擠出方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及從纖維素、NMMO（N-甲基嗎啉-N-氧化物）和水的溶液通過一個或多個擠出口的方式通過壓力擠出所述溶液并通過在沉淀浴中凝固長絲或薄膜來生產(chǎn)固體纖維素長絲或薄膜的方法。引導所述溶液通過在所述擠出口和所述沉淀浴之間的空氣間隙，在擠出口上的溶液的溫度低于105℃，在空氣間隙中即將擠出前的溶液和擠出后的溶液的壓力之間的壓力差在8和40巴之間。
【專利說明】擠出方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及擠出方法，特別地用于聚合物溶液或聚合物流體成型。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維素和其他聚合物可以溶解在適當?shù)娜軇┲胁⑼ㄟ^可控的凝固轉(zhuǎn)化成所需的成型制品。如果該成型制品由纖維、原纖維等構(gòu)成，還可以提及紡絲工序。纖維素溶解在例如胺氧化物的水溶液中，特別是N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)的溶液中，以從所得的紡絲溶液中生產(chǎn)紡絲產(chǎn)物，如長絲、定長短纖維、薄膜等。這通過擠出頭的擠出物一旦通過空氣間隙導入沉淀浴即使得擠出物在水中或稀釋的胺氧化物溶液中沉淀來產(chǎn)生。
[0003]US4416698涉及用于纖維素溶液的擠出或紡絲方法以將纖維素成型為纖維。在此情況下，流體紡絲材料(纖維素和NMMO (N-甲基嗎啉-N-氧化物)或其他叔胺的溶液)通過擠出并進入用于凝固和膨脹的沉淀浴來成型。此方法也被稱為“萊賽爾(Lyocell)”方法。
[0004]US4246221和DE2913589描述了用于生產(chǎn)纖維素長絲或薄膜的方法，其中纖維素以流體形式抽出。這些文獻描述了纖維素溶解在叔胺氧化物中的紡絲工序，其中所得的纖維素溶液通過模頭壓制，通過空氣間隙擠出進入紡絲漏斗，并在紡絲漏斗的端部以連續(xù)纖維的形式排出。所用的紡絲漏斗裝配有進料裝置和用于紡絲浴的排出裝置。
[0005]另外的方法描述于US5252284中，其中細長型的毛細管用于成型纖維素材料。
[0006]W093/19230A1描述了萊賽爾方法的另外的進展，其中在引入沉淀浴前在成型工序后立即冷卻含纖維素紡絲材料。
[0007]W094/28218A1描述了用于生產(chǎn)纖維素長絲的方法，其中纖維素溶液通過模頭成型為若干股。這些股通過氣體在其周圍流動的間隙來引入沉淀浴(“紡絲浴”)并連續(xù)地排出。
[0008]萊賽爾方法的成型設(shè)備和另外的變體描述于W003/057951中，其中含纖維素的紡絲材料在成型后運送通過屏蔽區(qū)域并隨后通過冷卻區(qū)域。
[0009]在EP0430926B1中，存在具有噴絲器頭和紡絲板的噴絲器，其中紡絲板由設(shè)置有孔的穩(wěn)定載板構(gòu)成。其中形成紡絲毛細管對噴絲器板插入上述孔中。
[0010]US5951932A涉及通過擠出纖維素纖維、傳遞所述纖維通過具有氣流的空氣間隙并引入沉淀浴的已知步驟生產(chǎn)萊賽爾纖維的方法。提及了紡絲倉中的可能的溫度在95°C至125°C的范圍內(nèi)。一些實施方案的擠出壓力在20至100巴之間。沒有描述在紡絲材料和空氣間隙內(nèi)的壓力之間的壓力差。此外，沒有關(guān)于進行擠出的壓力和溫度的信息。
[0011]US5417909A為描述萊賽爾方法的另外的文獻。在實施例6至12中指定溫度在70°C和115°C之間。較低的紡絲溫度將顯示出改進的紡絲行為。沒有關(guān)于壓力的信息。
[0012]US2005/220916A1描述紡絲溫度在80°C和102°C之間的萊賽爾紡絲方法。然而，沒有提供關(guān)于壓力的信息。
[0013]DE10043297A1指定紡絲溫度為85°C，但未指定壓力。
[0014]出版物“TheTemperature of Fibres during Air-Gap Wet Spinning:Coolingby Convection and Evaporation”_Volker Simon (Int.J.Heat Mass Transfer 第 37 卷，第7期，第1133-1142頁，1994年)介紹在紡絲工序中的事件過程。陳述了進料進入空氣間隙中的聚合物材料含有水，以及在紡絲工序中在紡絲纖維的表面水蒸發(fā)，以及該水蒸發(fā)對紡絲纖維具有冷卻效果。結(jié)論是:在擠出的過程中纖維溫度較高，通過水從纖維蒸發(fā)使紡絲環(huán)境中的水濃度增加。
[0015]其指出結(jié)果是水蒸汽梯度引起水蒸汽質(zhì)量流被從纖維引導向周圍環(huán)境的方向。通過位于長絲中的水的量能使長絲中發(fā)生水蒸發(fā)，由此生產(chǎn)比熔融紡絲更大的強冷卻效果。在另外的陳述中，提及在NMMO方法中所用的紡絲材料由非溶劑(水)、溶劑(胺氧化物=NMMO)和纖維素構(gòu)成。作者最終得出結(jié)論:溶劑在成型工序中不蒸發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)擠出和隨后的冷卻可能造成不希望的顆粒形成并沉積在擠出口處，或造成單個紡絲纖維的污染。例如，待成型的材料的各個成分在擠出和冷卻后由此立即可以以固體顆粒的形式從紡絲纖維斷裂，所述紡絲纖維仍為流體，并可能損害儀器或損害產(chǎn)品的質(zhì)量。本發(fā)明的目的在于提供改進的擠出或紡絲方法，其可以避免這些缺陷。
[0017]因此，本發(fā)明提供從纖維素、NMMO (N-甲基嗎啉_N_氧化物)和水的溶液中，通過將所述溶液在壓力下通過一個或多個擠出口擠出并在收集浴中凝固成型制品特別是長絲、定長短纖維、非織造織物或薄膜，來生產(chǎn)固體纖維素成型制品特別是長絲、定長短纖維、薄膜或非織造織物的方法，其中引導所述溶液通過擠出口和收集浴之間的空氣間隙，其中擠出溶液在擠出口的溫度在105°C以下，在紡絲溶液即將擠出前和擠出后(特別是在空氣間隙中)的壓力之間的壓力差在18至40巴之間。根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)認識到，在纖維素成型制品的擠出或紡絲中，不僅水從空氣間隙中的成型流體分離，還形成了 NMMO (N-甲基嗎啉-N-氧化物)的顆粒以及NMMO 降解產(chǎn)物NMM (N-甲基嗎啉)和M (嗎啉)。在紡絲方法本身的過程中，這些從聚合物流離開的顆粒對紡絲方法具有不利影響，不僅損害成型制品的表面，還粘附至所述擠出口，并損害紡絲纖維，其中這可能造成紡絲缺陷、纖維粘附和纖維破裂。根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)認識到，顆粒形成及其從擠出物中分離在聚合物溶液的處理溫度為105°C至110°C時最明顯。由此根據(jù)本發(fā)明，紡絲溶液在低溫下擠出。在擠出工序中在紡絲溶液中的重構(gòu)通過選擇低溫而減少，所述重構(gòu)導致顆粒形成，并例如能夠通過焓(圖5)測定。此過程在空氣間隙中的紡絲溶液從擠出前的高壓轉(zhuǎn)變至擠出后的較低的壓力的過程中額外地特別明顯。因此，根據(jù)本發(fā)明實施較低的壓力差，例如在8至40巴的范圍內(nèi)。
[0018]在優(yōu)選的實施方案中，溶液的溫度在80°C和98°C之間，優(yōu)選在84°C和96°C之間。溫度可以為 80°〇、811:、821:、831:、841:、851:、861:、871:、881:、891:或901:中的至少一個。所述溫度優(yōu)選至多為 104°C、103°C、102°C、101°C、100°C、99°C、98°C、97°C、96°C、95°C、94°C、93°C、92°C、91°C、90°C、89°C或88°C?？梢詼p少顆粒形成，并由此通過每次溫度減少改進紡絲行為。
[0019]壓力差優(yōu)選在10巴至38巴之間，特別在13巴至35巴之間。更特別地，壓力差可以為至少8巴、9巴、10巴、11巴、12巴、13巴、14巴、15巴、16巴、17巴、18巴、19巴、20巴、
21巴、22巴、23巴、24巴、25巴、26巴、27巴、28巴、29巴、30巴或更多。特別優(yōu)選地選擇低壓力差，例如至多40巴、39巴、38巴、37巴、36巴、35巴、34巴、33巴、32巴、31巴、30巴、29巴、28巴、27巴、26巴、25巴或更少。[0020]在特定的實施方案中，紡絲溶液(紡絲流體)的壓力在即將擠出前(例如在擠出口的擠出室上游中的壓力)可以在13至50巴之間，優(yōu)選在14至49巴之間，在15至48巴之間，在16至47巴之間，在17至46巴之間，在18至45巴之間，在19至44巴之間，在20至43巴之間，在21至42巴之間，在22至41巴之間，在23至40巴之間，在24至39巴之間，在25至38巴之間或在26至37巴之間。
[0021]擠出后的壓力(例如在空氣間隙中)通常為環(huán)境壓力，但還可以為負壓或超壓。優(yōu)選選擇這樣的壓力差:使得在紡絲溫度下壓力膨脹后的纖維素/NMMO/水溶液的形變焓之間的差更低。例如，壓力可在0.1巴至10巴之間。擠出后的壓力優(yōu)選為至少0.5巴，特別優(yōu)選為至少I巴、2巴、3巴、4巴、5巴、6巴、7巴、8巴、9巴、10巴或更多。本文中，在特定的實施方案中，壓力可以為至多10巴、9巴、8巴、7巴、6巴、5巴、4巴、3巴、2巴、1.5巴、I巴或更少。在空氣間隙中具有超壓的此類型的成型工序可以在壓力容器中進行。成型制品優(yōu)選地在此壓力容器中間斷地生產(chǎn)，并在特定生產(chǎn)量后通過壓力容器的口去除。在此情況下，在收集浴中的介質(zhì)(例如水)也可以被間斷地替換，因為在紡絲工序中可以收集NMMO和分解產(chǎn)物。由于在收集浴中過高的NMMO濃度，可能損害成型制品的凝固。替代地，如在常壓下處理的情況下，可以將介質(zhì)通過超壓連續(xù)地引入壓力容器并從壓力容器去除。
[0022]在優(yōu)選的實施方案中，在空氣間隙中提供側(cè)向氣流。氣流用于從紡絲室排出從聚合物材料(纖維素/胺氧化物/水)中分離的任何顆粒，并可能用于在進入收集浴(紡絲浴)前冷卻紡絲纖維，在所述收集浴中通過聚合物纖維素的沉淀最終凝固纖維。氣流可以分成兩個或更多的獨立部分流，這可能通過流動通過若干個噴嘴口實現(xiàn)。可以將一個或多個部分流加熱(熱部分流)或冷卻(冷部分流)。為了高效地排出顆粒，在大于顆粒熔點(以吸附的水合水的形式的ΝΜΜ0)的溫度(例如高于75°C)的溫度下提供至少一個熱部分流。熱部分流優(yōu)選靠近擠出口，其結(jié)果是擠出的溶液首先經(jīng)過熱部分流，并隨后經(jīng)過其他(冷)部分流，以特別地避免顆粒粘附至擠出設(shè)備并避免顆粒的結(jié)晶。在擠出口區(qū)域的顆粒的結(jié)晶會引起由此生產(chǎn)的固體(顆粒)負面影響空氣間隙中紡絲工序的過程，并還會引起待引入擠出區(qū)域的產(chǎn)生的結(jié)晶熱，這同樣地對最優(yōu)成型工序起相反作用。氣體優(yōu)選為空氣或不與紡絲溶液或單獨的顆粒反應或適于轉(zhuǎn)移所得結(jié)晶焓的惰性氣體。通過可能具有導流排列的風扇或風扇設(shè)備，可以將氣流引入空氣間隙。另外的導流排列還可以用于以可控方式從紡絲區(qū)域或空氣間隙排出氣流。
[0023]在本發(fā)明優(yōu)選的實施方案中，由此從經(jīng)擠出的溶液中優(yōu)選通過側(cè)向供應的氣流來分離溶解纖維素的一個或多個組分(例如ΝΜΜ0)。特別地，通過側(cè)向供應的氣流分離的組分可以從紡絲場的溢流側(cè)排出。排出組分優(yōu)選為可以結(jié)晶的組分，特別是在冷卻工序或空氣間隙中壓力改變的情況下可以從纖維素溶液中結(jié)晶出的那些。
[0024]氣流優(yōu)選為30至300升/小時之間的氣體每毫米氣流方向的擠出口區(qū)域長度，或為0.15和20升/小時之間的氣體每立方毫米空氣間隙中的紡絲場體積。在優(yōu)選的實施方案中，氣流還可以為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/小時之間或100至130升/小時之間的氣體每毫米氣流方向的擠出口區(qū)域長度。尺寸替換地，氣流可以優(yōu)選為在
0.15至20升/小時之間、在0.25至18升/小時之間、在0.4至16升/小時之間、在0.5至14升/小時之間或在0.6至12升/小時之間的氣體每立方毫米紡絲場體積。這些氣流或者為2、3、4、5或6個部分流的獨立流，或者為通過空氣間隙的全部流。擠出口和收集浴之間的區(qū)域優(yōu)選被側(cè)向氣流基本上完全沖洗以沿著紡絲纖維的整個長度和寬度排出顆粒。側(cè)向氣流優(yōu)選為層狀的，以避免僅低效地排出顆粒的漩渦。
[0025]多個擠出口可以設(shè)置在側(cè)向氣流的方向上，氣流連續(xù)地沖洗過全部擠出口。
[0026]如上所述，優(yōu)選加熱側(cè)向氣流的部分流，所述加熱優(yōu)選通過包括擠出口的擠出板和/或通過風扇中的加熱元件來實現(xiàn)，以防止從聚合物溶液(纖維素/胺氧化物/水)分離的顆粒在擠出口從紡絲溶液結(jié)晶出或在擠出工序后形成的纖維結(jié)晶出，并從而避免沉積在擠出口處或沉積在紡絲纖維上。這些顆粒通常為結(jié)晶產(chǎn)物或分解產(chǎn)物，其可以在增大的溫度下排出以通過直接冷卻避免沉積并供應結(jié)晶熱。冷部分流為例如在空氣溫度下的氣體的冷部分流。熱部分流的溫度優(yōu)選在希望的顆粒的熔點以上。在通常在80°C至105°C的溫度下擠出纖維素-NMMO-水的紡絲流體的情況下，預期顆粒由NMMO水合物形成。因此，熱部分流應當具有至少75°C的溫度。冷部分流的區(qū)域和熱部分流的區(qū)域的相互直接接界，其結(jié)果是經(jīng)擠出的溶液經(jīng)受不顯著的紊流或擠出方向上氣流速度差異。由此達到變?yōu)槔淞鲄^(qū)域的溫和轉(zhuǎn)變，防止了從聚合物溶液凝固的顆粒的沉積和斷裂。在冷部分流中，擠出口和收集浴(對于溶液的凝固為“沉淀浴”)之間仍為流體相的溶液的粘性減小。然而，此冷卻不立即發(fā)生在通過擠出口之后，因為已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所述口可能因此發(fā)生沉積和堵塞，并如根據(jù)本發(fā)明所說明的，從聚合物材料通過膨脹蒸發(fā)逸出的溶劑成分如果直接冷卻可能結(jié)晶并可能造成不想要的熱量輸入。特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)即使在所述口的前方區(qū)域加熱也是有利的。在測試中還說明了收集浴表面的某些覆蓋或?qū)Я髟怯欣?，使得濕氣不通過收集浴導入紡絲場。蓋罩可以以適當?shù)慕嵌榷ㄎ恢翑D出和收集浴表面的方向使得擠出工序可以優(yōu)化設(shè)計。
[0027]熱部分流優(yōu)選在與溶液的溫度差為至多20°C，特別優(yōu)選為至多10°C或5°C的熱溫度下經(jīng)過擠出口。冷部分流的溫度優(yōu)選在O至50°C之間。
[0028]特別地，本發(fā)明的實施方案的特征在于通過擠出口和收集浴之間的區(qū)域的氣體的可控流。通過可控流引入形成獨立導氣區(qū)域，特別是用于熱部分流和冷部分流的獨立導氣區(qū)域。氣流的獨立部分流，特別是熱部分流和冷部分流的獨立部分流，以基本上相同的速度經(jīng)過擠出的聚合物溶液。擠出的方向基本上垂直于氣體流動的方向。氣流僅從一側(cè)供應至含有纖維素材料的成型溶液上。
[0029]在擠出口和收集浴之間的區(qū)域(在此區(qū)域溶液仍為流體)也被稱為液相線區(qū)域。通過進入收集浴來凝固溶液。參考固相線區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選在液相線區(qū)域沒有氣流的情況下不提供屏蔽區(qū)域。
[0030]為了達到沿著擠出設(shè)備的為層狀的氣流，可以設(shè)置引導元件。由此，可以以為層狀的方式沿著擠出口引導氣流，甚至引導氣流穿過彎曲路徑(例如在擠出機或紡絲設(shè)備上的彎曲的或弓形擠出口區(qū)域)。通常還引導氣流穿過在收集浴以上在固相線以上的彎曲路徑，取決于通過擠出設(shè)備的氣流。
[0031]在擠出口和收集浴之間的區(qū)域優(yōu)選由側(cè)向氣流基本上完全沖洗。由此避免在氣流邊緣處的紊流。還避免了成型材料通過不同流速的各種氣體區(qū)(包括靜止的氣體)。
[0032]風扇或引入的氣流優(yōu)選地以與擠出方向成銳角排列。氣流在擠出方向上相對于擠出方向成稍微傾斜角度獲得流組分，由此達到凝固液體的溫和進行。類似地，擠出設(shè)備必須適用于流動引導，其結(jié)果是擠出設(shè)備稍微傾斜的位置是有利的。這是以防止凝固顆粒從溶液流中分離的另外的方法。通過擠出設(shè)備的傾斜位置還可以影響擠出物的紡絲粘度至某種程度，由于位于氣體進氣側(cè)上的擠出物經(jīng)受比位于排出氣體側(cè)的擠出物更快的粘度改變。由于適當?shù)囊龑г梢砸詾閷訝畹姆绞揭龑怏w在擠出設(shè)備周圍而不顧傾斜的進氣方向。適當?shù)囊龑г槔鐡醢寤蛘呔哂谢虿痪哂姓婵?吸引的排氣孔。氣流可以以銳角對準至收集浴上，其結(jié)果是在進氣側(cè)上生產(chǎn)動壓力。由此介質(zhì)的表面可以傾入收集浴/沉淀浴。由此在進氣側(cè)上的紡絲纖維暴露至氣流比溢流側(cè)上的纖維(的時間)更長。例如，所述銳角可以小于85°C，特別地小于80°C，小于75°C，小于70°C，小于65°C，小于60V或小于55 °C。所述銳角優(yōu)選為至少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°或至少75°。此外，由于此風扇排列的銳角，動壓力產(chǎn)生在收集浴的表面，由此在浴中含有的介質(zhì)在風扇側(cè)/進氣側(cè)減少。由此，在進氣側(cè)上和溢流側(cè)上的流體(紡絲纖維)的風扇流中產(chǎn)生不同的停留時間。這由于在進氣側(cè)(通常更冷)上和溢流側(cè)(由于被流體加熱的冷氣流而更熱)上的不同溫度而優(yōu)化了具有不同粘度的流體的不同停留時間。
[0033]此外，可能的是使得擠出的流體以銳角流至收集浴上。由于以這樣的傾斜方式排列的擠出口(噴絲器)，紡絲纖維從溢流側(cè)上和進氣側(cè)上的風扇在氣流區(qū)域中經(jīng)受不同的停留時間。在進氣側(cè)，纖維中的溫度遠低于溢流側(cè)，由此產(chǎn)生不同粘度的纖維素流體。優(yōu)選地，這些停留時間在較高粘度(通常在進氣側(cè)上)的情況下比較低粘度(通常在溢流側(cè)上)的情況下更長。銳角優(yōu)選為至少10°、至少20°、至少30°、至少40°、至少50°、至少60°、至少70°、至少80°，或小于85°，特別地小于80°，小于75°，小于70°，小于65°，小于60°或小于55°。所述角度優(yōu)選在10°和45°之間。
[0034]在通過擠出口擠出前，在擠出室中可以收集和/或溫度控制溶液。不同化學源和物理源的添加劑也可以在擠出前(例如在所述室中)添加至溶液。擠出室優(yōu)選被加熱元件例如通過在加熱通道中引導的熱傳遞介質(zhì)加熱。此加熱元件或另外的加熱元件還可以用于加熱擠出口。所述口可以形成在擠出板中，其優(yōu)選地具有加熱元件。擠出板的熱傳導系數(shù)優(yōu)選地在金屬的熱傳導系數(shù)的區(qū)域中，例如其可以在5至100W/mK之間，優(yōu)選地為10至60W/mK。擠出板和風扇的材料(特別是在風扇的獨立排出口之間的間壁)可以由不同的材料生產(chǎn)，例如鋼、高級鋼、陶瓷、燒結(jié)金屬、鋁、塑料、非鐵金屬或貴金屬。優(yōu)選的材料為全鐵、鐵合金、鉻鎳鋼、鎳鋼(例如哈氏合金(Haste I 1y )材料)、鈦、鉭、碳化硅、玻璃、陶瓷、金、鉬以及塑料。特別的材料為具有高鑰含量的合金或者耐斑蝕和裂隙腐蝕的鎳、鉻和鑰合金或者具有高拉伸強度的鎳-銅合金。材料實例包括哈氏合金C (高耐腐蝕性)、哈氏合金B(yǎng) (沉淀-硬化高溫合金)、因科鎳合金(耐石化應用中的應力腐蝕開裂)、耐熱鉻鎳鐵合金(高強度且耐高溫并且耐氧化和滲碳)和蒙乃爾合金(高拉伸強度、耐腐蝕)。優(yōu)選地，選擇導熱率為5至100W/mK的材料，特別優(yōu)選地選擇導熱率為10至60W/mK的材料。
[0035]擠出板可以任意固定至擠出設(shè)備，其包括通過用于簡單交換所述板的可拆卸的固定件的方式。還可以焊接上、膠粘上、或者凸緣安裝上、或者通過夾子或鉚釘固定所述板。還可以涂布擠出板，以特別地排斥經(jīng)擠出的材料或分離自聚合物材料的顆?；蛴糜诟倪M熱傳遞。
[0036]擠出板優(yōu)選具有至多20mm的厚度,特別優(yōu)選地為至多15mm、至多12mm、至多IOmm或至多8mm。形成在擠出板中的擠出口通過特別設(shè)計的噴絲器板形成，其中噴絲器板具有至少 0.25mm、0.5mm、0.75mm、1.0mm、1.25mm、1.5mm、2.0mm、3.0mm 的厚度和 / 或至多 1.0mm、1.25mm、1.5mm、2.0mm 或 3.0mm 的厚度。
[0037]加熱部分流優(yōu)選通過包含擠出口的擠出板和/或加熱元件加熱。
[0038]風扇優(yōu)選地含有多個用于氣流的排出口。例如，為此目的，多個通道可以設(shè)置在風扇中。這些通道優(yōu)選以緊密貼合的方式排列，例如以蜂窩形式。為了生產(chǎn)熱部分流，可以加熱風扇的一側(cè)，其中通過通道之間的分離，用于加熱的熱連續(xù)地以減少的方式可以傳遞至某種程度。由此，導致冷部分流的通道應保持大部分未加熱或加熱至所需的低溫。
[0039]多個擠出口優(yōu)選設(shè)置在側(cè)向氣流的方向上。擠出口可以設(shè)置在弧形(亦即彎曲的)擠出板上，其中擠出板的邊緣對擠出方向的曲率角a為銳角。曲率角優(yōu)選小于85°，特別小于80° ,小于75,小于70° ,小于65° ,小于60°或小于55°。此實施方案優(yōu)選與上述引導元件組合以去除和/或供應氣流。由此，引導氣流沿著擠出板沿著弧形或彎曲區(qū)域。擠出口的形成的輪廓可以通過曲率調(diào)節(jié)以適合收集浴中的液體的表面的輪廓。通過使溶液流入收集浴，液體的表面在此處為彎曲的，由此，通過擠出口的平直引導，中間材料射流比外部材料射流需要更長的行程時間。由此，通過在冷部分流中不同的停留時間可產(chǎn)生不均勻性。根據(jù)本發(fā)明避免了這些。
[0040]根據(jù)本發(fā)明通過擠出成型的溶液為粘的流體，如在US4416698或W003/057951A1中所述。4至23%的纖維素的纖維素溶液優(yōu)選用于處理成擠出產(chǎn)物。紡絲溶液優(yōu)選由如下組分構(gòu)成:纖維素10-15%，胺氧化物(NMMO=N-甲基嗎啉-N-氧化物，77_75%)，水12_9%。
[0041]當根據(jù)本發(fā)明進行所述方法時，除了穩(wěn)定紡絲溶液的試劑(如堿性紡絲材料中的沒食子酸丙酯)之外，紡絲溶液還可以與用于設(shè)定特定產(chǎn)物性質(zhì)的額外添加劑通過摻合的方式混合，所述添加劑用于紡織和技術(shù)纖維處理中。這樣的添加劑可以為:消光物質(zhì)(TiO2)、造影劑(BaS04)、活化的碳或煙灰顆粒、二氧化娃(SiO2)、染料、交聯(lián)劑、用于設(shè)定紡絲溶液的滑動性質(zhì)或用于改進和/或延遲收集浴中的溶解的纖維素的凝結(jié)行為的高級醇、任何類型的生物聚合物、天然形成的聚氨基糖、碳水化合物和蛋白質(zhì)以及礦物質(zhì)和維生素、以及適用于離子交換的有機和無機材料。另外，根據(jù)本發(fā)明的方法還可以用基于生物聚合物和人工生產(chǎn)的聚合物的聚合物混合物來實施。
[0042]優(yōu)選添加熔點低于NMMO水合物晶體的添加劑。這樣的添加劑例如為如PEG或離液序列高的物質(zhì)的聚合物。紡絲溶液由此在根據(jù)本發(fā)明的紡絲或擠出方法的過程中可以保存在甚至更低的溫度下，這更有效地避免了顆粒形成過程。由于合適的添加劑，在擠出口處的溶液的溫度還可以在70°C和80°之間，優(yōu)選至少71°C，至少72°C，至少73°C，至少74°C，至少75°C，至少76°C，至少77°C，至少78°C，至少79°C或至少80°C，或至多為已經(jīng)提及的溫度，也至多87°C，至多86°C，至多85°C，至多84°C，至多83°C，至多82°C，至多81°C或至多80。。。
[0043]可以選擇任意形狀的排出口以使溶液成型?？赡艿氖怯糜诔尚捅∧さ募氶L口或用于成型長絲或纖維的小圓形口。所述口的窄度或直徑優(yōu)選至多2mm，至多1.5mm，至多
1.2mm,至多1.1mm或至多1mm。所述口的窄度或直徑可以為至少0.05mm ;至少0.075mm ；至少0.1mm,至少0.2mm,至少0.3mm,至少0.4mm,至少0.5mm,至少0.6mm,至少0.7mm,至少
0.8mm或至少0.9mm。在排出后，溶液事實上為成型態(tài)，但仍為流體相，并位于液相線區(qū)。
[0044]可以在收集浴中提供在溶液凝固中/溶液凝固處的介質(zhì)、液體和/或溫度。例如，液體或溶液可以用于纖維素不溶解并由此沉淀的情況下。替代地或額外地，可以選擇更低的溫度，在此溫度下纖維素在固相線區(qū)凝固。通過至少臨時連續(xù)的沉淀可以生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的長絲、定長短纖維、纖維或薄膜。長絲、定長短纖維、纖維或薄膜可以從收集浴連續(xù)或不連續(xù)地排出。在收集浴中的介質(zhì)或液體還可以連續(xù)或不連續(xù)地更新。收集浴的溫度可以例如通過加熱或冷卻元件或通過介質(zhì)改變的控制來控制至特定溫度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]通過如下附圖和實施例將進一步說明本發(fā)明，而并不限制本發(fā)明至本發(fā)明的這些特定的實施方案。
[0046]圖1顯示具有擠出口 I和具有氣流排出口 3的風扇2的擠出設(shè)備。擠出口 I設(shè)置在在氣流的方向上彎曲的擠出板6上。進入收集浴的入口由點8表示。擠出設(shè)備進一步具有導流元件7，所述導流元件7可以設(shè)置在進氣側(cè)(a)上和/或溢流側(cè)(b)上。導流元件除了氣流引導外還有第二個目的，即特別地覆蓋收集浴，使得傳遞進入紡絲場的收集浴的濕氣減少。圖1b顯示導流元件7b的不同替代位置。
[0047]圖2顯示具有空氣間隙的擠出設(shè)備的紡絲場的三維圖。
[0048]擠出口由點顯示，紡絲纖維(未示出)從所述擠出口離開。根據(jù)本發(fā)明測量并影響紡絲氣體體積的性質(zhì)，所述紡絲氣體體積限定在纖維周圍。
[0049]圖3顯示用于顆粒測量的設(shè)備，其包括噴絲器1、紡絲材料I的流動的指向方向、取樣探針3和顆粒計數(shù)器4。
[0050]圖4顯示測量的粒徑分布(Dp)與顆粒數(shù)的函數(shù)。單獨疊加的曲線顯示從所述探針和收集浴(上方曲線)之間的最大距離至最小距離(最下方曲線)的分布。隨著離噴絲器的距離變大，顆粒的頻率增加。
[0051]圖5顯示在不同的溫度下和壓力下也發(fā)生在紡絲場中的纖維素/胺氧化物/水混合物的熱調(diào)(Warmetonung )檢測。在所有壓力下從約190°C的溫度開始放熱分解反應。令人驚訝地，在更高壓力下不存在的吸熱過程出現(xiàn)在60°C至150°C的范圍中I巴(的壓力下)，所述吸熱過程的最大值出現(xiàn)在105°C至110°C。這可能歸因于紡絲溶液的晶體結(jié)構(gòu)的重新排列并歸因于蒸發(fā)過程，所述蒸發(fā)過程表示分別來自/進入聚合物溶液和釋放的物質(zhì)的熱的傳送或吸收。
【具體實施方式】
[0052]實施例:
[0053]根據(jù)此實施例，使用如圖1中所示的擠出設(shè)備。在此形式中，擠出設(shè)備含有在氣流的方向上彎曲的擠出板6，其具有擠出口 I處的輪廓，所述擠出口 I當材料流體流入其中時復制作為收集浴的水浴的表面的輪廓。作為在壓力下擠出的結(jié)果，材料流體通過擠出口的形狀成型，例如成型成長絲，并進一步通過穿過氣流抽出。作為冷卻的結(jié)果，粘性減小以防止在進入水浴的入口上的粘附。
[0054]在操作的過程中，當使用纖維素-NMMO-水溶液紡絲纖維素長絲時測試根據(jù)圖1的擠出設(shè)備。
[0055]實施例1:空氣間隙中條件的分析[0056]通過將胺氧化物水溶液和纖維素混合，在紡絲工序的上游的蒸發(fā)工序中去除過多的水來生產(chǎn)紡絲溶液(纖維素:12.9%、NMM076.3%、水10.8%，全部％為重量％)，其中所述纖維素(聚合物)溶解在濃縮的溶劑中以形成聚合物材料。在以負壓進行的此溶液生產(chǎn)工序的過程中，已確立NMMO、NMM (N-甲基嗎啉=NMMO的分解產(chǎn)物)和M (嗎啉=NMMO和NMM的分解產(chǎn)物，NMMO=N-甲基嗎啉-N-氧化物)，以及水可以在蒸發(fā)工序中通過氣相來分離。
[0057]紡絲過程導致由擠出紡絲材料而引起膨脹蒸發(fā)，因為進料至擠出噴嘴的紡絲材料在適當?shù)倪\送和擠出壓力下，一旦熔融顆粒從噴絲器孔分別離開，此擠出壓力減少至系統(tǒng)的環(huán)境壓力。在紡絲方法中常用高達250巴的紡絲壓力，取決于組合物(紡絲溶液的纖維素濃度)。由于上述膨脹蒸發(fā)或由于紡絲溶液從高壓水平(90至110°C的溫度下)壓力釋放至低壓水平(更低的環(huán)境溫度)，在長絲中產(chǎn)生溶解組分(—0和H2O)的劇烈鼓泡運動。從纖維素溶液中升起形成的蒸氣氣泡(閃蒸)。逸出的顆粒由此以高度加速的方式進入空氣間隙空間。
[0058]由于膨脹(溶解組分的蒸發(fā))，使得將蒸發(fā)溶解組分所需的能量從紡絲溶液流中去除，其中能量撤出造成長絲自身冷卻。已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)不僅水(Simon, Int.J.HeatMass Transfer.第 37 卷，第 7 期，1133 - 1142 頁，1994)，而且 NMM0、NMM 和 M 也從紡絲溶液中蒸發(fā)。
[0059]由于紡絲溶液中的溶解組分(ΝΜΜ0水合物)的組成為使得蒸發(fā)的溶解組分(ΝΜΜ0水合物)在低于75°C的溫度條件下轉(zhuǎn)變成晶體形式，在紡絲過程中和紡絲過程后觀察到顆粒形成，并嘗試通過改變工序參數(shù)控制此顆粒形成從而為優(yōu)化進行紡絲工序提供空氣間隙區(qū)域中的微氣候。
[0060]運輸離開的氣溶膠和晶體可以在噴絲器的溢流區(qū)域中容易地測定，并不會存在于噴嘴的進氣區(qū)域。除了氣體組分(如空氣(O2和CO2)、CO、NMM和M)外，這些氣溶膠還由形成的NMMO水合物化合物(一水合物)構(gòu)成。已知存在吸附的結(jié)晶水形式的NMMO的各種形式。
[0061]從噴絲器沖洗氣體中取樣:
[0062]紡絲氣體在排出空氣側(cè)上盡可能典型且無損失地取樣，所述排出空氣側(cè)充有氣溶膠。這通過使用測量探針實現(xiàn)，其中所述探針根據(jù)VDI2066設(shè)計。所述設(shè)計單獨地實施，使得確保等動力取樣。
[0063]將取樣線引入噴絲器以下，其中探針的定位在空氣間隙的高度上變化，并在取樣探針和噴嘴中點之間的距離上變化。圖3顯示測量設(shè)置。
[0064]進行測量:
[0065]從紡絲工序中噴射出的氣溶膠的測量通過使用TSI的SMPS類型(ScanningMobility Particle SizerTM分光計)的光學顆粒計數(shù)器來進行
[0066]用此方法，顆粒帶電并隨后在差示遷移率分析儀(DMA)中分級。級分使用冷凝核計數(shù)器計數(shù)。原則上，任何級分可以從氣溶膠中隔離并通過改變DMA的控制電壓來計數(shù)。由此逐漸獲得全部分布。
[0067]冷凝核計數(shù)器可以檢測直徑約3納米的顆粒。關(guān)于粒徑，系統(tǒng)向上限制至顆粒直徑約為I微米。
[0068]取樣根據(jù)VDI2066通過使用由鋼(1.4301)制得的探針來進行，所述探針包裝并設(shè)計作為逆流熱交換器。能夠設(shè)定在0°c和60°C之間的溫度，其中抽出紡絲氣體體積流速設(shè)定在3m/s和4m/s之間。
[0069]在噴絲器處的供氣緊密地沿著噴嘴的縱向側(cè)排列，并從所述側(cè)掩蔽噴絲器使得可以排除拖拉的側(cè)向流。
[0070]還可以側(cè)向地覆蓋沉淀浴表面，并覆蓋在頂部在進氣側(cè)以及溢流側(cè)上，使得在測量的過程中不能抽出濕氣。
[0071]還進行過濾測量用于化學分析抽出氣溶膠產(chǎn)物，從而除了尺寸分析外分析顆粒的質(zhì)量方面?？字睆?00至300納米的PTFE膜用于過濾測量。
[0072]測量探針的溫度設(shè)定至18°C，在溫度過高的任何情況下使得在空氣中含有的水沒有結(jié)晶是可能的，以致測量結(jié)果可能歪曲。在此情況下，紡絲氣體溫度為約60°C。探針不再冷卻至更低從而避免如上所述的因從環(huán)境空氣中抽出濕氣而冷凝和結(jié)晶形成，因為根據(jù)形成本發(fā)明的基礎(chǔ)的主題(從紡絲聚合物溶液中分離NMMO —水合物)，通過冷凝形成的濕氣供應會造成NMMO —水合物晶體的溶解，并可能無法測量粒徑和顆粒數(shù)量。
[0073]圖4顯示對于氣溶膠測量的各種位置的粒徑分布。從圖4可得氣溶膠中的顆粒的頻率隨著離噴嘴的距離變大而增加。由此，可得顆粒必須源自冷凝/結(jié)晶工序，其中結(jié)晶或顆粒的頻率隨著離噴嘴的距離變大而增加。
[0074]由于探針冷卻至18°C，其結(jié)果是不能形成水結(jié)晶，測量結(jié)果清楚地表示存在能夠冷凝或結(jié)晶的氣溶膠。結(jié)晶產(chǎn)物歸因于NMMO水合物化合物。NMMO —水合物化合物中水的部分為僅約13%。
[0075]由于空氣間隙中紡絲纖維的處理區(qū)的根據(jù)本發(fā)明的排列和供應有對應沖洗氣體，可以這樣地影響和設(shè)定微氣候，使得可以防止或延遲在擠出口區(qū)域中的NMMO水合物化合物(晶體化合物)的成核或結(jié)晶。
[0076]在空氣間隙區(qū)域的強烈冷卻，特別是在成型后立即強烈冷卻，造成在前蒸發(fā)的NMMO水合物在剛離開擠出口后結(jié)晶增加，由此將結(jié)晶熱引入氣體空間，釋放的熱加熱氣體空間或因此負面影響紡絲工序。
[0077]氣溶膠過濾取樣的結(jié)果
[0078]發(fā)現(xiàn)在測量的過程中，從紡絲氣體中過濾的材料快速地堵塞PTFE過濾器膜的過濾孔。
[0079]通過由光學顯微鏡進行的測試還可以測定作為結(jié)晶產(chǎn)物的NMMO —水合物。這些觀察還對應于在連續(xù)操作紡絲設(shè)備在溢流區(qū)域以及在未優(yōu)化構(gòu)造的進氣區(qū)域，特別地在使用開放式射流吹洗的情況下，NMMO—水合物結(jié)晶并形成沉積。在任何情況下，晶體的沉積可以通過將紡絲排出氣流傳導經(jīng)過冷卻的金屬表面來檢測，因為NMMO晶體形式可以沉積在冷卻的表面。
[0080]實施例2:在不同壓力下的聚合物膨脹效果
[0081 ] 由于擠出工序過程中的壓力減小，至少對于預先加熱的紡絲溶液的水內(nèi)容物，紡絲材料的閃蒸在沸點發(fā)生。
[0082]基于測試結(jié)果假設(shè)，因為在紡絲工序過程中由聚合物的膨脹引起的壓力釋放，至少在聚合物溶液表面(擠出物表面)發(fā)生均勻混合相的一定程度的分凝或分離。形成兩個不均勻混合相，特別地形成從纖維素/胺氧化物/水的均勻混合物形成的擠出物核和從富集胺氧化物和水(例如以結(jié)晶水的形式和/或與熱分解產(chǎn)物混合的水蒸汽(來自胺氧化物=NMM (N-甲基嗎啉，M=嗎啉)))形成的擠出物表面。此分凝可能造成在擠出物中第二相的形成。由于晶核的成核和生長，這可能造成聚合物溶液成分在溶解的聚合物的邊緣旋節(jié)線分解或富集。假設(shè)在任何情況下，由于聚合物溶液射流的此膨脹過程，以類似纖維方式形成的長絲的原纖維結(jié)構(gòu)在進入含溶劑的收集浴(紡絲浴)時已經(jīng)形成，原纖維通過纖維素鏈僅松散地連接。因此，進一步的分凝過程發(fā)生在紡絲浴中，由于與過量水供應不相容，紡絲浴中的聚合物溶液經(jīng)受自發(fā)的旋節(jié)線分解，在紡絲浴腫脹的情況下通過膨脹蒸發(fā)額外形成的纖維素分子的更松散的交聯(lián)網(wǎng)裂開。即使通過如來自纖維素/胺氧化物/水的溶液的長絲或定長短纖維的擠出產(chǎn)物，通?？梢栽诟稍锍善飞蠙z測到增加的原纖化傾向，這歸因于在擠出工序過程中的分凝和富集。
[0083]在任何情況下，在空氣間隙中將紡絲溶液加熱至沸點以上的溫度。由噴絲器和膨脹引入的“過熱的”紡絲溶液流的節(jié)流引起在氣體空間中ΝΜΜ0/ΝΜΜ/Ν/水在長絲表面的自發(fā)蒸發(fā)。
[0084]因為預先加熱的紡絲材料進入低壓環(huán)境而發(fā)生在紡絲溶液中觀察到的閃蒸，其中溶劑(混合物)的釋放的量隱含地一方面起到冷卻從噴嘴釋放設(shè)備離開的聚合物流的作用。換言之，聚合物流(纖維素溶液)從例如20-50巴壓降至環(huán)境壓力造成聚合物溶液的過度加熱。在成型的聚合物溶液中設(shè)定的新的壓力在空氣間隙環(huán)境中膨脹的聚合物材料上高速擴展。與此同時，壓力釋放伴隨著比容的改變。
[0085]溫度改變因在相界處的材料傳遞(如熱傳遞)而變慢，其結(jié)果是假設(shè)聚合物溶液或紡絲溶液的熱力學平衡不再存在于經(jīng)紡絲的纖維中。
[0086]在熱力學中，材料從物質(zhì)的氣態(tài)向物質(zhì)的固態(tài)直接轉(zhuǎn)變還被稱為再升華。
[0087]再升華發(fā)生的壓力和溫度條件下，不存在物質(zhì)的液態(tài)。與相轉(zhuǎn)化的方向無關(guān)，這些條件還被稱為升華壓力和升華溫度或升華點。
[0088]在再升華的過程中，任何物質(zhì)釋放所謂的升華熱，其等于熔化熱和蒸發(fā)熱的和。
[0089]通過如下實驗檢查紡絲溶液的壓力釋放和熱經(jīng)濟的改變(熱調(diào)效應(Warmetonung Effekte ))。
[0090]為了檢查熱調(diào)效應，紡絲溶液經(jīng)過裝配有傳感器和穿孔坩堝中的液氮冷卻的壓力DSC，并經(jīng)受如下溫度程序。
[0091]加熱:30°C至300°C，加熱速率IO0C /min ;氮氣氣氛，測試壓力:1、25、50、100和150 巴。
[0092]各種測試壓力下的測試結(jié)果顯示在圖5中。從圖5中可以看出，在I巴的測試壓力下進行，從約58-60°C發(fā)生進行吸熱的過程。吸熱過程的峰值溫度介于105和110°C之間。
[0093]此吸熱效應清楚地描述了這樣的事實:在紡絲溶液的晶體結(jié)構(gòu)中的變換從60°C發(fā)生，或者還引入了蒸發(fā)過程，這表示分別來自/進入聚合物溶液和釋放的物質(zhì)的熱傳送和吸收。作為另外的熱量供應的結(jié)果，紡絲材料的放熱分解開始于190°C。
[0094]在25、50、100和150巴的更高的壓力下，可以看出紡絲溶液的吸熱效應在60至150°C的溫度范圍內(nèi)被抑制，且所述吸熱效應轉(zhuǎn)移至更高的溫度。此行為的原因可以清楚地通過位于紡絲溶液中的組分的蒸發(fā)的壓力來說明。還令人感興趣的是在高測量溫度下引入的紡絲溶液的放熱反應發(fā)生的程度小于I巴測量下的程度。
[0095]因為紡絲工序由于產(chǎn)生的紡絲壓力(其隨著紡絲溶液濃度、大量生產(chǎn)的分子量(DP值，“聚合度”，纖維素的平均聚合度)、粘度、溫度、噴絲器直徑、噴絲器長度而變化)在排出時必須將壓力釋放至環(huán)境壓力(通常在15-100巴的壓力范圍)，從測得的焓曲線可以清楚，通過在擠出前和擠出后釋放壓力差，聚合物溶液經(jīng)受吸熱效應。此效應在105°C至110°C下的最大峰值時為最強。根據(jù)本發(fā)明，與此教導相反以在低溫下操作擠出紡絲工序。
[0096]實施例3:紡絲設(shè)備
[0097]由 MoDo Crown Dissolving-DP510_550 和 Sappi Saiccor DP560-580 型的衆(zhòng)的混合物構(gòu)成的NMMO紡絲材料按照如下組成連續(xù)地生產(chǎn):纖維素12.9%、胺氧化物(NMMO=N-甲基嗎啉-N-氧化物)76.3%,水10.8%。
[0098]在水酶預處理并通過在真空下在97V _103°C的溫度下在連續(xù)流反應器中蒸發(fā)掉過多的水生產(chǎn)懸浮體后生產(chǎn)所述溶液。添加已知的穩(wěn)定劑以穩(wěn)定NMMO/水溶劑。如已知的，在堿性紡絲材料和溶劑中通過沒食子酸丙酯穩(wěn)定纖維素溶液。為了安全地生產(chǎn)溶液，有利的是控制重金屬離子含量，且(金屬離子和非鐵金屬離子)累計參數(shù)的值不超過lOppm。優(yōu)選地，使用纖維素α (阿爾法)含量大于90%的漿用于溶液生產(chǎn)(α含量作為17.5%的NaOH中的不溶解部分測定)。所用的漿的羰基基團含量〈0.1%。同樣地，漿的羧基基團含量在〈0.1%的范圍內(nèi)浮動。應注意，在漿中堿性和堿土離子含量<350ppm。生產(chǎn)的溶液的密度在室溫下為1200kg/m3。通過漿混合組分設(shè)定的紡絲材料的零剪切粘度在75°C下測得可以高達15000Pas。取決于在紡絲工序中所選的處理溫度，零剪切粘度可以在500至15000Pas的范圍內(nèi)浮動。由于紡絲溶液的剪切稀化行為，根據(jù)所選的處理溫度，紡絲剪切速率下的粘度降低至低于IOOPas的范圍，同樣地，紡絲剪切速率下的粘度高度取決于紡絲溶液中的纖維素濃度。
[0099]NMMO溶液用作紡絲工序所需的紡絲浴，其中通過添加水冷凝物將NMMO濃度保持在18%和23%之間的范圍內(nèi)，溫度保持在15至28°C。位于紡絲浴中的金屬陽離子和非鐵金屬陽離子具有〈0.25mg/l的濃度。紡絲浴中的堿性和堿土濃度的范圍是30至50mg/l。
[0100]如上所述的經(jīng)紡絲的紡絲溶液根據(jù)附表I經(jīng)受測試程序。
[0101]不同厚度的鉆成矩形的噴嘴金屬片(材料高級鋼)用作噴絲器。噴絲器口以噴嘴金屬片中毛細管孔的方式形成。使用鏜孔形式的幾何結(jié)構(gòu)，通過該幾何結(jié)構(gòu)紡絲溶液流入圓錐形部分進入紡絲孔，并在圓錐形部分后傳導進入鏜孔的圓柱形部分，隨后在紡絲材料擠壓出來進入空氣間隙的同時抽出，以鏜孔的形式使用。抽出成原纖維的材料隨后浸潰進入紡絲浴中用于凝固并最終形成纖維。
[0102]噴絲器口保持溫度，如例如表I中所示。
[0103]噴絲器口和紡絲浴表面之間的空氣間隙構(gòu)成紡絲氣體積。紡絲氣體積由紡絲場和與紡絲場相關(guān)的空氣間隙高度形成。
[0104]紡絲纖維側(cè)向經(jīng)過溫度分層的氣體空間(紡絲體積),其中在此氣體空間中在紡絲工序的過程中它們連續(xù)地經(jīng)過紡絲氣流I和紡絲氣流2。測試8和測試9在沒有供應紡絲氣流2的情況下進行。
[0105]隨后在紡絲浴中進行抽出纖維素溶液的纖維形成或凝結(jié)，所述紡絲浴附接在噴絲器口以下。
[0106]離開紡絲浴的抽出的纖維通過排出構(gòu)件連續(xù)地去除。
[0107]在測試過程中，在紡絲場的溢流側(cè)上測量紡絲氣排出氣流的氣溶膠顆粒，其中根據(jù)每個測試的粒徑和濃度顯示在圖1中。
[0108]令人吃驚地發(fā)現(xiàn)，可能的是檢測到通過改變紡絲壓力和紡絲溫度從纖維素溶液釋放氣溶膠顆粒的依賴性。由此可以測得通過溫度和紡絲壓力導致的氣溶膠顆粒的釋放，其中可以測得在紡絲溫度范圍在87°C和94°C之間、紡絲壓力在22和34巴之間(測試5、6和7)的氣溶膠釋放較低。
[0109]考慮紡絲缺陷的數(shù)量(如纖維破裂和粘附)，紡絲行為額外地通過視覺測定。紡絲行為分成I (最好)至5 (最差)級，其中根據(jù)測試5、6和7本發(fā)明的方法顯示出最好的行為。
[0110]如果在所有測試中紡絲溶液具有相同的組成，但在更高的紡絲溫度和紡絲壓力下紡絲，在紡絲材料經(jīng)過的氣流中可以測得高的多的氣溶膠顆粒濃度。由于氣溶膠顆粒已經(jīng)在20°C的溫度下結(jié)晶，檢測的顆粒僅能被認為是在紡絲工序過程中由于膨脹蒸發(fā)排出的NMM02, 5水合物、NMMOl水合物或純ΝΜΜ0。除了通過測量裝置的方式測量氣溶膠之外，氣溶膠顆粒還可以通過排列在紡絲場后的冷卻的沉積板上的沉積來容易地檢測。除了結(jié)晶的胺氧化物(ΝΜΜ0水合物)之外，也可以從紡絲材料中分離NMMO-典型的分解產(chǎn)物(其在生產(chǎn)紡絲材料的過程中產(chǎn)生)，例如NMM (N-甲基嗎啉)、M (嗎啉)和其他特定溶液降解產(chǎn)物。
【權(quán)利要求】
1.一種從纖維素、NMMO (N-甲基嗎啉-N-氧化物)和水的溶液通過將所述溶液在壓力下擠出通過一個或多個擠出口并在收集浴中凝固所述制品或薄膜來生產(chǎn)固體纖維素成型制品或薄膜的方法，其中引導所述溶液通過在擠出口和收集浴之間的空氣間隙，其特征在于在擠出口處的溶液的溫度低于105°C，在空氣間隙中即將擠出前的溶液和擠出后的溶液的壓力之間的壓力差在8和40巴之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于溶液的溫度在80°C和98°C之間，優(yōu)選在84°C和96°C之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于壓力差在16巴和38巴之間，優(yōu)選在20巴和35巴之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于即將擠出前的壓力在13和50巴之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于在空氣間隙中擠出后的壓力在0.5巴和3巴之間，優(yōu)選至少I巴。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于在空氣間隙中引導側(cè)向氣流。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于氣流為30至300升/小時之間的氣體每毫米氣流方向的擠出口區(qū)域長度，或為0.15至20升/小時之間的氣體每立方毫米空氣間隙中的紡絲場體積。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于通過側(cè)向氣流基本上完全地沖洗在擠出口和收集浴之間的區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項所述的方法，其特征在于側(cè)向供應的氣流為層狀的。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項所述的方法，其特征在于多個擠出口設(shè)置在側(cè)向氣流的方向上。
11.根據(jù)權(quán)利要求6至10中任一項所述的方法，其特征在于加熱側(cè)向氣流的部分流，優(yōu)選通過包括擠出口的擠出板和/或通過風扇中的加熱元件加熱。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的方法，其特征在于所述制品選自纖維素長絲、纖維素定長短纖維、纖維素非織造制品或纖維素薄膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的方法，其特征在于將溶解纖維素的一種或多種組分從擠出的溶液中分離，優(yōu)選通過側(cè)向供應的氣流分離。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于通過側(cè)向供應的氣流分離的組分從紡絲場的溢流側(cè)排出。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于可使從紡絲場的溢流側(cè)排出的組分結(jié)晶。
【文檔編號】D01F2/00GK103764883SQ201280042406
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月2日
【發(fā)明者】S·濟凱利, F·埃克 申請人:奧若泰克股份有限公司