Spinnverfahren und Spinnvorrichtung zur Herstellung einer Folie oder eines bandförmigen
Produktes aus regenerierter Cellulose
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Folie oder eines bandförmigen Produktes aus regenerierter Cellulose, gemäss welchem eine verspinnbare Masse, beispielsweise Viskose, mittels einer Spinnvorrichtung versponnen wird, wobei sich der Verformungsschlitz der Vorrichtung in ein flüssiges, koagulierendes Spinnbad hinein erstreckt.
Eine solche Arbeitsweise ist an sich bekannt, und sie besteht darin, dass eine flüssige spinnbare Masse, in diesem Fall Viskose, aus einem rechteckigen Verformungsschlitz vertikal nach unten in ein Spinnbad gepresst wird, um so die Viskose zu koagulieren, wobei der Verformungsschlitz in das Spinnbad selbst eintaucht, und dass die so erhaltene Folie, nachdem sie in ihrer Bewegungsrichtung umgelenkt worden ist, das Spinnbad verlässt und anschliessend nachbehandelt und aufgewickelt wird.
Der Umlenkungspunkt wird dabei in einer solchen Tiefe in dem Spinnbad angeordnet, dass die entstandene Folie bereits eine ausreichende Festigkeit aufweist und daher ohne Beschädigung umgelenkt werden kann.
Dieses bekannte Verfahren weist jedoch verschiedene Nachteile auf:
So hatte es sich beispielsweise als notwendig erwiesen, die sich bildende Folie zu Beginn des Spinnprozesses per Hand unter dem ersten Umlenkpunkt hindurch und dann weiter in der vorgesehenen Be wegungsrichtung zu leiten.
Die Tiefe des Umlenkpunktes n dem Spinnbad konnte daher nicht grösser sein. ais der Armlänge des bedienenden Arbeiters entspricht. Um bei einer derartig beschränkten Bad strecke noch eine ausreichende Koagulation der Viskose zu erzielen, war es weiterhin notwendig, hohe Säurekonzentrationen anzuwenden.
Im Gegensatz zu diesen Massnahmen ist es aber an sich erwünscht, niedrige Säurekonzentrationen zu verwenden, um Folien mit höheren Festigkeiten zu erhalten.
Weiterhin hat sich bei der Durchführung der beschriebenen Arbeitsweise gezeigt, dass höhere Spinngeschwindigkeiten zu einem Festigkeitsverlust der gebildeten Folien führt, während gleichzeitig die Folienoberfläche durch Klümpchenbildungen und wellenförmige Unebenheiten beeinträchtigt ist. Dieses Auftreten von Klümpchen und wellenförmigen Unebenheiten scheint ausserdem von einer ungleichmässigen Dicke der gesamten Folie begleitet zu sein.
Diese zuletzt erwähnte Erscheinung führt wiederum zu einem unterschiedlichen Verhalten hinsichtlich der Trockengeschwindigkeit und hinsichtlich der Schrumpfung während der weiteren Verarbeitung der Folie.
Bei einer Vergrösserung der Spinngeschwindigkeit führen die beschriebenen Erscheinungen dazu, dass entweder das hergestellte Produkt wegen seiner schlechten Qualität nicht mehr handelsfähig ist oder dass die Folienherstellung infolge der zahlreichen auftretenden Brüche oder Risse sogar ganz unmöglich wird.
Diese Mängel können behoben werden, wenn man nach dem neuen Verfahren der Erfindung arbeitet.
Die neue Arbeitsweise ist dadurch gekenn7eich- net, dass die frisch gesponnene Folie auf der Strecke zwischen Verformungsschlitz und dem ersten Umlenkpunkt durch einen praktisch vertikalen, schaft ähnlichen Spinnkasten geführt wird, der sowohl an seinem oberen als auch an seinem unteren Ende offen und vollständig mit der Spinnbadflüssigkeit gefüllt ist, wobei dieser Spinnkasten das Spinnprodukt umschliesst.
Diese Methode hat verschiedene Vorteile:
Da der Spinnkasten sehr eng ist, lässt sich die frisch gesponnene Folie während des Anspinnens besser führen und sie kann auch durch die Badströmung selbst durch den Kasten bis zum ersten Umlenkpunkt mitgeführt werden. Es wurde nun gefunden, dass das Anspinnen unter diesen Bedingungen auch dann noch möglich ist, wenn die Behandlungsstrecke im Spinnbad zwischen dem Verformungsschlitz und dem ersten Umlenkpunkt sehr viel länger als bisher gewählt wird.
Hierdurch ist es weiterhin möglich geworden, im Spinnbad geringere Säurekonzentrationen anzuwenden und diese Konzentrationen so auszuwählen, dass trotz höherer Spinngeschwindigkeiten doch grössere Filmfestigkeiten erzielt werden.
Obwohl sich derartige längere Badstrecken theoretisch auch ermöglichen lassen würden, indem man den ersten Umlenkpunkt und den Verformungsschlitz mittels eines Kuppelungssystems verbindet während der Anspinnperiode die Entfernung zwischen dem Schlitz und dem Umlenkpunkt klein hält und diese beiden Vorrichtungsteile anschliessend langsam voneinander entfernt, bis die Behandlungsstrecke die gewünschte Länge erreicht hat, ergeben sich aus einer solchen Konstruktion in der Praxis doch grosse technische Nachteile und ausserdem lässt sich auf diese Weise weder die Bildung von Klumpen und wellenförmigen Unebenheiten noch das Auftreten von Unterschieden in der Foliendicke oder von schwachen Stellen in der Folie vermeiden.
Keine der zuletzt erwähnten unerwünschten Erscheinungen wurde jedoch bei Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens beobachtet.
Vielmehr hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die Strömung des Spinnbades so kontrolliert werden kann, dass weder Klumpen noch wellenförmige Unebenheiten in die frisch gesponnene Folie gepresst werden. Infolgedessen ist die Folienstärke gleichmässiger und seine Festigkeit ist höher, so dass auch die Folie als Ganzes widerstandsfähiger ist, während gleichzeitig die Folienoberfläche sehr viel gleichmässiger trocknet.
Darüber hinaus treten auch bei grösseren Spinngeschwindigkeiten keine Folienbrüche oder -risse mehr auf und die hergestellte Folie hat insgesamt eine sehr gute, für den Handel geeignete Qualität.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass nur die Verwendung des vertikalen Spinnkastens die Erzielung dieser günstigen Ergebnisse ermöglicht.
Der von den Wänden des Spinnkastens herrührende Strömungswiderstand, der letzten Endes auf die Folie in Form einer Zugbeanspruchung übertragen wird, kann vermindert werden, indem man in diesen Wänden Perforationen oder horizontale
Schlitze anbringt, bzw. diese Wände ganz aus Gaze herstellt.
Eine wesentliche Verminderung des Einflusses des Strömungswiderstandes auf die Folie kann jedoch auf der ersten Strecke des Spinnbades auch erreicht werden, wenn die Wände des Spinnkastens keine Öffnungen oder Durchbrechungen aufweisen und die Spinnbadflüssigkeit gleichzeitig zusammen mit der Folie durch den Spinnkasten in einer Menge geführt wird, welche grösser ist als der von der Folie durch ihre Bewegung mitgeführten Menge entspricht.
Auf diese Weise erscheint es möglich, die frisch gesponnene Folie praktisch vollständig von den Auswirkungen des Strömungswiderstandes freizuhalten und auf diese Weise auch höhere Spinngeschwindigkeiten zu erzielen.
Vorzugsweise werden daher Massnahmen ergriffen, um die Strömung des Spinnbades beim Eintritt in den Spinnkasten zu vergleichmässigen. Zu diesem Zweck können beispielsweise mehrere Gazeschichten an der Eintrittsstelle angebracht sein.
In dieser Hinsicht werden insbesondere günstigc Ergebnisse erzielt, wenn die Strömung des Spinnbades durch den Spinnkaslen in Richtung auf den ersten Umlenkpunkt zu beschleunigt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Strömungsgeschwindigkeit des Spinnbades der wachsenden Fortbewegungsgeschwindigkeit der Folie auf der ersten Behandlungsstrecke des Bades anzupassen.
Diese wachsende Geschwindigkeit der Folie rührt von dem Verstrecken derselben auf der betreffenden Badstrecke her.
Die besten Ergebnisse werden bei Anwendung der beschriebenen Massnahmen erzielt, wenn die erste vertikale Behandlungsstrecke des Bades länger ist als bei der bekannten Arbeitsweise, d. h. wenn der Weg der Folie durch den Spinnkasten wenigstens 0,5 m und vorzugsweise etwa 2 m beträgt.
Die Art der Flüssigkeitsströmung im Spinnkasten wird weiterhin beeinflusst durch die Strömungsbedingungen des Bades, nachdem die Badflüssigkeit den Kasten verlassen hat. Aus diesem Grund muss der Regulierung der Badströmung, nachdem die Flüssigkeit den Spinnkasten verlassen hat besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden.
Es wurde gefunden, dass eine sehr ruhige Strömung in dem Spinnkasten erzielt werden kann, wenn die sich zu beiden Seiten der frisch gesponnenen Folie ausbildenden Ströme des Spinnbades nach Verlassen des Spinnkastens von der Folie selbst fortgelenkt werden.
Bei Anwendung dieser Massnahme wird der weitere Vorteil erzielt, dass der nach unten gerichtete
Impuls der Spinnbadflüssigkeit keine Kräfte auf die Folie selbst an einer Stelle nach dem ersten Umlenk punkt ausüben kann.
Infolgedessen verläuft die Bewegung der Folie an einer Stelle nach dem Umlenkpunkt sehr viel ruhiger und diese Bedingungen wirken sich wiederum günstig auf das Verhalten im Spinnkasten aus. Auf diese Weise wird eine glatte und gleichmässige Folie erhalten.
Es wird darauf hingewiesen, dass bereits eine Spinnmethode zur Herstellung von Folien aus Viskose beschrieben worden ist, bei welcher die Folie vor dem ersten Umlenkpunkt durch einen kastenförmigen Raum läuft. Diese Arbeitsweise unterscheidet sich jedoch in vielen wesentlichen Punkten von dem erfindungsgemässen Verfahren. Der Verformungsschlitz ist dabei beispielsweise nicht in das Spinnbad eingetaucht, sondern in einer beträchtlichen Entfernung oberhalb desselben angeordnet. Die ausgepresste Viskoselösung muss daher über die Länge dieser Strecke durch Luft transportiert werden, ehe sie in das Spinnbad hineinfällt. Daher spielen sich auch vollständig andere Strömungs- und Koagulationserscheinungen ab als bei der erfindungsgemässen Arbeitsweise.
Darüber hinaus lässt sich aus der Beschreibung dieses bekannten Verfahrens auch nicht die Erkenntnis ableiten, dass das kastenförmige Spinnbad eine besondere technische Funktion haben könnte, ausser dass es eine kompaktere Konstruktion der gesamten Spinnvorrichtung ermöglicht.
Bei diesen bekannten Verfahren ist daher der kastenförmige Raum auch sehr viel breiter, als es für die Konstruktion gemäss der vorliegenden Erfindung charakteristisch ist.
Darüber hinaus erstreckt sich die Kastenform des Spinnbades bei dem bekannten Verfahren über den ersten Umlenkpunkt hinaus, wodurch ein unerwünschter Anstieg des Niveaus der Spinnbadflüssigkeit hervorgerufen wird, insbesondere an der Stelle des Umlenkpunktes selbst.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich nicht nur auf die beschriebene neuartige Arbeitsweise, sondern auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung derselben. Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist eine Spinneinrichtung mit einem Verformungsschlitz, einen Spinnbadtrog mit einem System, um die Spinnbadflüssigkeit einer Stelle oberhalb des Verformungsschlitzes zuzuführen, sowie ein erstes Umlenkglied am Boden des Badtroges. Die neue Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verformungsschlitz und dem Umlenkglied der Spinnkasten von praktisch rechteckigem Querschnitt angeordnet ist, welcher nur wenig breiter ist, als der Breitenabmessung der Folie entspricht, und welcher eine Tiefe von weniger als 15 cm, vorzugsweise von weniger als 6 cm, hat.
Praktisch wird eine Ausführungsform dieser Vorrichtung bevorzugt, bei welcher die Wände des Spinnkastens keine Perforationen oder Öffnungen aufweisen, und bei welcher ein System vorgesehen ist, um die Badflüssigkeit an jeder Seite der Folie und in seiner Bewegungsrichtung durch den Spinnkasten hindurchzupumpen. Es wurde bereits erläutert, dass sich mittels einer solchen Massnahme die Wirkung des Strömungswiderstandes auf die koagulierende Folie vermindern lässt. Es ist hierbei im wesentlichen ohne Bedeutung, auf welche Art das Pumpsystem arbeitet. Beispielsweise kann die Spinnbadflüssigkeit mittels einer Blattpumpe in Umlauf versetzt werden, oder die Wände des Spinnkastens können für den Transport herangezogen werden. Im zuletzt erwähnten Fall sollten diese Wände als endlose Transportbänder ausgebildet sein, welche mittels einer Antriebsvorrichtung in Bewegung versetzt werden.
Um einen konstanten Flüssigkeitsstrom mit wenig Turbulenzen zu erzielen, hat sich eine Ausführungsart als sehr brauchbar erwiesen, gemäss welcher die Flüssigkeit durch die Spinnkasten hindurch strömt, indem ein positiver Niveauunterschied zwischen der Badflüssigkeit innerhalb und ausserhalb des Spinnkastens aufrechterhalten wird. Auf diese Weise hat das gesamte System eine grosse Pufferwirkung und kann Störungen in der Badströmung ausgleichen. Um während des Spinnens eine befriedigende Strömung innerhalb des Spinnkastens aufrechtzuerhalten, besteht eine bevorzugte Ausführungsform darin, dass die Wände des Spinnkastens in der Nähe des Verformungsschlitzes praktisch parallel sind und sich in Richtung auf das Umlenkglied allmählich zu einem konischen Schlitz verengen.
Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass sehr befriedigende Ergebnisse erhalten werden, wenn die Länge des Spinnkastens wenigstens 0,5 m und vorzugsweise 2 m beträgt.
Eine Ausführungsform der neuen Vorrichtung, in welcher eine besonders befriedigende Strömung des Spinnbades beim Austritt aus dem Spinnkasten und dann längs der Folie erhalten wird, weist eine Anordnung von wenigstens einem Paar Ablenkschneiden zwischen der unteren Kante des Kastens und dem Umlenkglied auf, und zwar an jeder Seite der Folie, wodurch der Strom des Spinnbades in Querrichtung abgelenkt wird. Gemäss der Erfindung ermöglichen diese Ablenkschneiden auch schon ohne die gleichzeitige Verwendung des Spinnkastens eine merkliche Verbesserung.
Um die Wirkung dieser Ablenkschneiden zu verbessern und um weiterhin das Auftreten unerwünschter Turbulenzen in dem Bad zu verhindern, ist vorteilhaft auch das eigentliche Umlenkglied in Form einer Ablenkschneide für die Spinnbadflüssigkeit ausgestaltet. Um ein leichteres Anspinnen zu ermöglichen, kann weiterhin ein System vorgesehen werden, um die beiden Ablenkschneiden und das Umlenkglied in horizontaler Richtung aufeinander zu und voneinander fort zu bewegen. Wenn sich hierbei die Konstruktionselemente in einer Stellung entfernt voneinander befinden, lässt sich die Folie nur durch den Einfluss der Flüssigkeitsströmung in seine vorgesehene Fortbewegungsrichtung leiten.
Um die Erfindung näher zu erläutern, wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine Ausführungsform der neuen Vorrichtung beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil der Vorrichtung, welche den Spinnkopf und das erste Koagulierungsbad darstellt. Die Fig. 2 und 3 zeigen jeweils einen Längsschnitt durch einen Teil der Vor richtung in der Nähe des ersten Umlenkpunktes. In Fig. 2 ist dabei die normale Arbeitsstellung gezeigt, während Fig. 3 eine Stellung wiedergibt, in welcher die Folie angesponnen werden kann.
In Fig. 1 bedeutet das Bezugszeichen 1 den Behälter für das Spinnbad, in welchem dieses den Flüssigkeitsspiegel oder das Nivenu 2 hat. Frische Spinnbadflüssigkeit wird mittels eines Längsschlitzes in den horizontalen Leitungen 3, 4 vertikal nach oben zugeführt. Verbrauchte Spinnbadlösung wird kontinuierlich über die Auslassöffnung 5 im Badbehälter 1 abgezogen.
Es wird genau so viel Spinnbadflüssigkeit zugeführt, als man verbrauchtes Spinnbad abzieht. Dar über hinaus wird das Niveau 2 des Spinnbades durch die Überlaufkante am Behälter 1 absolut konstant gehalten.
Die Viskose wird dem Spinnkopf 7 über die Leitung 6 zugepumpt und dann durch den Verformungsschlitz 8 ausgepresst. Die Viskose bildet dabei eine Folie 9, die sich zwischen den Wänden 10, 11 eines konisch zulaufenden Spinnbehälters vertikal nach unten bewegt. Nach Verlassen dieses Spinnkastens läuft die Folie zwischen zwei Ablenkschneiden 12, 13 hindurch und wird anschliessend mittels des flügelförmigen Umlenkgliedes 14 aus ihrer bisherigen Bewegungsrichtung abgelenkt. Anschliessend wird die Folie 9 schräg nach oben mittels eines nicht dargestellten Abzugssystems durch das Bad bewegt und läuft schliesslich durch eine Anzahl nicht gezeigter Nachbehandlungsvorrichtungen.
Das Spinnbad in dem durch die Wände 10, 11 gebildeten Spinnkasten stammt zum Teil direkt aus den Leitungen 3, 4. Aus diesen Leitungen wird frisches Spinnbad durch einen Längsschlitz vertikal nach oben in zwei Ejektoren 15, 16 eingespritzt, welche im Boden des Behälters 17 angeordnet sind.
Diese frische Spinnbadflüssigkeit reisst etwa die 2fache Menge verbrauchten Spinnbades bis zum Niveau 18 des Behälters 17 mit sich. Von diesem Niveau 18 fliesst die Badflüssigkeit durch eine Reihe von Gazelagen 19, 20 zu dem Spinnkopf hin, wobei sich das Niveau 21 etwas senkt. Infolge dieses Niveauunterschiedes zwischen 21 und 2 wird das Spinnbad zwischen den Wänden 10, 11 des Spinnkastens mit einer Geschwindigkeit nach unten gedrückt, welche etwas von der Geschwindigkeit der Folie 9 abweicht.
Da überschüssiges Spinnbad über die Kante des Behälters 17 abfliessen kann, bleibt das Niveau 18 stets konstant.
Nach Verlassen des Spinnkastens wird die Spinnbadflüssigkeit durch die Ablenkschneiden 12, 13 umgelenkt, und zwar durch die Schneide 13 in eine Richtung parallel zu der Folie, welche sich schräg nach oben bewegt, und durch die Schneide 12 in eine hierzu symmetrische Richtung in bezug auf die Vertikale.
Auch das flügelförmige Umlenkglied 14 ist so ausgebildet, dass es die Spinnbadflüssigkeit parallel zu der sich schräg nach oben bewegenden Filmfolie ablenken kann.
In Fig. 2 werden die Verhältnisse in der Nähe des Spinnbadtrogbodens in normaler Arbeitsstellung in grösserem Massstab dargestellt. Die Folie ist dabei aber nicht gezeigt.
Der Schlitz zwischen den Ablenkschneiden 12, 13 entspricht nur einem Bruchteil des Querschnittes der gesamten Auslassöffnung des Spinnkastens. Diejenige Flüssigkeitsmenge, welche trotzdem durch den Schlitz fliesst, kann teilweise durch die Öffnung zwischen der Ablenkschneide 13 und dem Umlenkglied 14 und teilweise durch die Durchlässe zwischen der Ablenkschneide 12 und einem stromlinienförmig gebauten Glied 22 abströmen.
Damit man die Folie in möglichst einfacher Weise anspinnen kann, sind die Glieder 12, 13, 14 derartig beweglich angeordnet, dass sie die in Fig. 3 dargestellte Lage einnehmen können.
Die Ablenkschneide 13 und das Umlenkglied 14 führen dabei eine gekoppelte Bewegung aus.
In der in Fig. 3 dargestellten offenen Stellung bilden die Wand 10 des Spinnkastens, die vertikalen Teile der Ablenkschneide 12 und des stromlinienförmigen Gliedes 22 eine einzige durchgehende Ebene. In gleicher Weise bilden auch die Spinnkastenwand 11 und die Ablenkschneide 13 eine einzige durchgehende Fläche. Zu diesem Zweck sind die beiden Schneiden mit lippenartigen Vorsprüngen 23, 25 versehen, welche genau in die lippenförmigen Ausnehmungen 24, 26 der Spinnkastenwände 10, 11 bzw. des stromlinienförmigen Gliedes 22 passen.
In der Verlängerung des Spinnkastens sind in dieser Lage nur die beiden Durchlässe 27, 28 zwischen den Teilen 13, 14 bzw. zwischen den Teilen 14, 22 vorhanden. Der Kanal 28 ist dabei sehr viel weiter als der Kanal 27, und infolgedessen ist auch der Strömungswiderstand in diesem Kanal 28 beträchtlich kleiner als in dem Kanal 27.
Der aus dem Spinnkasten austretende Strom der Spinnbadflüssigkeit wird daher mit einer viel grösseren Geschwindigkeit durch den Kanal 28 als durch den Kanal 27 abfliessen.
Das Anspinnen der Folie wird in der folgenden Weise durchgeführt.
Die Vorrichtung wird zunächst in die durch Fig. 3 dargestellte Lage gebracht. Hierzu werden die Teile 12, 13, 14 durch Drehen einer nicht dargestellten Steuernocke soweit als möglich voneinander entfernt. Anschliessend wird die Zirkulation des Spinnbades in Gang gesetzt. Das Spinnbad fliesst dann mit hoher Geschwindigkeit durch den Spinnkasten nach unten und fliesst zum grössten Teil durch den Kanal 28 und nur zu einem kleinen Anteil durch den Kanal 27 ab. Beide Ströme vereinigen sich am Auslass der beiden Kanäle miteinander. Die Stellung der Leitungen 3, 4 und der Auslassöffnung 5 zueinander wird dabei derart gewählt, dass die aus den beiden Kanälen 27, 28 austretenden Flüssigkeitsströme soweit als möglich in einer schräg nach oben gerichteten Richtung weiterfliessen. Anschliessend wird die Viskose über Leitung 6, Spinnkopf 7 und Verformungsschlitz 8 in das Spinnbad eingepresst.
Die sich bildende Folie 9 wird durch die Badströmung in den Spinnkasten hinein, durch ihn hindurch und weiter mit der starken Strömung um das Umlenkglied 14 herum und durch den Kanal 18 geführt. Unter dem Einfluss des Impulses der beiden aus den Kanälen 27, 28 austretenden Strömungen und zum Teil auch unter dem Einfluss des spezifischen Gewichtes der Folie selbst, welches geringer als dasjenige des Spinnbades ist, wird die Folie nach Verlassen des Kanals 28 schräg nach oben in den Behälter 1 gepresst. Hier kann der betreffende Arbeiter die Folie dann ergreifen und sie weiter über die nicht dargestellten Abzugs rollen ausserhalb des Behälters 1 führen.
Die weitere Behandlung der Folie erfolgt dann auch nach an sich bekannten Methoden. Nachdem die Folie auf diese Weise durch das erste Bad hindurchgeführt ist, werden die Elemente 12, 13, 14 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung zurückbewegt. Zu diesem Zweck wird die bereits erwähnte, aber nicht dargestellte Steuernocke zurückbewegt.
Der Schlitz zwischen den lippenartigen Vorsprüngen 23 der Ablenkschneiden 12, 13 ist dann nur wenig breiter, als der Dicke der Folie 9 entspricht, während der Schlitz zwischen der Lippe 25 der Schneide 12 und dem Umlenkglied 14 noch viel enger ist. Infolgedessen läuft die Folie ganz zentrisch durch den Schlitz zwischen den Lippen 23.
Das aus dem Spinnkasten austretende Spinnbad wird zum grössten Teil an jeder Seite der Folie 9 durch die Schneiden 12, 13 abgelenkt und von der Folie fortgeführt.
Die von der Folie durch den Schlitz mitgeführte Menge des Spinnbades wird zum grössten Teil durch das Umlenkglied 14 abgestreift. Hierdurch wird die Einwirkung des nach unten gerichteten Staudruckes, welcher von dem aus dem Spinnkasten austretenden Bad herrührt, auf die Folie vernachlässigbar klein.
Es hat sich gezeigt, dass mit der beschriebenen Vorrichtung Folien mit sehr viel grösseren Geschwindigkeiten als bisher gesponnen werden können. Die so erhältlichen Folien zeigen weder wellenförmige Unebenheiten noch eine Klümpchenbildung, und sie haben ausserdem eine sehr gleichmässige Dicke. Die Festigkeit dieser Folien ist ausserdem beträchtlich grösser als diejenige von Folien, die nach den bisher bekannten Arbeitsweisen hergestellt worden sind.
Spinning process and spinning device for producing a film or a strip-shaped one
Product made from regenerated cellulose
The present invention relates to a method and a device for producing a film or a strip-shaped product from regenerated cellulose, according to which a spinnable mass, for example viscose, is spun by means of a spinning device, the deformation slot of the device being turned into a liquid, coagulating spinning bath extends into it.
Such a mode of operation is known per se, and it consists in that a liquid spinnable mass, in this case viscose, is pressed vertically downwards from a rectangular deformation slot into a spinning bath in order to coagulate the viscose, the deformation slot into the spinning bath immersed itself, and that the film obtained in this way, after it has been deflected in its direction of movement, leaves the spinning bath and is then post-treated and wound up.
The deflection point is arranged at such a depth in the spinning bath that the resulting film already has sufficient strength and can therefore be deflected without damage.
However, this known method has various disadvantages:
For example, it had proven necessary to guide the film being formed at the beginning of the spinning process by hand under the first deflection point and then further in the intended direction of movement.
The depth of the deflection point in the spinning bath could therefore not be greater. ais corresponds to the arm's length of the operator. In order to achieve adequate coagulation of the viscose in such a restricted bath stretch, it was still necessary to use high acid concentrations.
In contrast to these measures, however, it is desirable per se to use low acid concentrations in order to obtain films with higher strengths.
Furthermore, when carrying out the procedure described, it has been shown that higher spinning speeds lead to a loss of strength in the films formed, while at the same time the film surface is impaired by the formation of lumps and wavy unevenness. This appearance of lumps and undulating unevenness seems to be accompanied by an uneven thickness of the entire film.
This last-mentioned phenomenon in turn leads to a different behavior in terms of drying speed and in terms of shrinkage during further processing of the film.
When the spinning speed is increased, the phenomena described lead either to the fact that either the product produced is no longer marketable because of its poor quality or that the production of the film is even completely impossible due to the numerous breaks or tears that occur.
These deficiencies can be remedied by using the new method of the invention.
The new way of working is characterized by the fact that the freshly spun film is passed through a practically vertical, shaft-like spinning box on the route between the deformation slot and the first deflection point, which is open and completely connected to the upper and lower ends of the spinning box Spinning bath liquid is filled, this spinning box enclosing the spinning product.
This method has several advantages:
Since the spinning box is very narrow, the freshly spun film can be guided more easily during piecing and it can also be carried along by the bath flow itself through the box to the first deflection point. It has now been found that piecing is still possible under these conditions if the treatment section in the spinning bath between the deformation slot and the first deflection point is chosen to be much longer than before.
As a result, it has also become possible to use lower acid concentrations in the spinning bath and to select these concentrations in such a way that greater film strengths are achieved despite higher spinning speeds.
Although such longer bath sections could theoretically also be made possible by connecting the first deflection point and the deformation slot by means of a coupling system, the distance between the slot and the deflection point being kept small during the piecing period and these two device parts then slowly removed from each other until the treatment section is the desired one Has reached length, such a construction results in great technical disadvantages in practice and, in addition, neither the formation of lumps and undulating unevenness nor the occurrence of differences in the film thickness or weak points in the film can be avoided in this way.
However, none of the last-mentioned undesirable phenomena were observed when the method according to the invention was carried out.
Rather, it has surprisingly been found that the flow of the spinning bath can be controlled in such a way that neither lumps nor undulating unevenness are pressed into the freshly spun film. As a result, the film thickness is more even and its strength is higher, so that the film as a whole is more resistant, while at the same time the film surface dries much more evenly.
In addition, even at higher spinning speeds, there are no more breaks or tears in the film, and the film produced has an overall very good quality that is suitable for trade.
However, it has been found that only the use of the vertical spinning box enables these beneficial results to be achieved.
The flow resistance originating from the walls of the spinning box, which is ultimately transferred to the film in the form of tensile stress, can be reduced by perforations or horizontal perforations in these walls
Attaching slots or making these walls entirely from gauze.
A substantial reduction in the influence of the flow resistance on the film can, however, also be achieved on the first stretch of the spinning bath if the walls of the spinning box have no openings or perforations and the spinning bath liquid is simultaneously fed through the spinning box together with the film in an amount which is greater than the amount carried along by the film due to its movement.
In this way it appears possible to keep the freshly spun film practically completely free from the effects of the flow resistance and in this way to achieve higher spinning speeds.
Measures are therefore preferably taken to equalize the flow of the spinning bath on entry into the spinning box. For this purpose, for example, several layers of gauze can be attached to the entry point.
In this regard, particularly favorable results are achieved if the flow of the spinning bath through the spinning barrel is accelerated in the direction of the first deflection point. In this way it is possible to adapt the flow speed of the spinning bath to the increasing speed of movement of the film on the first treatment section of the bath.
This increasing speed of the film is due to the stretching of the same on the bath section concerned.
The best results are achieved when the measures described are applied when the first vertical treatment section of the bath is longer than with the known working method, i.e. H. when the path of the film through the spinning box is at least 0.5 m and preferably about 2 m.
The type of liquid flow in the spinning box is further influenced by the flow conditions of the bath after the bath liquid has left the box. For this reason, particular attention must be paid to regulating the bath flow after the liquid has left the spinning box.
It has been found that a very steady flow in the spinning box can be achieved if the streams of the spinning bath forming on both sides of the freshly spun film are diverted away from the film itself after leaving the spinning box.
When using this measure, the further advantage is achieved that the downward
Impulse of the spinning bath liquid cannot exert any forces on the film even at a point after the first deflection point.
As a result, the movement of the film is much smoother at a point after the deflection point and these conditions in turn have a favorable effect on the behavior in the spinning box. In this way a smooth and even film is obtained.
It should be noted that a spinning method for producing films from viscose has already been described in which the film runs through a box-shaped space before the first deflection point. However, this procedure differs in many essential points from the method according to the invention. The deformation slot is not immersed in the spinning bath, for example, but is arranged at a considerable distance above it. The pressed viscose solution must therefore be transported over the length of this distance through air before it falls into the spinning bath. Therefore, completely different flow and coagulation phenomena take place than in the procedure according to the invention.
Furthermore, from the description of this known method, it is not possible to derive the knowledge that the box-shaped spinning bath could have a special technical function, except that it enables a more compact construction of the entire spinning device.
In these known methods, the box-shaped space is therefore also very much wider than is characteristic of the construction according to the present invention.
In addition, the box shape of the spinning bath in the known method extends beyond the first deflection point, which causes an undesirable increase in the level of the spinning bath liquid, in particular at the point of deflection itself.
The present invention relates not only to the novel mode of operation described, but also to an apparatus for carrying out the same. The device according to the invention has a spinning device with a deformation slot, a spinning bath trough with a system to feed the spinning bath liquid to a point above the deformation slot, and a first deflecting member at the bottom of the bath trough. The new device is characterized in that the spinning box of practically rectangular cross-section is arranged between the deformation slot and the deflecting member, which is only slightly wider than the width dimension of the film, and which has a depth of less than 15 cm, preferably less than 6 cm.
In practice, an embodiment of this device is preferred in which the walls of the spinning box have no perforations or openings, and in which a system is provided to pump the bath liquid through the spinning box on each side of the foil and in its direction of movement. It has already been explained that the effect of the flow resistance on the coagulating film can be reduced by means of such a measure. It is essentially irrelevant in what way the pumping system works. For example, the spinning bath liquid can be set into circulation by means of a leaf pump, or the walls of the spinning box can be used for transport. In the last-mentioned case, these walls should be designed as endless conveyor belts which are set in motion by means of a drive device.
In order to achieve a constant flow of liquid with little turbulence, an embodiment has proven to be very useful, according to which the liquid flows through the spinning box by maintaining a positive level difference between the bath liquid inside and outside the spinning box. In this way, the entire system has a large buffer effect and can compensate for disturbances in the bath flow. In order to maintain a satisfactory flow within the spinning box during spinning, a preferred embodiment consists in that the walls of the spinning box in the vicinity of the deformation slot are practically parallel and gradually narrow to a conical slot in the direction of the deflecting member.
In addition, it has been shown that very satisfactory results are obtained when the length of the spinning box is at least 0.5 m and preferably 2 m.
One embodiment of the new apparatus in which a particularly satisfactory flow of the spinning bath is obtained as it exits the spinning box and then along the sheet has an arrangement of at least one pair of deflecting blades between the lower edge of the box and the diverter member, on each Side of the film, which deflects the flow of the spinning bath in the transverse direction. According to the invention, these deflecting blades enable a noticeable improvement even without the simultaneous use of the spinning box.
In order to improve the effect of these deflecting blades and to continue to prevent the occurrence of undesired turbulence in the bath, the actual deflecting member is also advantageously designed in the form of a deflecting blade for the spinning bath liquid. In order to enable easier piecing, a system can furthermore be provided in order to move the two deflecting blades and the deflecting member towards and away from one another in the horizontal direction. If the construction elements are in a position away from one another, the film can only be guided in its intended direction of movement by the influence of the liquid flow.
In order to explain the invention in more detail, an embodiment of the new device is described below with reference to the drawing.
Fig. 1 shows a longitudinal section through part of the device which represents the spinning head and the first coagulation bath. 2 and 3 each show a longitudinal section through part of the device in the vicinity of the first deflection point. In Fig. 2 the normal working position is shown, while Fig. 3 shows a position in which the film can be spun.
In FIG. 1, the reference number 1 denotes the container for the spinning bath in which the latter has the liquid level or the level 2. Fresh spinning bath liquid is fed vertically upwards by means of a longitudinal slot in the horizontal lines 3, 4. Spinning bath solution used up is continuously drawn off via the outlet opening 5 in the bath container 1.
Exactly as much spinning bath liquid is fed in as is drawn off used spinning bath. In addition, level 2 of the spinning bath is kept absolutely constant by the overflow edge on container 1.
The viscose is pumped to the spinning head 7 via the line 6 and then pressed out through the deformation slot 8. The viscose forms a film 9 which moves vertically downward between the walls 10, 11 of a conically tapered spinning container. After leaving this spinning box, the film runs between two deflecting blades 12, 13 and is then deflected by means of the wing-shaped deflecting member 14 from its previous direction of movement. The film 9 is then moved obliquely upwards through the bath by means of a take-off system (not shown) and finally runs through a number of post-treatment devices (not shown).
The spinning bath in the spinning box formed by the walls 10, 11 comes partly directly from the lines 3, 4. From these lines, fresh spinning bath is injected vertically upwards through a longitudinal slot into two ejectors 15, 16 which are arranged in the bottom of the container 17 are.
This fresh spinning bath liquid carries around twice the amount of used spinning bath up to level 18 of the container 17 with it. From this level 18, the bath liquid flows through a series of gauze layers 19, 20 to the spinning head, the level 21 being lowered somewhat. As a result of this difference in level between 21 and 2, the spinning bath between the walls 10, 11 of the spinning box is pressed downwards at a speed which differs somewhat from the speed of the film 9.
Since excess spinning bath can flow off over the edge of the container 17, the level 18 always remains constant.
After leaving the spinning box, the spinning bath liquid is deflected by the deflecting blades 12, 13, namely by the blade 13 in a direction parallel to the film, which moves obliquely upwards, and by the blade 12 in a symmetrical direction with respect to this Vertical.
The wing-shaped deflecting member 14 is also designed such that it can deflect the spinning bath liquid parallel to the film sheet moving obliquely upward.
In Fig. 2 the conditions in the vicinity of the spinning bath trough bottom in the normal working position are shown on a larger scale. The slide is not shown here.
The slot between the deflection blades 12, 13 corresponds to only a fraction of the cross section of the entire outlet opening of the spinning box. That amount of liquid which nevertheless flows through the slot can flow partly through the opening between the deflecting blade 13 and the deflecting member 14 and partly through the passages between the deflecting blade 12 and a streamlined member 22.
So that the film can be spun in the simplest possible way, the links 12, 13, 14 are movably arranged in such a way that they can assume the position shown in FIG. 3.
The deflecting cutting edge 13 and the deflecting member 14 perform a coupled movement.
In the open position shown in Fig. 3, the wall 10 of the spinning box, the vertical portions of the deflector blade 12 and the streamlined member 22 form a single continuous plane. In the same way, the spinning box wall 11 and the deflecting blade 13 also form a single continuous surface. For this purpose, the two cutting edges are provided with lip-like projections 23, 25, which fit exactly into the lip-shaped recesses 24, 26 of the spinning box walls 10, 11 or of the streamlined member 22.
In the extension of the spinning box, only the two passages 27, 28 between the parts 13, 14 or between the parts 14, 22 are present in this position. The channel 28 is very much wider than the channel 27, and as a result the flow resistance in this channel 28 is also considerably smaller than in the channel 27.
The stream of spinning bath liquid emerging from the spinning box will therefore flow away through the channel 28 than through the channel 27 at a much greater speed.
The piecing of the film is carried out in the following manner.
The device is first brought into the position shown by FIG. For this purpose, the parts 12, 13, 14 are removed from one another as far as possible by rotating a control cam (not shown). The circulation of the spinning bath is then set in motion. The spinning bath then flows down through the spinning box at high speed and flows for the most part through channel 28 and only a small proportion through channel 27. Both streams unite at the outlet of the two channels. The position of the lines 3, 4 and the outlet opening 5 with respect to one another is selected in such a way that the liquid flows emerging from the two channels 27, 28 continue to flow as far as possible in an upwardly inclined direction. The viscose is then pressed into the spinning bath via line 6, spinning head 7 and deformation slot 8.
The film 9 which is formed is guided by the bath flow into the spinning box, through it and further with the strong flow around the deflecting member 14 and through the channel 18. Under the influence of the momentum of the two currents emerging from the channels 27, 28 and partly also under the influence of the specific gravity of the film itself, which is lower than that of the spinning bath, the film is inclined upwards into the after leaving the channel 28 Container 1 pressed. Here the worker in question can then take hold of the film and continue to roll it outside the container 1 via the trigger, not shown.
The further treatment of the film then also takes place according to methods known per se. After the film has been passed through the first bath in this way, the elements 12, 13, 14 are moved back into the position shown in FIG. For this purpose the already mentioned but not shown control cam is moved back.
The slot between the lip-like projections 23 of the deflecting blades 12, 13 is then only slightly wider than the thickness of the film 9 corresponds, while the slot between the lip 25 of the blade 12 and the deflecting member 14 is much narrower. As a result, the film runs very centrally through the slot between the lips 23.
The spinning bath emerging from the spinning box is for the most part deflected on each side of the film 9 by the cutters 12, 13 and carried away by the film.
Most of the amount of spinning bath carried by the film through the slot is stripped off by the deflecting member 14. As a result, the effect on the film of the back pressure, which is directed downwards, which is caused by the bath emerging from the spinning box, is negligibly small.
It has been shown that with the device described, films can be spun at very much higher speeds than before. The films obtainable in this way show neither wavy unevenness nor the formation of lumps, and they also have a very uniform thickness. The strength of these foils is also considerably greater than that of foils which have been produced by the previously known methods.