用于提供过滤的纺丝原液的方法与流程

本发明涉及溶解纤维素的方法，例如作为纺丝原液制备方法的补充或在纺丝原液制备方法中。

背景技术：

1、不同形式的纺丝原液生产方法是已知的并且之前已经描述过。一种这样的相关方法描述于wo2017/178531中。在wo2017/178531中，公开了一种用于生产纺丝原液组合物的方法，该方法包括涉及在碱性溶液中剧烈混合纤维素纸浆材料的均化和其后涉及在碱性溶液中混合纤维素纸浆材料以获得纺丝原液组合物的溶解，其中在均化期间和在至少部分溶解期间将碱性溶液中的纤维素纸浆材料保持在低于0℃的温度下。

2、纺丝原液制备方法，诸如以上公开的方法，包括过滤步骤。本发明的一个目的是提供一种导致改善的纺丝原液过滤的方法，并且该方法旨在作为纺丝原液制备方法的补充。

技术实现思路

1、上述目的通过溶解纤维素的方法实现，所述方法包括：

2、-将纤维素溶解在碱性溶液中；

3、-过滤所溶解的纤维素，从而形成过滤的溶解的纤维素溶液和过滤筛渣；

4、-将具有第一粘度值的所述过滤筛渣与具有第二粘度值的溶解液体混合，其中该第二粘度值低于该第一粘度值，以提供具有第三粘度值的稀释筛渣流，该第三粘度值低于该过滤筛渣的该第一粘度值；

5、以及

6、-从该稀释筛渣流中分离不均匀物。

7、如从上文应当理解的，根据本发明的方法涉及通过从过滤筛渣中去除不均匀物来再使用过滤筛渣。在上下文中，应当提及的是，过滤筛渣也是具有高浓度的不均匀物的纤维素溶液，并且再使用意味着有可能再使用过滤筛渣的溶液部分。

8、根据本发明的一个实施方案，该方法在纺丝原液制备方法中实施或与纺丝原液制备方法有关。在使用碱中的纤维素的纺丝原液制备中回收的过滤筛渣含有难以去除的颗粒和其他不溶性固体。本发明涉及一种方法，该方法能够以有效的方式去除至少部分不溶的或至少未经历最佳溶解的这种材料，使得过滤筛渣的有价值的内容物，即液体级分，然后可被回收并用于纤维素溶解的随后的一个或多个步骤中，诸如用于纺丝原液制备方法中。

9、根据一个实施方案，根据本发明的方法包括以下步骤：

10、-将纤维素溶解在含水碱性溶解液体中，以产生碱性纤维素溶液，其中超过97％、优选超过99％的添加的纤维素已经被溶解；

11、-过滤碱性纤维素溶液，从而产生两个级分：不合任何大于过滤截断值的颗粒的过滤的碱性纤维素溶液的主要级分，和含有通过过滤捕获的颗粒的碱性纤维素溶液的第二次要筛渣级分；

12、-将具有第一粘度值的所述筛渣级分与另一种含水碱性溶解液体混合，该另一种含水碱性溶解液体优选具有与上述首先提及的含水碱性溶解液体相同或非常相似的组成，该另一种含水碱性溶解液体具有低于该含水碱性溶解液体的第一粘度值的第二粘度值，以提供稀释筛渣级分，该稀释筛渣级分具有低于第一粘度值的第三粘度值。

13、此外，关于上述内容，可提及的是，表述″溶解液体″是指这样一种液体，该液体是可用于提供新的溶液并因此当与过滤筛渣混合时会降低所获得的混合物的粘度的溶剂。换句话讲，当作为聚合物溶液的过滤筛渣与溶解液体混合时，所获得的粘度降低，因为聚合物浓度通过稀释而降低。

14、作为进一步的现有技术文献的参考，在wo2013/124265中公开了一种用于使含纤维素的材料再生的方法，该方法包括将含纤维素的材料在ph至少为9和温度至少为20℃的碱性水溶液中暴露于氧气，将含纤维素的材料分散在碱性水溶液中，将有机溶剂添加到分散体中以沉淀纤维素，以及通过过滤或离心来分离所沉淀的纤维素。根据本发明的方法和wo2013/124265中公开的方法之间存在几个关键差异。首先，本发明涉及以智能方式处理过滤筛渣，以减少过滤问题并去除不均匀物，同时使得能够回收和可能再使用过滤筛渣的溶液部分。这在wo2013/124265中没有以任何方式预期或暗示。然而，在wo2013/124265中，主要产物和纤维素旨在沉淀而不保留在溶液中，这是根据本发明的情况。此外，在根据wo2013/124265的方法中没有公开或旨在进行诸如根据本发明进行的过滤筛渣的稀释。另外，在本发明的将纤维素溶解在碱性溶液的步骤中，纤维素的溶解度通常为至少97％，更优选至少99％。这可与wo2013/124265中公开的方法相比较，其中仅提供80％的溶解度。这还意味着根据本发明的方法通常提供小于最大3％、优选小于最大1％的未溶解材料，这可与根据wo2013/124265的方法中的20％相比较。从下文的描述中，其他差异将变得清楚。

15、如将从以下提供的描述中值得注意的，根据本发明的方法在不同的纺丝原液制备方法中发现用途。下文提供了与将根据本发明的方法合适地实施到纺丝原液制备方法中相关的某些实施方案。这还意味着过滤的纤维素溶液旨在用作纤维纺丝的纺丝原液，对于该纤维纺丝，对颗粒纯度的要求是非常苛刻的。

技术特征：

1.一种溶解纤维素的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中在将所述纤维素溶解于其中之后，在由所述碱性溶液、优选是第一碱性溶解液体形成的所述溶液中所述纤维素的浓度基于总重量计算为至少4重量％，优选在4重量％至12重量％、优选5重量％至10重量％的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述纤维素在由所述碱性溶液、优选是第一碱性溶解液体形成的所述溶液中的溶解度保持在至少95％，优选至少97％，更优选至少99％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述碱性溶液是第一碱性溶解液体，并且其中所述溶解液体是第二碱性溶解液体。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述方法在纺丝原液制备方法中实施或与所述纺丝原液制备方法有关。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述溶解液体是碱性含水溶剂溶液，优选氢氧化钠水溶液，更优选其中所述碱性溶液是第一碱性溶解液体，并且所述溶解液体是第二碱性溶解液体。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述不均匀物包括颗粒、聚集体、固体组分或杂质和/或其他不溶性材料中的任一者。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述溶解液体、优选是第二碱性溶解液体的所述第二粘度值比所述过滤筛渣的所述第一粘度值低至少到1/10，更优选低至少到1/20，更优选低至少到1/50，最优选低至少到1/100。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述稀释筛渣流的所述第三粘度值比所述过滤筛渣的所述第一粘度值低至少到1/2，优选低至少到1/5，更优选低至少到1/10，更优选低至少到1/20，更优选低至少到1/50。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中从所述稀释筛渣流中分离不均匀物的所述步骤提供了具有溶解的纤维素的纯化的溶解液体流，所述具有溶解的纤维素的纯化的溶解液体流被再循环至溶解纤维素的步骤，优选将纤维素溶解在碱性溶液中的步骤，更优选具有溶解的纤维素的所述纯化的溶解液体流被再循环至在碱性溶液中溶解纤维素的所述步骤，从所述步骤产生所述过滤筛渣。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中从所述稀释筛渣流中分离不均匀物的所述步骤提供了具有溶解的纤维素的纯化的溶解液体流，所述纯化的溶解液体流在用于溶解纤维素的纺丝原液制备步骤中使用，优选再循环至将纤维素溶解在碱性溶液中的步骤，和/或再循环至将具有第一粘度值的过滤筛渣流与是碱性含水溶剂溶液的溶解液体混合的步骤。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中将所述过滤筛渣和所述溶解液体、优选是第二碱性溶解液体的温度保持在低于30℃的温度，优选在0℃至20℃的范围内，并且/或者其中将所述稀释筛渣流保持在低于30℃的温度，优选在0℃至20℃的范围内。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述过滤筛渣是氢氧化钠浓度为至少5重量％、优选7重量％至9重量％、更优选7.5重量％至8重量％的氢氧化钠水溶液，并且/或者其中所述溶解液体、优选是第二碱性溶解液体是氢氧化钠浓度为至少5重量％、优选至少8重量％、更优选在8重量％至12重量％的范围内的氢氧化钠水溶液。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述过滤筛渣是基于所述过滤筛渣的总重量计算的氢氧化钠浓度为至少5重量％、优选7重量％至9重量％、更优选7.5重量％至8重量％并且包含浓度范围为4重量％至12重量％、优选5重量％至10重量％、更优选6重量％至8重量％的纤维素的氢氧化钠水溶液，并且其中所述溶解液体、优选是第二碱性溶解液体是氢氧化钠浓度为至少5重量％、优选至少8重量％、更优选在8重量％至12重量％的范围内的氢氧化钠水溶液。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述溶解液体、优选是第二碱性溶解液体的所述第二粘度值比所述过滤筛渣的所述第一粘度值低至少到1/10、更优选低至少到1/20、更优选低至少到1/50、最优选低至少到1/100，优选其中所述稀释筛渣流的所述第三粘度值比所述过滤筛渣的所述第一粘度值低至少到1/2、优选低至少到1/5、更优选低至少到1/10、更优选低至少到1/20、更优选低至少到1/50，

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述过滤筛渣与所述溶解液体、优选是第二碱性溶解液体的所述混合涉及所述过滤筛渣相对于所述纤维素含量的至少因子2、优选至少因子3的总稀释。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述稀释筛渣流的所述第三粘度值最大500mpa*s，更优选最大100mpa*s，最优选最大50mpa*s。

18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述溶解液体、优选是第二碱性溶解液体相对于所述过滤筛渣的主要盐组分具有基本上相同的组成，但所述溶解液体相对于所述水含量浓缩到1/1.8至1/0.9的范围。

19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过与溶解液体混合来稀释所述过滤筛渣是在至少两个步骤中进行的，优选2至4个步骤。

20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过与溶解液体、优选是第二碱性溶解液体混合来稀释所述过滤筛渣是通过逐渐地、优选以连续的方式添加溶解液体来进行的，使得所述溶解液体被添加到所述过滤筛渣中并且连续地分散到所述过滤筛渣中，更优选避免在混合槽中存在任何大量过量的低粘度液体。

21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中从所述稀释筛渣流中分离不均匀物的所述步骤涉及离心、过滤或沉降或它们的组合，优选至少离心。

22.根据权利要求21所述的方法，其中从所述稀释筛渣流中分离不均匀物的所述步骤涉及沉降和后续过滤。

23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中从所述稀释筛渣流中分离不均匀物的所述步骤提供了具有溶解的纤维素和少量不均匀物、优选低于初始不均匀物质量的1重量％的纯化的溶解液体流，所述具有溶解的纤维素和少量不均匀物的纯化的溶解液体流优选被再循环至将纤维素溶解在碱性溶液中的步骤，优选是纺丝原液制备方法，更优选将具有溶解的纤维素和少量不均匀物的所述纯化的溶解液体流再循环至将纤维素溶解在碱性溶液中的所述步骤。

24.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在用于制备纤维素纺丝原液之前，将所述纯化的溶解液体流与另一个溶解液体流混合。

25.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述碱性溶液中的所述纤维素材料是由纤维素、氨基甲酸纤维素、羧化纤维素、羟基乙氧基化纤维素、黄原酸纤维素、纤维素的另一种衍生物或纤维素和纤维素衍生物的混合物组成的纺丝原液，基于所述纺丝原液的总重量计算，其范围为4重量％至12重量％，优选5重量％至10重量％。

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述纤维素纺丝原液组合物包含至少一种用于防止凝胶化的添加剂，所述添加剂优选包括脲、硫脲、peg或锌，所述添加剂更优选是以基于所述纤维素纺丝原液组合物的总重量计算的0.5重量％至1.4重量％的zn浓度范围添加的zno或zn(oh)2。

27.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法在纺丝原液制备方法中实施或与所述纺丝原液制备方法有关，所述纺丝原液制备方法包括均化碱性溶液中的所述纤维素材料的步骤以及将纤维素溶解在所述碱性溶液中的后续步骤，优选所述均化包括将所述纤维素材料在碱性溶液中混合，所述碱性溶液涉及比在将纤维素溶解在所述碱性溶液的所述后续步骤中更大的提供给所使用的搅拌器的功率密度，更优选在所述均化步骤期间和在将纤维素溶解在所述碱性溶液中的所述步骤的至少一部分期间，将所述纤维素材料在所述碱性溶液的所述温度保持在最大0℃，最优选所述纺丝原液制备方法涉及均化步骤和连续进行将纤维素溶解在所述碱性溶液中以获得纤维素纺丝原液组合物的步骤。

28.根据权利要求27所述的方法，其中在所述纺丝原液制备方法之后是在凝固浴中对所述纤维素纺丝原液组合物进行纤维纺丝或成膜，优选是ph大于7.0、优选ph至少是10的凝固浴，更优选所述凝固浴包含碳酸钠或硫酸钠，以生产纤维丝束，然后使所生产的纤维丝束通过一系列连续的拉伸和洗涤步骤，优选其中用具有逐渐降低的碱度的洗涤液洗涤所述纤维丝束。

29.根据权利要求27或28所述的方法，其中在所述均化步骤之前，通过衍生化、水解、酶处理和/或机械处理对碱性溶液中的所述纤维素材料进行预处理。

30.根据权利要求27至29中任一项所述的方法，其中在所述均化步骤之前，通过切割纤维素链、优选无规切割纤维素链来缩短纤维素聚合物的链，对碱性溶液中的所述纤维素材料进行预处理。

31.一种设备，所述设备包括：

32.根据权利要求31所述的设备，其中所述分离器单元至少包括离心机。

33.根据权利要求31或32所述的设备，其中所述系统还包括

34.根据权利要求31至33中任一项所述的设备，其中所述混合器单元被布置成使得能够通过在多个步骤中与溶解液体混合来稀释所述过滤筛渣。

技术总结
本发明描述了一种溶解纤维素的方法，所述方法包括：将纤维素溶解在碱性溶液中；‑过滤所溶解的纤维素，从而形成过滤的溶解的纤维素溶液和过滤筛渣；‑将具有第一粘度值的所述过滤筛渣与具有第二粘度值的溶解液体混合，其中该第二粘度值低于该第一粘度值，以提供具有第三粘度值的稀释筛渣流，该第三粘度值低于该过滤筛渣的该第一粘度值；以及‑从该稀释筛渣流中分离不均匀物。

技术研发人员：阿图尔·海德伦德
受保护的技术使用者：特里泰克特公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21