TW299360B - - Google Patents

Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印策 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明係關於一種藉由擠壓一經加熱之纖維素三級胺 化氧溶液使通過空氣隙並進入一沈澱浴中以製備纖維素片 的裝置及方法。特定言之，本發明係關於一種製備纖維素 管狀薄膜的裝置及方法。就下列專利說明書及申請專利範 圍而言，可明瞭A薄片^一詞也涵蓋平面模塑成形物，如 薄膜。 從美國專利US — PS 2 179 181案號中可 得知三級胺化氧具有溶解纖維素之特性，同時纖維素模塑 成形物如纖維也可藉由沈澱從這些溶液中獲得。舉例之， 一供製備此類溶液之方法係揭示於歐洲專利EP-A 〇 3 5 6 4 1 9案號中，根據此公告係先在水性三級胺化 氧中製備纖維素之懸浮液。此胺化氧含有最高至4 Ow t %的水。加熱該水性纖維素懸浮液，並於減壓下除去水直 到纖維素溶解爲止。 從德國專利DE—A 2 844 163案號中知悉 ，製備纖維素織維時，在紡絲塑模與沈澱浴之間要有一空 氣隙，以便在塑模處拉絲。在塑模處拉絲是必需的，因爲

V 該成形之紡絲溶液一旦與水性沈澱浴接觸後，纖維拉絲將 非常困難。在空氣隙中定型之纖維結構係於沈澱浴中凝固 ♦ 〇 同樣地，德國專利DE-A 2 830 685案號 也揭示一供製備纖維素繊維之方法，其中纖維素之三級胺 化氧溶液係於熱條件中定形，即得到可用空氣冷卻之繊維 絲，然後再將之導入沈澱浴中以便使溶解的纖維素沈澱。 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------^------ 丨訂·------# (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -4 - A7 299360 B7 五、發明説明（2 ) 同樣地，紡絲纖維的表面也是用水潤濕以減少彼等黏附到 鄰近纖維的傾向。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 一如上述形態之供製備無縫管狀薄膜的裝置及方法係 揭示於國際專利WO 93/13670案號中。根據此 一已知方法，纖維素溶液係通過一具有環狀擠壓銳孔之擠 壓塑模，以便獲得一管狀物，然後在一圓柱狀心軸上拉絲 ，再導入沈澱浴中。爲了確使該擠壓好之管狀物不會黏附 在心軸表面，其表面可用一薄層水覆蓋，如此管狀物內邊 就會凝結並可在圓柱狀心軸上滑動·。然此舉有一缺失 ，即該用來潤濕心軸表面的水將爬昇到擠壓銳孔並濡濕塑 模唇緣，其不僅會在實際的擠壓過程中導致不想要的凝結 ，還會使擠壓塑模變冷。此現象較不爲人喜歡，乃因爲變 冷的塑模會使欲擠壓的溶液冷卻 > 因而增加溶液的黏度* 如此將使紙鹿煩之擠壓以獲得具均一厚度的薄片變得不可 行。再者，當欲製備各種厚度的薄片時，早先所列舉之裝 置也必須進行昂貴的改造。 W 0 93/13670案號中所揭示之裝置的另一 經濟部中央標隼局負工消費合作社印裝 缺點是沒有高生產速率。此乃因爲擠出物的冷卻並不足夠 ;f：因是熱並無法從該受熱擠出片中快速地驅散。 在其他原因中，由於纖維素溶液有異常高的黏度，所 以那些欲擠壓之纖維素溶液必須加熱至高於1 1 0 °C溫度 才能處理。待擠出物從塑模唇緣脫出後，該擠出溶液應會 冷卻至某一程度並固化，如此彼等才能在導入沈澱浴之前 (亦即凝結之前）被拉絲。假若冷卻不足時，該擠出溶液 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 5 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 在空氣隙中的逗留時間必須相對地延長，而此舉僅能藉由 .________ ·' 減少拉絲速度來達成。另一方面，若擠壓係在低溫下進行 ，則材料在擠壓裝置中的分佈就會有問題。 本發明之目標係提供一種藉由擠壓一經加熱之纖維素 三級胺化氧溶液以製備纖維素片的裝置及方法，其不會呈 現上述列舉之缺點，並且特定言之，此裝置及方法將展現 高生產能力。 根據本發明之裝置，即上文提及之供製備纖維素片的 形態包括一帶有擠壓銳孔之擠壓塑模：其特徵爲鄰近該擠 壓銳孔下方有一冷卻氣體之入口以冷卻該擠出片。舉例之 ，在一 1 0°C至+ 5 °C溫度下之冷卻空氣可適用做爲冷卻 氣體。室溫下之空氣也可用來冷卻該受熱之擠出物。顯而 易見地，藉使用如本發明之氣體冷卻及藉使用溫度變數及 輸入量，就可以簡單方法使冷卻能力與相關之方法條件匹 配，藉此大置地增高生產力。 根據本發明之裝置的有效具體實施例是在擠應銳孔兩 邊提供一冷卻氣體之入口。 根據本發明之裝置的較佳具體實施例係用來製備纖維 素管狀薄膜，其特徵爲擠壓塑模的擠壓銳孔實質上係設計 成環狀，且冷卻氣體之入口係在該由擠壓銳孔所形成之環 的外側。根據本發明之裝置的具體實施例非常適於製備具 有相當小直徑，例如小於7 0 m m的管狀薄膜。 如本發明帶有環狀圖樣擠壓銳孔之裝置的另一較佳具 體實施例係使用來製備具有較大直徑之纖維素管狀薄膜， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4规格（210X297公釐） I 裝 H 訂* 線 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印31 A7 _B7 五、發明説明（4 ) 其特徵爲冷卻氣體之入口係在該由擠壓銳孔所形成之環的 p側。由於用過之冷卻氣體不能通過該密封之管狀物，所 以在此實例中也必須提供一出口（位於該由擠壓銳孔所形 成之環的內側）給用過之冷卻氣體。冷卻氣體之入口最佳 地係設計成冷卻氣體可直接導向擠壓銳孔的出口邊緣。 爲了能特別有效地冷卻，此一如本發明裝置的具體實 施例有另一個冷卻氣體之入口，此入口係位於該由擠壓銳 孔所形成之環的外邊。 特別令人滿意的裝置係還有另一供纖維素沈澱劑用之 入口及一供沈澱浴液體用之出口者，此兩個入口及出口皆 位於該由擠壓銳孔所形成之環的中心。 同時，經證實，當該如本發明之裝置具有至少一個間 隔板位於沈澱浴液體之出口下方時會更有效。此特徵將有 效地防止擠出板不會在沈澱浴中摺疊。 本發明進一步係關於一種製備纖維素片之方法，其中 纖維素之三級胺化氧溶液係在加熱狀態經由一帶有擠壓銳 孔之擠壓塑模而被擠壓出，同時該受熱之擠出溶液將導入 沈澱浴中以使溶解之纖維素沈澱，此方法之特徵爲該受熱 之經擠出溶液係藉在擠壓後及導入沈澱浴之前立即地暴露 於氣體股流中而冷卻。經證明，當該氣體股流基本上係與 擠壓方向成直角時會特別有效。 若該受熱之擠出溶液是暴露於兩道氣體股流中時，充 足的冷卻就會發生，此舉可藉使兩道氣體股流衝擊該熱經 擠壓溶液的相反兩邊就可達到最佳程度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_ 7 _ I---------^-----„II------ii (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消费合作社印裝 2i)9360 Α7 Α7 __Β7 五、發明説明（5 ) 當該受熱之繊維素溶液係經由一帶有環狀擠壓銳孔之 擠壓塑模以管狀形成擠壓出，且該受熱之管狀擠出溶液係 以其外邊暴露於氣體股流中時，則本發明之方法可應用於 製備具有相當小直徑（例如，小於7 Omm)之纖維素管 狀薄膜上。當該擠出溶液係從內部冷卻時，則製備具有較 大直徑之管狀薄膜將是最佳的。同時，在此一如本發明方 法之具體實施例中，若該受熱之管狀擠出溶液係以其內部 及其外邊皆暴露於氣體股流中，就可達到充足的冷卻。 經證實，當該受熱之管狀擠出溶液在冷卻後及在導入 沈澱浴之前即由其內部與一纖維素沈澱劑接觸時，會較有 效。 根據本發明之裝置及如本發明之方法乃特別適於處理 纖維素於N -甲基嗎啉一 N —化胺（NMMO)之水溶液 〇 本發明之較佳具體賁施例將藉由隨附之圖進一步說明 ，其中圖l·係以圖示顯示一供製備繊維寒板之裝置，而圖 2則圖示一供製備纖維素管狀薄膜之裝置。 圖1顯示一延長之擠出裝置的橫截面，此裝置基本上 係由擠壓塑模1 a及兩個冷卻氣體之入口 2 a和2b (薄 膜狀之擠出溶液3 a係由此兩個入口之冷卻氣體來冷卻） 所組成。在入口 2 a及2 b中冷卻氣體之導入係以向下箭 頭表示。冷卻之擠出產物係經由一空氣隙拉絲（此空氣隙 係由塑模下面及沈澱浴表面之間的距離來決定），再通入 會使纖維素沈澱之沈澱浴中。三級胺化氧將由沈澱浴吸收 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------赛-----^—訂 --------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（6 ) 。沈澱浴之表面係由一連字符號線表示，而位於沈澱浴內 之導向條則以4 a及4 b表示。薄片係由沈澱浴中之滾柱 偏向，然後再從沈澱浴中抽取。 從圖1中可看出，擠壓塑模1 a係由數個可互相扭緊 或鎖上之元件所組成。此模之構造相當於那些常用於熔融 擠壓高黏度、聚合物質之模的結構。舉例說明之，較有利 地是在塑模內提供一些設計（未顯現）以確使欲擠出之物 質有均匀分布。 經濟部中央樣隼局員工消費合作社印裝 -- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

I NMMO纖維素溶液將於來自上面的壓力（以垂直箭 頭表示）下通入擠壓塑模1 a ，並強制通過一在圖中以粗 黑線表示之濾板。此濾板係由位於其下方之支撐板支持著 。其後，該已濾好之擠出產物將通入由元件9 a及9 b所 組成之實際的塑模體內。NMMO繊維素溶液係經擠壓通 過擠壓銳孔5。擠壓銳孔5有一橫切面的擴張區以充做爲 減壓區域。擠壓塑模1 a係由一流經孔隙形狀之溝槽6的 熱轉換媒質直接加熱。在擠壓塑模1 a與冷卻氣體入口 2 a及2 b之間可提供熱絕緣（未顯現），以防止熱從塑 模la轉換到入口 2 a及2b。 塑模橫切面的調整可藉由替換兩個元件9 a及9 1)而 相當簡單地完成，其中該裝置內之其餘元件的尺寸並不需 要改變，此舉使如本發明之裝置有一決定性優勢。 圖1係顯示一可使冷卻氣體吹到該擠出產物兩側的裝 置，其中吹拂方向基本上係與擠壓方向成直角。 圖2係顯示一如本發明之供製備管狀薄膜的裝置。此 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（21〇X 297公釐） A7 299360 B7 五、發明説明（7 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝置基本上係由一包括數個元件（彼等可互相扭緊或鎖上 )之環狀擠壓塑模1 b所組成。繊維素溶液係如圖2中之 垂直箭頭所示從上面送入非中心區。擠出物質係通入一從 外部加熱之環狀分佈室7內。此溶液從環狀分佈室7強制 通過一在圖中是由粗黑線表示，且是由位於其下方之支撐 板支持著的環狀濂板。然後此濾好之溶液會通入由兩個環 狀半面體8 a及8 b所形成之可分開塑模體內。同時，在 此一如本發明裝置之具體實施例中，在擠壓銳孔5處也提 供一供減壓用之擴張區。該擠出產物係以管狀受熱之擠出 物形式從擠壓銳孔5之模唇緣強制進入空氣隙內。 誠如圖1所示之裝置，此處塑模橫切面之調整也可藉 由替換兩個元件8 a及8 b而相當簡單地完成。 在其內部及外側處皆提供有螺旋形狀通路之環狀體是 位於該由兩個元件8 a及8 b所形成之環狀凹窩內：濾好 之溶液將強制通過這些通路而進入擠壓銳孔中。 經濟部中央梂準局員工消費合作社印製 個別供冷卻空氣及用過之冷卻空氣用之入口及出口， 以及個別供水及沈澱溶液體用之入口及出口係以同心管形 式提供於環狀塑模1 b的中心。冷卻空氣之入口係以參考 符號1 1 a表示，此空氣係通過一具有良好空氣流動特性 之擋板1 3 ，其中該空氣將偏向水平，然後衝擊該管狀擠 出溶液3 b之內部。金靥導板1 4可確使部份的冷卻空氣 直接衝擊擠壓銳孔5的外緣。用過之冷卻空氣是從出口 1 1 b離去。 爲了增進冷卻作用，提供了一冷卻空氣之入口 2 c在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公嫠） 10 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 _ B7 五、發明説明（8 ) 該由擠壓銳孔5所形成之環的外邊。如圖1般此第二個冷 卻空氣的供應係以兩個向下箭頭表示。 在擋板1 3下面，有一平板狀盤1 5，經由此工具管 狀物3 b之內表面就可用沈澱劑（水）濡濕。此沈澱劑之 入口係以符號1 2 a表示。 爲了處理相當長之圖柱狀薄膜，鄰近沈澱浴（以連字 符號線表示）表面之下方有一間隔板1 6，其外緣已被弄 圓，如此該凝結但尙纖弱之薄膜若在其上面滑動時就不會 受損。若是能確使接觸表面，即間隔板1 6與薄膜3 b之 間的磨擦表面保持很少，就能令人十分滿意。 間隔板1 6係浸到沈澱浴內，同時具有使該浴鎮定的 功能。其也可提供鑽孔功能，經此可使物質的交換發生。 在管狀薄膜偏向沈澱浴中的導向滾輪（未顯現）前， 此薄膜在導入沈澱浴時將涉入數個間隔板1 6中。 圖2所示之裝置中供應有一浸入吸管，經由此管，該 經由2 a送入之用過的沈澱劑就可再冷被抽出。可導引到 此浸入吸管之抽吸管18是鄰近於沈澱浴表面的上方。 此浸入吸管的功用如下：只要抽吸管1 8未浸入於沈 澱浴下面，則空氣及非液體者就可抽吸上來。一旦沈澱浴 的水平提昇且此兩個抽吸管被浸到時，沈澱浴液體不但可 從浸入吸管1 7中，也可從抽吸管1 8中抽吸上來，直到 該兩個抽吸管再次從沈澱浴中浮現且空氣會被抽吸上來爲 止。此一處置也可確使在較下面部份之管狀薄膜中，沈澱 浴內之NMMO濃度（即與薄膜內部接觸的部份）不會增 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 裝 訂· 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -11 - B7 五、發明説明（9 ) 加。 擋板1 3及平板狀盤1 5最好是以可移動形式固定， 如此冷卻及內部潤濕就可調整。 根據本發明之冷卻係非常充足的，如此就可在此先前 技藝所揭示之纖維素溶液用擠壓裝置所提供者還高的物料 通過量下擠壓薄膜。 I--------批衣-----------.^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 12

Claims (1)

1. ABCD 299360 六、申請專利範圍 1 · 一種製備纖維素片的裝置，其擠壓一經加熱之纖 維素三級胺化氧溶液，此裝置包括一帶有擠壓銳孔（5 ) 之擠壓塑模（1 a ; 1 b )，其特徵爲鄰近該擠壓銳孔（ 5)下方提供有冷卻氣體之入口以冷卻該擠出片。 2_如申請專利範圍第1項之裝置，其特徵爲在該擠 壓銳孔（5)兩邊提供有冷卻氣體之入口（2 a , 2b ; 2 c ； 1 1 a ) 〇 3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其係用來製備纖 維素管狀薄膜，且其特徵爲該擠壓塑模（la ; lb)之 擠壓銳孔（5 )基本上是設計爲圖環狀，而該冷卻氣體之 入口（2c)係在該環外邊。 4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其係用來製備纖 維素管狀薄膜，且其特徵爲該擠壓塑模之擠壓銳孔（5 ) 基本上係設計成環狀，而該冷卻氣體入口（ 1 1 a )及用 過之冷卻氣體的出口（ 1 1 b )係在該由擠壓銳孔（5 ) 所形成之環的中心。 5 .如申請專利範圍第4項之裝置，其特徵爲設計該 冷卻氣體之入口（ 1 1 a )，如此冷卻氣體就可直接導向 該擠壓銳孔（5)之出口邊緣。 6. 如申請專利範圍第4項之裝置，其特徵爲提供另 —冷卻氣體入口（2 c)，其係位於該由擠壓銳孔（5) 所形成之環的外邊。 7. 如申請專利範圍第4項之裝置’其特徵爲在該由 擠壓銳孔（1 5 )所形成之環的中心處提供有織維素沈澱 本纸張尺度適用中國國家梂準（CNS > A4规格（210X297公釐） --：--------裝-----，1訂V-----線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央梯準局負工消费合作社印製 13 - 20936Q AS B8 C8 D8 申請專利範圍 b 其 C 2 ， 板 1 置隔 { 裝間 口 之個 出項一 之一少 體 任至。 液 中了疊 浴 項供摺 澱 7 提膜 沈 至方薄 素 4 下出 維 第口擠 纖 圍出之 及 範之中 } 利體浴 a 專液澱 2 請浴沈 1 申澱止 { 如沈防 口 ·在以 入 8 爲 } 之。 徵 6 0 ) 特 1 裝 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局属工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X25·7公釐） 14 -