專利名稱：纖維素基預(yù)混物的制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形成能幾乎全部轉(zhuǎn)變成適用于生產(chǎn)纖維素產(chǎn)品的粘稠物的混合物和預(yù)混物(其含有分散在溶劑，尤其是氧化胺，例如叔胺N—氧化物中的纖維素材料)的方法?，F(xiàn)有技術(shù)McCorsley的美國專利No.4,416,698，其內(nèi)容在此引入作為參考，敘述了制備纖維素絲的方法，包括對熱的、粘稠的溶解在叔胺N—氧化物溶劑中的纖維素溶液進行紡絲。該溶液通常稱作粘稠物。該專利指出，在制備該粘稠物時，如果含有較佳量的水的叔胺N-氧化物與纖維素兩者都磨至同樣的預(yù)定顆粒尺寸，然后同時加入至一臺加熱至升高的溫度的擠壓機的機筒中，纖維素會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-氧化物在一臺碾機中進行研磨通過0.5mm篩，纖維素顆粒尺寸減小而纖維素分子量沒有明顯降解。在擠壓機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。McCorsley的美國專利沒有詳細敘述怎樣將纖維素溶解在氧化胺溶液中以得到高質(zhì)量的粘稠物，其中實際上所有纖維素都溶解在氧化胺中。
McCorsley等人的美國專利No.4,211,574、McCorsley等人的美國專利No.4,142,913和McCorsley的美國專利No.4,144,080也揭示了制備含有在氧化胺中的纖維素溶液的粘稠物的方法。在這些專利中，含纖維素的混合物是通過使纖維素纖維在非纖維素溶劑(例如水)中溶脹，并將該纖維素纖維與氧化胺混合而制備的。將所得到的產(chǎn)物冷卻至環(huán)境溫度以生成分散在氧化胺中的纖維素的固體產(chǎn)物。將該產(chǎn)物分割成片狀，加入至擠壓機中。該片狀產(chǎn)物在擠壓機中被加熱使纖維素溶解，在氧化胺中生成一種溶液。如此生成的纖維素粘稠物可以被擠壓并形成纖維素制品。發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的一個目的是提供一種形成適用于產(chǎn)生纖維素粘稠物(它可以成形以生產(chǎn)纖維素產(chǎn)品)的高質(zhì)量預(yù)混物的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供通過在混合裝置的混合腔中攪拌預(yù)混物組分生成含纖維素的預(yù)混物的方法。
本發(fā)明生成纖維素預(yù)混物的方法，其特征在于將切碎的纖維素材料和氧化胺溶液導(dǎo)入至帶有縱軸和軸向間隔分布的可繞所述軸轉(zhuǎn)動的攪拌元件的臥式圓柱形混合腔，所述的纖維素材料和氧化胺溶液在所述腔內(nèi)進行混合，所述軸向間隔的攪拌元件繞所述腔的縱軸以每分鐘40至80轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)，以生成纖維素材料在所述氧化胺溶液中的分散體。
適宜的是氧化胺包括任何合適的可與水混溶的氧化叔胺。較好的氧化叔胺是環(huán)狀一(N-甲胺-N-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。
適宜的是軸向間隔的攪拌元件帶有犁型攪拌葉片。
較好的是混合程序也包括以超過1,500r.p.m.的相對高的速度轉(zhuǎn)動安裝在混合器腔壁內(nèi)的勻料器葉片。適宜的是多個這樣的勻料器犁型葉片安裝在限定該混合腔的下半腔壁并以超過2,500r.p.m.(例如3000r.p.m.)的速度轉(zhuǎn)動。使用可繞與混合裝置主軸旋轉(zhuǎn)的勻料器葉片，產(chǎn)生對于纖維素材料與氧化胺混合有效的混合形式。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)通過使用這樣的混合裝置，產(chǎn)生實際上所有纖維素產(chǎn)物均分散在氧化胺溶液中的高質(zhì)量的預(yù)混物。
較好的是攪拌裝置的軸以60至80r.p.m.(例如72r.p.m.)的速度旋轉(zhuǎn)。
較好的是混合腔中的物質(zhì)保持在高于150°F(65℃)(例如176°F(80℃))溫度下。這是通過在導(dǎo)入混合腔之前將氧化胺溶液的溫度控制在所需溫度而達到的。另外，混合腔的壁可以加熱，例如用環(huán)繞該腔的循環(huán)熱水加熱，以保持該預(yù)混物的溫度在升高的溫度下。
合適的是，在所有組分導(dǎo)入預(yù)混器之后，使纖維素材料和氧化胺溶液混合至少四分鐘，例如6-8分鐘。
纖維素材料與氧化胺混合之后，該混合的、均勻的預(yù)混物適宜地分送至儲存漏斗以使該預(yù)混物保持均勻狀態(tài)。
本發(fā)明另一方面提供一種如權(quán)利要求13所要求保護的生成纖維素基預(yù)混物方法。附圖的簡單說明下面參照附圖作為例子敘述本發(fā)明的一個實施方案，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濾套外部的顆粒狀材料的側(cè)面示意圖和剖面示意圖；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，過濾裝置6，預(yù)混器7a和7b，儲存漏斗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是通過使用下方的壓料輥對8和上方的壓料輥對10從第一組紙漿卷2引出卷料而形成的。在壓料輥對8和10的行程之間，第一卷料9在有間距的一對卷料導(dǎo)向板11之間輸入。纖維素材料的第二多層卷料12也是通過使用下方的壓料輥對13和上方的壓料輥對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)使用時在導(dǎo)板之間存在阻塞的情況下進行檢修。
如圖1所示，在第一組紙漿卷2中有八個紙漿卷而在第二組紙漿卷3中有四個紙漿卷。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。因為已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過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。控制卷料9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水干重。最簡單的方式是在將所需重量的紙漿加入預(yù)混器7a或7b之前將來自切碎裝置4的切碎紙漿在稱量儀器(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數(shù)的纖維素和選定重量百分數(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感測卷料9和12，分別計算卷料輸入至切碎裝置時紙漿材料的無水干重。
傳感器16和17各包括一個用于測量復(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)的濕度測量裝置，以測量卷料9或12的水分含量。如果不進行濕度測量，每條卷料的水分含量被認為約為卷料重量的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，可以計算輸送至切碎裝置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。
也裝有金屬探測器18和19，用于探測在卷料9和12中不希望存在的金屬。如果探測到金屬，該程序能自動停止。
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型號是由Ulster Engineering制造并由Birkett Cutmaster Limit-ed銷售的稱為“AZ 45Special”的切割機。該撕碎機裝有刀型切割機(型號31mm×7刀)。切碎裝置4的轉(zhuǎn)刀20以大約140rpm轉(zhuǎn)動，將纖維素材料切割成大至1至20cm2(典型地為3至15cm2)的無規(guī)則形狀或碎片。然而，除了生成這些相對大的纖維素材料碎片或顆粒，該割刀也產(chǎn)生一定量的更細的纖維素顆?；颉凹垵{灰”。典型的是，在卷料切碎加工中，高達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通過過濾器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一步切細和粉碎。
該加工過程以分批法進行，根據(jù)分批加工中運行的部分，分流閥22將來自管道21的切碎的紙漿通過管道25導(dǎo)入至紙漿分離器5a或通過管道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，切碎的紙漿材料(包括紙漿灰)在空氣流中通過管道25傳送，經(jīng)過入口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，并從第一出口28排出。較大的切碎的纖維素材料顆粒(大到不能通過網(wǎng)篩30)被傾斜的網(wǎng)篩30偏轉(zhuǎn)向下通過第二出口29。從第一出口28排出的紙漿灰和傳送空氣流通過管道31和32進入過濾裝置6的入口。
過濾裝置6用于將紙漿灰與傳送空氣流分離。特別適用的過濾裝置6的形式包括由NEU Engineering Limited of Woking，Sur-rey，England制造的JETLINE V過濾器。這樣的過濾裝置6帶有垂直排列安置的多個過濾套，例如十二排每排八個過濾套(參見圖2a、2b、3a、3b)。每一個過濾套40為近1m2時，所有96個過濾套給出約100m2總截面積，過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。過濾裝置6在正壓下運行，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)通過管形過濾套40。紙漿灰的“塊狀物”42聚集在過濾套40的外部，而“清潔”空氣向上輸送通過文丘里輸出管44。清潔空氣在45(參見圖1)以箭頭方向排出。
紙漿灰塊狀物42通過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濾套40上除去，每排過濾管依次清洗。每次清潔操作包括通過管道46從壓縮空氣管線47向下注入壓縮空氣。這使流經(jīng)過濾套的空氣暫時反向并使該過濾套急劇膨脹，這樣就將紙漿灰拋棄(參見圖3a和3b)。從過濾套40去除的紙漿灰落入位于過濾裝置6底部的儲存漏斗50。儲存漏斗50具有四個向內(nèi)傾斜的側(cè)面并向下朝向回轉(zhuǎn)閥51。漏斗50的四壁均帶有一對周期性運行的噴嘴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55運行時，紙漿灰通過管道56輸送至分流閥57。根據(jù)哪一“批次”路徑在運行，分流閥57讓紙漿灰流通過管道58a轉(zhuǎn)入旋風(fēng)分離器59a，或者通過管道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管道60以T型方式進入從分離器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，通過管道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排出的空氣通過管道70循環(huán)回到分離裝置6以進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，分離器5b進行運行。紙漿灰從分離器5b的第一出口排出，并通過管道72和32輸送至過濾裝置6。分流閥57確保來自過濾裝置6的紙漿灰通過管道58b分流至旋風(fēng)分離器59b，從該處紙漿灰通過出口74與在分離器5b中分離并通過管道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在運轉(zhuǎn)而不在其靜止?fàn)顟B(tài)時發(fā)生。
每批加工大約1,0001b木紙漿，每小時加工四批。這樣每小時加工4,0001b木紙漿，約有1％(即401b)的紙漿灰與切碎的紙漿材料的較大顆粒重新結(jié)合。如果沒有過濾裝置6，該量的木紙漿灰就會在加工過程中損失掉。
來自管道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(參見圖4)方便地加熱，熱水(例如49℃(120°F))通過該熱水套層循環(huán)。熱水是通過熱水供應(yīng)管道82a供給的，并通過熱水回管82b返回。
由于預(yù)混器7a和7b基本上是相同的，所以只詳細敘述預(yù)混器7a。預(yù)混器7a還有四個用于導(dǎo)入氧化叔胺水溶液的入口83(圖中只顯示了一個)，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質(zhì)量流量計和在供料管道83d中的閥門83c仔細控制，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80001b氧化胺溶液和約12001b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)動軸65通過安裝在外面的馬達驅(qū)動，且以約72r.p.m.相對較慢地轉(zhuǎn)動。成排安裝在預(yù)混器7a的混合腔壁上的是四臺隔開的精煉混合器67(圖4中只顯示了其中的一臺)，每臺均由安裝在外部的馬達67a驅(qū)動以約3000r.p.m.的速度相對較快地旋轉(zhuǎn)。每個精煉葉片的旋轉(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)?？焖傩D(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)果產(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表示用于自動控制全過程(尤其是馬達65b、馬達67a和質(zhì)量流量計上游的閥門83c)的電子計算機控制系統(tǒng)的一部分，每臺預(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。熱水通過供應(yīng)管道69a供給并通過回流管道69b返回用于再加熱。每一混合操作典型地進行約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，該混合物或者通過儲存漏斗84從預(yù)混器7a流到活塞泵88，再通過輸出管道90輸送至粘稠物形成單元，或者通過儲存漏斗85從預(yù)混器7b流到活塞泵89，再通過輸出管道91輸送至粘稠物形成單元。
儲存漏斗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，下面將只詳細敘述儲存漏斗84和活塞泵88。
儲存漏斗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。熱水通過入口84h和84i供給并從出口84j和84k返回。在儲存漏斗內(nèi)，垂直的軸向安置的帶有軸向隔開的徑向臂84e的轉(zhuǎn)動軸84d是可以2-10r.p.m.相對緩慢的速度旋轉(zhuǎn)的。該轉(zhuǎn)動軸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。軸向相鄰的一對臂84e帶有常用的攪拌器84f，在圖4中顯示了四個這樣的攪拌器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。在使用時攪拌器84f用于攪拌在儲存漏斗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，因為對應(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，因為偏移的徑向臂均顯示在圖中。
進入儲存漏斗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)，儲存所需的一段時間，例如長達數(shù)小時。相對緩慢旋轉(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間，這就給生產(chǎn)過程提供了有用的控制程度。這樣儲存漏斗84提供了在生產(chǎn)過程的間斷，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。在運行中，閥門95打開，預(yù)混物通過漏斗84的出口輸送至泵88的入口96(參見圖6和7)。在雙活塞泵的活塞之一的吸入沖程中，預(yù)混物通過漏斗的出口被抽入泵88的兩個泵筒97和98中的一個。在隨后活塞的向前排料沖程中，先前抽入泵筒的預(yù)混物通過輸送管99被推出，以便通過輸出管道90運送。輸送管99安裝在轉(zhuǎn)動軸100上，在液壓油缸的驅(qū)動下，在圖7中實線所示位置(這時泵筒98與管道90連接)與虛線所示位置(這時泵筒97與管道90連接)之間繞軸轉(zhuǎn)動。通過提升閥可控制預(yù)混物從兩個泵筒交替地流動。在圖6中，開口101(如點劃線所示)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美國專利No.4,373,876中有更詳細的敘述，其全部內(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。相對緩慢的往復(fù)式活塞不會從纖維素中明顯“壓出”和分離氧化胺，并且不會粉碎纖維素。這主要是因為移動活塞的大部分動能用于移動預(yù)混物。而且該泵可用作計量泵。因為每個泵筒的體積是已知，的以及因為每個泵筒吸入沖程時充滿預(yù)混物。因此控制往復(fù)式活塞的速度，就可精確控制一定時間內(nèi)輸送的預(yù)混物的量。這種泵使用時可靠，不會導(dǎo)致纖維素從氧化胺中分離出，并且可以精確計量預(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。
來自泵88、89的預(yù)混物通過有熱水跟蹤的管道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。通過關(guān)閉閥門92a和92b以及打開閥門94a、94b和95，預(yù)混物可圍繞包括儲存漏斗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，這兩個閥門可以關(guān)閉，混合物可以循環(huán)回到儲存漏斗。
在所述的裝置中，許多管道是用隔熱材料保護的。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與儲存漏斗入口83a和83b的管道同樣是用隔熱材料保護的。輸出管道90和91也是用隔熱材料保護的。
雖然在此沒有顯示和詳述，控制來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算機控制下自動控制。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
1.一種用于形成纖維素基預(yù)混物的方法，其特征在于將切碎的纖維素材料和氧化胺溶液導(dǎo)入至帶有縱軸和軸向間隔分布的可繞所述軸轉(zhuǎn)動的攪拌元件65a的臥式圓柱形混合腔，以及在于所述的纖維素材料和氧化胺溶液在所述腔內(nèi)進行混合，所述軸向間隔的攪拌元件65a繞所述腔的縱軸以每分鐘40至80轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)以生成纖維素材料在所述氧化胺溶液中的分散體。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述氧化胺溶液在60℃至80℃的高溫下導(dǎo)入所述腔。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于安裝在混合器的腔壁上的至少一個精煉器葉片67以超過攪拌元件繞所述縱軸的旋轉(zhuǎn)速度的速度旋轉(zhuǎn)，以幫助形成所述分散體。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述至少一個精煉器葉片67是以超過每分鐘1,500轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)的。
5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于所述至少一個精煉器葉片67是以超過每分鐘2,500轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)的。
6.如權(quán)利要求3至5中任何一項所述的方法，其特征在于所述至少一個精煉器葉片67是繞與所述縱軸垂直的至少一個軸旋轉(zhuǎn)。
7.如前面任何一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述的攪拌元件65a是繞所述縱軸以至少每分鐘60轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)。
8.如前面任何一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于混合腔中的物質(zhì)保持在超過150°F(65℃)的高溫下。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于氧化胺溶液在導(dǎo)入混合腔之前被加熱。
10.如前面任何一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述纖維素材料和所述氧化胺溶液在所述腔內(nèi)通過環(huán)繞的循環(huán)熱水加熱混合腔壁而進行加熱。
11.如前面任何一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于纖維素材料和氧化胺溶液在混合腔內(nèi)混合至少四分鐘。
12.如前面任何一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述攪拌元件65a帶有末端，并繞所述縱軸旋轉(zhuǎn)，使末端速度為每秒4至6米。
13.一種用于形成纖維素基預(yù)混物的方法，其特征在于將切碎的纖維素材料和氧化胺溶液導(dǎo)入至帶有縱軸和軸向間隔分布的帶有末端并可繞所述軸轉(zhuǎn)動的攪拌元件的臥式圓柱形混合腔，以及在于所述的纖維素材料和氧化胺溶液在所述腔內(nèi)進行混合，所述軸向間隔的攪拌元件繞所述腔的縱軸以可使末端速度達到每秒鐘4至6米的速度旋轉(zhuǎn)，以生成纖維素材料在所述氧化胺溶液中的分散體。
14.如權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于所述末端速度為每秒5至5.5米。
全文摘要
一種用于形成適宜于轉(zhuǎn)化成能用于生成纖維素產(chǎn)品的纖維素粘稠物的預(yù)混物的方法。該方法包括將預(yù)定量的切碎的纖維素材料和氧化胺溶液在升高的溫度下導(dǎo)入混合腔并通過混合腔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)攪拌葉片以40至80r.p.m的速度使該混合物攪拌一段時間。
文檔編號C08B1/00GK1124507SQ94192189
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G·E·G·格雷, M·C·奎格利 申請人:考脫沃茲纖維(控股)有限公司