，在低壓水準的90至110℃的溫度下(低周邊溫度)導致絲中的增溶組分(NMMO和H2O)劇烈沸騰。形成的汽泡從纖維素溶液中溢出(閃蒸)。因此溢出的粒子在氣隙空間中被劇烈加速。
透過膨脹(增溶組分的蒸發)，紡絲溶液流排出了增溶組分的蒸發所需的能量，其中由於能量的排出使得絲被冷卻。令人驚訝地發現，不僅水被蒸發(Simon，Int.J.Heat Mass Transfer.第37卷，7號，第1133-1142頁，1994)，NMMO、NMM和M也從紡絲溶液中蒸發。
當紡絲溶液(NMMO-水合物)中的增溶組分的組成的比例使得蒸發的增溶組分(NMMO-水合物)在75℃以下的溫度條件下轉化為晶體形式時，紡絲過程之中以及之後會觀察到粒子形成，並嘗試透過改變過程參數進行控制，從而在氣隙區域內形成最佳紡絲過程的微氣候。
在紡絲噴嘴的流出區域內容易發現移走的浮質和晶體，其不存在於噴嘴的流入區域。該浮質除了氣態組分如空氣(O2和CO2)、CO、NMM和M之外還包含化合物NMMO- 水合物(一水合物)。已知存在積聚結晶水形式的不同形式的NMMO。
從紡絲噴嘴吹掃氣體取樣：
儘可能有代表性地和無損失地進行廢氣側的具有浮質的紡絲氣體的取樣。用測量探頭進行取樣，其中探頭根據VDI2066設計。單獨進行設計以保證等速取樣。
將取樣管插入紡絲噴嘴下方，其中探頭的位置在氣隙的高度上以及取樣探頭和噴嘴中點的距離上變化。第3圖顯示了測量裝置架構。
進行測量：
用TSI公司的SMPS(Scanning Mobility Particle SizerTM Spectrometer)型光學粒子計數器測量從紡絲過程排出的浮質。
在該方法中使粒子帶電並隨後在差分電移動度分析器(DMA)中分級。用凝結核計數器計算級分。透過改變DMA的控制電壓可在原則上分離並計算浮質的任意級分。由此逐步得到整體分佈。
凝結核計數器可檢測直徑最小為約3奈米的粒子。該系統對於粒徑限定了最大約1微米的粒子直徑。
根據VDI 2066用鋼(1.4301)製探頭進行取樣，該探頭帶有護套並作為逆流換熱器。其可設定0℃和60℃之間的溫度，其中設定3米/秒和4米/秒之間的紡絲氣體抽取流速。
紡絲噴嘴處的空氣供應設備(Luftzüfhrung)以密集形式設定於噴嘴的長度側並側面覆蓋紡絲噴嘴，從而避免錯 流。
同樣地，凝固浴表面在流入側和流出側被側面覆蓋和表面覆蓋，從而在測量過程中不吸出濕氣。
對於抽取的浮質產物的化學分析，還進行過濾測量，從而除了粒徑分析之外還進行質量分析。對於過濾測量使用孔徑為200至300奈米的PTFE膜。
測量探頭的溫度設定為18℃，該溫度足夠高使得空氣中包含的水不可能結晶，因此不會歪曲測量結果。紡絲氣體溫度在該情況下為約60℃。探頭不可更加冷卻，以避免透過從室內空氣吸出的濕氣形成冷凝物和形成結晶，因為根據本發明所基於的原理(從紡絲聚合物溶液中析出NMMO-一水合物晶體)，冷凝物形成時會產生濕氣以溶解NMMO-一水合物晶體，因此無法測量粒徑和粒子數目。
第4圖顯示了不同的浮質測量位置的粒徑分佈。透過第4圖得知，更大的噴嘴距離增加了浮質中粒子的頻率。由此得知，粒子一定來自冷凝/結晶過程，其中結晶或粒子的頻率隨著增加的噴嘴距離而增加。
透過將探頭冷卻至18℃(由此可不形成結晶水)，測量結果清楚表明存在可冷凝或可結晶的浮質。結晶產物歸因於NMMO-水合物-化合物。NMMO-一水合物化合物中的水含量僅約13%。
透過根據本發明的紡絲線在氣隙中的處理區域的佈局和供應相應的吹掃氣體，可影響和調節微氣候，從而可阻止、延遲NMMO-水合物-化合物(晶體化合物)在擠壓孔區域內成核或結晶。
氣隙區域內的劇烈冷卻在緊接著成型之後導致之前蒸發的NMMO-水合物在緊接著離開擠壓孔後產生更多的結晶，從而將結晶熱引入氣體室中，並且釋放的熱量加熱氣體室或負面影響紡絲過程。
浮質-過濾樣品的結果
測量過程中顯示，從紡絲氣體中過濾的材料快速阻塞PTFE過濾膜的濾孔。
透過光學顯微鏡進行試驗也可發現作為結晶產物的NMMO-一水合物。在連續操作的紡絲裝置中，特別在使用射流鼓風機時，在流出區域和非優化設計的流入區域中，NMMO-一水合物結晶並形成沈澱。無論如何可以透過使紡絲廢氣流經過冷卻金屬板從而明確證明晶體的析出，NMMO-晶形沈積在冷卻表面上。
第2實施例：不同壓力下的聚合物膨脹效果
透過擠壓時的壓力降低進行紡絲料(至少是對於水含量處於沸點溫度下或加熱至沸點溫度的紡絲溶液)的減壓蒸發。
基於試驗結果推測，由於紡絲過程中的壓力降低，透過聚合物的膨脹至少在聚合物溶液表面(擠壓料表面)處造成均勻混合相一定程度的離析或分離。形成兩種彼此異質的混合相，即纖維素/氧化胺/水的均勻混合物的擠壓料芯部和富含氧化胺和水的擠壓料表面，該水例如為結晶水的形式和/或與熱分解產物(來自氧化胺=NMM(N-甲基嗎啉、M=嗎啉))混合的水蒸汽的形式。離析可導致擠壓料中產生兩個相。透過成核和晶核生長可導致旋節離析或導 致聚合物溶液組分富集在溶解的聚合物的邊界處。無論如何，透過聚合物溶液束的膨脹過程使得在進入含溶劑的接收浴(紡絲浴)時已經形成線狀絲的纖絲架構，並且纖絲在纖維素鏈上僅鬆散結合。另一離析過程在紡絲浴中發生，因為透過不連貫的過量供水導致聚合物溶液在紡絲浴中發生自動旋節離析，並且在紡絲浴的浸泡下使得透過膨脹蒸發額外形成的纖維素分子鬆散交聯網破損。通常地，即使在纖維素/氧化胺/水溶液的擠壓產物如絲和短纖維的情況下，在完成的乾燥產物上也可檢測出升高的纖絲化趨勢，這歸因於擠壓過程中的離析和富集。
無論如何將紡絲溶液加熱至超過氣隙中沸點溫度的溫度。透過紡絲噴嘴導致的“過熱”紡絲溶液流的節流和膨脹，使得NMMO/NMM/M/水在氣室中的絲表面處自動蒸發。
當預先加熱的紡絲料進入低壓環境時，在紡絲溶液中觀察到減壓蒸發，其中釋放的溶劑(混合物)量隱涵地一方面用於冷卻從噴嘴減壓裝置中排出的聚合物流。也就是說，聚合物流(纖維素溶液)從例如20-50 bar降壓至環境壓力導致聚合物溶液過熱。在成型的聚合物溶液中重新調節的壓力在氣隙環境中伸展的聚合物料上快速蔓延。同時，壓力降低導致比容的變化。
透過物質交換，例如熱量交換使得溫度變化在相界處減緩，因此假設在紡出的線中不再存在聚合物溶液或紡絲溶液的熱力學平衡。
在熱力學中，人們將凝華描述為物質從氣態直接轉變成 固體聚集態。
在發生凝華的壓力和溫度條件下，不存在液體聚集態。 不取決於相變方向，人們將這種條件稱作昇華壓力和昇華溫度，或稱作昇華點。
每種物質在其凝華時釋放所謂的昇華熱，該昇華熱等於熔化熱和蒸發熱的總和。
透過實驗如下研究紡絲溶液的壓力降低和熱平衡(熱效應效果)的變化。
為了研究熱效應效果，在壓力下在有孔坩堝中使紡絲溶液進行配備有傳感器和液氮冷卻的DSC，或者經受如下溫度程式。
加熱：30℃至300℃，加熱速度10℃/min；氣氛氮氣，研究壓力：1、25、50、100和150 bar。
第5圖中描繪了不同研究壓力下的研究結果。透過在1 bar的測量壓力下進行的第5圖可知，從約58-60℃起出現吸熱過程。吸熱過程的峰值溫度在105和110℃之間。
該吸熱效果顯然表示在從60℃開始的範圍內紡絲溶液的晶體架構開始重組或者也開始蒸發過程，這一方面意味著聚合物溶液或釋放的物質中的放熱或吸熱。透過進一步供給熱量，從190℃起開始紡絲料的放熱分解。
在25、50、100或150 bar的更高的壓力下表明，紡絲溶液在60至150℃的溫度範圍內的吸熱效果受到抑制並且向更高的溫度轉移。作為該情況的原因，可以明確分析存在於紡絲溶液中的組分的蒸發時的壓力。還令人感興趣的是，在更高的測量溫度下開始的紡絲溶液的放熱小於在 1 bar測量下的放熱。
在紡絲過程之後，透過產生的紡絲壓力(隨紡絲溶液濃度、分子量(DP值，“聚合度”，纖維素的平均聚合度)、質量流量、黏度、溫度、紡絲噴嘴直徑、紡絲噴嘴長度而變化)，在溢出時壓力必然降低至環境壓力(通常15-100 bar的壓力範圍)，透過測量的焓曲線可知，在擠壓前後的鬆弛壓差下，聚合物溶液經受吸熱效果。該效果在105℃至110℃的最大峰值下最為強烈。本發明反轉該教導，從而在更低的溫度下運行擠壓紡絲方法。
第3實施例：紡絲裝置
以如下組成連續製備由MoDo Crown Dissolving-DP 510-550和Sappi Saiccor DP 560-580型紙漿的混合物組成的NMMNO-紡絲料：纖維素12.9%、氧化胺(NMMO-N-甲基-嗎啉-N-氧化物)76.3%、水10.8%。
在進行水酶預處理和懸浮體制備之後，透過在真空下在連續穿流的反應容器中在97-103℃的溫度下蒸發過量的水從而進行溶液的製備。為了使溶劑穩定，向NMMO/水中加入已知的穩定劑。如已知的方式用鹼性紡絲料和溶劑中的棓酸丙酯進行纖維素溶液的穩定。為了安全進行溶液的製備，有利的是控制重金屬離子含量並使總參數(由金屬離子和有色金屬離子組成)不超過10 ppm的值。較佳使用纖維素α-含量大於90%的紙漿進行溶液的製備(透過17.5% NaOH中的不溶部分確定α-含量)。所使用的紙漿的羰基含量為<0.1%。紙漿的羧基含量也在<0.1%的範圍內變化。應注意，紙漿中的鹼離子含量和鹼土離子含量為<350 ppm。所製備的溶液的密度在室溫下為1200 kg/m3。透過紙漿混合組分調節的紡絲料的零剪切黏度(在75℃下測量)可直至15000 Pas。根據紡絲過程中選擇的加工溫度，零剪切黏度可以在500至15000 Pas的範圍內變化。由於紡絲溶液的擬塑性性質，根據所選擇的加工溫度，紡絲剪切速率下的黏度下降至低於100 Pas的範圍，並且也強烈取決於紡絲溶液中的纖維素濃度。
作為對於紡絲過程必需的紡絲浴，使用NMMO溶液，其中透過加入水冷凝物將NMMO濃度維持在18和23%之間的範圍並維持15至28℃的溫度。存在於紡絲浴中的金屬陽離子和有色金屬陽離子具有<0.25 mg/l的濃度。紡絲浴中的鹼濃度和鹼土濃度在30至50 mg/l的範圍內變化。
使如上描述和紡絲的紡絲溶液經受根據第1表的試驗程式。
使用具有不同強度的矩形有孔噴嘴板(材料不鏽鋼)作為紡絲噴嘴。紡絲噴嘴孔以毛細管孔的形式安裝在噴嘴板中。作為孔眼形狀使用這樣的幾何形狀，使得紡絲溶液以圓錐形部分進入紡絲孔，在該圓錐形部分之後以圓柱形部分引入孔眼，然後紡絲料進入氣隙同時變形。然後，拉伸成纖絲的物料浸入紡絲浴中從而固化並最終形成線。
使紡絲噴嘴孔維持在實施例第1表中所示的溫度。
紡絲噴嘴孔和紡絲浴表面之間的氣隙表示紡絲氣體體積。其中紡絲氣體體積由紡絲場和紡絲場的氣隙高度形成。
紡絲線穿過溫度分層的氣室(紡絲體積)，其中在紡絲 過程中，在該氣室中連續地流過紡絲氣流1和紡絲氣流2。試驗8和試驗9在不供應紡絲氣流2的情況下進行。
然後在紡絲浴中使線形成或者使拉伸的纖維素溶液凝結，該紡絲浴安裝在紡絲噴嘴孔的下方。
借助排出裝置連續地排出從紡絲浴溢出的拉伸的線。
在試驗過程中，在紡絲場的流出側測量紡絲氣體-廢氣流的浮質粒子，其中在第1表中顯示了隨試驗變化的粒徑和濃度。
出人意料地發現，透過紡絲壓力的變化可以證明，從纖維素溶液中釋放的浮質粒子取決於紡絲溫度。因此可以確定由溫度和紡絲壓力造成的浮質粒子的釋放，其中在87°C和94℃之間的紡絲溫度範圍內在22和34 bar之間的紡絲壓力下可以確定更少的浮質釋放(試驗5、6、7)。
還透過考慮紡絲故障(如絲線脫落和粘連)的數目以視覺模式確定紡絲性質。紡絲性質從1(最好)至5(最差)分級，其中根據試驗5、6和7的本發明的方法顯示出最好的性質。
雖然所有試驗的紡絲溶液具有相同的組成，但是當在更高的紡絲溫度和紡絲壓力下紡絲時，在流動的氣流中可以確定顯著更高的浮質粒子濃度。當浮質粒子在20℃的溫度下已經結晶之後，所檢測的粒子僅可來自在紡絲過程中透過膨脹蒸發而產生的NMMO-2.5水合物、NMMO-1水合物或純NMMO。除了用測量設備測量浮質之外，浮質粒子也可容易地透過沈積在設定於紡絲場後面的冷卻沈積板上而得以證明。除了結晶的氧化胺(NMMO-水合物)之外， 從紡絲料中還析出NMMO-常見的分解產物(在紡絲料的製備過程中產生)如NMM(N-甲基-嗎啉)M(嗎啉)和其它的溶液特定的分解產物。
雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
第1圖
1‧‧‧擠壓孔
2‧‧‧鼓風機
3‧‧‧氣流排出孔
4
5
6‧‧‧擠壓板
7‧‧‧導流元件
7a
7b‧‧‧導流元件
8‧‧‧進入接收浴
a‧‧‧流入側
b‧‧‧流出側
第3圖
1‧‧‧紡絲噴嘴、紡絲料
2
3‧‧‧取樣探頭
4‧‧‧粒子計數器
第1圖顯示了擠壓裝置，該擠壓裝置具有擠壓孔1、鼓風機2，該鼓風機2具有氣流排出孔3。擠壓孔1設定於在氣流方向上呈拱形的擠壓板6上。透過標記8表示進入接收浴。該擠壓裝置還具有導流元件7，該導流元件7可設定在流入側(a)和/或流出側(b)。該導流元件具有除引導氣流之外的第二個目的，即接收浴的蓋板，從而減少接收浴的濕氣向紡絲場中的轉移。第1b圖顯示了導流元件7b的可選擇的不同位置。
第2圖以三維視圖顯示了具有氣隙的擠壓裝置的紡絲場。
透過點描繪擠壓孔，紡絲線(未示出)從該擠壓孔中溢出。線上的周遭限定紡絲氣體體積，根據本發明測量和影響該紡絲氣體體積的情況。
第3圖顯示了用於測量粒子的裝置，該裝置具有紡絲噴 嘴1、紡絲料1的所示流向、取樣探頭3和粒子計數器4。
第4圖顯示了測量的粒徑分佈(Dp)隨粒子數目的變化。各個重疊的曲線顯示了探針與接收浴之間的最大距離(上方的曲線)直至最小距離(最下方的曲線)的分佈。粒子的頻率隨著變大的噴嘴距離而升高。
第5圖顯示了纖維素/氧化胺/水混合物在不同的溫度和壓力下在紡絲場中發生的熱效應的研究。從約190℃的溫度起，在所有壓力下開始放熱分解反應。出人意料地，在1 bar下在60℃至150℃的範圍內，至多在105℃至110℃下顯示出吸熱過程，該吸熱過程在更高的壓力下消失。這歸因於紡絲溶液的晶體架構中的重排和蒸發過程，這一方面意味著聚合物溶液或釋放的物質中的放熱或吸熱。

Claims (15)

  1. 一種從纖維素、NMMO(N-甲基-嗎啉-N-氧化物)和水的溶液製備固體的纖維素成型件或纖維素箔的方法，該方法透過一個或多個擠壓孔在壓力下擠壓該溶液並在接收浴中固化該纖維素成型件，其中該溶液在該擠壓孔和該接收浴之間穿過氣隙，其特徵在於，該溶液在該擠壓孔處的溫度低於105℃，且該溶液在緊接著擠壓之前的壓力和在擠壓之後在氣隙中的壓力之間的壓差在8和40 bar之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其特徵在於，該溶液的溫度在80℃和98℃之間，較佳在84℃和96℃之間。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的方法，其特徵在於，該壓差在16 bar和38 bar之間，較佳在20 bar和35 bar之間。
  4. 如申請專利範圍第1至3項任一項所述的方法，其特徵在於，該緊接著擠壓之前的壓力在13和50 bar之間。
  5. 如申請專利範圍第1至3項任一項所述的方法，其特徵在於，該在擠壓之後在氣隙中的壓力在0.5 bar和3 bar之間，較佳至少1 bar。
  6. 如申請專利範圍第1至4項任一項所述的方法，其特徵在於，在氣隙中引入側面氣流。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其特徵在於，該氣流在氣流方向上在擠壓孔區域的每毫米長度上的流速 在30至300升/小時之間，或者在氣隙中在每立方毫米紡絲場上的流速在0.15和20升/小時之間。
  8. 如申請專利範圍第6或7項所述的方法，其特徵在於，在該擠壓孔和該接收浴之間的區域基本上完全被該側面氣流吹掃。
  9. 如申請專利範圍第6至8項任一項所述的方法，其特徵在於，該側面引入的氣流為層流。
  10. 如申請專利範圍第6至9項任一項所述的方法，其特徵在於，在該側面氣流的方向上設定多個擠壓孔。
  11. 如申請專利範圍第6至10項任一項所述的方法，其特徵在於，較佳透過具有該擠壓孔的擠壓板和/或透過鼓風機中的加熱元件加熱該側面氣流的一個分流。
  12. 如申請專利範圍第1至11項任一項所述的方法，其特徵在於，該纖維素成型件選自纖維素絲、纖維素短纖維、纖維素氈體或纖維素箔。
  13. 如申請專利範圍第1至12項任一項所述的方法，其特徵在於，較佳透過側面引入的氣流從該擠壓的溶液析出一種或多種纖維素增溶組分。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其特徵在於，在流出側使被該側面引入的氣流析出的組分從該紡絲場排出。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的方法，其特徵在於，在流出側從該紡絲場排出的組分可結晶。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103765065B (zh) * 2011-09-02 2016-08-17 奥若泰克股份有限公司 包括泄压阀的管
EP2565504A1 (de) 2011-09-02 2013-03-06 Aurotec GmbH Verbindungsstück einer Transportleitung
CN111237581B (zh) * 2020-01-09 2021-12-21 中国安全生产科学研究院 用于油品管道泄漏的应急处置装置
CN114191034A (zh) * 2020-09-18 2022-03-18 上海微创投资控股有限公司 医疗导管及医疗导管系统

Family Cites Families (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2028426A (en) * 1934-02-12 1936-01-21 Moore Co Bed davenport
US3684136A (en) * 1971-02-22 1972-08-15 Erwin H Baumann Receptacle having a dividing wall
US3922767A (en) * 1971-10-15 1975-12-02 Continental Disc Corp Method for producing pre-mounted rupture discs
DE2216615A1 (de) 1972-04-06 1973-10-18 Siemens Ag Sicherheitsarmatur
FR2192719A5 (zh) 1972-07-11 1974-02-08 Electricite De France
US4046280A (en) * 1976-07-06 1977-09-06 Continental Disc Corporation Direct mounting reverse buckling disc
US4079854A (en) 1976-08-09 1978-03-21 Continental Disc Corporation Rupture disc pressure relief device
DE2658225C2 (de) * 1976-12-22 1982-10-28 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Sicherheitsarmatur für Rohrleitungen und Behälter, vorzugsweise für Notabschaltsysteme von Kernreaktoren
US4246221A (en) * 1979-03-02 1981-01-20 Akzona Incorporated Process for shaped cellulose article prepared from a solution containing cellulose dissolved in a tertiary amine N-oxide solvent
GB2028426B (en) * 1978-08-24 1982-10-13 Bs & B Safety Systems Ltd Pressure relief valve apparatus
US4270560A (en) * 1979-11-19 1981-06-02 Kearney John G Photo-electric burst disc indicator
IE56062B1 (en) 1982-10-28 1991-04-10 Johnson Matthey Plc Pressure relief device
US4706698A (en) * 1985-10-18 1987-11-17 Bs&B Safety Systems, Inc. Temperature responsive pressure relief apparatus and method
US4724857A (en) 1986-11-17 1988-02-16 Taylor Julian S Pressure relief valve
US4978947A (en) * 1989-05-25 1990-12-18 Bs&B Safety Systems, Inc. Rupturable fluid flow indicator
US4951697A (en) * 1989-11-27 1990-08-28 Bs&B Safety Systems, Inc. Rupture disk failure indicating apparatus
MY115308A (en) * 1993-05-24 2003-05-31 Tencel Ltd Spinning cell
US5337776A (en) 1993-05-24 1994-08-16 Perry Michael R Pipeline
US5354371A (en) 1993-05-28 1994-10-11 Courtaulds Fibres (Holdings) Limited Transport of solutions of cellulose through pipes
EP0646408B1 (de) * 1993-10-05 1999-12-01 Sulzer Chemtech AG Vorrichtung zum Homogenisieren von hochviskosen Fluiden
US5577523A (en) 1995-08-18 1996-11-26 Taylor; Julian S. Method of making relief valve interchangeable buckling pins for a selectable pressure setting
AT402962B (de) * 1995-08-31 1997-10-27 Chemiefaser Lenzing Ag Verfahren zum transportieren einer thermisch instabilen, viskosen masse
US5623962A (en) * 1995-11-03 1997-04-29 Dresser Industries Pressure relief valve
US5762119A (en) * 1996-11-29 1998-06-09 Golden Spread Energy, Inc. Cryogenic gas transportation and delivery system
US6006938A (en) 1997-09-18 1999-12-28 Continental Disc Corporation Enhanced reverse buckling rupture disc
US5971603A (en) * 1998-03-06 1999-10-26 The Madison Group: Polymer Processing Research Corp. Static mixer head
US6220269B1 (en) 1999-12-30 2001-04-24 Process Equipment Inc. Bursting disc assembly retaining ring with a clover leaf cutting pattern and projection
DE10049617B4 (de) * 2000-10-05 2005-03-10 Zimmer Ag Vorrichtung zum Vormischen und Einspeisen von Additiven in einen Polymerstrom
DE10200406A1 (de) * 2002-01-08 2003-07-24 Zimmer Ag Spinnvorrichtung und -verfahren mit turbulenter Kühlbeblasung
DE10206089A1 (de) * 2002-02-13 2002-08-14 Zimmer Ag Bersteinsatz
ATE378102T1 (de) * 2002-07-15 2007-11-15 Sulzer Chemtech Ag Anordnung von kreuzungselementen und verfahren zu deren herstellung
US20040141413A1 (en) 2002-12-06 2004-07-22 Wilhelm A. Keller Static mixer
US6941963B2 (en) * 2003-06-26 2005-09-13 Planar Systems, Inc. High-speed diaphragm valve for atomic layer deposition
US6907897B2 (en) * 2003-06-26 2005-06-21 Planar Systems, Inc. Diaphragm valve for high-temperature precursor supply in atomic layer deposition
GB0326380D0 (en) 2003-11-12 2003-12-17 Elfab Ltd Bursting disc device
US20060065992A1 (en) * 2004-04-16 2006-03-30 Hutchinson Gerald A Mono and multi-layer articles and compression methods of making the same
CN101072842A (zh) * 2004-12-09 2007-11-14 西巴特殊化学品控股有限公司 荧光二酮基吡咯并吡咯化合物
GB0519834D0 (en) 2005-09-29 2005-11-09 Elfab Ltd Bursting disc assembly
US7703472B2 (en) * 2005-12-07 2010-04-27 Air Products And Chemicals, Inc. Module isolation devices
GB2436126B (en) 2006-03-16 2010-10-20 Elfab Ltd Safety pressure relief device
GB2441146A (en) 2006-08-24 2008-02-27 Eco Rupture Disc Ltd Bursting disc mounting assembly with incorrect installation warning
TWI417135B (zh) * 2007-06-22 2013-12-01 Sulzer Chemtech Ag 靜態混合元件
US7932344B2 (en) * 2007-09-06 2011-04-26 Xerox Corporation Diketopyrrolopyrrole-based polymers
JP5072757B2 (ja) * 2008-07-24 2012-11-14 キヤノン株式会社 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム
US20120106290A1 (en) * 2008-12-10 2012-05-03 Technische Universiteit Eindhoven Static mixer comprising a static mixing element, method of mixing a fluid in a conduit and a formula for designing such a static mixing element
US20100170573A1 (en) * 2009-01-06 2010-07-08 Draper Don R Pressure relief mechanism having a rupture disk
US8000909B2 (en) * 2009-05-27 2011-08-16 Dresser, Inc. System and method for monitoring and controlling pressure relief valve performance
EP2565504A1 (de) 2011-09-02 2013-03-06 Aurotec GmbH Verbindungsstück einer Transportleitung
EP2565572A1 (de) * 2011-09-02 2013-03-06 Aurotec GmbH Wärmetauscherleitungsystem
CN103765065B (zh) * 2011-09-02 2016-08-17 奥若泰克股份有限公司 包括泄压阀的管

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