[發明專利]一種溶劑紡纖維素紡絲液的連續脫泡裝置及方法

在審

• 申請號: 201911067288.3
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN110917663A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 婁善好;馬君志;王文華;劉長軍;張玉梅;戰云;曾憲彬
• 申請（專利權）人: 恒天海龍（濰坊）新材料有限責任公司
• 主分類號: B01D19/02
• 分類號: B01D19/02
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 李江

本發明提供一種溶劑紡纖維素紡絲液的連續脫泡裝置，包括旋轉傘形體、雙錐形螺帶；所述旋轉傘形體的作用是讓紡絲液從內表面流下；工作狀態時，所述旋轉傘形體的轉速高于雙錐形螺帶的轉速。本發明還包括利用溶劑紡纖維素紡絲液的連續脫泡裝置進行脫泡的方法。本發明綜合運用了真空條件下的離心分離脫泡、重力脫泡、攪拌刮膜脫泡等方式對紡絲液進行多級強制成膜和機械碎泡，具有脫泡效率高、脫泡徹底、生產連續好、易于操控等優點，尤其適合于流體特性會隨時間、溫度等因素發生變化的流體，且適用流體的粘度范圍廣。

技術領域

本發明屬于纖維制造技術領域，具體涉及一種溶劑紡纖維素紡絲液的連續脫泡裝置及方法。

背景技術

溶劑紡纖維素纖維是一種將天然纖維素直接溶解在N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)、離子液體等溶劑中形成溶液，經干濕法紡絲加工而成的再生纖維素纖維，它的生產過程無污染，產品使用后可自然降解，是一種真正的綠色環保纖維。溶劑紡纖維素纖維具有優良的物理機械性能和理化特性，可廣泛用于紡織服裝、裝飾用品、工業增強材料、非織造布等領域。

紡絲液制備是制造溶劑法再生纖維素纖維的關鍵步驟，溶液的品質是決定紡絲成型質量和纖維性能的關鍵。在紡絲液的制備過程中，如原料混合、攪拌溶解、輸送和過濾等階段，不可避免的會混入大量的空氣產生氣泡，在紡絲過程中較大的氣泡會造成斷頭、毛絲和膠塊等疵點，而細小的氣泡則保留在成品纖維中形成“氣泡絲”，降低成品纖維的強度。因此，在紡絲前必須徹底脫除紡絲液中的氣泡。但是由于紡絲液的粘度大，通常情況下達到數百至幾千帕斯.秒，氣泡脫除有一定難度。

纖維素的溶解是在加熱條件下進行的，制備的紡絲液對溫度的溫敏感性較高。溫度的波動會造成體系粘度發生較大變化，且紡絲液在較高溫度下長時間停留會使纖維素大分子發生降解，導致紡絲液粘度降低，從而影響紡絲穩定性和降低成品纖維的強度。所以，生產中要求盡量縮短紡絲液的脫泡時間，并盡可能的減少紡絲液的溫度波動。

生產上除去紡絲液中的氣泡，通常所用的方法是靜止真空脫泡法和狹縫溢流脫泡法。對于靜止脫泡，它是在真空狀態下使紡絲液中的氣泡靠自身浮力緩慢上升至液面，隨后破裂而除去。由于氣泡在高粘度流體中阻力極大，擴散速度很慢，特別是隨著料位高度的增大，氣泡從下部向表面的遷移需要相當長的時間，所以脫泡時間長，效率很低。靜置脫泡為間歇操作，物料在轉移過程容易重新引入氣泡和造成溫度波動。另外，對于溶劑紡纖維素紡絲液，包括其它某些對停留時間敏感的高粘度聚合物，長時間停留會使溶液的流體特性和品質發生改變，對紡絲成型和纖維品質造成不利影響。而狹縫溢流脫泡法是將溶液從帶有狹縫或孔眼的布料裝置中擠出后，均勻的分布桶體內壁或固定的傘狀結構上流延成薄膜，并借助重力緩慢流下，以縮短氣泡溢出表面的路程和時間。對于粘度極高的流體，其流動性很差，僅靠自身重力較難以自動流下形成厚度均勻的連續薄膜，往往容易聚集成股流下或呈塊狀滴落，造成無法脫泡或者脫泡效果不好。

專利CN10973137A公開了一種高粘度紡絲液連續脫泡裝置及方法，該專利的脫泡罐的上筒體內設有由多層上下對置的傘狀薄板構成傘體，下筒體內設有雙錐形螺帶，傘體和雙錐形螺帶均固定連接在同一根攪拌軸上。在脫泡過程中，紡絲液滴落到一級傘體上的外表面，并在重力和相對轉動的作用下形成薄膜，而后由一級傘體邊緣處流入倒置的二級傘體的內表面，繼而由二級傘體的內邊緣處流入三級傘體的外表面，紡絲液在二級傘體和三級傘體上擴散成薄層。紡絲液流入下筒體內形成積液后，由雙錐形螺帶進行攪拌脫泡。該專利采用的旋轉傘體對于紡絲液的均勻布料以及均勻流延成膜是有益的。但是該裝置無法依靠強大的離心力作用形成極薄的料層，并實現比重分離脫泡和剪切碎泡等作用。其原因在于，傘體旋轉過快時，一級傘體和三級傘體外表面上的料液會被甩飛而脫離傘面，而倒置的二級傘體內表面上的料液受到矢量向上的離心力作用而無法向下流動，甚至會從傘體上緣溢出，從而造成無法脫泡。事實上，該專利中要求攪拌軸的轉速不高于20rpm。另外，下筒體中雙錐形螺帶的攪拌脫泡對于高粘度流體的脫泡效果也欠佳，尤其是在低攪拌轉速下料液的流動性差，內部的氣泡很難逸出到紡絲液積液的表面。若采用快速攪拌，則會由于雙錐形螺帶上部攪拌末端的紊流特性，在攪拌過程中氣泡會重新帶入到紡絲液中，致使脫泡效率降低。