用于成形制品的凝固的纺织浴和方法
【专利说明】用于成形制品的凝固的纺织浴和方法
[0001] 本发明涉及一种用于纺织工艺的凝固浴。
[0002] 纤维素和其它聚合物可以溶解在合适的溶剂中并且通过受控的凝固过程转化为 期望的成形制品。如果该成形制品为纱线、纤丝等时，还可以参考纺织过程而被制造出来。 为了从获得的纺织溶液生产诸如细丝、短纤维、薄膜等的纺织产品，纤维素例如溶解在胺氧 化物的水溶液中，特别是N-甲基吗啉N氧化物（NMMO)。一旦挤出模的挤出物经由空气间隙 被引导到沉淀浴中时上述情况通过水中或稀释的胺氧化物溶液中的挤出物的沉淀而发生。
[0003]US4 416 698涉及用于纤维素溶液的挤出或纺织方法，从而将纤维素成形为纱 线。在该方案中，流体纺织材料-纤维素溶液和NMMO(甲基吗啉N氧化物）或其它叔胺-通 过挤出并在沉淀浴中凝固膨胀而成形。该方法也被公知为"莱赛尔纤维"方法。
[0004] US4 246 221和DE2913589描述了用于生产纤维素细丝或薄膜的方法，其中纤 维素以流体形式被拉制。这些文件描述了纺织工艺，其中纤维素溶解在叔胺氧化物中，所获 得的纤维素溶液经由模而被压制，经由空气间隙挤出到纺织漏斗中，并且在纺织漏斗的末 端处以连续纱线的形式排出。所使用的纺织漏斗配备有用于纺织浴的进料装置和移除装 置。
[0005] US4 261 943涉及一种用于生产成形的纤维素制品的方法，其中纺纱的表面以非 溶剂型进行处理。
[0006] 另一个方法在US5 252 284中进行了描述，其中伸长成形的毛细管被用来成形 纤维素材料。
[0007]WO92/07124描述了一种具有原纤化趋势减少的纤维素纤维。在此方案中未干燥 的纤维用阳离子聚合物进行处理。
[0008]WO93/19230A1描述了莱赛尔纤维方法的进一步发展，其中含有纤维素的纺织材 料在成形工艺之后在引入到沉淀浴之前立即进行冷却。
[0009]WO94/28218A1描述了一种用于生产纤维素细丝的方法，其中纤维素溶液经由模 成形为数个股。这些股通过气体环绕流动的空隙被引入沉淀浴并连续排出。
[0010] DE555183涉及用于湿式纺织的纺织容器，其中纺织纱线垂直通过数个浴行进。 [0011]WO92/4871描述了一种用于生产具有原纤化趋势减少的纤维素纤维的方法。减少 的原纤化是通过使在第一次干燥之前纤维与之形成接触的所有浴都必须具有至多8. 5的 pH值来实现的。这种在连续流动浴中的控制是非常复杂的，且需要对化学物质进行pH控 制。
[0012] CA2057133A1描述了一种用于生产纤维素纱线的方法，其中纺织材料被挤出并 经由空气间隙引入到含有NMMO的冷却水浴中。为了调节NMMO成分，水浴含有用于浴液再 生的回路，该回路具有纺织浴供给和出口。
[0013] WO03/014432A1描述了具有中央设备的沉淀浴，该中央设备用于在覆盖薄膜下 方移除纺织纱线。
[0014]DE10 2004 031 025B3公开了具有纺织浴的纺织设备，该纺织浴含有用于纺织 浴液的流入室，该设备设计用于制造层状的纺织浴流。在该文中，挡板被设置用于防止纺织 纱线进入到纺织浴的目的。
[0015] EP1 900 860A1描述了纺织设备的两步凝固浴，其中浴可以含有不同组分的 H2S04〇
[0016]US4,510, 111A涉及一种用于生产腈纶纱的方法，其中纺织溶液被立即引入到第 一浴中，而没有空气间隙。
[0017]US3, 851，036A涉及一种由丙烯腈制成的中空纤维的纺织方法，该中空纤维可以 在纺织工艺中并通过穿过多个浴来获得。
[0018] GB679 543A描述了一种在具有可变组分的逆流溶液中的纤维胶纺织方法。
[0019]US4,056,517A涉及变性腈纶共聚物的纺织，其中纺织丝线穿过多个浴。
[0020] 除了原材料的选择之外，Maron等（LenzingerBerichte, 76 (1997) 98 - 102)还关 注凝固条件及其对NMM0纤维的影响。已证明，变化非常大的浴浓度，仅对纤维强度产生非 常微小的影响。
[0021] Michels和Kosan(LenzingerBerichte, 86 (2006) 144-153)关注具有或不具有添 加剂添加的纤维素纤维的凝固工艺，所述添加剂形成自由NMM0液体或离子液体组成的纺 织溶液。这些检测的目的是确定所得纤维的保水能力和强度。根据示例，所生产的纤维的 强度大大取决于所使用的溶剂，然而添加剂成分（与纤维素混合）通常引起强度的显著减 小。示例还证明了对"永不干燥"纤维的保水能力的显著影响。然而，这些差异通过一次性 干燥以最大可能的程度进行抵消。
[0022] Fink等（LenzingerBerichte, 78 (1998) 41-44)关注使用不同沉淀剂（第一阶段 酒精，第二阶段水或含水NMM0)的两阶段沉淀工艺。由于该测试，获得"皮芯"效应，这将导 致莱赛尔纤维原纤化的趋势减小。
[0023] 本发明的目的是提供用于纺织工艺的优化的沉淀浴，从而选择性地影响纤维性 质，特别是原纤化的趋势和纤维的溶胀。目的还在于能够精确控制沉淀浴组分-这也是因 为在莱赛尔纤维方法中使用的用于纤维素的溶剂（例如NMM0等）是昂贵的-并且有效地 利用或回收溶剂。
[0024] 本发明涉及具有凝固液体入口的凝固浴，其中凝固液体入口具有一个或多个口 部，该一个或多个口部布置在凝固浴的凝固液体水平面的下方，或者其中至少一个凝固液 体入口布置在凝固浴的凝固液体水平面的下方。本发明还通过其它方面呈现并通过方法进 行描述，该方法使用了根据本发明的设备并且这些设备可以全部彼此组合。本发明还如权 利要求中所限定。根据本发明，成形制品的延伸通过本发明每一方面的平缓的受控的沉淀 来最优地进行控制。
[0025] 本发明提供了一种凝固浴，其具有凝固液体入口和用于成形制品的进入区域，所 述成形制品在凝固浴中被凝固，其中进入区域设置在如下位置处，在凝固浴填充有凝固液 体的情况下，液体表面为凝固液体的液体表面，其中凝固液体入口具有一个或多个口部，该 一个或多个口部布置在进入区域下方并指向引入到凝固浴中的成形制品，从而使得在操作 过程中所供给的凝固液体或新的凝固液体迎着成形制品流动。
[0026] 根据本发明的成形制品优选为纺织纱线。根据本发明，凝固浴因此还被称为纺织 浴。"纺织浴"和"凝固浴"在这里可交换使用。成形制品还可以是薄膜或任何相关领域的 其它成形制品。成形制品通常通过挤出连续成形，并且因此也称之为不定长的连续成形制 品。
[0027] 更具体而言，本发明涉及一种凝固浴，其具有凝固液体入口和用于纺织纱线的进 入区域，所述纺织纱线在纺织浴中被凝固，其中进入区域设置在如下位置处，在纺织浴填充 有凝固液体的情况下，液体表面为凝固液体的液体表面，其特征在于，凝固液体入口具有一 个或多个口部，该一个或多个口部布置在进入区域下方并指向引入到纺织浴中的纺织纱 线，从而使得在操作过程中所供给的凝固液体迎着纺织纱线流动。
[0028] 根据本发明的纺织浴通常位于挤出设备下方，在挤出设备中仍然为流动的成形制 品或纺织纱线被挤出。在莱赛尔纤维方法中，纺织纱线穿过空气间隙，其中空气可任选地迎 着纱线流动，然后到达纺织浴。空气间隙的高度例如可以在5mm和40mm之间、特别在10_ 和30_之间。成形制品或纺织纱线可以在空气间隙中被拉制，这在某些情况下改进了所获 得的凝固产品的织物性质。根据本发明，拉制是任选的，可以进行或不进行。在纺织浴的特 定位置处，成形制品进入浴并且以凝固液体确定的方式凝固，凝固液体通常为成形制品材 料的非溶剂。成形制品材料优选为纤维素。纺织浴通常具有用于更新纺织浴中的凝固液体 的凝固液体入口。由于成形制品包含溶剂，纺织浴的组分在没有受控的供给的情况下可能 改变，从而随时间变化的凝固性质可能损害成形制品的一致性。凝固液体通常随着成形制 品从浴中排出。浴还可以具有用于凝固液体的单独出口。
[0029] 凝固液体迎着流动的成形制品的流动起到在流动的成形制品与凝固浴之间溶剂 和非溶剂的交换的作用，并且可以经由不同的设备来实施。
[0030] 根据本发明的第一方面，凝固液体入口的口部位于纺织浴内，更具体地位于成形 制品的进入区域下方。口部具体地指向引入到凝固浴中的成形制品，使得在操作过程中凝 固液体迎着成形制品流动。由此创造了恒定的凝固条件，从而一致性增加并且凝固条件的 精确控制成为可能，例如如期望的那样影响原纤化的趋势。例如，优选地，在该阶段中，如果 成形制品不完全以快速的方式凝固，而仅表面凝固。在另一个阶段，在凝固液体迎着成形制 品流动的区域之后，纱线由于溶剂的排除而进一步或完全凝固。同时，纱线可以保持凝胶状 状态。第二阶段仍然可能发生在第一纺织浴或另外的单独的纺织中。
[0031] 在优选的实施方案中，凝固液体入口的口部从侧面指向纺织浴中的成形制品，例 如纺织纱线。凝固液体从侧面迎着成形制品流动的这一事实意味着成形制品以不受阻碍的 方式穿过纺织浴，其中，由于凝固液体迎着成形制品的流动，所供给的凝固液体或新的凝固 液体被纱线夹带。因此凝固至少在成形制品的表面处在受控的条件下进行。
[0032] 所述口部优选布置在纺织浴的中央，特别优选具有水平定向。这里在纺织浴中的 精确位置并不是最根本的，但是要与纺织浴的边缘处的位置之间