Seit einigen Jahrzehnten wird nach Verfahren zur Herstellung cellulosischer Formkörper gesucht, welche das heute in großem Maßstab angewendete Viskoseverfahren ersetzen sollen. Als eine nicht zuletzt wegen einer besseren Umweltverträglichkeit interessante Alternative hat sich dabei herauskristallisiert, Cellulose ohne Derivatisierung in einem organischen Lösungs- mittel aufzulösen und aus dieser Lösung Formkörper, z. B.

Fasern, Folien und andere Formkörper, zu extrudieren. Solcher- art extrudierte Fasern erhielten von der BISFA (The Interna- tional Bureau for the Standardization of man made fibers) den Gattungsnamen Lyocell. Unter einem organischen Lösungsmittel wird von der BISFA ein Gemisch aus einer organischen Chemika- lie und Wasser verstanden.

Es hat sich herausgestellt, daß sich als organisches Lösungs- mittel insbesondere ein Gemisch aus einem tertiären Aminoxid und Wasser sehr gut zur Herstellung von cellulosischen Form- körpern eignet. Als Aminoxid wird dabei in erster Linie N-Methylmorpholin-N-oxid (NMMO) verwendet. Andere Aminoxide sind z. B. in der EP-A-0 553 070 beschrieben. Ein Verfahren zur Herstellung formbarer Celluloselösungen ist z. B. aus der EP-A-0 356 419 bekannt. Die Herstellung cellulosischer Formkörper unter Anwendung tertiärer Aminoxide wird allgemein als Aminoxidverfahren bezeichnet.

In der EP-A-0 356 419 ist ein Aminoxidverfahren zur Herstel- lung spinnbarer Celluloselösungen beschrieben, welches als Ausgangsmaterial u. a. eine Suspension von Cellulose in flüssi- gem, wäßrigem N-Methylmorpholin-N-oxid (NMMO) verwendet.

Dieses Verfahren besteht darin, daß die Suspension in einem Dünnschichtbehandlungsapparat einstufig und kontinuierlich in eine formbare Lösung übergeführt wird. Die formbare Lösung wird schließlich in einem Formwerkzeug, z. B einer Spinndüse, zu Filamenten versponnen, die durch ein Fällbad geführt werden.

Es hat sich gezeigt, daß es bei der Verspinnung dieser Cel- luloselösungen hin und wieder zu Problemen kommt, die sich darin äußern, daß die Spinnvorrichtung an verschiedenen Stellen der Spinndüse, insbesondere bei einer kreisring- förmigen Düse, schlecht spinnt. Damit ist gemeint, daß es zu Spinnfehlern kommt, d. h. daß Filamente abreißen. Ferner konnte beobachtet werden, daß die versponnenen Filamente nicht alle den gleichen Titer aufweisen, sondern daß die Filamente an einigen Stellen der Spinndüse einen etwas anderen Titer hatten, als die übrigen Filamente.

Die oben beschriebenen Probleme werden umso schwerwiegender, je höher die Viskosität der Celluloselösung ist. Eine hohe Viskosität ist aber geradezu ein Charakteristikum von Lösungen von Cellulose in wäßrigen tertiären Aminoxiden. Noch dazu zwingen wirtschaftliche Gründe, Spinnmassen, also Celluloselö- sungen, mit einer möglichst hohen Cellulosekonzentration zu verarbeiten.

Eine technische Lösung, mit der diese Probleme beim Verspinnen von Celluloselösungen überwunden werden können, wird im Stand der Technik nicht angeboten. Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zur Verfügung zu stellen, welches diese Nachteile nicht aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung cellulosischer Formkörper, insbesondere Fasern, bei welchem eine Lösung von Cellulose in einem wäßrigen tertiären Aminoxid durch eine Spinndüse mit Spinnlöchern extrudiert wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Celluloselösung unmittelbar vor Extrusion durch die Spinnlöcher gemischt, insbesondere sta- tisch gemischt wird.

Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung und der vorlie- genden Patentansprüche bedeutet das Wort"unmittelbar"so nahe wie möglich der Spinndüse. Das Wort"Mischen"bedeutet jegli- <BR> <BR> <BR> chen Vorgang, mit welchem das Strömungsprofil der Spinnmasse : in der Spinnvorrichtung unmittelbar vor der Extrusion beein- flußt wird.

Die Beeinflussung der Strömung der Spinnmasse, also das Mischen, wird vorzugsweise ausgeführt, indem die Celluloselö- sung unmittelbar vor Extrusion durch ein perforiertes Material gepreßt wird. Um den erfindungsgemäßen Effekt zu bewirken, muß dieses Material einerseits so nahe der Spinndüse sein, daß die Mischwirkung bis auf die Oberfläche der Spinndüse reicht, darf aber andererseits nicht auf eine Weise auf die Spinndüse gelegt werden, daß die Extrusion beeinträchtigt wird. Die Versuche der Erfinder haben gezeigt, daß der erfindungsgemäße Effekt dann am wirkungsvollsten ist, wenn der Abstand zur Spinndüse kleiner als 0,5 mm, insbesondere kleiner als 0,2 mm ist.

Mit dem Begriff"perforiertes Material"wird für die Zwecke der Beschreibung und der Patentansprüche jegliches Material verstanden, welches Öffnungen besitzt, durch die die Spinnmas- se strömen kann und wobei das Strömungsprofil beeinflußt wird.

Auch ein Drahtgeflecht fällt daher unter diesen Begriff.

Es hat sich gezeigt, daß die oben beschriebenen Spinnfehler u. a. auf kleine Gasbläschen in der Spinnvorrichtung zurückzu- führen sind, die offenbar beim Anspinnen, also beim ersten Befüllen der Spinnvorrichtung mit Spinnmasse, gebildet werden und auch während des Spinnbetriebs nicht aus der Spinnvorrich- tung verdrängt werden. Selbst der beim Spinnen üblicherweise angewendete hohe Druck vermag diese Gasbläschen nicht zu beseitigen. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß diese Gasbläschen und damit die Spinnfehler beseitigt werden, wenn die Celluloselösung unmittelbar vor Extrusion durch die Spinndüse gemischt wird. Mit dem Mischen wird erreicht, daß das für die Spinnmasse verfügbare Volumen in der Spinnvorrich- tung verringert wird. Die Fließrichtung der Spinnmasse bzw. der Volumselemente der Spinnmasse wird beim Mischen abgeän- dert. Dadurch wird erreicht, daß keine unbewegten Volumseleme- nte bestehen bleiben. Insbesondere kommt es dabei auch nicht zum Festsetzen von Gasbläschen.

Es hat sich besonders bewährt, wenn die Celluloselösung durch ein Bett aus einem teilchenförmigen Material gepreßt wird, bevor sie durch das perforierte Material gepreßt wird. Das teilchenförmige Material kann aus Glas, Keramik, Quarz oder einem Metall bestehen, wobei Glasperlen mit einem Durchmesser zwischen 0,5 mm und 4,0 mm besonders gut geeignet sind.

Als perforiertes Material ist vorzugsweise mindestens ein Sieb vorgesehen. Befindet sich aber dem Sieb ein Bett aus teilchen- förmigem Material, so sollte die Maschenweite des Siebes kleiner sein als die Teilchengröße des teilchenförmigen Materials. Ferner können mindestens zwei oder auch mehrere Siebe vorgesehen sein, welche jeweils gleiche oder verschiede- ne Maschenweiten aufweisen. In diesem Fall ist es bevorzugt, die Siebe so anzuordnen, daß die Maschenweite in Strömungs- richtung gesehen immer kleiner wird. Ferner ist es bevorzugt, zumindest zwei Siebe so übereinander anzuordnen, daß die jeweiligen Gitterstrukturen der Siebe gegeneinander verdreht sind.

Die Erfindung betrifft auch eine Spinnvorrichtung zur Durch- führung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche eine Zufüh- rung für die zu verspinnende Celluloselösung und Spinnlöcher aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß unmittelbar vor den Spinnlöchern ein perforiertes Material vorgesehen ist.

Das perforierte Material liegt vorzugsweise auf den Spinnlö- chern auf.

Aus der WO 94/28208 ist bekannt, die Celluloselösung vor dem Verspinnen durch ein perforiertes Material, und zwar ein Filter, zu pressen. Bei diesem vorbekannten Verfahren wird jedoch eine Spinnvorrichtung verwendet, bei welcher das Filter nicht auf der Spinndüse aufliegt, sondern sich in einem relativ großen Abstand zu ihr befindet. Bei diesem vorbekann- ten Verfahren wird die Celluloselösung somit nicht unmittelbar vor der Extrusion durch die Spinnlöcher gemischt.

Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung auf der den Spinnlöchern abgewandten Seite des perforierten Materials ein Bett aus dem oben beschriebenen teilchenförmigen Material vorgesehen.

Als perforiertes Material kann mindestens ein Sieb vorgesehen sein, dessen Maschenweite kleiner ist, als die Teilchengröße des teilchenförmigen Materials. Sind mehrere, vorzugsweise zumindest zwei Siebe vorhanden, so ist es zweckmäßig, die Siebe mit jeweils gleichen oder unterschiedlichen Maschenwei- ten vorzusehen. Ferner kann die Spinnvorrichtung so gestaltet sein, daß zumindest zwei der Siebe so übereinander angeordnet sind, daß die jeweiligen Gitterstrukturen der Siebe gegenein- ander verdreht sind. Auf dem das Bett bildende teilchenförmige Material kann ein weiteres perforiertes Material, insbesondere ein Sieb, vorgesehen sein.

Mit der nachfolgenden Zeichnung werden einige bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung näher beschrieben.

Figur 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Spinnvorrich- tung 1 im Schnitt. Die Bezugsziffer 2 bezeichnet die Spinndüse mit den Spinnlöchern (nicht dargestellt). Die Bezugsziffer 3 bezeichnet ein Sieb, welches auf der Spinndüse 2 aufliegt. Auf das Sieb 3 sind zwei weitere Siebe 4 und 5 gelegt.

Die Siebe 3 und 4 sind aus Draht mit einem Durchmesser von 50 Um gebildet, das Sieb 5 aus Draht mit einem Durchmesser von 200 Hm gebildet. Die Maschenweite der Siebe 3,4 und 5 ist 75 Um, 75 ym bzw. 315 Hm.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung liegen ledig- lich zwei Siebe auf der Spinndüse auf, welche jeweils gleiche Machenweiten, z. B. 75 Um, aufweisen.

Die Spinndüse wies 28500 Spinnlöcher mit einem Durchmesser von 100 Um auf.

Die Figur 2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung, die eine Abwandlung der in Figur 1 dargestellten Spinnvorrichtung darstellt. Die Spinn- vorrichtung gemäß Figur 2 weist kein Sieb 4 auf. Stattdessen befindet sich zwischen den Sieben 3 und 5 ein Bett 6 aus Glasperlen, die einen Durchmesser von etwa 2 mm besitzen. Das Sieb 5, welches das Bett 6 abdeckt, ist zur Erzielung des erfindungsgemäßen Effektes nicht unbedingt notwendig, es verhindert aber eine Bewegung und Verlagerung der Glasperlen, die durch die Spinnmasseströmungen verursacht werden. Das Sieb 5 verhindert somit, daß sich das Bett 6 verändert.

Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung ein Verspinnen von Celluloselösungen gestat- tet, ohne daß es zu Spinnfehlern kommt, die jedoch auftreten, wenn aus der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Düsen die Siebe und die Glasperlen entnommen werden.

Der erfindungsgemäße Effekt läßt sich auch erzielen, wenn statt der Glasperlen ein anderes Material, z. B. Quarzsand, verwendet wird. Ferner können bei Verwendung eines Bettes aus teilchenförmigem Material auch mehrere Siebe 3 verwendet werden.

Der erfindungsgemäße Effekt ist von der Geometrie der Spinndü- se unabhängig und läßt sich sogar bei Ringdüsen erzielen, bei welchen die Spinndüse die Form eines Kreisringes aufweist.

Eine derartige Spinnvorrichtung ist im Schnitt in der Figur 3 dargestellt und wird bevorzugt zum Verspinnen von Cellulosefa- sern nach dem Aminoxidverfahren verwendet. Die Bezugsziffer 7 bezeichnet die Zuführung für die Spinnmasse, die Bezugsziffer 8 die kreisringförmige Spinndüse, die Bezugsziffer 9 ein Bett aus Glasperlen, und die Bezugsziffer 10 ein weiteres Sieb zur Abdeckung des Bettes.

Die Verteilung der Spinnmasse kann bei Ringdüsen durch eine Verteilplatte erfolgen, die oberhalb der Spinndüse angebracht ist. Zwischen der Verteilplatte und der Spinndüse kann weiters ein Sieb, welches auf einer Stützplatte aufliegt, vorgesehen sein.