AT1550U1 - Überwachung der konzentration einer spinnlösung bei der produkterzeugung - Google Patents

Abstract

Überwachung der Konzentration einer Spinnlösung aus Cellulose/Aminooxid/Wasser bei der Herstellung von ununterbrochenen Fasern aus lösungsgesponnener Cellulose. Die Spinnlösung kann hergestellt werden, indem eine Mischung aus Celluloseaminoxidlösung und Wasser bereitet und die Mischung zum Austreiben von überschüssigem Wasser erhitzt wird, wobei die heiße Spinnlösung durch eine Spritzform hindurchgeführt wird, um Fäden zu erhalten, die dann später zu Fasern gesponnener Cellulose verarbeitet werden. Die Konzentration der Lösung wird durch Messung des Refraktionsindex beobachtet, wobei die Aufrechterhaltung des Refraktionsindex innerhalb vorgegebener Grenzen durch Einstellung des Wassergehaltes eine Spinnlösungskonzentration sichert, die ein gutes Endprodukt ergibt.

Description

AT 001 550 Ul

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Überwachung der Konzentration der Bestandteile einer Spinnlösung, die bei der Erzeugung eines Zelluloseprodukts (z.B. Zellulosefaser) aus einer Lösung von Zellulose in einem 5 organischen Lösungsmittel, insbesondere einem Aminoxidlösungsmittel und Wasser, verwendet wird. Auf diese Weise hergestellte Zellulose ist als Lyocell bekannt und wird nachstehend als lösungsgesponnene Zellulose oder Lyocell bezeichnet. Die Bezeichnung " Spinnlösung", wie sie hier verwendet wird, bezieht sich auf die Lösung von Zellulose in einem wässerigen tertiären 10 Aminoxid.

Die Erfindung zielt insbesondere darauf ab, ein Mittel zur Überwachung der Spinnlösungskonzentration vor ihrem Verspinnen (z.B. in Spinnfaden, die weiter behandelt werden müssen, um die gewünschten Filamente zu bilden) zu schaffen. Die Erzeugung von Lyocell-Zellulosefilamenten ist zum Beispiel in 15 dem US-Patent Nr. 4.416.698 beschrieben, dessen Inhalt durch Bezugnahme eingebracht wird. Dieses Patent offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Zellulosefilamenten durch Auflösen der Zellulose in einem geeigneten Lösungsmittel wie einem tertiären Amin-N-oxid.

Eine heiße Lösung der Zellulose, d.h. die Spinnlösung, wird durch eine 20 geeignete Düsenanordnung extrudiert oder versponnen, welche eine Spinndüse umfaßt, die dazu dient, aus der Spinnlösung Spinnfaden zu erzeugen, welche in Wasser geleitet werden, um das Aminoxidlösungsmittel aus den extrudierten Spinnfäden herauszuwaschen, um das gewünschte extrudierte Material zu erhalten. 25 Die Erzeugung künstlich geformter Filamente aus Material durch das Extrudieren oder Verspinnen einer Lösung oder Flüssigkeit durch eine Spinndüse, um die Filamente zu formen, ist natürlich wohlbekannt. Anfänglich wurden relativ geringe Anzahlen einzelner Filamente hergestellt, welche Filamente zur Verwendung als Endlosfasermaterial einzeln aufgespult wurden. 30 Dies bedeutete, daß die zu erzeugende Anzahl an Endlosfasem im wesentlichen 2 AT 001 550 Ul von der Zahl der Filamente diktiert wurde, die entweder vor oder nach dem Trocknen einzeln aufgespult werden konnten.

Wenn jedoch eine Faser in Form eines Kabels oder als Stapelfaser erzeugt wird, dann gelten andere Kriterien für die Filamentanzahl, die gleichzeitig 5 erzeugt werden kann. Ein Kabel umfaßt im wesentlichen eine Bündel von im wesentlichen parallelen Filamenten, die nicht einzeln gehandhabt werden. Stapelfasern umfassen im wesentlichen eine Masse aus Fasern von kurzer Länge. Stapelfasern können durch das Zerschneiden eines trockenen Kabels hergestellt werden oder dadurch, daß ein Kabel gebildet wird, dieses geschnitten 10 wird, während es noch feucht ist und die zugeschnittene Stapelfasermasse getrocknet wird.

Da im Falle eines Kabelprodukts oder eines Stapelprodukts die Handhabung einzelner Filamente nicht erforderlich ist, können große Filamentzahlen gleichzeitig hergestellt werden. 15 Um die Spinnlösung leicht zum gewünschten Endprodukt verspinnen zu können, ist es notwendig, sicherzustellen, daß die sich die Konzentration der aus drei Phasen, d.h. Zellulose, Aminoxid und Wasser, bestehenden Spinnlösung zwischen vorgegebenen Grenzen bewegt. So werden zu Beginn des Herstellungsprozesses in einem Vormischer Aminoxid, Wasser und zerkleinerter 20 Zellulose zusammen mit einem Stabilisator wie Propylgallat bei erhöhter Temperatur gemischt, und die so gewonnene vorgemischte Lösung kann durch einen Dünnschichtverdampfer geleitet werden, um Bedingungen einer erhöhten Temperatur und eines verminderten Druckes anzuwenden, um den Wassergehalt des Gemisches zu reduzieren und eine heiße viskose Lösung oder Spinnlösung 25 zu bilden. Die aus dem Dünnschichtverdampfer stammende Spinnlösung wird zur Düsenanordnung geleitet, um Spinnfaden von Spinnlösung zu bilden, die dann durch ein Spinnbad und anschließend zu einem weiteren Wasseibad geleitet werden, um das Aminoxidlösungsmittel auszuwaschen. Das resultierende Produkt (bei dem es sich um ein Kabel oder ein Filament handeln 30 kann) wird dann weiteren Verarbeitungsstufen zugeführt, z.B. Veredelungsprozessen, Trocknung und Kräuselung und/oder Lagerung. 3 AT 001 550 Ul

Das aus den Spinnfaden ausgewaschene Aminoxid wird vorzugsweise wieder in den Kreislauf zurückgeführt. So werden die Inhaltsstoffe des Spinnbades zur Wiedergewinnung des Aminoxids zu einem Verdampfer geleitet, um die Aminoxidkonzentration auf die für das ursprüngliche Ausgangsmaterial 5 gewünschte zu erhöhen. Dieses Aminoxid wird dann mit weiterer Zellulose dem Vormischer zugeführt, um den Zyklus von neuem zu beginnen. Überdies kann das Aminoxid-Wasser aus dem Wasserbad zum Spinnbad geleitet werden.

Es versteht sich, daß die Aminoxid/Wasser/Zellulose-Konzentrationen in der Spinnlösung überwacht werden müssen, um sicherzustellen, daß diese die 10 für die Erzeugung eines guten Produkts richtige Starke aufweist.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, Überwachungsmittel zu schaffen, welche überprüfen und gewährleisten, daß die Aminoxid/Wasser/Zellulose-Konzentrationen der heißen viskosen Spinnlösung die gewünschte Stärke aufweisen, bevor diese zur Düsenanordnung strömt. 15 Vorzugsweise folgt auf die Überwachung eine Einstellung der

Zusammensetzung auf die gewünschten Konzentrationen.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung Überwachungsmittel zur Überprüfung der Konzentration des dem weiteren Wasserbad entnommenen Aminoxids zu schaffen. 20 Ein noch anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung von Überwachungsmitteln zur Überprüfung und Sicherstellung, daß die Konzentration des wieder in den Kreislauf zurückzuführenden Aminoxids den für die Rückführung in den Vormischer gewünschten Pegel besitzt. Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß aus der Spinnlösung 25 ein gutes Produkt gewonnen werden kann, wenn der Brechungsindex dieser aus drei Phasen, d.h. Zellulose, Aminoxid und Wasser, bestehenden Lösung innerhalb relativ enger vorgegebener Grenzen gehalten wird, das heißt, wenn die drei Bestandteile so kontrolliert werden, daß der Brechungsindex der Spinnlösung innerhalb dieser Grenzen bleibt. Wenn sich die Konzentration der 30 Spinnlösung verändert, so daß der Brechungsindex der Spinnlösung diese Grenzen über- oder unterschreiten kann, wird möglicherweise kein 4 AT 001 550 Ul zufriedenstellendes Produkt erhalten. Die Gründe hierfür sind nicht gänzlich geklärt, und es ist in der Tat überraschend, daß die Konzentration einer Dreiphasen-Lösung auf diese Weise kontrolliert werden kann.

In einer Erscheinungsform schafft die Erfindung daher ein Verfahren zur 5 Überwachung der Konzentration einer Lösung zur Verwendung bei der Erzeugung mindestens eines länglichen Elements von lösungsersponnener Zellulose, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zellulose in Aminoxid und Wasser gelöst wird, um eine heiße Spinnlösung zu bilden, die Spinnlösung zwecks Extrusion zu einer Düsenanordnung geleitet wird, um das 10 längliche Element zu bilden, das längliche Element durch ein Spinnbad geleitet wird, das eine Lösung von Aminoxid und Wasser enthält, wobei ein Teil des in dem länglichen Element befindlichen Aminoxids in das Spinnbad ausgewaschen wird, und das längliche Element dann durch ein Wasserbad geleitet wird, in das der Rest des Aminoxids ausgewaschen wird, wobei der Brechungsindex 15 mindestens einer der Lösungen gemessen wird und die Konzentration der Lösung eingestellt wird, wenn ihr Brechungsindex von einem vorgegebenen Wert um mehr als einen vorgegebenen Betrag abweicht.

Zweckmäßigerweise wird der Brechungsindex der Spinnlösung vor ihrer Extrusion gemessen, und die Konzentration der Spinnlösung wird eingestellt, 20 wenn der Brechungsindex bei 60°C aus dem Bereich 1,4890 bis 1.4910 herausfallt.

Vorzugsweise werden das Aminoxid, das Wasser und die Zellulose in einem Vormischer gemischt, und die so erhaltene Lösung wird durch einen Dünnschichtverdampfer geleitet, um den Wassergehalt zu reduzieren und die 25 heiße viskose Spinnlösung zu bilden.

In einer anderen Erscheinungsform schafft die Erfindung eine Vorrichtung zur Überwachung der Konzentration einer Lösung zur Verwendung bei der Erzeugung mindestens eines länglichen Elements von lösungsersponnener Zellulose, welche Vorrichtung Mittel zur Bildung einer heißen Spinnlösung aus 30 einem Gemisch von Zellulose, Aminoxid und Wasser, einen Extruder zur Bildung mindestens eines länglichen Endloselements aus der heißen 5 AT 001 550 Ul

Spinnlösung, ein Spinnbad, das eine Lösung von Aminoxid und Wasser enthält und durch welches das längliche Element geleitet werden kann, ein Wasserbad, das eine Lösung aus Aminoxid und Wasser enthält und durch welches das längliche Element geleitet werden kann, sowie Uberwachungsmittel umfaßt, 5 wobei die Überwachungsmittel Mittel zur Messung des Brechungsindex mindestens einer der Lösungen beinhalten.

Das Aminoxidlösungsmittel wird vorzugsweise ein tertiäres Amin-N-oxid sein. Die Zellulosequelle kann zum Beispiel zerschnitzeltes Papier oder zerschnitzelter Zellstoff sein. Es kann auch eine kleine Menge Stabilisator, z.B. 10 Propylgallat, in den Vormischer gegeben werden, entsprechend z.B. 0,1 bis 2 Gew. % der Bestandteile.

Die Mittel zur Überwachung des Brechungsindex können eine manuelle, d.h. Chargen weise, Messung sein, bei der in Zeitabständen der heißen Spinnlösung Proben entnommen werden und zu einem geeigneten Meßgerät 15 gebracht werden, oder die Mittel können kontinuierliche Meßmittel sein, die in der Fertigungslinie angeordnet sind. Ein geeignetes Instrument für eine in der Linie erfolgende Messung ist zum Beispiel ein "Process Refractomer" der Type PR-01, erhältlich von K-Patents.

Es versteht sich, daß sich der Brechungsindex der Spinnlösung mit der 20 Temperatur ändert. Es ist daher notwendig, die Temperatur zu berücksichtigen, und beim chargenweisen Testverfahren wird die Messung bevorzugt bei 60°C durchgeführt. So läßt man die heiße Probe auf diese Temperatur abkühlen, bevor die Messung vorgenommen wird. Wenn eine In-line-Überprüfung durchgeführt wird, dann ist es erforderlich, daß das Überwachungsmittel 25 ebenfalls die Temperatur der Spinnlösung mißt und das den Brechungsindex messende Mittel so kalibriert wird, daß eine Temperaturkompensation erfolgt.

Wir haben festgestellt, daß Spinnlösungen, deren Brechungsindex bei 60°C im Bereich von 1,4890 bis 1,4910 liegt, hinsichtlich ihrer Verwendung zufriedenstellend sind und zufriedenstellende Produkte ergeben. Wie oben 30 erwähnt, kann bei der Erzeugung von lösungsersponnenen Zellulosefilamenten das aus den Spinnfaden ausgewaschene Aminoxid wieder in den Kreislauf 6 AT 001 550 Ul zurückgeführt werden und nach einer etwaigen erforderlichen Konzentrationseinstellung dazu verwendet werden, weitere Zellulose zu lösen. Überdies werden die aus der Extruderdüse austretenden heißen Spinnfaden durch ein Spinnbad geleitet, in dem eine Mischung aus Wasser und Zellulose 5 umläuft und eine teilweise Auswaschung des Aminoxids aus den Spinnfaden beginnt. Aus dem Spinnbad werden die Spinnfaden dann zum Wasserbad geführt, wo der Auswaschungsprozeß abgeschlossen wird. Das Aminoxid aus dem Wasserbad kann daher zum Spinnbad geleitet werden.

Das dem Wasserbad entnommene Aminoxid kann durch eine in der Linie 10 befindliche Überwachungsstation geführt werden, wo seine Konzentration kontinuierlich überwacht wird, während es zum Spinnbad geleitet wird.

Aminoxid kann aus dem Spinnbad entnommen werden und seine Konzentration, d.h. sein Wassergehalt, kann auf den Pegel eingestellt werden, der für die Wiederverwendung in einer anfänglichen Vormischstufe zur Lösung 15 weiterer Zellulose erforderlich ist, und das Aminoxid mit der eingestellten Konzentration kann dann durch eine In-line-Überwachungsstation geleitet werden, wo seine eingestellte Konzentration kontinuierlich überwacht wird.

Es werden nun spezielle Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben, und zwar rein als Beispiel und unter Bezugnahme auf die 20 beigefugten Zeichnungen, von denen:

Figur 1 ein ternäres Diagramm ist, das Zellulose in N-Methylmorpholin-N-oxid und Wasser zeigt;

Figur 2 eine schematische Darstellung der Mittel zur Messung des Brechungsindex ist; 25 Figur 3 eine schematische Darstellung der verschiedenen Stufen bei der Erzeugung eines Endloskabels aus lösungsersponnenen Zellulosefasem, d.h. Lyocell, ist;

Figur 4 eine Graphik ist, die die Veränderung des Brechungsindex von Aminoxid/Wasser-Lösungen bei 60°C mit der Konzentration zeigt; und 30 Figur 5 die Veränderung des Brechungsindex einer Lösung aus 77,5% Aminoxid und 22,5% Wasser mit der Temperatur zeigt. 7 AT 001 550 Ul

Das ternäre Diagramm von Figur 1 zeigt deutlich, daß, damit sich Zellulose in einer Aminoxid:Wasser-Phase in Lösung befindet, die Anteile der drei Bestandteile innerhalb streng definierter und enger Konzentrationsbereiche gehalten werden müssen. 5 In Figur 2 ist das Grundprinzip der bevorzugten Brechungsindexmessung erläutert. Bin Prisma 10, deren Fläche 11 von der Lösung, deren Konzentration zu messen ist, benetzt wird, wird einem Bündel Lichtstrahlen 12 von einer Quelle 13 ausgesetzt, wobei die Strahlen in vielen verschiedenen Winkeln auf die Oberfläche 11 auftreffen. Einige der Strahlen 12A werden gebrochen und 10 treten durch die Fläche 14 des Prismas hindurch. Andere Strahlen 12B werden reflektiert und treten durch die Fläche 15 des Prismas hindurch, um auf einen Empfänger 16 aufzutreffen. Teil 16A des Empfängers liegt im Schatten und empfängt keine Lichtstrahlen, und Teil 16B empfängt die Lichtstrahlen 12B. Die Lage der Grenze zwischen den Teilen 16A und 16B wird durch die 15 Konzentration der jeweiligen speziellen Lösung bestimmt. Somit kann die Vorrichtung zur Messung des Brechungsindex vorkalibriert werden, indem Lösungen bekannter Konzentrationen verwendet werden. Mittels Photozellensensoren in dem Empfänger 16 kann die Grenze zwischen der Schattenzone und dem übrigen Bereich verfolgt werden, und mit Hilfe eines 20 vorprogrammierten Mikroprozessors oder Chips 17 wird jede Veränderung der Konzentration, die über vorgegebene und voreingestellte Werte hinausgeht, eine Antwort auslösen, die, je nach Wunsch, automatisch oder manuell kompensierende Mittel aktivieren kann, um den Konzentrationsverlust zu korrigieren. 25 In Figur 3 werden Aminoxid und Wasser in einen Vormischer 30 über den Einlaß 31 eingeleitet, und zerkleinerte Zellulose, Stabilisator und Wasser werden in den Vormischer über den Einlaß 32 eingeleitet. Die so gebildete Mischung wird durch einen Dünnschichtverdampfer 33 geleitet, wo die Wasserkonzentration reduziert wird und eine heiße Spinnlösung erzeugt wird. 30 Es kann zum Beispiel eine 78/22 Gew/Gew Aminoxid/Wasser-Mischung und eine 94/6 Gew/Gew Zellulose/Wasser-Mischung in solchen Mengenanteilen in 8 AT 001 550 Ul den Vormischer eingebracht werden, daß man eine 13/19/68 (Gew/Gew) Zellulose/ Wasser/Aminoxid-Mischung erhält. Diese Mischung wird zum Dünnschichtverdampfer 33 geführt, wo die Mischung erhitzt und eingedampft wird und der Wassergehalt reduziert wird, so daß die dort gebildete Lösung 5 (Spinnlösung) eine 15/9/76 Gew/Gew Zellulose/Wasser/Aminoxid-Lösung ist.

Aus dem Dünnschichtverdampfer 33 wird die heiße Spinnlösung zu einer Spinndüse 34 geleitet, wo sie zu Endlosfaserbündeln 35 versponnen wird. Wenn die heißen Spinnfaden 35 aus der Spinndüse 34 austreten, laufen sie durch einen Luftraum und in ein Spinnbad 36, in dem eine Mischung aus Wasser und 10 Aminoxid umläuft. Zu Beginn mag sich kein Aminoxid in dem Spinnbad befinden, sein Anteil im Verhältnis zum Wasser kann jedoch bis etwa 25 Gew.-% steigen. Vom Spinnbad 36 werden die Spinnfaden über eine Rolle 37 durch ein Waschbad 38 geführt. Das durch das Waschbad laufende Faserbündel kann zum Beispiel eine Breite von 12 bis 14 Zoll (30 bis 35 cm) 15 besitzen. In dem Waschbad 38 wird das in dem Spinnbad 36 nicht ausgewaschene Aminoxid aus den Spinnfaden gespült, und das aus dem Wasserbad austretende Kabel 39 besteht aus lösungsgesponnener Zellulose, d.h. Lyocell.

Aus dem Waschbad 38 wird das Kabel 39 für Veredelungsschritte z.B. 20 durch ein Bad, das dazu dient, der Faser Veredelungschemikalien zuzusetzen, durch einen Trockner und zu Kräusel- und/oder Lager- und/oder Schneidmitteln geleitet, um die Filamente auf Stapelfaserlänge zuzuschneiden.

Um sicherzustellen, daß die Zellulose/Wasser/Aminoxid-Spinnlösung, welche von dem Dünnschichtverdampfer 33 zur Spinndüse 34 läuft, die 25 gewünschte Konzentration besitzt, ist ein Ventil 50 zwischen dem Verdampfer und der Spinndüse vorgesehen, so daß der Lösung Proben zum Testen entnommen werden können. In geeigneten Zeitabständen werden 100-g-Proben (3,5 Unzen) gezogen. Die Spinnlösung ist in diesem Stadium eine heiße und sehr viskose Lösung (z.B. kann sie eine Viskosität von 1 bis 5000 30 Pascalsekunden bei 105°C besitzen), und es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Proben mit Polyesterfolie zu umhüllen und sie zu einer 9 AT 001 550 Ul

Brechungsindex-Meßstation zu bringen, die in Figur 3 mit 40 bezeichnet ist. Eine 5 g (0,18 Unzen) schwere, 1mm (0,04 Inch) dicke Portion der 100-g-Probe wird in das Brechungsindex-Meßinstrument 40 gegeben, das auf 60°C gehalten wird. Nach zwei Minuten, um der Probe zu ermöglichen, 60eC 5 zu erreichen, wird ihr Brechungsindex gemessen. Das Instrument ist wie oben beschrieben vorkalibriert. Für die 15/9/76 Zellulose/Wasser/Aminoxid-Lösung sollte die Brechungsindexmessung 1,4895 ergeben. Bei einem Wert von 1,4860 befindet sich ein wesentlicher Teil der Zellulosefasem nicht in Lösung, und bei einem Wert von 1,4930 findet Kristallisation statt. So können, wie oben 10 angeführt, Grenzen von 1,4890 bis 1,4910 als akzeptabel festgelegt werden. Jeder Meßwert außerhalb dieser Grenzen bedeutet, daß die Zufuhr zum Vormischer und/oder die Verdampferbedingungen eine Einstellung erfordern. Während der Anlaufphase des Herstellungsprozesses kann es notwendig sein, bei der heißen Spinnlösung alle 1 bis 10 Minuten 15 Brechungsindexablesungen vorzunehmen, während normaler Betriebsbedingungen jedoch mag sich eine 1- oder bis zu 2-stündige Messung als ausreichend erweisen. Wenn Probleme, z.B. mit den eingespeisten Materialien, auftreten, wird es natülich erforderlich sein, die Überwachungsfrequenz zu erhöhen. 20 Der in Figur 3 dargestellte Herstellungsprozeß schließt außerdem zwei in der Linie angeordnete Stationen zur Überwachung des Brechungsindex ein.

Dem Waschbad 38 wird über eine Leitung 100 und ein Ventil 101 Wasser zugeführt. Vom Bad 38 wird das Wasser mit einigem darin befindlichen Aminoxid zu einem Umlauftank 102 geleitet. Das Wasser/Aminoxid in 25 Tank 102 wird dann mittels einer Pumpe 103 in die Leitung 104 gepumpt. Das Wasser/Aminoxid wird dann über eine Leitung 105 zum Spinnbad 36 geführt. Überschüssiges Wasser und Aminoxid aus dem Spinnbad 36 wird über eine Leitung 106 in den Tank 102 zurückgeführt. Ein Brechungsindex-Meßgerät 107 überwacht das Wasser/Aminoxid-Verhältnis in der Leitung 104, und wenn die 30 Konzentration von Aminoxid in der Leitung ansteigt, wird das Ventil 101 weiter 10 AT 001 550 Ul geöffnet (über die Verbindung 108, 109), um den Wasserzustrom zu erhöhen und die Aminoxidkonzentration zu verringern. Überschüssige Flüssigkeit in dem Tank 102 wird zwecks Lösungsmittelrückgewinnung nach 110 geleitet. 5 Wenn mehr als eine Faser-Fertigungslinie erforderlich ist, kann zum Beispiel die Leitung 111 den Tank 102 speisen. Es sind nur der Waschtank 112 und die Wasserleitung 113 der Leitung 111 dargestellt, sie entspricht jedoch sonst 34-39.

Das Brechungsindex-Meßgerät 107 überwacht die vom Tank 102 in das 10 Spinnbad 36 fließende Aminoxid/Wasser-Konzentration. Wiederum wird das Meßgerät 107 unter Verwendung geeigneter Konzentrationen von Aminoxid/Wasser-Lösungen vorkalibriert, und für eine zum Spinnbad fließende Lösung könnte vorzugsweise ein Aminoxid/Wasser-Verhältnis von etwa 25:75 Gew/Gew auffechterhalten werden. Der Brechungsindex einer solchen 15 Lösung sollte bei 60°C 1,3676 betragen. Die den Brechungsindex messende Vorrichtung ist mit einer Mikroprozessoreinheit 120 verbunden. Diese kann so voreingestellt werden, daß jede Brechungsindexmessung außerhalb des Bereichs von etwa 1,3644 bis 1,3708 bei 60°C eine Einstellung der Ventile wie zum Beispiel des Ventils 101, das dem Wasserbad 38 Wasser zufuhrt, auslöst. 20 Hierdurch kann die Wasser/Aminoxid-Konzentration in geeigneter Weise und automatisch eingestellt werden.

Figur 4 zeigt die lineare Veränderung des Brechungsindex mit einer sich verändernden Aminoxidkonzentration bei 60°C. (Es versteht sich, daß eine entbrechende Graphik für die Spinnlösung eine 3-dimensionale Graphik wäre). 25 Natürlich wird die Temperatur der zum Spinnbad fließenden Aminoxid/Wasser-Lösung nicht 60°C betragen, die Temperatur, bei welcher die obenerwähnten Messungen des Brechungsindex der Spinnlösung erfolgen. Es muß ein Temperaturkompensationssystem bei der Kalibrierung der in der Linie durchgeführten Brechungsindexmessung verwendet werden. Figur 5 zeigt die 30 Brechungsindex'.Temperatur-Beziehung für eine typische

Aminoxid/Wasser-Lösung (77,5/22,5 Gew/Gew). Ähnliche Graphiken lassen 11 AT 001 550 Ul sich leicht darstellen, und es kann die geeignete Kalibrierung für jede beliebige Konzentration durchgeführt werden. Die Überwachungsstation mißt daher auch die Temperatur des Aminoxid/Wasser-Gemischs, so daß von dem Instrument der richtige Kalibrierungsbereich verwendet wird. 5 Die zweite In-line-Überwachungsstation ist unter 44 in Figur 3 dargestellt.

Die dem Tank 102 entnommene Aminoxid/Wasser-Lösung durchfließt ein Ventil 46, an dem erforderlichenfalls weiteres Aminoxid zugesetzt werden kann, und dann einen Verdampfer 45, bei dem es sich um einen herkömmlichen Dreistufenverdampfer handeln kann, wo die Konzentration des Aminoxids im 10 Verhältnis zum Wasser auf den für die Wiederverwendung des Aminoxids gewünschten Pegel erhöht wird, d.h. auf 78/22 Gew/Gew im obigen Beispiel. Vom Verdampfer 45 fließt das Aminoxid/Wasser zur Überwachungsstation 44, wo sein Brechungsindex in der gleichen Weise, wie oben bezüglich Station 107 beschrieben, kontinuierlich überwacht wird. Die Brechungsindexmessung für 15 eine 78/22-Lösung sollte, wenn, wie oben beschreiben, eine

Temperaturkompensation erfolgt, bei 60°C 1,4624 ergeben. Wenn der Wert aus dem Bereich 1,4620 bis 1,4628 herausfallt, kann ein Mikroprozessor 47, mit dem die Brechungsindexmeßstation verbunden ist, ein Ventil 46 betätigen, um zusätzliches Aminoxid zuzuführen, oder die Verdampferbedingungen 45 20 entsprechend steuern.

Es versteht sich, daß verschiedene Ausführungsformen verändert werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist, zu überschreiten.

Insbesondere können die gewünschten Aminoxid/Wasser/ 25 Zellulose-Verhältnisse bei den verschiedenen Stufen des Verfahrens so verändert werden, daß verschiedene Fertigungsbedingungen und Endproduktmerkmale erzielt werden. Überdies können sich mehrere Fertigungslinien eine In-line-Überwachungsstation teilen, die geeignete Kontrollmittel aufweist, um 30 zu bestimmen, welche Linie zu welcher Zeit eine Einstellung erfordern könnte. 12

Claims (16)

1. AT 001 550 Ul PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Überwachung der Konzentration einer Lösung zur Verwendung bei der Erzeugung mindestens eines länglichen Elements von lösungsgesponnener Zellulose, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellulose in 5 Aminoxid und Wasser gelöst wird, um eine heiße Spinnlösung zu bilden, die Spinnlösung zwecks Extrusion zu einer Düsenanordnung (34) geleitet wird, um das längliche Element (35) zu bilden, das längliche Element durch ein Spinnbad (36) geleitet wird, das eine Lösung von Aminoxid und Wasser enthält, wobei ein Teil des in dem länglichen Element befindlichen Aminoxids in das 10 Spinnbad ausgewaschen wird, und das längliche Element dann durch ein Wasserbad (38) geleitet wird, in dem der Rest des Aminoxids ausgewaschen wird, wobei der Brechungsindex mindestens einer der Lösungen gemessen wird und die Konzentration der Lösung eingestellt wird, wenn ihr Brechungsindex von einem vorgegebenen Wert um mehr als einen vorgegebenen Betrag 15 abweicht.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex der Spinnlösung vor ihrer Extrusion gemessen wird und die Konzentration der Spinnlösung eingestellt wird, wenn der Brechungsindex bei 60°C aus dem Bereich 1,4890 bis 1.4910 herausfallt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellulose, das Aminoxid und das Wasser vorgemischt werden, um eine Lösung zu bilden, und die Lösung durch einen Dünnschichtverdampfer (33) geleitet wird, um ihren Wassergehalt zu reduzieren und die gewünschte Spinnlösung zu bilden, und die Brechungsindexmessung anhand zwischen dem 25 Verdampfer (33) und der Düsenanordnung (34) entnommener Spinnlösung durchgeführt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem länglichen Element (35) stammende Aminoxid aus dem Wasserbad (38) zum Spinnbad (36) zurückgeführt wird und die Konzentration 30 der vom Wasserbad (38) zum Spinnbad (36) fließenden 13 AT 001 550 Ul Aminoxid/Wasser-Lösung durch Messungen des Brechungsindex der Lösung überwacht wird.
5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Aminoxid aus dem Spinnbad (36) in den Kreislauf 5 rückgeführt und dazu verwendet wird, weitere Zellulose zu lösen, und die Konzentration der vom Spinnbad (36) kommenden und in den Kreislauf rückzuführenden Aminoxid/Wasser-Lösung durch Messungen des Brechungsindex der Lösung überwacht wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß 10 der Brechungsindex der Lösung durch ein In-line-Instrument (107, 44) kontinuierlich überwacht wird und die Überwachung außerdem die Messung der Temperatur der Aminoxid/Wasser-Lösung und die Kompensation des Brechungsindexwerts hinsichtlich Temperaturschwankungen umfaßt.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, 15 daß die Aminoxid/Wasser-Lösung durch einen Verdampfer (45) geleitet wird, um ihren Wassergehalt zu reduzieren, bevor sie in das In-line-Überwachungsinstrument geleitet wird.
8. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die länglichen Elemente als Endlosfasem gebildet werden.
9. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinneignung einer Spinnlösung aus in einem Aminoxid/Wasser-Gemisch gelöster Zellulose, wobei diese Spinnlösung innerhalb der Grenzen eines ternären Diagramms für Zellulose, Aminoxid und Wasser liegt, die durch eine erste Linie, welche die Punkte (85% Aminoxid, 25 15% Wasser, 0% Zellulose) (31% Zellulose, 0% Wasser, 69% Aminoxid) verbindet, eine zweite Linie, welche die Punkte (78% Aminoxid, 22% Wasser, 0% Zellulose) (34% Zellulose, 66% Aminoxid, 0% Wasser) verbindet, die Zellulose-Grundlinie und die Aminoxid-Grundlinie definiert werden, durch Messung des Brechungsindex der Spinnlösung und die Feststellung, ob die 30 Spinnlösung einen Brechungsindex aufweist, der innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, bestimmt wird. 14 AT 001 550 Ul
10. 10. Vorrichtung zur Überwachung der Konzentration einer Lösung zur Verwendung bei der Erzeugung mindestens eines länglichen Elements von lösungsgesponnener Zellulose, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (30) zur Bildung einer heißen Spinnlösung aus einem Gemisch von Zellulose, Aminoxid 5 und Wasser, einen Extruder (34) zur Bildung mindestens eines länglichen Endloselements (35) aus der heißen Spinnlösung, ein Spinnbad (36), das eine Lösung von Aminoxid und Wasser enthält und durch welches das längliche Element (35) geleitet werden kann, ein Wasserbad (38), das eine Lösung aus Aminoxid und Wasser enthält und durch welches das längliche Element geleitet 10 werden kann, sowie Überwachungsmittel (40, 107, 44) umfaßt, wobei die Überwachungsmittel Mittel zur Messung des Brechungsindex mindestens einer der Lösungen beinhalten.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Verdampfer (33, 45) umfaßt, um Bedingungen von Wärme und 15 reduziertem Druck auf eine der Lösungen anzuwenden, wodurch ihr Wassergehalt reduziert werden kann.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Messung des Brechungsindex ein chargenweise arbeitendes Mittel (40) für die heiße Spinnlösung ist und Mittel (50) vorgesehen sind, um 20 zwischen dem Dünnschichtverdampfer (33) und der Extruderdöse (34) Proben aus der heißen Spinnlösung zu entnehmen.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (40) zur Messung des Brechungsindex so kalibriert ist, daß es die Messung bei etwa 60°C vomimmt und jede Brechungsindexmessung außerhalb 25 des Bereichs 1,4890 bis 1,4910 anzeigt.
14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsmittel ein Mittel (107) zur Überwachung der Konzentration der vom Wasserbad (38) zum Spinnbad (36) fließenden Aminoxid/Wasser-Lösung durch Messung ihres Brechungsindex umfassen.
15. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsmittel ein Mittel (44) zur Überwachung 15 AT 001 550 Ul der Konzentration der Aminoxid/ Wasser-Lösung, welche vom Spinnbad (36) zum Mittel (30) zur Mischung der Zellulose, des Aminoxids und des Wassers fließt, durch Messung ihres Brechungsindex umfassen.
16. 16. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch 5 gekennzeichnet, daß die Überwachungsmittel (107, 44) mit einem Mikroprozessor (120, 47) gekoppelt sind, der so programmiert ist, daß er eine Einstellung der Konzentration der Lösung veranlaßt, wenn der Wert des Brechungsindex aus einem vorgegebenen Bereich herausfallt. 16