用于形成直接形成的纤维素网状物的过程和设备制造技术

本发明专利技术涉及用于制造直接由莱赛尔纺丝溶液形成的基于纤维素的网状物且具体用于清洗直接形成的纤维素网状物的过程和设备。

Processes and equipment for the formation of directly formed cellulose networks

The present invention relates to a process and equipment for manufacturing cellulose-based nets directly formed by Lesser spinning solution and specifically for cleaning directly formed cellulose nets.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于形成直接形成的纤维素网状物的过程和设备
本专利技术涉及用于制造直接由莱赛尔（lyocell）纺丝溶液形成的基于纤维素的网状物且具体用于清洗直接形成的纤维素网状物的过程和设备。
技术介绍
莱赛尔技术是在极性溶剂（例如，n-甲基吗啉-n-氧化物，下文中被称作“氧化胺”或“AO”）中直接溶解纤维素木浆或其他基于纤维素的原料，以生产可被形成到一系列有用的基于纤维素的材料中的粘性的高度剪切稀化的溶液。商业上，该技术用于生产在纺织品和非纺织工业中广泛使用的纤维素短纤维族（商业上可从商标TENCEL®下的LenzingAG,Lenzing,Austria得到）。还已经公开了来自莱赛尔技术的其他纤维素产品，诸如长丝、膜、肠衣、珠和海绵。纤维素短纤维已经长期被用作用于转换成非织物网状物的组成部分。然而，直接将莱赛尔技术适配成生产非织物网状物将接近对于当前纤维素网状物产品而言不可能的性质、性能和市场。这可能被视为在合成纤维工业中广泛使用的熔喷和纺粘技术的纤维素等效物，尽管不可能由于重要技术差异而直接将合成聚合物技术适配到莱赛尔。已经实施许多研究以专利技术出用于直接由莱赛尔溶液形成纤维素网状物的新颖技术（除了其他以外，WO98/26122、WO99/47733、WO98/07911、US6,197,230、WO99/64649、WO05/106085、EP1358369、EP2013390）。出于本专利技术的目的，术语“莱赛尔熔喷过程”涵盖了熔喷和纺粘过程两者，这可能导致获得实质上无尽的长丝、离散长度的纤维、或者无尽的长丝和离散长度的纤维的混合物。上述文档中公开的过程的特征在于：NMMO中的纤维素溶液的所挤压出的线状物由在与长丝的路径总体上平行的方向上流动的气体流截获。通过孔口而喷出的纤维素溶液被形成为液体股或潜伏长丝，其被气体流汲取（或者在直径上显著减小且在长度上增大，且可以被拆分成若干个子长丝）。还公开了在网状物形成之前由清洗液对潜伏长丝的部分凝固。然后，按要求将长丝形成为网状物并进一步对其进行处理。
技术实现思路
莱赛尔熔喷过程技术的先前公开内容已经聚焦于：提供对由莱赛尔纺丝溶液的初始长丝形成的主要技术挑战的本专利技术解决方案。然而，该领域中的任何成功导致针对后续过程步骤（例如，在清洗中）的进一步开发的要求。莱赛尔长丝的清洗是关键过程步骤，其中必须以受控制的方式从热塑性纤维素/溶剂线状物中移除溶剂（在网状物形成之前、期间和之后），以开始开发纤维结构和性质并留下纤维素/水长丝准备好以用于进一步处理或整理（finishing）/干燥。对长丝进行初始沉淀以形成网状物发生在清洗步骤期间。直接形成的纤维素网状物的成功清洗要求实现需求非常高的要求的唯一组合：·控制在初始网状物形成之前和期间的首先形成的长丝的合并和直径变化的程度；·最小化对首先形成的网状物中的弱/柔软混杂长丝以及网状物的结构的潜在损坏；·允许纤维结构开发的受控制的液交换；·按照该技术的环境特性最小化水（或其他清洗流体）的消耗，并最小化溶剂恢复成本；·最小化装备和建筑物的总投资成本以及清洗的能量成本。不存在实现所有以上要求的现有技术。造纸技术尽管有大于1500米/分钟的线速度的能力但并不适用，这是由于纸张比本专利技术的网状物鲁棒得多并且在造纸中不存在在制造期间洗掉溶剂且改变长丝结构的需要。连续长丝纤维素纱技术可以以高线速度进行操作。然而，对长丝清洗的教导仅适用于非常小的纱，而不能被应用于本专利技术的大网状物。具体实施方式现有技术的劣势已经被如这里公开的包括过程以及设备的新清洗技术解决，这将使得能够充分利用通过直接由莱赛尔溶液形成基于纤维素的网状物而供应的潜力。本专利技术的表示在图1中示出。本领域技术人员应当理解，其他布局是可能的。因此，本文呈现的本专利技术的第一实施例是用于制造直接由莱赛尔纺丝溶液形成的基于纤维素的网状物的过程，其包括：·使用挤压设备（1）的挤压步骤，该挤压设备（1）能够挤压特别地在一个或多个行中被布置成形成帘的莱赛尔溶液的多个线状物，且还能够特别地根据如例如EP1093536B1中描述的一般熔喷原理来扩展溶液线状物。·在具有直接在扩展之后且在网状物形成之前将清洗液递送到溶液线状物的装置（7）的第一清洗区中执行的第一清洗步骤，由此形成部分凝固的纤维素长丝。该第一清洗步骤的目的是：从长丝中移除溶剂中的一些，使其部分地凝固，从而使它们的表面较不具有粘性且因而控制长丝合并的程度以及固定所实现的长丝扩展。清洗液可以由喷嘴递送，该喷嘴以一种方式设计和布置以便将喷剂的实质上连续的线提供到长丝上。取决于喷嘴的设计，喷剂可能导致例如气溶胶或雾。非常合适的是具有控制液流率和小滴大小的能力的长丝的两侧中的任一侧上安装的一系列喷剂喷嘴。该布置应当允许液应用的位置和角度的调整。该过程步骤中使用的清洗液可以同在其下游或与其无关地使用的清洗液相联系。·在具有网状物形成设备（4）的网状物形成区中执行的网状物形成步骤，该网状物形成设备（4）可以是筛带或者可替换地是穿孔的鼓，部分凝固的长丝被放置到其上以形成网状物（11），其中网状物形成设备（4）具有足以允许通过它（例如，由液体和空气移除设备（8））提取气体流和清洗液的孔隙度。形成设备可以是例如带或者能够以所要求的网状物生产速度进行操作的鼓的可渗透外表面。形成设备的实质特征是：允许高效地管理和移除来自喷剂喷嘴的挤压空气和过度清洗液。形成设备具有下述渗透率：其足以允许通过该形成设备经由真空系统提取气体流和清洗液以用于收集和处理或重用，同时允许良好的长丝沉淀以用于网状物形成。例如，在100Pa处具有大约4000m3/m2/h至15000m3/m2/h的渗透率（例如，在100Pa压强差处具有9000m3/m2/h渗透率）的带已经被发现是合适的。抽吸压强和有效容积流量被确定，以便使网状物的未损坏的完整性与液体的最大化移除和长丝在带上的充分固定平衡。形成区还可以被装配有在接下来的章节中描述的一个或多个清洗模块。每孔口的纺丝溶液吞吐量、长丝扩展条件和形成设备的速度的组合对网状物重量和长丝精细度进行控制。·在具有清洗设备（5）的第二清洗区中执行的第二清洗步骤，该清洗设备（5）包括多个模块化清洗模块（2），其中每一个清洗模块（2）包括：装置（9），以不损坏网状物结构和非常脆弱的凝固长丝的这种方式将清洗液应用于网状物（11），特别是在初始清洗步骤期间；以及脱水设备（10），用于至少部分地使网状物（11）脱水，例如通过真空抽吸。在该清洗设备上，从形成设备传输网状物。其可以是形成区的部分（例如，单个带或鼓）或者分离的设备（例如，分离的带或鼓）。清洗设备自身可以是单个设备（例如，带或鼓）或者是例如多个带或鼓。其以与形成设备相同的生产速度进行操作，且被配备有多个清洗模块。清洗模块的数目可以变化，以实现生产产品的期望清洗效率。每一个清洗模块由下述装置构成：其以受控制的速率和温度将清洗液均匀地（“均匀地”意指清洗液的流量的变化性中的最多5%容限）作为网状物的全宽上的液帘而应用于网状物，且具有足够低的力以便不损坏网状物或各个长丝。这可以经由液供给盒而实现，该液供给盒由通过网格而分离到均匀压降的两个室和出口缝隙构成。全部都可以被调整以适于液流量要求。对于每一个清洗模块，与每一个清洗液应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造直接由莱赛尔纺丝溶液形成的基于纤维素的网状物的过程，包括：a. 使用挤压设备（1）的挤压步骤，所述挤压设备（1）能够挤压特别地在一个或多个行中被布置成形成帘的莱赛尔溶液的多个线状物，且还能够扩展溶液线状物，b. 在具有直接在扩展之后且在网状物形成之前将清洗液递送到溶液线状物的装置（7）的第一清洗区中执行的第一清洗步骤，由此形成部分凝固的纤维素长丝，c. 在具有网状物形成设备（4）的网状物形成区中执行的网状物形成步骤，部分凝固的长丝被放置到所述网状物形成设备（4）上以形成网状物（11），其中所述网状物形成设备（4）具有足以允许通过它提取气体流和清洗液的孔隙度，d. 在具有清洗设备（5）的第二清洗区中执行的第二清洗步骤，所述清洗设备（5）包括多个模块化清洗模块（2），其中e. 每一个清洗模块（2）包括：以不损坏网状物结构和凝固长丝的这种方式将清洗液应用于所述网状物（11）的装置（9）；以及脱水设备（10），用于至少部分地使所述网状物（11）脱水，以及f. 针对经清洗的网状物（11）进行收集或者将所述网状物（11）直接传送到进一步处理级的装置（6），并且g. 所述过程能够以所形成的网状物（11）的从5米/分钟至1000米/分钟的线生产速度进行操作，并且h. 所述清洗液是水、水/氧化胺混合物或者适于移除溶剂的另一种液体。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.21 AT A490-20161.一种用于制造直接由莱赛尔纺丝溶液形成的基于纤维素的网状物的过程，包括：a.使用挤压设备（1）的挤压步骤，所述挤压设备（1）能够挤压特别地在一个或多个行中被布置成形成帘的莱赛尔溶液的多个线状物，且还能够扩展溶液线状物，b.在具有直接在扩展之后且在网状物形成之前将清洗液递送到溶液线状物的装置（7）的第一清洗区中执行的第一清洗步骤，由此形成部分凝固的纤维素长丝，c.在具有网状物形成设备（4）的网状物形成区中执行的网状物形成步骤，部分凝固的长丝被放置到所述网状物形成设备（4）上以形成网状物（11），其中所述网状物形成设备（4）具有足以允许通过它提取气体流和清洗液的孔隙度，d.在具有清洗设备（5）的第二清洗区中执行的第二清洗步骤，所述清洗设备（5）包括多个模块化清洗模块（2），其中e.每一个清洗模块（2）包括：以不损坏网状物结构和凝固长丝的这种方式将清洗液应用于所述网状物（11）的装置（9）；以及脱水设备（10），用于至少部分地使所述网状物（11）脱水，以及f.针对经清洗的网状物（11）进行收集或者将所述网状物（11）直接传送到进一步处理级的装置（6），并且g.所述过程能够以所形成的网状物（11）的从5米/分钟至1000米/分钟的线生产速度进行操作，并且h.所述清洗液是水、水/氧化胺混合物或者适于移除溶剂的另一种液体。2.如权利要求1所述的过程，其中通过除了其他以外向着溶液线状物悬起所述清洗液的喷嘴、狭缝、旋转轧辊或旋转盘，以诸如喷剂、帘、气溶胶或雾的连续线之类的形式，应用在网状物形成之前被应用于溶剂线状物的清洗液（7）。3.如权利要求1所述的过程，其中在所述第一清洗步骤中使用的清洗液（7）是来自所述第二清洗区（5）中的第一清洗模块（2）的所使用的清洗液，或者是与所述第二清洗区中的清洗液无关地供给的所使用的清洗液。4.如权利要求1所述的过程，其中所述形成设备（4）的渗透率被选择以在允许良好网状物形成的同时实现气体流和清洗液的通路，优选地，在100Pa压强差处处于4000m3/m2/h与15000m3/m2/h之间。5.如权利要求1所述的过程，其中所述第二清洗设备（5）是在逆流模式中操作的，其中在最远下游清洗模块（2）处添加新鲜的清洗液。6.如权利要求1所述的过程，其中在每一个清洗模块（2）中，清洗液应用设备（9）以受控制的速率和温度将所述清洗液作为所述网状物（11）的全宽上的均匀闭合液帘加以应用。7.如权利要求1所述的过程，其中在每一个清洗模块（2）中，所述脱水设备（10）位于清洗液应用设备（9）下游一定距离处，所述距离足以实现每清洗模块的充足停留时间供所述清洗液起作用。8.如权利要求7所述的过程，其中每清洗模块的充足停留时间是从0.06秒至120秒，优选地，从0.12秒至12秒，特别优选地，从0.24秒至6秒。9.如权利要求7所述的过程，其中所述清洗设备（5）的所有清洗模块（2）示出了每清洗模块实质上相同的设计和相同的停留时间。10.如权利要求1所述的过程，其中所述清洗模块（2）中的一个或多个具有在内部再循环清洗液以提高清洗液溶剂浓度的能力。11.如权利要求1-10所述的过程，进一步包括用于将整理应用和/或内联水力缠结（3）添加到所述网状物（11）的过程步骤。12.如权利要求1-10所述的过程，其中通过在水力缠结步骤（3）的流体中溶解或分散材料来将所述材料混...

【专利技术属性】
技术研发人员：M爱因兹曼，M黑赫斯特，I萨格尔佛瑞克，
申请(专利权)人：连津格股份公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT