DE69412606T2 - Konzentrationsüberwachung von lösungen bei einem herstellungsverfahren - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft die Überwachung der Konzentration der Komponenten einer Spinnlösung, die bei der Herstellung eines Celluloseprodukts (z. B. Cellulosefaser) aus einer Lösung von Cellulose in einem organischen Lösungsmittel, insbesondere einem Aminoxid-Lösungsmittel und Wasser, verwendet wird. Auf diese Art und Weise hergestellte Cellulose ist unter dem Namen Lyocell bekannt, und wird im folgenden als aus Lösungsmittel ersponnene Cellulose oder als Lyocell bezeichnet. Unter dem Begriff "Spinnlösung" ist die Lösung von Cellulose in einem wäßrigen tertiären Aminoxid zu verstehen.
• Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, ein Mittel zur Überwachung der Spinnlösungskonzentration vor dem Verspinnen (z. B. in Stränge, die nach Weiterbehandlung gewünschte Filamente ergeben) bereitzustellen. Die Herstellung von Lyocell-Cellulosefilamenten wird beispielsweise in der US-PS 4,416,698 beschrieben, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Dort wird ein Verfahren zur Herstellung von Cellulosefilamenten durch Lösen der Cellulose in einem geeigneten Lösungsmittel, wie z. B. einem tertiären Amin-N-oxid, beschrieben.
• Eine heiße Lösung von Cellulose, d. h. Spinnlösung, wird durch einen geeigneten Düsensatz, der u. a. eine Strahldüse aufweist, extrudiert oder versponnen, wobei man Stränge aus der Spinnlösung enthält, aus denen man das Aminoxid-Lösungsmittel durch Einleiten in Wasser auswäscht, wobei man das gewünschte extrudierte Material erhält.
• Die Herstellung von künstlich geformten Materialfilamenten durch Extrudieren oder Verspinnen einer Lösung oder Flüssigkeit durch eine Spinndüse zur Bildung von Filamenten ist natürlich gut bekannt. Anfänglich stellte man eine verhältnismäßig geringe Zahl von Einzelfilamenten her, die zur Verwendung als Endlosfilamentmaterial einzeln aufgewickelt wurden. Daher wurde die Zahl der Endlosfilamente, die hergestellt werden mußten, im wesentlichen durch die Zahl der Filamente, die entweder vor oder nach dem Trocknen einzeln aufgewickelt werden konnten, bestimmt.
• Stellt man Faser jedoch in Form eines Spinnkabels oder einer Stapelfaser her, so gelten für die Zahl der gleichzeitig herstellbaren Filamente andere Kriterien. Ein Spinnkabel besteht im wesentlichen aus einem Bündel von im wesentlichen parallelen Filamenten, die nicht einzeln gehandhabt werden. Stapelfaser besteht im wesentlichen aus einer Masse kurzer Faserstücke. Zur Herstellung von Stapelfaser kann man trockenes Spinnkabel zerschneiden oder ein Spinnkabel herstellen, dieses in noch nassem Zustand zerschneiden und die geschnittene Stapelfasermasse trocknen.
• Da man im Fall eines Spinnkabel- oder Stapelprodukts Filamente nicht einzeln handzuhaben braucht, kann man sehr viele Filamente gleichzeitig herstellen.
• Damit die Spinnlösung sich leicht zum gewünschten Endprodukt verspinnen läßt, ist zu gewährleisten, daß die Konzentration der dreiphasigen Spinnlösung, d. h. Cellulose, Aminoxid und Wasser, sich zwischen vorgegebenen Grenzwerten bewegt. Zu Beginn des Herstellungsprozesses werden Aminoxid, Wasser und Celluloseschnitzel zusammen mit einem Stabilisator, wie z. B. Propylgallat, in einem Vormischer bei erhöhter Temperatur vermischt. Die so erhaltene vorgemischte Lösung kann durch einen Dünnschichtverdampfer geschickt werden, wo sie erhöhter Temperatur und verringertem Druck unterliegt, wodurch der Wassergehalt des Gemischs verringert wird und sich eine heiße viskose Lösung bzw. Spinnlösung bildet. Die Spinnlösung aus dem Dünnschichtverdampfer wird dann zur Herstellung von Strängen aus Spinnlösung dem Düsensatz zugeführt, wonach die Stränge durch ein Spinnbad und danach zur Auswaschung des Aminoxid-Lösungsmittels in ein weiteres Wasserbad geführt werden. Das erhaltene Produkt, bei dem es sich um ein Spinnkabel aus Filamenten handeln kann, wird dann weiteren Verarbeitungsstufen zugeführt, z. B. Ausrüstungsarbeitsgängen, Trocknen und Kräuseln und/oder Lagerung.
• Das aus den Strängen ausgewaschene Aminoxid wird vorzugsweise wiederverwendet. Zur Rückgewinnung des Aminoxids führt man den Inhalt des Spinnbads einem Verdampfer zu, um die Aminoxidkonzentration auf den für das ursprüngliche Ausgangsmaterial gewünschten Wert anzuheben. Dann startet man den Zyklus wieder, indem man dieses Aminoxid zusammen mit weiterer Cellulose dem Vormischer zuführt. Außerdem kann man dem Spinnbad das Aminoxid-Wasser-Gemisch aus dem weiteren Wasserbad zuführen.
• Es versteht sich, daß die Aminoxid-, Wasser- und Cellulosekonzentrationen in der Spinnlösung überwacht werden müssen, damit sichergestellt ist, daß sie die richtige Stärke für die Herstellung eines guten Produkts besitzt.
• Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Bereitstellung von Überwachungsmitteln zur Kontrolle und Sicherstellung, daß die Aminoxid-, Wasser- und Cellulosekonzentrationen der heißen viskosen Spinnlösung die gewünschten Werte aufweisen, und zwar bevor man die Spinnlösung dem Düsensatz zuführt. Vorzugsweise schließt sich an die Überwachung eine Nachstellung der Zusammensetzung auf die gewünschten Konzentrationen an.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung von Überwachungsmitteln zur Kontrolle der Konzentration des aus dem weiteren Wasserbad abgezogenen Aminoxids.
• Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung von Überwachungsmitteln zur Kontrolle und Sicherstellung, daß die Konzentration des wiederzuverwendenden Aminoxids den zur Rückführung zum Vormischer gewünschten Wert aufweist. Die Erfindung basiert auf der überraschenden Feststellung, daß aus der Spinnlösung ein gutes Produkt erhalten werden kann, wenn man den Brechungsindex der dreiphasigen Lösung, d. h. Cellulose, Aminoxid und Wasser, innerhalb von verhältnismäßig engen vorgegebenen Grenzen hält, d. h. wenn man die drei Bestandteile so steuert, daß der Brechungsindex der Spinnlösung innerhalb dieser Grenzen bleibt. Wenn die Konzentration der Spinnlösung sich so verändert, daß der Brechungsindex der Spinnlösung diese Grenzen über- oder unterschreitet, kann man kein zufriedenstellendes Produkt erhalten. Die Gründe hierfür sind nicht ganz geklärt, und es ist in der Tat überraschend, daß die Konzentration einer dreiphasigen Lösung auf diese Art und Weise gesteuert werden kann.
• Ein Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Überwachung der Konzentration einer Lösung zur Verwendung bei der Herstellung mindestens eines länglichen Gebildes aus aus Lösungsmittel ersponnener Cellulose, dadurch gekennzeichnet, daß man die Cellulose in Aminoxid und Wasser löst, wobei man eine heiße Spinnlösung erhält, die Spinnlösung einem Düsensatz zuführt und zum länglichen Gebilde extrudiert, das längliche Gebilde durch ein eine Lösung von Aminoxid und Wasser enthaltendes Spinnbad führt, in dem ein Teil des im länglichen Gebilde enthaltenen Aminoxids in das Spinnbad ausgewaschen wird, und das längliche Gebilde dann durch ein Wasserbad führt, in dem das restliche Aminoxid ausgewaschen wird, wobei man den Brechungsindex mindestens einer der Lösungen mißt und die Konzentration der Lösung nachstellt, wenn ihr Brechungsindex von einem vorgegebenen Wert um mehr als einen vorgegebenen Betrag abweicht.
• Zweckmäßigerweise mißt man den Brechungsindex der Spinnlösung vor deren Extrusion und stellt die Konzentration der Spinnlösung nach, wenn ihr Brechungsindex aus dem Bereich von 1,4890 bis 1,4910 bei 60ºC herausfällt.
• Vorzugsweise mischt man die Cellulose, das Aminoxid und das Wasser in einem Vormischer vor und leitet die erhaltene Lösung durch einen Dünnschichtverdampfer, wobei ihr Wassergehalt verringert wird und die heiße viskose Spinnlösung entsteht.
• Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Überwachung der Konzentration einer Lösung zur Verwendung bei der Herstellung mindestens eines länglichen Gebildes aus aus Lösungsmittel ersponnener Cellulose, die eine Einrichtung zur Bildung einer heißen Spinnlösung aus einem Gemisch aus Cellulose, Aminoxid und Wasser, einen Extruder zur Ausformung mindestens eines kontinuierlichen länglichen Gebildes aus der heißen Spinnlösung, ein Spinnbad mit einer Lösung aus Aminoxid und Wasser, durch die das längliche Gebilde geführt werden kann; ein Wasserbad mit einer Lösung aus Aminoxid und Wasser, durch die das längliche Gebilde geführt werden kann, und Überwachungseinrichtungen enthält, wobei die Überwachungseinrichtungen Einrichtungen zur Messung des Brechungsindex mindestens einer der Lösungen enthalten.
• Bei dem Aminoxid-Lösungsmittel handelt es sich vorzugsweise um ein tertiäres Amin-N-oxid. Beispiele für Cellulosequellen sind Papierschnitzel oder Holzstoffschnitzel. Dem Vormischer kann man auch noch eine geringe Menge an Stabilisator, z. B. Propylgallat, zusetzen, beispielsweise 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Bestandteile.
• Die Brechungsindex-Überwachungseinrichtung kann eine manuelle, d. h. chargenweise, Messung darstellen, bei der man in bestimmten Zeitabständen Proben der heißen Spinnlösung zieht und einem geeigneten Meßgerät zuführt. Es kann sich dabei aber auch um eine kontinuierliche Meßeinrichtung handeln, die in die Fertigungsstraße eingebaut ist. Für die In-line-Messung eignet sich beispielsweise ein Process Refractometer Typ PR-O1 von K- Patents.
• Der Brechungsindex der Spinnlösung schwankt selbstverständlich mit der Temperatur. Daher muß man die Temperatur berücksichtigen, wobei man beim chargenweisen Prüfverfahren die Messung vorzugsweise bei 60ºC vornimmt. Daher läßt man die heiße Probe vor der Messung auf diese Temperatur abkühlen. Bei der In-line-Überwachung muß die Überwachungseinrichtung auch die Temperatur der Spinnlösung messen, und die Brechungsindex-Meßeinrichtung wird zwecks Temperaturkorrektur kalibriert.
• Es wurde gefunden, daß Spinnlösungen, deren Brechungsindex bei 60ºC im Bereich von 1,4890 bis 1,4910 liegt, bei der Verwendung zufriedenstellend sind und zufriedenstellende Produkte liefern. Wie oben bereits gesagt, kann man bei der Herstellung von aus Lösungsmit tel ersponnenen Cellulosefilamenten aus den Strängen ausgewaschenes Aminoxid wiederverwenden und - eventuell nach Nachstellung der Konzentration - zum Lösen weiterer Cellulose verwenden. Außerdem werden die aus der Extruderdüse austretenden heißen Stränge durch ein Spinnbad geführt, in dem ein Gemisch aus Wasser und Cellulose umläuft und das Aminoxid zunächst teilweise aus den Strängen ausgewaschen wird. Aus dem Spinnbad werden die Stränge dann dem Wasserbad zugeführt, in dem der Auswaschprozeß vervollständigt wird. Daher kann man Aminoxid aus dem Wasserbad zum Spinnbad zurückführen.
• Man kann das aus dem Wasserbad abgezogene Aminoxid durch eine In-line-Überwachungsstation führen, in der dessen Konzentration bei der Überführung ins Spinnbad kontinuierlich gemessen wird.
• Man kann aus dem Spinnbad Aminoxid abziehen und dessen Konzentration, d. h. Wassergehalt, auf den zur Wiederverwendung in einer anfänglichen Vormischstufe zur Auflösung weiterer Cellulose erforderlichen Wert nachstellen und das Aminoxid mit nachgestellter Konzentration danach durch eine In-line-Überwachungsstation führen, in der dessen nachgestellte Konzentration kontinuierlich überwacht wird.
• Im folgenden werden bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
• Fig. 1 ein ternäres Diagramm für Cellulose in N- Methylmorpholin-N-oxid und Wasser;
• Fig. 2 eine schematische Darstellung der Brechungsindex-Meßeinrichtung;
• Fig. 3 eine schematische Darstellung der verschiedenen Stufen bei der Herstellung eines Endloskabels aus aus Lösungsmittel ersponnenen Cellulosefasern, d. h. Lyocell;
• Fig. 4 eine graphische Darstellung der Variation des Brechungsindex von Lösungen von Aminoxid und Wasser bei 60ºC in Abhängigkeit von der Konzentration und
• Fig. 5 die Variation des Brechungsindex einer Lösung aus 77,5% Aminoxid und 22,5% Wasser in Abhängig keit von der Temperatur.
• Aus dem ternären Diagramm gemäß Fig. 1 geht klar hervor, daß die Anteile der drei Bestandteile innerhalb eng definierter und eng begrenzter Konzentrationsbereiche liegen müssen, wenn sich Cellulose in einer Aminoxid/Wasser-Phase in Lösung befinden soll.
• Fig. 2 veranschaulicht das Grundprinzip der bevorzugten Brechungsindex-Messung. Ein Prisma 10, dessen Fläche 11 von der Lösung, deren Konzentration gemessen werden soll, benetzt wird, wird mit einem Bündel von Lichtstrahlen 12 aus einer Quelle 13 bestrahlt, wobei die Strahlen in mehreren Winkeln auf die Oberfläche 11 treffen. Ein Teil 12A der Strahlen wird gebrochen und geht durch Fläche 14 des Prismas hindurch. Ein anderer Teil 12B der Strahlen wird reflektiert, geht durch die Fläche 15 des Prismas hindurch und trifft auf einen Empfänger 16. Ein Teil 16A des Empfängers empfängt keine Lichtstrahlen und liegt im Dunkeln, wohingegen ein Teil 16B die Lichtstrahlen 12B empfängt. Die Lage der Grenze zwischen den Teilen 16A und 16B wird durch die Konzentration der jeweiligen Lösung bestimmt. Daher kann man das Brechungsindex-Meßgerät mit Lösungen bekannter Konzentration vorkalibrieren. Mit Hilfe von Photozellen- Sensoren im Empfänger 16 kann man die Grenze zwischen der Schattenregion und dem Rest überwachen, und bei Verwendung eines vorprogrammierten Mikroprozessors oder Chips 17 rufen jegliche Konzentrationsschwankungen, die über vorgegebene und vorher eingestellte Werte hinausgehen, eine Reaktion hervor, die zur Korrektur des Konzentrationsfehlbetrags Kompensationseinrichtungen je nach Wunsch automatisch oder manuell aktivieren kann.
• In Fig. 3 werden Aminoxid und Wasser über Einlaß 31 und Celluloseschnitzel, Stabilisator und Wasser über Einlaß 32 in einen Vormischer 30 eingespeist. Das so hergestellte Gemisch wird durch einen Dünnschichtverdampfer 33 geführt, in dem die Wasserkonzentration verringert und eine heiße Spinnlösung gebildet wird. In den Vormischer kann man beispielsweise ein Gemisch aus Aminoxid und Wasser im Gewichtsverhältnis 78 : 22 und ein Gemisch aus Cellulose und Wasser im Gewichtsverhältnis 94 : 6 in solchen Anteilen einspeisen, daß sich ein Gemisch aus Cellulose, Wasser und Aminoxid im Gewichtsverhältnis 13 : 19 : 68 ergibt. Dieses Gemisch wird dem Dünnschichtverdampfer 33 zugeführt, in dem es erhitzt und verdampft wird und der Wassergehalt so weit verringert wird, daß die darin gebildete Lösung (Spinnlösung) Cellulose, Wasser und Aminoxid im Gewichtsverhältnis 15 : 9 : 76 enthält.
• Aus dem Dünnschichtverdampfer 33 wird die heiße Spinnlösung einer Spinndüse 34 zugeführt, in der sie zu Faserendlossträngen 35 versponnen wird. Die aus der Spinndüse 34 austretenden heißen Stränge 35 durchlaufen einen Luftspalt und gelangen in ein Spinnbad 36, in dem ein Gemisch aus Wasser und Aminoxid umläuft. Beim Anfahren befindet sich möglicherweise kein Aminoxid im Spinnbad, jedoch kann dessen Anteil in Bezug auf Wasser auf etwa 25 Gew.-% ansteigen. Aus dem Spinnbad 36 werden die Stränge über die Walze 37 durch ein Waschbad 38 geführt. Die durch das Waschbad gehenden Stränge können beispielsweise bis zu 12 bis 14 Zoll (30 bis 35 cm) breit sein. Im Waschbad 38 wird das nicht im Spinnbad 36 ausgewaschene Aminoxid aus den Strängen ausgewaschen, und das aus dem Wasserbad austretende Spinnkabel 39 besteht aus aus Lösungsmittel ersponnener Cellulose, d. h. Lyocell.
• Aus dem Waschbad 38 wird das Spinnkabel 39 für Ausrüstungsarbeitsgänge z. B. durch ein Bad zur Hinzufügung von Ausrüstungschemikalien zur Faser, durch einen Trockner und Kräuselungs- und/oder Lagerungs- und/oder Schneideinrichtungen zur Zerkleinerung der Filamente zu Stapelfaserstücken geführt.
• Um sicherzustellen, daß die aus dem Dünnschichtverdampfer 33 in die Spinndüse 34 geführte Cellulose/Wasser/Aminoxid-Spinnlösung die geforderte Konzentration aufweist, ist zwischen Verdampfer und Spinndüse ein Ventil 50 so angebracht, daß Proben der Lösung zur Prüfung abgezogen werden können. In geeigneten Zeitabständen werden Proben mit einem Gewicht von 100 g (3,5 Unzen) gezogen. Da die Spinnlösung in dieser Stufe heiß und sehr viskos ist (sie kann beispielsweise eine Viskosität von 1 bis 5000 Pascalsekunden bei 105ºC haben), hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Proben für den Transport zu einer Brechungsindex-Meßstation, die in Fig. 3 mit 40 bezeichnet ist, in Polyesterfolie einzuwickeln. Eine 5 g (0,18 Unzen) schwere, 1 mm (0,04 Zoll) dicke Portion der 100-g-Probe wird in das Brechungsindex- Meßinstrument 40, das bei 60ºC gehalten wird, gegeben. Nach zwei Minuten Wartezeit zum Temperieren der Probe auf 60ºC wird deren Brechungsindex gemessen. Das Instrument wird wie oben beschrieben vorkalibriert. Für die Lösung aus Cellulose, Wasser und Aminoxid im Verhältnis 15 : 9 : 76 sollte der Brechungsindex 1,4895 betragen. Bei einem Wert von 1,4860 ist ein beträchtlicher Teil der Cellulosefasern ungelöst, und bei einem Wert von 1,4930 erfolgt Kristallisation. Daher kann man Grenzen von 1,4890 und 1,4910 als vertretbar festlegen. Jegliche außerhalb dieser Grenzen liegende Ablesung bedeutet, daß der dem Vormischer zugeführte Einsatzstoff und/oder die Verdampferbedingungen nachgestellt werden müssen.
• Beim Anfahren des Fertigungsverfahrens muß man möglicherweise den Brechungsindex der heißen Spinnlösung alle 1 bis 10 Minuten bestimmen, aber unter normalen Betriebsbedingungen kommt man normalerweise mit einer Bestimmung pro Stunde oder bis zu 2 Stunden aus. Selbstverständlich muß man beim Auftreten von Problemen, z. B. mit dem Einsatzstoff, die Überwachungshäufigkeit erhöhen.
• Das in Fig. 3 dargestellte Fertigungsverfahren schließt auch zwei In-line-Brechungsindex-Überwachungsstationen mit ein.
• Dem Waschbad 38 wird über eine Leitung 100 und ein Ventil 101 Wasser zugeführt. Aus dem Bad 38 wird das Wasser, das etwas Aminoxid enthält, dem Umlaufbehälter 102 zugeführt. Das Wasser-Aminoxid-Gemisch im Behälter 102 wird dann mittels Pumpe 103 in die Leitung 104 gepumpt. Das Wasser-Aminoxid-Gemisch wird dann über eine Leitung 105 dem Spinnbad 36 zugeführt. Überschüssiges Wasser und Aminoxid aus dem Spinnbad 36 wird über eine Leitung 106 in den Behälter 102 zurückgeführt. Ein Brechungsindexmesser 107 überwacht das Verhältnis von Wasser zu Aminoxid in der Leitung 104, und bei steigender Aminoxidkonzentration in der Leitung wird das Ventil 101 weiter geöffnet (über Verbindung 108, 109), wodurch der Wasserstrom verstärkt und die Aminoxidkonzentration verringert wird.
• Überschüssige Flüssigkeit im Behälter 102 wird der Lösungsmittelrückgewinnung bei 110 zugeführt.
• Gegebenenfalls kann man den Behälter 102 aus mehr als einer Faserproduktionsstraße, z. B. Fertigungsstraße 111, speisen. Davon sind zwar nur der Waschbehälter 112 und die Wasserleitung 113 gezeigt, jedoch ist sie ansonsten wie 34-39 aufgebaut.
• Der Brechungsindexmesser 107 überwacht die Aminoxid/Wasser-Konzentration beim Übergang von Behälter 102 zum Spinnbad 36. Das Meßgerät 107 wird wiederum unter Verwendung von geeigneten Konzentrationen von Aminoxid- Wasser-Lösungen vorkalibriert, und eine dem Spinnbad zugeführte Lösung sollte vorzugsweise bei einem Gewichtsverhältnis von Aminoxid zu Wasser von z. B. 25 : 75 gehalten werden. Der Brechungsindex einer derartigen Lösung sollte bei 60ºC 1,3676 betragen. Das Brechungsindex-Meßgerät ist mit einer Mikroprozessoreinheit 120 verbunden. Diese kann so voreingestellt werden, daß jegliche Brechungsindexmessung außerhalb des Bereichs von z. B. 1,3644 bis 1,3708 bei 60ºC eine Nachstellung der Ventile, wie z. B. des Ventils 101, das dem Wasserbad 38 Wasser zuführt, auslöst. Dadurch kann die Wasser/Aminoxid-Konzentration in geeigneter Weise und automatisch nachgestellt werden.
• Fig. 4 zeigt die lineare Änderung des Brechungsindex in Abhängigkeit von der Aminoxidkonzentration bei 60ºC. (Eine derartige graphische Darstellung für die Spinnlösung wäre selbstverständlich dreidimensional.)
• Es versteht sich, daß die Temperatur der dem Spinnbad zugeführten Aminoxid/Wasser-Lösung nicht bei der Temperatur von 60ºC, bei der die obengenannten Brechungsindex-Messungen an der Spinnlösung vorgenommen wurden, liegt. Daher muß man bei der Kalibrierung der Brechungsindex-Messung für den In-line-Betrieb ein Temperaturkorrektursystem verwenden. Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen Brechungsindex und Temperatur für eine typische Lösung von Aminoxid und Wasser (Gewichtsverhältnis 77,5 : 22,5). Für jede beliebige gewünschte Konzentration lassen sich leicht analoge graphische Darstellungen anfertigen und die entsprechenden Kalibrierungen durchführen. Die Überwachungsstation mißt daher auch die Temperatur des Aminoxid-Wasser-Gemischs, so daß das Instrument den richtigen Kalibrierungsbereich verwendet.
• Die zweite In-line-Überwachungsstation wird in Fig. 3 bei 44 gezeigt.
• Die aus dem Behälter 102 entnommene Aminoxid/Wasser-Lösung durchläuft ein Ventil 46, wo gegebenenfalls weiteres Aminoxid zugesetzt werden kann, und dann durch einen Verdampfer 45, bei dem es sich um einen konventionellen Dreistufenverdampfer handeln kann, in dem die Konzentration des Aminoxids in Bezug auf Wasser auf den für die Wiederverwendung des Aminoxids gewünschten Wert angehoben wird, d. h. auf ein Gewichtsverhältnis von 78 : 22 in obigem Beispiel. Vom Verdampfer 45 durchläuft das Aminoxid/Wasser-Gemisch die Überwachungsstation 44, in der der Brechungsindex auf die gleiche Art und Weise wie für obige Station 107 beschrieben kontinuierlich überwacht wird. Der Brechungsindex für eine Lösung mit einem Verhältnis von 78 : 22 sollte nach Temperaturkorrektur, wie sie oben beschrieben ist, 1,4624 bei 60ºC betragen. Fällt der Wert aus dem Bereich 1,4620 bis 1,4628 heraus, so kann ein Mikroprozessor 47, mit dem die Brechungsindex-Meßstation verbunden ist, das Ventil 46 betätigen, um zusätzliches Aminoxid einzulassen, oder die Bedingungen im Verdampfer 45 entsprechend steuern.
• Es versteht sich, daß verschiedene Ausführungsformen verändert werden können, ohne den in den nachfolgenden Ansprüchen definierten Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.
• Insbesondere kann man die gewünschten Anteile an Aminoxid, Wasser und Cellulose in den verschiedenen Verfahrensstufen variieren, um unterschiedlichen Fertigungsbedingungen und Endprodukt-Spezifikationen gerecht zu werden.
• Außerdem können sich gegebenenfalls mehrere Fertigungsstraßen eine In-line-Überwachungsstation teilen, wobei mit Hilfe entsprechender Kontrollen bestimmt wird, welche Fertigungsstraße man zu einem beliebigen Zeitpunkt nachstellen muß.

Claims (16)

1. Verfahren zur Überwachung der Konzentration einer Lösung zur Verwendung bei der Herstellung mindestens eines länglichen Gebildes aus aus Lösungsmittel ersponnener Cellulose, dadurch gekennzeichnet, daß man die Cellulose in Aminoxid und Wasser löst, wobei man eine heiße Spinnlösung erhält, die Spinnlösung einem Düsensatz (34) zuführt und zum länglichen Gebilde (35) extrudiert, das längliche Gebilde durch ein eine Lösung von Aminoxid und Wasser enthaltendes Spinnbad (36) führt, in dem ein Teil des im länglichen Gebilde enthaltenen Aminoxids in das Spinnbad ausgewaschen wird, und das längliche Gebilde dann durch ein Wasserbad (38) führt, in dem das restliche Aminoxid ausgewaschen wird, wobei man den Brechungsindex mindestens einer der Lösungen mißt und die Konzentration der Lösung nachstellt, wenn ihr Brechungsindex von einem vorgegebenen Wert um mehr als einen vorgegebenen Betrag abweicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Brechungsindex der Spinnlösung vor deren Extrusion mißt und die Konzentration der Spinnlösung nachstellt, wenn ihr Brechungsindex aus dem Bereich von 1, 4890 bis 1, 4910 bei 60ºC herausfällt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Cellulose, das Aminoxid und das Wasser vormischt, wobei man eine Lösung erhält, und die Lösung durch einen Dünnschichtverdampfer (33) leitet, wobei ihr Wassergehalt verringert wird und die gewünschte Spinnlösung entsteht, und die Brechungsindex-Messung an zwischen dem Verdampfer (33) und dem Düsensatz (34) entnommenen Spinnlösungsproben vornimmt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Aminoxid aus dem länglichen Gebilde (35) vom Wasserbad (38) zum Spinnbad (36) zurückführt und die Konzentration der vom Wasserbad (38) zum Spinnbad (36) geleiteten Aminoxid-Wasser-Lösung anhand von Brechungsindex-Messungen an der Lösung überwacht.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man Aminoxid vom Spinnbad (36) zurückführt und zur Auflösung weiterer Cellulose verwendet und die Konzentration der vom Spinnbad (36) zurückzuführenden Aminoxid-Wasser-Lösung anhand von Brechungsindex-Messungen an der Lösung überwacht.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Brechungsindex der Lösung kontinuierlich mit einem In-line-Instrument (107, 44) überwacht und bei der Überwachung auch die Temperatur der Aminoxid- Wasser-Lösung mißt und den Brechungsindex-Wert bezüglich Temperaturänderungen korrigiert.

7. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aminoxid-Wasser-Lösung vor der Zuführung zum In-line-Überwachungsinstrument zur Verringerung ihres Wassergehalts durch einen Verdampfer (45) führt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die länglichen Gebilde als Endlosfilamente ausbildet.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Spinntauglichkeit einer Spinnlösung aus in einem Gemisch aus Aminoxid und Wasser gelöster Cellulose, die in einem ternären Diagramm für Cellulose, Aminoxid und Wasser innerhalb der durch eine erste Gerade zwischen den Punkten (85% Aminoxid, 15% Wasser, 0% Cellulose) und (31% Cellulose, 0% Wasser, 69% Aminoxid), eine zweite Gerade zwischen den Punkten (78% Aminoxid, 22% Wasser, 0% Cellulose) und (34% Cellulose, 66% Aminoxid, 0% Wasser), die Cellulose-Basislinie und die Aminoxid-Basislinie definierten Grenzen liegt, durch Messung des Brechungsindex der Spinnlösung bestimmt und bestimmt, ob der Brechungsindex der Spinnlösung innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.

10. Vorrichtung zur Überwachung der Konzentration einer Lösung zur Verwendung bei der Herstellung mindestens eines länglichen Gebildes aus aus Lösungsmittel ersponnener Cellulose, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (30) zur Bildung einer heißen Spinnlösung aus einem Gemisch aus Cellulose, Aminoxid und Wasser, einen Extruder (34) zur Ausformung mindestens eines kontinuierlichen länglichen Gebildes (35) aus der heißen Spinnlösung, ein Spinnbad (36) mit einer Lösung aus Aminoxid und Wasser, durch die das längliche Gebilde (35) geführt werden kann, ein Wasserbad (38) mit einer Lösung aus Aminoxid und Wasser, durch die das längliche Gebilde geführt werden kann, und Überwachungseinrichtungen (40, 107, 44) enthält, wobei die Überwachungseinrichtungen Einrichtungen zur Messung des Brechungsindex mindestens einer der Lösungen enthalten.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Verdampfer (33, 45) enthält, mit dem der Wassergehalt einer der Lösungen unter Wärme- und Unterdruckbehandlung verringert werden kann.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Brechungsindex-Messung ein mit der heißen Spinnlösung absatzweise beschickbare Einrichtung (40) ist und Einrichtungen (50) zum Abziehen von Proben der heißen Spinnlösung zwischen dem Dünnschichtverdampfer (33) und der Extruderdüse (34) vorgesehen sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (40) zur Brechungsindex- Messung auf Messungen bei etwa 60ºC und auf Anzeige jeglicher außerhalb des Bereichs von 1, 4890 bis 1, 4910 liegenden Messung kalibriert ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung eine Einrichtung (107) zur Überwachung der Konzentration der vom Wasserbad (38) zum Spinnbad (36) geleiteten Aminoxid-Wasser-Lösung durch Messung ihres Brechungsindex enthält.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung eine Einrichtung (44) zur Messung der Konzentration der vom Spinnbad (36) zur Einrichtung (30), die zum Mischen der Cellulose, des Aminoxids und des Wassers dient, geleiteten Aminoxid-Wasser-Lösung durch Messung ihres Brechungsindex enthält.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung (107, 44) an einen Mikroprozessor (120, 47) angeschlossen ist, der so programmiert ist, daß er eine Nachstellung der Konzentration der Lösung einleitet, wenn der Brechungsindex-Wert aus einem vorgegebenen Bereichs herausfällt.