[发明专利]处理纤维素溶液用的装置和设备及该装置的应用方法

说明书

本发明涉及一种用于调节流动的粘滞材料中压力的装置，同时也涉及一种用于生产纤维素模制品的设备。本发明特别涉及一种用于调节流动的高粘度纤维素溶液压力的装置，例如，这种溶液表现为一种可以模制成形的含叔胺氧化物的纤维素溶液，它被由溶液制取设备输送到成形工具。

为了从一种原始材料例如聚合物溶液或热塑性塑料连续地、保质地生产出丝、薄片制品、或其它模制成形制品，必须做到两点：一是原始材料的化学／物理性质不得改变；二是对成形工具即对喷丝嘴或薄膜挤压头要总时保持相同的条件。这里，喷丝压力的均匀性具有重要的意义。在大型工艺设备的正常作业中，上述条件虽然将满足，但在某些情况下原始材料在达到成形工具之前被分流，例如，在过滤器进行回冲洗时，或者为了其它目的，喷丝压力自然会下降。在这种情况下，必须通过合适的装置来解决下述问题：补偿已被分流的原始材料，以使压力不降低。例如专利AT-B 397 043就公开过这样一种装置，下面将较详细地说明。

另一方面可能出现这样的情况：例如为了更换成形工具，不得不完全中断对成形工具的原始材料供给。这样一种中断不应影响原始材料的制备，这是因为在停止和重新开始制备工序时存在一种危险，即暂时不能保证原始材料质量的稳定。为了不中断原始材料的连续制备，必须设置一个存贮容器来接受在一段时间内制备出来了但又不能及时在成形工具中进行加工的原始材料。这样一种装置可在下面加以详细说明的专利WO 94／02408中了解到。

专利GB-A-841，403公开过一种装置，采用它可以断续地供给一种粘稠的材料，例如人造奶油。这种装置具有一个圆筒形贮料室，一个活塞在此贮料室中运动，并将人造奶油一份一份地给出。人造奶油受到挤压进入在对着活塞端面的方向的贮料室，与此同时被转向，并在反方向中被断续地给出。有一点未提及，即该装置是否也适用于高粘度材料的连续供料。

专利DE-A-3，416，899公开过一种装饰机，用此装饰机例如可以将一种巧克力材料喷射在饼干上。在一边是喷嘴和另一边是用于巧克力料的泵之间，连续着一个缸，一个压缩空气缸作用于其活塞上。由此达到下述目的：巧克力料形状均一地从喷嘴中喷出，与泵引起的压力波动无关。

不过，为了调节料流的厚度，和为了平衡流动的高粘度材料中的压力波动，在有些情况下还对该装置提出另一个要求：它不得有使原始材料可以积聚的“死区”。尤其在原始材料的性质随着时间而变化的情况下，就更加要求做到这一点。一种或多种聚合物的聚合物粘稠溶液或热塑性材料，一般是在高温条件下进行加工处理的。这时，可能出现下述问题：聚合物在此高温下不够稳定，因而处于分解反应之下。这种分解反应在某些情况下甚至可能演变成具有爆炸性，从而危及安全。这个问题在下面将根据含叔胺氧化物的纤维素溶液的实例加以详细说明。关于含水叔胺氧化物的纤维素溶液制备的一般描述，可参看专利US-PS 4，196，282。以下用“NMMO”(=N-Methylmorpholin-N-Oxid，N-甲基吗啉-N-氧化物)来代替“tertiare Aminoxide”(叔胺氧化物)这一名称。

若把纤维素溶解在NMMO中，则聚合物的纤维素链就会出现部分分解。这种部分的分解会影响到喷丝安全性，不利于最终产品的某些性质，例如纤维的强度、纤维的延伸率和它的绕缠强度。

还有一点也是大家熟知的：纤维素溶液由于所用胺化氧的分解，便会随着时间越来越多地变色。例如在正常条件下，NMMO的一水合物是一种白色的晶态固体。在72℃时可溶化。在该一水合物加热到120-130℃时，便会出现强烈的变色。等于高于175℃时，在熔体完全脱水、剧烈地气化情况下，发生具有爆炸危险的放热反应，这时所达到的温度大大超过250℃。我们都知道，金属铁和铜，特别是它们的盐，能显著地降低NMMO的分解温度，与此同时提高其分解速度。

对上述问题还须补充一点，即NMMO-纤维素溶液本身的热不稳定性。热不稳定性的含义是：在高的加工处理温度(约110-120℃)下溶液中引发不可控制的分解过程，这种过程在产生气体的情况下可能导致强烈的爆燃、着火、甚至爆炸。

关于这种溶液即挤压混合物的热不稳定性的内在联系，在现有文献资料中见之甚少。特别是在其中有金属离子时，在某种情况下分解反应便可在喷丝材料中传播。但是，溶液中的金属离子是无法消除的，这是因为金属离子来源于可方便地用特殊钢做成的设备金属结构部件。