專利名稱：植物纖維超聲降聚堿纖生產裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于粘膠纖維制造領域，涉及采用超聲降聚法用植物纖維制造粘膠 纖維的設備。
背景技術：
纖維素的降聚(降低聚合度)是在粘膠生產中不可缺少的工藝步驟，只有把植物 纖維素的降低到一定程度才能滿足后續粘膠纖維的生產要求，而在其中降聚的均勻性和 降聚程度是纖維素降聚的關鍵。制備粘膠的纖維素的降聚方法有有氧降聚和堿降聚。實際運用中以有氧降聚 為主，而堿降聚溫度要求相對較高、而且對纖維素原有特性損害較大，因此較少使用。200810044654.9棉短絨氧解制備溶解漿的方法、200810044655.3氧解連蒸法制 備溶解漿的生產方法、200810044656.8紙漿氧解制備溶解漿的方法、20081004452.x —種 植物纖維的降聚工藝等專利文獻均系有氧降聚。20081004452.x 一種植物纖維的降聚工藝，采用了以造紙級漿板為原料，通過 制漿、反應釜內降聚最后生產出能用于粘膠纖維生產的溶解級植物漿粕。獲得的溶解級 植物漿粕可直接用于粘膠纖維生產。該發明專利申請所公開的技術方案的實質是將不能 用于粘膠纖維生產的造紙級植物纖維漿板，通過在反應釜能有氧高溫降聚溶解級漿粕， 原料經處理過直接用于常規粘膠纖維生產工藝獲得粘膠纖維。常規粘膠纖維生產工藝包 括浸漬、壓榨老成、黃化、過濾、脫泡、紡絲、精煉、烘干。上述現有技術雖然有效利用了造紙級植物漿板價格低廉的優勢來生產粘膠纖維 生產用的溶解級漿粕，但也使粘膠纖維生產一段式生產變為兩段式生產，先把把漿板浸 漬獲得漿粥再降聚壓榨獲得堿纖，再進行纖維生產，20081004452.x工藝仍然屬于漿粕變 性工藝，先將如造紙級植物纖維漿板進行浸漬，然后在反應釜內進行高壓有氧降聚，降 聚后壓榨獲得堿纖，然后才用堿纖生產粘膠纖維，雖然能使漿粕的變性與粘膠纖維生產 相銜接，但是由于其降聚過程在高溫有氧的反應釜內進行，使其存在著諸多弊端，這些 弊端也是有氧降聚共同的問題，主要包括—、降聚不均勻由于反應釜體積大、攪拌死角多，導致攪拌不均；而氧氣的 加入也不能均勻滲入漿粥參加反應，最終導致降聚不均；二、反應釜占地面積大，且需要壓縮空氣和高溫環境，使整個粘膠纖維生產工 藝過程變得龐大、耗時、設備多、占地廠房面積大，不便于生產管理；三、反應釜工作需要壓縮空氣和蒸汽，能耗大。四、反應釜內的反應在高溫、有氧、攪拌條件下，工藝控制點多、控制難度 大，造成產品質量不穩定。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種直接以植物纖維通過超聲降聚的一種堿纖生產裝置，該裝置對植物纖維降聚后通過壓榨生產出的堿纖可直接用于粘膠纖維生產環節，無 需再制成漿粕，以超聲降聚管代替了傳統的反應釜，克服了采用反應釜的有氧降聚方式 存在的降聚不均勻、能耗大、設備多、占地空間大、產品質量不穩定的弊端。為解決以上技術問題，本實用新型采用的技術方案是植物纖維超聲降聚堿纖生產裝置，包括浸漬桶、壓榨機，浸漬桶設有喂料進 口、堿液進口、漿粥出口，其特征在于漿粥出口經漿粥管道與壓榨機連接，漿粥管道 上設置向漿粥管道發射超聲的超聲發射機構。降聚原理是超聲聲波對高分子的降解作用，高分子在超聲波作用下可降解為單 體，這里纖維素(聚糖)在超聲降解達到一定時間和強度下可降解為單糖。所述超聲發射機構是超聲波儀的組成部分，不同的超聲波儀其發射機構構造原 理都不盡相同。超聲波儀可采用現有技術的構造原理，比如包括超聲發生器、輸出變 壓器、阻抗元件、超聲換能器、共振薄片等構成。這里的超聲換能器、共振薄片即是超 聲發射機構，超聲發生器、輸出變壓器、阻抗元件等為超聲產生機構。采用以上超聲波儀降聚的工作原理是首先輸出變壓器及阻抗元件對超聲換 能器或者超聲發生器進行阻抗變換，使超聲換能器的阻抗與超聲發生器的負載相匹配， 目的是使超聲換能器能接受超聲波發生器所發出的特征頻率信號和通過輸出變壓器線圈 調整輸出功率，超聲發生器把交流電轉化為直流電，驅動內部高頻信號發生器產生一個 特定頻率的震蕩信號，然后把這特定頻率的信號輸入超聲換能器，引起共振薄片機械振 動，就能產生這個特定頻率的超聲波，通過控制電路系統控制輸出頻率，通過輸出電壓 變壓器控制輸出功率，還可以通過控制漿粥流速及通過泵讓漿粥在通過超聲的循環來控 制降聚時間，從而控制降聚程度。現有超聲波儀有各種類型，本發明不排斥任何一種，關鍵在于超聲波儀中超聲 發射機構，如前述的超聲換能器和共振薄片(有可能是其他結構形式，都是現有技術)， 將其包圍在漿粥管道上，漿粥在通往壓榨機過程中完成降聚。所述超聲換能器及共振薄片可以是條狀，間隔、對稱地分布在漿粥管道外部。 可以是套管狀，包覆在漿粥管道外部。可以是瓦狀，兩片或多片對稱布置在漿粥管道 上。超聲換能器和共振薄片即超聲發射機構在本發明稱為超聲降聚管。所述超聲波的功率0.5KW 3.5KW，超聲波的頻率20 60KHz。所述浸漬桶內設有攪拌器。所述漿粥管道上設置有暫存漿粥的輔助桶，超聲發射機構安裝在輔助桶與壓榨 機之間的漿粥管道上。所述壓榨機的堿液出口連接堿液過濾設備。本實用新型的有益效果表現在一、由于超聲波穿透性強，再加上以管道形式包裹在漿粥管圓周外部，因此避 免了降聚死角的產生；二、由于采用超聲波降聚，不需蒸汽和氧參與反應，杜絕了反應不均勻的弊 端；三、本發明采用的超聲波降聚管是包覆在漿粥管到之上，占用空間小；而且由 于無需再配置送氧和蒸汽的設備，減少了設備數量，減少了能耗，且方便了生產管理；[0027]四、由于降聚不再需要高溫、有氧、攪拌條件下反應，減少了繁瑣的工藝控制 點、大大降低了控制難度，保證了產品質量的穩定。五、在粘膠纖維行業，對漿粥的降聚都是采用蒸煮方式降聚，如背景技術給出 的有氧降聚和堿降聚，它們都有一個共同點——蒸煮，無論是教科書還是產業界均是采 用相同理論。本發明首次把超聲波對聚合物的降聚作用應用于粘膠纖維生產當中，豐富 了粘膠纖維降聚的生產當中降聚的方法。本發明跳出了傳統的纖維素降聚理論，創新的在粘膠生產行業中對纖維素采用 超聲波降聚，改變了傳統的纖維素降聚方式，是一種新的理論探索和嘗試，并實現了包 括以上幾點在內的意想不到的技術效果。
圖1為本實用新型結構原理圖圖2為本實用新型采用的超聲降聚管結構原理圖圖3為本實用新型采用的超聲降聚儀結構原理圖圖中標記1喂粕機、2浸漬桶、3輔助浸漬桶、4漿粥管道、5壓榨機、6超聲 降聚管(超聲發射機構)、7整流器、8高頻信號發生器(7、8屬于超聲發生器)、9阻抗 元件及輸出變壓器、10超聲換能器、11共振薄片
具體實施方案植物纖維超聲降聚堿纖生產裝置，包括浸漬桶、壓榨機，浸漬桶設有喂料進 口、堿液進口、漿粥出口，漿粥出口經漿粥管道與壓榨機連接，漿粥管道上設置超聲降 聚儀。如圖1所示。對管道內漿粥發射超聲的是超聲發射機構，是超聲波儀的一部分，本發明所使 用的超聲波儀的原理可以采用現有技術，本發明不限定它的構造，關鍵在于向漿粥管道 內發送超聲(方向以橫截面圍繞漿粥管道為宜，切向漿粥)的超聲發射機構，在本實施例 中為超聲換能器和共振薄片，包圍在漿粥管道上，漿粥在通往壓榨機過程中完成降聚。根據制造工藝和安裝條件等實際情況，可將超聲換能器和/或共振薄片做成適 當的形狀，可以是條狀，間隔地分布在漿粥管道外部，如圖2a。可以是套管狀，包覆在 漿粥管道外部，如圖2b。可以是瓦狀，兩片或多片貼在漿粥管道上并連接在一起，如圖 2c。包括以上形狀在內的其他形狀，超聲換能器、共振薄片在本發明稱作超聲降聚管， 整套超聲波儀稱作超聲降聚儀。所述超聲降聚儀還可增設配套的自動控制機構等，超聲波儀的所有結構、功能 變化，從理論上講，只要能向漿粥管道作用超聲的儀器均能適用于本實用新型，均在本 實用新型保護范圍之內。超聲降聚的原理是首先輸出變壓器及阻抗元件對超聲換能器或者超聲發生器 進行阻抗變換，使超聲換能器的阻抗與超聲發生器的負載相匹配，目的是使超聲換能器 能接受超聲波發生器所發出的特征頻率信號和通過輸出變壓器線圈調整輸出功率，超聲 發生器把交流電轉化為直流電，驅動內部電路產生一個特定頻率的震蕩信號，然后把這 特定頻率的信號輸入超聲換能器，就能產生這個特定頻率的超聲波，通過控制電路系統控制輸出頻率，通過輸出電壓變壓器控制輸出功率，通過控制漿粥流速控制降聚時間， 從而控制降聚程度。所述超聲波的功率選用0.5KW 3.5KW，超聲波的頻率20 60KHz。根據不 同的生產原料作適當調整。而根據生產量、漿粥流速、漿粥管道長度等條件，適當設置 超聲換能器的長度，如0.5-2M，長度較小時還可在漿粥管道上多點設置降聚管或整套超 聲波儀。另外還可通過控制漿粥在降聚管內的流速及循環次數來控制漿粥的超聲降聚時 間，并繼續溶出木質素等雜質。采用本實用新型的工藝過程是(以竹纖維為原理)一、將平均聚合度為1000左右的竹纖維放在喂粕機上，設定一定的投料速 度(25kg/min)，再加入濃度85g/l，溫度為60°C 90°C的堿液，堿液流量為10m3/h 20m3,然后通過攪拌作用，把漿粕打碎與堿液充分混合，配制成固態和液態的混合物， 稱之為漿粥，工藝上稱這工序為浸漬。作用使竹纖維原料變成固體和液體混合物，同時溶出纖維素，提高α-纖 維含量，生產堿纖維素。控制參數堿液溫度75士 15°C 堿液濃度85g/l漿粥濃度3.5士2% (質量百分比)浸漬時間30士20min二、通過泵把輔助桶的漿粥打往壓榨機進行壓榨，同時在超聲作用下完成降
聚ο作用繼續溶出堿纖維素和溶出半纖維素、木質素等雜質，同時完成降聚工 序，提高堿纖維素的反應性能。控制參數漿粥流速10m7h超聲功率2.5KW管道長度為IOm 超聲頻率20KHz三、將降聚后的漿粥用壓榨機進行壓榨，壓榨出的物質分為兩部分，一部分夾 雜著少部分堿液，另一部分是壓出了多余水分的固體和液體的混合物，工藝上稱為堿 纖。通過壓榨機出口的預粉碎和細粉碎，然后進入黃化系統進行黃化，然后脫泡、紡絲 等獲得粘膠纖維，最后精煉。作用分離堿纖維素和堿液。控制參數壓榨溫度60 士 3 °C 壓榨壓力500 士 50mbar堿纖甲纖含量30 士堿纖堿含量16 士堿纖粘度9士 lmp.s四、符合要求的堿纖進入粘膠纖維生產系統。粘膠纖維包括短絲和長絲，粘膠 纖維的生產工序可采用常規工藝，如浸漬、壓榨、老成、黃化，獲得粘膠，粘膠經過過 濾、脫泡、紡絲獲得粘膠纖維，最后精煉。
權利要求1.植物纖維超聲降聚堿纖生產裝置，包括浸漬桶、壓榨機，浸漬桶設有喂料進口、 堿液進口、漿粥出口，其特征在于漿粥出口經漿粥管道與壓榨機連接，漿粥管道上設 置向漿粥管道發射超聲波的超聲發射機構。
2.根據權利要求1所述的植物纖維超聲降聚堿纖生產裝置，其特征在于所述超聲 發射機構為條狀，間隔、對稱地分布在漿粥管道外部。
3.根據權利要求1所述的植物纖維超聲降聚堿纖生產裝置，其特征在于所述超聲 發射機構為套管狀，包覆在漿粥管道外部。
4.根據權利要求1所述的植物纖維超聲降聚堿纖生產裝置，其特征在于所述超聲 發射機構為瓦片狀，兩片或多片對稱布置在漿粥管道上。
5.根據權利要求1-4任一所述的植物纖維超聲降聚堿纖生產裝置，其特征在于超 聲波的功率0.5KW 3.5KW，超聲波的頻率20 60KHz。
6.根據權利要求5所述的植物纖維超聲降聚堿纖生產裝置，其特征在于所述超 聲發射機構為超聲換能器和共振薄片，是超聲波儀的一部分，超聲波儀還包括超聲發生 器、輸出變壓器、阻抗元件。
7.根據權利要求1所述的植物纖維超聲降聚堿纖生產裝置，其特征在于所述浸漬 桶內設有攪拌器。
8.根據權利要求1所述的植物纖維超聲降聚堿纖生產裝置，其特征在于所述漿粥 管道上設置有暫存漿粥的輔助桶，超聲發射機構安裝在輔助桶與壓榨機之間的漿粥管道 上。
9.根據權利要求1所述的植物纖維超聲降聚堿纖生產裝置，其特征在于所述壓榨 機的堿液出口連接堿液過濾設備。
專利摘要本實用新型的目的是提供一種直接以植物纖維通過超聲降聚的一種堿纖生產裝置，包括浸漬桶、壓榨機，浸漬桶設有喂料進口、堿液進口、漿粥出口，漿粥出口經漿粥管道與壓榨機連接，漿粥管道上設置向漿粥管道發射超聲波的超聲發射機構。該裝置對植物纖維降聚后通過壓榨生產出的堿纖可直接用于粘膠纖維生產環節，無需再制成漿粕，以超聲降聚管代替了傳統的反應釜，克服了采用反應釜的有氧降聚方式存在的降聚不均勻、能耗大、設備多、占地空間大、產品質量不穩定的弊端。
文檔編號D01F2/06GK201793513SQ20102050267
公開日2011年4月13日 申請日期2010年8月24日 優先權日2010年8月24日
發明者嚴青平, 馮濤, 唐孝兵, 施洋, 李蓉玲, 梁建軍, 田啟兵, 胡小東, 范懷熙, 鄧傳東 申請人:宜賓絲麗雅集團有限公司, 宜賓海絲特纖維有限責任公司