WO1997041284A1 - Verfahren zur herstellung cellulosischer formkörper - Google Patents

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WO1997041284A1
WO1997041284A1 PCT/EP1997/001986 EP9701986W WO9741284A1 WO 1997041284 A1 WO1997041284 A1 WO 1997041284A1 EP 9701986 W EP9701986 W EP 9701986W WO 9741284 A1 WO9741284 A1 WO 9741284A1
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region
conical
diameter
nozzle
nozzle channel
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PCT/EP1997/001986
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French (fr)
Inventor
Günter FRISCHMANN
Original Assignee
Akzo Nobel N.V.
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Classifications

    • 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
    • D01D4/02—Spinnerettes
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a cellulosic shaped body, in which a solution containing cellulose and tertiary amine N-oxides exits through a nozzle, comprising at least one nozzle channel with an inflow region, an outflow region and a nozzle channel , extruded, then passed through an air gap, optionally stretched in this and finally coagulated in a precipitation bath, the at least one nozzle channel having a conical area facing the inflow area with a decreasing diameter in the direction of the nozzle channel outlet.
  • Solutions of cellulose as a highly polymeric material in tertiary amine N-oxides have not only viscous properties but also elastic properties.
  • the flow behavior of such solutions is influenced by the totality of these properties, the so-called viscoelastic properties.
  • the result of this is that, for example, when such solutions flow through nozzles after the solution has emerged from the nozzles, there is a jet widening comes, ie the diameter of the solution jet leaving the nozzle channel is larger than the outlet diameter of the nozzle channel.
  • the extent of the beam expansion is influenced, for example, by the throughput through the nozzle or the shape of the nozzle channel.
  • Threads by extrusion of the said cellulose solutions through nozzles must be stretched to achieve a desired small diameter of the finished thread, in order to reach the final thread diameter from the maximum thread diameter in the area of the beam expansion.
  • Such stretching leads to an orientation of the cellulose molecules in the thread.
  • an orientation that is too high has a disadvantageous effect in the sense of insufficient stretching of the finished threads. Small strains are undesirable in most cases.
  • EP-A-494 852 discloses a process for the production of cellulosic moldings, in particular cellulosic threads, in which a cellulosic amine-N-oxide solution is pressed through a nozzle, then passed through an air gap, optionally stretched in this and finally in is coagulated in a precipitation bath.
  • the nozzles used in accordance with this document are long-channel nozzles, which in a preferred embodiment have a channel length of approximately 1500 ⁇ m and a minimum diameter of at most 70 ⁇ m.
  • the channel contour of these nozzles is designed so that on the outlet side there is a cylindrical region with a length of at least 1/4, preferably 1/3 of the total length of the nozzle channel, which widens conically towards the inlet side.
  • Nozzles with such a long cylindrical area on the outlet side combined with the small diameters specified in EP-A-494 852, have the disadvantage that flow instabilities occur through the nozzle even at relatively low throughputs of cellulosic solutions.
  • high process speeds can be taken into account, also taking into account the high pressure build-up caused by the design and length of the nozzle channel cannot be realized.
  • a safe and accurate manufacture of such nozzles is difficult.
  • DE-A-44 09 609 discloses a process for spinning cellulose fibers and filament yarns from solutions of cellulose in water-containing amine N-oxides by a dry-wet extrusion process by extruding the solutions through die channels, in which the Solution after leaving the nozzle channels, for example passed through an air gap, stretched there and then coagulated in a precipitation bath.
  • the nozzle channels with a total length between 200 ⁇ m to 800 ⁇ m have a first cylindrical region on the inlet side, which in the direction of the outlet side has a second cylindrical region with a smaller diameter that is between 40 ⁇ m and 100 ⁇ m and a length between 40 ⁇ m and 180 ⁇ m passes. There is a conical transition area between the first and the second cylindrical area.
  • the short-channel nozzles constructed in this way according to DE-A-44 09 609 have a lower pressure build-up than the long-channel nozzles of EP-A-494 852 and can be manufactured more easily because of the short length of the outlet channel with a small diameter.
  • the nozzles according to DE-A-44 09 609 also have the disadvantage that flow instabilities occur relatively early due to the design of the nozzle channel and thus high process speeds cannot be achieved either.
  • DE-A-39 23 139 describes a method for gel spinning ultra high molecular weight polyethylene, in which nozzles with nozzle channels are used, the cross section of which is trumpet-shaped, funnel-shaped or pseudo-hyperbolic to the exit side.
  • the channels of these nozzles can also have a funnel-shaped opening part, which can be conical, which then either changes abruptly or after a transition to a conical shape in which the cone unites has a more acute opening angle than the cone of the inlet part.
  • the spinning solutions used in gel spinning processes differ significantly from the cellulosic solutions of the present invention in rheological terms.
  • the polyethylene solutions used according to DE-A-39 23 139 have concentrations of up to a maximum of 6% by weight and are therefore low concentrated. For a gel spinning process as described in DE-A-39 23 139, this is typically necessary so that the polymer molecules are dispersed and so that a pronounced orientation and stretching of the molecules can be achieved in the spinning process.
  • the concentrations of the cellulose solutions according to the present invention are in the range of at least 10% by weight. Different rheological behavior also results in different requirements for the design of the nozzles through which the respective spinning solutions are extruded.
  • the at least one nozzle channel has a second conical area facing the outflow area with a decreasing diameter in the direction of the nozzle channel outlet, that the first conical area has a rounded area with the connected to the second conical region is that the first conical region has a larger opening angle than the second conical region and that the second conical region has a length-to-diameter ⁇ L / D) ratio, based on the diameter D of the nozzle channel outlet, of between 1 and 15.
  • Rounded in the sense of the present invention means an embodiment of the transition from the first to the second cone-shaped region which has no edges, kinks or other discontinuities, i.e. So that the transition between the conical areas takes the form of a continuous curve. As a rule, the above-mentioned transition region will open tangentially into the adjacent conical regions.
  • the second cone-shaped region therefore shows that used in the method according to the invention.
  • Nozzles advantageously have an opening angle ⁇ between 3 ° and 20 °, particularly advantageously an opening angle ⁇ between 6 ° and 12 °.
  • Excellent experiences are made with nozzles whose second conical area has an opening angle ⁇ of 8 ° or 10 °.
  • the opening angle of the conical regions is to be understood to mean twice the angle between the nozzle channel axis and the cone wall.
  • nozzles with a diameter D of the nozzle channel outlet in the range between 20 ⁇ m and 300 ⁇ m.
  • the length-to-diameter (L / D) ratio of the second conical region, based on the diameter D of the nozzle channel outlet is between 1 and 15, preferably 5 to 10.
  • the onset of flow instabilities is greatly influenced by the configuration of the area of the nozzle channel located in front of the outlet area.
  • this region of the nozzle channel lies in front of the second conical region and comprises, on the one hand, the first conical region and the region which connects the first conical region to the second conical region. It has been found that the onset of flow instabilities can also be shifted to higher throughputs through the nozzle if, according to a preferred embodiment of the method, the first conical region of the nozzles used has an opening angle ⁇ of less than 120 ° is executed, but this opening angle ⁇ must always meet the condition of being larger than the opening angle ⁇ of the second conical region. It is advantageous here if the opening angle ⁇ of the first conical region is 40 ° to 60 ° larger than that of the second conical region.
  • Opening angles ⁇ of the first conical region between 40 ° and 90 ° are particularly preferred. Angles ⁇ with 50 °, 60 ° and 75 ° have proven to be particularly favorable.
  • connection of the first conical region of the nozzle channel to the second conical region is important for the insertion of flow instabilities.
  • this connection is carried out as a rounded region, with various embodiments of the rounding being possible.
  • the rounded area has a circular arc contour which essentially merges tangentially into the adjacent conical areas.
  • the rounded region has a hyperbolic contour which merges essentially tangentially into the adjacent conical region.
  • the nozzles used in the method according to the invention thus have an improved property profile with regard to the onset of flow instabilities and, due to the contour of the nozzle channel, also lead to a comparatively low pressure build-up at high throughputs. As a result, achieve a significant increase in process speed by means of the method according to the invention.
  • the nozzles used in the method according to the invention can e.g. Compared to nozzles with long, cylindrical channels of small diameter, manufacture is easier and more precise, especially if, in accordance with a preferred embodiment of the nozzles according to the invention, a - as short as possible - cylindrical outflow area attaches to the second cone-shaped area in the direction of the nozzle channel outlet ⁇ closes.
  • this cylindrical outflow area By means of this cylindrical outflow area, the accuracy of the outlet diameter D of the nozzle channel can be increased and the fluctuation range of the outlet diameter D from nozzle channel to nozzle channel can be reduced without increasing the demands on the manufacturing body with regard to the depth of penetration of the second conical area into the nozzle body accuracy of the nozzles must be set. It has been found here that this cylindrical outflow area does not diminish the advantages achieved by the design according to the invention of the areas located in the direction of the nozzle channel inlet in front of the cylindrical outflow area.
  • Said cylindrical outflow region advantageously has a diameter which is equal to the smallest diameter of the adjacent conical region.
  • the cylindrical outflow region has a length 1 between 2 ⁇ m and 40 ⁇ m, in a particularly preferred embodiment a length 1 between 5 ⁇ m and 20 ⁇ m. Excellent experiences have been made when using nozzles with a length 1 of the cylindrical outflow area of 10 ⁇ m.
  • the gel-like area up to the nozzle channel outlet is advantageously in the range between 1000 ⁇ m and 4000 ⁇ m.
  • a large number of individual filaments 2 are spun from a nozzle 1 with a plurality of nozzle channels.
  • the freshly spun filaments 2 pass through an air gap of height H before they are immersed in a precipitation bath 3 in which they are coagulated.
  • the coagulated filaments are combined to form a yarn 5, which is drawn off via a deflection element 4 immersed in the precipitation bath.
  • the finished precipitated yarn 5 is fed to further processing by means of a deflection element 6.
  • Figure 2 shows a longitudinal section through the nozzle channel 7 of a nozzle 1 according to the present invention.
  • the nozzle channel 7 opens into the nozzle channel outlet 8 and has the diameter D there.
  • the nozzle channel has a first conical area 9, which is followed by a second conical area 10 of length L in the direction of the nozzle channel exit and which is connected to the first conical area via a rounded area 11.
  • the diameter of the first conical region 9 and also that of the second conical region 10 decreases in the direction of the nozzle channel outlet 8.
  • the opening angle ⁇ of the first conical region is larger than the opening angle ⁇ of the second conical region.
  • To increase accuracy of the diameter D of the nozzle channel outlet 8 is followed by a short cylindrical region 12 of length 1 at the second conical region 10 in the direction of the nozzle channel outlet 8.
  • the nozzles used in the examples below were assessed with regard to the maximum possible throughput before the onset of flow instabilities, which is directly related to the maximum possible process speeds.
  • the solution jet leaving the nozzles was observed for irregularities.
  • the throughput through the nozzles when irregularities first appeared in the jet surface was assumed to be the maximum mass flow.
  • DP average degree of polymerization
  • NMMO N-methyl-morpholine-N-oxide
  • concentration information and the viscosity of the solution given as the amount of the complex viscosity at a temperature of 90 ° C. and a frequency of 1 Hz, are listed in Table 1.
  • the solution was extruded through a nozzle according to the invention with a single nozzle channel which had a first, conical area on the inlet side with an opening angle ⁇ of 60 ° and a second, cone-shaped area on the outlet side with an opening angle ⁇ of 8 ° and the like Transition from the first to the second conical area had a rounded, essentially hyperbolic contour.
  • the solution was extruded through a nozzle, the nozzle channel of which also has a first, the inflow area of the nozzle channel and a second, the outflow area of the nozzle channel facing conical area, but in which the transition from the first to the second conical area was made sharp (comparison nozzle 1).
  • the information on the geometry of the nozzle channels can be found in Tab. 2.
  • a cellulose solution in water-containing NMMO was prepared using the pulp V65 (Buckeye) (for concentration details and viscosity, see Table 1). This cellulose solution was extruded at a die temperature of 95 ° C. through the same dies as in Example 1 or in Comparative Example C1. The results can again be found in Tab. 2.
  • a cellulose solution in aqueous NMMO containing the pulp Kecell 25 (Bayerische Zellstoffwerke) (for concentrations and viscosity of this solution, see Tab. 1) was extruded at a die temperature of 95 ° C. on the one hand through the die according to the invention from Example 1 on the other hand by means of a comparison nozzle, which has a nozzle channel with an inlet side had a conical area, but not a second, conical area facing the nozzle outlet (comparison nozzle 2).
  • the outlet area of the comparison nozzle 2 was made cylindrical with a length L of 2000 ⁇ m and a diameter D of 200 ⁇ m. The transition from the conical region on the inlet side to the cylindrical outlet region was rounded off with an essentially hyperbolic contour.
  • Viscosity amount of the complex viscosity at a temperature of 90 ° C and a frequency of 1 Hz
  • Tab. 2 Geometry of the nozzles used in Examples 1 to 3 and Cl to C3 and maximum mass flows achieved
  • a hardwood pulp cellulose solution with a DP of 750 was made. This solution had a cellulose concentration of 14%, a water concentration of 10% and an NMMO concentration of 76%. Its viscosity as the amount of the complex viscosity, measured at a temperature of 90 ° C and a frequency of 1 Hz, was 870 Pa s.
  • Example 4 the solution was extruded through a nozzle according to the invention with a diameter of the nozzle channel outlet of 100 ⁇ m at a nozzle temperature of 95 ° C.
  • the further geometric sizes of this nozzle according to the invention can be found in Table 3.
  • Example 5 The same cellulose solution as in Example 4 was used.
  • the nozzles used in Example 5 and Comparative Examples C 6 and C 7 corresponded to those in Example 4 and Comparative Examples C 4 and C 5 with the exceptions that the diameter of the nozzle channel outlet was 130 ⁇ m and the L / D ratio of the conical or cylindrical outlet region 6.
  • the geometric sizes are listed in Table 3.
  • Shape of the sharpened-sharp-sharpened-sharp transition rounds edged edged rounded edged edged

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines cellulosischen Formkörpers, bei dem eine Cellulose und tertiäres Amin-N-oxid enthaltende Lösung durch eine Düse (1), enthaltend mindestens einen Düsenkanal (7), mit einem Einströmbereich, einem Ausströmbereich und einem Düsenkanalaustritt (8), extrudiert, anschließend durch einen Luftspalt geführt, in diesem gegebenenfalls verstreckt und schließlich in einem Fällbad (3) koaguliert wird, wobei der mindestens eine Düsenkanal (7) einen dem Einströmbereich zugewandten ersten kegelförmigen Bereich (9) mit in Richtung auf den Düsenkanalaustritt (8) abnehmendem Durchmesser aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Düsenkanal einen zweiten, dem Ausströmbereich zugewandten kegelförmigen Bereich (10) mit in Richtung auf den Düsenkanalaustritt (8) abnehmendem Durchmesser aufweist, daß der erste kegelförmige Bereich (9) durch einen abgerundeten Bereich (11) mit dem zweiten kegelförmigen Bereich (10) verbunden ist, daß der erste kegelförmige Bereich (9) einen größeren Öffnungswinkel als der zweite kegelförmige Bereich (10) besitzt und daß der zweite kegelförmige Bereich (10) ein auf den Durchmesser D des Düsenkanalaustritts (8) bezogenes Längen-zu-Durchmesser (L/D)-Verhältnis zwischen 1 und 15 aufweist.

Description

Verfahren zur Herstellung cellulosischer Formkörper
Beschreibung:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her¬ stellung eines cellulosischen Formkörpers, bei dem eine Cellu¬ lose und tertiäre Amin-N-oxide enthaltende Lösung durch eine Düse, enthaltend mindestens einen Düsenkanal mit einem Ein¬ strömbereich, einem Ausströmbereich und einem Düsenkanal- austritt, extrudiert, anschließend durch einen Luftspalt ge¬ führt, in diesem gegebenenfalls verstreckt und schließlich in einem Fällbad koaguliert wird, wobei der mindestens eine Dü¬ senkanal einen dem Einströmbereich zugewandten kegelförmigen Bereich mit in Richtung auf den Düsenkanalaustritt abnehmendem Durchmesser aufweist.
Lösungen von Cellulose als einem hochpolymeren Material in ter¬ tiären Amin-N-oxiden weisen neben viskosen Eigenschaften auch elastische Eigenschaften auf. Das Fließververhalten solcher Lö¬ sungen wird von der Gesamtheit dieser Eigenschaften, den soge¬ nannten viskoelastischen Eigenschaften beeinflußt. Dies hat zur Folge, daß es z.B. bei der Strömung derartiger Lösungen durch Düsen nach Austritt der Lösung aus den Düsen zu einer Strahl- aufweitung kommt, d.h. der Durchmesser des den Düsenkanal ver¬ lassenden Lösungsstrahls ist größer als der Austrittsdurchmes¬ ser des Düsenkanals. Das Ausmaß der Strahlaufweitung wird z.B. durch den Durchsatz durch die Düse oder die Form des Düsenka¬ nals beeinflußt.
Bei der Herstellung von z.B. Fäden durch Extrusion der ge¬ nannten Celluloselösungen durch Düsen muß zur Erzielung eines gewünschten geringen Durchmessers des fertigen Fadens der Faden verstreckt werden, um von dem maximalen Fadendurchmesser im Be¬ reich der Strahlaufweitung zu dem endgültigen Fadendurchmesser zu gelangen. Derartige Verstreckungen führen zu einer Orientie¬ rung der Cellulosemoleküle im Faden. Eine zu hohe Orientierung wirkt sich jedoch nachteilig im Sinne einer zu geringen Dehnung der fertigen Fäden aus. Geringe Dehnungen sind in den meisten Fällen aber unerwünscht.
Desweiteren kann es bei der Strömung der genannten Celluloselö¬ sungen durch Düsen bei größeren Durchsätzen durch die Düse zu Strömungsinstabilitäten kommen, die zu einen unregelmäßigen Er¬ scheinungsbild z.B. von ersponnenen Cellulosefäden, zur Beein¬ trächtigung der Eigenschaften dieser Fäden und zu Störungen des Spinnablaufs führen. Derartige Strömungsinstabilitäten lassen sich leicht durch Beobachtung des die Düse verlassenden Flüs¬ sigkeitsstrahls feststellen und äußern sich im Auftreten von Unregelmäßigkeiten in der Strahloberfläche in Form von "Sägezähnen" ("shark skin"). Beispiele hierfür sind z.B. dem Buch von D.V. Boger, K. Walters, "Rheological Phenomena in Focus", S. 27, Elsevier, Amsterdam-London-New York-Tokio, 1993, zu entnehmen.
Das Einsetzen und die Ausprägung dieser Strömungsinstabilitäten werden z.B. durch die Ausgestaltung des Düsenkanaleinlaufs und durch den Durchsatz durch den Düsenkanal beeinflußt und hängen, bei zylinderförraigen Düsenkanälen von Durchmesser und vom Län- gen-zu-Durchmesserverhältnis des Düsenkanals ab. (J.P. Tordel- la, Rheol. Acta (1), Nr. 2-3 (1958), S. 216-221). So kann eine Vergrößerung des Düsenkanaldurchmessers bei gleichem Durchsatz zu befriedigendem Erscheinungsbild und ruhigem Spinnverlauf führen. Jedoch ist dann zur Herstellung z.B. von Fäden mit fei¬ nem Titer eine starke Verstreckung der Fäden erforderlich, um den Fadendurchmesser von dem im Bereich der Düse vorliegenden Durchmesser auf den gewünschten Enddurchmesser zu reduzieren. Dies wirkt sich aber - wie ausgeführt - in der Regel nachteilig auf die Eigenschaften der fertigen Fäden aus.
Aus der EP-A-494 852 ist ein Verfahren zur Herstellung cellulo- sischer Formkörper, insbesondere cellulosischer Fäden bekannt, bei dem eine cellulosische Amin-N-oxidlösung durch eine Düse gepreßt, anschließend durch einen Luftspalt geführt, in diesem gegebenenfalls verstreckt und schließlich in einem Fällbad koa- guliert wird. Bei den gemäß dieser Schrift eingesetzten Düsen handelt es sich um Langkanaldüsen, die in einer bevorzugten Ausführungsform eine Kanallänge von etwa 1500 μm und einen mi¬ nimalen Durchmesser von höchstens 70 μm aufweisen. Die Kanal¬ kontur dieser Düsen ist so ausgeführt, daß auf der Aus¬ trittsseite ein zylinderförmiger Bereich mit einer Länge von mindestens 1/4, vorzugsweise 1/3 der Gesamtlänge des Düsen¬ kanals vorliegt, der sich zur Eintrittsseite hin kegelförmig erweitert.
Düsen mit einem derartig langen zylinderförmigen Bereich auf der Austrittsseite, verbunden mit den in der EP-A-494 852 ange¬ gebenen geringen Durchmessern, bergen den Nachteil in sich, daß bereits bei relativ niedrigen Durchsätzen der cellulosischen Lösungen durch die Düse Strömungsinstabilitäten auftreten. Da¬ durch können bei Verwendung dieser Düsen - auch unter Berück¬ sichtigung der durch die Ausführung und Länge des Düsenkanals bedingten hohen Druckaufbau - hohe Prozeßgeschwindigkeiten nicht realisiert werden. Darüberhinaus ist auch eine sichere und genaue Fertigung solcher Düsen schwierig.
In der DE-A-44 09 609 wird ein Verfahren zum Erspinnen von Cel- lulosefasern und -filamentgarnen aus Lösungen von Cellulose in wasserhaltigen Amin-N-oxiden nach einem Trocken- Naßextrusionsverfahren durch Extrusion der Lösungen durch Dü¬ senkanäle offenbart, bei dem die Lösung nach Verlassen der Dü¬ senkanäle z.B. durch einen Luftspalt geführt, dort verstreckt und anschließend in einem Fällbad koaguliert wird. Die Düsenka¬ näle mit einer Gesamtlänge zwischen 200 μm bis 800 μm besitzen auf der Eintrittsseite einen ersten zylindrischen Bereich, der in Richtung der Austrittsseite in einen zweiten zylindrischen Bereich mit kleinerem Durchmesser, der zwischen 40 μm und 100 μm liegt, und einer Länge zwischen 40 μm und 180 μm übergeht. Zwischen dem ersten und dem zweiten zylindrischen Bereich be¬ findet sich ein kegelförmiger Übergangsbereich.
Die so aufgebauten Kurzkanaldüsen gemäß der DE-A-44 09 609 wei¬ sen gegenüber den Langkanaldüsen der EP-A-494 852 einen gerin¬ geren Druckaufbau auf und können wegen der geringen Länge des Austrittskanals mit geringem Durchmesser einfacher gefertigt werden. Jedoch haben auch die Düsen gemäß der DE-A-44 09 609 den Nachteil, daß durch die Ausgestaltung des Düsenkanals rela¬ tiv früh Strömungsinstabilitäten auftreten und somit hohe Pro¬ zeßgeschwindigkeiten ebenfalls nicht realisiert werden können.
In der DE-A-39 23 139 wird ein Verfahren zum Gelspinnen von ul¬ trahochmolekularem Polyethylen beschrieben, bei dem Düsen mit Düsenkanälen eingesetzt werden, deren Querschnitt trom- petenförmig, trichterförmig oder pseudo-hyperbolisch zur Aus¬ trittsseite kleiner wird. Die Kanäle dieser Düsen können auch einen trichterförmigen Öffnungsteil aufweisen, der kegelförmig sein kann, der dann entweder abrupt oder nach einem Übergang in einen kegelförmigen Verlauf übergeht, bei dem der Kegel einen spitzeren Öffnungswinkel aufweist als der Kegel des Ein¬ laßteils.
Die bei Gelspinnprozessen eingesetzten Spinnlösungen unter¬ scheiden sich jedoch in rheologischer Hinsicht deutlich von den cellulosischen Lösungen der vorliegenden Erfindung. Die gemäß DE-A-39 23 139 eingesetzten Polyethylenlösungen weisen Konzen¬ trationen bis maximal 6 Gew.% auf und sind damit niedrig kon¬ zentriert. Dies ist für einen Gelspinnprozeß wie in der DE-A-39 23 139 beschrieben, typischerweise erforderlich, damit die Po¬ lymermoleküle dispers gelöst sind und hierdurch im Spinnprozeß eine ausgeprägte Orientierung und Streckung der Moleküle errei¬ cht werden kann. Demgegenüber liegen die Konzentrationen der Celluloselösungen gemäß der vorliegenden Erfindung im Bereich von mindestens 10 Gew.%. Unterschiedliches rheologisches Ver¬ halten zieht jedoch auch unterschiedliche Anforderungen an die Ausführung der Düsen nach sich, durch die die jeweiligen Spinn¬ lösungen extrudiert werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Her¬ stellung eines cellulosischen Formkörpers zur Verfügung zu stellen, bei dem eine Cellulose und tertiäre Amin-N-oxide ent¬ haltende Lösung durch speziell ausgeformte Düsenkanäle extru¬ diert wird, die die Realisierung hoher Prozeßgeschwindigkeiten erlaubt, wobei die gewünschten Eigenschaften des Formkörpers erhalten bleiben.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß der mindestens eine Düsenkanal einen zweiten, dem Ausströmbereich zugewandten kegelförmigen Bereich mit in Rich¬ tung auf den Düsenkanalaustritt abnehmendem Durchmesser auf¬ weist, daß der erste kegelförmige Bereich durch einen ab¬ gerundeten Bereich mit dem zweiten kegelförmigen Bereich ver¬ bunden ist, daß der erste kegelförmige Bereich einen größeren Öffnungswinkel als der zweite kegelförmige Bereich besitzt und daß der zweite kegelförmige Bereich ein auf den Durchmesser D des Düsenkanalaustritts bezogenes Längen-zu-Durchmesser{L/D)- Verhältnis zwischen 1 und 15 aufweist.
Unter "abgerundet" im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ei¬ ne Ausgestaltung des Übergangs vom ersten zum zweiten ke¬ gelförmigen Bereich verstanden, der keine Kanten, Knicke oder sonstige Unstetigkeiten aufweist, d.h. also, daß der Übergang zwischen den kegelförmigen Bereichen in Form einer stetigen Kurve erfolgt. In der Regel wird also der obengenannte Über¬ gangsbereich tangential in die angrenzenden kegelförmigen Be¬ reiche einmünden.
Überraschenderweise wurde festgestellt, daß es zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe entscheidend darauf ankommt, daß der Übergang vom ersten in den zweiten kegelförmigen Bereich des Düsenkanals abgerundet ausgeführt und das L/D-Verhältnis des zweiten kegelförmigen Bereichs in den gemäß Anspruch 1 gefor¬ derten Grenzen eingestellt wird. Bei Einhaltung dieser Bedin¬ gungen wurde gefunden, daß bei der Extrusion besagter Cellulo- selösungen durch die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Düsen das Einsetzen von Strömungsinstabilitäten zu höheren Durchsätzen der Lösungen durch die Düse verschoben wird und so¬ mit höhere Prozeßgeschwindigkeiten realisiert werden können, ohne daß die Eigenschaften der so hergestellten cellulosischen Formkörper beeinträchtigt werden oder der Verfahrensablauf ge¬ stört wird. Gleichzeitig ist die Herstellung solcher Düsen auf einfache Weise möglich.
Wie ausgeführt, ist bei einer zylinderförmigen Ausgestaltung des Düsenkanals mit einem relativ frühzeitigen Einsetzen von Strömungsinstabilitäten zu rechnen. Auf der anderen Seite hat es sich gezeigt, daß es bei kegelförmiger Ausführung des Aus¬ trittsbereiches mit zunehmendem Öffnungswinkel des Kegels zu einer Vergrößerung der Strahlaufweitung des die Düse verlas¬ senden Lösungsstrahls kommt. Um die Strahlaufweitung gering zu halten und gleichzeitig ein frühzeitiges Einsetzen von Strö¬ mungsinstabilitäten zu vermeiden, weist daher der zweite kegel¬ förmige Bereich der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten . Düsen vorteilhafterweise einen Öffnungswinkel ß zwischen 3° und 20°, besonders vorteilhaft einen Öffnungs¬ winkel ß zwischen 6° und 12° auf. Hervorragende Erfahrungen werden mit Düsen gemacht, deren zweiter kegelförmiger Bereich einen Öffnungswinkel ß von 8° oder 10° besitzt. Hierbei ist un¬ ter dem Öffnungswinkel der kegelförmigen Bereiche das Doppelte des Winkels zwischen der Düsenkanalachse und der Kegelwandung zu verstehen.
Zur Herstellung der gewünschten cellulosischen Formkörper hat sich bestens bewährt, Düsen mit einem Durchmesser D des Düsen- kanalaustritts im Bereich zwischen 20 μm und 300 μm einzu¬ setzen. Bevorzugt sind jedoch Düsen, deren Düsenkanal-Aus¬ trittsdurchmesser D zwischen 50 μm und 220 μm liegen, besonders bevorzugt solche Düsen mit einem Düsenkanal-Austrittsdurch¬ messer D zwischen 70 μm und 150 μm. Ausgezeichnete Ergebnisse liefern Düsen mit einem Austrittsdurchmesser D von 100 μm sowie solche mit 130 μm. Dabei hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das auf den Durchmesser D des Düsenkanalaustritts bezogene Längen-zu-Durchmesser(L/D)-Verhältnis des zweiten kegelförmigen Bereichs zwischen 1 und 15 liegt, vorzugsweise 5 bis 10 be¬ trägt.
Das Einsetzen von Strömungsinstabilitäten wird in starkem Maße durch die Ausgestaltung des vor dem Austrittsbereich liegenden Bereichs des Düsenkanals beeinflußt. Dieser Bereich des Düsen¬ kanals liegt für die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetz¬ ten Düsen vor dem zweiten kegelförmigen Bereich und umfaßt zum einen den ersten kegelförmigen Bereich sowie den Bereich, der den ersten kegelförmigen Bereich mit dem zweiten kegelförmigen Bereich verbindet. Es hat sich herausgestellt, daß das Einsetzen von Strömungs¬ instabilitäten desweiteren zu höheren Durchsätzen durch die Dü¬ se verschoben werden kann, wenn gemäß einer bevorzugten Ausfüh¬ rung des Verfahrens der erste kegelförmige Bereich der verwen¬ deten Düsen mit einem Öffnungswinkel α von weniger als 120° ausgeführt wird, wobei dieser Öffnungswinkel α aber stets die Bedingung, größer als der Öffnungswinkel ß des zweiten kegel¬ förmigen Bereichs zu sein, erfüllen muß. Hierbei ist es von Vorteil, wenn der Öffnungswinkel α des ersten kegelförmigen Bereichs um 40° bis 60° größer als derjenige des zweiten kegel¬ förmigen Bereichs ist.
Besonders bevorzugt sind Öffnungswinkel α des ersten kegelför¬ migen Bereichs zwischen 40° und 90°. Winkel α mit 50°, 60° und 75° haben sich als besonders günstig herausgestellt.
In gleicher Weise ist auch die Ausführung der Verbindung des ersten kegelförmigen Bereiches des Düsenkanals mit dem zweiten kegelfömigen Bereich für das Einsetzen von Strömungsinstabi¬ litäten von Bedeutung. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Verbindung als abgerundeter Bereich ausgeführt, wobei verschiedenste Ausführungsformen der Abrundung möglich sind. Bevorzugt wird jedoch, daß der abgerundete Bereich eine Kreis¬ bogenkontur aufweist, die im wesentlichen tangential in die an¬ grenzenden kegelförmigen Bereiche übergeht. In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform weist der abgerundete Bereich eine hyperbelförmige Kontur auf, die im wesentlichen tangential in die angrenzenden kegelförmigen Bereich übergeht.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Düsen zeigen al¬ so im Hinblick auf das Einsetzen von Strömungsinstabilitäten ein verbessertes Eigenschaftsprofil und führen aufgrund der Kontur des Düsenkanals darüberhinaus zu vergleichsweise gerin¬ gem Druckaufbau bei hohen Durchsätzen. Demzufolge läßt sich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine deutliche Steige¬ rung der Prozeßgeschwindigkeit erzielen.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Düsen lassen sich z.B. im Vergleich zu Düsen mit langen, zylinderförmigen Kanälen kleinen Durchmessers einfacher und genauer fertigen, insbesondere wenn sich entsprechend einer bevorzugten Aus¬ führungsform der Düsen gemäß der Erfindung an den zweiten ke¬ gelförmigen Bereich in Richtung auf den Düsenkanalaustritt ein - möglichst kurzer - zylinderförmiger Ausströmbereich an¬ schließt. Durch diesen zylinderförmigen Ausströmbereich läßt sich die Genauigkeit des Austrittsdurchmessers D des Düsenka¬ nals erhöhen und die Schwankungsbreite des Austrittsdurch¬ messers D von Düsenkanal zu Düsenkanal verringern, ohne daß be¬ züglich der Eindringtiefe des zweiten kegelförmigen Bereiches in den Düsenkörper erhöhte Anforderungen an die Fertigungsge¬ nauigkeit der Düsen gestellt werden müssen. Hierbei hat es sich herausgestellt, daß dieser zylinderförmige Ausströmbereich die durch die erfindungsgemäße Ausführung der in Richtung auf den Düsenkanaleintritt vor dem zylinderförmigen Ausströmbereich liegenden Bereiche erzielten Vorteile nicht schmälert.
Der genannte zylinderförmige Ausströmbereich weist vorteil¬ hafterweise einen Durchmesser auf, der gleich dem kleinsten Durchmesser des angrenzenden kegelförmigen Bereichs ist. In ei¬ ner bevorzugten Ausführungsform besitzt der zylinderförmige Ausströmbereich eine Länge 1 zwischen 2 μm und 40 μm, in einer besonders bevorzugten Ausführungsform eine Länge 1 zwischen 5 μm und 20 μm. Hervorragende Erfahrungen wurden bei Verwendung von Düsen mit einer Länge 1 des zylinderförmigen Ausströmbe¬ reichs von 10 μm gemacht.
Die Gesamtlänge des Düsenkanals der im erfindungsgemäßen Ver¬ fahren verwendeten Düsen vom Eintritt in den ersten ke- gelförmigen Bereich bis zum Düsenkanalaustritt liegt vor¬ teilhafterweise im Bereich zwischen 1000 μm und 4000 μm.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren und Bei¬ spiele näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1: den prinzipiellen Aufbau einer Apparatur zur Durch¬ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens
Fig. 2: einen Teilschnitt einer Düse zur Durchführung des er¬ findungsgemäßen Verfahrens
Entsprechend Figur 1 werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren aus einer Düse 1 mit mehreren Düsenkanälen eine Vielzahl von Einzelfilamenten 2 ersponnen. Die frisch ersponnenen Filamente 2 durchlaufen einen Luftspalt der Höhe H, bevor sie in ein Fällbad 3 eintauchen, in dem sie koaguliert werden. Die koagu- lierten Filamente werden zu einem Garn 5 zusammengefaßt, das über ein im Fällbad eingetauchtes Umlenkorgan 4 abgezogen wird. Das fertig ausgefällte Garn 5 wird mittels eines Umlenkorgans 6 der weiteren Verarbeitung zugeführt.
Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Düsenkanal 7 einer Düse 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Düsenkanal 7 mün¬ det im Düsenkanalaustritt 8 und weist dort den Durchmesser D auf. In seinem Einströmbereich besitzt der Düsenkanal einen er¬ sten kegelförmigen Bereich 9, dem in Richtung auf den Dü¬ senkanalaustritt ein zweiter kegelförmiger Bereich 10 mit der Länge L folgt und der mit dem ersten kegelförmigen Bereich über einen abgerundeten Bereich 11 verbunden ist. Der Durchmesser des ersten kegelförmigen Bereichs 9 wie auch der des zweiten kegelförmigen Bereichs 10 nimmt in Richtung auf den Düsenka¬ nalaustritt 8 ab. Der Öffnungswinkel α des ersten kegelför¬ migen Bereichs ist dabei größer als der Öffnungswinkel ß des zweiten kegelförmigen Bereichs. Zur Erhöhung der Genauigkeit des Durchmessers D des Düsenkanalaustritts 8 schließt sich an den zweiten kegelförmigen Bereich 10 in Richtung auf den Düsen¬ kanalaustritt 8 ein kurzer zylinderförmiger Bereich 12 der Län¬ ge 1 an.
Die in den nachfolgenden Beispielen verwendeten Düsen wurden hinsichtlich des maximal möglichen Durchsatzes vor Einsetzen von Strömungsinstabilitäten beurteilt, der in direkter Be¬ ziehung zu den maximal möglichen Prozeßgeschwindigkeiten steht. Dabei wurde der die Düsen verlassende Lösungsstrahl auf Unre¬ gelmäßigkeiten hin beobachtet. Der Durchsatz durch die Düsen beim ersten Auftreten von Unregelmäßigkeiten in der Strahlober¬ fläche wurde als maximaler Massenstrom angenommen.
Beispiel 1, Vergleichsbeispiel Cl:
Ein Weichholz-Zellstoff mit einem DP von 800 (DP = mittlerer Polymerisationsgrad) wurde zur Herstellung einer Cellulose- lösung in N-Methyl-morpholin-N-oxid (NMMO) und Wasser gelöst. Die Konzentrationsangaben sowie die Viskosität der Lösung, an¬ gegeben als Betrag der komplexen Viskosität bei einer Tem¬ peratur von 90°C und einer Frequenz von 1 Hz, sind in der Tab. 1 aufgeführt.
Die Lösung wurde durch eine Düse gemäß der Erfindung mit einem einzelnen Düsenkanal extrudiert, der einen ersten, eintritts- seitigen, kegelförmigen Bereich mit einem Öffnungswinkel α von 60° und einen zweiten, austrittsseitigen, kegelförmigen Bereich mit einem Öffnungswinkel ß von 8° aufwies und dessen Übergang vom ersten in den zweiten kegelförmigen Bereich eine abgerunde¬ te, im wesentlichen hyperbelföπrtige Kontur aufwies. Als Ver¬ gleich dazu wurde die Lösung durch eine Düse extrudiert, deren Düsenkanal ebenfalls einen ersten, dem Einströmbereich des Dü¬ senkanals zugewandten sowie einen zweiten, dem Ausströmbereich des Düsenkanals zugewandten kegelförmigen Bereich aufwies, bei der jedoch der Übergang vom ersten in den zweiten kegelförmigen Bereich scharfkantig ausgeführt war (Vergleichsdüse 1). Die An¬ gaben zur Geometrie der Düsenkanäle sind in Tab. 2 zu finden.
Die ermittelten maximalen Durchsätze durch die Düsen bei einer Düsentemperatur von 95°C sind in Tab. 2 aufgeführt. Es ist eine deutliche Zunahme des maximalen Massenstroms bei Verwendung der erfindungsgemäßen Düse (Beispiel 1) gegenüber der Vergleichsdü¬ se 1 (Vergleichsbeispiel Cl) festzustellen.
Beispiel 2, Vergleichsbeispiel C2:
Es wurde eine Celluloselösung in wasserhaltigem NMMO unter Ver¬ wendung des Zellstoffs V65 (Fa. Buckeye) hergestellt (Konzentrationsangaben und Viskosität siehe Tab. 1). Diese Cel¬ luloselösung wurde bei einer Düsentemperatur von 95°C durch die gleichen Düsen extrudiert wie im Beispiel 1 bzw. im Ver¬ gleichsbeispiel Cl. Die Ergebnisse sind wiederum in Tab. 2 zu finden.
Auch für diese Celluloselösung wurde eine Steigerung des ma¬ ximalen Massestroms durch Verwendung der erfindungsgemäßen Düse erreicht.
Beispiel 3, Vergleichsbeispiel C3:
Eine den Zellstoff Kecell 25 (Bayerische Zellstoffwerke) enhal- tende Celluloselösung in wasserhaltigem NMMO (Konzentrationen und Viskosität dieser Lösung siehe Tab. 1) wurde bei einer Dü¬ sentemperatur von 95°C zum einen durch die erfindungsgemäße Dü¬ se des Beispiels 1 extrudiert, zum anderen durch eine Ver¬ gleichsdüse, die einen Düsenkanal mit einem eintrittsseitigen kegelförmigen Bereich, nicht jedoch einem zweiten, dem Düsen¬ austritt zugewandten kegelförmigen Bereich hatte (Vergleichsdüse 2). Der Austrittsbereich der Vergleichsdüse 2 war zylinderförmig ausgeführt mit einer Länge L von 2000 μm und einem Durchmesser D von 200 μm. Der Übergang vom eintrittssei- tigen kegelförmigen Bereich in den zylinderförmigen Austritts¬ bereich war abgerundet mit einer im wesentlichen hyperbelförmi¬ gen Kontur.
Den Ergebnissen in Tab. 2 ist zu entnehmen, daß für die erfin¬ dungsgemäße Düse relativ zur Vergleichsdüse 2 deutlich höhere Durchsätze bis zum Auftreten von Strömungsinstabilitäten er¬ reicht werden.
Tab. 1: Konzentrationen und Viskositäten der verwendeten Celluloselösungen
T A B E L L E
Beispiel Cl C2 C3
Zellstoff¬ konzentration 15 15 15 15 10 10
Wasser¬ konzentration 10 10 10 10 12 12
[%]
NMMO- Konzentration 75 75 75 75 78 78
Viskosität 1200 1200 1050 1050 1300 1300 [Pa s]
Viskosität = Betrag der komplexen Viskosität bei einer Tempera¬ tur von 90°C und einer Frequenz von 1 Hz Tab . 2 : Geometrie der in den Beispielen 1 bis 3 und Cl bis C3 verwendeten Düsen sowie erzielte maximale Massenströme
T A B E L L E 2
Beispiel Cl C2 C3
α 60 60 60 60 60 60 [ ° 1
( ° ]
D 200 200 200 200 200 200 [ um]
L/D 10 10 10 10 10 10 [ - J
Form des abge- scharf- abge- scharf- abge- abge¬ Übergangs rundet kantig rundet kantig rundet rundet
maximaler
Massenstrom 0,291 0,181 2,830 0,623 0,830 0,321
[g/min]
D = Durchmesser des Düsenkanalaustritts
L = Länge des zweiten, austrittsseitigen, kegelförmigen Be¬ reichs α = Öffnungswinkel des ersten, eintrittsseitigen, kegelförmi¬ gen Bereichs ß = Öffnungswinkel des zweiten, austrittsseitigen, kegelförmi¬ gen Bereichs Beispiel 4, Vergleichsbeispiele 4 und 5:
Es wurde eine Celluloselösung aus Hartholz-Zellstoff mit einem DP von 750 hergestellt. Diese Lösung wies eine Zell¬ stoffkonzentration von 14%, eine Wasserkonzentration von 10% und eine NMMO-Konzentration von 76% auf. Ihre Viskosität als Betrag der komplexen Viskosität, gemessen bei einer Temperatur von 90°C und einer Frequenz von 1 Hz, betrug 870 Pa s.
Die Lösung wurde im Beispiel 4 durch eine erfindungsgemäße Düse mit einem Durchmesser des Düsenkanalaustritts von 100 μm bei einer Düsentemperatur von 95°C extrudiert. Die weiteren geome¬ trischen Größen dieser erfindungsgemäßen Düse sind in der Ta¬ belle 3 zu finden.
Die gleiche Celluloselösung wurde zum einen gemäß Vergleichs¬ beispiel 4 durch eine Düse mit einem scharfkantigen Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten kegelförmigen Bereich ex¬ trudiert. Zum anderen wurde die Lösung gemäß Vergleichsbeispiel 5 durch eine Düse extrudiert, die anstelle des zweiten, dem Dü¬ senaustritt zugewandten kegelförmigen Bereichs einen zylinder- förmigen Bereich mit einem Durchmesser D von 100 μm und einer Länge L von 500 μm aufwies und deren Übergang von dem dem Ein¬ strömbereich der Düse zugewandten kegelförmigen Bereich in den zylinderförmigen Bereich scharfkantig ausgeführt war. Die übri¬ gen geometrischen Größen der in diesen Vergleichsbeispielen eingesetzten Düsen stimmen mit denjenigen der in Beispiel 4 verwendeten, erfindungsgemäßen Düse überein, wie der Tabelle 3 zu entnehmen ist. Die Ergebnisse dieser Versuche, d.h. die jeweils erzielbaren maximale Massenströme durch die Düsen, sind ebenfalls in der Tabelle 3 aufgeführt. Es zeigt sich deutlich die Bedeutung des zweiten kegelförmigen Bereichs und der abgerundeten Ausführung des Übergangsbereichs zwischen erstem und zweitem kegelförmigen Bereich.
Beispiel 5, Vergleichsbeispiele 6 und 7
Es wurde die gleiche Celluloselösung wie in Beispiel 4 einge¬ setzt. Die im Beispiel 5 und den Vergleichsbeispielen C 6 und C 7 verwendeten Düsen entsprachen den im Beispiel 4 und den Ver¬ gleichsbeispielen C 4 und C 5 mit den Ausnahmen, daß der Durch¬ messer des Düsenkanalaustritts 130 μm betrug und das L/D- Verhältnis des kegelförmigen bzw. zylinderförmigen Austrittsbe¬ reichs 6 betrug. Die geometrischen Größen sind in der Tabelle 3 aufgeführt.
Die ebenfalls der Tabelle 3 zu entnehmenden Ergebnisse spiegeln wiederum den Einfluß des zweiten kegelförmigen Bereichs und der abgerundeten Ausgestaltung des Übergangsbereichs auf die maxi¬ malen Massenströme durch die Düsen wider.
Tab. 3: Geometrie der in den Beispielen 4 und 5 sowie C4 bis C7 verwendeten Düsen sowie erzielte maximale Massen¬ ströme
T A B E L L E
Beispiel C4 C5 C6 C7
α 60 60 60 60 60 60 [° ]
[° ]
D 100 100 100 130 130 130 [μm]
L/D [ ~ ]
Form des abge- scharf- scharf- abge- scharf- scharf¬ Übergangs rundet kantig kantig rundet kantig kantig
maximaler
Massenstrom 0,128 0,064 0,007 0,314 0,184 0,026
[g/min]

Claims

Verfahren zur Herstellung cellulosischer Formkörper
Patentansprüche:
Verfahren zur Herstellung eines cellulosischen Formkörpers, bei dem eine Cellulose und tertiäres Amin-N-oxid enthalten¬ de Lösung durch eine Düse (1), enthaltend mindestens einen Düsenkanal (7) mit einem Einströmbereich, einem Ausströmbe¬ reich und einem Düsenkanalaustritt (8), extrudiert, an¬ schließend durch einen Luftspalt geführt, in diesem gegebe¬ nenfalls verstreckt und schließlich in einem Fällbad (3) koaguliert wird, wobei der mindestens eine Düsenkanal (7) einen dem Einströmbereich zugewandten ersten kegelförmigen Bereich (9) mit in Richtung auf den Düsenkanalaustritt (8) abnehmendem Durchmesser aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Düsenkanal einen zweiten, dem Aus¬ strömbereich zugewandten kegelförmigen Bereich (10) mit in Richtung auf den Düsenkanalaustritt (8) abnehmendem Durch¬ messer aufweist, daß der erste kegelförmige Bereich (9) durch einen abgerundeten Bereich (11) mit dem zweiten ke¬ gelförmigen Bereich (10) verbunden ist, daß der erste ke- gelförmige Bereich (9) einen größeren Öffnungswinkel als der zweite kegelförmige Bereich (10) besitzt und daß der zweite kegelförmige Bereich (10) ein auf den Durchmesser D des Düsenkanalaustritts (8) bezogenes Längen-zu-Durchmeser- (L/D)-Verhältnis zwischen 1 und 15 aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite kegelförmige Bereich (10) einen Öffnungs¬ winkel ß zwischen 3° und 20° aufweiεt.
3. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite kegelförmige Bereich (10) einen Öffnungswinkel ß zwischen 6° und 12° aufweist.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste kegelförmige Bereich (9) einen Öffnungswinkel α von kleiner als 120° besitzt.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Anspüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste kegelförmige Bereich
(9) einen Öffnungswinkel α zwischen 40° und 90° besitzt.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel α des er¬ sten kegelförmigen Bereiches (9) um 40° bis 60° größer als der Öffnungswinkel ß des zweiten kegelfömigen Bereiches
(10) ist.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkanalaustritt (8) ei- nen Durchmesser D im Bereich zwischen 20 μm und 300 μm be¬ sitzt.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser D des Düsen¬ kanalaustritts (8) im Bereich zwischen 50 μm und 220 μm liegt.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser D des Düsen¬ kanalaustritts (8) im Bereich zwischen 70 μm und 150 μm liegt.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Längen-zu-Durchmesser(L/D)- Verhältnis des zweiten kegelförmigen Bereichs (10) 5 bis 10 beträgt.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der abgerundete Bereich (11) eine Kreisbogenkontur aufweist, die im wesentlichen tangen¬ tial in die angrenzenden kegelförmigen Bereiche (9), (10) übergeht.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der abgerundete Bereich (11) eine hyperbelförmige Kontur aufweist, die im wesentlichen tangential in die angrenzenden kegelförmigen Bereiche (9), (10) übergeht.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den zweiten ke¬ gelförmigen Bereich (10) in Richtung auf den Düsenkanal¬ austritt (8) ein zylinderförmiger Ausströmbereich (12) an¬ schließt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmige Ausströmbereich (12) einen Durchmesser auf¬ weist, der gleich dem kleinsten Durchmesser des angrenzen¬ den kegelförmigen Bereichs (10) ist.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmige Aus¬ strömbereich (12) eine Länge zwischen 2 μm und 40 μm auf¬ weist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmige Ausstömbereich (12) eine Länge zwischen 5 μm und 20 μm aufweist.
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