DE19717257A1

DE19717257A1 - Method of manufacturing cellulosic bodies using coagulation bath

Info

Publication number: DE19717257A1
Application number: DE1997117257
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr Frischmann; Ulrich Dr Wachsmann; Juergen Pitowski
Original assignee: Akzo Nobel NV
Current assignee: Akzo Nobel NV
Priority date: 1997-04-24
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 1998-10-29

Abstract

Cellulosic bodies are shaped in a warm state from a solution of cellulose in a tertiary amino-oxide and exposed to a gas stream before entering a coagulating bath. The gas stream is turbulent with a degree of turbulence of at least 1%. The gas stream has a degree of turbulence of between 1 deg and 5 deg . The gas flow is in a direction normal to the solution.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung cellulosi scher Formkörper indem eine Lösung von Cellulose in einem ter tiären Aminoxid in warmem Zustand geformt wird und vor Einbrin gen in ein Fällbad einem Gasstrom ausgesetzt wird.The invention relates to a method for producing cellulose Shear molded body by a solution of cellulose in a ter tertiary amine oxide is formed in a warm state and before incorporation is exposed to a gas stream in a precipitation bath.

Die WO 95/01470 offenbart ein Verfahren zur Herstellung cellu losischer Fasern aus einer Lösung von Cellulose in einem ter tiären Aminoxid, wie beispielsweise N-Methylmorpholin-N-oxid (NMMO). Die Celluloselösung wird durch eine Spinndüse extru diert, und die zu Fasern geformte Lösung wird anschließend in dem sogenannten Luftspalt verstreckt und gekühlt und dann in ein Fällbad zur Koagulation der Cellulose eingebracht. Beim Verfahren der WO 95/01470 wird zur Kühlung ein Gasstrom einge setzt, der im wesentlichen laminar ist, d. h. möglichst keine Turbulenzen aufweist.WO 95/01470 discloses a method for producing cellu Loose fibers from a solution of cellulose in one ter tertiary amine oxide, such as N-methylmorpholine-N-oxide (NMMO). The cellulose solution is extruded through a spinneret diert, and the fiber-shaped solution is then in stretched and cooled in the so-called air gap and then in a coagulation bath of the cellulose was introduced. At the Method of WO 95/01470 a gas stream is used for cooling which is substantially laminar, i.e. H. if possible none Has turbulence.

Zur Charakterisierung von Strömungen wird häufig die Reynolds'sche Zahl verwendet, die für laminare Strömungen klei ner als 2320 ist. Alternativ kann zur Beschreibung der Strö mungseigenschaften auch der Turbulenzgrad herangezogen werden, der definiert ist als der Quotient aus der Wurzel der mittleren quadratischen Schwankungsgeschwindigkeit und der mittleren Strömungsgeschwindigkeit. Für eine laminare Strömung beträgt der Turbulenzgrad etwa 0,05% (H. Schlichting, "Grenzschichttheorie", Verlag G. Braun 5. Auflage 1965, Seiten 530, 531).The characterization of currents is often used Reynolds number used, which is small for laminar flows is less than 2320. Alternatively, to describe the flow the degree of turbulence, which is defined as the quotient from the root of the middle quadratic fluctuation rate and the mean Flow velocity. For a laminar flow is the degree of turbulence is about 0.05% (H. Schlichting, "Grenzschichttheorie", publisher G. Braun 5th edition 1965, pages 530, 531).

Mit der Maßnahme einer im wesentlichen laminaren Gasströmung soll bei der WO 95/01470 erreicht werden, daß unter Verwendung einer Spinndüse mit hoher Lochdichte ein dichter Fadenverband gesponnen werden kann, wobei die textilen Eigenschaften der ge sponnenen Fäden besser eingestellt werden können. Besonders be tont wird in diesem Zusammenhang die geringe erzielbare Faden feinheit.With the measure of an essentially laminar gas flow should be achieved in WO 95/01470 that using a dense thread structure in a spinneret with a high hole density can be spun, the textile properties of the ge spun threads can be adjusted better. Especially be the low achievable thread is emphasized in this context fineness.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren zur Herstellung cellulosischer Formkörper, indem eine Lösung von Cellulose in einem tertiären Aminoxid in warmem Zu stand geformt wird und vor Einbringen in ein Fällbad einem Gasstrom ausgesetzt wird, zur Verfügung zu stellen, das eine hohe Spinnstabilität aufweist.The present invention has for its object a Ver drive to the production of cellulosic moldings by a Warm cellulose solution in a tertiary amine oxide is formed and one before being placed in a precipitation bath Exposed to gas flow to provide one has high spinning stability.

Diese Aufgabe wird bei dem genannten Verfahren dadurch gelöst, daß der Gasstrom turbulent ist und einen Turbulenzgrad von min destens 1% aufweist.This object is achieved in the method mentioned by that the gas flow is turbulent and a degree of turbulence of min at least 1%.

Insbesondere weist der Gasstrom einen Turbulenzgrad von 1 bis 8% auf, bevorzugt I bis 5% und insbesondere 1,35 bis 2%.In particular, the gas flow has a degree of turbulence of 1 to 8%, preferably I to 5% and in particular 1.35 to 2%.

Vorteilhaft ist es, wenn der Gasstrom im wesentlichen senkrecht auf die geformte Lösung gerichtet wird.It is advantageous if the gas flow is essentially vertical is directed at the shaped solution.

Unter Formkörpern sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Fa sern oder Filamente zu verstehen, aber auch Membranen, wie Hohlfasern oder Flachmembranen, oder Filme.Within the scope of the present invention, shaped bodies include or filaments, but also membranes, such as Hollow fibers or flat membranes, or films.

Die Messung des Turbulenzgrades des Gasstroms erfolgt in Rahmen der vorliegenden Erfindung mit einem Laser-Doppler-Anemometer Typ 5490 A, das von der Firma DANTEC, Ettlingen bezogen wurde (Hersteller: ION TECHNOLOGY, Salt Lake City). Das Gerät arbei tet mit einem Argon-Ionen-Strichlaser (linear polarisiert) bei einer Wellenlänge von 514,5 nm. Mit diesem Gerät ist eine punk tuelle, mehrdimensionale Messung instationärer Strömungsge schwindigkeiten möglich, wobei die Messung berührungslos und ohne die Strömung störende Sonden erfolgt.The degree of turbulence of the gas flow is measured in frames of the present invention with a laser Doppler anemometer Type 5490 A, which was purchased from DANTEC, Ettlingen (Manufacturer: ION TECHNOLOGY, Salt Lake City). The device works contributes with an argon ion line laser (linearly polarized) a wavelength of 514.5 nm. With this device a punk current, multidimensional measurement of unsteady flow speeds possible, the measurement being contactless and without probes interfering with the flow.

Die Messung des Turbulenzgrades des in dem Luftspalt strömenden Gases, beispielsweise Luft, erfolgte während des Spinnvorgangs. Das Laser-Doppler-Anemometer wurde in Verbindung mit dem Aus werteprogramm CDB "Brust 3.0" vom gleichen Lieferanten betrie ben, und der Turbulenzgrad konnte somit online bestimmt werden.The measurement of the degree of turbulence of the flowing in the air gap Gases, such as air, occurred during the spinning process. The laser Doppler anemometer was used in conjunction with the Aus value program CDB "Breast 3.0" operated by the same supplier ben, and the degree of turbulence could thus be determined online.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher er läutert und beschrieben.In the following, the invention is illustrated by examples purifies and describes.

Eine Lösung aus 14 Gew.-% Cellulose, 74,9 Gew.-% NMMO, 11 Gew.-% Wasser und 0,1 Gew.-% Gallussäurepropylester als Stabilisator wurde mit einer Spinndüse mit 50 bzw. 100 Düsenlöchern bei ei ner Temperatur zwischen 110 und 115°C zu Fasern extrudiert. Die geformte Celluloselösung wurde dann in einem Luftspalt ver streckt und in einem wäßrigen Bad koaguliert. Anschließend wurden die Fasern gewaschen, getrocknet und aufgewickelt.A solution of 14% by weight cellulose, 74.9% by weight NMMO, 11% by weight Water and 0.1% by weight propyl gallic acid as stabilizer was with a spinneret with 50 or 100 nozzle holes at egg ner temperature between 110 and 115 ° C extruded into fibers. The molded cellulose solution was then placed in an air gap stretches and coagulates in an aqueous bath. Subsequently the fibers were washed, dried and wound up.

Im Luftspalt erfolgte eine Anblasung der Fasern mit Luft. Das aus 50 oder 100 einzelnen Fasern bzw. Filamenten bestehende Fa serbündel wurde im Luftspalt von der Seite, also im wesentli chen senkrecht, über die Anblaslänge (ABL in mm) mit Luft ange blasen, die eine Temperatur von 14 bis 25°C aufwies und deren Turbulenzgrad mit dem oben beschriebenen Laser-Doppler-Anemome ter und Auswerteprogramm bestimmt wurde. In der nachfolgenden Tabelle, in der die Beispiele mit den Nummern 1 bis 3 Ver gleichsbeispiele und die Nummern 4 bis 8 erfindungsgemäße Bei spiele darstellen, bedeutet n die Filamentanzahl, T der Fila menttiter in dtex, LST die Luftspalttiefe in mm, worunter dies Abmessung des Filamentbündels senkrecht zum Filamentbündel und damit parallel zur Anblasrichtung zu verstehen ist, also die Strecke, die die Anblasung zu durchdringen hat. SG stellt die Spinngeschwindigkeit in m/min dar. Die Abkürzung TBG bezeichnet den Turbulenzgrad in % und SSE die Anzahl von Spinnstörungen pro Einzelfilament in l/h. Zur Ermittlung dieser Größe wurde in Dauerspinnversuchen die Laufzeit ohne Spinnstörungen gemessen. Nach Auftreten einer Spinnstörung, beispielsweise in Form von Filamentabrissen im Luftspalt, wurde erneut angesponnen und er neut die Zeit gemessen. Aus dem Mittelwert t dieser Zeiten wurde für jedes der nachfolgenden Beispiele die Anzahl Spinn-Stö rungen pro Stunde pro Einzelfilament nach der Gleichung:
The fibers were blown with air in the air gap. The fiber bundle, consisting of 50 or 100 individual fibers or filaments, was blown with air in the air gap from the side, i.e. essentially vertically, over the blowing length (ABL in mm), which had a temperature of 14 to 25 ° C and whose degree of turbulence was determined with the laser Doppler anemometer and evaluation program described above. In the table below, in which the examples with the numbers 1 to 3 are comparative examples and the numbers 4 to 8 are examples according to the invention, n means the number of filaments, T the filament titer in dtex, LST the air gap depth in mm, including the dimension of the Filament bundle is to be understood perpendicular to the filament bundle and thus parallel to the blowing direction, i.e. the distance that the blowing has to penetrate. SG represents the spinning speed in m / min. The abbreviation TBG denotes the degree of turbulence in% and SSE the number of spinning defects per single filament in l / h. To determine this size, the running time without spinning disturbances was measured in continuous spinning tests. After a spinning disturbance occurred, for example in the form of filament tears in the air gap, the yarn was spun again and the time was measured again. For each of the following examples, the mean t of these times was used to calculate the number of spinning failures per hour per single filament according to the equation:

SSE = 1/(t.n)
SSE = 1 / (tn)

berechnet, wobei n die Anzahl der Düsenlöcher der bei der Spin nung eingesetzten Düse, also die Filamentanzahl, darstellt.
calculated, where n represents the number of nozzle holes of the nozzle used in the spin, that is the number of filaments.

Bei dem Vergleichsbeispiel 1, bei dem die Filamente einem Gas strom ausgesetzt wurden, der nur einen Turbulenzgrad 0,82% auf wies, war eine Spinnung nicht möglich. Bei einem Turbulenzgrad von 0,85% (Vergleichsbeispiel 2) war eine Spinnung möglich, die Anzahl von Spinnstörungen betrug aber noch 0,1 l/h. Setzt man dagegen Luft mit einem Turbulenzgrad größer als 1% ein, tritt eine deutliche Abnahme der Spinnstörungen auf. Dies muß als sehr überraschend angesehen werden, da man erwarten würde, daß das Vorhandensein von Turbulenzen in der im Luftspalte die Fa sern umgebenden Gasströmung sich negativ auf die Spinnstabili tät auswirkt und somit zu einer Zunahme von Spinnstörungen führt. So konnte - wie in Beispiel 8 gezeigt - bei einem Turbu lenzgrad von 1,45% sogar bei einer Spinngeschwindigkeit von 800 m/min problemlos gesponnen werden.In Comparative Example 1, in which the filaments are a gas were exposed to only a degree of turbulence of 0.82% indicated, spinning was not possible. With a degree of turbulence of 0.85% (comparative example 2), spinning was possible However, the number of spinning disorders was still 0.1 l / h. You sit down on the other hand, air with a degree of turbulence greater than 1% occurs a significant decrease in spinning disorders. This must be as be considered very surprising since one would expect that the presence of turbulence in the air gap The surrounding gas flow negatively affects the spinning stability effect and thus an increase in spinning disorders leads. So - as shown in Example 8 - with a Turbu Lenzgrad of 1.45% even at a spinning speed of 800 m / min can be spun easily.

Claims

1. A process for the production of cellulosic moldings by molding a solution of cellulose in a tertiary amine oxide in the warm state and, prior to introducing it into a precipitation bath, it is exposed to a gas stream, characterized in that the gas stream is turbulent and has a degree of turbulence of at least 1%.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Gas flow has a degree of turbulence of 1 to 8%, in particular 1 has up to 5%.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the gas flow has a degree of turbulence of 1.35 to 2% points.

4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized net that the gas flow is substantially perpendicular to the ge shaped solution is directed.