EP1379713A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von cellulosefasern und cellulosefilamentgarnen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von cellulosefasern und cellulosefilamentgarnen

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EP1379713A1
EP1379713A1 EP02726053A EP02726053A EP1379713A1 EP 1379713 A1 EP1379713 A1 EP 1379713A1 EP 02726053 A EP02726053 A EP 02726053A EP 02726053 A EP02726053 A EP 02726053A EP 1379713 A1 EP1379713 A1 EP 1379713A1
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EP
European Patent Office
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solution
spinning
cellulose
nozzle
temperature control
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EP02726053A
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English (en)
French (fr)
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EP1379713B1 (de
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Christoph Michels
Birgit Kosan
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Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
Original Assignee
Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
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Publication of EP1379713B1 publication Critical patent/EP1379713B1/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F2/00—Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D1/00—Treatment of filament-forming or like material
    • D01D1/06—Feeding liquid to the spinning head
    • D01D1/09—Control of pressure, temperature or feeding rate
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D4/00—Spinnerette packs; Cleaning thereof
    • D01D4/06—Distributing spinning solution or melt to spinning nozzles

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of cellulose fibers or cellulose filament yarns from cellulose by the dry-wet extrusion process with aqueous
  • Amine oxides as solvents in which a) a dispersion of cellulose and aqueous amine oxide is transferred at elevated temperature with dehydration and shear into a homogeneous solution with a relaxation time in the range 0.3 - 90 s at 85 ° C, b) the solution via a spinning solution supply to a spinning package with at least one spinneret, c) the solution in the spinning package passes through a filter, a support plate, an inflow chamber and at least one spinning capillary at least one spinning nozzle, d) the solution jets deformed to capillaries with further delay through a non-falling medium , shortly before entering the precipitation bath, blowing approximately perpendicularly to the filament running direction with a gas stream, the cellulose precipitates in the precipitation bath, and e) the cellulose threads at the end of the precipitation bath section are deflected from the precipitation bath and the threads are drawn off.
  • the invention also relates to a device for producing cellulose fibers or filament yarns from cellulose by the dry-wet extrusion process with aqueous amine oxides as a solvent, consisting of a solution supply and a spinning package with a screen filter pack, support plate, inflow chamber and spinneret (s), which after the inventive method works.
  • EP 0 430 926, EP 0 494 852, EP 0 756 025 and WO 94/28 210 describe spin packs with round and rectangular nozzles with different spinning capillary geometry and arrangement.
  • EP 0 662 166 a spinneret insert made of noble metal is arranged in a rotationally symmetrical manner and the thread family formed is cooled by an air stream supplied rotationally symmetrically via a baffle plate immediately after leaving the spinning capillaries. With this arrangement, an undefined cooling of the spinneret insert made of precious metal is inevitably to be expected.
  • EP 0 584 318, EP 0 671 492, EP 0 795 052, WO 94/28 218 and WO 96/21 758 describe the most varied forms of treating the thread group in the gap between the spinneret and the precipitation bath with air having different water contents.
  • All spin packs are heated electrically or through a double jacket filled with heating fluid.
  • the nozzles or nozzle inserts arranged in stainless steel spinning plates are tempered by heat conduction via the spinning plate and this receives its heat via the spinning package. With this usual type of heating, one has to reckon with a more or less large temperature distribution over the spinning plate or the spinnerets.
  • WO 99/47733 and DE 100 19 660 now describe devices which are to vary the temperature of the cellulose solution over the capillary cross section with the aid of a gaseous heating fluid.
  • individual thin-walled spinning capillaries made of stainless steel are from an annular gap surrounded by hot air at a temperature above that of the spinning solution, for example of 150 ° C. and more, around the spinning capillaries and thereby producing a flow profile which should lead to fibers with a long loop tear length and low fibrillation.
  • a disadvantage of this arrangement is the comparatively high space requirement for the individual spinning capillary and the relatively complex construction.
  • fibers with high loop tensile strength and low fibrillation are to be obtained by controlling the average heat flow and / or the average acceleration over the air gap width at a certain level.
  • the object of the present invention is to provide a method and a device which, through improved temperature control and consistency, allow the spinning of cellulose Solutions to fibers with improved properties, in particular with regard to uniformity, wet tensile strength and fibrillation behavior, are permitted.
  • the assessment of the uniformity of the fiber properties is advantageously carried out via the coefficient of variation of the fineness or tear strength and the fibrillation behavior by measuring the wet scrub resistance.
  • the method for determining wet scrub resistance has been described in the literature [Mieck KP; Langner H.; Nechwatal A. "Melliand textile reports” 74 (1993) p. 945; “Lenzinger reports” 74 (1994) pp. 61-68; and Mieck KP; Nicolai A; Nechwatal A.; “Lenzinger reports” 76 (1997) p. 103] described in detail.
  • the measure of wet scrub resistance is the required number of revolutions of a roller of a particular geometry covered with a cellulose fabric, which leads to the breakage of a moistened fiber under defined tension.
  • the lyocell fibers usually reach A level of 5-35 scrubbing cycles.
  • the focus of the present invention is not primarily on maintaining a certain temperature, but rather on minimizing the deviations from a desired value both over the cross section of the solution supply and between and within the nozzles or the spinning capillaries
  • the expansion viscosity is of primary importance for the structure formation in the gap, and this corresponds to at least 3 times the value of the zero shear viscosity, the high demands on the temperature control during spinning are underlined.
  • the significant change in viscosity with temperature is additionally superimposed by the dependence on the shear rate when flowing or on the rate of expansion when deforming in the gap.
  • Cellulose solutions have an extremely viscoelastic behavior and the relaxation times after shear are significantly higher than those of other polymers. For this reason, when transporting and deforming the cellulose solutions, both temperature and shear and stretching speed as well as the relaxation time must be taken into account.
  • the relaxation times of the cellulose solutions can be calculated from the oscillographically recorded deformation curves of the dependence of the storage and loss modulus on the shear (the determination is described in detail by Ch. Michels, Das Toilet, 1998/1 page 3 - 8).
  • the chemical nature of the cellulose solution requires stainless steel or precious metals for the manufacture of the devices. Precious metals are only used in the exceptional case of the "cone nozzles". However, because of their comparatively low thermal conductivity, stainless steels can lead to considerable problems when heating / tempering the cellulose solution during transport and when deforming in the spin pack.
  • the solution in stage b) is the Solution supply (3) designed as a heat exchanger, optionally temperable, flows through, in stage c) first a support plate (1) designed as a heat exchanger with flow channels (1.1) at a shear rate of - ⁇ 30 [5 _1 J, then passes through the support plate (1) and intermediate ring (5) formed flow chamber (5.1) with a residence time of t v ⁇ passes through and then in at least one spinning capillary at least one cap spinneret (6), which is provided with a separate nozzle temperature control (2), including insulation (2.1), the temperature of which is preferably below that of the cellulose solution inside the cap nozzle, to the filament or filament bundle deformed and weakly blown in step d) shortly before entering the precipitation bath with a flat gas flow of 2 - 20 1 / min and cone nozzle (6) at an almost right angle.
  • a support plate (1) designed as a heat exchanger with flow channels (1.1) at a shear rate of - ⁇ 30 [5 _1 J,
  • the transport of the solution through the solution supply (3) and support plate (1), which is designed as a heat exchanger, in connection with the inflow chamber (5.1) ensures that all spinning capillaries of the cone nozzle (s) are flowed through by a completely relieved solution of the same temperature and via the Nozzle temperature control (2) with insulation (2.1) can be used to control heat radiation through the precious metal nozzle surface. It was found that the temperature equalization via the support plate (1) and solution supply (3) designed as a heat exchanger in combination with the complete relaxation of the solution in the inflow chamber (5.1) leads to a significant improvement in the uniformity of the fiber properties. This is reflected in the significantly lower variation coefficients of the fiber properties, for example the tear strength from 15 - 25 to 3 - 10%.
  • the thread tension in the gap between the spinning capillary outlet and the precipitation bath inlet is within wide limits via the nozzle temperature control (2) can be varied, in particular if the temperature of the nozzle temperature control (2) is less than or at most equal to that of the spinning mass.
  • the experimentally accessible thread tension is primarily determined by the product of stretch viscosity and stretch speed.
  • the stretching speed can be determined from the relationship a where v s is the spraying speed, a the length of the gap between the spinneret outlet and the precipitation bath inlet and SV a the spinning distortion in the gap.
  • v s is the spraying speed
  • a the length of the gap between the spinneret outlet and the precipitation bath inlet
  • SV the spinning distortion in the gap.
  • the dry and wet tear strength, the tear strength ratio and the wet abrasion resistance increase with increasing stretch viscosity.
  • fibers with a tensile strength ratio of dry / wet of 100% could be spun.
  • the method according to the invention permits a significant expansion of the viscosity range in which the cellulose solutions can be spun without problems, or it permits spinning at comparatively lower temperatures or higher cellulose concentrations.
  • the solution feed (3) is formed from a tube filled with one or more, optionally heatable, bodies (s) of high thermal conductivity, through which flow channels pass, that the support plate (1) consists of a material with high thermal conductivity, the dimensioning of the flow channels (1.1)
  • the relaxation time of the solution at 85 ° C at the maximum frequency of the relaxation time spectrum means that the cone nozzle [n] (6) is surrounded by a separate nozzle temperature control (2) with insulation (2.1).
  • the solution supply it consists of a steel tube into which one or more thin-walled stainless steel tubes are drawn in for transporting the solution and where the spaces are cast with aluminum for heat exchange and pressure stabilization.
  • 4 shows the nozzle temperature control for a filament spinning position.
  • the cone spinneret (6) is of the nozzle temperature control (2), consisting of a high material
  • the nozzle temperature control is as in (6.1), Fig. 4 shown exaggerated, slightly conical to ensure a tight fit of the nozzle temperature control on the cone nozzle.
  • the thickness of the nozzle temperature control is usually 3 - 6 mm.
  • Low-voltage voltage, preferably 24 V, is used to operate the resistance heater.
  • nozzle temperature control (2) is shown with a row-shaped arrangement of the cone spinnerets (6).
  • the temperature is controlled by the heating cartridges (2.2). As shown in FIG. 2, this arrangement can be used both for staple fibers and for filament yarns.
  • Fig. 5 finally shows a preferred arrangement for spinning fibers of the nozzle temperature control (2) with heating cartridges (2.2) and cone spinnerets (6).
  • the circularly shaped blowing nozzle (12) is arranged analogously to FIG. 2 and blows the filament bundles radially shortly before entering the precipitation bath.
  • the diameter of the cone spinnerets is preferably 12 and 20 mm for textile filament yarns and preferably 20 and 35 mm for technical filament yarns and staple fibers.
  • the spinning capillary density is between 15 and 400 spinning capillaries / cm 2 . No special requirements are imposed on the spinning capillaries themselves. According to the material thickness of the cone nozzles of preferably 0.5 mm, the total length of the spinning capillaries is also 0.5 mm.
  • the ratio of capillary inlet and capillary outlet cross section is preferably 2: 1 to
  • the transition is preferably continuous, the cylindrical spinning capillary outlet has a diameter D of preferably 80-140 ⁇ m and the L / D ratio is preferably 1.
  • Nickel-plated or anodized aluminum has proven to be cheap. Copper and brass, also with a surface finish, are excluded due to their lack of chemical resistance. Also with the most careful surface finishing, the formation of copper ions can be observed on contact with the cellulose solution, which can lead to an unacceptable safety risk.
  • copper or brass preferably in surface-refined form, can also be used for nozzle temperature control.
  • the method and the device according to the invention are intended to explain exemplary embodiments.
  • a suspension of spruce sulfite pulp and aqueous N-methylmorpholine-N-oxide (NMMO) is removed under vacuum, elevated temperature and shear until water is removed until a homogeneous solution consisting of 12.4% cellulose (Cuoxam DP 530), 76.2% NMMO and 11.4% water are formed.
  • NMMO N-methylmorpholine-N-oxide
  • the spinning head, with double jacket heating optionally contained a support plate made of stainless steel or nickel-plated aluminum of 64 mm 0 and 10 mm thickness, on which 40 flow channels with 3 mm 0 are arranged in 3 rows of holes.
  • a ring between the support plate and the nozzle plate for receiving 2 cone nozzles formed an inflow chamber with a volume of 23 cm 3 .
  • the cone nozzles had a total of 60 spinning capillaries with an output diameter of 130 ⁇ m, the ratio of the inlet to outlet cross-sectional area was 2.7.
  • the finenesses 1.2 and 1.6 dtex were spun at a take-off speed of 100 m / min in variants A - with a support plate made of stainless steel, B - with a heat spreader made of nickel-plated aluminum and C - with a heat spreader and nozzle temperature control.
  • the temperature of the spinning mass in the inflow space and that of the nozzle temperature was 86 ° C.
  • the amount of blowing air was 5 1 / min and nozzle.
  • Table 1 The test data and the properties of the spun fibers are shown in Table 1.
  • a suspension of cotton linters pulp in aqueous NMMO is transferred analogously to Example 1 into a solution consisting of 12.0% cellulose (Cuoxa DP 579), 76.5% NMMO and 11.5% water.
  • the zero shear viscosity was 6630 Pas and the relaxation time was 1.7 s at 85 ° C (see Fig. 7).
  • the spinning arrangement essentially corresponded to variant C in Example 1 with the difference that for spinning a cone nozzle (25 x 20 x 9.5 x 0.5 mm) with 750 spinning capillaries with an outlet diameter of 90 ⁇ m and a ratio of inlet to outlet cross section of 6.25 served.
  • a fineness of 1.2 dtex was spun at a spinning mass temperature of 76 ° C and various temperatures of the nozzle temperature (43, 60 and 86 ° C). A spinning this Solution at melt temperatures below 80 ° C is not possible without additional nozzle temperature control.
  • the filament bundle was blown with 8 1 / min of air from a slot nozzle.
  • the test data and fiber parameters are shown in Table 2.
  • Example 3 Analogously to Example 1, a suspension consisting of aqueous amine oxide and finely divided eucalyptus pulp was converted into a homogeneous solution of 11.8% cellulose (Cuoxam DP 605), 76.9% NMMO and 11.3% water , The zero shear viscosity was 6800 Pas, the relaxation time 18.6 s at 85 ° C (see FIG. 9).
  • the 4 cone nozzles in the spin pack were surrounded by a nozzle temperature control with heating rods designed as a plate (see FIG. 3).
  • the nozzle temperature control set to 60 ° C, consisted of nickel-plated brass and was insulated from the nozzle plate by a 0.5 mm thick Teflon film. Without nozzle temperature control, capillary cracks develop continuously. The results are shown in Table 3.
  • Example 4 1) measured on the individual filaments
  • Example 4 A LIST - Diskotherm B ® - kneader are metered continuously in 1110 g / min to a suspension consisting of 11.9% cellulose, 66.1% NMMO and 22% water, under vacuum, elevated temperature and shear 135 g / min of water withdrawn and removed via a discharge designed as a twin screw conveyor 975 g / min homogeneous solution with a melt temperature of 90 ° C, consisting of 13.5% cellulose, 75.2% NMMO and 11.3% water and formed as a "tube bundle heat exchanger" via the solution feed "with 9 thin-walled stainless steel tubes of 1.5 cm 0, cast with aluminum, fed to the spinning station while cooling to 85 ° C.
  • the relaxation time spectrum of the solution corresponds to FIG. 10, the relaxation time is 84.7 s.
  • the spinning package is designed as a ring (see FIG. 5), 9 cone nozzles (43 x 35 x 9.5 x 0.5 mm), each with 2500 spinning capillaries, are arranged in a circle.
  • the outlet diameter of the spinning capillaries is 90 ⁇ m (L / D ⁇ 1), the ratio of inlet to outlet cross section is 4: 1.
  • the nozzle temperature control forms a gold-plated copper plate, which is heated to 70 ° C with heating cartridges and insulated against the nozzle plate with a silicone layer has been.
  • the anodically oxidized aluminum support plate which is designed as a ring, contains 1750 flow channels with 0.3 cm 0.
  • the volume flow of 13.9 cm 3 / s results in a shear rate of 3.0 s "1.
  • the inflow chamber with a volume of 1670 cm 3 led to a residence time of 1.4 x ⁇ s ° c .

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Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Cellulosefasern und Cellulosefilamentgarnen
[Beschreibung]
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung-.von Cellulosefasern oder Cellulosefilamentgarnen aus Zellstoff nach dem Trocken-Naßextrusionsverfahren mit wässrigen
Aminoxiden als Lösungsmittel, bei dem man a) eine Dispersion aus Zellstoff und wässrigem Aminoxid bei erhöhter Temperatur unter Wasserentzug und Scherung in eine homogene Lösung mit einer Relaxationszeit im Bereich 0,3 - 90 s bei 85°C über- führt, b) die Lösung über eine Spinnlosungszufuhrung einem Spinnpaket mit mindestens einer Spinndüse zuführt, c) die Lösung im Spinnpaket ein Filter, eine Stützplatte, eine Anströmkammer und mindestens eine Spinnkapillare mindestens einer Spinndüse passiert, d) die zu Kapillaren verformten Lösungsstrahlen unter weiterem Verzug durch ein nicht fällendes Medium führt, kurz vor dem Eintritt in das Fällbad näherungsweise senkrecht zur Filamentlaufrichtung mit einem Gasstrom anbläst, im Fällbad die Cellulose ausfällt, und e) die Cellulosefäden am Ende der Fällbadstrecke durch Ablenken vom Fällbad trennt und die Fäden abzieht. Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zur Herstellung von Cellulosefasern oder -filamentgarnen aus Zellstoff nach dem Trocken- Naßextrusionsverfahren mit wässrigen Aminoxiden als Lösungsmittel, bestehend aus einer LösungsZuführung und einem Spinn- paket mit Siebfilterpackung, Stützplatte, Anströmkammer und Spinndüse (n) , die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet.
[Stand der Technik] Aus US 4 246 221 und US 4 416 698 ist das Lösen von Cellulose in wasserhaltigen Aminoxiden, das Verformen in Spinnkapillaren unter geringer Scherung, das Verziehen der Lösungsstrahlen in einem großen Luftspalt, das Fällen der Cellulose durch ein wässriges Aminoxid enthaltendes Spinnbad und das Abziehen der Cellulosefäden über eine Galette bekannt. In US 5 417 909 wird ein Verfahren beschrieben, das die Lösung unter hoher Scherung in den Spinnkapillaren verformt, die Lösungsstrahlen in einem kurzen Luftspalt verzieht, die Cellulose ausfällt und die Fäden bzw. Fadenschar über einen Spinntrichter erfasst und im Gleichstrom transportiert. In den EP 0 430 926, EP 0 494 852, EP 0 756 025 und WO 94/28 210 werden Spinnpakete mit Rund- und Rechteckdüsen mit unter- schiedlicher Spinnkapillarengeometrie und -anordnung beschrieben. In der EP 0 662 166 ist ein Spinndüseneinsatz aus Edelmetall rotationssymmetrisch angeordnet und die gebildete Fadenschar wird unmittelbar nach Verlassen der Spinnkapillaren von einem über Prallblech rotationssymmetrisch zugeführ- ten Luftstrom gekühlt. Bei dieser Anordnung ist zwangsläufig eine Undefinierte Kühlung Spinndüseneinsatzes aus Edelmetall zu erwarten.
Die EP 0 584 318, EP 0 671 492, EP 0 795 052, WO 94/28 218 und WO 96/21 758 beschreiben die unterschiedlichsten Formen des Behandeins der Fadenschar im Spalt zwischen Spinndüse und Fällbad mit Luft unterschiedlichen Wassergehaltes. Bei allen Spinnpaketen folgt eine Beheizung elektrisch oder durch einen mit Heizflüssigkeit gefüllten Doppelmantel. Die in Spinnplatten aus Edelstahl angeordneten Düsen bzw. Düsen- einsätze erfahren eine Temperierung durch Wärmeleitung über die Spinnplatte und diese erhält ihre Wärme über das Spinnpaket. Bei dieser üblichen Beheizungsart muss man mit einer mehr oder minder großen Temperaturverteilung über der Spinnplatte respektive den Spinndüsen rechnen. In WO 99/47733 und DE 100 19 660 werden nun Vorrichtungen beschrieben, die mit Hilfe eines gasförmigen Heizfluids die Temperatur der Celluloselösung über den Kapillarquerschnitt variieren sollen. In der DE 100 19 660 sind einzelne dünnwandige Spinnkapillaren aus Edelstahl von einem Ringspalt umgeben, durch den heiße Luft mit einer Temperatur oberhalb derer der Spinnlösung, beispielsweise von 150°C und mehr, die Spinnkapillaren umspült und dabei ein Strömungsprofil erzeugt, das zu Fasern mit hoher Schiingenreißlänge und gerin- ger Fibrillierung führen soll.
Nachteilig bei dieser Anordnung ist der vergleichsweise hohe Platzbedarf für die einzelne Spinnkapillare und die relativ aufwendige Konstruktion. Nach der DE 100 25 230 und DE 100 25 231 sollen Fasern mit hoher Schiingenreißfestigkeit und geringer Fibrillierung dadurch erhalten werden, dass der mittlere Wärmestrom und/oder die mittlere Beschleunigung über der Luftspaltbreite auf einem bestimmten Niveau gesteuert werden. Weiterhin ist bekannt, Faserstruktur und -eigenschaften durch bestimmte Nachbehandlungsverfahren zu verändern, wie Behandlung mit Vernetzungsmitteln (EP 0 783 602, EP 0 796 358), mit 10 - 18 % iger Natronlauge (WO 97/45 574) oder mit Alkanol, -diol, -triol in mindestens einem Waschbad (WO 97/25 462) . Diese Verfahren sind mit einem wesentlich erhöhten Aufwand verbunden.
Aus der DE 199 54 152 AI ist ein Verfahren zur Herstellung von Cellulosefasern und Cellulosefilamentgarnen nach dem Trocken-Naßextrusionsverfahren bekannt. Unzureichend gelöst ist hierbei die Frage einer verbesserten Temperaturführung und Temperaturkonstanz des Verfahrens.
Der veröffentlichte Stand der Technik lässt erkennen, dass beim Verspinnen von Celluloselösungen nach dem Trocken- Naßextrusionsprozess der Gestaltung der Temperaturführung eine entscheidende Bedeutung zukommt .
[Aufgabe der Erfindung]
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, die durch verbesserte Temperaturführung und -konstanz das Verspinnen von Cellulo- selösungen zu Fasern mit verbesserten Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich Gleichmäßigkeit, Nassreißfestigkeit und Fibrillierverhalten gestattet.
Die Beurteilung der Gleichmäßigkeit der Fasereigenschaften erfolgt vorteilhaft über den Variationskoeffizienten der Feinheit bzw. Reißfestigkeit und das Fibrillierverhalten durch Messen der Nassscheuerbestandigkeit. Die Methode zur Bestimmung der Nassscheuerbestandigkeit wurde in der Literatur [Mieck K.P.; Langner H. ; Nechwatal A. „Melliand Textil- berichte" 74 (1993) S. 945; „Lenzinger Berichte" 74 (1994) S. 61 - 68; und Mieck K.P.; Nicolai A; Nechwatal A. ; „Lenzinger Berichte" 76 (1997) S. 103] ausführlich beschrieben. Das Maß der Nassscheuerbestandigkeit ist die erforderliche Tourenzahl einer mit einem Cellulosegewebe bespannten Walze bestimmter Geometrie, die zum Bruch einer unter definierter Spannung stehenden befeuchteten Faser führt. Die Lyocellfasern erreichen in der Regel ein Niveau von 5 - 35 Scheuertouren. Der Schwerpunkt der vorliegenden Erfindung liegt nicht vordergründig auf der Einhaltung einer bestimmten Temperatur, sondern vielmehr auf der Minimierung der Abweichungen von einem Sollwert sowohl über dem Querschnitt der Lösungszuführung als auch zwischen und innerhalb der Düsen bzw. den Spinnkapillaren . Die Temperaturabhängigkeit der Viskosität von Celluloselösun- gen folgt einer logarithmischen Funktion der Form lnη0 = lnKη + EA / RT mit η0 = Nullscherviskosität; Kη = Konstante ; EA = Aktivierungsenergie; R = Allgemeine Gaskonstante und T = Temperatur in K. Die Abhängigkeit der Viskosität von der Temperatur ist für Celluloselosungen extrem groß, ihre Wärmeleitfähigkeit entspricht dagegen weitgehend der eines Isolators. Für eine Lösung mit 12 % Cellulose (Nadelholzzellstoff) bzw. 14 % (Eukalyptuszellstoff) folgt die Temperaturabhängigkeit der Nullscherviskosität der experimentell ermittelten Beziehung lnη0 = - 16,7565 + 9105 1/T bzw. lnη0 = - 18,0464 + 10055 l/T Für eine Spinntemperatur von beispielweise 80 ± 1 °C beträgt die Nullscherviskosität der Lösung 8400 ± 600 Pas bzw. 34100 ± 2750 Pas. Berücksichtigt man, dass für die Strukturausbildung im Spalt die Dehnviskosität von vorrangiger Bedeutung ist, und diese mindestens dem 3 -fachen Wert der Nullscherviskosität entspricht, so werden die hohen Anforderungen an die Temperaturführung beim Spinnen unterstrichen. Die signifikante Änderung der Viskosität mit der Temperatur wird zusätzlich durch die Abhängigkeit von der Schergeschwindigkeit beim Fließen bzw. von der Dehngeschwindigkeit beim Verformen im Spalt überlagert. Celluloselosungen besitzen ein extrem viskoelastisches Verhalten und die Relaxationszeiten nach Scherung liegen deutlich über denen anderer Polymerer. Aus diesem Grunde müssen beim Transport und Verformen der Celluloselosungen sowohl Temperatur als auch Scher- und Dehngeschwindigkeit sowie die Relaxationszeit berücksichtigt werde . Die Relaxationszeiten der Celluloselosungen lassen sich aus den oszillographisch aufgenommenen Deformationskurven der Abhängigkeit von Speicher- und Verlustmodul über der Scherung berechnen (Die Bestimmung ist ausführlich beschrieben von Ch. Michels, Das Papier, 1998 / 1 Seite 3 - 8) . Die chemische Beschaffenheit der Celluloselösung verlangt für die Fertigung der Vorrichtungen Edelstahl oder Edelmetalle. Edelmetalle kommen nur im Ausnahmefall der „Hütchendüsen" zum Einsatz. Edelstahle können aber auf Grund ihrer vergleichsweise geringen Wärmeleitfähigkeit zu erheblichen Problemen beim Beheizen / Temperieren der Celluloselösung beim Transport und beim Verformen im Spinnpaket führen.
Die Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren ( Fig. 1 + 2) dadurch gelöst, dass die Lösung in Stufe b) die als Wärmetauscher ausgebildete LösungsZuführung (3) , gegebenenfalls temperierbar, durchströmt, in Stufe c) zunächst eine als Wärmeaustauscher ausgebildete Stützplatte (1) mit Strömungskanälen (1.1) unter einer Schergeschwindigkeit von -<30[5_1J passiert, anschließend die aus Stützplatte (1) und Zwischenring (5) gebildete Anströmkammer (5.1) mit einer Verweilzeit von tv ≥ durchläuft und danach in mindestens einer Spinnkapillare mindestens einer Hütchenspinndüse (6) , die mit einer separaten Düsentemperierung (2) , einschließlich Isolierung (2.1), versehen ist, deren Temperatur vorzugsweise unterhalb der der Celluloselösung im Inneren der Hütchendüse liegt, zum Filament bzw. Filamentbündel verformt und diese in Stufe d) kurz vor Eintritt in das Fällbad mit einem flächen- förmig ausgebildeten Gasstrom von 2 - 20 1/min und Hütchendü- se (6) im nahezu rechten Winkel schwach anbläst .
Der Transport der Lösung durch die als Wärmetauscher ausgeführte LösungsZuführung (3) und Stützplatte (1) in Verbindung mit der Anströmkammer (5.1) gewährleistet, dass alle Spinnkapillaren der Hütchendüse (n) von einer vollständig rela- xierten Lösung gleicher Temperatur angeströmt werden und über die Düsentemperierung (2) mit Isolierung (2.1) eine Wärmeab- strahlung durch die Edelmetalldüsenoberfläche gesteuert werden kann. Es wurde gefunden, dass die Temperaturvergleichmäßigung über die als Wärmeaustauscher ausgebildete Stützplatte (1) und Lösungszuführung (3) in Kombination mit der vollständigen Relaxation der Lösung in der Anströmkammer (5.1) zu einer signifikanten Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Fasereigenschaften führt. Das findet seinen Niederschlag in deutlich geringeren Variationskoeffizienten der Fasereigenschaften, beispielsweise der Reißfestigkeit von 15 - 25 auf 3 - 10 %. Überraschenderweise hat sich ferner gezeigt, das die Fadenspannung im Spalt zwischen Spinnkapillaraustritt und Fäll- badeintritt über die Düsentemperierung (2) in weiten Grenzen variiert werden kann, insbesondere wenn die Temperatur der Düsentemperierung (2) kleiner oder höchstens gleich der der Spinnmasse ist.
Die experimentell zugängliche Fadenspannung ist vordergründig durch das Produkt von Dehnviskosität und Dehngeschwindigkeit determiniert. Die Dehngeschwindigkeit lässt sich aus der Beziehung a worin vs die Spritzgeschwindigkeit, a die Länge des Spaltes zwischen Spinndüsenaustritt und Fällbadeintritt und SVa den Spinnverzug im Spalt bedeuten, bestimmen. Unter der Voraussetzung, dass die Dehnspannung im Spalt weitgehend identisch ist mit der Fadenspannung (Vernachlässigung der Reibung) , folgt die Dehnviskosität aus der Beziehung
ηD = 6,12■ P' a ' σe . e'V [MPas]
worin p die Dichte der Lösung in g/cm3, a den Luftspalt in cm, σF' die Fadenspannung in cN/tex und va die Abzugsgeschwindigkeit in m/min bedeutet. In Fig. 6 ist die Änderung der Dehnviskosität über der Dehn- geschwindigkeit für das Verspinnen einer Lösung nach Fig. 2 mit einer Cellulosekonzentration von 12,4 % und einer Massetemperatur von 80°C für verschiedene Temperaturen (28, 43, 64 und 86°C) der Düsentemperierung dargestellt. Das Ergebnis ist ein völlig unerwartetes Verhalten, da die Dehnviskosität mit der Dehngeschwindigkeit eine analoge Abnahme wie die Scherviskosität mit der Schergeschwindigkeit zeigen sollte. Es wurde gefunden, dass mit steigender Dehnviskosität die Trocken- und Nassreißfestigkeit, das Reißkraftverhältnis und die Nassscheuerbestandigkeit zunimmt. Beim Verspinnen von Lösungen aus Baumwoll-Linters-Zellstoffen konnten Fasern mit einem Reißkraftverhältnis trocken/nass von 100 % ersponnen werden. Weiterhin gestattet das erfindungsgemäße Verfahren eine deutliche Erweiterung des Viskositätsbereiches, in welchem die Celluloselosungen ohne Probleme verspinnbar sind bzw. es gestattet das Spinnen bei vergleichsweise tieferen Temperatu- ren oder höheren Cellulosekonzentrationen.
Die Aufgabe wird ferner bei der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Lösungszuführung (3) aus einem Rohr, gefüllt mit einem oder mehreren, gegebenenfalls beheizbaren, von Strömungskanälen durchzogenen Körper (n) hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet wird, dass die Stützplatte (1) aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht, die Dimensionierung der Strömungskanäle (1.1)
32 - V der Beziehung χ = ≤ 30s~l genügt , worin /die Scherge- π- N -D schwindigkeit in 1/s, V den Volumenstrom in cm3/s, D den Durchmesser der Strömungskanäle in cm und N die Anzahl der Kanäle bedeuten, die Anströmkammer (5.1) die Beziehung
tv = —r- > Λ °c [s] erfüllt, worin tv die Verweilzeit in s, VAK das
Volumen der Anströmkammer in cm3, V den Volumenstrom in cm3/s und Relaxationszeit der Lösung bei 85°C am Häufig- keitsmaximum des Relaxationszeitspektrums bedeuten und die Hütchendüse [n] (6) von einer separaten Düsentemperierung (2) mit Isolierung (2.1) umgeben sind.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Lösungszuführung besteht diese aus einem Stahlrohr, in das ein oder mehrere dünnwandige Edelstahlrohre zum Transport der Lösung eingezogen sind und wo zum Wärmeaustausch und zur Druckstabilisierung die Zwischenräume mit Aluminium ausgegossen sind. In Fig. 4 ist die Düsentemperierung für eine Filamentspinn- stelle dargestellt. Die Hütchenspinndüse (6) ist von der Düsentemperierung (2) , bestehend aus einem Material hoher
Wärmeleitfähigkeit mit Klemmspalt (2.3) und Widerstandswicklung (2.2) umgeben. Die Düsentemperierung ist wie in (6.1), Fig. 4 überzeichnet dargestellt, leicht konisch ausgebildet, um einen festen Sitz der Düsentemperierung auf der Hütchendüse zu gewährleisten. Die Dicke der Düsentemperierung beträgt in der Regel 3 - 6 mm. Zum Betreiben der Widerstandsheizung dient NiedervoltSpannung, vorzugsweise 24 V.
In Fig. 3 ist die Düsentemperierung (2) mit reihenförmiger Anordnung der Hütchenspinndüsen (6) dargestellt. Die Temperierung erfolgt über die Heizpatronen (2.2). Diese Anordnung kann wie in Fig. 2 dargestellt, sowohl für Spinnfasern als auch für Filamentgarne Einsatz finden. Fig. 5 zeigt schließlich eine für Spinnfasern bevorzugte Anordnung der Düsentemperierung (2) mit Heizpatronen (2.2) und Hütchenspinndüsen (6) . Die kreisförmig ausgebildete Anblasdüse (12) ist analog Fig. 2 angeordnet und bläst die Filamentbündel kurz vor Eintritt in das Fällbad radial an. Der Durchmesser der Hütchenspinndüsen beträgt für textile Filamentgarne vorzugsweise 12 und 20 mm und für technische Filamentgarne und Spinnfasern vorzugsweise 20 und 35 mm. Die Spinnkapillardichte liegt in Abhängigkeit vom Endprodukt zwischen 15 und 400 Spinnkapillaren/cm2. An die Spinnkapillaren selbst werden keine besonderen Anforderungen gestellt. Entsprechend der Materialstärke der Hütchendüsen von vorzugsweise 0,5 mm beträgt die Gesamtlänge der Spinnkapillaren ebenfalls 0,5 mm. Das Verhältnis von Kapillareingangs- und Kapillarausgangsquerschnitt beträgt vorzugsweise 2 : 1 bis
10 : 1, der Übergang erfolgt vorzugsweise kontinuierlich, der zylindrisch ausgebildete Spinnkapillarenausgang hat einen Durchmesser D von vorzugsweise 80 - 140 μm und das L/D Verhältnis beträgt vorzugsweise 1. Für die Fertigung der Wärmetauscher, die von Celluloselösung umgeben sind, d.h. LösungsZuführung und Stützplatte hat sich vernickeltes oder anodisch oxydiertes Aluminium als günstig erwiesen. Kupfer und Messing, auch oberflächenveredelt, scheiden wegen fehlender chemischer Beständigkeit aus. Auch bei sorgfältigster Oberflächenveredlung ist beim Kontakt mit der Celluloselösung die Bildung von Kupferionen zu beobachten, die zu einem unvertretbaren Sicherheitsrisiko führen können. Für die Düsentemperierung kann dagegen neben oberflä- chenveredeltem Aluminium auch problemlos Kupfer oder Messing, bevorzugt in oberflächenveredelter Form Anwendung finden. Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung sollen Ausführungsbeispiele erläutern.
Beispiel 1
In einem Vertikalkneter wird eine Suspension aus Fichtensul- fitzellstoff und wässrigem N-Methylmorpholin-N-oxid (NMMO) unter Vakuum, erhöhter Temperatur und Scherung soviel Wasser entzogen, bis eine homogene Lösung bestehend aus 12,4 % Cellulose (Cuoxam DP 530), 76,2 % NMMO und 11,4 % Wasser entsteht. Bei 85°C betrug die Nullscherviskosität 7600 Pas, die Relaxationszeit 5,2 s (Fig. 8). Der Spinnkopf, mit Doppelmantelheizung, enthielt wahlweise eine Stützplatte aus Edelstahl oder vernickeltem Aluminium von 64 mm 0 und 10 mm Stärke, auf der in 3 Lochreihen 40 Strömungskanäle mit 3 mm 0 angeordnet sind. Ein Ring zwischen Stützplatte und Düsenplatte zur Aufnahme von 2 Hütchendüsen bildete eine Anströmkammer mit 23 cm3 Volumen. Die Hütchendüsen hatten insgesamt 60 Spinnkapillaren mit 130 μm Ausgangsdurchmesser, das Verhältnis von Eingangs- zu Ausgangquerschnittfläche betrug 2,7. Sie konnten wahlweise mit 2 Düsentemperierungen aus Messing mit Widerstandsheizung (24 V) gem. Fig. 4 ausgerüstet werden. Das Spinnen der Feinheiten 1,2 und 1,6 dtex bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 100 m/min erfolgte in den Varianten A - mit Stützplatte aus Edelstahl, B - mit Wärmeverteiler aus vernickeltem Aluminium und C - mit Wärmeverteiler und Düsentemperierung. Die Temperatur der Spinnmasse im Anströmraum und die der Düsentemperierung betrug 86°C. Die Anblasluftmenge lag bei 5 1/min und Düse. Die Versuchsdaten und die Eigenschaften der ersponnenen Fasern enthält Tabelle 1.
Beispiel 2
Eine Suspension von Baumwoll-Linters-Zellstoff in wässrigem NMMO wird analog Beispiel 1 in eine Lösung, bestehend aus 12,0 % Cellulose (Cuoxa DP 579), 76,5 % NMMO und 11,5 % Wasser, überführt. Die Nullscherviskosität betrug 6630 Pas und die Relaxationszeit 1,7 s bei 85°C (vergleiche Fig.7). Die Spinnanordnung entsprach im wesentlichen Variante C in Beispiel 1 mit den Unterschied, dass zum Spinnen eine Hütchendüse (25 x 20 x 9,5 x 0,5 mm) mit 750 Spinnkapillaren von 90 μm Aus-gangsdurchmesser und einem Verhältnis Eingangs- zu Ausgangsquerschnitt von 6,25 diente.
Ersponnen wurde eine Feinheit von 1,2 dtex bei einer Spinnmassetemperatur von 76°C und verschiedenen Temperaturen der Düsentemperierung (43, 60 und 86°C) . Ein Verspinnen dieser Lösung bei Massetemperaturen kleiner 80°C ist ohne zusätzliche Düsentemperierung nicht möglich.
Kurz vor Eintritt in das Fällbad wurde das Filamentbündel aus einer Schlitzdüse mit 8 1 /min Luft angeblasen. Die Versuchs- daten und Faserparameter enthält Tabelle 2.
Beispiel 3 Analog Beispiel 1 wurde eine Suspension, bestehend aus wäss- rigem Aminoxid und feinst verteiltem Eukalyptus - Zellstoff, in eine homogene Lösung aus 11,8 % Cellulose (Cuoxam DP 605), 76,9 % NMMO und 11,3 % Wasser überführt. Die Nullscherviskosität betrug 6800 Pas, die Relaxationszeit 18,6 s bei 85°C (vergl. Fig. 9) .
Zum Verspinnen diente ein über Doppelmantel flüssigkeitsbe- heiztes Rechteckspinnpaket mit 4 in Reihe angeordneten Hüt- chenspinndüsen (25 x 20 x 9,5 x 0,5 mm) mit jeweils 200 Spinnkapillaren mit einem Ausgangsdurchmesser von 140 μm. L/D - Verhältnis des zylindrischen Teil ~ 1. Das Verhältnis von Eintritts- zu Austrittsquerschnitt betrug 5,0. Über die LösungsZuführung gelangten kontinuierlich 150 g/min Spinnlösung von 80°C Massetemperatur zum Spinndüsenfilter, pas- sierten eine Rechtecklochplatte (50 x 150 x 10 mm) aus vernickeltem Aluminium mit 500 Bohrungen von 0,25 cm 0, eine Anströmkammer mit 90 cm3 Volumen, wurden zu 4 Filamentgarnen mit jeweils 200 Einzelfilamenten verformt, über einen Luftspalt von 35 mm verzogen, über eine Schlitzdüse mit 4 1/min u. Düse Luft angeblasen, die Cellulose im Fällbad ausgefällt, mit 200 m/min abgezogen, gewaschen, getrocknet, aviviert und als Filamentgarn aufgewickelt. Die 4 Hütchendüsen im Spinnpaket waren von einer als Platte (vergl . Fig. 3) ausgebildeten Düsentemperierung mit Heizstäben umgeben. Die Düsentemperierung, auf 60°C eingestellt, bestand aus vernik- keltem Messing und war durch eine 0,5 mm dicke Teflonfolie gegen die Düseplatte isoliert. Ohne Düsentemperierung entstehen laufend Kapillarrisse. Die Ergebnisse enthält Tabelle 3.
1) gemessen an den Einzelfilamenten Beispiel 4 Einem LIST - Diskotherm B ®- Kneter werden kontinuierlich 1110 g/min einer Suspension, bestehend aus 11,9 % Cellulose, 66,1 % NMMO und 22 % Wasser zudosiert, unter Vakuum, erhöhter Temperatur und Scherung 135 g/min Wasser entzogen und über einen als Doppelschneckenförderer ausgebildeten Austrag 975 g/min homogene Lösung mit einer Massetemperatur von 90°C, bestehend aus 13,5 % Cellulose, 75,2 % NMMO und 11,3 % Wasser entnommen und über die LösungsZuführung ausgebildet als „Rohrbündelwärmetauscher" mit 9 dünnwandigen Edelstahlrohren von 1,5 cm 0, ausgegossen mit Aluminium, der Spinn- stelle unter gleichzeitiger Kühlung auf 85°C zugeführt. Das Relaxationszeitspektrum der Lösung entspricht Fig. 10, die Relaxationszeit beträgt 84,7 s.
Das Spinnpaket ist als Ring (vergl . Fig. 5) ausgebildet, 9 Hütchendüsen (43 x 35 x 9,5 x 0,5 mm) mit jeweils 2500 Spinn- kapillaren sind im Kreis angeordnet. Der Austrittsdurchmesser der Spinnkapillaren beträgt 90 μm (L / D ~ 1) , das Verhältnis von Eintritts- zu Austrittsquerschnitt 4 : 1. Die Düsentemperierung bildet eine vergoldete Kupferplatte, die mit Heizpatronen auf 70°C temperiert, und mit einer Silikonschicht gegen die Düsenplatte isoliert wurde.
Die als Ring ausgebildete Stützplatte aus anodisch oxydiertem Aluminium enthält 1750 Strömungskanäle mit 0,3 cm 0. Aus dem Volumenstrom von 13,9 cm3/s ergibt sich eine Schergeschwindigkeit von 3,0 s"1. Die Anströmkammer mit einem Volumen von 1670 cm3 führte zu einer Verweilzeit von 1,4 x Λs °c .
Nach Verformen der Lösung zu 9 x 2500 Fäden passierten diese unter Verzug und Anblasen über eine Rundschlitzdüse mit 15 1 Luft/min u. Düse einen Luftspalt und das Fällbad von 2,5 cm bzw. 17 cm, wurden zum Kabel vereinigt, gewaschen, in Stapel geschnitten und nachbehandelt. Die Faserprüfwerte enthält Tabelle 4.
[Bezugszeichenliste]
(I) Stützplatte
(2) Düsentemperierung
(2.1) Isolierung (Düsentemperierung)
(2.2) Heizpatronen
(2.3) Klemmspalt
(3) LösungsZuführung
(4) Siebfilterpackung
(5) Zwischenring (5.1) Anströmkammer
(6) Hütchendüse (n) (6.1) konische Ausführung
Düsentemperierung
(7) Dichtungen
(8) Spinnpakethalterung
(9) Spinnbad
(10) Filamentgarn / Faserkabel
(II) Fadenleitelement
(12) Anblasdüse [Anhängende Zeichnungen]
Anzahl Anhängende Zeichnungen : [10]
Fig.l Spinnkopf
Fig.2 Spinnanordnung für Mehrfachspinnen
Fig.3 Düsentemperierung mit reihenförmiger Anordnung der Hü chenspinndüsen
Fig.4 Düsentemperierung für eine Filamentspinnstelle
Fig.5 Düsentemperierung mit radialer Anordnung der Hütchenspinndüsen
Fig.6 Änderung der Dehnviskosität über der Dehngeschwindigkeit bei unterschiedlicher Düsentemperierung
Fig.7 Relaxationsspektrum für Beispiel 2
Fig.8 Relaxationsspektrum für Beispiel 1
Fig.9 Relaxationsspektrum für Beispiel 3
Fig.10 Relaxationsspektrum für Beispiel 4

Claims

[Patentansprüche]
1. Verfahren zur Herstellung von Cellulosefasern oder - filamenten aus Zellstoff nach dem Trocken- Naßextrusionsverfahren mit wässrigen Aminoxiden, insbesondere N-Methylmorpholin-N-oxid als Lösungsmittel, bei dem man a) eine Dispersion aus Zellstoff und wässrigem Aminoxid bei erhöhter Temperatur unter Wasserentzug und Scherung in eine homogene Lösung mit einer Relaxationszeit λm im Bereich 0,3 - 90 s bei 85°C überführt, b) die Lösung über eine Spinnlosungszufuhrung einem Spinnpaket mit mindestens einer Spinndüse zuführt, c) die Lösung im Spinnpaket einen Filter, eine Stützplatte, eine Anströmkammer und mindestens eine Spinnkapillare mindestens eine Spinndüse passiert, d) die zu Kapillaren verformten Lösungsstrahlen unter weiterem Verzug durch ein nicht fällendes Medium führt, kurz vor dem Eintritt in das Fällbad näherungsweise senkrecht zur Filamentlaufrichtung mit einem Gasstrom anbläst, im Fällbad die Cellulose ausfällt, und e) die Cellulosefäden am Ende der Fällbadstrecke durch Ablenken vom Fällbad trennt und die Fäden abzieht, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung in Stufe b) die als Wärmetauscher ausgebildete LösungsZuführung (3) durchströmt, in Stufe c) zunächst eine als Wärmeaustauscher ausgebildete Stützplatte (1) mit Strömungskanälen (1.1) unter einer Schergeschwindigkeit von /≤SO^' passiert, anschließend die Anströmkammer (5.1) mit einer Verweilzeit von tv > durchläuft und danach in mindestens einer Spinnkapillare mindestens einer Hütchenspinndüse, die mit einer separaten Düsen- temperierung (2) einschließlich Isolierung (2.1) versehen ist, und eine Temperatur, die unterhalb der der Celluloselösung im Inneren der Hütchendüse (6) liegt, zum Filament bzw. Filamentbündel verformt und diese in Stufe d) kurz vor Ein- tritt in das Fällbad mit einem flächenförmig ausgebildeten Gasström von
2 - 20 1/min und Hütchendüse im nahezu rechten Winkel schwach anbläst . 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Zellstoffe aus Holz, Baumwoll-Linters oder anderen Ein- jahrespflanzen in homogene Lösungen mit einer Relaxationszeit
Asχc von vorzugsweise 0,5 - 12 s überführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schergeschwindigkeit beim Passieren des Wärmetauschers vorzugsweise im Bereich 0,1 - 3 s"1 liegt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Spinnlösung im Bereich 60 bis 100 °C und die Temperatur der Düsentemperierung im Bereich 30 bis 95°C liegt.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom in Stufe d) durch atmosphärische Luft gebildet wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass in Stufe d) das Filamentbündel kurz vor Eintritt in das Fällbad vorzugsweise auf einer Länge von < 5 mm mit 8 -10 1/min und Düse Luft angeströmt wird.
7. Vorrichtung zur Herstellung von Cellulosefasern oder - filamentgarnen aus Zellstoff nach dem Trocken- Naßextrusionsverfahren mit wässrigem Aminoxid als Lösungsmittel bestehend aus der LösungsZuführung (3) und einem Spinnpaket mit der Siebfilterpackung (4) , der Stützplatte (1) mit Strömungskanälen (1.1), dem Zwischenring (5) mit Anströmkammer (5.1), mindestens einer Hütchendüse (6), den Dichtun- gen (7) und der Spinnpakethalterung (8) nach Verfahren gemäß
Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösungszuführung (3) aus einem Rohr, gefüllt mit einem oder mehreren, von Strömungskanälen durchzogenen Körper (n) hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet wird, dass die Stützplatte (1) aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht, die Dimensionierung der Strömungskanäle (1.1) der Beziehung
32 -V γ < 30s"' genügt , π- N-D'
die Anströmkammer (5.1) die Beziehung tv = - - ≥ A*Xc [s]
erfüllt und die Hütchendüse [n] (6) von einer separaten Düsentemperierung (2) mit Isolierung (2.1) umgeben sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die LösungsZuführung (3) aus einem Rohr, gefüllt mit einem oder mehreren von Strömungskanälen durchzogenen Körper (n), temperierbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Strömungskanälen durchzogenen Körper hoher Wärmeleitfähigkeit in LösungsZuführung (3) aus oberflächenbehandeltem, vorzugsweise anodisch oxidiertem oder vernickeltem Aluminium bestehen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Strömungskanälen durchzogenen Körper hoher Wärmeleitfähigkeit in der LösungsZuführung (3) durch Heizpatronen oder Widerstandsheizung temperiert werden können.
11. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die als Wärmetauscher ausgebildete Stützplatte (1) aus oberflächenveredeltem, vorzugsweise aus anodisch oxidiertem oder vernickeltem Aluminium, gegebenenfalls unter Zusatz von Legierungsbestandteilen, besteht.
12. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hütchendüsen (6) aus Edelmetall, vorzugsweise aus einer Gold / Platin - Legierung (70 / 30) bestehen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Eingangs- und Ausgangsquer- schnitt der Spinnkapillaren zwischen 2 : 1 und 10 : 1 liegt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hütchendüse (6) ringförmig von der Düsentempe- rierung (2) umgeben und durch einen Luftspalt (2.1) thermisch vom Düsenpaket getrennt ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung (2.1) durch eine dünne Schicht Silikongummi, Teflon oder ähnlichem erfolgt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsentemperierung (2) aus einem Metallring hoher Wärmeleitfähigkeit, elektrischer Widerstandswicklung (2.2) und Klemmspalt (2.3) besteht.
17. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsentemperierung (2) bei reihenförmiger Anordnung der Hütchendüsen (6) aus einer Metallplatte hoher Wärmeleitfähigkeit und Heizpatronen (2.2) gebildet wird.
18. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsentemperierung (2) bei kreisförmiger Anordnung der
Hütchendüsen (6) durch einen Metallring mit Heizpatronen (2.2) gebildet wird.
19. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallring bzw. die Metallplatte der Düsentemperierung (2) aus Aluminium, Kupfer, Messing oder Edelmetall besteht.
20. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Metallplatte der Düsentemperierung (2) oberflächenveredelt, vorzugsweise anodisch oxydiert, vernickelt, verchromt, versilbert oder vergoldet ist.
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