通过偏转而纺织长丝的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及由纤维素流体制备固体纤维素长丝的方法，该方法通过将所述流体挤出通过多个挤出开口，由此制备流体长丝，并且在凝固浴中固化所述长丝，其中长丝在凝固浴中集束并以束的形式偏转，从而在凝固浴水平面上方从凝固浴中牵出，其中长丝束在偏转装置上占据如由公式所限定的偏转宽度。本发明专利技术进一步涉及用于该方法的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过偏转而纺织长丝的方法和装置
本专利技术涉及经挤出且随后固化的合成纤维的形成和处理。
技术介绍
纤维素可以溶解在胺氧化物的水溶液中，特别是N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)的溶液中，从而由所得到的纺丝溶液制备纺丝产品，例如长丝、短纤维、薄膜等。这是在经由气体间隙将挤出物从挤出机转移到沉淀浴之后，借助于在水中或在稀释的胺氧化物溶液中使挤出物沉淀来实现的。通常，使用4％至23％范围内的纤维素溶液来制备挤出产品。在进一步的过程中，向前运送薄膜或长丝线股形式的沉淀挤出物，其中合适的辊式牵伸机提供所需的拉伸力(在气体间隙中)。该方法也称为莱赛尔方法，并且由此获得的纤维素长丝相应地称为莱赛尔长丝。文献US4,416,698涉及纤维素溶液的挤出和纺丝方法以形成纤维素长丝。在该方法中，流体纺丝材料(纤维素和NMMO(N-甲基吗啉-N-氧化物)或其它叔胺的溶液)通过挤出成形，而后被转移到沉淀浴中用以固化和膨胀。文献US4,246,221和DE2913589描述了用于制备纤维素长丝或薄膜的方法，其中纤维素以流体形式进行拉伸。文献WO94/28218A1描述了用于制备纤维素长丝的方法，其中利用喷嘴使纤维素溶液成形为多个线股。然后通过气体循环间隙，将所述线股转移到沉淀浴中，并在所述沉淀浴中连续滤出所述线股。文献CA2057133A1描述了用于制备纤维素纤维的方法，其中将纺丝料挤出并经由空气间隙引入冷却的含NMMO的水浴中。文献WO03/014432A1描述了一种沉淀浴，其具有布置在盖板下方的中央纤维排出装置。文献EP1900860A1描述了纺丝装置的两步凝固浴，其中所述浴可具有不同的H2SO4组合物。文献WO97/33020A1涉及用于制备纤维素纤维的方法，其中通过纺丝喷嘴的纺丝孔挤出纤维素在氧化叔胺中的溶液，挤出的长丝被引导通过空气间隙、沉淀浴，并穿过拉伸长丝的牵伸设备，而后处理经拉伸的长丝，从而形成纤维素纤维，其中在处理的过程中，使经拉伸的长丝沿着纵向方向经受不大于5.5cN/tex的拉伸载荷。文献DE10200405A1描述了一种莱赛尔装置，其具有布置在气体间隙中的吹风装置。其中提到沉淀浴装置，在该沉淀浴装置中将长丝帘浸入沉淀浴中，在沉淀浴中偏转并沿倾斜向上的方向离开沉淀浴，从而转移至集束装置。由于在此采用单股集束，因此在偏转过程中可预期强力集束。文献WO02/12600描述了一种纺丝方法，其中可以使用公式基于纤维纤度、纺丝孔行数和可变操作参数计算出最经济的纺丝速度。文献WO02/12599描述了一种纺丝方法，其中使长丝帘在凝固浴中偏转随后以点状方式合并。文献WO96/20300描述了根据公式计算的在莱赛尔方法中的长丝偏转角。在WO2008/019411A1中提出在牵伸过程中造成长丝损坏的问题，并且借助于布置在纺丝浴中的机械牵伸设备解决了该问题，其中所述牵伸设备也应该提供在操作过程中起作用的部分牵伸力。除了结构十分复杂之外，另一个值得注意的缺点是非常细的单独长丝可能缠绕在机械结构中并因此会在功能上同时损害纺丝过程和机械装置本身。文献WO2014/057022描述了包含不同介质的系列纺丝浴。
技术实现思路
在目前应用的莱赛尔方法中，直接邻接偏转装置(例如棒)的所有单独长丝(单独的挤出物)通过由整个束的拉伸力产生的法向力而压靠在偏转装置上。由于摩擦阻力，这可能导致撕裂和长丝破裂。特别是在强力集束的情况下，由总牵伸力产生的高法向力仅施加在与偏转装置直接接触的少数单独长丝上。这些少数单独长丝会因高摩擦载荷(特别是在高牵伸速度下)而严重受损。这一点因以下事实而加剧：长丝在凝固浴中溶胀并且可能仍然处于高温，这降低了它们的机械强度。因此，本专利技术的一个目的是使在偏转点处施加在每根单独长丝上的摩擦载荷最小化，从而有助于更高的生产率和更高的纺丝速度。这样的摩擦力发生在所用介质需要使用以下装置的纺丝浴中：刚性偏转装置，或者具有驱动辊或自由旋转辊(例如在长丝牵伸设备中)的偏转装置。本专利技术允许：从施加在长丝上的摩擦载荷的方面根据计算评估系统；以及确定以一定方式调整系统的适当措施，使得施加在与偏转装置直接接触的所有长丝上的摩擦载荷可以保持在最小水平。本专利技术的另一个目的是确保长丝帘的手动管理性以及在纺丝喷嘴与牵伸设备之间的处理区中对偏转点的可接近性，而不需要使用高度复杂且精密的拼接辅助装置或牵伸设备。本专利技术提供由纤维素流体制备固体纤维素长丝的方法，所述方法包括以下步骤：将所述流体挤出通过多个挤出开口，由此形成流体长丝，优选使所述流体长丝通过气体间隙；以及在凝固浴中固化所述长丝，其中长丝在凝固浴中集束并以束的形式偏转，从而在凝固浴水平面上方从凝固浴中牵出，其中长丝束在偏转装置上占据偏转宽度L，根据公式1控制所述偏转宽度L：L>(2xLZxcos(B/2)xv2.5)/(10xccell0.5xQ)，公式1，其中L为束的以mm计的偏转宽度，LZ为挤出开口的数量，B为偏转角(计算为180°减去长丝围绕偏转装置的包角，以角度计)，v为长丝的以米/秒计的牵伸速度，ccell为挤出的流体的以质量％计的纤维素浓度，并且Q为无量纲载荷数，其中Q为15或更小。在公式1中，“>”具有“大于”的含义，“x”为乘法符号，“cos”是指余弦。本专利技术进一步涉及适用于进行所述方法的装置，所述装置包括：具有多个挤出开口的挤出板，用于收纳凝固浴的收集容器，优选的布置在挤出开口与收集容器之间的气体间隙，布置在收集容器中用于从收集容器中偏转长丝束的偏转装置，以及决定长丝束在偏转装置上占据的偏转宽度L的集束装置，其中长丝束在偏转装置上占据对应于上述公式1的偏转宽度L，其中L、LZ、B、v、ccell和Q如上所限定，Q为15或更小，v为至少35m/min，据此从而使得所述装置适用。根据本专利技术，通常存在大的偏转宽度L；因此，本专利技术还涉及由纤维素流体制备固体纤维素长丝的方法，所述方法包括以下步骤：将所述流体挤出通过多个挤出开口，由此形成流体长丝，优选使所述流体长丝通过气体间隙；以及在凝固浴中固化所述长丝，其中长丝在凝固浴中集束并以束的形式偏转，从而在凝固浴水平面上方从凝固浴牵出，其中挤出开口布置在长度LL内，并且长丝束在偏转装置上占据偏转宽度L，所述偏转宽度L为所述长度LL的至少70％。类似地，本专利技术还涉及适用于进行所述方法的装置，所述装置包括：具有多个挤出开口的挤出板，用于收纳凝固浴的收集容器，优选的布置在挤出开口与收集容器之间的气体间隙，布置在收集容器中用于从收集容器中偏转长丝束的偏转装置，以及决定长丝束在偏转装置上占据的偏转宽度L的集束装置，其中挤出开口布置在长度LL内，并且长丝束在偏转装置上占据偏转宽度L，所述偏转宽度L为所述长度LL的至少70％。以下详细的描述涉及同等措施的装置和方法，即优选的方法特征也对应于装置和/或其各个部件的特性或适用性，并且优选的装置特征也对应于在根据本专利技术方法的方法中采用的装置。除非另有明确说明，否则本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.由纤维素流体制备固体纤维素长丝的方法，所述方法包括以下步骤：将所述流体挤出通过多个挤出开口，由此形成流体长丝，优选使所述流体长丝通过气体间隙；以及在凝固浴中固化所述长丝，其中长丝在凝固浴中集束并以束的形式偏转，从而在凝固浴水平面上方从凝固浴中牵出，其特征在于，长丝束在偏转装置上占据偏转宽度L，根据以下公式控制所述偏转宽度L：/nL>(2x LZ x cos(B/2)x v

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180830 EP 18191628.91.由纤维素流体制备固体纤维素长丝的方法，所述方法包括以下步骤：将所述流体挤出通过多个挤出开口，由此形成流体长丝，优选使所述流体长丝通过气体间隙；以及在凝固浴中固化所述长丝，其中长丝在凝固浴中集束并以束的形式偏转，从而在凝固浴水平面上方从凝固浴中牵出，其特征在于，长丝束在偏转装置上占据偏转宽度L，根据以下公式控制所述偏转宽度L：
L>(2xLZxcos(B/2)xv2.5)/(10xccell0.5xQ)，
其中L为束的以mm计的偏转宽度，LZ为挤出开口的数量，B为偏转角，所述偏转角计算为180°减去长丝围绕偏转装置的包角，以角度表示，v为长丝的以米/秒计的牵伸速度，ccell为挤出流体的以质量％计的纤维素浓度，Q为无量纲载荷数，其中Q为15或更小。


2.用于进行根据权利要求1所述的方法的装置，所述装置包括：具有多个挤出开口的挤出板，用于收纳凝固浴的收集容器，优选布置在挤出开口和收集容器之间的气体间隙，布置在收集容器中用于从收集容器中偏转纤维束的偏转装置，以及决定长丝束在偏转装置上占据的偏转宽度L的集束装置，其中长丝束在偏转装置上占据偏转宽度L，所述偏转宽度L满足以下公式的要求：
L>(2xLZxcos(B/2)xv2.5)/(10xccell0.5xQ)，
其中L、LZ、B、v、ccell和Q如在权利要求1中所限定，Q为15或更小，v为至少35m/min。


3.根据权利要求1或2所述的方法或装置，其特征在于，Q为12或更小，优选8或更小或者5或更小，和/或Q为2或更大，优选3或更大或者4，或者5或更大，其中特别优选Q为2至15或更优选4至12。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法或装置，其特征在于，挤出开口的数量LZ为2000或更多，优选5000或更多或者10000或更多，和/或LZ为500000或更少，优选100000或更少或者50000或更少。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法或装置，其特征在于，偏转角B为10°至90°，优选20°至60°或者25°至45°的角度。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法或装置，其特征在于，牵伸速度v为36m/min或更高，优选40m/min或更高或者45m/min或50m/min或更高，和/或200m/min或更低或者150m/min或更低。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法或装置，其特征在于，挤出的流体的纤维素浓度ccell为4％至23％，优选6％至20％，特别地8％至18％或者10％至16％，所有百分比以质量％计，和/或其中挤出的流体含有纤维素、NMMO和水，或者纤维素、有机阳离子溶剂和水。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法或装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·济凯利，F·埃克，
申请(专利权)人：奥若泰克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT