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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Waschen eines saugfähigen Materials, wie eines Faservlieses oder eines Spinn-Faserkabels, mit Waschflüssigkeit, wobei das zu waschende Material über mindestens zwei hintereinander angeordnete Waschfelder geführt und die Waschflüssigkeit im Gegenstrom zur Transportrichtung des zu waschenden Materials von Waschfeld zu Waschfeld geleitet wird, und zwar bei jedem Waschfeld in einem Behälter gesammelt wird und über einen Überlauf in den Behälter des in Transportrichtung des zu waschenden Materials vorgeordneten Waschfeldes strömt, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
In den letzten Jahrzehnten wurden bedingt durch die Umweltproblematik des Viskoseverfahrens zur Herstellung cellulosischer Fasern intensive Anstrengungen unternommen, alternative, umweltfreundlichere Verfahren zur Verfügung zu stellen. Als eine besonders interessante Möglichkeit hat sich dabei in den letzten Jahren herauskristallisiert, Cellulose ohne Ausbildung eines Derivates in einem organischen Lösungsmittel aufzulösen und aus dieser Lösung Formkörper zu extrudieren. Fasern, welche aus solchen Lösungen ersponnen werden, erhielten von der BISFA (The International Bureau for the Standardization of man made fibers) den Gattungsnamen Lyocell zugeteilt, wobei unter einem organischen Lösungsmittel ein Gemisch aus einer organischen Chemikalie und Wasser verstanden wird. Weiters sind solche Fasern auch unter dem Begriff "lösungsmittelgesponnene Fasern" bekannt.
Es hat sich herausgestellt, dass sich als organische Lösungsmittel insbesondere ein Gemisch aus einem tertiären Aminoxid und Wasser hervorragend zur Herstellung von Lyocell-Fasern bzw. anderen Formkörpern eignet. Als Aminoxid wird dabei vorwiegend N-Methylmorpholin-Noxid (NMMO) verwendet. Andere geeignete Aminoxide sind in der EP-A 0 553 070 geoffenbart.
Verfahren zur Herstellung cellulosischer Formkörper aus einer Lösung von Cellulose in einem Gemisch aus NMMO und Wasser sind z. B. in der US-A 4,246,221 oder in der PCT-WO 93/1923 geoffenbart. Dabei wird die Celluloselösung aus einer Spinndüse extrudiert, in einem Luftspalt verstreckt und aus der Lösung in einem wässrigen Fällbad ausgefällt. Dieses Verfahren wird im folgenden als "Aminoxidverfahren" oder "Lyocellverfahren" bezeichnet, wobei mit der Abkürzung "NMMO" im folgenden sämtliche tertiäre Aminoxide gemeint sind, die Cellulose lösen können.
Nach dem Aminoxidverfahren hergestellte Fasern zeichnen sich durch eine hohe Faserfestigkeit im konditionierten sowie im nassen Zustand, einen hohen Nassmodul und eine hohe Schlingenfestigkeit aus.
Aus der PCT-WO 97/14829 ist bekannt, dass die frisch ersponnenen Lyocellfasern nach dem Verlassen des Fällbades geschnitten und in Form eines Vlieses aus unregelmässig orientierten Fasern gewaschen werden.
Die PCT-WO 92/14871 beschreibt ein Verfahren zur Wäsche von nach dem Aminoxidverfahren hergestellten Fasern. Dabei werden die noch nicht geschnittenen kontinuierlichen Fasern in Form eines Faserkabels durch mehrere Waschbäder geführt, wobei die Waschbäder miteinander in Verbindung stehen, frische Waschflüssigkeit im letzten Waschbad aufgegeben und im Gegenstrom zur Transportrichtung des Faserkabels bis zum ersten Waschbad geführt wird. Das Schneiden der Fasern zu Stapelfasern erfolgt erst in einer späteren Verfahrensstufe.
Beim Waschen eines nach dem Lyocellprozess hergestellten Faservlieses wird das ersponnene Faserkabel aus der Spinnmaschine abgezogen, in eine Schneidemaschine geführt und in Faserstapel definierter Länge geschnitten. Anschliessend wird in der Anschwemmung aus den Stapelfasern ein homogenes Faservlies F gebildet, das - wie Fig. 1 zeigt - auf ein Siebband aufgetragen und durch mehrere, z. B. fünf Waschstufen (Waschfelder I bis V) (NMMO wird ausgewaschen) geführt wird. Die Waschstufen arbeiten nach dem Gegenstromprinzip, d. h. im letzten Waschfeld V wird das Faservlies F mit z. B. Raumtemperatur bis 70 C warmer frischer Waschflüssigkeit (z. B. VE-Wasser) berieselt, das Waschfeld IV mit der ablaufenden Waschflüssigkeit aus Waschfeld V und IV usw., wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.
Bei den weiteren Wasch- stufen erhöht sich also die NMMO-Konzentration in der Waschflüssigkeit und ist im Wachfeld I am höchsten. Die dafür notwendige Waschflüssigkeit wird unter Berücksichtigung des optimalen
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Wascheffektes so gewählt, dass die Kosten der Eindampfung der NMMO-haltigen Waschflüssigkeit in einem wirtschaftlich verträglichen Rahmen bleiben.
Das Flottenverhältnis Fv beträgt für die benötigte frische Waschflüssigkeit z. B. 1:13 (d. h. auf 1 kg Faser kommen 13 kg frische Waschflüssigkeit) und z.B. 1:20 für die Umwälzung pro Waschfeld. Um eine Verschleppung von NMMO-belasteter Waschflüssigkeit über das Faservlies in die nächstfolgende Waschstufe so gering wie möglich zu halten, wird das Faservlies F gemäss dem Stand der Technik mit zwischen den Waschfeldern I bis V angeordneten Abpresswalzen W auf einen bestimmten Feuchtegehalt abgepresst (siehe Fig. 1).
Die Waschflüssigkeit der einzelnen Waschstufen wird z. B. in vier Behälter I' bis IV' aufgefangen (der Ablauf von Waschfeld V läuft in den Behälter IV', der sich unter dem Waschfeld IV befindet), die entweder über Rohrleitungen miteinander verbunden oder kaskadenartig angeordnet sind. Die Waschflüssigkeitsmenge, die vom Behälter IV in den Behälter III' usw. überläuft, entspricht der frischen Waschflüssigkeit, mit der im Waschfeld V das Faservlies F berieselt wird (vgl. Fig. 1) und der nach dem Waschfeld V abgepressten Waschflüssigkeit. Die NMMOKonzentration der überlaufenden Waschflüssigkeit ist demzufolge niedriger als die NMMOKonzentration der Waschflüssigkeit, die von einem Waschfeld direkt in den darunterliegenden Behälter abläuft. In den Behältern I' bis IV' findet eine homogene Durchmischung der Waschflüssigkeit statt.
Mit der jeweiligen NMMO-Konzentration, die sich in den Behältern I' bis IV einstellt, wird das Faservlies F in den Waschfeldern I bis IV ausgewaschen.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, den oben beschriebenen Stand der Technik dahingehend zu verbessern, dass die Effektivität pro Waschstufe bei gleicher Flotte, d. h. gleicher frischer Waschflüssigkeitsmenge plus abgepresster Waschwassermenge nach Waschfeld V und Umwälzungsmenge pro Waschfeld, erhöht wird. Es soll hierbei das Vlies mit einer Waschflüssigkeit berieselt werden, dessen NMMO-Konzentration bzw. die Konzentration sonstiger ausgewaschener Stoffe niedriger ist als gemäss dem Stand der Technik.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zumindest ein Teil der von einem Waschfeld in den diesem Waschfeld zugeordneten Behälter strömenden Waschflüssigkeit unter Vermeidung eines Mischens mit der in diesem Behälter vorhandenen Waschflüssigkeit direkt in den in Förderrichtung des zu waschenden Materials vorgeordneten Behälter geleitet wird.
Hierdurch kommt es also zu einem direkten Überlauf des vom Waschfeld ablaufenden Waschwassers in den in Förderrichtung des zu waschenden Materials vorgeordneten Behälter. Die direkt überlaufende Waschflüssigkeitsmenge ist vom Flottenverhältnis der einzelnen Waschstufe abhängig.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist daher dadurch gekennzeichnet, dass die von einem Waschfeld in den diesem Waschfeld zugeordneten Behälter strömende Waschflüssigkeit in einer Menge zwischen 50 bis 100% direkt in den in Förderrichtung des zu waschenden Materials vorgeordneten Behälter geleitet wird, vorzugsweise in einer Menge zwischen 60 bis 80%, insbesondere in einer Menge von etwa 75%.
Diese Überleitung der vom Waschfeld ablaufenden Waschflüssigkeitsmenge kann vorteilhaft durch Reduzieren der Strömungsgeschwindigkeit der von einem Waschfeld in den diesem Waschfeld zugeordneten Behälter strömenden Waschflüssigkeit durchgeführt werden, und zwar vorzugsweise innerhalb der Behälter.
Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit zwei oder mehreren in Förderrichtung des zu waschenden Materials hintereinander angeordneten Waschfeldern, einem jedem Waschfeld zugeordneten Behälter, der mit einer Überlaufeinrichtung zu dem in Förderrichtung des Materials vorgeordneten Behälter versehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Überlaufeinrichtung eine Teilungseinrichtung für die zu dem Behälter zugeführte Waschflüssigkeit
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aufweist, mit der zumindest ein Teil der zu einem Behälter rückgeführten Waschflüssigkeit in den in Förderrichtung des zu waschenden Materials vorgeordneten Behälter leitbar ist.
Vorzugsweise ist die Teilungseinrichtung als Strömungsbrecher eines Behälters ausgebildet, und eine Verbindung mit dem restlichen Teil des Behälters über eine Zirkulationsöffnung gegeben.
Eine konstruktiv einfache Ausführungsform der Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter mittels einer als Strömungsbrecher fungierenden etwa vertikal ausgerichteten Wand in zwei etwa gleich grosse Teile geteilt ist, die mit einer Zirkulationsöffnung verbunden sind.
Vorteilhaft ist in dem den Überlauf aufweisenden ersten Teil eine als weiterer Strömungsbrecher fungierende Prallplatte mit einer Zirkulationsöffnung vorgesehen, insbesondere im ersten oberen Drittel des ersten Teiles.
Für einen Umbau einer bestehenden Einrichtung in eine erfindungsgemässe ist zweckmässig die Teilungseinrichtung als von einem Waschflüssigkeits-Rücklaufrohr abzweigendes Zweigrohr, das in den benachbarten vorgeordneten Behälter mündet, ausgebildet und das Rücklaufrohr nach der Abzweigung des Zweigrohres mit einem Strömungsbrecher für rückströmende Waschflüssigkeit, wie einer Verjüngung oder einer Blende, versehen oder es fungiert der Boden eines Behälters als Strömungsbrecher.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen näher erläutert, wobei Fig. 1 eine herkömmliche Einrichtung und Fig. 2 einen Teil derselben nach dem Umbau in eine erfindungsgemässe Einrichtung veranschaulichen. Fig. 3 zeigt in zu Fig. 2 analoger Darstellung eine weitere Ausführungsform. Die Fig. 4 und 5 veranschaulichen geänderte Ausführungsformen eines Überlaufrohres.
Erfindungsgemäss wird die Effektivität der Waschung dadurch erhöht, dass eine homogene Durchmischung in den Behältern I' bis IV, d. h. der dem jeweiligen Behälter I' bis IV' zugeführten Waschflüssigkeit mit der bereits im Behälter I' bis IV' befindlichen Waschflüssigkeit, verhindert wird, was durch die nachfolgend beschriebenen Massnahmen und Einrichtungen verwirklichbar ist : Aus Fig. 2 ist zu erkennen, dass jeder der Behälter - es sind nur die Behälter III'und IV' veranschaulicht - erfindungsgemäss in zwei Teile 1 und 2 geteilt ist, und zwar durch Einbau einer vertikalen Wand 3. Zwischen den beiden Teilen 1 und 2 eines Behälters besteht eine Verbindung in Form einer Zirkulationsöffnung 4 am unteren Ende der Wand 3.
Ein die Waschflüssigkeit aus dem einen Behälter zugeordneten Waschfeld rückleitendes Rücklaufrohr 5 mündet oberhalb des Teiles 1 des Behälters, an dem ein Überlauf 6 in den in Transportrichtung des Faservlieses F vorgeordneten Behälter vorgesehen ist. Um die rückgeleitete Waschflüssigkeit grösstenteils in den vorgeordneten Behälter überlaufen zu lassen, ist erfindungsgemäss eine Teilungseinrichtung für die Waschflüssigkeit vorgesehen, die gemäss Fig. 2 als in den Teil 1 des Behälters eingebauter Strömungsbrecher 7 ausgebildet ist. Der Strömungsbrecher 7 ist z.B. eine im obersten Drittel des Teiles 1 horizontal eingebaute Prallplatte 8 mit einer Zirkulationsöffnung 9.
Damit wird erzielt, dass die in diesen Teil 1 eines Behälters I' bis IV eintretende Waschflüssigkeit grösstenteils sofort überläuft, ohne sich mit der im Behälter befindlichen Waschflüs- sigkeit durchzumischen ; Durchmischung findet in Abhängigkeit der Grösse der Zirkulations- öffnungen 4 und 9 nur in einem sehr geringen Ausmass statt.
Dies bedeutet, dass die Konzentration der überlaufenden Waschflüssigkeit und die Konzentration der aus einem vorgeordneten Behälter ablaufenden Waschflüssigkeit in etwa im gleichen Bereich liegen, und zwar auch bei unterschiedlichen Flotten.
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Der Ablauf 10 jedes Behälters I' bis IV' befindet sich in den Behältern I' bis IV' in dem Teil 2, in dem die rücklaufende Waschflüssigkeit nicht eintritt, also strömungstechnisch nach der Zirkulationsöffnung 4 am unteren Ende der Wand 3 jedes Behälters I' bis IV'.
Die Teilungseinrichtung kann auch, wie in den Fig. 3,4 und 5 dargestellt, als von dem Waschflüssigkeits-Rücklaufrohr 5 ausgehendes Zweigrohr 11 mit Entlüftung, das in den benachbarten vorgeordneten Behälter mündet, ausgebildet sein, wobei das Rücklaufrohr 5 strömungstechnisch nach der Abzweigung des Zweigrohres 11mit einem Strömungsbrecher 7 als Bremseinrichtung für die rückströmende Waschflüssigkeit versehen ist. Dieser Strömungsbrecher 7 kann z.B. als Engstelle (Fig. 4), als Blende oder als Umlenkeinrichtung (Fig. 5) ausgebildet sein.
Fig. 6 veranschaulicht eine Variante ähnlich der Variante dargestellt in den Fig. 3,4 und 5, gemäss der jedoch das Waschflüssigkeits-Rücklaufrohr 5 bis knapp über den Boden 12 eines Behälters I' bis IV' geführt ist, wodurch der Boden 12 selbst als Strömungsbrecher 7 wirkt.
Die Erfindung ist bei Anlagen gemäss dem Stand der Technik in einfacher Weise zu verwirklichen, zumal nur geringe Umbauten an den Behältern I bis IV durchzuführen sind, d. h. eine gänzliche Neuanfertigung der Anlage nicht erforderlich ist.
Die besondere Effektivität der erfindungsgemässen Einrichtung ist anhand der nachstehenden Tabelle veranschaulicht:
EMI4.1
<tb>
<tb> Probe <SEP> Stand <SEP> der <SEP> Erfindung <SEP> (mit <SEP> Tei- <SEP> Erfindung <SEP> (mit <SEP> Tei- <SEP> Erfindung <SEP> (mit <SEP> TeiTechnik <SEP> lungseinrichtung) <SEP> lungseinrichtung) <SEP> lungseinrichtung)
<tb>
EMI4.2
EMI4.3
<tb>
<tb> 1 <SEP> :15 <SEP> nis <SEP> Umwälzung <SEP> Umwälzung <SEP> 1:13 <SEP> Umwälzung <SEP> 1:20 <SEP> Umwälzung <SEP> 1:30 <SEP>
<tb> Überlaufkonz.
<tb>
Behälter <SEP> 111' <SEP> 555 <SEP> ppm <SEP> 84 <SEP> ppm <SEP> 244 <SEP> ppm <SEP> 219 <SEP> ppm
<tb>
EMI4.4
EMI4.5
<tb>
<tb> Behälter <SEP> 11' <SEP> 1747 <SEP> ppm <SEP> 105 <SEP> ppm <SEP> 271 <SEP> ppm <SEP> 539 <SEP> ppm
<tb>
Aus dieser Tabelle ist zu ersehen, dass die Konzentration an NMMO in der Waschflüssigkeit gemäss dem Stand der Technik unvergleichlich höher ist, und dies auch bei unterschiedlichen Flottenverhältnissen.
Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf das Auswaschen von NMMO aus einem Faservlies F oder einem Faserkabel, sondern lässt sich für das Auswaschen auch anderer Stoffe aus einem zu waschenden Material einsetzen.
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