СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОДУКТА
METHOD OF PRODUCT FABRICATION

Данное изобретение относится к способу получения продукта, в частности формованных продуктов, из основного вещества в устройстве для смешивания основного вещества с растворителем, где основное вещество для приготовления формовочного раствора смешивают с растворителем, а затем этот растворитель по меньшей мере частично удаляют из смеси и формовочный раствор подают в устройство для дальнейшей обработки продукта, причем формовочный раствор перед формовкой разбавляют.
Уровень техники
В данном случае продукт можно перевести в любое агрегатное состояние, например в жидкость или в формованное тело. Понятием «формованное тело» обозначают все возможные тела, изготовляемые из натурального или синтетического основного вещества. Как правило, это осуществляют с помощью формовочного инструмента, который придает основному веществу форму формованного тела. В качестве неограничивающего примера можно привести вискозное волокно.
Вискозные волокна представляют собой волокна, состоящие из основного вещества целлюлозы и производимые в промышленном масштабе вискозным методом. Химическая природа вискозных волокон сходна с химической природой хлопковых волокон.
Продуктом, сходным с вискозными волокнами, являются волокна Модал. Они также на 100% состоят из целлюлозы и так же как и вискозные волокна их изготавливают из натуральной целлюлозы. Однако благодаря несколько измененному способу изготовления достигают повышенной прочности и улучшенных свойств волокон.
К классу целлюлозных волокон относятся также волокна Тенсел и Лиоцелл. В случае с волокнами Лиоцелл, целлюлозу непосредственно и без изменения растворяют неядовитым растворителем NMMO (N-Метилморфолин-N-оксид), без предварительного взаимодействия с раствором едкого натра и превращения в ксантогенат. Прядение волокон Лиоцелл осуществляют в ванне разбавленного водой NMMO, где не достигают предела растворимости целлюлозы и поэтому образуется волокно. Для этого соответствующий прядильный раствор пропускают через фильеры. Этот способ получения волокон Лиоцелл описан, например, в DE 1713486, US-A-3447939 или GB 8 216 566. Получение подходящего прядильного раствора осуществляют, например, в горизонтальном месильном реакторе, показанном в DE 19837210 или WO 02/20885 A1.
В этих устройствах и по известным методикам получают прядильный раствор, имеющий вязкость, необходимую для дальнейшей обработки в ходе прядильного процесса, и соответствующую концентрацию целлюлозы. Однако соответствующие устройства для прядения могут обрабатывать только прядильные растворы с низкой вязкостью, что существенно снижает эффективность процесса приготовления прядильного раствора. Для специального применения необходимы очень низкие вязкости и, соответственно, низкое содержание целлюлозы, при этом такой прядильный раствор не может быть эффективно изготовлен посредством известной технологии.
Кроме того, в WO 2009/098073 описан подобный способ, в котором формовочный раствор разбавляют перед формовкой. Это означает, что высоковязкий прядильный раствор, вязкость которого превышает значение, при котором возможно прядение, накапливают в емкости промежуточного хранения, при необходимости нагревают, а затем подают в отдельный специальный реактор с разбавителем, где получают необходимую вязкость формовочного раствора.
Целью данного изобретения является упростить вышеописанный способ и усовершенствовать соответствующую установку для изготовления продукта.
Этой цели достигают посредством подачи разбавителя в устройство перед разгрузочным устройством и/или в разгрузочное устройство.
Это означает, что на выходе из разгрузочного устройства получают готовый формовочный раствор, который затем можно помещать в буферную емкость для временного хранения. В случае, если формовочный раствор должен быть использован сразу, отпадает необходимость в буферной емкости, и готовый формовочный раствор подвергают дальнейшей обработке, например его подают напрямую в формовочное устройство.
В отличие от способа, описанного в WO 2009/098073, сущность изобретения заключается не в разделении операции изготовления формовочного раствора, например прядильного раствора, и формовки, т.е. прядения, а в том, чтобы иметь на выходе из первого месильного реактора формовочный раствор с вязкостью, необходимой для придания окончательной формы. Оказалось, что в известных месильных реакторах перед разгрузочным устройством возможна работа с относительно высокой вязкостью, так что данное преимущество сохраняется и при новом способе согласно данному изобретению. Только в конце обработки в месильном реакторе или уже в самом разгрузочном устройстве осуществляют разбавление до вязкости, необходимой для формовочного раствора в соответствии с изобретением.
Также в данном способе имеет второстепенное значение, какое формованное тело получают. Преимущественно получают элементарные волокна, нетканый материал, филаментную нить. Но можно также получать пленки, полые волокна, мембраны и т.п. Формование раствора с получением требуемого целлюлозного формованного тела можно осуществлять посредством известных фильер для производства волокон, щелевых сопел или фильер для полых нитей. После формования, т.е. перед помещением отформованного раствора в коагуляционную ванну, можно также осуществлять вытягивание.
В качестве растворителя преимущественно используют третичный аминоксид, в частности моногидрат аминоксида. Однако изобретение этим не ограничивается. Изобретение также не ограничивается только целлюлозой, но распространяется и на такие вещества, как протеины, полилактиды, крахмал или смеси данных веществ.
В качестве разбавителя можно также использовать третичный аминоксид, но предусмотрены и другие разбавители.
Как уже описано в WO 2009/098073, концентрацию формовочного раствора и/или разбавителя можно контролировать с помощью оптического коэффициента (коэффициента преломления). В случае с разбавителем это осуществляют перед добавлением в формовочный раствор, и/или после разбавления формовочного раствора. Значение оптического коэффициента для разбавителя и/или формовочного раствора предпочтительно составляет от 1,40 до 1,50.
Для более качественного и эффективного смешивания разбавителя с формовочным раствором, согласно изобретению, предпочтительно обеспечивать задержку формовочного раствора после разгрузочного устройства. Это может быть обеспечено, например, посредством использования насоса, работающего на пониженных оборотах. Задержка приводит к тому, что формовочный раствор дольше находится в разгрузочном устройстве и лучше смешивается с разбавителем.
В другом воплощении данного изобретения в формовочный раствор перед разгрузочным устройством и/или в разгрузочном устройстве можно вводить добавку. Предпочтительно вводить добавку вместе с разбавителем.
Описание чертежа
Другие преимущества, признаки и подробности изобретения становятся понятны из нижеследующего описания предпочтительных воплощений, а также из чертежа, где показана блок-схема соответствующего изобретению способа получения формованных изделий из основного вещества, в частности из растительного сырья.
Необходимую для этого целлюлозу по питающей линии 1 подают в месильный реактор 2. Такого типа горизонтальные месильные реакторы известны, например, из DE 19940521 A1 или DE 4118884. Однако изобретение не ограничивается только реакторами такого типа. Изобретение охватывает все устройства для обработки, в которых растительное сырье подвергают обработке для последующего прядения.
В данном воплощении обработку растительного сырья осуществляют с помощью растворителя, предпочтительно моногидрата аминоксида, который подают в месильный реактор через другую питающую линию 3.
В месильном реакторе 2 происходит интенсивное перемешивание сырья с растворителем под воздействием тепла, а также испарение растворителя, в результате чего образуется относительно высоковязкий прядильный раствор. Далее данный прядильный раствор через разгрузочное устройство 4 можно подавать в буферную емкость 5. В этой емкости осуществляют его промежуточное хранение с подводом тепла.
Однако, согласно изобретению, этот относительно высоковязкий прядильный раствор, до его возможной подачи в буферную емкость 5, или непосредственно на окончательную обработку, следует разбавлять. Согласно изобретению, это осуществляют в разгрузочном устройстве 4, или даже перед разгрузочным устройством 4, в месильном реакторе 2, в его конечной секции. Предусмотрено также сочетание этих способов подачи разбавителя.
Для подачи разбавителя в разгрузочное устройство 4 предусмотрена дополнительная питающая линия 6, к которой подключен насос 7. Еще одна питающая линия для разбавителя обозначена номером 8. К данной линии 8 аналогичным образом подключен насос 9.
Между разгрузочным устройством 4 и возможной буферной емкостью 5 подключен еще один насос 14, с помощью которого задерживают формовочный раствор после разгрузочного устройства.
В соответствии с изобретением, способ осуществляют следующим образом.
Через питающие линии 1 и 3 основное вещество, в частности растительное сырье, и растворитель, подают в месильный реактор 2. При этом осуществляют интенсивное перемешивание с нагревом, причем подачу тепла можно осуществлять извне, посредством нагревательного кожуха, через нагреваемые месильные валы и/или через нагреваемые элементы механизма перемешивания (элементы шкивов). Дополнительному нагреву способствует также механический процесс перемешивания благодаря энергии сдвига. В результате испарения растворителя повышается концентрация формовочного раствора (прядильного раствора), таким образом при достижении концевой секции месильного ректора 2 перед разгрузочным устройством 4 достигают такого содержания основного вещества, что формовочный раствор имеет слишком высокую вязкость для последующего прядения. Поэтому его разбавляют разбавителем, который поступает через питающую линию 8 и/или питающую линию 6. При этом концентрацию формовочного раствора и/или разбавителя контролируют с помощью оптического коэффициента. Этот оптический коэффициент называют также коэффициентом преломления. Он характеризует преломление (изменение направления) и свойства отражения (отражение и полное отражение) электромагнитных волн при прохождении границы двух сред.
В данном случае предпочтительно контролировать оптический коэффициент разбавителя перед добавлением в формовочный раствор и оптический коэффициент формовочного раствора после разбавления. Значение оптического коэффициента для разбавителя и/или формовочного раствора предпочтительно составляет от 1,40 до 1,50.
Далее в формовочный раствор/смесь, перед разгрузочным устройством или в разгрузочное устройство, через питающие линии 6 и/или 8 предпочтительно вводят добавку. Добавку можно вводить вместе с разбавителем.
Когда возникает потребность в прядильном растворе, осуществляют забор разбавленного прядильного раствора из буферной емкости 5 и его продавливание через фильтр 10 для прядильного раствора с помощью насоса 13. Таким образом еще раз осуществляют гомогенизацию прядильного раствора. После этого прядильный раствор можно временно хранить в другой буферной емкости 11, если в этом есть необходимость. Затем в устройстве 12 осуществляют собственно прядение.
Список обозначений
1
Питающая линия
2
Месильный реактор
3
Питающая линия
4
Разгрузочное устройство
5
Буферная емкость
6
Питающая линия
7
Насос
8
Питающая линия
9
Насос
10
Фильтр для прядильного раствора
11
Буферная емкость
12
Устройство
13
Насос
14
Насос