DE19744371C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Cellulosefilamentgarnen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von CellulosefilamentgarnenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Cellulosefilamentgarnen nach dem Trocken-
Naßextrusionsverfahren aus einer Lösung von Cellulose in einem
Wasser enthaltenden Aminoxid, insbesondere N-Methylmorpholin-
N-oxid, durch Zuführen der Lösung zu einer Spinnstelle,
Extrudieren der Lösung durch Spinndüsenkanäle in ein nicht-
ausfüllendes Medium unter Bildung von Lösungsstrahlen,
Verziehen der Lösungsstrahlen in dem nicht-ausfällenden
Medium und Ausfällen der Cellulose aus den Lösungsstrahlen
durch Berührung mit einem Fällbad im Gleichstrom in wenigstens
einem Spinntrichter. Die Erfindung betrifft ferner eine
Vorrichtung zur Herstellung von Cellulosefilamentgarnen nach
dem Trocken-Naßextrusionsverfahren aus einer Lösung von
Cellulose in einem Wasser enthaltenden Aminoxid, insbesondere
N-Methylmorpholin-N-oxid, mit einer Spinndüsenaufnahme mit
wenigstens einer Spinndüse und einem das Fällbad enthaltenden
Spinnkasten mit wenigstens einem der Spinndüse zugeordneten
Spinntrichter.
Aus WO 96/30566 ist ein Verfahren zur Herstellung von
Cellulosefasern bekannt, bei dem die extrudierten
Spinnlösungsstrahlen nach Passieren einer Gasstrecke durch
eine laminar fließende Fällbadschicht geleitet werden, die
durch Überlauf des Fällbades über ein Wehr gebildet wird.
Obgleich die Länge der Koagulationsstrecke kurz ist, z. B. 0,5
bis 8 cm beträgt, werden bedingt durch den Schichtquerschnitt
und die fehlende Begrenzung der Schichtdicke erhebliche
Fällbadvolumina umgewälzt. Die beträchtlichen Luftspaltbreiten
(18 cm) sind nachteilig, weil eine Verklebung der
Faserstrahlen im Luftspalt begünstigt wird und eine in den
Düsenkanälen erfolgende Vororientierung der Cellulosemoleküle
im allgemeinen wieder relaxieren kann.
Aus DE 195 41 824 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Herstellung von Cellulosefilamentgarnen bekannt. Dabei wird
mit langen Spinntrichtern von 600 und 900 mm Länge gearbeitet,
wodurch nur Abzugsgeschwindigkeiten von 200 bzw. 250 m/min
erreicht werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines
Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung von
Cellulosefilamentgarnen nach dem Trocken-
Naßextrusionsverfahren aus einer Lösung von Cellulose in einem
Wasser enthaltenden Aminoxid, bei dem einerseits mit bezogen
auf den Titer des ersponnenen Filaments verringertem
Fällbadumlauf gearbeitet werden kann und trotzdem hohe
Abzugsgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 400 bis 800 m/min
erreicht werden. Weitere Vorteile ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man a) die
Fällbadflüssigkeit in dem den Spinntrichter umgebenden Raum
laminar aufwärts strömen läßt, b) einen Hauptanteil der
Fällbadflüssigkeit in einem Bereich von 3 bis 20 mm unterhalb
der Fällbadoberfläche in den Eintrittsquerschnitt des
Spinntrichters einströmen läßt und nach einer Kontaktstrecke
mit den Filamenten in dem Bereich von 30 bis 130 mm wenigstens
einen Teil davon wieder von den durch eine Abzugspalette auf
die Abzugsgeschwindigkeit va beschleunigten Filamenten
trennt, c) einen Überschußanteil der Fällbadflüssigkeit über
ein Wehr aus dem den Spinntrichter umgebenden Raum überlaufen
läßt, und d) den abgetrennten Hauptanteil und den
übergelaufenen Überschußanteil der Fällbadflüssigkeit in den
Spinntrichter umgebenden Raum zurückführt. Durch das
erfindungsgemäße Verfahren kann die umlaufende Menge der
Spinnbadflüssigkeit bei gleichem Filamenttiter erheblich
verringert werden, weil der für das gefällte Filament und das
strömende Fällbad verfügbare Austrittsquerschnitt
erfindungsgemäß begrenzt ist, bei einer Überlaufschicht
dagegen bei gleichem Titer eine erhebliche Breite erforderlich
ist und insbesondere auch die Schichtdicke nicht begrenzt ist.
So kann beispielsweise die umlaufende Fällbadflüssigkeitsmenge
auf etwa 1/4 bis 1/30 der bei der Überlaufmethode
erforderlichen Menge gesenkt werden. Im Vergleich zu dem
Verfahren nach DE 195 41 824 erlaubt der kürzere Spinntrichter
eine erhebliche Steigerung der Abzugsgeschwindigkeit um einen
Faktor 2 bis 4.
Vorzugsweise leitet man die Fällbadflüssigkeit vor Eintritt in
den Spinntrichter umgebenden Raum mit einer Geschwindigkeit v1
durch eine Füllkörperstrecke und dann mit einer
Geschwindigkeit v2 durch eine Leerraumstrecke, wobei v2 < v1
ist. Hierdurch tritt die Fällbadflüssigkeit laminar in den
Spinntrichter umgebenden Raum ein, und die Flüssigkeit strömt
in dem Raum laminar zum Trichtereingang. Zweckmäßigerweise
sind die Geschwindigkeiten v1 und v2 vertikal abwärts bzw.
aufwärts gerichtet. Dadurch kann die Anlage relativ kompakt
ausgebildet werden. Bei mehreren in Reihe angeordneten
Spinntrichtern reicht die Leerraumstrecke vorzugsweise über
die gesamte Länge der Trichterreihe, so daß die Badflüssigkeit
direkt allen Spinntrichtern zugeführt wird.
Nach der bevorzugten Ausführungsform beschleunigt man die
Strömungsgeschwindigkeit der Fällbadflüssigkeit um einen
Faktor in dem Bereich von 5 bis 80.
Zweckmäßigerweise lenkt man die Filamente nach Verlassen des
Spinntrichters tangential oder unter einem kleinen Winkel in
dem Bereich von 1° bis 30° aus dem Fallstrom der
Fällbadflüssigkeit ab. Bei den hohen Abzugsgeschwindigkeiten
ergibt sich eine weitgehende Trennung der Filamente von dem
Fallstrom, während die mechanische Beanspruchung der Filamente
bei dem kleinen Ablenkwinkel gering ist.
Die Aufgabe wird bei der eingangs genannten Vorrichtung
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Spinntrichter eine
Gesamtlänge in dem Bereich von 30 bis 100 mm und ein
Verhältnis von Eintrittsquerschnitt zu Austrittsquerschnitt
A1/A2 in dem Bereich von 5 : 1 bis 80 : 1 hat und in dem
Spinnkasten in Bodenhöhe eine Zulauföffnung und in einer Höhe
von 3 bis 20 mm oberhalb der Spinntrichteroberkante ein
Überlaufwehr für das Fällbad vorgesehen ist. Durch diese
Anordnung und Ausbildung des Spinntrichters und des
Spinnkastens kann ein laminarer Zulauf der Fällbadflüssigkeit
zum Eintrittsquerschnitt des Spinntrichters geschaffen werden.
Dadurch wird ein problemloses Anspinnen bei einem
Spinntrichter und insbesondere auch bei mehreren
Spinntrichtern möglich. Die relativ kurze Spinntrichterlänge
ermöglicht hohe Abzugsgeschwindigkeiten, und das Überlaufwehr
gewährleistet einen gleichbleibenden Überstand des Spinnbades
über der Oberkante des Spinntrichters und damit
gleichbleibende laminare Strömungsverhältnisse am
Spinntrichtereinlauf. Vorzugsweise hat der Spinntrichter eine
Gesamtlänge in dem Bereich von 40 bis 60 mm. Das Verhältnis
A1/A2 des Spinntrichters liegt vorzugsweise in dem Bereich von
10 : 1 bis 30 : 1.
Vorzugsweise ist der Zulauföffnung des Spinnkastens ein
Strömungskanal vorgeschaltet, der einen mit Füllkörpern
gefüllten Teil und abströmseitig davon einen leeren Teil
umfaßt. Der Durchfluß der Fällbadflüssigkeit durch diesen
Strömungskanal gewährleistet, daß die Flüssigkeit in laminarer
Strömung in den Spinnkasten eintritt. Bei mehreren
Spinntrichtern erstreckt sich der Strömungskanal über die
ganze Länge der Trichterreihe, so daß alle Spinntrichter in
gleicher Weise angeströmt werden.
Zweckmäßigerweise ist unterhalb des Spinntrichteraustritts ein
unterer Fällbadbehälter zur Aufnahme der aus dem Spinntrichter
ausgetretenen und der aus dem Spinnkasten übergelaufenen
Fällbadanteile angeordnet. Die in dem unteren
Fällbadbehälter gesammelten Fällbadanteile können, ggfs.
nach Temperierung, mittels einer Pumpe dem Spinnkasten,
insbesondere dem vorgeschalteten Strömungskanal wieder
zugeführt werden.
Vorzugsweise hat bei mehreren in Reihe angeordneten
Spinntrichtern der Luftspalt zwischen Spinndüse und
Spinnbadoberfläche eine Breite in dem Bereich von 10 bis 50 mm.
Der im Verhältnis zu dem Verfahren nach DE 195 41 824
verbreiterte Luftspalt korrespondiert mit der vergrößerten
Abzugsgeschwindigkeit und vermeidet eine Beeinträchtigung
der textilmechanischen Filamenteigenschaften, die eintreten
kann, wenn die Verstreckung im Luftspalt zu schnell
erfolgt. Andererseits vermeidet der im Vergleich zu dem
Verfahren nach WO 96/30566 verengte Luftspalt eine
gegenseitige Berührung und Verklebung der Filamentstrahlen,
und es wird beim Mehrfachspinnen das Anspinnen erleichtert.
Vorzugsweise besteht der Spinntrichter aus einem
elastischen Kunststoff. wie z. B. Silikonkautschuk einer
Shore-Härte in dem Bereich von 15 bis 70. Diese
Spinntrichter lassen sich durch Aufspritzen auf einen
genormten Innenkörper sehr maßgenau fertigen, so daß beim
Mehrfachspinnen identische Verhältnisse in den
Spinntrichtern erreicht werden. Bei Ablagerungen im
Trichterausgang ist es möglich, diese Ablagerungen mit
Hilfe eines Werkzeugs zu entfernen, ohne daß wie bei
Glastrichtern Bruchgefahr besteht.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung und
durch die Beispiele näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Spinnvorrichtung
im Vertikalschnitt; und
Fig. 2 die Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten
Vorrichtung.
Die Figuren zeigen einen Spinnkasten 1 mit vier in Reihe
angeordneten Spinntrichtern 2. Der Spinnkasten 1 ist mit
Fällbadflüssigkeit 3 gefüllt, die durch eine am Boden
befindliche Zulauföffnung 4 laminar in den Kasten einströmt
und deren Füllstand in dem Kasten durch den Überlauf des
Wehres 5 bestimmt ist. Über den Spinntrichtern 2 sind im
Abstand SV von der Fällbadoberfläche Spinndüsen 6 in
zugehörigen Spinndüsenaufnahmen 7 angeordnet, durch die die
Spinnlösungsstrahlen in den Luftspalt extrudiert werden.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, liegt die Oberkante des
Wehres 5 oberhalb des Eintrittsquerschnitts A1 des
Spinntrichters 2, so daß sich ein Überstand x der
Spinnbadoberfläche über der Oberkante des Spinntrichters 2
ergibt. Die über das Wehr 5 übergelaufene Fällbadmenge
sammelt sich in der Kammer 8 und gelangt von dort durch den
Ablauf 9 und eine Leitung in einen unteren Fällbadbehälter
10.
Der aus einem flexiblen Kunststoff bestehende Spinntrichter
2 hat nur eine geringe Länge SL von beispielsweise 50 mm
und ein Verhältnis von Eintrittsquerschnitt A1 zu
Austrittsquerschnitt A2 von 25. Unterhalb des
Austrittsquerschnitts A2 des Spinntrichters 2 und seitlich
von diesem ist eine Abzugspalette 11 angeordnet, durch
welche die Fäden 12 tangential aus dem Fällbadstrom 13
herausgeleitet und auf die Abzugsgeschwindigkeit va
beschleunigt werden. Der Fällbadstrom 13 wird ebenfalls von
dem unteren Fällbadbehälter 10 aufgenommen.
An den Spinnkasten 1 ist ein sich über die ganze Länge des
Kastens erstreckender, vertikaler Schacht 14 angebaut, der
durch eine senkrechte Trennwand 15 unterteilt ist, die
unter Belassung eines Spalts 16 vor dem Schachtboden endet.
Die Fällbadflüssigkeit wird aus den Behälter 10 mittels
einer Pumpe 17 durch eine Leitung 18 und einen Stutzen 19
einem mit Füllkörpern gefüllten Kanalteil 20 des Schachtes
14 zugeführt. An den Teil 20 des Strömungskanals schließt
sich zwischen dem Spalt 16 und der Zulauföffnung
4 ein leerer Teil 21 des Strömungskanals an. In dem
Strömungskanal 20, 21 wird der Strom der Fällbadflüssigkeit
beruhigt, so daß er laminar in den Kasten 1 einfließt.
Eine Polymerlösung bestehend aus 12,0 Masse-% Cellulose
(Fichtensulfitzellstoff, Cuen-Grenzviskosität 328 ml/g) und
88,0 Masse-% N-Methylmorpholin-N-oxid-Monohydrat mit einer
Nullscherviskosität von 3900 Pas bei 85°C wird in der in
den Figuren gezeigten Anlage über eine Spinnpumpe der
Spinndüsenaufnahme für mehrere Spinnpositionen zugeführt
und durch die Spinndüsen gepreßt. Die Lösungsstrahlen
werden im Luftspalt SV orientiert, durch die Spinntrichter
erfaßt und die Orientierung der Polymerketten durch Fällung
der Cellulose fixiert. Die Fäden werden tangential aus dem
Fällbadstrom herausgeführt und durch die Abzugspalette auf
das 7,5- bzw. 12,5-fache der
Fällbadaustrittsgeschwindigkeit vb am Trichterausgang
beschleunigt. Die Betriebsparameter und die textilen
Eigenschaften sind in der Tabelle angegeben.
Es wird wie in den Beispielen 1 und 2 gearbeitet, jedoch
erfolgt durch die Abzugspalette keine Beschleunigung.
Außerdem wird mit einer Luftspaltbreite und einer
Spinntrichterlänge entsprechend den Angaben in DE 195 41 824
gearbeitet. Die Betriebsparameter und
Filamenteigenschaften sind ebenfalls in der Tabelle
angegeben.
Claims (13)
1. Verfahren zur Herstellung von Cellulosefilamentgarnen
nach dem Trocken-Naßextrusionsverfahren aus einer Lösung von
Cellulose in einem Wasser enthaltenden Aminoxid, insbesondere
N-Methylmorpholin-N-oxid, durch Zuführen der Lösung zu einer
Spinnstelle, Extrudieren der Lösung durch Spinndüsenkanäle in
ein nicht-ausfällendes Medium unter Bildung von
Lösungsstrahlen, Verziehen der Lösungsstrahlen in dem nicht-
ausfällenden Medium und Ausfällen der Cellulose aus den Lösungs
strahlen durch Berührung mit einem Fällbad im Gleichstrom in
wenigstens einem Spinntrichter, wobei man einen Hauptteil der
Fällbadflüssigkeit in einem Bereich von 3 bis 20 mm unterhalb
der Fällbadoberfläche in den Eintrittsquerschnitt des Spinn
trichters einfließen läßt und einen Überschußanteil der Fällbad
flüssigkeit aus dem den Spinntrichter umgebenden Raum austreten
läßt, dadurch gekennzeichnet, daß man
- a) die Fällbadflüssigkeit in dem den Spinntrichter umgeben den Raum laminar aufwärts strömen läßt,
- b) nach einer Kontaktstrecke des in den Spinntrichter einge flossenen Hauptanteils der Fällbadflüssigkeit mit den Filamenten in dem Bereich von 30 bis 130 mm wenigstens einen Teil dieses Hauptanteils wieder von den durch eine Abzugsgalette auf die Abzugsgeschwindigkeit va beschleunigten Filamenten abtrennt,
- c) den Überschußanteil der Fällbadflüssigkeit über ein Wehr überlaufen läßt, und
- d) den abgetrennten Hauptanteil und den übergelaufenen Überschußanteil der Fällbadflüssigkeit in den den Spinntrichter umgebenden Raum zurückführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man die Fällbadflüssigkeit vor Eintritt in den den Spinntrichter
umgebenden Raum mit einer Geschwindigkeit v1 durch eine Füll
körperstrecke und dann mit einer Geschwindigkeit v2 durch eine
Leerraumstrecke leitet, wobei v2 < v1 ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Geschwindigkeiten v1 und v2 vertikal abwärts bzw. aufwärts
gerichtet sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Strömungsgeschwindigkeit der Fäll
badflüssigkeit in dem Spinntrichter auf das 5- bis 80-fache
beschleunigt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Filamente nach Verlassen des Spinn
trichters tangential oder unter einem kleinen Winkel in dem
Bereich bis 30° aus dem Strom der Fällbadflüssigkeit ablenkt.
6. Vorrichtung zur Herstellung von Cellulosefilamentgarnen
nach dem Trocken-Naßextrusionsverfahren aus einer Lösung von
Cellulose in einem Wasser enthaltenden Aminoxid, insbesondere
N-Methylmorpholin-N-oxid, mit einer Spinndüsenaufnahme (7) mit
wenigstens einer Spinndüse (6), einem das Fällbad (3) enthaltenden
Spinnkasten (1) mit einer Zulauföffnung (4) in Bodenhöhe und
wenigstens einem der Spinndüse (6) zugeordneten Spinntrichter (2)
mit einem Verhältnis von Eintrittsquerschnitt zu Austrittsquerschnitt
A1/A2 in dem Bereich von 5 : 1 bis 80 : 1, und mit einer Abzugsgalette
(11), dadurch gekennzeichnet, daß
der Spinntrichter (2) eine Gesamtlänge (SL) in dem Bereich von 30 bis 100 mm hat,
in einer Höhe von 5 bis 15 mm oberhalb der Spinntrichterober kante ein Überlaufwehr (5) für das Fällbad (3) vorgesehen ist und
die Abzugsgalette (11) für die Beschleunigung der Fäden auf die Abzugsgeschwindigkeit va eingerichtet ist.
der Spinntrichter (2) eine Gesamtlänge (SL) in dem Bereich von 30 bis 100 mm hat,
in einer Höhe von 5 bis 15 mm oberhalb der Spinntrichterober kante ein Überlaufwehr (5) für das Fällbad (3) vorgesehen ist und
die Abzugsgalette (11) für die Beschleunigung der Fäden auf die Abzugsgeschwindigkeit va eingerichtet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Spinntrichter (2) eine Gesamtlänge in dem Bereich von 40
bis 60 mm hat.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich
net, daß der Spinntrichter (2) ein Verhältnis A1/A2 in dem Be
reich von 10 : 1 bis 30 : 1 hat.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zulauföffnung (4) ein Strömungskanal (14)
vorgeschaltet ist, der einen mit Füllkörpern gefüllten Teil (20)
und abströmseitig davon einen leeren Teil (21) umfaßt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß unterhalb des Spinntrichteraustritts ein
unterer Fällbadbehälter (10) zur Aufnahme der aus dem Spinn
trichter (2) ausgetretenen und der aus dem Spinnkasten (1)
übergelaufenen Fällbadanteile angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der untere Fällbadbehälter (10) über eine Pumpe (17) an die
Zulauföffnung (4) angeschlossen ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Luftspalt (SV) zwischen Spinndüse (6)
und Spinnbadoberfläche eine Breite in dem Bereich von 10 bis
50 mm hat.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß der Spinntrichter (2) aus einem elastischen
Werkstoff besteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997144371 DE19744371C2 (de) | 1997-10-08 | 1997-10-08 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Cellulosefilamentgarnen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997144371 DE19744371C2 (de) | 1997-10-08 | 1997-10-08 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Cellulosefilamentgarnen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE19744371A1 DE19744371A1 (de) | 1999-04-15 |
DE19744371C2 true DE19744371C2 (de) | 2002-11-14 |
Family
ID=7844902
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1997144371 Expired - Fee Related DE19744371C2 (de) | 1997-10-08 | 1997-10-08 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Cellulosefilamentgarnen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19744371C2 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19954152C2 (de) * | 1999-11-10 | 2001-08-09 | Thueringisches Inst Textil | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Cellulosefasern und Cellulosefilamentgarnen |
EP3505659A1 (de) | 2018-08-30 | 2019-07-03 | Aurotec GmbH | Verfahren und vorrichtung zum filamentspinnen mit umlenkung |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996030566A1 (de) * | 1995-03-31 | 1996-10-03 | Akzo Nobel N.V. | Verfahren zum herstellen von cellulosischen fasern |
DE19541824A1 (de) * | 1995-11-10 | 1997-05-15 | Thueringisches Inst Textil | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Cellulosefilamentgarnen |
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1997
- 1997-10-08 DE DE1997144371 patent/DE19744371C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996030566A1 (de) * | 1995-03-31 | 1996-10-03 | Akzo Nobel N.V. | Verfahren zum herstellen von cellulosischen fasern |
DE19541824A1 (de) * | 1995-11-10 | 1997-05-15 | Thueringisches Inst Textil | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Cellulosefilamentgarnen |
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Publication number | Publication date |
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DE19744371A1 (de) | 1999-04-15 |
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