製備纖維素管形膜的裝置和方法
2023-05-09 18:07:01 3
專利名稱：製備纖維素管形膜的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及製備纖維素管形膜的裝置，通過將在叔胺氧化物水溶液中的纖維素溶液擠壓到位於裝置下部的沉澱劑中製備纖維素管形膜，所述裝置包括配有主要呈環形的擠壓縫口的擠壓噴嘴，在由擠壓縫口形成的環的內部設置有用於沉澱劑的輸入管和用於所述沉澱劑的輸出管。本發明也涉及製備纖維素管形膜的方法。
US-PS2179181公開了一種能溶解纖維素的叔胺氧化物，由該溶液通過沉澱可製得纖維素模製體例如纖維。例如EP-A-0356419公開了這種溶液的製備方法。按照該公開文件，首先製備在叔胺氧化物水溶液中的纖維素懸浮液。所述胺氧化物含有最多達40％(重量)的水。加熱纖維素的含水懸浮液，並在減壓下除去水，直到纖維素溶解到溶液中。
由DE-A-2844163已知，為了製備纖維素纖維，在拉絲嘴和沉澱槽之間設置一個或多個空氣間隙，以實現噴嘴拉絲。這種噴嘴拉絲是必需的，因為在形成的拉絲溶液與裝水的沉澱槽接觸後，絲的拉伸過程變得十分困難。在沉澱槽中，在空氣隙中調節的絲結構固定。
DE-A-2830685進一步公開了纖維素絲的製備方法，在加熱狀態下，將叔胺氧化物的纖維素溶液拉製成長絲，長絲遇空氣冷卻，接著進入沉澱槽中，使溶解的纖維素沉澱。再用水潤溼拉成絲的絲表面，以避免其彎曲，而使相鄰的絲粘結。
WO93/13670公開了製備無縫管形膜的裝置。按照該文件公開的方法，通過配有環形擠壓縫口的擠壓噴嘴使纖維素溶液形成管，通過圓柱形芯軸拉制並進入到沉澱槽中。由此擠壓的管不會粘附到芯軸表面上，芯軸的表面覆蓋有水層，使得管的內側膠凝並通過圓柱形芯軸滑動。但是，該裝置存在的缺點是為了潤溼芯軸表面而供入的水會上升到擠壓縫口中，潤溼噴嘴前端，由此在真正的擠壓過程中，不僅已經發生不期望的膠凝，而且還使擠壓噴嘴冷卻。因此，這不是人們所希望的，因為經冷卻的噴嘴會使需擠壓的溶液冷卻，由此會降低其粘度，這樣就不再能無缺陷地擠壓出厚度均勻的膜。對此，如果要製備厚度不同的膜，那麼只有化費昂貴地改建上述裝置。
EP-A-0042517公開了由纖維素製備滲析薄膜的方法，其中所述的薄膜藉助於相應的噴嘴由平面膜或管形膜或空心絲製成。
WO95/35340公開了一種通過拉絲纖維素溶液到沉澱槽中製備定向纖維素膜的鼓泡法，其中通過制膜鼓泡噴嘴和置於沉澱槽下方的外部空氣間隙擠壓溶液。定向程度通過縱向和橫向拉伸提高。
DE-A-19515137公開了一種管形膜的製備方法，根據該方法，首先將纖維素溶液擠壓成管，用這種方式，即從環形噴嘴出口到進口處在擠壓方向上將這種管拉伸到沉澱介質中，並通過在管內部空間起作用的氣體過剩壓以1∶1-1∶10的比例擴展，即拉長。通過這種拉長，使得管因此與擠壓方向垂直拉伸。
WO95/07811公開了一種上述種類的裝置，即通過擠壓叔胺氧化物的纖維素溶液到位於裝置下方的沉澱劑中來製備纖維素管形膜，所述裝置包括配有基本上呈環形的擠壓縫口的擠壓噴嘴，其中在由擠壓縫隙形成的環的內部設置有用於沉澱劑的輸入管和用於所述沉澱劑的輸出管。在該裝置中，輸出管的下方設置有間隔墊圈，它能防止沉澱槽中擠壓管形膜的倒坍。
現有技術中，製備管形膜的裝置結構複雜。因此，本發明的目的是提供一種能夠製備管形膜的裝置，該裝置結構簡單。
通過將叔胺氧化物的纖維素溶液擠壓到位於裝置下方的沉澱劑中來製備纖維素管形膜的本發明的裝置包括配有基本上呈環形擠壓縫口的擠壓噴嘴，在由擠壓縫口形成的環的內部設置有用於沉澱劑的輸入管和用於所述沉澱劑的輸出管，其特徵在於用於沉澱劑的輸入管的底端位於所述沉澱劑輸出管的下方。
已經表明在本發明的裝置中，按簡單的方式來調節管內部的液面並首先保持恆定。此外，已經證明當沉澱劑在管的內部與擠壓方向即在沉澱槽中的傳送方向逆流時，對沉澱過程是有利的。在這方面，本發明也與現有技術不同，因為，如下所述，新鮮的沉澱劑總是與膜面接觸，在沉澱狀況下，纖維素的含量已經較高。與此相反，胺氧化物增加到最高的沉澱劑與膜面接觸，其中纖維素仍以很低的量沉澱。
本發明一個優選的實施方式的裝置的特徵在於，在擠壓縫口的下方設置有問隔器，優選地應如此構成間隔器，使得它們位於基本上呈圓形的區域內。
間隔器的橫截面面積要比由擠壓縫口的環形成的那個面積大。按這種方式，可使管形擠壓溶液的拉伸與傳送方向垂直。
間隔器的橫截面面積也可比由擠壓縫口的環形成的那個面積小。
間隔器優選地應這樣構成，使得它的橫截面面積的大小可以改變。例如該橫截面可以是帶有可移動滑道類似於一個帶孔隔板的一個圓盤或一個圓環時，可移動的部件可彼此重疊或相互交錯地滑動，從而可改變其外徑。
另外，橫截面面積大小的改變也可這樣來實現，可用空氣、水或這樣的一類物質進行進氣衝擊由彈性環例如橡膠製成的間隔器。通過置於內部的介質來調節彈性環的直徑。該實施方式的另一種方案的要點在於使用不完整的環，而是內側由固體部件，例如鋼或塑料組成並且在該內側上固定有彈性部件。另一個實施方式的要點在於半形殼也許由其固定點是可移動的弓形片組成，以致於因此而改變其外徑(雨傘原理)。
本發明也涉及纖維素管形膜的製備方法，包括通過配有基本上呈環形的擠壓縫口的擠壓噴嘴擠壓叔胺氧化物的纖維素溶液，將該溶液製成管狀，並將該溶液輸送到沉澱槽中，在這種情況下，不僅它們的內側，而且它們的外側與沉澱劑接觸，由此，纖維素沉澱並且形成管形膜，其特徵在於沉澱劑含有叔胺氧化物，其濃度在形成管狀溶液的傳送方向降低，形成管狀的溶液以其內側與沉澱劑接觸。
用本發明的方法可在傳送方向和/或與傳送方向垂直的方向拉伸形成管狀的溶液。
形成管狀的溶液可藉助於流體靜壓力或通過氣壓或藉助於間隔器在與傳送方向垂直的方向上拉伸。
經沉澱纖維素形成的管形膜在通過沉澱槽傳送後乾燥，優選使管形膜保持在應力下，以防止收縮。
本發明的方法特別適合於加工在含水N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)中的纖維素水溶液。
下面藉助於附圖詳細描述本發明裝置的一個優選實施方式。
圖1表示擠壓裝置下方部件的橫截面圖，所述裝置包括配有主要呈環狀擠壓縫口2的環形噴嘴1，用於新鮮沉澱劑(水或胺氧化物/水混合物)的輸入管3和用於所述沉澱劑的輸出管4。
纖維素溶液通過環狀拉絲液空間5通過擠壓縫口2擠壓，由此使纖維素溶液在位於沉澱槽表面7和環形噴嘴1的底側8之間的空間中擠壓成管形膜6。
擠壓管形膜的溶液6在沉澱槽7中抽出，在沉澱槽中，它們的外側與沉澱劑接觸，由此使溶解的纖維素膠凝並且使胺氧化物進入到沉澱槽中。在管6的內部也有沉澱劑存在，以致於纖維素也在內側膠凝。在這種情況下，也加入胺氧化物。
在該圖中，位於管6內部的沉澱劑的液面8的高度例如與沉澱槽7的相同。沉澱劑通過輸入管3輸入到管6的內部並通過輸出管4排出。按這種方法，可調節管6內部的沉澱劑的液面8。
在本發明的方法中，位於管6內部的沉澱劑的液面8既可以調得比沉澱槽的液面7高，也可以調得比液面7低。管6內部的沉澱劑的組成可與沉澱槽的組成不同。
管形膜6通過導向部件10抽出，並由此在傳送方向(稱之為沉澱槽7的方向)拉伸。
管形膜6通過間隔器9抽出。這種間隔器9具有圓形圓盤的形狀，所述圓盤通過杆11與噴嘴1牢固連接。間隔器9具有用於物質交換的常規鑽孔9a。輸入管3貫穿間隔器9。也可用環來代替圓盤作為間隔器。
用間隔器9拉伸管6，這就與垂直於傳送方向的拉伸相適應。應該清楚，圓形間隔器越大，垂直於傳送方向的這種拉伸就增加。
由於通過輸入管3供入新鮮的沉澱劑和通過位於輸入管3底端之上的輸出管4輸出所述用過的也稱為含胺氧化物的沉澱劑，所以在液面8的方向上胺氧化物的濃度增加或者換句話說，在管形膜6的傳送方向上降低。
在輸入管3的底端，也可設置有導向板(未示出)，以使來自輸入管3的液流向上轉動液面8。
垂直於傳送方向的拉伸也可通過用流體靜壓力來代替間隔器實現。對此，簡單的方法是將管6內部的沉澱劑的液面8調節到比沉澱槽的液面7高。在液面7之上的位於管6內部的沉澱劑的這部分壓力起到拉伸的作用。
拉伸也可藉助於氣壓來實現，在這種情況下，當然必須在噴嘴1上設置一個氣體輸入管(未示出)，藉助於該氣體鼓風位於噴嘴底側8和沉澱槽7之間空間中的管形膜6。此外，也可使氣體進行交換，也就是說，用過量的氣體進行加工。在這種情況下，當然也應在噴嘴上設置一個氣體輸出管(未示出)。
權利要求
1．製備纖維素管形膜的裝置，通過將在叔胺氧化物水溶液中的纖維素溶液擠壓到位於裝置下部的沉澱劑中製備纖維素管形膜，所述裝置包括配有主要呈環形的擠壓縫口的擠壓噴嘴，在由擠壓縫口形成的環的內部設置有用於沉澱劑的輸入管和用於所述沉澱劑的輸出管，其特徵在於用於沉澱劑的輸入管(3)的底端位於所述沉澱劑輸出管(4)的下方。
2．根據權利要求1的裝置，其特徵在於擠壓縫口(2)的下方設置有間隔器(9)。
3．根據權利要求1的裝置，其特徵在於間隔器(9)的構成應使得它位於一個基本上呈圓形的範圍內。
4．根據權利要求2或3之一的裝置，其特徵在於間隔器(9)的橫截面面積要比由擠壓縫口(2)的環形成的那個面積大。
5．根據權利要求1-4之一的裝置，其特徵在於間隔器(9)的構成應使得它的橫截面面積可以改變。
6．纖維素管形膜的製備方法，包括通過配有基本上呈環形的擠壓縫口的擠壓噴嘴擠壓叔胺氧化物水溶液中的纖維素溶液，將該溶液製成管狀，並將該溶液輸送到沉澱槽中，在這種情況下，不僅它們的內側，而且它們的外側與沉澱劑接觸，因此，纖維素沉澱並且形成管形膜，其特徵在於沉澱劑含有叔胺氧化物，其濃度在形成管狀溶液的傳送方向降低，形成管狀的溶液(6)以其內側與沉澱劑接觸。
7．根據權利要求6的方法，其特徵在於形成管的溶液在傳送方向上拉伸。
8．根據權利要求6或7之一的方法，其特徵在於形成管的溶液在與傳送方向垂直的方向上拉伸。
9．根據權利要求8的方法，其特徵在於形成管的溶液可藉助於流體靜壓力或通過氣壓在與傳送方向垂直的方向上拉伸。
10．根據權利要求8的方法，其特徵在於形成管的溶液可藉助於間隔器(9)在與傳送方向垂直的方向上拉伸。
11．根據權利要求6-10之一的方法，其特徵在於經沉澱纖維素形成的管形膜(6)在通過沉澱槽傳送後乾燥，使管形膜(6)保持在應力下，以防止收縮。
12．根據權利要求6-11一項或多項的方法，其特徵在於使用N-甲基嗎啉-N-氧化物作為叔胺氧化物。
全文摘要
本發明涉及通過將叔胺氧化物的纖維素溶液擠壓到位於裝置下方的沉澱劑中來製備纖維素管形膜的裝置,該裝置包括配有基本上呈環形的擠壓間隙,在由擠壓間隙形成的環的內部設置有沉澱劑的輸入管和所述沉澱劑的輸出管,其特徵在於用於沉澱劑的輸入管(3)的底端位於所述沉澱劑輸出管(4)的下方。
文檔編號B29C47/20GK1219148SQ98800246
公開日1999年6月9日 申請日期1998年3月20日 優先權日1997年3月21日
發明者C·施洛斯尼克爾, P·格斯帕爾特爾, A·科夫勒 申請人:連津格股份公司