專利名稱：紡絲裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及紡絲裝置，特別是有關用作凝固溶解槽長絲的紡絲裝置。
本文中所使用的術語“溶解槽”是根據(jù)國際商標局商訂的人造纖維和合成纖維標準解釋來定義的，即“通過有機溶劑紡絲過程所得到的纖維素纖維；應該了解到(1)“有機溶劑”實質(zhì)上意味著一種有機化學物質(zhì)和水的混合物；(2)“溶劑紡絲”意味著無衍生物形成情況下的溶解和紡絲”。
因此，溶解纖維可通過將纖維素直接溶解在含水有機溶劑中，一般為N-甲基嗎啉N-氧化物，在無中間化合物形成下生產(chǎn)的。在溶液受到擠壓(紡絲)后，纖維素被脫溶(沉淀)為纖維。這種生產(chǎn)過程不同于另一種諸如粘膠的纖維素纖維的生產(chǎn)過程，在后者的生產(chǎn)過程中，首先將纖維素轉(zhuǎn)變成中間化合物，然后將這種中間化合物溶解在無機“溶劑”中。在粘膠(絲)加工過程中擠壓溶液，將中間化合物轉(zhuǎn)變成纖維素。
制備溶解纖維的通常方法在麥克考斯萊的美國專利4,416,698中作了說明和表示，其內(nèi)容結(jié)合在本文中用以參考。
本發(fā)明特別牽涉到紡絲裝置，擠出的纖維在離開噴絲頭或噴嘴后則進入紡絲裝置。其中首先穿過一空氣間隙(氣隙)，然后進入凝固槽。
因此，在一(個)方面，本發(fā)明為凝固由在纖維素的有機溶劑中所含的纖維素溶液產(chǎn)生的長絲提供一種紡絲裝置，該裝置包括一從長絲中浸出有機溶劑的紡絲槽和一位于紡絲槽上方的間隙，間隙在下側(cè)由紡絲槽的表面加以限定，而在上側(cè)由噴出長絲的噴絲頭加以限定，并且還具有提供氣體橫過間隙流動的裝備。該裝備包括一在間隙的一側(cè)上具有進口的吸入嘴。
在另一方面，本發(fā)明提供一種從有機溶液中的纖維素溶液生產(chǎn)纖維素長絲的方法，該方法的工序包括將溶液通過具有多個孔的紡絲板加以擠壓，以形成多根纖維，使該纖維越過氣隙進入含水的紡絲槽以形成長絲并通過提供橫過間隙的氣體流動使強制流動氣體以平行于紡絲槽中水的上表面流過間隙。氣體可橫過間隙被吸入。
如上所述的發(fā)明特別適合于生產(chǎn)溶解纖維素長絲。
間隙一般是一種空氣隙；而送風嘴在空氣隙的一側(cè)具有一出口，它可設置在與吸入嘴相對空氣隙的一側(cè)上。
吸入嘴最好在其進口上具有截面面積大于送風嘴在其出口上具有的截面面積。
隔板機構(gòu)可安置在紡絲槽內(nèi)以限制紡絲槽內(nèi)的液流流動并平穩(wěn)流體的表面，而在另一方面，本發(fā)明提供一種凝固由有機溶液中的纖維素溶液所形成的纖維素長絲的紡絲裝置，其特征在于裝置具有當一束長絲穿過室時可從該長絲中濾出溶劑的紡絲槽，紡絲槽具有一些減小紊流的隔板。
本發(fā)明還提供一種從有機溶劑中的纖維素溶液中生產(chǎn)纖維素長絲的方法，其特征在于將溶液通過具有多個孔的紡絲板加以擠壓，以形成多根長絲，使長絲按絲束狀穿過含水的紡絲槽以從長絲中浸出溶劑并且在紡絲槽中設有若干用于減小紊流的隔板。
在又一方面，本發(fā)明提供一種凝固由有機溶劑中的纖維素溶液所形成的纖維素長絲的紡絲裝置，其特征在于該裝置具有一從一束長絲中浸出溶劑的紡絲槽，紡絲槽的下端則具有使纖維束(長絲束)可穿過的孔，孔設有與纖維束彈性接觸的彈性周邊件。
本發(fā)明還提供一種由有機溶劑中的纖維素溶液生產(chǎn)纖維素長絲的方法，其特征在于將溶液通過具有多個孔的紡絲板加以擠壓，以形成多根長絲，使長絲穿過含水的紡絲槽以從長絲中浸出溶劑并使一束長絲通過位于紡絲槽底部上的孔，該孔設有與該束長絲彈性接觸的彈性周邊件。
彈性周邊件可由具有一孔口的可伸縮彈性材料的圓筒形綁腿構(gòu)成，在約束狀態(tài)下，它所有的孔口的截面積略小于該長絲束的截面積，綁腿上端圍繞孔口密封地固定在紡絲槽的下端，在使用中，一束長絲可穿過孔口并因而擴張綁腿的孔口截面面積。
如需要的話，本發(fā)明的裝置可包含將紡絲槽溶液提供給紡絲槽的裝備。
從紡絲槽中排出紡絲槽溶液的裝備；把一定(規(guī)定)溫度和濕度的空氣供給予送風嘴的裝備，其中提供用來溶解纖維素的溶劑最好是一含水N-甲基嗎啉N-氧化物溶劑。
在氣隙中的空氣的溫度最好保持在50℃以下，和超過此溫度會引起混合物的多根纖維內(nèi)的水份凍結(jié)，空氣的相對溫度最好應保持在10℃的露點以下。
在例如空氣的氣體間隙中，纖維的長度最好應保持在0.25至50cm的范圍內(nèi)。
將溶液通過紡絲板而加以擠壓；紡絲板具有多于500個孔并且可具有介于500和100,000之間的孔，最好介于5,000和25,000個之間的孔，最佳介于10,000和25,000個之間的孔。諸孔可具有20微米至200微米的直徑。
纖維素溶液的溫度可被保持在90℃至125℃的范圍內(nèi)。
如以上所述，氣體可以是空氣，空氣在越過氣隙中可加以抽吸和吹送并且氣隙可具有0.5cm和25cm之間的高度。大體上可將溶液垂直向下擠壓入紡絲槽?？諝鈩t可具有10℃或10℃以下的露點且可具有0℃至50℃范圍以內(nèi)的溫度。
長絲從紡絲槽底部的孔中擠出，該孔設有一可與穿過其的長絲相接觸的可伸縮綁腿，以便減小通過該孔的紡絲槽液體的流道。
為限定紡絲槽中液體的上部高度可以設有一堰(壩)表面。堰可至少由紡絲槽的一個邊緣構(gòu)成。在緊靠堰的紡絲槽一側(cè)下方設有一排水道。在排水道中可以有一集水器(分離器)。紡絲裝置形狀可以是矩形的，在一較長側(cè)上具有送風嘴，在相對的另一較長側(cè)上具有吸入嘴。在一個或兩個紡絲裝置的較短側(cè)上可設有入口小門。在抽吸側(cè)上的紡絲裝置的上邊緣可起到一堰的作用，因此限定了紡絲室中的液體的高度。在具有堰的壁的外側(cè)上可以設有排水道。排水道可包括一液體收集器(分離器)以防止空氣被吸入排水道中。
在紡絲裝置中的若干高度上可設有隔板，隔板可以包括多孔板。
至少在送風側(cè)上，噴絲頭的側(cè)壁下面可以設有一隔熱層。隔熱層可設置在送風側(cè)和兩短側(cè)上。
作為舉例，本發(fā)明的一些實施例現(xiàn)將結(jié)合附圖加以說明

圖1是一沿著噴嘴組件的短軸所作的剖面視圖；圖2是一垂直于圖1的剖面的圖1局部剖面視圖；圖3是一噴絲頭的透視圖；圖4是一噴絲頭和隔熱件的下部平面視圖；圖5是一一種形式的紡絲裝置的透視圖；圖6是一第二種形式紡絲裝置的透視圖；圖7是一表示氣隙的圖6的紡絲裝置上部的透視圖；圖8是一紡絲裝置出口的截面視圖；圖9是一紡絲槽的上部的剖面視圖；圖10是一集水器的截面視圖。
本發(fā)明可通過與美國專利4,416,698中所描述和顯示的本發(fā)明的所附附圖比較而得到非常清楚地了解。
在美國專利4,416,698的圖2中，可以看到將氧化胺和非溶劑(例如水)的纖維素溶液通過一噴嘴式噴絲頭10而擠壓成一系列長絲，這些長絲經(jīng)一氣隙進入水槽。然后，長絲繞過一滾筒從水槽的頂面引出。在長絲從噴絲頭10中噴出和遇到(經(jīng)過)氣隙時，它們在氣隙內(nèi)被拉伸。當長絲進入紡絲槽中的液體時，溶劑從長絲中浸出以再形成長絲并產(chǎn)生它們本身的纖維素(長)絲。
在先前的文獻美國專利4,416,698中由噴絲頭所產(chǎn)生的長絲的數(shù)量是很低的，一般形成32根長絲，見實例1(第6縱列，第40行)。
盡管這樣低的長絲數(shù)量可適用于制備細絲狀的可溶槽至少，但是當需要生產(chǎn)人造短纖維(切段纖維)時，于是必須同時噴出大量長絲。具有代表性地，每一紡絲裝置將產(chǎn)生多于5,000根長絲并且在并列位置上布置多個紡絲裝置以產(chǎn)生大量的、計數(shù)十萬根的長絲，這些長絲可加以清洗和切斷以形成人造短纖維。
本發(fā)明提供一種紡絲裝置(紡絲室)，這種紡絲裝置中，在氣隙中提供了空氣的橫向通風以隨著長絲從噴絲頭中引出而冷卻它們。一般，纖維素溶液通過噴絲頭而被擠壓的溫度在95℃—125℃。若溫度下降得太低，纖維素溶液的粘度會變成如此之高，以致把它通過噴絲頭而擠壓是不切合實際的。由于在N-甲基嗎啉N-氧化物(在本文中NMMO)的纖維素溶液的潛在發(fā)熱特性，最好有時被稱之為一種紡絲原液(dope)的溶液的溫度，保持在125℃以下，最佳在115℃以下。這樣，在噴絲頭中的紡絲原液的溫度接近于處在或超過紡絲槽中所使用的水的沸點。紡絲槽的可以單單含有水或者水和NMMO的混合物。因為NMMO是連續(xù)地從長絲中被瀝濾入紡絲槽中，所以在正常操作期間紡絲槽會始終含有NMMO。
已發(fā)現(xiàn)在氣隙中的空氣橫向通風的結(jié)構(gòu)可隨著長絲從噴絲頭中噴出而使長絲(穩(wěn)定)，從而使較大數(shù)量的長絲能在給定時間內(nèi)紡成(擠壓成)且能夠同時生產(chǎn)大量的按工業(yè)規(guī)模制造人造短纖維所需要的長絲。
利用橫向通風使噴絲頭的表面和紡絲槽中液面之間的間隙能保持在最低程度，因而降低了紡絲裝置的總高度。
對于最佳性能而言，空氣的濕度應該加以控制，以便它具有10℃或10℃以下的露點。露點可以在4℃至10℃的范圍內(nèi)?？諝獾臏囟瓤梢蕴幱?℃至30℃的范圍內(nèi)，而對于100％的相對濕度，空氣可處于10℃。
參閱圖5，這表示一紡絲裝置(單元)101，該紡絲裝置具有普通矩形形狀并包含一朝向下端的棱柱形部分102。在裝置的底部是一出口孔103，這將在下面進一步加以詳細說明。紡絲裝置的上緣104形成紡絲裝置中的液體的上限高度。一般，在裝置中所容納的流體是水和25％NMMO的混合物，但可以使用按NMMO的重量計在10％至40％或20％至30％范圍內(nèi)的濃度。一些虛線105、106構(gòu)成在浸提過程中穿過紡絲槽的長絲的通道。在裝置的上端，長絲通常處于矩形陣列107。陣列107的形狀將由噴絲頭或噴嘴的形狀加以限定，在紡絲工序中，長絲是通過噴絲頭或噴嘴加以擠壓的。為了防止裝置內(nèi)的紡絲槽溶液的過量紊流，具有3mm小孔和40％孔隙度的多孔板108、109、110布置在裝置的上部區(qū)域內(nèi)以限制在裝置內(nèi)的單元液體的流動。
當長絲以絲束向下穿過裝置時，它們夾帶有保持在25℃的，或者在20℃至30℃范圍內(nèi)的紡絲槽溶液，被夾帶的溶液則向下傳送。因為在長絲接近出口孔的情況時，長絲絲束的總截面面積減小，過量的紡絲槽溶液則橫向地從這些長絲束中擠出。這引起槽內(nèi)溶液的泵送作用，必然會導致單元中的溶液的流動。使用多孔隔板108、109和110大大地減小了紡織槽表面和槽上部內(nèi)的紊流。這種紊流的減小可防止或較大地減少紡絲槽溶液噴濺到噴絲頭表面上并防止長絲的破壞性移動。
如圖6所示，最好所成形的隔板111和112是十分接近于向下穿過裝置的一束或多束長絲的移動表面。在使用將長絲形成兩矩形絲束113和114的噴絲頭情況下，兩矩形絲束的長絲可向下穿過作為棱柱區(qū)115，116的紡絲裝置直到它們結(jié)合在一起以通過紡絲裝置底部上的小孔103排出。
參閱圖7，它更詳細地示出了氣隙和橫向通風的布置。紡絲槽115具有一上表面116，該上表面由紡絲裝置的邊緣117、118、119和120加以限定。實際上諸邊緣起到壩或堰的作用并可使稍微過量的紡絲槽溶液進入裝置而流過堰，以便形成一不變位置的表面116并因此具有固定的高度。
一以空氣形式的橫向通風從吹風嘴121橫過氣隙吹入吸入嘴122，此空氣具有10℃至40℃的溫度和露點4℃至10℃的相對濕度。空氣經(jīng)吸入嘴122被吸入，以便保持空氣越過紡絲槽時的平行流動。吹風嘴121的厚度約為1/4至1/5的吸入嘴122的厚度。吸入嘴122的下緣123基本上與紡絲槽的邊緣119處于同一水平上(高度)。下緣123可稍微低于紡絲槽邊緣119的高度。一般，處于20℃的空氣以每秒十米的吹風速度橫過氣隙。
一般，吸入嘴122將具有25mm的厚度，而氣隙的高度為18至20mm左右。
形成長絲125的噴嘴組件124最好包括一由焊接成構(gòu)架的不銹鋼薄板制成的噴絲頭，該噴絲頭具有一安裝于組件的表面下的扁平件，它提供對噴嘴頭的加熱并使噴絲頭的底部隔熱。這種噴嘴理論上適合于根據(jù)本發(fā)明的紡絲裝置，在于發(fā)現(xiàn)了空氣的橫向通風可穩(wěn)定從噴絲頭中射出的長絲。
參見圖1，它表示一安置在隔熱蓋1和框架2內(nèi)的噴嘴組件?？蚣?是和其鋼支架是隔熱的并具有一圍繞框架延伸的孔3，在此孔中可流過一諸如熱水、蒸汽或油等適于加熱的介質(zhì)以加熱框架的下端。因為通過噴嘴組件紡絲的纖維素溶液是在升高溫度下，一般在105℃下供給予噴嘴裝置的，最好是提供的熱量可使溶液保持在正確溫度下和提供隔熱以使過熱損失減至最小，并且防止傷害操作人員。
一上座體6用螺栓或螺柱4、5加以固定到框架2上。上座形成一可將進料管8導入的上分配室7。進料管設有一O形密封環(huán)9和凸緣10。一鎖定環(huán)11用螺栓被緊固到上座6的上表面12以夾住凸緣10而使進料管保持在上座上。相配的螺栓或螺栓13、14是為了把環(huán)11固定到上座6而設置的。
一下座20被固定到上座6的下側(cè)。一系列螺栓21，22用來將上和下座體栓接在一起且一環(huán)形墊圈23構(gòu)成一使上和下座以預定間距彼此定位的前檔塊。
下座20具有一朝向內(nèi)的凸緣部24，該凸緣部具有一朝上的環(huán)形表面25。上座6具有一朝下的環(huán)形水平夾緊面26。
一噴絲頭，一防裂板和過濾裝置被夾緊在面25和26之間。在圖3的透視圖中所示的噴絲頭大體上包括一以平面圖觀看在矩形件，它具有一頂帽截面并包括一通常用28所示的向上取向的周壁，該周壁結(jié)合一整體向外取向的突邊部分29。噴絲頭裝有若干含有小孔的多孔板30、31和32，氧化胺的纖維素溶液33可以通過這些小孔紡成或擠壓成長絲34。
一密封墊35安置在突邊部分29的上表面上。一防裂板36安裝在密封墊35的上部，防裂板36實質(zhì)上包括一用來支承過濾件37的多孔板。過濾件37由燒結(jié)金屬制成，而且如果燒結(jié)金屬具有細氣孔尺寸，那末在使用時穿過過濾件的壓力降能破裂過濾件。因此，防裂板36可支承在使用中的過濾件。一對位于過濾件兩側(cè)上的密封墊38、39使安裝在下座的向上取向的表面25和上座體的向下取向的表面26之間的噴嘴組件得以完整。通過用螺栓21和22把噴嘴組件夾緊在一起，噴絲頭、防裂板和過濾件得以可靠地保持在適當位置上。
一環(huán)形隔熱環(huán)40被安置在下座20下方，該環(huán)的平面形狀通常為矩形。環(huán)形隔熱環(huán)繞壁28的整個周面延伸，該壁28又在下座20的下表面41的下面延伸。在噴絲頭的一個長邊上設有一隔熱環(huán)40的整體延伸部42，該延伸部在周壁28的長壁部43的下面延伸。在周壁28的另一個長壁部41，隔熱環(huán)不設有整體延伸部42，但環(huán)的那部分的下表面44處于和噴絲頭周壁28部分41的表面46相同的平面上。
正如圖2中更易于看到的那樣，用螺釘(未表示)固定到下座20的下側(cè)的隔熱環(huán)40具有整體延伸部50、51，這些整體延伸部在遍及噴絲頭周壁28的較短長度部52、53的下表面上延伸。
參閱圖3，它以透視形式表示裝入噴嘴組件的噴絲頭。通常以60所示的噴絲頭具有一與壁28整體形成的外突邊29。噴絲頭的矩形特性可從圖3的透視中明顯地看到。在圖1的剖視圖中示出了噴絲頭的短軸并且在圖2的剖視圖中示出了其長軸。六塊多孔板61被焊接在噴絲頭的底部，其中的三塊多孔板30、31和32可從圖1的截面視圖中看到。這些板含有一些有效的孔通過這些孔將纖維素溶液加以擠壓。諸如可具有25μ至200μ的直徑和按中心距測量的孔間隔為0.5至3mm。噴絲頭具有一單一平面的底面并能夠經(jīng)受得住在旋壓熱的氧化胺的纖維素溶液中所受到的高的擠壓壓力。每塊板可含有介于500和10,000之間的孔，也就是對于具有四塊板的噴嘴具有達40,000個孔，高達100,000孔也可加以使用。
圖4是一噴絲頭的底視圖，它示出了隔熱環(huán)形件40的位置?？梢钥吹揭话阌芍T如托夫諾(Tufnol)(商標)的含有樹脂浸漬織物材料制成的隔熱層在噴絲頭的三側(cè)的周壁28的下部的下面延伸。因而，從下面可看到在側(cè)面62、63和64上，壁28的下部通過如圖1和2中的42、50和51所示的隔熱層的延伸部加以遮蔽。可是，在第四側(cè)面、側(cè)面65上，噴絲頭60的壁28的下部66并未被隔離，所以是暴露的。因此，隔熱環(huán)十分有效地圍繞噴絲頭且在三側(cè)(面)上向噴絲頭壁的周壁下方延伸。
應該注意到防裂板36為過濾件37提供良好支承的同時，還具有一些錐形孔67，這些錐形孔增加了通過噴嘴組件的粘性纖維素溶液的流動。而防裂板36則通過內(nèi)部的支撐件或小梁68、69、70的上緣加以支承。內(nèi)部支撐件或小梁的上緣可以從離開支撐件或小梁的中心線加以移動，以便在各多孔板上方的進入面積相等。座和/或防裂板36的表面25、26可設有若干如凹槽80(見圖2)那樣的小槽，因而，在把上和下座固定在一起的螺栓加以擰緊后，使密封墊被擠入凹槽中以增強密封。一O形環(huán)84可設置在上和下座之間，以使在上和下座以及防裂板和過濾裝置之間的主密封的失效的情況下起到第二密封的作用。
因而，在本發(fā)明中所采用的噴絲頭能夠處理高粘性的高壓纖維素溶液，一般在這溶液中過濾件上游的溶液壓力可在50至200巴的范圍內(nèi)，而在模壓面以內(nèi)的壓力可在20至100巴的范圍內(nèi)。當在操作時，過濾件本身通過系統(tǒng)(裝置)提供較大數(shù)值的壓力降。
本發(fā)明的裝置還提供一適用的加熱通道，借此可使紡絲裝置中的紡絲原液的溫度保持在接近作為擠壓目的紡絲的理想溫度。下座20處于通過其向上取向的環(huán)形表面25與噴絲頭可靠穩(wěn)定接觸。螺栓或定位螺釘21、22保證了穩(wěn)定的可靠接觸。類似地，螺栓4、5可絕對保持使下座20通過向外取向的凸緣部82上所形成的向下取向的表面81緊密地固定到框架2上。表面81與框架2的向上取向的表面83可靠地接觸。
通過在表面83正下方設置一以加熱管3形式的加熱元件，就有一將來自管孔3中的加熱介質(zhì)的熱量傳導到噴絲頭內(nèi)的定向流動路線。可以看到熱量可以(傳導)到以上所述的通過定位螺釘4、5而保持可靠接觸的表面83、84上。然后，熱量可通過下座20經(jīng)表面25和凸緣29傳導入噴絲頭壁28之內(nèi)。
可容易地意識到在附圖中所示的一些類型的組件通常安裝在室溫車間內(nèi)。因此，上下座、噴絲頭、防裂板和過濾板的組件一般將在室溫情況下通過擰緊螺釘21、22而加以固定。為了使噴絲頭能夠被插入下座20中，在周壁28和下座20的內(nèi)孔之間需要留有足夠間隙，以便于插入和取出噴絲頭。還可了解到在使用中，組件一般被加熱到100℃。熱量和內(nèi)壓力的組合意味著將發(fā)展一種示校準的組件。這都表明依靠從下座的下部直接水平地進入周壁28的側(cè)面的側(cè)向熱量傳導是不可能的。
類似適用于熱量直接從框架2的受熱下部將水平取向的熱量傳送入下座20的外側(cè)壁是受到約束的。但是，通過規(guī)定諸如表面81、83那樣的面對面的可靠夾緊表面，可將來自管孔3內(nèi)的介質(zhì)的熱量傳導到噴絲頭提供一可靠的路線。諸如熱水、蒸氣或熱油的任何適用的加熱介質(zhì)都可流過管孔3。
雖然下隔熱件40的配置從個人安全觀點來說并不需要，但它卻可保證熱纖維素溶液本身的熱量可得以從管孔3進入噴嘴組件，而不通過下座的下表面散逸掉。
可容易地了解到紡(絲)室的一些部件應由能經(jīng)得住任何的流過的溶劑溶液的材料加以制造。因此，例如噴嘴頭可以由不銹鋼材料制成，座可由不銹鋼或合適的鑄鐵的鑄件制成。密封圈可由PTFE制成。
在不使本發(fā)明受到損害情況下，應該認為橫向通風往往導致在纖維素NMMO水溶液中所含的某些水份被蒸發(fā)，因而當長絲從噴絲頭中噴出時，在其上形成一表皮層。橫向通風的冷卻作用和長絲的水分蒸發(fā)的結(jié)合使長絲冷卻，從而形成一在長絲進入紡絲槽之前使其穩(wěn)定的表皮層。這意味著單單一次可生產(chǎn)大量的長絲。
在紡絲裝置的下端上的一些孔103各設有如圖8中所詳細表示的綁腿131。長絲束130可穿過孔103進入有彈性的綁腿131，此綁腿的上端則與設有孔103的壁以穩(wěn)定而不透液的連接方式加以安裝。綁腿的下端有一直徑稍小于長絲束130的孔口。綁腿由氯丁橡膠制成且長絲束130會輕微地拉伸橡膠，因而，當長絲束穿過綁腿時形成其與長絲束的牢固接觸。這樣，綁腿可限制從紡絲裝置的底部中流出來的溶液過大流量。
為了洗滌和進一步加工，長絲束穿過導絲輥下方，然后向上。在導絲輥下方可設置一滴液盤以匯集在長絲束中所夾帶的且穿過綁腿孔口的紡絲槽溶液。
紡絲裝置上部的紡絲槽溶液的流量現(xiàn)在將結(jié)合圖9和10加以更清楚說明。圖9表示一紡絲裝置的卸空的上部透視平面視圖。紡絲裝置實際上包括一由側(cè)壁135和136和端壁137和138所構(gòu)成的不透液體的容器。側(cè)壁135和136是一些連續(xù)的鋼板側(cè)壁，而端壁137和138設有門139和140，這將在下面更充分加以說明。
在由壁135至138所構(gòu)成的不透液紡絲裝置的外面有一由側(cè)壁141和142和端壁143和144所構(gòu)成的外部框架?？梢钥吹蕉吮?43和144設有通常由145和146所示的U形切口。側(cè)壁135和136的上緣稍低于端壁的上緣，特別是由門139和140所構(gòu)成的端壁部分的上緣。門可以由金屬制成或可以由玻璃或透明的塑性材料制成。門安裝在側(cè)壁上，以便它們可方便地加以打開。舉例來說，門可以被絞接在它們的下緣且可借助側(cè)面螺栓保持關閉位置或門可圍繞三個側(cè)面用螺栓緊固到裝置的側(cè)壁上。
在使用中，用泵把稍微過量液體抽入紡絲裝置中并且過量液體溢出邊緣135和136的上側(cè)，以便在紡絲裝置中形成水溶液的上表面。如需要的話，上緣可制成鋸齒形。
在紡絲裝置的吸入側(cè)上，最好設置一液體收集器。在圖10中較清楚地示出了這種收集器，但它基本上包括一在成角的壁147和側(cè)壁135上部之間形成的溝道。吸入嘴148具有一懸垂的板片149，該板片延伸到溝道147的上表面以下。于是，過量液體溢出上緣150而流入溝道151，以便充(注)滿溝道并在152處溢入排水道153。過量液體可從排水道153中的管子154流出，并按要求加以再循環(huán)。在溝道151中的液體和懸垂板片149相配合在一起的作用是要形成一不透氣的密封以防止吸入嘴沿壁141和135之間紡絲裝置的側(cè)面吸入空氣。
通過以上所述紡絲槽裝置的底部上設置的孔103，為開始準備生產(chǎn)可溶槽(hyocell)纖維長束的初始束緊是非常輕松的。因而，開始生產(chǎn)的工藝過程簡單地包括把少量的纖維壓紡入紡絲裝置，然后，通過底部上的孔鉤住纖維，以使絲束圍繞下導線輥或滾筒(未示出)向下牽引，接著，長絲束通過后面的清洗和纖維干燥工序(未表示)。
由于紡絲裝置的上端和噴嘴組件的下部區(qū)域之間的狹窄間隙，長絲束的束緊程度通過門139和140的設置而明顯地得到減輕。為了在開始紡絲操作時束緊紡絲裝置(絲束)，打開門139和140，因而紡絲槽溶液從紡絲室中落入周圍的集水槽。然后，開始紡絲，紡成纖維可受到控制并被推過紡絲裝置的底部上的孔。紡絲裝置一旦被系緊，就可關閉門139、140，再充滿紡絲裝置，因而操作可自動地連續(xù)進行。
如需要的話，在開始應用的紡絲槽中可使用淡水。這種水使發(fā)泡低于含水氧化胺混合物并便于起動紡絲裝置。門139和140的設置還能容易地通向紡絲槽的內(nèi)部和吸入嘴的邊緣。這樣在操作期間出現(xiàn)在紡絲裝置上的少量晶體成長加以去除成為可能。應該認為這些結(jié)晶成長由于氧化胺的輕微蒸發(fā)而引起。
可以了解到大量紡絲裝置可以并列關系加以排成一列且每一紡絲裝置的底部可便于操作者進行裝配。在另一方面，如果纖維通過紡絲槽的上表面來引出，那末系統(tǒng)的束緊過程會變得非常復雜并涉及到操作人員收集取自紡絲槽的表面之下絲束中的纖維而需設法在紡絲槽的表面以下工作。另外，當大量的紡絲裝置以并列關系加以布置時，就變成難于接近紡絲裝置的上部，特別是在氣隙很小和紡絲裝置是狹窄的情況下，更是如此?？梢钥吹?，通過利用一下部出口，紡絲裝置可以是窄的和稍大于穿過紡絲槽的楔形絲束。
權(quán)利要求
1.一種由有機溶劑的纖維素溶液中生產(chǎn)纖維素長絲的方法，其特征在于其工序包括將溶液通過具有多個孔的噴絲板(60)加以擠壓以形成多根纖維、使多根纖維(125)橫過氣隙進入含水的紡絲槽(101、115)以形成長絲和通過與紡絲槽(101、115)水的上表面(116)平行的氣隙供給強制流動氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于氣體是橫過氣隙而被吸入的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于噴絲板具有孔500和100,000之間，最好孔在1,000和15,000間，最佳孔在2,000和10,000之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于使纖維素的溶液保持在100℃至125℃的溫度范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的方法，其特征在于氣體是穿過氣隙而被抽吸和吹送。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的方法，其特征在于氣體是空氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于空氣具有10℃或低于10℃的露點。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于空氣處于0℃和50℃間的溫度下。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的方法，其特征在于氣隙高度在0.5cm和25cm間。
10.一種凝固由有機溶劑的纖維素溶液形成的長絲用的紡絲裝置，其特征在于紡絲裝置包括一從長絲34中浸出溶劑的紡絲槽(101、115)和一位于紡絲槽(101、115)上方的間隙，間隙下側(cè)由紡絲槽(101、115)的表面所限定和上側(cè)由噴出纖絲(34)的噴絲頭(60)所限定，以及還提供一橫過間隙的氣體流動的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的紡絲裝置，其特征在于所述氣體流動裝置包括一在間隙的一側(cè)上具有進口的吸入嘴(122，148)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的11所述的紡絲裝置，其特征在于送風嘴(121)具有一出口它可設置在與吸入嘴(122、148)進口相對的間隙一側(cè)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的紡絲裝置，其特征在于吸入嘴(122、148)在其進口所具有的截面積大于送風嘴(12)在其出口所具有的截面積。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13任一項所述的紡絲裝置，其特征在于隔板機構(gòu)(108、109、110、111、112)安置在紡絲槽內(nèi)以限制紡絲槽內(nèi)的液流的流動和平穩(wěn)液體的表面。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至14后一項所述的紡絲裝置，其特征在于一孔(103)位于紡絲槽的下端，凝固的長絲可通過該孔以纖維束(130)的形式引出，一具有一孔口的柔軟彈性材料制的綁腿(131)，孔口在自由狀態(tài)下其截面面積稍小于纖維束(130)的截面面積，綁腿上端圍繞孔(103)密封地固定在紡絲槽(101、115)的下端，在使用中，纖維束穿過該孔口，從而擴張孔口的截面面積。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至15的任一項所述的紡絲裝置，其特征在于紡絲槽(101、115)形狀是矩形并且兩較長側(cè)面之一上設有送風嘴(122、148)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的紡絲裝置，其特征在于至少在紡絲槽的一個較短側(cè)面上有一入口小門。
18.根據(jù)權(quán)利要求10至17的任一項所述的紡絲裝置，其特征在于吸入側(cè)(148)上的單元的上緣(150)起到堰的作用以限制在單元中的液體高度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的紡絲裝置，其特征在于在具有堰的壁的外側(cè)上有一排水道(153)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的紡絲裝置，其特征在于排水道(153)包括一液體收集器(149、151)以防止空氣被吸入排水道。
21.根據(jù)權(quán)利要求10至20的任一項所述的紡絲裝置，其特征在于至少在送風側(cè)上，在噴絲頭(60)的側(cè)壁下方設有一隔熱層(40)。
22.一種由有機溶劑中的纖維素溶液生產(chǎn)纖維素長絲的方法，其特征在于將溶液通過具有多個孔的噴絲板(60)以形成多根長絲(34)，使長絲穿過含水的紡絲槽(101、115)以從長絲中浸出溶劑和使纖維束穿過紡絲槽(101、115)的下端上的孔(103)，孔(103)設有一與纖維束彈性地接觸的彈性周邊。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于孔(103)設有一彈性綁腿(131)以提供與纖維束接觸的彈性周邊。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于綁腿(131)在其下端具有一直徑略小于纖維束(130)的孔口。
25.根據(jù)權(quán)利要求22、23或24所述的方法，其特征在于使纖維(34)穿過噴絲板(60)和紡絲槽(101、115)之間的間隙并使強制流動氣體以平行于紡絲槽的液體表面流過間隙。
26.一種凝固由有機溶劑的纖維素溶液所形成的纖維素長絲用的紡絲裝置，其特征在于裝置具有一從一纖維束(130)中浸出溶劑的紡絲槽(101、115)，紡絲槽(101、115)的下端具有一可使纖維束穿過的孔(103)，孔(103)設有一與纖維束彈性地接觸的彈性周邊件。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的紡絲裝置，其特征在于彈性周邊件周面是由有彈性的綁腿(131)構(gòu)成的。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的紡絲裝置，其特征在于彈性綁腿(131)圍繞孔(103)密封地固定在其上端并在其下端具有一直徑略小于一纖維束(130)的孔口。
29.根據(jù)權(quán)利要求26、27或28所述的紡絲裝置，其特征在于間隙設置在紡絲槽(101、115)上方并位于紡絲槽的上表面和形成長絲(34)的噴絲板(60)的下表面之間。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的紡絲裝置，其特征在于裝置(121、122)是為使強制流動氣體以平行于紡絲槽(101、115)的上表面流經(jīng)間隙而加以設置。
31.一種由有機溶劑中的纖維素溶液生產(chǎn)纖維素長絲的方法，其特征在于將溶液通過具有多個孔的噴絲板(60)而擠壓成多根長絲(34)，使長絲以纖維束(130)形狀經(jīng)過含水的紡絲槽(101、115)以從長絲中浸出溶劑并將一些隔板(108、109、110、111、112)放置在紡絲槽中以減小紊流。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于當纖維束(130)穿過紡絲槽(101、115)的出口時使它的截面面積減小。
33.根據(jù)權(quán)利要求31或32所述的方法，其特征在于隔板(108、109、110、111、112)是多孔的。
34.根據(jù)權(quán)利要求31至33的任一項所述的方法，其特征在于隔板(108、109、110、111、112)設置在紡絲槽(101、115)的多個高度上。
35.根據(jù)權(quán)利要求31至34的任一項所述的方法，其特征在于使長絲(34)通過噴絲板(60)和紡絲槽(101、115)之間的間隙并通過間隙以平行于紡絲槽的液體上表面方式提供強制流動氣體。
36.一種凝固由有機溶劑中的纖維素溶液所形成的纖維素長絲的紡絲裝置，其特征在于裝置具有一紡絲槽(101、115)，該紡絲槽用來在一纖維絲束(130)通過它時，從纖維絲束中浸出溶劑，紡絲槽具有減小紊流的隔板(108、109、110、111、112)。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的紡絲裝置，其特征在于隔板(108、109、110、111、112)是多孔的。
38.根據(jù)權(quán)利要求36或37所述的紡絲裝置，其特征在于隔板(108、109、110、111、112)是多孔板。
39.根據(jù)權(quán)利要求36、37或38所述的紡絲裝置，其特征在于隔板(108、109、110、111、112)安置在紡絲槽(101、115)的若干高度上。
40.根據(jù)權(quán)利要求36至39的任一項所述的紡絲裝置，其特征在于隔板(108、109、110、111、112)安置在紡絲槽(101、115)的上部區(qū)域。
41.根據(jù)權(quán)利要求36至40的任一項所述的紡絲裝置，其特征在于隔板(108、109、110、111、112)被設計成可處于緊靠通過紡絲槽(101、115)的一束或多束長絲的移動表面的位置。
42.根據(jù)權(quán)利要求36至41的任一項所述的紡絲裝置，其特征在于間隙設置的紡絲槽(101、115)上方并位于紡絲槽的上表面和形成長絲(34)的噴絲板(60)的下表面之間。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的紡絲裝置，其特征在于裝置(121、122)是為使強制流動氣體以平行于紡絲槽(101、115)的上表面流經(jīng)間隙而加以設置。
44.一種由有機溶劑中的纖維素溶液生產(chǎn)纖維素長絲的方法，其特征在于基本上如前述提到的說明和如附圖所示。
45.一種凝固由有機溶劑中的纖維素溶液所形成的長絲的紡絲裝置，其特征在于基本上如前面所提到的說明和如附圖所示。
46.在權(quán)利要求1至45的任一項中所請求的由方法或用本裝置所生產(chǎn)的纖維素長絲。
全文摘要
一種由有機溶劑的纖維素溶液中生產(chǎn)纖維素長絲的方法，其工序包括將溶液擠壓通過具有多個孔的噴絲板以形成多根纖維，使多根纖維橫過氣隙進入含水的紡絲槽以形成長絲并通過與紡絲槽水的上表面平行的氣隙供給強制流動氣體以及形成上述長絲所用的紡絲裝置，它包括一從長絲中浸出溶劑的紡絲槽、一位于紡絲槽上方的間隙以及橫過氣隙的氣體流動裝置。
文檔編號D01F2/00GK1124509SQ9419219
公開日1996年6月12日 申請日期1994年5月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月24日
發(fā)明者帕特里科·阿瑟·懷特, 馬爾科姆·約翰·海赫斯特, 艾倫·歐文斯, 伊恩·戴維·拉夫塞奇, 理查德·詹姆斯·戴維斯, 艾倫·塞勒斯, 杰奎琳·弗耶·麥克唐納, 邁克爾·科蘭·奎格利, 拉夫爾·德雷珀, 羅納德·德里克·佩恩 申請人:考脫沃茲纖維(控股)有限公司