專利名稱：過(guò)濾顆粒狀的纖維素基材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于過(guò)濾固體纖維素基材料的裝置和方法。尤其是，本發(fā)明是關(guān)于在切碎或細(xì)分薄片、卷材或絮片形成的纖維素基材料期間產(chǎn)生纖維素基材料的細(xì)顆粒(例如“紙漿灰”)時(shí)，如何防止纖維素材料的損失。本發(fā)明也涉及形成一種含有分散在所用溶劑中的纖維素混合物，該混合物適宜于在加熱和加壓之前形成一種所謂“預(yù)混料”，使纖維素在加熱和加壓時(shí)溶解在溶劑中并形成一種能隨后成形的膠狀物，再經(jīng)擠壓形成纖維素產(chǎn)品，例如纖維或纖絲。
McCorsley等人的美國(guó)專利No.4,211,574、McCorsley等人的美國(guó)專利No.4,142,913和McCorsley的美國(guó)專利No.4,144,080均揭示了制造分散在氧化胺中的纖維素的固體前體的方法。在這些已知的方法中，將纖維素懸浮在一種混合物中，該混合物是一種在該懸浮溫度下纖維素的非溶劑，它含有氧化叔胺和水。所產(chǎn)生的固體產(chǎn)物為含有氧化胺和水的纖維素。當(dāng)加熱該固體產(chǎn)物時(shí)，它適合以片狀存在，就將纖維素溶解，生成一種具有適宜于紡絲粘度的溶液。雖然上述的現(xiàn)有技術(shù)中提到了纖維素是由細(xì)分的木紙漿生成的，但在這些現(xiàn)有專利中沒(méi)有揭示如何細(xì)分該木紙漿以及是否試圖回收在細(xì)分該木紙漿期間產(chǎn)生的木紙漿灰。
在McCorsley的關(guān)于制備一種纖維素膠狀物的美國(guó)專利No.4,416,698中，揭示了當(dāng)叔胺N—氧化物含有較佳量的水，將該纖維素研磨至同樣的預(yù)定的顆粒尺寸，同時(shí)加入至一臺(tái)擠壓機(jī)的機(jī)筒中。在升高溫度時(shí)，纖維素迅速溶解并生成一種具有更均勻組成的叔胺N—氧化物中的纖維素溶液。典型的是將纖維素和叔胺N—氧化物在一臺(tái)碾機(jī)中進(jìn)行研磨通過(guò)0.5mm篩，纖維素顆粒尺寸減小而纖維素分子量沒(méi)有明顯降解。在擠壓機(jī)中該混合物被加熱使纖維素溶解在叔胺N—氧化物—水混合物中，以在擠壓形成纖絲或薄膜之前形成膠狀物。然而還是沒(méi)有提到回收在纖維素研磨期間產(chǎn)生的木紙漿灰。
在實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)為了生產(chǎn)高質(zhì)量的具有相對(duì)較高固體含量的纖維素混合物，理想的是將纖維素材料，例如來(lái)自木紙漿的料卷或薄板或者木紙漿絮片，切碎成相對(duì)較大的薄片或顆粒，例如1至20cm2，而在其切割邊對(duì)纖維素材料的壓縮盡可能小。然而我們發(fā)現(xiàn)典型的是在切碎和細(xì)分纖維素薄片材料過(guò)程中，顯著量(例如高達(dá)2％重量)的纖維素薄片材料變成紙漿灰，通常就在該過(guò)程中損失掉。
本發(fā)明的一個(gè)目的是回收或再利用在切碎和細(xì)分纖維素薄片材料時(shí)產(chǎn)生的紙漿灰，使其成為在切碎過(guò)程中生成的較大的纖維素材料紙漿細(xì)分顆?；虮∑?。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是生成一種分散在纖維素溶劑(例如含有一種叔胺N—氧化物的溶劑)中的切碎或細(xì)分的纖維素材料混合物。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是在空氣流或氣體流中將切碎的纖維素材料輸送至分離裝置，并將較大的纖維素材料薄片與輸送氣流及較細(xì)的纖維素材料顆粒，例如紙漿灰分離。然后，將纖維素材料的較細(xì)顆粒從輸送空氣流或氣體流中濾出，并與較大的纖維素材料顆粒合并。
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供在權(quán)利要求1中要求保護(hù)的用于切碎固體纖維素基材料的裝置。
較好的是該分離裝置包括一個(gè)安裝在該分離裝置的入口和第一出口之間的篩子。
合適的是該過(guò)濾裝置包括多個(gè)過(guò)濾套(每個(gè)過(guò)濾套帶有一個(gè)管式過(guò)濾隔層)、一個(gè)用于引入載有顆粒狀纖維素材料的空氣沿徑向向內(nèi)通過(guò)過(guò)濾隔層以使顆粒狀纖維素材料沉積在該過(guò)濾隔層外面的裝置、用于周期性地向過(guò)濾篩充氣使任何沉積的顆粒狀物質(zhì)落入一個(gè)收集裝置的氣動(dòng)裝置以及用于將沉積的顆粒狀物質(zhì)從該收集裝置輸送至二級(jí)傳輸裝置的輸出裝置。該二級(jí)傳輸裝置可以包括用于從輸送空氣中分離顆粒狀纖維素材料的旋風(fēng)分離器。
較好的是該二級(jí)傳輸裝置帶有一個(gè)通到第一傳輸裝置管道的出口。然而，在一種不是最好的可選擇的設(shè)計(jì)中，該二級(jí)傳輸裝置可以直接通到二級(jí)輸入裝置。
本發(fā)明的另一方面是提供一種切碎固體纖維素基材料方法，包括將固體纖維素材料切碎成顆粒狀材料，從輸送氣流中分離切碎的纖維素材料的較大顆粒，從輸送氣流中過(guò)濾切碎的纖維素材料的較大顆粒分離之后剩余的切碎的纖維素材料的較細(xì)顆粒，將過(guò)濾的切碎的纖維素材料的較細(xì)顆粒與分離的切碎的纖維素材料的較大顆粒合并。
本發(fā)明的其它方面是提供形成含有溶解在纖維素溶劑中的纖維素的溶液的裝置和方法。較好的是該纖維素溶劑包括水和/或另一種纖維素非溶劑。
合適的是該纖維素溶劑包括任何適合的可與水混溶的氧化叔胺。較好的氧化叔胺為環(huán)狀一(N—甲胺—氧化物)化合物例如N—甲基—嗎啉—N—氧化物、N—甲基哌啶—N—氧化物、N—甲基吡咯烷酮—氧化物、二甲基環(huán)己胺氧化物等等。
下面參照附圖作為例子敘述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，其中

圖1是表示用于形成至少含有纖維素和纖維素溶劑的混合物的裝置的示意圖；圖2a和2b分別為顯示沉積在過(guò)濾套外部的顆粒狀材料的側(cè)面示意圖和剖面示意圖。
圖3a和3b分別為顯示去除以前沉積在過(guò)濾套外部的顆粒狀材料的側(cè)面示意圖和剖面示意圖4是在圖1中所示裝置的預(yù)混器的放大剖面示意圖；圖5是在圖1中所示裝置的儲(chǔ)存漏斗的部分放大剖面圖，以及圖6和圖7分別是在圖1中所示裝置的往復(fù)式雙活塞泵部分放大的末端剖面示意圖和俯視圖。
圖1，總體地用標(biāo)號(hào)1表示，顯示用于形成分散在纖維素溶劑中的纖維素材料混合物的裝置。裝置1包括第一組紙漿卷2，第二組紙漿卷3，紙漿切碎裝置4和相連的風(fēng)扇23，紙漿分離器5a和5b，過(guò)濾裝置6，預(yù)混器7a和7b，儲(chǔ)存漏斗84和85以及往復(fù)式雙活塞泵88和89。
纖維素材料的第一多層卷料9是通過(guò)使用下方的壓料輥對(duì)8和上方的壓料輥對(duì)10從第一組紙漿卷2引出卷料而形成的。在壓料輥對(duì)8和10的行程之間，第一卷料9在有間距的一對(duì)卷料導(dǎo)向板11之間輸入。纖維素材料的第二多層卷料12也是通過(guò)使用下方的壓料輥對(duì)13和上方的壓料輥對(duì)14從第二組紙漿卷3引出卷料而形成的。該第二卷料在壓料輥13和14之間通過(guò)有間距的卷料導(dǎo)板15導(dǎo)入。導(dǎo)板11和15分別位于壓料輥8和10及13和14之間，從而將多層卷料9和12在壓料輥之間導(dǎo)入而不需操作者干預(yù)。較好的是導(dǎo)板11和15是鉸接的，以便當(dāng)使用時(shí)在導(dǎo)板之間存在阻塞的情況下進(jìn)行檢修。
如圖1所示，在第一組紙漿卷2中有八個(gè)紙漿卷而在第二組紙漿卷3中有四個(gè)紙漿卷。紙漿卷根據(jù)用預(yù)定方法從紙漿材料生產(chǎn)的液體產(chǎn)物的粘度供給直接用戶。雖然批次之間的額定粘度不同，直接用戶可以選擇額定粘度落入預(yù)先選擇的粘度范圍的原料卷。因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)將具有高額定粘度和低額定粘度的紙漿卷混合在一起以產(chǎn)生具有所需中等額定粘度的紙漿材料“混合物”，可得到更好質(zhì)量的纖維素預(yù)混物，因此在第一組紙漿卷2中紙漿卷具有較低值范圍的額定粘度而在第二組紙漿卷3中具有較高值范圍的額定粘度?？刂凭砹?和12至切碎裝置4的傳輸速度以提供一種具有所需額定粘度的紙漿材料混合物。
為了產(chǎn)生稠的預(yù)混物，重要的是精確控制加入至預(yù)混器7a和7b中進(jìn)行混合的纖維素的量。由于紙漿卷含有纖維素和水，必需確定紙漿卷中水的含量及得出存在的纖維素的無(wú)水干重。最簡(jiǎn)單的方式是在將所需重量的紙漿加入預(yù)混器7a或7b之前將來(lái)自切碎裝置4的切碎紙漿在稱量?jī)x器(未圖示)上稱重。如果使用該方法，假設(shè)紙漿卷含有選定重量百分?jǐn)?shù)的纖維素和選定重量百分?jǐn)?shù)的水，例如94％(重量)的纖維素和6％(重量)的水。然而，較好的是使用傳感器16和17感測(cè)卷料9和12，分別計(jì)算卷料輸入至切碎裝置時(shí)紙漿材料的無(wú)水干重。
傳感器16和17各包括一個(gè)用于測(cè)量復(fù)合層迭卷料9或12每單位面積重量的β射線掃描器，也可包括采用微波吸收技術(shù)的濕度測(cè)量裝置，以測(cè)量卷料9或12的水分含量。如果不進(jìn)行濕度測(cè)量，每條卷料的水分含量被認(rèn)為約為卷料重量的6％，剩余94％(重量)為纖維素。根據(jù)卷料9或12每單位面積的重量，每條卷料的寬度和每條卷料的水分含量的信號(hào)，可以計(jì)算輸送至切碎裝置4的纖維素的量，該數(shù)值用于控制加入至每一預(yù)混器的纖維素的量。
也裝有金屬探測(cè)器18和19，用于探測(cè)在卷料9和12中不希望存在的金屬。如果探測(cè)到金屬，該程序能自動(dòng)停止。
多層的纖維素材料第一和第二卷料9和12被送入切碎裝置4的入口，在此這些卷料被切割或粉碎成無(wú)規(guī)則形狀的紙漿材料的碎片或顆粒。切碎裝置4裝有旋轉(zhuǎn)的切割刀，用以切碎或撕碎纖維素卷料，而對(duì)卷料切邊的壓縮盡可能地小。這是所希望的，這樣切割的卷料以后能較好地膨脹以及與氧化胺和水混合。特別理想的紙漿撕碎機(jī)型號(hào)是由Ulster Engineering制造并由Birkett Cutmaster Limit-ed銷售的稱為“AZ 45 Special”的切割機(jī)。該撕碎機(jī)裝有刀型切割機(jī)(型號(hào)31mm×7刀)。切碎裝置4的轉(zhuǎn)刀20以大約140rpm轉(zhuǎn)動(dòng)，將纖維素材料切割成大至1至20cm2(典型地為3至15cm2)的無(wú)規(guī)則形狀或碎片。然而，除了生成這些相對(duì)大的纖維素材料碎片或顆粒，該割刀也產(chǎn)生一定量的更細(xì)的纖維素顆粒或“紙漿灰”。典型的是，在卷料切碎加工中，高達(dá)99％的卷料被切割成這些較大的纖維素材料碎片或顆粒，剩余的1％形成紙漿灰。
切割和切碎的紙漿材料，包括紙漿灰，從切碎裝置4的出口處排出，通過(guò)圓截面管道21被輸送至分流閥22。紙漿材料在由在切碎裝置4的出口處的空氣扇23產(chǎn)生的空氣流中傳送，風(fēng)扇在空氣入口處A通過(guò)過(guò)濾器24吸入空氣。該風(fēng)扇帶有葉片，其上裝配有割刀，可使從切碎裝置4排出的纖維素材料顆粒進(jìn)一步切細(xì)和粉碎。
該加工過(guò)程以分批法進(jìn)行，根據(jù)分批加工中運(yùn)行的部分，分流閥22將來(lái)自管道21的切碎的紙漿通過(guò)管道25導(dǎo)入至紙漿分離器5a或通過(guò)管道26導(dǎo)入至紙漿分離器5b。紙漿分離器5a和5b以相類似的方法操作，下文中將僅詳細(xì)敘述紙漿分離器5a。
紙漿分離器5a具有入口27，位于和第一入口27成一直線處的第一出口28以及偏離入口27和第一出口28之間路徑的第二出口29。網(wǎng)篩30成一角度安置在入口27與第一出口28之間的路徑上。在使用時(shí)，切碎的紙漿材料(包括紙漿灰)在空氣流中通過(guò)管道25傳送，經(jīng)過(guò)入口27并被引至第一出口28。網(wǎng)篩30的篩目大小為2.45mm(0.1英寸)，使得顆粒尺寸大至2.45mm(0.1英寸)的紙漿灰和傳送的空氣流通過(guò)，并從第一出口28排出。較大的切碎的纖維素材料顆粒(大到不能通過(guò)網(wǎng)篩30)被傾斜的網(wǎng)篩30偏轉(zhuǎn)向下通過(guò)第二出口29。從第一出口28排出的紙漿灰和傳送空氣流通過(guò)管道31和32進(jìn)入過(guò)濾裝置6的入口。
過(guò)濾裝置6用于將紙漿灰與傳送空氣流分離。特別適用的過(guò)濾裝置6的形式包括由NEU Engineering Limited of Woking，Sur-rey，England制造的JETLINE V過(guò)濾器。這樣的過(guò)濾裝置6帶有垂直排列安置的多個(gè)過(guò)濾套，例如十二排每排八個(gè)過(guò)濾套(參見(jiàn)圖2a、2b、3a、3b)。每一個(gè)過(guò)濾套40為近1m2時(shí)，所有96個(gè)過(guò)濾套給出約100m2總截面積，過(guò)濾套由支撐在不銹鋼絲制成的剛性垂直框架41上的針刺氈構(gòu)成。過(guò)濾裝置6在正壓下運(yùn)行，載有紙漿灰的輸入空氣向上吹并以圖2a中的箭頭方向徑向向內(nèi)通過(guò)管形過(guò)濾套40。紙漿灰的“塊狀物”42聚集在過(guò)濾套40的外部，而“清潔”空氣向上輸送通過(guò)文丘里輸出管44。清潔空氣在45(參見(jiàn)圖1)以箭頭方向排出。
紙漿灰塊狀物42通過(guò)連成整體的文丘里管44向下周期性地脈沖輸送空氣而從過(guò)濾套40上除去，每排過(guò)濾管依次清洗。每次清潔操作包括通過(guò)管道46從壓縮空氣管線47向下注入壓縮空氣。這使流經(jīng)過(guò)濾套的空氣流暫時(shí)反向并使該過(guò)濾套急劇膨脹，這樣就將紙漿灰拋棄(參見(jiàn)圖3a和3b)。從過(guò)濾套40去除的紙漿灰落入位于過(guò)濾裝置6底部的儲(chǔ)存漏斗50。儲(chǔ)存漏斗50具有四個(gè)向內(nèi)傾斜的側(cè)面并向下朝向回轉(zhuǎn)閥51。漏斗50的四壁均帶有一對(duì)周期性運(yùn)行的噴嘴52，以防止紙漿灰聚集在漏斗50的傾斜壁上。
在回轉(zhuǎn)閥51旋轉(zhuǎn)和紙漿灰風(fēng)扇5 5運(yùn)行時(shí)，紙漿灰通過(guò)管道56輸送至分流閥57。根據(jù)哪一“批次”路徑在運(yùn)行，分流閥57讓紙漿灰流通過(guò)管道58a轉(zhuǎn)入旋風(fēng)分離器59a，或者通過(guò)管道58b轉(zhuǎn)入旋風(fēng)分離器59b。假定分流閥57設(shè)置成使紙漿灰和輸送空氣送入旋風(fēng)分離器59a，紙漿灰從后者排出并通過(guò)管道60以T型方式進(jìn)入從分離器5a的第二出口29導(dǎo)出的管道62?；剞D(zhuǎn)閥61裝在管道60中，還有一個(gè)回轉(zhuǎn)閥63裝在管道62中與其入口端相鄰。如果這些閥門61和63轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)管道60輸送的紙漿灰就與被紙漿分離器5a分離的切碎的纖維素材料的較大顆粒重新結(jié)合。從旋風(fēng)分離器59a排出的空氣通過(guò)管道70循環(huán)回到分離裝置6以進(jìn)一步提取可能仍然存在于從旋風(fēng)分離器59a排出的空氣中的紙漿灰。
當(dāng)分流閥22設(shè)置成使切碎的紙漿和輸送空氣流入管道26時(shí)，分離器5b進(jìn)行運(yùn)行。紙漿灰從分離器5b的第一出口排出，并通過(guò)管道72和32輸送至過(guò)濾裝置6。分流閥57確保來(lái)自過(guò)濾裝置6的紙漿灰通過(guò)管道58b分流至旋風(fēng)分離器59b，從該處紙漿灰通過(guò)出口74與在分離器5b中分離并通過(guò)管道75排出的纖維素材料的較粗顆粒重新結(jié)合。這種紙漿灰的重新結(jié)合當(dāng)回轉(zhuǎn)閥76和77在運(yùn)轉(zhuǎn)而不在其靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)發(fā)生。
每批加工大約1,000lb木紙漿，每小時(shí)加工四批。這樣每小時(shí)加工4,000lb木紙漿，約有1％(即40lb)的紙漿灰與切碎的紙漿材料的較大顆粒重新結(jié)合。如果沒(méi)有過(guò)濾裝置6，該量的木紙漿灰就會(huì)在加工過(guò)程中損失掉。
來(lái)自管道62和75的切碎的紙漿和紙漿灰根據(jù)所加工的批次分別被加至預(yù)混器7a和7b的相應(yīng)入口80和81。入口80和81用熱水套層82(參見(jiàn)圖4)方便地加熱，熱水(例如49℃(120°F))通過(guò)該熱水套層循環(huán)。熱水是通過(guò)熱水供應(yīng)管道82a供給的，并通過(guò)熱水回管82b返回。
由于預(yù)混器7a和7b基本上是相同的，所以只詳細(xì)敘述預(yù)混器7a。預(yù)混器7a還有四個(gè)用于導(dǎo)入氧化叔胺水溶液的入口83(圖中只顯示了一個(gè))，混合物包括78％(重量)氧化胺和22％(重量)水。特別優(yōu)選的氧化叔胺是N—甲基—嗎啉—N—氧化物。氧化胺溶液的溫度在導(dǎo)入預(yù)混器之前仔細(xì)控制在所需的約82℃(180°F)溫度，例如80℃(176°F)。導(dǎo)入至預(yù)混器7a中的氧化胺溶液的量通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)和在供料管道83d中的閥門83c仔細(xì)控制，以產(chǎn)生一種與加入的紙漿混合的混合物，包括約13份(重量)纖維素材料和87份(重量)氧化胺以及水。典型的是在每批中加入約8000lb氧化胺溶液和約1200lb切碎的紙漿至預(yù)混器中。
通常還向每一預(yù)混器中加入一種穩(wěn)定劑(例如粉末狀的棓酸丙酯(propyl gallate))用于與其它材料混合。加入該穩(wěn)定劑以防止或減少氧化胺的分解和纖維素的分解。適宜的是在切碎的紙漿即將導(dǎo)入至預(yù)混器之前加入其中。在此階段可以加入其它添加劑。這些添加劑的實(shí)例為消光劑(例如二氧化鈦)、粘度調(diào)節(jié)劑和顏料。
預(yù)混器7a包括在其中安裝了有徑向伸出的葉片65a的水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸65的混合腔。葉片65a是犁型葉片攪拌器并適宜地在不同的軸面徑向伸出。水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸65通過(guò)安裝在外面的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，且以約72r.p.m.相對(duì)較慢地轉(zhuǎn)動(dòng)。成排安裝在預(yù)混器7a的混合腔壁上的是四臺(tái)隔開的精煉混合器67(圖4中只顯示了其中的一臺(tái))，每臺(tái)均由安裝在外部的馬達(dá)67a驅(qū)動(dòng)以約3000r.p.m.的速度相對(duì)較快地旋轉(zhuǎn)。每個(gè)精煉葉片的旋轉(zhuǎn)軸68與緩慢旋轉(zhuǎn)葉片65a的旋轉(zhuǎn)軸垂直，以4至6m/s(較好為5—5.5m/s)的末端速度旋轉(zhuǎn)。快速旋轉(zhuǎn)的精煉混合器67主要用以將在氧化胺溶液中膨脹后的切碎的紙漿較大顆粒斬碎。緩慢旋轉(zhuǎn)的葉片用以將導(dǎo)入的組分混合在一起以利于纖維素分散在氧化胺溶液中。緩慢旋轉(zhuǎn)葉片65a和快速旋轉(zhuǎn)精煉混合器67的結(jié)合產(chǎn)生了一種均勻混合的分散在氧化胺和水中的纖維素材料混合物。圖4中所示的65c、67b和83e表示用于自動(dòng)控制全過(guò)程(尤其是馬達(dá)65b、馬達(dá)67a和質(zhì)量流量計(jì)上游的閥門83c)的電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一部分，每臺(tái)預(yù)混器的外殼(它提供了混合腔的壁)帶有加熱套69，溫度典型的為約82℃(180°F)(例如80℃(176°F))的熱水在其周圍循環(huán)以使每個(gè)混合腔中的物質(zhì)保持在82℃(180°F)(例如80℃(176°F))的升高的溫度下。熱水通過(guò)供應(yīng)管道69a供給并通過(guò)回流管道69b返回用于再加熱。每一混合操作典型地進(jìn)行約21分鐘。氧化胺溶液首先在5分鐘左右輸入預(yù)混器，隨后在約10分鐘左右期間輸入紙漿和加入的棓酸丙酯。然后在82℃(180°F)(例如80℃(176°F))的升高的溫度下混合操作至少四分鐘，典型的為6分鐘，在該時(shí)間內(nèi)得到高質(zhì)量的混合物，其中纖維素材料被粉碎成分散的單個(gè)纖維，它們基本上均勻分散在氧化叔胺中。結(jié)果得到一種具有約13％的相對(duì)較高纖維素含量的預(yù)混物。該預(yù)混物隨后可在熱和壓力的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N粘稠物，其中纖維素溶解在氧化胺溶液中，如此產(chǎn)生的粘稠物適用于后續(xù)生產(chǎn)纖維素產(chǎn)品。我們發(fā)現(xiàn)特別適合的混合器是由在英國(guó)的Swallowfield，Near Reading，Berkshire的Winkworth Machin-ery Limited生產(chǎn)的RT3000 Model Mixer。
預(yù)混器7a和7b具有帶閥門的底部出口82a和82b，它們分別連至垂直儲(chǔ)存漏斗84和85的入口83a和83b。漏斗84和85分別帶有出口86和87，它們分別與往復(fù)式活塞泵88和89的入口側(cè)連接。泵88和89分別帶有連至粘稠物形成單元(未予示出)的輸出管道90和91。根據(jù)所加工的批次，該混合物或者通過(guò)儲(chǔ)存漏斗84從預(yù)混器7a流到活塞泵88，再通過(guò)輸出管道90輸送至粘稠物形成單元，或者通過(guò)儲(chǔ)存漏斗85從預(yù)混器7b流到活塞泵89，再通過(guò)輸出管道91輸送至粘稠物形成單元。
儲(chǔ)存漏斗84和85分別保存在預(yù)混器7a和7b中生成的在正確稠度和粘度的均勻混合條件下的混合物。由于儲(chǔ)存漏斗84和85是相同的，往復(fù)式活塞泵88和89是相同的，下面將只詳細(xì)敘述儲(chǔ)存漏斗84和活塞泵88。
儲(chǔ)存漏斗84(圖5中所示)垂直安裝并帶有圓柱形上面部分84a和截頭圓錐形的下面部分84b。加熱管84c安裝在部分84a和84b的外面用來(lái)讓熱水環(huán)繞流經(jīng)漏斗壁以使漏斗內(nèi)的物質(zhì)保持在82℃(180°F)(例如80℃(176°F))的升高的溫度。熱水通過(guò)入口84h和84i供給并從出口84j和84k返回。在儲(chǔ)存漏斗內(nèi)，垂直的軸向安置的帶有軸向隔開的徑向臂84e的轉(zhuǎn)動(dòng)軸84d是可以2—10r.p.m.相對(duì)緩慢的速度旋轉(zhuǎn)的。該轉(zhuǎn)動(dòng)軸84d由上部軸承(未予顯示)、下部軸承84g和安置在徑向臂84p上的中部軸承支撐。軸向相鄰的一對(duì)臂84e帶有常用的攪拌器84f，在圖4中顯示了四個(gè)這樣的攪拌器84f。這些攪拌器84f安置在臂84e的徑向外端，用于清除與漏斗84壁相鄰的攪拌路徑。在使用時(shí)攪拌器84f用于攪拌在儲(chǔ)存漏斗84的上面部分84a和下面部分84b所含的預(yù)混物。在圖5中只顯示了一半數(shù)目的臂84e和攪拌器84f，因?yàn)閷?duì)應(yīng)的臂和攪拌器(未予顯示)延伸到漏斗84的右面，在右面的每一個(gè)臂與其相應(yīng)的臂84e沿直徑成一直線。在上面部分84a帶有在上的攪拌器84f的臂84e與在下面部分84b帶有在上的攪拌器84f的臂84e對(duì)齊(即在相同軸面上)。在上面部分84a帶有在下的攪拌器84f的臂84e和在下面部分84b帶有在下的攪拌器84f的臂84e也處于同一平面對(duì)齊，但偏離含有其它徑向臂84e的軸平面(例如90°)。應(yīng)理解圖5僅是示意性的，因?yàn)槠频膹较虮劬@示在圖中。
進(jìn)入儲(chǔ)存漏斗84的預(yù)混物可保持在升高的溫度下粘稠的可適用的狀態(tài)，儲(chǔ)存所需的一段時(shí)間，例如長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)。相對(duì)緩慢旋轉(zhuǎn)的攪拌器84f使纖維素保持分散在氧化胺溶液中，這樣混合物保持在均勻狀態(tài)。該預(yù)混物在輸送至粘稠物形成單元之前可如此保持在可適用的條件下一段時(shí)間，這就給生產(chǎn)過(guò)程提供了有用的控制程度。這樣儲(chǔ)存漏斗84提供了在生產(chǎn)過(guò)程中的間斷，并能承受在它之前的任何間斷(例如由于失誤等必須停止系統(tǒng)的運(yùn)行而導(dǎo)致的)不需要廢棄已經(jīng)混合的預(yù)混物。
往復(fù)式活塞泵88是一種雙活塞的液壓驅(qū)動(dòng)的，稱作“混凝土泵”。特別適用的混凝土泵為由Schwing GmbH生產(chǎn)的SchwingKSP 17 HD EL型泵。我們發(fā)現(xiàn)該混凝土泵88特別適用于將預(yù)混物輸送至粘稠物形成單元而不使預(yù)混物失去其均勻性。在運(yùn)行中，閥門95打開，預(yù)混物通過(guò)漏斗84的出口輸送至泵88的入口96(參見(jiàn)圖6和7)。在雙活塞泵的活塞之一的吸入沖程中，預(yù)混物通過(guò)漏斗的出口被抽入泵88的兩個(gè)泵筒97和98中的一個(gè)。在隨后活塞的向前排料沖程中，先前抽入泵筒的預(yù)混物通過(guò)輸送管99被推出，以便通過(guò)輸出管道90運(yùn)送。輸送管99安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸100上，在液壓油缸的驅(qū)動(dòng)下，在圖7中實(shí)線所示位置(這時(shí)泵筒98與管道90連接)與虛線所示位置(這時(shí)泵筒97與管道90連接)之間繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)提升閥可控制從兩個(gè)泵筒交替地流動(dòng)。在圖6中，開口101(如點(diǎn)劃線所示)是輸出管道90的入口，而開口102和103分別位于泵筒97和98的底端。輸送管道100和泵的其余部分的操作在Schwing美國(guó)專利No.4,373,876中有更詳細(xì)的敘述，其全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。我們發(fā)現(xiàn)往復(fù)式活塞泵88耐用且具有正向壓出作用用于輸送纖維素預(yù)混物。相對(duì)緩慢的往復(fù)式活塞不會(huì)從纖維素中明顯“壓出”和分離氧化胺，并且不會(huì)粉碎纖維素。這主要是因?yàn)橐苿?dòng)活塞的大部分動(dòng)能用于移動(dòng)預(yù)混物。而且該泵可用作計(jì)量泵。因?yàn)槊總€(gè)泵筒的體積是已知的，以及因?yàn)槊總€(gè)泵筒吸入沖程時(shí)充滿預(yù)混物，所以在每個(gè)排出沖程所排出的預(yù)混物的量可以精確測(cè)定。這樣在一段時(shí)間內(nèi)輸送的預(yù)混物的量，可以通過(guò)控制往復(fù)式活塞的速度而精確控制。該泵使用比較可靠，不會(huì)導(dǎo)致纖維素從氧化胺中分離出，并且可以精確計(jì)量預(yù)混物。該預(yù)混物約含有13％(重量)的纖維素，往復(fù)式活塞泵能可靠而有效地泵送預(yù)混物。
來(lái)自泵88、89的預(yù)混物通過(guò)有熱水跟蹤的管道90、91輸送至粘稠物形成單元，如此形成的粘稠物隨后成形并再生成纖維素產(chǎn)品，例如纖維、纖絲、棒材、管材、板材和薄膜。管道90和91分別帶有閥門92a和92b，循環(huán)管道93a和93b連接在閥92a和92b的上游，以將泵88和89的出口連接到儲(chǔ)存料斗7a和7b的入口。管道93a和93b分別裝有閥門94a和94b。通過(guò)關(guān)閉閥門9 2a和92b以及打開閥門94a、94b和95，預(yù)混物可圍繞包括儲(chǔ)存漏斗7a和7b的封閉回路泵送而不泵至粘稠物形成部分。這樣如果管道90、91在閥門92a、92b的下游發(fā)生阻塞，這兩個(gè)閥門可以關(guān)閉，混合物可以循環(huán)回到儲(chǔ)存漏斗。
在所述的裝置中，許多管道是用隔熱材料保護(hù)的。尤其是熱水供應(yīng)管道83d和96a，與漏斗入口84h和84i連接的供應(yīng)管道(未予顯示)；分別連接預(yù)混器82a和82b與儲(chǔ)存漏斗入口83a和83b的管道同樣是用隔熱材料保護(hù)的。輸出管道90和91也是用隔熱材料保護(hù)的。
雖然在此沒(méi)有顯示和詳述，控制來(lái)自紙卷的卷料輸入至切碎裝置的步驟，將切碎紙漿供入預(yù)混器的步驟(包括回收從切碎紙漿濾出的細(xì)顆粒的步驟)，將所需量的預(yù)混物組分加入至預(yù)混器的步驟，在預(yù)混器中混合預(yù)混物組分的步驟，在儲(chǔ)存漏斗中攪拌所生成的預(yù)混物的步驟以及將預(yù)混物泵送至粘稠物形成單元的步驟較好的是在計(jì)算機(jī)控制下自動(dòng)控制。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明可應(yīng)用于紡織工業(yè)以生產(chǎn)纖維素產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種用于切碎固體纖維素基材料的裝置，包括用于將纖維素材料粉碎成不同尺寸的顆粒纖維素材料并帶有出口的切碎裝置4，帶有入口27、第一出口28、第二出口29和分離部件30的分離裝置5a和5b，以及用于將從切碎裝置的出口排出的送顆粒狀纖維素材料在氣流中輸送到分離裝置的入口27的輸送裝置21、25和26，分離部件30用于從以氣流形式輸送的顆粒狀材料中分離出較大的顆粒狀纖維素材料顆粒并將它們輸送至第二出口29，顆粒狀纖維素材料的較細(xì)顆粒以氣流形式從所述第一出口28排出，其特征在于該裝置還包括用于提取以氣流形式輸送并從分離裝置的第一出口28排出的顆粒狀纖維素材料的較細(xì)顆粒的過(guò)濾裝置6，以及用于將分離裝置6提取的顆粒狀纖維素材料的較細(xì)顆粒與從所述分離裝置的第二出口29排出的較大顆粒合并的復(fù)合裝置包括管道56、58a、58b、60、62、74和75。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于分離部件包括安裝在分離裝置5a和5b的入口27和第一出口28之間的網(wǎng)篩30。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于過(guò)濾裝置6包括各具有管形過(guò)濾壁的多個(gè)過(guò)濾套40，用于吸入載有顆粒狀纖維素材料并從分離裝置5a和5b的第一出口28排出的空氣使之徑向向內(nèi)通過(guò)所述過(guò)濾壁使顆粒狀纖維素材料沉積在過(guò)濾壁外面的裝置，送氣裝置(44，46，47)用于使過(guò)濾套40周期性地膨脹，使任何沉積的顆粒狀材料落入收集裝置50，以及輸出裝置用于連接復(fù)合裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于過(guò)濾套40是垂直地成排安裝的。
5.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于復(fù)合裝置包括用于從輸送空氣中分離顆粒狀纖維素材料的旋風(fēng)分離器59a和59b。
6.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于復(fù)合裝置包括用于輸送從分離裝置5a和5b的第二出口29排出的大顆粒第一管道裝置62和75以及連接過(guò)濾裝置6的出口的第二管道裝置56、58a、58b、60和64，所述第一和第二管道裝置相互連通。
7.用于生成含有分散在溶劑中的纖維素的混合物的裝置，包括權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于混合物生成裝置還包括帶有混合腔的預(yù)混器7a和7b、用于將至少一種液體導(dǎo)入混合腔的第一輸入裝置83、用于將顆粒狀纖維素材料導(dǎo)入混合腔的第二輸入裝置80和81、在混合腔內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)以混合導(dǎo)入混合腔的纖維素材料和纖維素材料溶劑的混合裝置65和65a、以及用于排出來(lái)自預(yù)混器7a和7b的含有纖維素的混合物的輸出裝置82a和82b，其中所述復(fù)合裝置包括第一輸送裝置，該裝置包括用于將從分離器5a和5b的第二出口29排出的顆粒狀纖維素材料顆粒輸送至第二輸入裝置80和81的第一管道62和75，以及第二輸送裝置，它包括用于將由過(guò)濾裝置6提取的顆粒狀纖維素材料顆粒輸送至第二輸入裝置80和81的第二管道60和74。
8.用于切碎固體纖維素基材料的方法，包括將纖維素材料切碎成顆粒狀材料并從輸送氣流中分離較大的切碎的纖維素材料顆粒，其特征在于該方法還包括從輸送氣流中過(guò)濾分離較大的切碎的纖維素材料顆粒之后殘留的切碎的纖維素材料的較細(xì)顆粒，以及將濾出的切碎的纖維素材料的較細(xì)顆粒與分離的較大的切碎的纖維素材料顆粒合并。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于將過(guò)濾的纖維素材料的較細(xì)顆粒導(dǎo)入帶有分離的較大的切碎的纖維素材料顆粒的管道。
10.用于生成含有分散在纖維素溶劑中的纖維素的混合物的方法，其特征在于該方法包括將纖維素材料切碎成顆粒狀材料，從輸送氣流中分離較大的切碎的纖維素材料顆粒，以及將分離的較大顆粒輸送至預(yù)混器，從輸送氣流中過(guò)濾分離較大的切碎的纖維素材料顆粒之后殘留的切碎的纖維素材料的較細(xì)顆粒，將濾出的較細(xì)的切碎的纖維素材料顆粒輸送至預(yù)混器，以及在預(yù)混器中將輸送至預(yù)混器的切碎的纖維素材料顆粒至少與導(dǎo)入至預(yù)混器中的纖維素溶劑混合。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于纖維素溶劑包括水和/或另一種非纖維素溶劑。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于纖維素溶劑包括氧化叔胺。
13.用于過(guò)濾由切碎的固體纖維素基材料生成的顆粒狀材料的方法，其特征在于該方法包括從輸送氣流中分離較大的切碎的纖維素材料顆粒，從輸送氣流中過(guò)濾分離較大的切碎的纖維素材料顆粒之后殘留的切碎的纖維素材料的較細(xì)顆粒，以及將濾出的切碎的纖維素材料的較細(xì)顆粒與分離的較大的切碎的纖維素材料顆粒合并。
全文摘要
一種用于過(guò)濾切碎的纖維素基材料的方法，例如以利于形成一種含有分散在纖維素溶劑如氧化胺中的纖維素的混合物。該切碎操作產(chǎn)生細(xì)顆粒纖維素材料(“紙漿灰”)和大顆粒纖維素材料。切碎的纖維素材料通過(guò)分離器以從大顆粒纖維素材料中分離紙漿灰，隨后該紙漿灰在過(guò)濾程序中被回收。
文檔編號(hào)D01D1/02GK1124042SQ94192158
公開日1996年6月5日 申請(qǐng)日期1994年5月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月24日
發(fā)明者G·E·格雷, P·彭尼科特 申請(qǐng)人:考脫沃茲纖維(控股)有限公司