[发明专利]挤出方法

说明书

技术领域

本发明涉及挤出方法，特别地用于聚合物溶液或聚合物流体成型。

背景技术

纤维素和其他聚合物可以溶解在适当的溶剂中并通过可控的凝固转化成所需的成型制品。如果该成型制品由纤维、原纤维等构成，还可以提及纺丝工序。纤维素溶解在例如胺氧化物的水溶液中，特别是N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）的溶液中，以从所得的纺丝溶液中生产纺丝产物，如长丝、定长短纤维、薄膜等。这通过挤出头的挤出物一旦通过空气间隙导入沉淀浴即使得挤出物在水中或稀释的胺氧化物溶液中沉淀来产生。

US4416698涉及用于纤维素溶液的挤出或纺丝方法以将纤维素成型为纤维。在此情况下，流体纺丝材料（纤维素和NMMO（N-甲基吗啉-N-氧化物）或其他叔胺的溶液）通过挤出并进入用于凝固和膨胀的沉淀浴来成型。此方法也被称为“莱赛尔（Lyocell）”方法。

US4246221和DE2913589描述了用于生产纤维素长丝或薄膜的方法，其中纤维素以流体形式抽出。这些文献描述了纤维素溶解在叔胺氧化物中的纺丝工序，其中所得的纤维素溶液通过模头压制，通过空气间隙挤出进入纺丝漏斗，并在纺丝漏斗的端部以连续纤维的形式排出。所用的纺丝漏斗装配有进料装置和用于纺丝浴的排出装置。

另外的方法描述于US5252284中，其中细长型的毛细管用于成型纤维素材料。

WO93/19230A1描述了莱赛尔方法的另外的进展，其中在引入沉淀浴前在成型工序后立即冷却含纤维素纺丝材料。

WO94/28218A1描述了用于生产纤维素长丝的方法，其中纤维素溶液通过模头成型为若干股。这些股通过气体在其周围流动的间隙来引入沉淀浴（“纺丝浴”）并连续地排出。

莱赛尔方法的成型设备和另外的变体描述于WO03/057951中，其中含纤维素的纺丝材料在成型后运送通过屏蔽区域并随后通过冷却区域。

在EP0430926B1中，存在具有喷丝器头和纺丝板的喷丝器，其中纺丝板由设置有孔的稳定载板构成。其中形成纺丝毛细管对喷丝器板插入上述孔中。

US5951932A涉及通过挤出纤维素纤维、传递所述纤维通过具有气流的空气间隙并引入沉淀浴的已知步骤生产莱赛尔纤维的方法。提及了纺丝仓中的可能的温度在95℃至125℃的范围内。一些实施方案的挤出压力在20至100巴之间。没有描述在纺丝材料和空气间隙内的压力之间的压力差。此外，没有关于进行挤出的压力和温度的信息。

US5417909A为描述莱赛尔方法的另外的文献。在实施例6至12中指定温度在70℃和115℃之间。较低的纺丝温度将显示出改进的纺丝行为。没有关于压力的信息。

US2005/220916A1描述纺丝温度在80℃和102℃之间的莱赛尔纺丝方法。然而，没有提供关于压力的信息。

DE10043297A1指定纺丝温度为85℃，但未指定压力。

出版物“The Temperature of Fibres during Air-Gap Wet Spinning:Cooling by Convection and Evaporation”-Volker Simon（Int.J.Heat Mass Transfer第37卷，第7期，第1133-1142页，1994年）介绍在纺丝工序中的事件过程。陈述了进料进入空气间隙中的聚合物材料含有水，以及在纺丝工序中在纺丝纤维的表面水蒸发，以及该水蒸发对纺丝纤维具有冷却效果。结论是：在挤出的过程中纤维温度较高，通过水从纤维蒸发使纺丝环境中的水浓度增加。

其指出结果是水蒸汽梯度引起水蒸汽质量流被从纤维引导向周围环境的方向。通过位于长丝中的水的量能使长丝中发生水蒸发，由此生产比熔融纺丝更大的强冷却效果。在另外的陈述中，提及在NMMO方法中所用的纺丝材料由非溶剂（水）、溶剂（胺氧化物=NMMO）和纤维素构成。作者最终得出结论：溶剂在成型工序中不蒸发。

发明内容

根据本发明已经发现挤出和随后的冷却可能造成不希望的颗粒形成并沉积在挤出口处，或造成单个纺丝纤维的污染。例如，待成型的材料的各个成分在挤出和冷却后由此立即可以以固体颗粒的形式从纺丝纤维断裂，所述纺丝纤维仍为流体，并可能损害仪器或损害产品的质量。本发明的目的在于提供改进的挤出或纺丝方法，其可以避免这些缺陷。