[发明专利]制备纤维素纤维的方法及实施该方法的设备

说明书

本发明涉及一种制备纤维素纤维的方法和实施该方法的设备，其中将纤维素在一种叔胺氧化物中的溶液在热态形成丝，冷却该丝并接着放入凝固浴中，以使溶解的纤维素凝固。

由US-PS2179181已知，叔胺氧化物可以溶解纤维素，由该溶液通过凝固可得到纤维素纤维。例如EP-A-0356419即公开了一种制备这类溶液的方法。按照该公开文本，先将纤维素在含水的叔胺氧化物中制成悬浮液。该胺氧化物含有最高达40％(质量)的水。加热该含水的纤维素悬浮液，并在减压条件下除去水，直到纤维素溶解为止。该方法是在一个自己开发的可抽真空的搅拌设备中进行的。

由DE-A-2844163可知，为了制备纤维素纤维，使喷丝嘴与凝固浴之间有一空气隙或空气间隙，以便实现在喷丝嘴处拉伸(Düsenverzug)。这种在喷丝嘴处拉伸是必要的，因为形成的纺丝液与含水的凝固浴接触后使线的拉伸变得很困难。在空气间隙中调整的纤维结构在凝固浴中固定。

DE-A-2830685公开了一种开头所述类型的方法，即将纤维素在一种叔胺氧化物中的溶液在热态下形成丝，用空气冷却该丝并接着放入凝固浴中，以使溶解的纤维素凝固。再用水润湿纺出的线的表面，以降低其与相邻线丝粘在一起的倾向。

业已证明，现有技术所有方法在成丝和纤维的纺织性能方面均不令人满意。由于喷丝嘴与凝固浴之间的短的纺纱间隙仅为几厘米，因而纤维的性能可以进行调整的时间很短，所以，对于丝束中的所有丝和凝固后得到的纤维来说，很难实现例如均匀的纤度、均匀的强度和延伸。

因此，本发明所提出的任务是改进开头所述的方法，使其可用一种具有高孔密度的喷丝嘴纺出一种密集的线束，可更好地调节纺出的线的纺织性能。

本发明完成了该任务，在一种制备纤维素纤维的方法中，将纤维素在一种叔胺氧化物中的溶液在热态下成形为丝，冷却该丝并接着放入一种凝固浴中，以使溶解的纤维素凝固，成形的溶液在进入凝固浴之前置于一种基本上成层流状态的气流中冷却。

本发明所基于的认识是，通过用一种惰性气体优选空气吹风，可以影响纤维的纺织性能。由喷丝嘴出来的丝的冷却过程除了影响线的质量外还影响丝的牵拉和延伸。本发明已证明，如果用尽可能无湍流(即基本为层流)的冷气流吹新挤出的丝，可以制得性能一致的纤维。这导致了纺丝工艺的决定性的改进。

本发明方法的一种优选方案是，层流气流基本上垂直吹向丝。

已证明有利的是，使热的纤维素溶液通过一个带有多个环状分布的纺丝孔的喷丝嘴流动，由此形成一种环形丝束，同时，使层流气流在由纺丝孔形成的环的中心提供并径向向外吹出。

本发明还涉及一种实施该发明方法的设备，它包括一个冷气导管和一个带纺丝孔的喷丝嘴，纺丝孔基本上成环形布置以形成一种环状丝束，其特征在于，冷气导管位于纺丝孔构成的环的结构的中央，其结构设计成使基本上为层流的气流流到丝上并使丝被该层流气流所冷却。

本发明设备的一种适宜的实施方式是，冷气导管有一个导入套管(Zufǖhrstutzen)和一个用以使气流转向的折流盘(Prallteller)，其中该折流盘的结构设计成使气流在转向时尽可能保持层流。

本发明还涉及应用本发明的设备来由纤维素的叔胺氧化物溶液制备纤维素纤维。

下面借助于附图示例性地详细说明本发明的方法，其中图1概括地表示按现有技术用于制备纤维素纤维的干/湿纺工艺的实施。图2a表示本发明纺丝设备的一种优选构型。图2b是图2a的局部放大视图。图3表示用以比较的不具有本发明特征的一种设备。

在图1中，1表示可加热的(未示出加热元件)喷丝嘴，经导管2向喷丝嘴供应纺丝液3，即温度约为100℃的热的纤维素溶液。泵4用来计量纺丝液和调节挤压所需的压力。经纺丝孔由喷丝嘴1挤出的线束用符号5表示。

线束5经过一段由喷丝嘴1至凝固浴6表面的距离确定的空气隙进入凝固浴6中，径转向辊7收集并拉出。如图中箭头所示，挤压出的线束5由空气冷却。线束5以比其离开喷丝嘴1较大的速度经辊7拉出以实现拉伸。

图2a以剖面形式示出一个可加热的(未示出加热元件)环状喷丝嘴1′和一个由一个中央管状冷气导管8和一个折流盘9构成的吹气设备，该折流盘9用来使气流由垂直方向转向基本上水平的方向。在一个图中未示出的位置向环状喷丝嘴1′供给纺丝液3′，纺丝液被纺成一种密集的环状线束5′，从其内部向线束吹冷气。图中用虚线箭头表示吹气方向。所以，冷却气由一个圆形缝隙式喷嘴喷出，该喷嘴由折流板9和配合件10构成。