DE102017208011A1

DE102017208011A1 - Spinndüse, Vorrichtung mit einer Spinndüse, Verfahren zu Herstellung einer Hohlfaser oder Hohlfasermembran mit einer Spinndüse und Filter

Info

Publication number: DE102017208011A1
Application number: DE102017208011.6A
Authority: DE
Inventors: Torsten Keller; Jens-Holger Stahl; Eric Sommer
Original assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Current assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Priority date: 2017-05-11
Filing date: 2017-05-11
Publication date: 2018-11-15
Also published as: EA201992656A1; EP3622102A1; JP7159209B2; KR102498541B1; WO2018206675A1; CN110621815A; KR20200003825A; US20200156014A1; JP2020519780A; CN110621815B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spinndüse (10) zur Extrusion einer Hohlfaser aus einer oder mehreren Spinnmassen und eine Vorrichtung mit einer Spinndüse (10) sowie ein Verfahren zur Extrusion einer Hohlfaser mithilfe einer Spinndüse (10), wobei die Spinndüse (10) für jede zu extrudierende Spinnmasse eine Eintrittsöffnung (12, 13, 14) zum Einbringen der Spinnmasse in die Spinndüse (14), eine Austrittsöffnung zum Austritt der Spinnmassen entlang einer Austrittsachse (A) und wenigstens einen Spinnmassenströmungskanal zum Leiten wenigstens einer zu extrudierenden Spinnmasse von der Eintrittsöffnung (12, 13, 14) zur Austrittsöffnung aufweist, wobei wenigstens ein Spinnmassenströmungskanal einen Strömungsbeeinflussungsabschnitt mit einem Einlass und einem Auslass aufweist, der zur Beeinflussung einer den Spinnmassenströmungskanal durchströmenden Spinnmasse eine strömungsführende Struktur (18, 19, 20) aufweist, wobei die strömungsführende Struktur (18, 19, 20) dazu ausgestaltet ist, die Spinnmassenströmung derart zu beeinflussen, dass die den Spinnmassenströmungskanal durchströmende Spinnmasse den Spinnmassenströmungskanal zumindest teilweise entlang wenigstens zweier verschiedener Strömungswege durchströmt, wobei die durch den Spinnmassenströmungskanal verlaufenden Strömungswege eine im Wesentlichen gleiche Weglänge zwischen dem Einlass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts und der Austrittsöffnung des Spinnmassenströmungskanals aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spinndüse zur Extrusion einer Hohlfaser aus einer oder mehreren Spinnmassen, insbesondere zur Extrusion einer Hohlfasermembran aus einer oder mehreren Spinnmassen, wobei die Spinndüse für jede zu extrudierende Spinnmasse eine Eintrittsöffnung zum Einbringen der Spinnmasse in die Spinndüse, wenigstens eine Austrittsöffnung zum Austritt einer oder mehrerer Spinnmassen entlang einer Austrittsachse aus der Spinndüse und wenigstens einen Spinnmassenströmungskanal zum Leiten wenigstens einer zu extrudierenden Spinnmasse von der zugehörigen Eintrittsöffnung zur zugehörigen Austrittsöffnung aufweist, wobei wenigstens ein Spinnmassenströmungskanal einen Strömungsbeeinflussungsabschnitt mit einem Einlass und einem Auslass aufweist, wobei der Strömungsbeeinflussungsabschnitt zur Beeinflussung wenigstens einer den Spinnmassenströmungskanal durchströmende Spinnmasse zwischen Einlass und Auslass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts eine strömungsführende Struktur aufweist, wobei die strömungsführende Struktur wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts dazu ausgestaltet ist, die Spinnmassenströmung derart zu beeinflussen, dass die im Spinnmassenströmungskanal durchströmende Spinnmasse den Spinnmassenströmungskanal zumindest teilweise entlang wenigstens zweier verschiedener Strömungswege durchströmt.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Extrudieren einer Vielzahl an Hohlfasern oder Hohlfasermembranen aus einer oder mehreren Spinnmassen, wobei die Vorrichtung für jede zu extrudierende Hohlfaser oder Hohlfasermembran eine Spinndüse aufweist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Extrusion einer Hohlfaser oder einer Hohlfasermembran aus einer oder mehreren Spinnmassen mithilfe einer Spinndüse.
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Filter, insbesondere Dialysator, Plasmaaustauschfilter oder einen Membranoxygenator für die extrakorporale Blutbehandlung.
Spinndüsen zur Extrusion von Fasern werden insbesondere in der Chemiefaserherstellung sowohl beim Schmelzspinnen, als auch beim Trockenspinnen sowie beim Nassspinnen eingesetzt und sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Spinndüsen weisen in der Regel eine oder mehrere runde oder eckige Platten, üblicherweise aus Glas, Metall oder Keramik, auf mit einer oder mehreren formgebenden Düsenöffnungen. Mittels einer Spinndüse kann eine von einer Spinnpumpe in der Regel eine unter Druck bereitgestellte Spinnmasse zu einem oder mehreren feinen Spinnfäden geformt werden, wobei Chemiefasern in der Regel aus Spinnmassen auf Polymerbasis hergestellt werden.
Bei der Extrusion werden üblicherweise, viskose, härtbare Massen mit einem definierten Druck kontinuierlich aus einer formgebenden Öffnung, insbesondere aus einer formgebenden Düsenöffnung, herausgepresst, wobei Körper und/oder Profile, auch Hohlkörper und/oder Hohlprofile, in theoretisch beliebiger Länge mit einer der Öffnung entsprechenden Querschnittsgeometrie herstellbar sind.
Mittels insbesondere sofort nachfolgender, chemischer und/oder physikalischer Nachbehandlungsmethoden, beispielsweise durch sofortiges in Kontaktbringen des extrudierten Spinnfadens mit einem Fällmittel, kann der extrudierte Spinnfaden zumindest für eine Weiterverarbeitung ausreichend zu einem Filament verfestigt werden, wobei die Nachbehandlungsmethoden je nach Spinnverfahren sowie den eingesetzten Spinnmassen variieren können.
In den meisten Fällen sind für Hohlfasern die Querschnitte der Düsenöffnungen kreisringscheibenförmig ausgebildet, aber es ist auch möglich Hohlfasern mit anderen Profilquerschnitten zu erzeugen. Durch die Querschnittsform der Düsenaustrittsöffnungen wird der Querschnitt des extrudierten Filaments bestimmt. Die Durchflussrate, der Öffnungsquerschnitt, d.h. die Größe der Austrittsfläche der Düsenöffnung, sowie die Abzugsgeschwindigkeit des Spinnfadens beeinflussen dabei insbesondere die Abmessungen des extrudierten Spinnfadens und des daraus erzeugten Filaments.
Für ein Filament mit homogenen Eigenschaften, insbesondere mit in Umfangsrichtung homogenen Eigenschaften sowie mit über seine Länge homogenen Eigenschaften ist eine gleichmäßige Spinnmassenzufuhr zur Düsenaustrittsöffnung Voraussetzung. Neben der Querschnittsform der Düsenöffnung und deren Abmessungen haben die Spinnmassenströmungskanäle, entlang welcher die einzelnen Spinnmassen den Düsenaustrittsöffnungen zugeführt werden, daher einen wesentlichen Einfluss auf die Gebrauchseigenschaften und/oder die Verarbeitungseigenschaften der extrudierten Filamente, da diese maßgeblich die Spinnmassenströmung beeinflussen.
Hohlfasern werden in der Textilindustrie als Dämmmaterial und/oder als saugfähiges Filmmaterial eingesetzt, wobei zunehmend synthetische, textile Hohlfasern auf Basis wenigstens eines Polymermaterials eingesetzt werden. In der Optik können Hohlfasern als Lichtleiter eingesetzt werden.
Zur Herstellung von Hohlfasermembranen, welche aus wenigstens zwei Schichten in radialer Richtung bestehen, von denen wenigstens eine Schicht semipermeabel ist, werden in der Regel Spinndüsen eingesetzt, denen wenigstens zwei verschiedene Spinnmassen zugeführt werden können, welche üblicherweise über voneinander getrennt ausgebildete Spinnmassenzuführkanäle jeweils einer zugehörigen Austrittsöffnung zugeführt werden können, wobei die einzelnen Austrittsöffnungen der Spinndüse in der Regel konzentrisch zueinander angeordnet ist. Dabei dienen in radialer Richtung weiter innenliegend angeordnete Düsenaustrittsöffnungen zur Extrusion einer weiter innenliegenden Schicht der Hohlfasermembran und die weiter außenliegenden Düsenaustrittsöffnungen zur Extrusion weiter außenliegender Schichten der Hohlfasermembran.
Hohlfasermembranen eignen sich insbesondere zum Aufbau von Filtermodulen, wobei Hohlfasermembranen auf Polymerbasis in der Regel mittels Phaseninversion im Nass-spinnverfahren hergestellt werden, wobei insbesondere die innerste und/oder die äußerste, extrudierte Spinnmassenschicht, welche üblicherweise jeweils eine Polymerlösung aufweisen oder aus einer Polymerlösung bestehen, noch innerhalb der Spinndüse mit einem Fällmittel in Kontakt gebracht werden und/oder nach dem Austritt aus der Spinndüse in ein Fällbad mit einem Fällmittel eingebracht werden, sodass ein weiterverarbeitbares Filament entsteht.
Spinndüsen zur Herstellung von Hohlfasermembranen sind aus dem Stand der Technik ebenfalls grundsätzlich bekannt. Eine gattungsgemäße Spinndüse zur Extrusion eine Hohlfasermembran ist beispielsweise in der EP 2 644 757 A1 beschrieben, welche eine Spinndüse offenbart, die an einer Oberseite mehrere Eingangsöffnungen zur Zufuhr mehrerer Spinnmassen aufweist sowie eine Eingangsöffnung zur Zufuhr eines Fällmittels und die an einer Unterseite konzentrisch zu einer Austrittsachse angeordnete, rotationssymmetrische Düsenaustrittsöffnungen aufweist. Dabei werden die einzelnen Spinnmassen jeweils bis kurz vor dem Austritt aus der Spinndüse durch separate, getrennt ausgebildete Spinnmassenströmungskanäle von einer jeweiligen, zugehörigen separaten Eingangsöffnung zu einer zugehörigen Austrittsöffnung geleitet, wobei für jede zu extrudierende Spinnmasse ein Abschnitt des jeweiligen Spinnmassenströmungskanals zur Beeinflussung der Spinnmassenströmung ausgebildet ist, um jeweils eine möglichst gleichmäßige Spinnmassenzufuhr an der der jeweiligen Austrittsöffnung zu erreichen. Dabei kann für jede zu extrudierende Spinnmasse eine eigene, separate Austrittsöffnung vorgesehen sein. Es können aber auch zwei oder mehr Spinnmassen einer gemeinsamen Austrittsöffnung zugeführt werden.
Eine Spinndüse zur Extrusion einer mehrschichtigen Hohlfasermembran ist ferner aus der WO 02/36327 A1 bekannt, mittels welcher zwei insbesondere unterschiedliche Spinnmassen noch innerhalb der Spinndüse derart miteinander in Kontakt gebracht werden können, dass ein „Nass-In-Nass“-Spinnen erfolgt, wobei zuerst eine innere Schicht anextrudiert wird und eine zweite, weiter außerliegende Schicht auf die noch nasse erste Schicht gelegt wird, bevor die Spinndüse verlassen wird. Dies führt zu einer innigen Verbindung der ersten und zweiten Schicht und somit zu einer weniger delaminationsanfälligen, mehrschichtigen Hohlfasermembran.
Aus dem Stand der Technik sind ferner Hohlfaser-Kapillarmembranen bekannt, welche insbesondere im Bereich der Medizin eingesetzt werden und insbesondere bei der Dialyse oder in Gasaustauschern zur extrakorporalen Membranoxygenierung (ECMO) Anwendung finden. Um möglichst kompakte Dialysatoren und/oder Gasaustauscher mit einer gleichzeitig großen Austauschfläche bereitstellen zu können, sollten die Hohlfaser-Kapillarmembranen jeweils möglichst geringe Durchmesser und Wandstärken aufweisen, um möglichst viele Hohlfaser-Kapillarmembranen in einem zur Verfügung stehenden Bauraumvolumen unterbringen zu können und eine möglichst große Austauschfläche zu erreichen.
Je geringer der Durchmesser und/oder die einzelnen Wandstärken bzw. Schichtdicken der einzelnen Membranschichten werden, desto höher werden die Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit, insbesondere an die Maßhaltigkeit, der zur Herstellung solcher Hohlfaser-Kapillarmembranen erforderlichen Spinndüsen.
Vor diesem Hintergrund schlägt die EP 2 112 256 A1 vor, zur Herstellung einer Spinndüse zur Extrusion einer Hohlfaser-Kapillarmembranen Verfahren Mikrostrukturtechnik anzuwenden und insbesondere eine Spinndüse zu verwenden, die mehrere, mittels Mikrostrukturtechnik strukturierte Platten aufweist.
Neben den hohen Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit und/oder die Maßhaltigkeit einer Spinndüse zur Extrusion von Hohlfaser-Kapillarmembranen gewinnt bei Hohlfaser-Kapillarmembranen ferner die gleichmäßige Zufuhr der Spinnmasse zu den Austrittsöffnungen, insbesondere mit abnehmender Schichtdicke der einzelnen Schichten der Hohlfasermembran, zunehmend an Bedeutung für das Erreichen homogener Membraneigenschaften.
Zwar sind aus dem Stand der Technik verschiedenste Spinndüsen bekannt, welche insbesondere im Hinblick auf eine möglichst gleichmäßige Spinnmassenzufuhr zum Spinndüsenaustritt ausgestaltet sind, beispielsweise aus der WO 89/02938 A1 oder der CN 104775171 A , mit welchen jedoch bei sehr feinen Hohlfaser-Kapillarmembranen mit Wandstärken der einzelnen Schichten von weniger als 100 nm in der Regel nicht die gewünschte Homogenität der Membraneigenschaften erreicht werden kann, da die Spinnmassenzufuhr nicht gleichmäßig genug erfolgt.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Spinndüse bereitzustellen mittels welcher insbesondere die Homogenität einer extrudierten Hohlfaser verbessert werden kann, auch bei Hohlfasern mit wenigstens einer Schicht mit einer Wandstärke von weniger als 100 nm. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine vorzugsweise stabile Spinndüse bereitzustellen. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung bereitzustellen, insbesondere eine konstruktiv möglichst einfach aufgebaute Vorrichtung, mittels welcher mehrerer verbesserte Hohlfasern gleichzeitig hergestellt werden können. Des Weiteren ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem eine Hohlfaser mit besonders homogenen Eigenschaften hergestellt werden kann, insbesondere auch eine Hohlfaser mit wenigstens einer Schicht mit einer Wandstärke von weniger als 100 nm.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Spinndüse gemäß Patentanspruch 1, durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 25, durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 26 sowie durch einen Dialysator oder Membranoxygenator gemäß Patentanspruch 27.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und der vorliegenden Beschreibung der Erfindung und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Bei einer erfindungsgemäßen Spinndüse weisen sämtliche der wenigstens zwei durch den Spinnmassenströmungskanal verlaufenden Strömungswege wenigstens zwischen dem Einlass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts und der zugehörigen Austrittsöffnung des Spinnenmassenströmungskanals eine im Wesentlichen gleiche Weglänge, insbesondere die gleiche Weglänge, auf.
Durch die gleiche Weglänge zwischen dem Einlass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts und der zugehörigen Austrittsöffnung des Spinnenmassenströmungskanals sämtlicher, der wenigstens zwei Strömungswege, entlang welcher die Spinnmasse zur zugehörigen Austrittsöffnung strömt, kann eine besonders gleichmäßige Spinnmassenzufuhr an der zugehörigen Austrittsöffnung des Spinnmassenströmungskanals erreicht werden, wobei insbesondere ein über den Umfang der Austrittsöffnung gleichmäßiger Spinnmassenstrom, vorzugsweise ein im Wesentlichen konstanter Spinnmassenstrom, erreicht werden kann. Dies ermöglicht einen besonders homogenen Aufbau der zugehörigen Spinnmassenschicht der Hohlfaser und damit die Herstellung einer Hohlfaser mit besonders homogenen Eigenschaften.
Eine erfindungsgemäße Spinndüse ermöglicht bei entsprechender Ausgestaltung, insbesondere, wenn die erfindungsgemäße Spinndüse nur äußerst geringe Fertigungstoleranzen aufweist, die Herstellung einer Hohlfaser mit ausreichend homogenen Eigenschaften mit einzelnen Wandstärken von weniger als 100 nm, insbesondere im Bereich von 50 nm, auch wenn die Spinnmasse der Spinndüse von einem Punkt zugeführt wird, beispielsweise über einen Zuführkanal von oben, was aus fertigungstechnischer Sicht vorteilhaft ist.
Eine erfindungsgemäße Spinndüse ermöglicht ferner insbesondere die Herstellung feinste Hohlfaser-Kapillaren oder feinster Hohlfaser-Kapillarmembranen mit besonders homogenen Eigenschaften.
Eine Spinndüse im Sinne der Erfindung ist eine Düse, welche in einer Spinnmaschine eingesetzt werden kann und mittels der wenigstens ein Filament, d.h. wenigstens eine einzelne Faser, hergestellt werden kann, insbesondere ein Spinnfaden extrudiert werden kann.
Eine Hohlfaser im Sinne der Erfindung ist ein Filament, d.h. eine einzelne Faser, welche im Querschnitt einen oder mehrere durchgängige Hohlräume aufweist.
Eine Hohlfasermembran im Sinne der Erfindung ist eine wenigstens aus einer Schicht bestehenden Hohlfaser, wobei die mindestens eine Schicht eine semipermeable Schicht ist. Eine Hohlfasermembran kann aus zwei oder mehreren Schichten bestehen, wobei die Schichten die Wände der Hohlfaser bilden und als Membran wirken.
Unter einer Spinnmasse im Sinne der Erfindung wird jeweils die gesamte, einer Eingangsöffnung der Spinndüse zugeführte Materialmasse, die zumindest teilweise zum Aufbau wenigstens einer Schicht einer herzustellenden Hohlfaser oder Hohlfasermembran vorgesehen ist, verstanden.
Als Austrittsöffnung wird im Sinne der Erfindung eine Öffnung bezeichnet, aus welcher wenigstens eine Spinnmasse und/oder ein Stützmittel und/oder ein Fällmittel aus der Spinndüse austritt.
Wenigstens eine Austrittsöffnung einer erfindungsgemäßen Spinndüse ist dabei vorzugsweise ein Spalt, insbesondere ein in Umfangsrichtung, bezogen auf eine zugehörige Austrittsachse, geschlossener Spalt, wobei wenigstens eine Austrittsöffnung vorzugsweise ein Ringspalt ist, insbesondere ein kreisrunder Ringspalt. Die Spaltbreite der Austrittsöffnung kann vorzugsweise einer gewünschten Schichtdicke der Hohlfaser für die durch diese Austrittsöffnung zu extrudierende Spinnmasse zugeordnet werden.
Als Austrittssachse im Sinne der Erfindung wird eine Achse bezeichnet, welche zu einer mittleren Austrittsrichtung der zugehörigen Spinnmasse parallel ist.
Bei einer erfindungsgemäßen Spinndüse ist vorzugsweise wenigstens eine Austrittsöffnung konzentrisch zur zugehörigen Austrittsachse angeordnet und insbesondere rotationssymmetrisch zu dieser ausgebildet.
Unter dem Einlass eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts wird im Sinne der Erfindung eine Einlassöffnung verstanden, insbesondere diejenige Einlassöffnung, über welche eine Spinnmasse in den Strömungsbeeinflussungsabschnitt eintritt, wobei vorzugsweise jeder Strömungsbeeinflussungsabschnitt genau einen, d.h. nur einen einzigen, Einlass aufweist, so dass der Einlass jeweils einen Eintrittsort der Spinnmasse in den Strömungsbeeinflussungsabschnitt definiert.
Aus Auslass eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts wird im Sinne der Erfindung eine Auslassöffnung verstanden, insbesondere diejenige Auslassöffnung, über welche eine Spinnmasse aus dem Strömungsbeeinflussungsabschnitt austritt, wobei vorzugsweise jeder Strömungsbeeinflussungsabschnitt genau einen, d.h. nur einen einzigen, Auslass aufweist, so dass der Auslass jeweils einen Austrittsort der Spinnmasse aus dem Strömungsbeeinflussungsabschnitt definiert.
Eine strömungsführende Struktur im Sinne der Erfindung ist eine Struktur, welche dazu ausgebildet ist, einen Spinnmassenstrom definiert zu führen und/oder zu leiten, insbesondere entlang eines definierten Strömungsweges.
Zur Auslegung einer erfindungsgemäßen Spinndüse, insbesondere zur Auslegung und/oder konstruktiven Ausgestaltung wenigstens einer strömungsführenden Struktur einer erfindungsgemäßen Spinndüse bietet es sich an, auf numerische Methoden zurückzugreifen, insbesondere auf die numerische Strömungssimulation (CFD-Simulation/Computational Fluid Dynamics) in Verbindung mit der Anwendung eines oder mehrerer geeigneter Optimierungsalgorithmen.
Dazu wird vorzugsweise eine vermutlich geeignete, strömungsführende Struktur in parametrisierter Form vorgegeben. Ferner werden entsprechende Randbedingungen, wie beispielsweise Lage und Geometrie von Einlass und Auslass des zu optimierenden Strömungsbeeinflussungsabschnitts bzw. der zugehörigen Austrittsöffnung und entsprechende Materialparameter, insbesondere Zustandsparameter der jeweils vorgesehenen Spinnmasse als Randbedingungen angegeben, so dass mithilfe der numerischen Strömungssimulation die Weglängen der einzelnen Strömungswege jeweils bestimmt werden können.
In Abhängigkeit von der Ausgestaltung der strömungsführenden Struktur wird vorzugsweise anschließend die Geometrie der strömungsführenden Struktur mithilfe eines Optimierungsalgorithmus numerisch derart bestimmt, insbesondere die Parameter, welche die Geometrie der strömungsführenden Struktur definieren, dass sich für sämtliche Strömungswege eine gleiche Weglänge ergibt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse weist wenigstens ein Spinnmassenströmungskanal der Spinndüse einen Zuführabschnitt mit einem Zuführabschnitts-Einlass und einem Zuführabschnitts-Auslass auf, wobei der Zuführabschnitt-Einlass vorzugsweise mit wenigstens einer Eingangsöffnung verbunden ist, insbesondere mit genau einer Eingangsöffnung. Der Zuführabschnitt-Auslass ist vorzugsweise mit dem Einlass wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts, insbesondere mit einem zugehörigen Strömungsbeeinflussungsabschnitt, vorzugsweise mit genau einem zugehörigen Strömungsbeeinflussungsabschnitt, verbunden.
Ist der Zuführabschnitt eines Spinnmassenströmungskanals mit nur einer Eingangsöffnung und nur einem Strömungsbeeinflussungsabschnitt, und weist der jeweilige Strömungsbeeinflussungsabschnitt nur genau einen Einlass auf, kann auf besonders einfache Art und Weise ein definierter Eintritt einer Spinnmasse in den Strömungsbeeinflussungsabschnitt erreicht werden, insbesondere kann der Eintrittsort der Spinnmasse genau bestimmt werden.
Entsprechend ermöglicht ein Strömungsbeeinflussungsabschnitt, der nur genau einen Auslass aufweist, eine definierte Bestimmung des Austritts einer Spinnmasse aus dem zugehörigen Strömungsbeeinflussungsabschnitt.
Dadurch kann die Komplexität der Auslegung einer erfindungsgemäßen Spinndüse erheblich reduziert werden. Insbesondere kann das zu lösende Optimierungsproblem auf diese Weise erheblich vereinfacht werden. Infolgedessen verringert sich der Aufwand zur Auslegung einer erfindungsgemäßen Spinndüse. Vor allem können die für die zur Auslegung einer erfindungsgemäßen Spinndüse erforderlichen Rechenzeiten für die Spinnmassenströmungssimulationen und die erforderlichen Optimierungsläufe erheblich gesenkt werden.
Der Zuführabschnitt eines Spinnmassenströmungskanals kann alternativ mit mehreren Eingangsöffnungen verbunden sein, wodurch auf einfache Art und Weise mehrere Spinnmassen miteinander vermischt werden können und insbesondere ein Spinnmassen-Blend hergestellt werden kann.
Ferner kann auf einfache Art und Weise eine Spinnmasse aufgeteilt werden und insbesondere auf einfache Art und Weise eine mehrschichtige Hohlfaser hergestellt werden mit mehreren Schichten aus dem gleichen Spinnmassenmaterial, wenn der Zuführabschnitt eines Spinnmassenströmungskanals alternativ mit mehreren Strömungsbeeinflussungsabschnitten verbunden ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse weist wenigstens ein Strömungsbeeinflussungsabschnitt ein im Wesentlichen durch eine Bodenfläche, eine Deckenfläche und Seitenflächen begrenztes Volumen auf oder ist durch ein derartiges Volumen gebildet, wobei vorzugsweise die Bodenfläche und/oder die Deckenfläche des Strömungsbeeinflussungsabschnitts durch eine ebene Fläche gebildet ist, wobei insbesondere die Bodenfläche und die Deckenfläche parallel zueinander angeordnet sind bzw. sich parallel zueinander erstrecken.
In einer bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse weist wenigstens ein Spinnmassenströmungskanal einen Austrittsabschnitt mit einem Austrittsabschnitts-Einlass und einem Austrittsabschnitts-Auslass auf, wobei der Austrittsabschnitts-Einlass vorzugsweise mit dem Auslass wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts verbunden ist, vorzugsweise mit einem zugehörigen Strömungsbeeinflussungsabschnitt, insbesondere mit genau einem zugehörigen Strömungsbeeinflussungsabschnitt. Weiter bevorzugt ist der Austrittsabschnitts-Auslass mit einer zugehörigen Austrittsöffnung, insbesondere mit genau einer Austrittsöffnung, des Spinnmassenströmungskanals verbunden.
Vorzugsweise ist wenigstens eine Austrittsöffnung der Spinndüse rotationssymmetrisch um die zugehörige Austrittsachse ausgebildet, wobei die Austrittsöffnung vorzugsweise vollständig umlaufend ausgebildet ist und insbesondere ein Ringspalt ist.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Austrittsabschnitt wenigstens eines Spinnmassenströmungskanals durch einen kreiszylindermantelförmigen Spalt gebildet, welcher insbesondere konzentrisch zur Austrittsachse angeordnet und rotationsymmetrisch zur Austrittsachse über seine gesamte Länge ausgebildet ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine erfindungsgemäße Spinndüse zur Extrusion einer mehrschichtigen Hohlfaser ausgebildet, insbesondere zur Extrusion einer mehrschichtigen Hohlfasermembran, besonders bevorzugt zur Extrusion einer mehrschichtigen Hohlfaser-Kapillarmembran mit einem Durchmesser von weniger als 500 µm und einer Gesamtwandstärke von weniger als 100 µm, wobei vorzugsweise jede Schicht durch Extrusion einer Spinnmasse herstellbar ist, und wobei die Spinndüse vorzugsweise für jede zu extrudierende Spinnmasse eine separate Eintrittsöffnung zum Einbringen der jeweiligen Spinnmasse in die Spinndüse aufweist.
Dabei können für jede Spinnmasse, insbesondere für jedes Spinnmassenmaterial, jeweils separate Austrittsöffnungen zum Austritt der jeweiligen Spinnmassen entlang einer zugehörigen Austrittsachse aus der Spinndüse vorgesehen sein, oder aber auch ein oder mehrere Austrittsöffnungen, welche zum Austritt mehrerer Spinnmassen, insbesondere zum Austritt verschiedener Spinnmassenmaterialien, vorgesehen sind.
Weist eine erfindungsgemäße Spinndüse für jede Spinnmasse, insbesondere für jedes Spinnmassenmaterial, eine separate, eigene Austrittsöffnung auf, kann eine Hohlfasermembran mit mehreren Schichten, aus den jeweiligen, verschiedenen, der Spinndüse zugeführten Spinnmassenmaterialien extrudiert werden, deren Schichten mehr oder weniger voneinander getrennt ausgebildet sind, wobei insbesondere eine mehr oder weniger ausgeprägte Trennung zwischen den einzelnen Spinnmassenmaterialien bzw. Spinnmassenschicht erreicht werden kann.
Können hingegen zwei oder mehr Spinnmassen, insbesondere zwei oder mehr voneinander verschiedene Spinnmassenmaterialien, durch eine gemeinsame Austrittsöffnung ausgebracht werden, kommt es in der Regel wenigstens teilweise zu einer Durchmischung der Spinnmassen, wodurch Schichten mit einer weniger ausgeprägten Trennung zwischen den einzelnen Spinnmassen bzw. Spinnmassenmaterialien hergestellt werden können.
Je nach Anwendungsfall können sowohl separate Austrittsöffnungen für jede Spinnmasse als auch gemeinsame Austrittsöffnungen für zwei oder mehr Spinnmassen von Vorteil sein. Mit separaten Austrittsöffnungen lassen sich in der Regel Hohlfasermembranen mit definierteren, homogeneren Eigenschaften der einzelnen Hohlfasermembranschichten herstellen, insbesondere bei einer sogenannten Trockenzusammenführung, während mit gemeinsamen Austrittsöffnungen, insbesondere bei einer sogenannten Nass-in-Nass-Zusammenführung, eine bessere Verbindung der einzelnen Spinnmassenschichten untereinander erreicht werden kann, wodurch das Risiko einer Delamination der einzelnen Schichten Hohlfasermembran reduziert werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist eine erfindungsgemäße Spinndüse vorzugsweise für jede zu extrudierende Spinnmasse einen separaten Spinnmassenströmungskanal zum Leiten der Spinnmasse von der zugehörigen Eintrittsöffnung bis zur jeweiligen Austrittsöffnung auf.
Bei einer Spinndüse mit mehreren Austrittsöffnungen liegen vorzugsweise sämtliche Austrittsachsen der einzelnen Austrittsöffnungen auf einer gemeinsamen Düsenaustrittsachse, wobei die einzelnen Austrittsöffnungen insbesondere konzentrisch zur gemeinsamen Düsenaustrittsachse angeordnet sind. D.h. die Austrittsachsen der einzelnen Austrittsöffnungen fallen vorzugsweise zusammen. Vorzugsweise sind die Austrittsöffnungen dabei derart ausgebildet und angeordnet, insbesondere vom Durchmesser und der Spaltbreite jeweils derart gewählt, dass beim Austritt der einzelnen Spinnmassen aus der Spinndüse eine mehrschichtige Hohlfaser mit den jeweils gewünschten Schichtdicken und/oder Wandstärken für die einzelnen Spinnmassenschichten entsteht.
Besonders bevorzugt weist eine erfindungsgemäße Spinndüse für jede zu extrudierende Spinnmasse eine separate Eingangsöffnung, einen separaten Spinnmassenströmungskanal mit einem separaten Strömungsbeeinflussungsabschnitt sowie eine separate Austrittsöffnung auf, wobei vorzugsweise sämtliche Austrittsachsen parallel zueinander verlaufen und insbesondere entlang einer gemeinsamen Düsenaustrittsachse angeordnet sind, d.h. zusammenfallen. Die in radialer Richtung bezogen auf die Düsenaustrittsachse am weitesten innen angeordnete Spinnmassen-Austrittsöffnung bildet dabei die Austrittsöffnung zur Herstellung einer innersten Schicht der Hohlfaser und die am weitesten in radialer Richtung außen angeordnete Spinnmassen-Austrittsöffnung die Austrittsöffnung zur Extrusion der äußersten Schicht der Hohlfaser und die Spinnmassen-Austrittsöffnungen dazwischen entsprechend die Austrittsöffnungen der dazwischenliegenden Spinnmassenschichten.
Bei einer erfindungsgemäßen Spinndüse strömt die den Spinnmassenströmungskanal durchströmende Spinnmasse, insbesondere wenigstens innerhalb des Strömungsbeeinflussungsabschnitts, zumindest teilweise entlang wenigstens zweier verschiedener Strömungswege. Das heißt, bei einer erfindungsgemäßen Spinndüse strömt eine Spinnmasse wenigstens innerhalb eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts zumindest teilweise entlang wenigstens zwei verschiedener, d.h. unterschiedlich verlaufender Strömungswege. Besonders bevorzugt durchströmt die Spinnmasse den Spinnmassenströmungskanal, insbesondere den zugehörigen Strömungsbeeinflussungsabschnitt, zumindest teilweise entlang einer Vielzahl verschiedener Strömungswege.
Besonders bevorzugt sind sämtliche Strömungswege einer Spinnmasse nicht nur vom Einlass des zugehörigen Strömungsbeeinflussungsabschnitts bis zur zugehörigen Austrittsöffnung gleichlang bzw. weisen eine gleiche Weglänge auf, sondern sind darüber hinaus von der Eingangsöffnung des zugehörigen Spinnmassenkanals bis zur zugehörigen Austrittsöffnung des Spinnmassenströmungskanals und/oder bis zu einem Spinnzentrum der Spinndüse gleichlang.
Als Spinnzentrum im Sinne der Erfindung wird derjenige Punkt auf einer gemeinsamen Düsenaustrittsachse verstanden, in welchem in Strömungsrichtung erstmalig sämtliche Spinnmassen zusammentreffen, d.h. an welchem die extrudierte Hohlfaser erstmalig sämtliche vorgesehenen Spinnmassenschichten aufweist.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse weisen sämtliche der zumindest teilweise wenigstens zwei, durch den Spinnmassenströmungskanal verlaufenden Strömungswege, vorzugsweise sämtliche Strömungswege, eine im Wesentlichen gleiche Weglänge zwischen dem Einlass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts und dem Auslass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts auf.
Dadurch lässt sich auf besonders einfache Art und Weise die Komplexität der Auslegung einer erfindungsgemäßen Spinndüse weiter reduzieren, sofern die die Auslässe der jeweiligen Strömungsbeeinflussungsabschnitte mit den jeweiligen Austrittsöffnungen verbindenden Austrittsabschnitte der jeweils vorhandenen Spinnmassenströmungskanäle derart ausgestaltet sind, dass diese von der jeweiligen Spinnmasse gleichmäßig, insbesondere ebenfalls entlang von Strömungswegen mit gleicher Weglänge, durchströmt werden. Das heißt mit anderen Worten, dass bei einer erfindungsgemäßen Spinndüse vorzugsweise die Austrittsabschnitte der jeweils vorhandenen Spinnmassenströmungskanäle nicht entlang unterschiedlicher Strömungswege mit unterschiedlichen Weglängen durchströmt werden, sondern ebenfalls jeweils entlang von Strömungswegen mit gleicher Weglänge.
In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse weist die Spinndüse wenigstens eine Eingangsöffnung zum Einbringen eines Stützmittels und/oder eines Fällmittels in die Spinndüse auf, wenigstens eine Austrittsöffnung zum Austritt des Stützmittels und/oder des Fällmittels entlang einer Austrittsachse aus der Spinndüse und wenigstens einen Zuführkanal zum Leiten des Stützmittels und/oder des Fällmittels von der zugehörigen Eintrittsöffnung zur zugehörigen Austrittsöffnung auf, wobei die Austrittsöffnung des Stützmittels und/oder des Fällmittels vorzugsweise in radialer Richtung innerhalb der innersten Spinnmassen-Austrittsöffnung angeordnet ist und insbesondere konzentrisch zu dieser innersten Spinnmassen-Austrittsöffnung angeordnet und ausgebildet ist.
Als Fällmittel im Sinne der Erfindung wird dabei eine Flüssigkeit bezeichnet, welche mit einer der zur Extrusion der Hohlfaser der Spinndüse zugeführten Spinnmasse zu in Kontakt gebracht wird, insbesondere mit der als innerste Schicht extrudierten Spinnmasse, um eine Phaseninversion einzuleiten und die aus der Spinndüse extrudierte Spinnmasse zumindest teilweise derart zu verfestigen, dass eine Weiterverarbeitung der extrudierten Hohlfaser möglich ist.
Ein Stützmittel im Sinne der Erfindung ist ein chemisches Mittel oder eine chemische Zusammensetzung, welche als Stütze, insbesondere als formgebende Stütze, für die extrudierte Hohlfaser dient. Das Stützmittel dient dazu den extrudierten Spinnfaden bis zum Erreichen eines Fällbads oder dergleichen zur Nachbehandlung des extrudierten Spinnfadens mechanisch zu stabilisieren. Insbesondere kann das Stützmittel auch ein Fällmittel sein.
In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, wenn wenigstens ein Zuführkanal zum Leiten eines Stützmittels und/oder eines Fällmittels von der zugehörigen Eingangsöffnung zur zugehörigen Austrittsöffnung wie ein Spinnmassenströmungskanal ausgebildet ist und wenigstens einen Strömungsbeeinflussungsabschnitt und/oder einen Zuführabschnitt und/oder einen Austrittsabschnitt aufweist, und insbesondere ebenfalls dazu ausgebildet ist eine Stützmittelmassenströmung und/oder eine Fällmittelmassenströmung derart zu beeinflussen, dass den Zuführkanal durchströmende Stützmittel und/oder Fällmittel den Zuführkanal zumindest teilweise entlang wenigstens zweier verschiedener Strömungswege durchströmt, wobei sämtliche der wenigstens zwei durch den Zuführkanal verlaufenden Strömungswege eine im Wesentlichen gleiche Weglänge zwischen dem Einlass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts des Zuführkanals und der zugehörigen Austrittsöffnung des Zuführkanals aufweisen, insbesondere eine gleiche Weglänge zwischen der zugehörigen Eintrittsöffnung und der zugehörigen Austrittsöffnung des Zuführkanals.
Eine Spinnmassen-Austrittsöffnung im Sinne der Erfindung ist dabei eine Austrittsöffnung, die zum Austritt einer Spinnmasse vorgesehen ist, nicht zum Austritt eines Stützmittels und/oder eines Fällmittels.
In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse ist wenigstens ein Strömungsbeeinflussungsabschnitt senkrecht zur zugehörigen Austrittsachse orientiert angeordnet, insbesondere normal zur zugehörigen Austrittsachse, bezogen auf eine mittlere Strömungsrichtung einer den Strömungsbeeinflussungsabschnitt durchströmenden Spinnmasse. Das heißt mit anderen Worten, wenigstens ein Strömungsbeeinflussungsabschnitt ist vorzugsweise, bezogen auf einen funktionsgemäßen Verwendungszustand der Spinndüse, horizontal orientiert angeordnet, wobei die zugehörige Austrittsachse vorzugsweise vertikal verläuft. Dadurch lässt sich ein besonders einfacher Aufbau einer erfindungsgemäßen Spinndüse und infolgedessen eine kostengünstige Herstellung einer erfindungsgemäßen Spinndüse erreichen.
Ist der Strömungsbeeinflussungsabschnitt dabei durch ein Volumen gebildet, welches von einer Bodenfläche, einer Deckenfläche und Seitenflächen begrenzt ist, wobei die Bodenfläche und/oder die Deckenfläche insbesondere durch ebene Flächen gebildet sind, sind vorzugsweise die Bodenfläche und/oder die Deckenfläche senkrecht, insbesondere normal, zur Austrittsachse orientiert.
Weist eine erfindungsgemäße Spinndüse mehrere Strömungsbeeinflussungsabschnitte auf, sind vorzugsweise wenigstens zwei, insbesondere sämtliche Strömungsbeeinflussungsabschnitte der Spinndüse, parallel zueinander angeordnet.
Fallen die Austrittsachsen sämtlicher Austrittsöffnungen zusammen und liegen insbesondere auf einer gemeinsamen Düsenaustrittsachse, ist vorzugsweise wenigstens ein Strömungsbeeinflussungsabschnitt normal zur Düsenaustrittsachse orientiert angeordnet, insbesondere sind sämtliche Strömungsbeeinflussungsabschnitte normal zur Düsenaustrittsachse orientiert angeordnet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse ist, bezogen auf einen funktionsgemäßen Verwendungszustand der Spinndüse, wenigstens eine Eingangsöffnung an einer Oberseite der Spinndüse angeordnet, wobei vorzugsweise sämtliche Eingangsöffnungen an der Oberseite der Spinndüse angeordnet sind.
Besonders bevorzugt sind dabei sowohl sämtliche Eingangsöffnungen, die zur Zufuhr einer Spinnmasse vorgesehen sind, als auch sämtliche Eingangsöffnungen, die zur Zufuhr eines Stützmittels und/oder eines Fällmittels vorgesehen sind, an der Oberseite der Spinndüse angeordnet. Dies ermöglicht eine platzsparende Anordnung mehrerer Spinndüsen in einer Vorrichtung, insbesondere die Anordnung mehrerer Spinndüsen unmittelbar aneinandergrenzend, da seitlich von den einzelnen Spinndüsen kein Bauraum für die Zufuhr der Spinnmassen und/oder Stützmittel und/oder Fällmittel vorzuhalten ist. Dadurch kann ein konstruktiv besonders einfacher Aufbau einer Vorrichtung mit mehreren Spinndüsen zur gleichzeitigen Herstellung mehrerer Hohlfasern bereitgestellt werden.
In diesem Fall, d.h. wenn wenigstens eine Eingangsöffnung an der Oberseite der Spinndüse angeordnet ist, verläuft vorzugsweise ein zugehöriger, mit der an der Oberseite der Spinndüse angeordneten Eingangsöffnung verbundener Zuführabschnitt wenigstens eines Spinnmassenströmungskanals und/oder eines Zuführkanals für ein Stützmittel und/oder ein Fällmittel insbesondere im Wesentlichen parallel zur zugehörigen Austrittsachse und/oder normal zum zugehörigen Strömungsbeeinflussungsabschnitt, wobei eine Längsachse des Zuführabschnitts vorzugsweise exzentrisch, d.h. in radialer Richtung versetzt, zur zugehörigen Austrittsachse angeordnet ist und insbesondere außerhalb der Austrittsöffnung verläuft.
Durch die bei einer erfindungsgemäßen Spinndüse gleichlang ausgebildeten Strömungswege kann auch bei einer exzentrischen und/oder asymmetrischen Spinnmassenzufuhr, bezogen auf eine zugehörige Austrittsöffnung und/oder eine zugehörige Austrittsachse, eine gleichmäßige Spinnmassenzufuhr zur Austrittsöffnung erreicht werden und sich nachteilig auf die Eigenschaften auswirkende Mängel in der Konzentrizität zwischen einem Lumen der Hohlfaser und/oder zwischen den einzelnen Membranschichten einer Hohlfasermembran können reduziert oder sogar vollständig vermieden werden.
In einer alternativen oder zusätzlichen, aber in einigen Fällen ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse ist wenigstens eine Eingangsöffnung an einer Seite der Spinndüse angeordnet. Es können auch sämtliche Eingangsöffnungen an einer Seite der Spinndüse angeordnet sein. In diesem Fall verläuft vorzugsweise ein zugehöriger, mit der seitlich an der Spinndüse angeordneten Eingangsöffnung verbundener Zuführabschnitt im Wesentlichen senkrecht zur zugehörigen Austrittsachse und/oder parallel zum zugehörigen Strömungsbeeinflussungsabschnitt, wobei eine Längsachse des Zuführabschnitts insbesondere parallel zum zugehörigen Strömungsbeeinflussungsabschnitt angeordnet ist und insbesondere in einer Ebene mit der mittleren Strömungsrichtung in einer Ebene liegt, mit der eine Spinnmasse und/oder ein Fällmittel und/oder ein Stützmittel den zugehörigen Strömungsbeeinflussungsabschnitt durchströmt.
In beiden Fällen, d.h. wenn eine oder mehrere Eingangsöffnungen an einer Oberseite der Spinndüse angeordnet sind und/oder seitlich angeordnet sind, ist vorzugsweise wenigstens eine Austrittsöffnung an einer Unterseite der Spinndüse angeordnet, wobei insbesondere sämtliche Austrittsöffnungen an der Unterseite der Spinndüse angeordnet sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse ist wenigstens eine Eingangsöffnung und/oder ein Einlass wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts, insbesondere der Einlass eines zugehörigen Strömungsbeeinflussungsabschnitts, exzentrisch zur zugehörigen Austrittsachse angeordnet, und bezogen auf die Austrittsachse bezogen auf die Austrittsachse insbesondere in radialer Richtung außerhalb von der Austrittsöffnung angeordnet. Dabei sind vorzugsweise sämtliche Eingangsöffnungen für die Spinnmassenzufuhr exzentrisch zur jeweilig, zugehörigen Austrittsachse angeordnet.
Die Eingangsöffnung zum Einbringen eines Stützmittels und/oder Fällmittels kann hingegen konzentrisch zur zugehörigen Austrittsachse angeordnet sein. Die konzentrische Anordnung der Eingangsöffnung für die Zufuhr des Stützmittels oder Fällmittels bietet sich insbesondere an, wenn auf einen Strömungsbeeinflussungsabschnitt verzichtet werden kann und mit einem konzentrisch zur Austrittsachse verlaufenden Zuführkanal von der Eingangsöffnung bis zur Austrittsöffnung die gewünschten Eigenschaften der zu extrudierenden Hohlfaser erreicht werden können.
Ist jedoch für das die Spinndüse durchströmende Stützmittel oder Fällmittel eine entsprechende Strömungsbeeinflussung erforderlich, um eine Hohlfaser mit den gewünschten Eigenschaften extrudieren zu können, bietet es sich an, die Eingangsöffnung zur Zufuhr des Stützmittels oder Fällmittels ebenfalls exzentrisch anzuordnen mit einem parallel zur Austrittsachse verlaufenden Zuführabschnitt, einem normal zur Austrittsachse orientiert angeordneten Strömungsbeeinflussungsabschnitt und einem parallel zur Austrittsachse und insbesondere konzentrisch zu dieser ausgebildeten Austrittsabschnitt verlaufenden Zuführkanal.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse ist der Auslass wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts konzentrisch zur zugehörigen Austrittsachse angeordnet, wobei der Auslass wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts vorzugsweise kongruent, d.h. deckungsgleich, zur zugehörigen Austrittsöffnung ausgebildet ist und insbesondere in Richtung der Oberseite der Spinndüse parallel zur zugehörigen Austrittsöffnung angeordnet ist.
Vorzugsweise ist der Auslass wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts und/oder wenigstens eine zugehörige Austrittsöffnung rotationssymmetrisch ausgebildet, wobei wenigstens ein Auslass und/oder wenigstens eine Austrittsöffnung vorzugsweise jeweils vollständig umlaufend ausgebildet ist und insbesondere ein Ringspalt ist.
Ist ein Strömungsbeeinflussungsabschnitt dabei durch ein von einer Bodenfläche, einer Deckenfläche und Seitenflächen begrenztes Volumen gebildet, befindet sich der Einlass dieses Strömungsbeeinflussungsabschnitts vorzugsweise in der Deckenfläche und/oder der Auslass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts in der Bodenfläche.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse weist die strömungsführende Struktur wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts ein oder mehrere Strömungsleitelemente und/oder ein oder mehrere Stauelemente auf.
Als Strömungsleitelement wird im Sinne der Erfindung ein Element verstanden, was im Wesentlichen zur Umlenkung und/oder zur Führung und/oder zum Leiten einer Strömung dient und welches vorzugsweise eine Strömungsleitfläche aufweist mit einer Strömungsleitkontur.
Als Strömungsleitfläche wird dabei eine Fläche des Strömungsleitelementes bezeichnet, an welcher eine Spinnmassenströmung zumindest teilweise entlang strömt und mittels welcher die Strömung umgelenkt und/oder geführt und/oder geleitet wird, wobei mittels der Strömungsleitkontur, d.h. der Geometrie der Strömungsleitflächen, definiert ist, wie die Strömung jeweils umgelenkt und/oder geführt und/oder geleitet wird.
Als Stauelement im Sinne der Erfindung wird ein Element verstanden, welches im Wesentlichen dazu dient, die Strömungsgeschwindigkeit zu verändern, wobei ein Stauelement im Sinne der Erfindung dabei sowohl strömungsgeschwindigkeitserhöhend oder strömungsgeschwindigkeitsverringernd wirken kann. Zusätzlich kann ein Stauelement, durch eine entsprechende Ausgestaltung eine Gleichrichtung der Strömung bewirken.
Vorzugsweise weist eine erfindungsgemäße Spinndüse mehrere in Strömungsrichtung nacheinander angeordnete Strömungsleitelemente und/oder ein oder mehrere in Strömungsrichtung nacheinander angeordnete Stauelemente auf, wobei eine erfindungsgemäße Spinndüse besonders bevorzugt mehrere, in Strömungsrichtung nacheinander angeordnete Strömungsleitelemente aufweist und wenigstens ein in Strömungsrichtung nach den Strömungsleitelementen angeordnetes Stauelement.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse ist wenigstens ein Strömungsleitelement durch eine sich von einer Bodenfläche bis zu einer Deckenfläche des Strömungsbeeinflussungsabschnitts erstreckende Erhebung mit einer Wandung gebildet, insbesondere durch eine Erhebung mit einer sich zumindest teilweise senkrecht zur Bodenfläche und/oder senkrecht zur Deckenfläche des Strömungsbeeinflussungsabschnitts erstreckenden Wandung, wobei die Wandung zumindest teilweise eine Strömungsleitfläche bildet und eine definierte Strömungsleitkontur aufweist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse ist wenigstens ein Strömungsleitelement zumindest teilweise als Massenstromteiler ausgebildet oder bildet einen Massenstromteiler, wobei vorzugsweise wenigstens ein Strömungsleitelement als ein, einen Spinnmassenstrom mit einem definierten Verhältnis teilender Massenstromteiler ausgebildet ist oder einen solchen Massenstromleiter bildet, insbesondere als einen den Spinnmassenstrom halbierender Massenstromteiler. Dadurch kann auf einfache Art und Weise ein Spinnmassenstrom auf verschiedene Strömungswege aufgeteilt werden, insbesondere mit einem definierten Verhältnis und insbesondere halbiert werden, wodurch sich auf besonders einfache Art und Weise eine gleichmäßige Spinnmassenströmung mit gleichen Weglängen der einzelnen Strömungswege erreichen lässt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse weist wenigstens ein Strömungsleitelement, insbesondere wenigstens ein Massenstromteiler, eine zu einer ersten Symmetrieebene symmetrische Strömungsleitkontur auf, wobei sich die erste Symmetrieebene des Strömungsleitelementes vorzugsweise senkrecht zum zugehörigen Strömungsbeeinflussungsabschnitt erstreckt, insbesondere parallel zur zugehörigen Austrittsachse.
In einigen Fällen ist es vorteilhaft, wenn wenigstens ein Strömungsleitelement, insbesondere wenigstens ein Massenstromteiler insgesamt symmetrisch ausgebildet ist, d.h. nicht nur eine symmetrisch ausgebildete Strömungsleitkontur aufweist, sondern auch eine übrige Kontur des Strömungsleitelementes, welche nicht primär als Strömungsleitkontur wirkt, symmetrisch ausgebildet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse weist wenigstens ein Strömungsleitelement, insbesondere wenigstens ein Massenstromteiler, eine Strömungsleitkontur ähnlich oder gemäß einer geschweiften Klammer auf, d.h. eine ähnlich des Satzzeichens „geschweifte Klammer“ oder gemäß einer „geschweiften Klammer“ verlaufende Strömungsleitkontur.
In einigen Fällen ist es vorteilhaft, wenn wenigstens ein Strömungsleitelement, insbesondere wenigstens ein Massenstromteiler eine Strömungsleitkontur wie ein Doppel-S-Schlag verläuft oder wie zwei symmetrisch zueinander angeordneter, in Längsrichtung miteinander verbundene Integralzeichen.
Vorzugsweise liegt dabei eine vorderste Anströmkante und/oder eine vorderste Anströmfläche des Strömungsleitelements in der ersten Symmetrieebene.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Strömungsleitelement, insbesondere wenigstens ein Massenstromteiler, derart orientiert innerhalb des zugehörigen Strömungsbeeinflussungsabschnitts angeordnet, dass die erste Symmetrieebene des Strömungsleitelements frontal angeströmt wird, insbesondere mit einer Strömungsrichtung parallel zur ersten Symmetrieebene.
Als vorderste Anströmkante wird im Sinne der Erfindung dabei der Teil der Strömungsleitkontur eines Strömungsleitelementes, insbesondere diejenige Kante eines Strömungsleitelementes verstanden, welche zuerst angeströmt wird, bzw. auf welche eine die Strömungsleitkontur anströmende Spinnmasse zuerst trifft, wenn die Spinnmasse dem zugehörigen Strömungsbeeinflussungsabschnitt durchströmt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse weist die strömungsführende Struktur wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts mehrere, in einer Kaskade angeordnete Strömungsleitelemente auf, insbesondere mehrere, in einer Kaskade angeordnete Massenstromteiler, wobei die einzelnen Strömungsleitelemente vorzugsweise in einer Kaskade mit einer ungeraden Stufenanzahl angeordnet sind, insbesondere in einer 3-stufigen Kaskade oder in einer 5-stufigen Kaskade. Sind die Strömungsleitelemente dabei als halbierende Massenstromteiler ausgebildet, kann eine anströmende Spinnmasse somit pro Massenstromteiler in einer ersten Stufe halbiert werden in einer zweiten Stufe geviertelt werden und so weiter, bezogen auf einen Spinnmassenstrom beim Eintritt in den Strömungsbeeinflussungsabschnitt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse weist die strömungsführende Struktur wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts in einer ersten Stufe der Kaskade ein einziges Strömungsleitelement auf, insbesondere einen einzigen Massenstromteiler, und in einer zweiten Stufe der Kaskade zwei Strömungsleitelemente, insbesondere zwei Massenstromteiler, wobei die Strömungsleitelemente der zweiten Stufe der Kaskade vorzugsweise um etwa +/- 90° versetzt orientiert zu dem Strömungsleitelement der ersten Stufe der Kaskade angeordnet sind.
Versetzt orientiert um einen definierten Winkel angeordnet bedeutet dabei im Sinne der Erfindung um einen definierten Winkel verdreht angeordnet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse sind in der n-ten Stufe für n>=2 jeweils 2^(n-1) Strömungsleitelemente, insbesondere jeweils Massenstromteiler, vorgesehen, die vorzugsweise um jeweils 180°/2^(n-1) versetzt zu den Strömungsleitelementen der (n-1)-ten Stufe angeordnet sind, insbesondere symmetrisch versetzt zu diesen.
Dadurch kann auf besonders einfache Art und Weise ein Spinnmassenstrom entlang verschiedener Strömungswege geführt werden, insbesondere entlang unterschiedlicher Strömungswege mit einer definierten Weglänge, wobei die jeweilige Weglänge durch jede weitere zusätzliche Kaskadenstufe um einen definierten Betrag verlängert werden kann. Je nach Anordnung der einzelnen Strömungsleitelemente sowie deren Ausgestaltung kann somit auf einfache Art und Weise ein jeweiliger Strömungsweg um eine definierte Weglänge verlängert werden, sodass im Ergebnis die Weglänge wenigstens zweier, vorzugweise sämtlicher Strömungswege eines Spinnmassenströmungskanals einer erfindungsgemäßen Spinndüse gleich eingestellt werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse beträgt eine Länge der Strömungsleitkontur mindestens eines Strömungsleitelements der n-ten Stufe in etwa 1/4 oder 1/4 der Länge der Strömungsleitkontur eines Strömungsleitelementes der (n-1)-ten Stufe, wobei vorzugsweise eine geometrische Form wenigstens zweier Strömungsleitelemente von benachbarten Kaskadenstufen identisch und/oder selbstähnlich ist. Vorzugsweise gilt diese Beziehung jeweils für alle Strömungsleitelemente einer Kaskadenstufe, insbesondere für sämtliche Massenstromteiler einer Kaskade.
D.h. vorzugsweise beträgt eine Strömungsleitkontur eines Massenstromteilers der zweiten Kaskadenstufe 1/4 der Länge der Strömungsleitkontur eines Massenstromteilers der ersten Kaskadenstufe.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse weist wenigstens ein Strömungsleitelement eine Leitschaufel auf oder ist eine Leitschaufel, vorzugsweise eine einen Spinnmassenstrom zumindest teilweise zur Austrittsöffnung hin leitende Leitschaufel, insbesondere eine einen Spinnmassenstrom zumindest teilweise in radialer Richtung nach innen zur Austrittsöffnung hin leitende Leitschaufel.
D.h. mit anderen Worten, ein Strömungsleitelement einer erfindungsgemäßen Spinndüse kann sowohl als reine Leitschaufel ausgebildet sein oder aber auch einen oder mehrere, als Massenstromteiler wirkende Abschnitte aufweisen und/oder einen oder mehrere Leitschaufelabschnitte.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse weist die strömungsführende Struktur wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts mehrere, konzentrisch zur Austrittsöffnung und in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete Leitschaufeln auf, deren in radialer Richtung nach innen, zum Auslass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts und/oder zur zugehörigen Austrittsöffnung hin liegenden Enden vorzugsweise auf einer Kreisbahn mit einem konstantem Radius angeordnet sind, wobei die Leitschaufeln insbesondere derart ausgebildet und angeordnet sind, dass ein an den Leitschaufeln entlangströmender Spinnmassenstrom die Leitschaufeln jeweils mit einer tangentialen Richtung, bezogen auf den Auslass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts und/oder die zugehörige Austrittsöffnung, verlässt.
Vorzugsweise sind die Enden der Leitschaufeln dabei konzentrisch zum Auslass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts, insbesondere konzentrisch zur Austrittsöffnung angeordnet.
Mit einer derartigen Anordnung von Leitschaufeln lässt sich eine besonders gleichmäßige und insbesondere eine gleichgerichtete Spinnmassenströmung zum Auslass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts erreichen und damit, bei einer entsprechenden Ausgestaltung des zugehörigen Austrittsabschnitts des Spinnmassenströmungskanals eine besonders gleichmäßige Spinnmassenströmung zur zugehörigen Austrittsöffnung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse weist eine erfindungsgemäße Spinndüse eine oder mehrere auf einer von der Strömungsleitkontur abgewandten Seite wenigstens eines Strömungsleitelementes der höchsten Kaskadenstufe angeordnete Leitschaufeln auf, wobei vorzugsweise wenigstens eine Leitschaufel einstückig und/oder integral mit einem Strömungsleitelement der höchsten Kaskadenstufe ausgebildet ist.
Vorzugsweise sind dabei sämtliche Leitschaufeln auf der von der Strömungsleitkontur abgewandten Seite wenigstens eines Strömungsleitelementes angeordnet und insbesondere jeweils einstückig und/oder integral mit dem jeweiligen, benachbarten Strömungsleitelement ausgebildet. Eine besonders vorteilhafte strömungsführende Struktur ergibt sich dabei, wenn die jeweiligen Strömungsleitelemente der höchsten Kaskadenstufe dabei als Massenstromteiler, insbesondere als jeweils halbierende Massenstromteiler ausgebildet sind, welche jeweils an ihrer von der Strömungsleitkontur abgewandten Seite, d.h. an ihrer Rückseite, einen Leitschaufelabschnitt aufweisen, der insbesondere einstückig, d.h. integral, jeweils mit einem, den Massenstromteiler bildenden Abschnitt des Strömungsleitelementes ausgebildet ist.
D.h. mit anderen Worten, die Strömungsleitelemente der höchsten Kaskadenstufe sind insbesondere als Massenstromteiler ausgebildete Strömungsleitelemente, welche vorzugsweise auf der von der Strömungsleitkontur abgewandten Seite einen als Leitschaufel ausgebildeten Abschnitt aufweisen. Mithilfe derartiger Strömungsleitelemente kann besonders bauraumsparend eine vorteilhafte strömungsführende Struktur bereitgestellt werden.
In einigen Fällen hingegen kann es vorteilhafter sein, ein oder mehrere Leitschaufeln separat von den Strömungsleitelementen der höchsten Kaskadenstufe auszubilden.
Eine strömungsführende Struktur einer erfindungsgemäßen Spinndüse kann alternativ und/oder zusätzlich auch ein oder mehrere in Strömungsrichtung nach einer oder mehreren Leitschaufeln angeordnete, als Massenstromteiler ausgebildete Strömungsleitelemente aufweisen oder lediglich als Leitschaufeln ausgebildete Strömungselemente.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse weist die strömungsführende Struktur wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts wenigstens ein Stauelement auf, das durch eine sich von der Bodenfläche bis zur Deckenfläche des Strömungsbeeinflussungsabschnitts erstreckende Wandung gebildet ist mit mehreren, durch die Wandung hindurchverlaufenden Durchströmöffnungen. Vorzugsweise weist dabei wenigstens ein Stauelement eine sich senkrecht zur Bodenfläche und/oder zur Deckenfläche erstreckende Wandung mit einer oder mehreren Durchströmöffnungen mit einem rechteckigen Querschnitt und/oder einem bogenförmigen Verlauf durch die Wandung hindurch auf.
Eine oder mehrere Durchströmöffnungen können auch einen kreiszylindrischen oder ovalzylindrischen oder sich in Durchströmrichtung konusförmig und/oder trompetenförmig verändernden, sich verjüngenden oder erweiternden Querschnitt aufweisen oder eine davon abweichende Querschnittsgeometrie. Besonders bevorzugt sind sämtliche Durchströmöffnungen dabei derart zueinander orientiert innerhalb der Warnung angeordnet, dass ein Durchströmen der Durchströmöffnungen zu einer Gleichrichtung der Spinnmassenströmung führt. Dies kann beispielsweise durch senkrecht zur Wandung oder jeweils in parallelen Bogen verlaufende Durchströmöffnungen mit einem identischen Krümmungsverlauf erreicht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse weist die strömungsführende Struktur wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts ein durch einen Kreiszylindermantel gebildetes Stauelement auf, welches vorzugweise konzentrisch zum Auslass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts und/oder konzentrisch zur Austrittsöffnung und/oder konzentrisch zu einer zugehörigen Austrittsöffnung und/oder zu einer zugehörigen Austrittsachse angeordnet ist.
Vorzugsweise weist wenigstens ein Strömungsbeeinflussungsabschnitt ein Stauelement auf, das durch eine vertikale Wandung gebildet ist, welche sich von der Bodenfläche des Strömungsbeeinflussungsabschnitts bis zur Deckenfläche des Strömungsbeeinflussungsabschnitts erstreckt und eine Vielzahl an innerhalb der Wandung angeordneten und in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordneten Durchströmöffnungen aufweist, welche jeweils eine Querschnittsbreite von etwa 5-20µm, vorzugsweise von etwa 10-15µm aufweisen. Dadurch kann in Strömungsrichtung vor dem Stauelement ein Staudruck erhöht werden und eine Vergleichmäßigung des Spinnmassenstroms und/oder eines Stützmittel- oder Fällmittelmassenstroms erreicht werden.
Insbesondere können mit einem derartigen Stauelement hohe Schergeschwindigkeiten von über 500 1/s und sogar von über 1000 1/s erreicht werden.
Vorzugsweise weist wenigstens eine strömungsführende Struktur wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts dabei ein in radialer Richtung innerhalb des innersten Strömungsleitelementes angeordnetes Stauelement auf, wobei vorzugsweise wenigstens eine strömungsführende Struktur ein in radialer Richtung innerhalb einer Kaskade von Strömungsleitelementen angeordnetes Stauelement aufweist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse weist die strömungsführende Struktur wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts wenigstens ein, von einer den Strömungsbeeinflussungsabschnitt durchströmenden Spinnmasse zu überströmendes und/oder zu unterströmendes Hindernis auf, wobei sich das Hindernis vorzugsweise von der Bodenfläche und/oder der Deckenfläche des Strömungsbeeinflussungsabschnitts in den Strömungsbeeinflussungsabschnitt hineinerstreckt, insbesondere senkrecht, und bis auf einen definierten Spalt an die Deckenfläche und/oder die Bodenfläche heranreicht.
Ist der Strömungsbeeinflussungsabschnitt dabei, bezogen auf einen funktionsgemäßen Verwendungszustand der Spinndüse, horizontal orientiert angeordnet, erstreckt sich das zu überströmende und/oder das zu unterströmende Hindernis vorzugsweise in vertikaler Richtung.
Ein derartiges zu unterströmendes und/oder zu überströmendes Hindernis kann beispielsweise durch einen sich von der Bodenfläche und/oder der Deckenfläche des Strömungsbeeinflussungsabschnitts in den Strömungsbeeinflussungsabschnitt hineinerstreckten Zylindermantel gebildet sein oder einen entsprechenden Zylindermantelabschnitt aufweisen, insbesondere einen kreiszylindermantelförmigen Abschnitt.
Durch das Überströmen und/oder Unterströmen eines vorbeschrieben ausgebildeten Hindernisses kann auf besonders einfache Art und Weise eine (weitere) Vergleichmäßigung des Spinnmassenstroms erreicht werden, insbesondere kann ein definierter Spinnmassenstrom eingestellt werden. In Verbindung mit einer zugehörigen, geeigneten Geometrie der Austrittsöffnung, insbesondere einer geeigneten, definierten Spaltbreite der Austrittsöffnung, kann infolgedessen gezielt eine gewünschte Schichtdicke einer aus der zugehörigen Austrittsöffnung zu extrudierenden Spinnmasse eingestellt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse weist die strömungsführende Struktur wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts einen mittels Mikrostrukturtechnik strukturierten, plattenförmigen Körper auf, insbesondere eine mittels Mikrostrukturtechnik strukturierte Platte oder ist durch eine mittels Mikrostrukturtechnik strukturierte Platte gebildet.
Vorzugsweise weist der strukturierte, plattenförmige Körper und/oder die strukturierte Platte dabei einen Wafer auf oder ist aus einem oder mehreren Wafern hergestellt.
Besonders bevorzugt ist der gesamte Strömungsbeeinflussungsabschnitt durch einen mittels Mikrostrukturtechnik strukturierten, plattenförmigen Körper gebildet und/oder durch eine mittels Mikrostrukturtechnik strukturierte Platte, wobei vorzugsweise sämtliche Strömungsbeeinflussungsabschnitte jeweils durch einen entsprechenden Körper und/oder eine entsprechende Platte gebildet sind.
Mithilfe einer derartig hergestellten, erfindungsgemäßen Spinndüse lassen sich Hohlfaser-Kapillarmembranen, insbesondere feinste Hohlfaser-Kapillarmembranen mit einem homogenen Schichtaufbau der einzelnen Schichten und jeweils mit Wanddicken von weniger als 100 nm herstellen, insbesondere mit etwa 50 nm.
Die Herstellung von strukturierten, plattenförmigen Körpern mittels Mikrostrukturtechnik, insbesondere die Herstellung strukturierter Platten mittels Mikrostrukturtechnik, ist aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Nähere Ausführungen, wie strukturierte, plattenförmige Körper und/oder strukturierte Platten mittels Mikrostrukturtechnik hergestellt werden können, die sich zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Spinndüse eignen, können der EP 2 112 556 A1 entnommen werden, auf welche in diesem Zusammenhang hiermit explizit verwiesen wird.
Eine erfindungsgemäße Spinndüse eignet sich insbesondere zur Herstellung von Dialyse-Membranen oder Hohlfaser-Membranen zur Verwendung in Gasaustauschern im Zusammenhang mit extrakorporaler Membranoxygenierung sowie für Hohlfasermembranen zur Trennung von Blutplasma von den übrigen Blutbestandteilen, insbesondere zur Herstellung von derartigen, als Kapillarmembranen ausgebildeten Hohlfasermembranen mit Durchmessern von weniger als 500 nm und einer Gesamt-Wandstärke von weniger als 100 nm, insbesondere mit Wandstärken im Bereich von etwa 50 nm.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse weist die Spinndüse wenigstens zwei mittels Mikrostrukturtechnik strukturierte Platten auf, wobei die Platten parallel übereinander angeordnet sind und zumindest teilweise durch tempern miteinander verbondet sind. Dadurch kann eine besonders stabile Spinndüse bereitgestellt werden, welche insbesondere sowohl Zug- als auch Druckkräfte aufnehmen kann. Dadurch kann ein für einen gleichmäßigen Spinnmassenfluss nachteiliges „Aufweiten“ des Strömungsbeeinflussungsabschnitts, insbesondere ein Abheben der oberen Platte von der unteren Platte, durch die Spinnmassenströmung vermieden werden.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Extrudieren einer Vielzahl an Hohlfasern oder Hohlfasermembranen aus einer oder mehreren Spinnmassen, wobei die Vorrichtung für jede zu extrudierende Hohlfaser oder Hohlfasermembran eine Spinndüse aufweist, weist wenigstens eine erfindungsgemäß ausgebildete Spinndüse auf, wobei vorzugsweise sämtliche Spinndüsen erfindungsgemäß ausgebildet sind.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Extrusion einer Hohlfaser oder einer Hohlfasermembran aus einer oder mehreren Spinnmassen mithilfe einer Spinndüse ist gekennzeichnet durch die Schritte:

- Bereitstellen einer erfindungsgemäß ausgebildeten Spinndüse oder einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung,
- Bereitstellen einer oder mehrerer Spinnmassen und gegebenenfalls eines oder mehrerer Stützmittel und/oder Fällmittel,
- Zuführen der Spinnmassen und gegebenenfalls von Stützmittel und/oder Fällmittel zur bereitgestellten Spinndüse oder zur bereitgestellten Vorrichtung,
- Einbringen der Spinnmassen und gegebenenfalls des Stützmittels und/oder Fällmittels über die zugehörigen Eingangsöffnungen in die bereitgestellte Spinndüse oder die bereitgestellte Vorrichtung, und
- Extrudieren der Hohlfaser oder der Hohlfasermembran mittels der bereitgestellten Spinndüse oder der bereitgestellten Vorrichtung.

Gegebenenfalls können weitere Schritte zur Nachbehandlung der extrudierten Hohlfaser oder der extrudierten Hohlfasermembran durchgeführt werden, wie beispielsweise das Einbringen der extrudierten Hohlfaser oder der extrudierten Hohlfasermembran in ein Fällbad oder dergleichen.
Zur Extrusion mehrerer Hohlfasern oder mehrere Hohlfasermembranen gleichzeitig können mehrere Spinndüsen gleichzeitig verwendet werden oder eine entsprechende Vorrichtung, die mehrere erfindungsgemäß Spinndüsen aufweist, eingesetzt werden.
Ein erfindungsgemäßer Filter, insbesondere ein Dialysator, ein Plasmaaustauschfilter oder Filter für die extrakorporale Membranoxygenierung wird hergestellt mittels einer erfindungsgemäßen Spinndüse, mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung oder mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Figuren hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren, in Form von Unterkombinationen bei einer Ausgestaltung der Erfindung verwirklicht sein können, sofern dies technisch sinnvoll ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen, die in den Figuren schematisch dargestellt sind, näher erläutert, wobei bei Bauteile mit gleicher Funktion die gleichen Bezugszeichen aufweisen, falls dies nicht anders beschrieben wird oder sich nichts Anderes aus dem Kontext ergibt. In den Figuren zeigen wenigstens teilweise schematisch:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spinndüse in Prinzipdarstellung im Querschnitt entlang der Schnittebene A-A',
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spinndüse in Prinzipdarstellung im Querschnitt,
3 einen vergrößerten Ausschnitt der Schnittdarstellung aus 1 im Bereich des Stauelements und dem vertikalen Hindernis in schräger Ansicht auf die Schnittebene mit symbolisiertem Spinnmassenfluss,
4 die erfindungsgemäße Spinndüse aus 1 in perspektivischer Darstellung,
5 in Prinzipdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer Ausgestaltung eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts zur Strömungsbeeinflussung der ersten Spinnmasse der mittels Mikrostrukturtechnik hergestellten, strukturierten Platte der erfindungsgemäßen Spinndüse aus 1,
6 in Prinzipdarstellung ein zweites Ausführungsbeispiel einer Ausgestaltung eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts zur Strömungsbeeinflussung der ersten Spinnmasse einer mittels Mikrostrukturtechnik hergestellten, strukturierten Platte für eine erfindungsgemäße Spinndüse, und
7 in Prinzipdarstellung ein Massenstromteiler gemäß einer geschweiften Klammer.

1 zeigt in Schnittdarstellung schematisch den Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spinndüse 10, welche aus einer mikrostrukturierten Deckplatte 15 vier darunter angeordneten, mittels Mikrostrukturtechnik strukturierten Platten 17, 18, 19 und 20 gebildet ist, welche jeweils aus Silizium-Wafern hergestellt worden sind. In einer anderen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Spinndüse kann unterhalb der Platte 20 noch eine Bodenplatte vorgesehen sein. Es kann auch oberhalb der Deckplatte 15 eine weitere Stützplatte vorgesehen sein.
Die erfindungsgemäße Spinndüse 10 ist dabei zur Extrusion einer Hohlfaser-Kapillarmembranen aus drei Spinnmassenschichten im Nass-in-Nass-Spinnverfahren ausgebildet, wobei die Spinndüse insgesamt vier Eingangsöffnungen 11, 12, 13 und 14 aufweist (vgl. 4), die an einer Oberseite der Spinndüse 10, bezogen auf einen funktionsgemäßen Verwendungszustand der Spinndüse 10 angeordnet sind.
Die Eingangsöffnungen 12,13 und 14 sind dabei zur Zufuhr jeweils einer Spinnmasse vorgesehen, während die Eingangsöffnung 11 zur Zufuhr eines Fällmittels zur Verfestigung der aus der Düse austretenden Hohlfasermembran vorgesehen ist.
Ferner weist die Spinndüse für jede zu extrudierende Spinnmasse einen zugehörigen Austrittsabschnitt 12B, 13B und 14B auf mit jeweils einer hier nicht näher bezeichneten Austrittsöffnung am Ende des jeweiligen Austrittsabschnitts 12B, 13B und 14B an einer Unterseite der Spinndüse 10, wobei die Austrittsabschnitte 12B, 13B und 14B vor dem Austritt aus der Spinndüse 10 schrittweise zusammengeführt werden, sowie einen Austrittsabschnitt 11B mit einer ebenfalls an der Unterseite der Spinndüse 10 angeordneten Austrittsöffnung am Ende des Austrittsabschnitts 11B für das Fällmittel.
Die Eingangsöffnungen 11, 12, 13 und 14 sind dabei jeweils über einen Spinnmassenströmungskanal bzw. einen Fällmittelmassenströmungskanal mit den zugehörigen Austrittsöffnungen verbunden, wobei die Austrittsöffnungen konzentrisch zu einer gemeinsamen Düsenaustrittsachse A, entlang derer die einzelnen Spinnmassen und das Fällmittel aus der Spinndüse 10 austreten können, angeordnet sind.
Der Fällmittelmassenströmungskanal weist dabei, wie jeweils sämtliche der Spinnmassenströmungskanäle einen Zuführabschnitt 11A auf, wobei in 1 nur der Zuführabschnitt 13A, welcher mit der Spinnmassen-Eingangsöffnung 13 verbunden ist, erkennbar ist.
Um eine besonders gleichmäßig ausgebildete Hohlfaser-Kapillarmembran zu erzeugen, insbesondere mit einer in Umfangsrichtung besonders gleichmäßigen Wandstärke der einzelnen Spinnmassenschichten, sowie insbesondere einer gleichmäßigen Wandstärke über deren Länge sowie eine Hohlfasermembran, deren einzelne Membranschichten nahezu keine Konzentrizitätsfehler aufweisen, ist in jedem Massenströmungskanal jeweils zwischen dem zugehörigen Zuführabschnitt und dem jeweiligen Austrittsabschnitt 11B, 12B, 13B, 14B jeweils ein nicht näher bezeichneter Strömungsbeeinflussungsabschnitt vorgesehen, welcher jeweils durch die zugehörige, mikrostrukturierte Platte 17, 18, 19 bzw. 20 gebildet ist.
Dabei ist der Strömungsbeeinflussungsabschnitt zur Beeinflussung der Fällmittelmassenströmung durch die mikrostrukturierte Platte 17 gebildet, der Strömungsbeeinflussungsabschnitt zur Beeinflussung der ersten, über die Eingangsöffnung 12 in die Spinndüse einbringbare Spinnmasse durch die mikrostrukturierte Platte 18, der Strömungsbeeinflussungsabschnitt zu Beeinflussung der Spinnmassenströmung der zweiten Spinnmasse, welche durch die Eingangsöffnung 13 einbringbar ist, durch die mikrostrukturierte Platte 19 und der Strömungsbeeinflussungsabschnitt für die dritte Spinnmasse, welche über die Eingangsöffnung 14 in die Spinndüse 10 eingebracht werden kann, wird entsprechend durch die mikrostrukturierte Platte 20 gebildet.
Sämtliche Strömungsbeeinflussungsabschnitte der in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Spinndüse 10 sind dabei derart ausgebildet, dass eine den zugehörigen Strömungskanal durchströmende Masse mittels einer strömungsführenden Struktur derart beeinflusst wird, dass die den Strömungskanal durchströmende Masse zumindest teilweise entlang wenigstens zweier verschiedener Strömungswege strömt, wobei sämtliche Strömungswege vom Einlass in den zugehörigen Strömungsbeeinflussungsabschnitt bis zur zugehörigen Austrittsöffnung der jeweiligen Masse eine gleiche Weglänge aufweisen, wobei sich bei der in 1 beispielhaft dargestellten erfindungsgemäßen Spinndüse 10 die jeweiligen Austrittsöffnungen für alle Massen an der Unterseite der Spinndüse 10 befinden.
Zur vorbeschriebenen, erfindungsgemäßen Beeinflussung der jeweiligen Massenströmung weisen sämtliche der mikrostrukturierten Platten 17, 18, 19 und 20 der in 1 dargestellten, erfindungsgemäßen Spinndüse 10 eine Vielzahl an, in 1 nur schematisch angedeutet dargestellten Strömungsleitelementen 21, 22, 25, 27, 29, 30, 33 und 34 auf, welche bei diesem Ausführungsbeispiel insbesondere als Massenstromteiler ausgebildet sind und jeweils einen ankommenden Massenstrom halbieren können.
Ferner weist jeder Strömungsbeeinflussungsabschnitt bzw. jede mikrostrukturierte Platte 17, 18, 19, 20 ein Stauelement 23, 26, 31 bzw. 35 auf, welches mehrere gleichmäßig, innerhalb des Stauelementes 23, 26, 31 bzw. 35 angeordnete, hier nicht näher bezeichnete Durchströmöffnungen 70 (vgl. 3) aufweist, durch welche der jeweilige Massenstrom hindurch strömen muss, um zur zugehörigen Austrittsöffnung zu gelangen.
Sämtliche Strömungsbeeinflussungsabschnitte werden dabei durch ein von einer ebenen Bodenfläche, einer ebenen Deckenfläche sowie senkrecht dazu orientierte Seitenflächen begrenztes Volumen gebildet, wobei sich bei diesem Ausführungsbeispiel sämtliche Strömungsleitelemente 21, 22, 25, 27, 29, 30, 33 und 34 jeweils senkrecht von der jeweils zugehörigen Bodenfläche bis zur zugehörigen Deckenfläche des jeweiligen Strömungsbeeinflussungsabschnitts erstrecken.
Die Stauelemente 23, 26, 31 und 35 sind dabei jeweils durch einen Kreiszylindermantel gebildet und erstrecken sich ebenfalls senkrecht von der jeweils zugehörigen Bodenfläche des jeweiligen Strömungsbeeinflussungsabschnitts bis zur jeweils zugehörigen Deckenfläche, wobei die Stauelemente 23, 26, 31 und 35 in diesem Fall mehrteilig ausgebildet sind und durch einen der jeweils oberen, die Deckenfläche des zugehörigen Strömungsbeeinflussungsabschnitts bildenden Platte zugeordneten Vorsprung und einen jeweils der unteren, die Bodenfläche des zugehörigen Strömungsbeeinflussungsabschnitts bildenden Platte zugeordneten Vorsprung aufweisen. Um ein „Aufweiten“ des Strömungsbeeinflussungsabschnitts, insbesondere ein Abheben der oberen Platte von der unteren Platte, durch die Spinnmassenströmung zu vermeiden, sind die beiden Vorsprünge jeweils durch tempern miteinander verbondet.
Bevor der jeweilige Massenstrom nach dem Austritt aus den Durchströmöffnungen der Stauelemente 23, 26, 31 und 35 in den jeweils zugehörigen Austrittsabschnitt 11B, 12B, 13B oder 14B gelangt, muss der Massenstrom jeweils ein sich bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils von der Bodenfläche senkrecht bis auf einen Spalt an die zugehörige Deckenfläche heran erstreckendes, vertikales Hindernis 24, 28, 32 bzw. 36 überströmen, um dann letztendlich den jeweils zugehörigen Austrittsabschnitt bis zur zugehörigen Austrittsöffnung an der Unterseite der Spinndüse 10 durchströmen zu können.
Dies wird insbesondere anhand von 3 deutlich, welche einen vergrößerten Ausschnitt der Schnittdarstellung aus 1 im Bereich des Stauelements 31 und dem vertikalen Hindernis 32 in schräger Ansicht auf die Schnittebene mit durch Pfeile symbolisiertem Spinnmassenfluss 42 für die zweite Spinnmasse zeigt mit einer Bondfläche 71 in der Mitte des Stauelementes 31 unterhalb der Durchströmöffnungen 70 zwischen der oberen Platte 18 und der unteren Platte 19.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spinndüse 1 in Prinzipdarstellung im Querschnitt, wobei diese Spinndüse neben der Deckplatte 15 nur drei mikrostrukturierte Platten 17, 18 und 19 aufweist und somit nur zur Herstellung einer Hohlfasermembran aus zwei Spinnmassen ausgebildet ist. Dabei dient die oberste Platte 17, wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spinndüse 10, ebenfalls zur Strömungsbeeinflussung der Fällmittelmassenströmung und die Platten 18 und 19 jeweils zur Strömungsbeeinflussung einer Spinnmassenströmung.
Ein weiterer Unterschied zur der Spinndüse 10 aus 1 ist, dass bei der in 2 dargestellten Spinndüse 1 die Austrittsabschnitte 12B und 13B für die einzelnen Spinnmassen nicht innerhalb der Düse zusammengeführt werden, sondern bis zum Düsenaustritt jeweils separat verlaufen. D.h. diese Spinndüse 1 ermöglicht keine Nass-in-Nass-Zusammenführung der einzelnen Spinnmassen, sondern ist zur sogenannten Trockenzusammenführung ausgebildet, bei welcher die einzelnen Spinnmassen erst nach dem Austritt aus der Spinndüse miteinander in Kontakt gebracht werden.
5 zeigt in Prinzipdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer Ausgestaltung eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts zur Strömungsbeeinflussung der ersten Spinnmasse für die mittels Mikrostrukturtechnik hergestellte, strukturierte Platte 18 der erfindungsgemäßen Spinndüse aus 1, welche den Strömungsbeeinflussungsabschnitt für die erste, über die Eingangsöffnung 12 in die Spinndüse 10 einbringbare Spinnmasse bildet, wobei die Spinnmassenzufuhr bezogen auf die Darstellung in 5 unten in der Mitte erfolgt. D.h. der Einlass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts, welcher durch die mikrostrukturierte Platte 18 gebildet ist, befindet sich unten in der Mitte, insbesondere hier in der Deckenfläche der Platte 18, welche insbesondere durch eine Unterseite der darüber liegenden Platte 17 gebildet wird.
Der Strömungsbeeinflussungsabschnitt weist eine Vielzahl an jeweils symmetrisch zu einer sich senkrecht zur Bodenfläche des Strömungsbeeinflussungsabschnitts erstreckenden ersten Symmetrieebene ausgebildeten Strömungsleitelementen 25, 27, 51, 52, 53 und 54 auf, welche jeweils zumindest teilweise als Massenstromteiler ausgebildet sind und als Strömungsleitkontur jeweils eine gerade Anströmkante aufweisen, die eine Aufteilung der Strömung in zwei Hälften bewirkt, insbesondere eine Halbierung.
In einigen Anwendungsfällen kann es vorteilhaft sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Spinndüse wenigstens ein Massenstromteiler statt einer geraden Strömungsleitkontur, d.h. statt einer geraden Anströmkante, eine Strömungsleitkontur aufweist, die ähnlich oder gemäß einer geschweiften Klammer ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Spitze in der Mitte der Klammer entgegen der Strömungsrichtung der Spinnmassenströmung orientiert ist, d.h. der anströmenden Spinnmasse zugewandt ist.
Die Strömungsleitelemente 25, 27, 51, 52, 53 und 54 des in 5 schematisch dargestellten Strömungsbeeinflussungsabschnitts bilden dabei eine Kaskade, in diesem Fall eine 3-stufige Kaskade, mit welcher die zugeführte Spinnmassenströmung 41 stufenweise geteilt werden kann.
Dabei weist die erste Stufe der Kaskade lediglich ein einziges Strömungsleitelement 27 in Form eines Massenstromteilers 27 auf, welcher den Spinnmassenstrom 41 der ersten Spinnmasse 41 in einen ersten Teil 41A, insbesondere eine erste Hälfte 41A, und einen zweiten Teil 41B, insbesondere eine zweite Hälfte 41B, aufteilt, so dass die Spinnmasse 41 entlang zweier unterschiedlicher Strömungswege 72A und 72B in Richtung Austrittsabschnitt 12B geführt wird.
Die zweite Stufe der Kaskade weist zwei Massenstromteiler 25 und 50 auf, welche die ankommende Spinnmasse 41A bzw. 41B wiederum aufteilen, so dass die Spinnmasse 41 nun entlang von vier Strömungswegen in Richtung Austrittsabschnitt 12B geführt wird, wobei die Länge der Strömungsleitkontur der beiden Massenstromteiler 25 und 50 bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils genau 1/4 der Länge der Strömungsleitkontur des Massenstromteiler 27 der vorherigen, in diesem Fall der ersten Kaskadenstufe aufweist, und wobei die beiden Massenstromteiler 25 und 50 der zweiten Stufe der Kaskade um jeweils 90° versetzt zu dem Massenstromteiler 27 der ersten Stufe der Kaskade orientiert angeordnet sind.
Die dritte Stufe der Kaskade wird durch insgesamt vier Massenstromteiler 51, 52, 53, und 54 gebildet, welche um jeweils 45° versetzt zu den beiden Massenstromteilern 25 und 50 der zweiten Kaskadenstufe angeordnet sind und deren Länge der Strömungskontur jeweils ebenfalls genau 1/4 der Länge der Strömungskontur der Massenstromteiler 25 und 50 der vorherigen, zweiten Kaskadenstufe beträgt.
Die Aufteilung des Spinnmassenstroms 41 setzt sich dabei mit jeder Kaskadenstufe fort, so dass die Spinnmasse 41 im Ergebnis bei einem gemäß 5 ausgebildeten Strömungsbeeinflussungsabschnitt entlang von wenigstens 8 Strömungswegen in Richtung Austrittsabschnitt 12B geführt wird.
Weiter in Strömungsrichtung ist außerdem ein Stauelement 26 vorgesehen, welches hier nicht erkennbar dargestellte Durchströmöffnungen aufweist (vgl. 3), durch welche der jeweilige Massenstrom hindurchtreten muss, um zum zugehörigen Austrittsabschnitt 12B und weiter zur zugehörigen Austrittsöffnung der Spinndüse zu gelangen. Mithilfe eines derartigen Stauelementes 26 kann neben einer weiteren Vergleichmäßigung der Massenströmung eine Gleichrichtung der Massenströmung erreicht werden und eine besonders gleichmäßige Massenzufuhr erreicht werden. Durch entsprechende Durchströmöffnungen im Stauelement 26 kann die Anzahl der Strömungswege noch weiter erhöht werden.
Nach dem Stauelement 26 weist der Strömungsbeeinflussungsabschnitt ferner noch ein vertikales Hindernis auf (vgl. 3, Bezugszeichen 32), welches jedoch in 5 nicht erkennbar dargestellt ist.
Mithilfe eines vorbeschriebenen, erfindungsgemäß ausgestalteten Strömungsbeeinflussungsabschnitts kann, ein Massenstrom entlang mehrerer, unterschiedlicher Strömungswege 72A, 72B vom Einlass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts derart zum Auslass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts bzw. zur zugehörigen Austrittsöffnung geführt werden, dass sämtliche Anteile des Massenstroms bzw. sämtliche Strömungswege, entlang welcher der Massenstrom geleitet wird, eine gleiche Weglänge aufweisen.
6 zeigt in Prinzipdarstellung ein zweites Ausführungsbeispiel einer Ausgestaltung eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts zur Strömungsbeeinflussung der ersten Spinnmasse einer mittels Mikrostrukturtechnik hergestellten, strukturierten Platte 18' für eine erfindungsgemäße Spinndüse.
Der in 6 schematisch dargestellte Strömungsbeeinflussungsabschnitt weist im Vergleich zu dem Strömungsbeeinflussungsabschnitt aus 5 weitere Strömungsleitelemente 55 und 56 auf, welche mit den Strömungsleitelementen 25, 27, 51, 52, 53 und 54 eine 5-stufige Kaskade bilden, mit welcher die zugeführte Spinnmassenströmung 41 ebenfalls stufenweise geteilt werden kann. Dadurch kann die Spinnmasse 41 im Ergebnis entlang von wenigstens 32 Strömungswegen in Richtung Austrittsabschnitt 12B geführt werden.
Die ersten drei Stufen der Kaskade sind dabei wie dem anhand von 5 beschriebenen Strömungsbeeinflussungsabschnitt ausgebildet.
Die vierte Stufe der Kaskade wird durch insgesamt acht Strömungsleitelemente in Form von Massenstromteilern 55 gebildet, welche jeweils um 22,5° versetzt zu den Massenstromteilern 51, 52, 53 und 54 der vorherigen, dritten Kaskadenstufe angeordnet sind und deren Strömungsleitkonturlänge ebenfalls genau 1/4 der Strömungsleitkonturlänge der Massenstromteiler der vorherigen Kaskadenstufe beträgt.
Die fünfte Kaskadenstufe weist Strömungsleitelementen 56 auf, welche ebenfalls als Massenstromteiler ausgebildete Strömungsleitkonturen aufweisen, wobei insgesamt 16 Strömungsleitelemente 56 in der fünften Kaskadenstufe vorgesehen sind, welche jeweils in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt auf einem gemeinsamen Radius konzentrisch zum zugehörigen Austrittsabschnitt 12B angeordnet sind und jeweils ebenfalls gleichmäßig versetzt zu den Massenstromteilern 55 der vierten Kaskadenstufe angeordnet sind.
Im Unterschied zu den Strömungsleitelementen der vorherigen Kaskadenstufe weisen die Strömungsleitelemente 56 der fünften Kaskadenstufe auf einer von der Anströmkante abgewandten Seite, d.h. an ihrer Rückseite, einen sich in radialer Richtung nach innen erstreckenden, länglichen Abschnitt auf.
In einigen Anwendungsfällen hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Strömungsleitelemente der innersten Kaskadenstufe, zumindest einige, insbesondere einige Strömungsleitelemente 56 der fünften Kaskadenstufe bei einer 5-stufigen Kaskade, eine ähnlich oder gemäß einer geschweiften Klammer ausgebildete Strömungsleitkontur aufweisen und auf der abgewandten Seite der Strömungsleitkontur keine symmetrisch ausgebildete und symmetrisch angeordnete Geometrie, sondern jeweils einen asymmetrisch ausgebildeten Leitschaufelabschnitt.
Vorzugsweise sind dabei die in radialer Richtung nach innen zeigenden Enden der einzelnen Leitschaufeln jeweils auf einer Kreisbahn konzentrisch zum Austrittsabschnitt 12B angeordnet und derart ausgebildet, dass eine zwischen den Leitschaufelabschnitten in nach innen austretende Massenströmung wenigstens einen Leitschaufelabschnitt in tangentialer Richtung, bezogen auf den zugehörigen Austrittsabschnitt 12B verlässt.
Wie anhand der 5 und 6 gut erkennbar ist, wird der in den Strömungsbeeinflussungsabschnitt eingebrachte Spinnmassenstrom im Strömungsbeeinflussungsabschnitt der mikrostrukturierten Platte 18 dabei zum einen in mehrere Spinnmassenstromanteile aufgeteilt und mehrfach umgelenkt. Dabei wird die Weglänge der einzelnen Strömungswege, insbesondere über die jeweiligen Strömungsleitelemente derart gezielt beeinflusst und/oder verändert, dass sich für alle Strömungswege erfindungsgemäß eine gleiche Weglänge einstellt, was insbesondere über die geometrische Ausgestaltung und Anordnung der einzelnen Strömungsleitelemente erreicht wird.
Das Stauelement 26 dient zwar auch zur Beeinflussung der Weglänge der einzelnen Strömungswege, primär jedoch zur einer weiteren Vergleichmäßigung und zur Gleichrichtung des Massenstroms.
Mithilfe der in den 5 und 6 abgebildeten Ausgestaltungen eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts für eine erfindungsgemäße Spinndüse kann insbesondere eine Spinndüse bereitgestellt werden, in deren Spinnmassenströmungskanal sich nahezu keine Totgebiete einstellen.
Es kann eine besonders gleichmäßige und konstante Spinnmassenzufuhr zum zugehörigen Austrittsabschnitt erreicht werden, wodurch die jeweilige Spinnmassenschicht mit einer sehr gleichmäßigen Wandstärke in Umfangsrichtung sowie über die Länge hergestellt werden kann.
In 7 ist ein Massenstromteiler 80 gemäß einer geschweiften Klammer dargestellt. Solche Ausgestaltungen können besonders strömungsgünstig ausgeführt werden.
Eine gemäß 1 mit einem Strömungsbeeinflussungsabschnitt gemäß 6 besonders vorteilhaft ausgestaltete, erfindungsgemäße Spinndüse 10 weist für die einzelnen mikrostrukturierten Platten 17, 18, 19 und 20 die in Tabelle 1 angegebenen, vorteilhaften Abmessungen bei unten genannter Zuordnung auf:

AStrömE: Fläche der Strömungsleitelemente der zugehörigen Platte
AStauE: Fläche der Stauelemente der zugehörigen Platte
AAustritt: Fläche des Austrittsquerschnitts aus der zugehörigen Platte
Di: Innendurchmesser des jeweiligen Austrittsabschnitts
D: Außendurchmesser des jeweiligen Austrittsabschnitts
h1: Höhe des jeweiligen Massenstromkanals im Bereich der Strömungsleitelemente 56
h2: Höhe der jeweiligen Durchströmöffnungen
l2: Länge der jeweiligen Durchströmöffnungen
l3: Länge des jeweiligen Austrittsabschnitts
V0: Strömungsgeschwindigkeit beim Verlassen der Abschnitte der Strömungsleitelemente 56 der fünften Kaskadenstufe
V1: Strömungsgeschwindigkeit beim Eintritt in das Stauelement
V2: Strömungsgeschwindigkeit beim Eintritt in den Austrittsabschnitt
S1: Spaltbreite zwischen zwei Strömungsleitelementen 56 am Spaltaustritt
S2: Spaltbreite der Durchströmöffnungen 70
S3: Spaltbreite der jeweiligen Austrittsöffnung bzw. des jeweiligen Austrittsabschnitts

	Platte 17	Platte 18	Platte 19	Platte 20
V0	710 mm/s	7,5 mm/s	7,5 mm/s	83 mm/s
V1	730 mm/s	23,3 mm/s	15 mm/s	223 mm/s
V2	1270 mm/s	32 mm/s	15 mm/s	223 mm/s
S1	44 µm	44 µm	44 µm	44 µm
S2	14 µm	10 µm	14 µm	14 µm
S3	-	10 µm	20 µm	50 µm
D_i	-	200 µm	200 µm	200 µm
D	100 µm	210 µm	210 µm	250 µm
h1	20 µm	40 µm	40 µm	150 µm
h2	14 µm	10 µm	14 µm	40 µm
l2	-	50 µm	50 µm	50 µm
l3	640 µm	80 µm	80 µm	150 µm
A_StrömE	880 µm² × 16	1760 µm² × 16	1760 µm² × 16	6600 µm² × 16
A_StauE	196 µm² × 70	100 µm² × 90	196 µm² × 70	560 µm² × 70
A_Austritt	7854 µm²	6597 µm²	13823 µm²	39270 µm²

Die angegebenen Werte beziehen sich dabei auf eine Spinngeschwindigkeit von 300 mm/s mit einer Massenstromzufuhr von 8,75 mg/s für die Spinnmasse der äußersten Hohlfaserschicht, einer Massenstromzufuhr von 0,21 mg/s für den Massenstrom der mittleren Spinnmassenschicht sowie einer Massenstromzufuhr für den Massenstrom der inneren Spinnmassenschicht von 0,21 mg/s und einer Massenstromzufuhr von etwa 10 mg/s für das Fällmittel.
Selbstverständlich ist eine Vielzahl an Abwandlungen, insbesondere konstruktiver Art, möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1, 10: erfindungsgemäße Spinndüse.
11: Eingangsöffnung zur Zufuhr eines Fällmittels
11A: Zuführabschnitt des Fallmittelmassenströmungskanals
11B: Austrittsabschnitt des Fallmittelmassenströmungskanals
12: Eingangsöffnung zur Zufuhr einer ersten Spinnmasse
12B: Austrittsabschnitt des ersten Spinnmassenströmungskanals
13: Eingangsöffnung zur Zufuhr einer zweiten Spinnmasse
13A: Zuführabschnitt des Spinnmassenströmungskanals der zweiten Spinnmasse
13B: Austrittsabschnitt des zweiten Spinnmassenströmungskanals
14: Eingangsöffnung zur Zufuhr einer dritten Spinnmasse
14B: Austrittsabschnitt des dritten Spinnmassenströmungskanals
15: Deckplatte
17: mikrostrukturierte Platte mit einem Strömungsbeeinflussungsabschnitt zur Strömungsbeeinflussung einer Fällmittelmassenströmung
18, 18': mikrostrukturierte Platte mit einem Strömungsbeeinflussungsabschnitt zur Strömungsbeeinflussung der ersten Spinnmasse
19: mikrostrukturierte Platte mit einem Strömungsbeeinflussungsabschnitt zur Strömungsbeeinflussung einer zweiten Spinnmasse
20: mikrostrukturierte Platte mit einem Strömungsbeeinflussungsabschnitt zur Strömungsbeeinflussung einer dritten Spinnmasse
21: Strömungsleitelement
22: Strömungsleitelement
23: Stauelement
24: vertikales Hindernis
25: Strömungsleitelement; Massenstromteiler der 2. Kaskadenstufe
26: Stauelement
27: Strömungsleitelement; Massenstromteiler der 2. Kaskadenstufe
28: vertikales Hindernis
29: Strömungsleitelement
30: Strömungsleitelement
31: Stauelement
32: vertikales Hindernis
33: Strömungsleitelement
34: Strömungsleitelement
35: Stauelement
36: vertikales Hindernis
41: Spinnmassenstrom der ersten Spinnmasse
41A: erster Teil des Spinnmassenstroms der ersten Spinnmasse
41A: zweiter Teil des Spinnmassenstroms der ersten Spinnmasse
42: Spinnmassenstrom der zweiten Spinnmasse
50: Strömungsleitelement; Massenstromteiler der zweiten Kaskadenstufe
51: Strömungsleitelement; Massenstromteiler der dritten Kaskadenstufe
52: Strömungsleitelement; Massenstromteiler der dritten Kaskadenstufe
53: Strömungsleitelement; Massenstromteiler der dritten Kaskadenstufe
54: Strömungsleitelement; Massenstromteiler der dritten Kaskadenstufe
55: Strömungsleitelement; Massenstromteiler der vierten Kaskadenstufe
56: Strömungsleitelemente der fünften Kaskadenstufe
70: Durchströmöffnungen
71: Bondfläche
72A: erster Strömungsweg
72B: zweiter Strömungsweg
80: Massenstromteiler gemäß einer geschweiften Klammer
A: Düsenaustrittsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2644757 A1 [0013]
WO 0236327 A1 [0014]
EP 2112256 A1 [0017]
WO 8902938 A1 [0019]
CN 104775171 A [0019]
EP 2112556 A1 [0130]

Claims

Spinndüse (1, 10) zur Extrusion einer Hohlfaser aus einer oder mehreren Spinnmassen, insbesondere zur Extrusion einer Hohlfasermembran aus einer oder mehreren Spinnmassen, wobei die Spinndüse (1, 10) für jede zu extrudierende Spinnmasse eine Eintrittsöffnung (12, 13, 14) zum Einbringen der Spinnmasse in die Spinndüse (1, 10), wenigstens eine Austrittsöffnung zum Austritt einer oder mehrerer Spinnmassen entlang einer Austrittsachse (A) aus der Spinndüse (1, 10) und wenigstens einen Spinnmassenströmungskanal zum Leiten wenigstens einer zu extrudierenden Spinnmasse von der zugehörigen Eintrittsöffnung (12, 13, 14) zur zugehörigen Austrittsöffnung aufweist, wobei wenigstens ein Spinnmassenströmungskanal einen Strömungsbeeinflussungsabschnitt mit einem Einlass und einem Auslass aufweist, wobei der Strömungsbeeinflussungsabschnitt zur Beeinflussung wenigstens einer den Spinnmassenströmungskanal durchströmenden Spinnmasse (41, 42) zwischen Einlass und Auslass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts eine strömungsführende Struktur (18, 19, 20) aufweist, wobei die strömungsführende Struktur (18, 19, 20) wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts dazu ausgestaltet ist, die Spinnmassenströmung derart zu beeinflussen, dass die den Spinnmassenströmungskanal durchströmende Spinnmasse den Spinnmassenströmungskanal zumindest teilweise entlang wenigstens zweier verschiedener Strömungswege (72A, 72B) durchströmt, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche der wenigstens zwei durch den Spinnmassenströmungskanal verlaufenden Strömungswege (72A, 72B) wenigstens eine im Wesentlichen gleiche Weglänge zwischen dem Einlass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts und der zugehörigen Austrittsöffnung des Spinnmassenströmungskanals aufweisen.
Spinndüse (1, 10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche der zumindest teilweise wenigstens zwei, durch den Spinnmassenströmungskanal verlaufenden Strömungswege (72A, 72B), vorzugsweise sämtliche Strömungswege (72A, 72B), eine im Wesentlichen gleiche Weglänge zwischen dem Einlass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts und dem Auslass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts aufweisen.
Spinndüse (1, 10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinndüse wenigstens eine Eingangsöffnung (11) zum Einbringen eines Stützmittels und/oder eines Fällmittels in die Spinndüse (1, 10), wenigstens eine Austrittsöffnung zum Austritt des Stützmittels und/oder des Fällmittels entlang einer Austrittsachse (A) aus der Spinndüse (1, 10) und wenigstens einen Zuführkanal (11A) zum Leiten des Stützmittels und/oder des Fällmittels von der zugehörigen Eintrittsöffnung (11) zur zugehörigen Austrittsöffnung aufweist, wobei die Austrittsöffnung des Stützmittels und/oder des Fällmittels vorzugsweise in radialer Richtung innerhalb der innersten Spinnmassen-Austrittsöffnung angeordnet ist und insbesondere konzentrisch zu dieser innersten Spinnmassen-Austrittsöffnung angeordnet und ausgebildet ist.
Spinndüse (1, 10) einem der vorgenannten Ansprüche, dass wenigstens ein Strömungsbeeinflussungsabschnitt senkrecht zur zugehörigen Austrittsachse (A) orientiert angeordnet ist, insbesondere normal zur zugehörigen Austrittsachse (A), bezogen auf eine mittlere Strömungsrichtung einer den Strömungsbeeinflussungsabschnitt durchströmenden Spinnmasse (41, 42).
Spinndüse (1, 10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, bezogen auf einen funktionsgemäßen Verwendungszustand der Spinndüse (1, 10), wenigstens eine Eingangsöffnung (11, 12, 13, 14) an einer Oberseite der Spinndüse (1, 10) angeordnet ist, wobei vorzugsweise sämtliche Eingangsöffnungen (11, 12, 13, 14) an der Oberseite der Spinndüse (1, 10) angeordnet sind.
Spinndüse (1, 10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Eingangsöffnung und/oder ein Einlass wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts, insbesondere der Einlass eines zugehörigen Strömungsbeeinflussungsabschnitts, exzentrisch zur zugehörigen Austrittsachse (A) angeordnet ist, und bezogen auf die Austrittsachse (A) insbesondere in radialer Richtung außerhalb von der Austrittsöffnung angeordnet ist.
Spinndüse (1, 10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts konzentrisch zur zugehörigen Austrittsachse (A) angeordnet ist, wobei der Auslass wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts vorzugsweise kongruent zur zugehörigen Austrittsöffnung ausgebildet ist und insbesondere in Richtung der Oberseite der Spinndüse (1, 10) parallel zur zugehörigen Austrittsöffnung angeordnet ist.
Spinndüse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strömungsführende Struktur (17, 18, 19, 20) wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts ein oder mehrere Strömungsleitelemente (21, 22, 25, 27, 29, 30, 33, 34, 50-56) und/oder ein oder mehrere Stauelemente (23, 26, 31, 35) aufweist.
Spinndüse (1, 10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Strömungsleitelement (21, 22, 25, 27, 29, 30, 33, 34, 50-56) durch eine sich von einer Bodenfläche bis zu einer Deckenfläche des Strömungsbeeinflussungsabschnitts erstreckende Erhebung mit einer Wandung gebildet ist, insbesondere durch eine Erhebung mit einer sich zumindest teilweise senkrecht zur Bodenfläche und/oder senkrecht zur Deckenfläche des Strömungsbeeinflussungsabschnitts erstreckenden Wandung, wobei die Wandung zumindest teilweise eine Strömungsleitfläche bildet und eine definierte Strömungsleitkontur aufweist.
Spinndüse (1, 10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Strömungsleitelement (21, 22, 25, 27, 29, 30, 33, 34, 50-56) zumindest teilweise als Massenstromteiler ausgebildet ist oder einen Massenstromteiler bildet, vorzugweise als ein einen Spinnmassenstrom mit einem definierten Verhältnis teilender Massenstromteiler, insbesondere als ein den Spinnmassenstrom halbierender Massenstromteiler.
Spinndüse (1, 10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Strömungsleitelement (21, 22, 25, 27, 29, 30, 33, 34, 50-56), insbesondere wenigstens ein Massenstromteiler, eine zu einer ersten Symmetrieebene symmetrische Strömungsleitkontur aufweist, wobei sich die erste Symmetrieebene des Strömungsleitelementes vorzugsweise senkrecht zum zugehörigen Strömungsbeeinflussungsabschnitt erstreckt, insbesondere parallel zur zugehörigen Austrittsachse (A).
Spinndüse (1, 10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Strömungsleitelement (21, 22, 25, 27, 29, 30, 33, 34, 50-56), insbesondere wenigstens ein Massenstromteiler, eine Strömungsleitkontur gemäß einer geschweiften Klammer aufweist.
Spinndüse (1, 10) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die strömungsführende Struktur (17, 18, 19, 20) wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts mehrere, in einer Kaskade angeordnete Strömungsleitelemente (21, 22, 25, 27, 29, 30, 33, 34, 50-56) aufweist, insbesondere mehrere, in einer Kaskade angeordnete Massenstromteiler, vorzugsweise in einer 3-stufigen Kaskade angeordnete Strömungsleitelemente (21, 22, 25, 27, 29, 30, 33, 34, 50-54), insbesondere in einer 5-stufigen Kaskade angeordnete Strömungsleitelemente (21, 22, 25, 27, 29, 30, 33, 34, 50-56).
Spinndüse (1, 10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die strömungsführende Struktur (17, 18, 19, 20) wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts in einer ersten Stufe der Kaskade ein einziges Strömungsleitelement (27) aufweist, insbesondere einen einzigen Massenstromteiler, und in einer zweiten Stufe der Kaskade zwei Strömungsleitelemente (25, 50), insbesondere zwei Massenstromteiler, wobei die Strömungsleitelemente (25, 50) der zweiten Stufe vorzugsweise um etwa +/- 90° versetzt orientiert zu dem Strömungsleitelement (27) der ersten Stufe angeordnet sind.
Spinndüse (1, 10) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der n-ten Stufe für n ≥ 2 jeweils 2^(n-1) Strömungsleitelemente (25, 50-56), insbesondere jeweils Massenstromteiler, vorgesehen sind, die vorzugsweise um jeweils 180°/2^(n-1) versetzt zu den Strömungsleitelementen (21, 22, 27, 29, 30, 33, 34) der (n-1)-ten Stufe angeordnet sind, insbesondere symmetrisch versetzt zu diesen.
Spinndüse (1, 10) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge der Strömungsleitkontur wenigstens eines Strömungsleitelements (25, 50-56) der n-ten Stufe 1/4 der Länge der Strömungsleitkontur wenigstens eines Strömungsleitelementes (21, 22, 27, 29, 30, 33, 34) der (n-1)-ten Stufe beträgt, wobei vorzugsweise eine geometrische Form wenigstens zweier Strömungsleitelemente (25, 27, 50, 51-54, 55, 56) benachbarter Kaskadenstufen identisch und/ oder selbstähnlich ist.
Spinndüse (1, 10) nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Strömungsleitelement (56) eine Leitschaufel aufweist oder eine Leitschaufel ist, vorzugsweise eine einen Spinnmassenstrom (41, 42) zumindest teilweise zur Austrittsöffnung hinleitende Leitschaufel, insbesondere eine einen Spinnmassenstrom (41, 42) zumindest teilweise in radialer Richtung nach innen leitende Leitschaufel (56).
Spinndüse (1, 10) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die strömungsführende Struktur (17, 18, 19, 20) wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts mehrere, konzentrisch zur Austrittsöffnung und in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete Leitschaufeln (56) aufweist, deren in radialer Richtung nach innen, zum Auslass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts und/oder zur zugehörigen Austrittsöffnung hin liegenden Enden vorzugsweise auf einer Kreisbahn mit konstantem Radius angeordnet sind, wobei die Leitschaufeln (56) insbesondere derart ausgebildet und angeordnet sind, dass ein an den Leitschaufeln (56) entlangströmender Spinnmassenstrom (41, 42) die Leitschaufeln (56) jeweils mit einer tangentialen Richtung, bezogen auf den Auslass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts und/oder die zugehörige Austrittsöffnung, verlässt.
Spinndüse (1, 10) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Leitschaufeln (56) auf der von der Strömungsleitkontur abgewandten Seite der Strömungsleitelemente (56) der höchsten Kaskadenstufe angeordnet ist, wobei vorzugsweise wenigstens eine Leitschaufel (56) einstückig mit einem Strömungsleitelement (56) der höchsten Kaskadenstufe ausgebildet ist.
Spinndüse (1, 10) nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die strömungsführende Struktur (17, 18, 19, 20) wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts wenigstens ein Stauelement (23, 26, 31, 35) aufweist, das durch eine sich von der Bodenfläche bis zur Deckenfläche des Strömungsbeeinflussungsabschnitts erstreckende Wandung gebildet ist mit mehreren, durch die Wandung hindurch verlaufenden Durchströmöffnungen (70).
Spinndüse (1, 10) nach einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die strömungsführende Struktur (17, 18, 19, 20) wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts ein durch einen Kreiszylindermantel gebildetes Stauelement (23, 26, 31, 35) aufweist, welches vorzugsweise konzentrisch zum Auslass des Strömungsbeeinflussungsabschnitts und/oder konzentrisch zu einer Austrittsöffnung und/oder zu einer Austrittsachse (A) angeordnet ist.
Spinndüse (1, 10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strömungsführende Struktur (17, 18, 19, 20) wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts wenigstens ein von einer den Strömungsbeeinflussungsabschnitt durchströmenden Spinnmasse (41, 42) zu überströmendes und/oder zu unterströmendes Hindernis (24, 28, 32, 36) aufweist, wobei sich das Hindernis (24, 28, 32, 36) vorzugsweise von der Bodenfläche und/oder der Deckenfläche des Strömungsbeeinflussungsabschnitts in den Strömungsbeeinflussungsabschnitt hineinerstreckt, insbesondere senkrecht, und bis auf einen definierten Spalt an die Deckenfläche und/oder die Bodenfläche heranreicht.
Spinndüse (1, 10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strömungsführende Struktur (17, 18, 19, 20) wenigstens eines Strömungsbeeinflussungsabschnitts einen mittels Mikrostrukturtechnik strukturierten, plattenförmigen Körper (17, 18, 19, 20) aufweist, insbesondere eine mittels Mikrostrukturtechnik strukturierte Platte (17, 18, 19, 20) oder durch eine mittels Mikrostrukturtechnik strukturierte Platte (17, 18, 19, 20) gebildet ist.
Spinndüse (1, 10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinndüse (1, 10) wenigstens zwei mittels Mikrostrukturtechnik strukturierte Platten (17, 18, 19, 20) aufweist, wobei die Platten (17, 18, 19, 20) parallel übereinander angeordnet sind und zumindest teilweise durch tempern miteinander verbondet sind.
Vorrichtung zum Extrudieren einer Vielzahl an Hohlfasern oder Hohlfasermembranen aus einer oder mehreren Spinnmassen (41, 42), wobei die Vorrichtung für jede zu extrudierende Hohlfaser oder Hohlfasermembran eine Spinndüse (1, 10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Spinndüse (1, 10), vorzugsweise sämtliche Spinndüsen (1, 10), gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24 ausgebildet ist.
Verfahren zur Extrusion einer Hohlfaser oder einer Hohlfasermembran aus einer oder mehreren Spinnmassen (41, 42) mithilfe einer Spinndüse (1, 10), gekennzeichnet durch die Schritte: ◯ Bereitstellen einer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24 ausgebildeten Spinndüse (1, 10) oder einer gemäß Anspruch 25 ausgebildeten Vorrichtung, ◯ Bereitstellen einer oder mehrerer Spinnmassen (41, 42) und gegebenenfalls einer oder mehrerer Stützmittel und/oder Fällmittel, ◯ Zuführen der Spinnmassen (41, 42) und gegebenenfalls von Stützmittel und/oder Fällmittel zur bereitgestellten Spinndüse (1, 10) und Einbringen der Spinnmassen (41, 42) und gegebenenfalls der Stützmittel und/oder Fällmittel über die zugehörigen Eingangsöffnungen (11, 12, 13, 14) in die bereitgestellte Spinndüse (1, 10) oder die bereitgestellte Vorrichtung, und ◯ Extrudieren der Hohlfaser oder der Hohlfasermembran mittels der bereitgestellten Spinndüse (1, 10) oder der bereitgestellten Vorrichtung.
Filter, insbesondere Dialysator, Plasmaaustauschfilter oder Filter für die extrakorporale Membranoxygenierung, hergestellt mittels einer Spinndüse (1,10) nach einem der vorherigen Ansprüche oder mittels einer Vorrichtung nach Anspruch 25 oder mittels eines Verfahrens nach Anspruch 26.