[发明专利]用叔胺氧化物内的纤维素溶液生产纤维素纤维的工艺及其实施设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的用叔胺氧化物内的纤维素溶液生产纤维素纤维的工艺以及一种根据权利要求12的用于实施该工艺的设备。

背景技术

近年来，已经研发出多种在有机溶剂和水的混合物中生产纤维素纤维的工艺。用这样的溶液生产的纤维素纤维被称为Lyocell纤维。目前要获得Lyocell纤维的唯一可盈利的工艺是用叔胺氧化物溶剂，特别是用N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)进行生产。该工艺生产出的纤维的特征在于高强度、高湿模量和增强的钩接强度，并被公知为“胺氧化物工艺”。

从US4246221中可获知一种包含溶解在叔胺N-氧化物溶剂内的纤维素的溶液，含有用于纤维素的非溶剂例如水，通过挤出或其他成形工艺成形，以构成成形的纤维素纤维、纤维杆、纤维板、纤维管材或纤维薄膜。挤出成形的材料在空气中被拉伸的同时仍然是溶液以赋予其更好的物理性质，然后纤维素从成形溶液中被沉淀下来以限定这些性质而无需另外拉伸。成形材料可以通过在挤出装置筒内的叔胺N-氧化物溶剂内溶解纤维素，挤出溶液，通过在空气内拉伸所得到的当时仍为溶液的产品定向，并随后在纤维素明显退化之前将纤维素从成形材料中沉淀出来而制备。纤维素和叔胺N-氧化物可以在装入挤出机机筒之前被研磨为基本相同的颗粒尺寸。叔胺N-氧化物被还原和循环使用以避免环境污染问题。得到的纤维素纤维或薄膜能够被用于制造织物、包装或封装材料或非织造产品。

目前基本上使用两种不同的技术来生产Lyocell纤维。根据第一种方法，使用一种在底部具有出口的纺丝漏斗，通过牵引力由此拉出细丝。EP0574870中公开了这种技术的实施例。能够通过导板避免侧流压迫纤维而粘接在一起。第二种方法通过沉淀浴外的机械装置向纤维施加拉伸作用力。拉伸设备被设置在沉淀浴容器之外，正如US4246211或WO93/19230中示出的那样。

从WO02/12599A1中可获知一种用于挤出连续模制体的方法和设备。为了获得连续模制体，一种挤出溶液，特别是包含水、纤维素和叔胺氧化物的挤出溶液，通过挤出开口被挤出并随后通过转向设备被转向。为了提高产品质量，挤出开口被按照各连续模制体以幕帘的形式离开挤出头这样的方式配置成行。该幕帘然后即通过转向设备被转向。

现有技术中公知的设备和工艺被限制在关注喷丝头和沉淀浴之间的气隙宽度，沉淀浴的深度和挤出细丝的拉伸角度。后者是影响纤维产量和质量的主要因素。它由离开喷丝头的纤维与水平轴之间的角度限定。喷丝头内的开口越多，该角度就会变得越大，细丝由此倾向于粘接在一起或被撕裂。另一方面，开口数量较少会降低设备产量，因此增加纤维的生产成本。

根据现有技术，在设备维护或自动停机后不通过手动干预就无法启动纺纱工艺。

发明内容

因此本发明的一个目标是提供一种用纤维素溶液生产纤维素纤维的工艺和设备，其避免了现有技术中公知设备和工艺的缺陷。

特别地，本发明的一个目标是允许自由选择限定气隙宽度、沉淀浴的深度和来自喷丝头的细丝的拉伸角度的参数。

本发明的另一个目标是提供一种设备，利用该设备能够在停机后自动启动纺纱工艺。

这些目标通过一种根据权利要求1用纤维素溶液生产纤维素纤维的工艺以及一种根据权利要求12用于实施所述工艺的设备而达到。

根据本发明通过喷-湿法用叔胺氧化物内的纤维素溶液生产纤维素纤维的工艺包括以下步骤：通过喷丝头挤压纤维素溶液，从而获得细丝，将细丝通过气隙引入含有沉淀浴的容器内，在气隙内拉伸细丝，将细丝送出沉淀浴，进一步加工细丝，其中通过机械驱动的拉伸设备施加拉伸作用力来进行细丝的拉伸，并通过使细丝与拉伸设备在沉淀浴内的某一位置相接触以将至少部分拉伸作用力传输到细丝上。

进一步的工艺步骤包括在细丝上进行的包括在经过沉淀浴之后传送细丝在内的所有步骤。主要的工艺步骤是切割和清洗细丝。

用于实施根据本发明的工艺的设备包括用于挤出纤维素溶液以形成纤维素细丝的喷丝头；用于沉淀浴的容器，设置在喷丝头下方并且设置为与喷丝头间隔一定距离以使得当容器中被装入沉淀浴时，可以在沉淀液表面和喷丝头表面之间形成气隙；机械驱动的拉伸设备，用于利用由所述拉伸设备施加的拉伸作用力在气隙内拉伸细丝，其中拉伸设备具有接触点，细丝在此与设备相接触且至少部分拉伸作用力在此被传输到细丝上。接触点被设置在用于沉淀浴的容器内。