DE69611104T2

DE69611104T2 - ELECTRICALLY HEATABLE HONEYCOMB BODY, SUB-DIVIDED WITH CONNECTING BRIDGES

Info

Publication number: DE69611104T2
Application number: DE69611104T
Authority: DE
Inventors: Jeroen Cloos; Wilhelmus Derksen; Jacobus Meerman
Original assignee: Akzo Nobel NV
Current assignee: Teijin Aramid BV
Priority date: 1995-10-24
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 2001-04-05
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: RU2142522C1; JPH11513757A; JP3799061B2; AU7216596A; ATE197823T1; EP0904431B1; AU710020B2; DE69611104D1; WO1997015706A1; EP0904431A1; NL1001487C2

Abstract

The invention pertains to a process for manufacturing filaments from an optically anisotropic spinning solution in which the spinning solution is extruded through spinning orifices grouped in at least one spinning section and the extrudates are passed through an inert gas and a coagulation bath in succession, with the ratio of the spacing of the spinning orifices to the width of the spinning section being more than 0.15 and less than 0.7, and the width of the spinning section being less than 5 mm. The invention makes it possible to spin a plurality of filaments of good physical properties at a high speed and a comparatively high acid concentration in the coagulant without widespread sticking.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Filamenten aus einer optisch anisotropen Spinnlösung, bei dem die Spinnlösung durch Spinndüsen, die in zumindest einem Spinnabschnitt gruppiert sind, extrudiert wird und bei dem die Extrudate aufeinanderfolgend durch ein Inertgas und ein Koagulationsbad hindurchgeführt werden.The invention relates to a method for producing filaments from an optically anisotropic spinning solution, in which the spinning solution is extruded through spinnerets grouped in at least one spinning section and in which the extrudates are successively passed through an inert gas and a coagulation bath.

Ein derartiges Verfahren ist aus der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 1986-239012 bekannt, die ein Spinnverfahren für Filamente aus Poly(paraphenylenterephthalamid) (PPTA) beschreibt, bei dem die Filamente durch Spinndüsen, die in der Form eines Rechtecks gruppiert sind, gesponnen werden. Das Verhältnis der Länge der langen Seite des Rechtecks zur Länge seiner kurzen Seiten muß mindestens 4 sein. Im Koagulationsbad ist eine Öffnung, ebenfalls rechteckig, unterhalb des Spinnabschnitts vorgesehen. Da sowohl der Spinnabschnitt als auch die Öffnung Loch im Koagulationsbad rechteckig sind, ist das Filamentbündel ebenfalls rechteckig. Als Folge dieser rechteckigen Form des Bündels werden im Koagulans sehr wenige Wirbel erzeugt, so daß ein Teil derselben zusammen mit den Filamenten aus dem Koagulationsbad entfernt wird. Dies führt zu einer wesentlichen Verringerung der Filamentausbildung im Koagulationsbad (wo die Filamente noch nicht völlig erstarrt sind) und ermöglicht es, die Spinngeschwindigkeit zu erhöhen.Such a method is known from Japanese Laid-Open Publication No. 1986-239012, which describes a spinning method for filaments of poly(paraphenylene terephthalamide) (PPTA) in which the filaments are spun through spinnerets grouped in the shape of a rectangle. The ratio of the length of the long side of the rectangle to the length of its short sides must be at least 4. In the coagulation bath, an opening, also rectangular, is provided below the spinning section. Since both the spinning section and the opening hole in the coagulation bath are rectangular, the filament bundle is also rectangular. As a result of this rectangular shape of the bundle, very few vortices are generated in the coagulant, so that part of them are removed from the coagulation bath together with the filaments. This leads to a significant reduction in filament formation in the coagulation bath (where the filaments have not yet completely solidified) and makes it possible to increase the spinning speed.

In den Beispielen der Japanischen Patentschrift werden Filamente von guter Festigkeit hergestellt. Diese Festigkeit ist vor allem den geringen Konzentrationen an Schwefelsäure (0 und 10%) im Koagulans und der durchschnittlichen Abstandsbreite zwischen den Spinndüsen (der sogenannten Teilung) zuzuschreiben. Die niedere Säurekonzentration, die nur durch Behandlung des Koagulans und dessen Wiederauffüllung beibehalten werden kann, und die große Teilung, die es notwendig macht, eine im Verhältnis zu der Anzahl der hergestellten Filamente große Vorrichtung einzusetzen, läßt das beschriebene Verfahren ein teures mit einem sehr großen Abfallstrom werden.In the examples of the Japanese patent, filaments of good strength are produced. This strength is mainly due to the low concentrations of sulphuric acid (0 and 10%) in the coagulant and the average distance between the spinnerets (the so-called pitch). The low acid concentration, which can only be achieved by treating the coagulant and its replenishment can be maintained, and the large pitch, which makes it necessary to use a large device in relation to the number of filaments produced, makes the process described an expensive one with a very large waste stream.

Desweiteren bedarf es bei hohen Spinngeschwindigkeiten unterhalb des Koagulationsbades eines Unterdrucks, um die Geschwindigkeit des Koagulans zu vergrößern und die Spannung in den Filamenten herabzusetzen.Furthermore, at high spinning speeds, a negative pressure is required below the coagulation bath in order to increase the speed of the coagulant and reduce the tension in the filaments.

Wenn in dem aus der Japanischen Patentschrift bekannten Verfahren die Teilung der Spinndüsen verringert wird, um ihre Anzahl (und folglich die Anzahl der Filamente) pro Flächeneinheit zu erhöhen, verkleben bei den erwähnten Spinngeschwindigkeiten die Filamente in dem Koagulationsbad miteinander, wodurch das Endprodukt für den Einsatz in den vorgesehenen hochwertigen Anwendungen (z. B. Webware oder Verstärkungen für Verbundmaterialien) ungeeignet wird.If, in the process known from the Japanese patent specification, the pitch of the spinnerets is reduced in order to increase their number (and consequently the number of filaments) per unit area, at the spinning speeds mentioned, the filaments stick together in the coagulation bath, making the final product unsuitable for use in the intended high-quality applications (e.g. woven fabrics or reinforcements for composite materials).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das ein Hochgeschwindigkeitsspinnen ≥ 300 m/min) einer Vielzahl von FiLamenten ermöglicht, die sehr gute physikalische Eigenschaften aufweisen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Filamenten aus einer optisch anisotropen Spinnlösung gelöst, bei dem die Spinnlösung durch Spinndüsen extrudiert wird, die in wenigstens einem Spinnabschnitt gruppiert sind, und bei dem die Extrudate aufeinanderfolgend durch ein Inertgas und ein Koagulationsbad hindurchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Spinnabschnitt oder die Spinnabschnitte rechteckig ist bzw. sind und daß das Verhältnis der Teilung zur Breite des Spinnabschnitts mehr als 0,15 und weniger als 0,7 beträgt, wobei die Teilung als der durchschnittliche Abstand zwischen Spinndüsenmittelpunkten von benachbarten Spinndüsen festgelegt ist und die Breite des Spinnabschnitts weniger als 5 mm beträgt.The invention is based on the object of providing a method that enables high-speed spinning (> 300 m/min) of a large number of filaments that have very good physical properties. This object is achieved by a method for producing filaments from an optically anisotropic spinning solution, in which the spinning solution is extruded through spinnerets that are grouped in at least one spinning section and in which the extrudates are passed successively through an inert gas and a coagulation bath, characterized in that the spinning section or sections is or are rectangular and that the ratio of the pitch to the width of the spinning section is more than 0.15 and less than 0.7, the pitch being defined as the average distance between spinneret centers of adjacent spinnerets and the width of the spinning section being less than 5 mm.

Vorzugsweise liegt das Verhältnis (welches einfach durch Dividieren der Teilung, in Millimetern, durch die Breite des Spinnabschnitts, ebenfalls in Millimetern, berechnet wird) in dem Bereich von 0,20 bis 0,55, wobei der Spinnabschnitt eine Breite im Bereich von 1,5 bis 4 mm aufweist und die Teilung im Bereich von 0,3 bis 0,7 mm liegt.Preferably, the ratio (which is simply calculated by dividing the pitch, in millimeters, by the width of the spinning section, also in millimeters) is in the range of 0.20 to 0.55, the spinning section having a width in the range of 1.5 to 4 mm and the pitch being in the range of 0.3 to 0.7 mm.

Überraschenderweise stellte sich heraus, daß die Anwendung dieses Verfahrens es ermöglicht, Filamente herzustellen, die gute physikalische Eigenschaften bei einer kleinen Teilung (und folglich einer großen Anzahl von Filamenten pro Flächeneinheit) bei einer vergleichsweise hohen Säurekonzentration im Koagulationsbad aufweisen, was zu einem wirtschaftlichen Verfahren mit einem geringen Abfallstrom führt. Wie aus dem Beispiel ersichtlich ist, bleibt die Anzahl von Verklebungen gering, die während des Verfahrens auftreten (von Filamenten, die miteinander in Kontakt kommen, bevor eine ausreichende Verfestigung in der äußeren Mantelschicht stattgefunden hat).Surprisingly, it has been found that the application of this process makes it possible to produce filaments that have good physical properties at a small pitch (and consequently a large number of filaments per unit area) at a comparatively high acid concentration in the coagulation bath, resulting in an economical process with a low waste stream. As can be seen from the example, the number of stickings that occur during the process (filaments coming into contact with each other before sufficient solidification has taken place in the outer sheath layer) remains low.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, eine vergleichsweise kompakte Spinnvorrichtung einzusetzen oder eine bestehende Spinnvorrichtung mit Spinndüsenplatten mit einer größeren Anzahl von Spinndüsenöffnungen auszurüsten. Zum Beispiel kann die Produktion einer bestehenden Spinnvorrichtung von 1000 auf 2000 bis 3000 Filamente pro Spinnposition vergrößert werden.The method according to the invention makes it possible to use a relatively compact spinning device or to equip an existing spinning device with spinneret plates with a larger number of spinneret openings. For example, the production of an existing spinning device can be increased from 1000 to 2000 to 3000 filaments per spinning position.

Die günstigen Ergebnisse sind wahrscheinlich dem geringen Widerstand zuzuschreiben, dem das Koagulans ausgesetzt ist, während es zum Kern des Filamentbündels fließt (alternativ kann dies als hohe Filamentbündeldurchlässigkeit bezeichnet werden). Der Widerstand hängt von dem zurückzulegenden Weg ab, d. h. von der Hälfte der Breite des Filaments und dem Raum zwischen den verschiedenen Filamenten (der Teilung).The favorable results are probably due to the low resistance encountered by the coagulant as it flows toward the core of the filament bundle (alternatively, this can be called high filament bundle permeability). The resistance depends on the path to be traveled, i.e., half the width of the filament and the space between the different filaments (the pitch).

Vorzugsweise werden die Spinndüsenöffnungen in mehr als einem Spinnabschnitt gruppiert. Die einzelnen Abschnitte können dann einander gegenüberliegend angeordnet werden, um so das geringstmögliche Hindernis im heranströmenden Fluß des Koagulans und die umfassendste Vermeidung der Störung des Koagulationsbades sicherzustellen.Preferably, the spinneret orifices are grouped in more than one spinning section. The individual sections can then be arranged opposite one another so as to ensure the least possible obstruction to the oncoming flow of coagulant and the most complete avoidance of disturbance of the coagulation bath.

Auch werden die einzelnen Spinnabschnitte vorzugsweise so angeordnet, daß der maximale Abstand zwischen den äußersten Filamenten zum Zeitpunkt der Extrusion aus den Spinndüsenöffnungen der unterschiedlichen Spinnabschnitte heraus relativ klein ist, so daß das Zusammenlaufen, z. B. zu einer Führung, gering bleibt.The individual spinning sections are also preferably arranged in such a way that the maximum distance between the outermost filaments at the time of extrusion from the spinneret openings of the different spinning sections is relatively small, so that convergence, e.g. to a guide, remains low.

Eine äußerst wirkungsvolle Möglichkeit zur Anordnung der rechtwinkeligen Spinnabschnitte besteht darin, daß die Spinnabschnitte mit gleichem Abstand über einen Kreis verteilt werden, wobei die Längsrichtung jedes Spinnabschnitts mit einem Radius zusammenfällt. Solch eine Positionierung behindert den anströmenden Fluß des Koagulans kaum (wenn überhaupt) und ergibt eine geringe Konvergenz für jedes der Filamentbündel.A very effective way of arranging the rectangular spinning sections is to distribute the spinning sections evenly over a circle, with the longitudinal direction of each spinning section coinciding with a radius. Such positioning impedes little (if any) the oncoming flow of coagulant and results in little convergence for each of the filament bundles.

Um die Konvergenz im Filamentbündel oder des Filamentbündels weiter zu verringern, wird vorzugsweise der Boden des Koagulationsbades mit einer rechteckigen Öffnung pro Spinnabschnitt versehen, die eine größere Länge als der Spinnabschnitt aufweist und die etwas enger in der Breite ist. In diesem Fall werden weder die Länge noch die Breite der Öffnung im Boden des Koagulationsbades eine Ursache für die Filamentbündelkonvergenz ausbilden und die Filamente werden daran gehindert, zusammengepreßt zu werden oder einen Schaden durch ein Scheren entlang der Öffnung zu nehmen.In order to further reduce the convergence in the filament bundle or filament bundles, it is preferable to provide the bottom of the coagulation bath with a rectangular opening per spinning section which has a longer length than the spinning section and which is slightly narrower in width. In this case, neither the length nor the width of the opening in the bottom of the coagulation bath will be a cause of the filament bundle convergence and the filaments will be prevented from being compressed or from suffering damage by shearing along the opening.

Die physikalischen Eigenschaften der durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielten Filamente können noch weiter dadurch gesteigert werden, daß ein Bereich für den von den filamentartigen Extrudaten durch das gasförmige Inertgasmedium (den Luftspalt) zurückgelegten Abstand von mehr als 0,5 mm und weniger als 8 mm ausgewählt wird.The physical properties of the filaments obtained by the process according to the invention can be further enhanced by selecting a range for the distance traveled by the filamentary extrudates through the gaseous inert gas medium (the air gap) of more than 0.5 mm and less than 8 mm.

Wenn sehr kleine Luftspalte verwendet werden (beispielsweise kleiner als 2 mm), besteht die Gefahr, daß das Koagulans, das immer eine gewisse Bewegung unter dem Einfluß des Filamentbündels (Vibrationen, kleine Wellen, usw.) zeigen wird, in Kontakt mit der Spinndüsenplatte gelangt. Wenn dies eintritt, kann das Verfahren in einem solchen Maße gestört werden, daß es notwendig ist, es abzubrechen. Wenn daher sehr kleine Luftspalte verwendet werden müssen, ist es wesentlich, die ruhigstmögliche Koagulationsbadoberfläche vorzufinden. Überraschenderweise stellte sich heraus, daß das Ausmaß der Bewegung der Koagulationsbadoberfläche sehr von der Geometrie des Bodens des Koagulationsbades abhängt. Wenn mehr als zwei Spinnabschnitte sowie eine entsprechende Anzahl von Auslaßöffnungen im Boden des Koagulationsbades eingesetzt werden, kann das Ausmaß der Bewegung an der Oberfläche des Koagulans wesentlich durch Veränderungen in der Höhe im Boden oder auf dem Boden verringert werden. Eine sehr einfache, aber wirkungsvolle Ausführungsform hiervon ist eine solche, bei der sich die Kanten von benachbarten Öffnungen in verschiedenen Höhen ("auf unterschiedlichen Niveaus") befinden. Eine mögliche Erklärung dieses Phänomens wird im folgenden gegeben.When very small air gaps are used (for example, smaller than 2 mm), there is a risk that the coagulant, which will always show some movement under the influence of the filament bundle (vibrations, small waves, etc.), will come into contact with the spinneret plate. If this occurs, the process may be disturbed to such an extent that it is necessary to stop it. Therefore, when very small air gaps must be used, it is essential to have the calmest possible coagulation bath surface. Surprisingly, it has been found that the extent of movement of the coagulation bath surface depends very much on the geometry of the bottom of the coagulation bath. When more than two spinning sections are used, as well as a corresponding number of outlet openings in the bottom of the coagulation bath, the extent of movement at the surface of the coagulant can be significantly reduced by changes in the height in the bottom or on the bottom. A very simple but effective embodiment of this is one in which the edges of adjacent openings are at different heights ("at different levels"). A possible explanation of this phenomenon is given below.

An den Kanten der Auslaßöffnungen wird die Flüssigkeit, die durch das hinausgeführte Filamentbündel mitgenommen wird, aufgehalten oder abgestreift. Aufgrund der Trägheit behält die Flüssigkeit ihre Geschwindigkeit (oder einen Teil davon) und fließt parallel zum Boden in die Richtung der benachbarten Auslaßöffnung. Jedoch strömt auch ein Koagulansfluß aus Richtung dieser benachbarten Auslaßöffnung, woraus sich der Zusammenstoß der Ströme, die in entgegengesetzte Richtungen fließen, ergibt. Die Flüssigkeit wird als Folge hiervon nach oben geschoben, und die Koagulationsbadoberfläche hebt sich über diesen Staupunkt an. Offensichtlich stellt das Aufstauen des Koagulans eine deutliche Beschränkung bei der Auswahl des Luftspalts dar; schließlich muß das Koagulans am Berühren der Spinndüsenplatte gehindert werden.At the edges of the outlet openings, the liquid carried along by the filament bundle is stopped or stripped off. Due to inertia, the liquid retains its speed (or part of it) and flows parallel to the bottom in the direction of the adjacent outlet opening. However, a Coagulant flow from the direction of this adjacent outlet opening, resulting in the collision of the streams flowing in opposite directions. The liquid is consequently pushed upwards and the coagulation bath surface rises above this stagnation point. Obviously, the stagnation of the coagulant represents a significant limitation in the selection of the air gap; after all, the coagulant must be prevented from touching the spinneret plate.

Wenn die zuvor erwähnten Ströme auf unterschiedlichen Niveaus zusammenkommen, tritt das offenbarte Aufstauproblem nicht auf. Da die Geschwindigkeit eines der Ströme (d. h. desjenigen, der von der untersten Kante wegfließt) bereits eine Komponente aufweist, die in die Richtung der Flüssigkeitsoberfläche geht, tritt im Gegenteil eine gegenseitige Aufhebung auf und die Flüssigkeitsoberfläche bleibt ruhig.When the previously mentioned flows come together at different levels, the revealed damming problem does not occur. Since the velocity of one of the flows (i.e. the one flowing away from the lowest edge) already has a component going towards the liquid surface, on the contrary, mutual cancellation occurs and the liquid surface remains calm.

Wenn das Koagulationsbad eine Tiefe von mehr als 10 mm und weniger als 20 mm (vorzugsweise weniger als 15 mm) aufweist, erfahren die Filamente einerseits nur einen geringen Widerstand im Bad und der Verbrauch an Koagulans bleibt gering und andererseits ist die Verweildauer im Koagulationsbad lang genug, um die erforderliche Koagulierung zu erzielen.If the coagulation bath has a depth of more than 10 mm and less than 20 mm (preferably less than 15 mm), on the one hand the filaments experience only a small resistance in the bath and the consumption of coagulant remains low and on the other hand the residence time in the coagulation bath is long enough to achieve the required coagulation.

Es ist anzumerken, daß die EP 172 001 ein Verfahren zum Spinnen von Aramidgarnen beschreibt, bei dem rechteckige Spinnabschnitte von enger Breite und einer kleinen Teilung eingesetzt werden. Jedoch unterscheidet sich dieses Verfahren wesentlich von dem erfindungsgemäßen Verfahren, da das Koagulans nicht in einem Bad enthalten ist sondern in der Form eines Wasserfalls zugeführt wird. Aufgrund der starken Strömung im Wasserfall und der geringen Anzahl an Filamentreihen spielt der vom Koagulans bewirkte Widerstand im Filamentbündel keine wesentliche Rolle.It should be noted that EP 172 001 describes a process for spinning aramid yarns in which rectangular spinning sections of narrow width and small pitch are used. However, this process differs significantly from the process according to the invention, since the coagulant is not contained in a bath but is supplied in the form of a waterfall. Due to the strong flow in the waterfall and the small number of filament rows, the resistance caused by the coagulant in the filament bundle does not play a significant role.

Das Verfahren gemäß der EP 172 001 verursacht einen sehr hohen Verbrauch an Koagulans. Darüberhinaus wird in den Beispielen nur Wasser (0% Schwefelsäure) verwendet. Daraus ergibt sich, daß der (sehr große) Strom an Koagulans einer aufwendigen Nachbehandlung und/oder einer Neutralisation unterzogen werden muß.The process according to EP 172 001 causes a very high consumption of coagulant. Furthermore, only water (0% sulphuric acid) is used in the examples. This means that the (very large) flow of coagulant must be subjected to complex post-treatment and/or neutralisation.

Es ist festzuhalten, daß in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 1985-065110 ein Verfahren beschrieben wird, das eine Spinndüsenplatte mit 2 Spinnabschnitten mit jeweils 50 Spinndüsenöffnungen verwendet. Die Teilung beträgt 1,5 mm, was zu einer geringen Anzahl von Filamenten pro Flächeneinheit führt.It should be noted that Japanese Laid-Open Publication No. 1985-065110 describes a method using a spinneret plate with 2 spinning sections each with 50 spinneret holes. The pitch is 1.5 mm, which results in a small number of filaments per unit area.

Das im diesbezüglichen Verfahren eingesetzte Koagulans ist Wasser, das 0% oder 10% Schwefelsäure enthält, so daß dieses Verfahren ebenfalls mit einem großen Abfallstrom belastet ist.The coagulant used in this process is water containing 0% or 10% sulphuric acid, so this process also generates a large waste stream.

Es ist festzustellen, daß die FR-A-1 102 056 (angemeldet am 16. Juni 1947)eine sehr kleine Spinndüse mit einer großen Anzahl von Spinndüsenöffnungen offenbart. Solche Spinndüsen können nur bei tatsächlichen Naßspinnverfahren verwendet werden, d. h. bei solchen Spinnverfahren, die keinen Luftspalt enthalten (zum Beispiel beim Viskosespinnen) und bei denen die extrudierten Filamente sogleich mit dem Koagulans in Berührung kommen und koagulieren. Echte Naßspinnverfahren sind von daher nicht mit einem Verkleben von Filamenten und den Problemen, die an der freien Oberfläche des Koagulans auftreten, konfrontiert. Desweiteren wird in dieser Veröffentlichung beschrieben, daß, wenn die Spinndüsenöffnungen in Spinnabschnitten gruppiert sind, die Breite der Gruppen nicht zwei Öffnungen übersteigen sollte, wohingegen die Erfindung größere Breiten zuläßt.It should be noted that FR-A-1 102 056 (filed on 16 June 1947) discloses a very small spinneret with a large number of spinneret orifices. Such spinnerets can only be used in true wet spinning processes, i.e. in spinning processes which do not contain an air gap (for example in viscose spinning) and in which the extruded filaments immediately come into contact with the coagulant and coagulate. True wet spinning processes are therefore not confronted with sticking of filaments and the problems which occur on the free surface of the coagulant. Furthermore, this publication describes that when the spinneret orifices are grouped in spinning sections, the width of the groups should not exceed two orifices, whereas the invention allows for larger widths.

Die EP-A-0 168 879 betrifft ein Verfahren, das den Einsatz von zwei oder mehreren einzelnen, beabstandeten Spinnabschnitten umfaßt. Die Abschnitte gemäß der EP-A-0 168 879 sind ziemlich groß und die Filamente, die mit diesem Verfahren hergestellt werden, lassen einiges in bezug auf ihre mechanischen Eigenschaften und die Gleichmäßigkeit des Garns zu wünschen übrig, insbesondere dann, wenn das Verfahren mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt wird.EP-A-0 168 879 relates to a process comprising the use of two or more individual, spaced-apart spinning sections. The sections according to EP-A-0 168 879 are rather large and the filaments produced by this process leave something to be desired in terms of their mechanical properties and the uniformity of the yarn, particularly when the process is carried out at high speed.

Im Rahmen der Erfindung wird der Begriff Teilung dazu verwendet, den durchschnittlichen Abstand zwischen den Mittelpunkten der Spinndüsenöffnungen von benachbarten Spinndüsenöffnungen zu bezeichnen.In the context of the invention, the term pitch is used to designate the average distance between the centers of the spinneret openings of adjacent spinneret openings.

Die Erfindung wird nachfolgend im Detail genauer mit Bezug auf ein Beispiel und auf die Zeichnung dargestellt. Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung durch dieses Beispiel nur veranschaulicht, jedoch nicht eingeschränkt wird.The invention is explained in more detail below with reference to an example and to the drawing. It is self-evident that the invention is only illustrated by this example and is not limited.

Fig. 1 zeigt eine untere Ansicht einer erfindungsgemäßen Spinndüse, die mit acht rechteckigen Spinnabschnitten ausgestattet ist;Fig. 1 shows a bottom view of a spinneret according to the invention, which is equipped with eight rectangular spinning sections;

Fig. 2 zeigt zwei der acht Spinnabschnitten der Spinndüse gemäß der Fig. 1 im Detail;Fig. 2 shows two of the eight spinning sections of the spinneret according to Fig. 1 in detail;

Fig. 3 zeigt eine untere Ansicht einer als Vergleichsbeispiel - dienenden Spinndüse;Fig. 3 shows a bottom view of a spinneret serving as a comparative example;

Fig. 4 zeigt einen der Spinnabschnitte der in Fig. 3 abgebildeten Spinndüse im Detail.Fig. 4 shows one of the spinning sections of the spinneret shown in Fig. 3 in detail.

EXAMPLE

Auf gleichartige Weise zu dem Verfahren, das im Beispiel 6 des US-Patents 4,308,374 beschrieben wird, wurde Poly(para phenylenterephthalamid) unter Verwendung einer Mischung aus N-Methylpyrrolidon und Calciumchlorid hergestellt. Nach Neutralisation, Waschen und Trocknen lag ein Polymer mit einer inneren Viskosität von 5,4 vor.In a similar manner to the procedure described in Example 6 of US Patent 4,308,374, poly(para phenylene terephthalamide) using a mixture of N-methylpyrrolidone and calcium chloride. After neutralization, washing and drying, a polymer with an intrinsic viscosity of 5.4 was obtained.

Das Polymer wurde in Schwefelsäure mit einer Konzentration von 99,8% in der im Beispiel 3 des US-Patents 4,320,081 beschriebenen Art aufgelöst. Die derart hergestellte Spinnlösung wies eine Polymerkonzentration von 19,4% auf. Die Spinnlösung wurde unter Verwendung unterschiedlicher Spinndüsen versponnen.The polymer was dissolved in sulfuric acid at a concentration of 99.8% in the manner described in Example 3 of US Patent 4,320,081. The spinning solution thus prepared had a polymer concentration of 19.4%. The spinning solution was spun using different spinnerets.

Eine erste kreisförmige Spinndüse 1, dargestellt in den Fig. 1 und 2, mit einem äußeren Durchmesser von 57 mm (in der Tabelle wird diese Spinndüse mit der Bezeichnung S1 benannt) wurde mit acht rechteckigen Spinnabschnitten 2 (2,58 mm breit, bezeichnet in Fig. 1 mit 3, und 9 mm lang) versehen, wobei jeder 125 Spinndüsenöffnungen 4 aufwies. Die Spinndüsenöffnungen 4 besaßen einen Durchmesser von 65 um und wiesen einen Abstand (Teilung) 5 zueinander von 0,5 mm auf (das Verhältnis der Teilung 5 zu der Breite 3 des Spinnabschnitts 2 betrug folglich 0,2).A first circular spinneret 1, shown in Figs. 1 and 2, with an outer diameter of 57 mm (in the table this spinneret is designated S1) was provided with eight rectangular spinning sections 2 (2.58 mm wide, designated 3 in Fig. 1, and 9 mm long), each having 125 spinneret openings 4. The spinneret openings 4 had a diameter of 65 µm and were spaced (pitch) 5 from each other by 0.5 mm (the ratio of the pitch 5 to the width 3 of the spinning section 2 was therefore 0.2).

Eine zweite kreisförmige Spinndüse 6, dargestellt in den Fig. 3 und 4 (in der Tabelle wird diese Spinndüse mit der Bezeichnung 52 versehen), die als Vergleichsbeispiel dient, wies einen äußeren Durchmesser von 57 mm auf und wurde mit vier Spinnabschnitten 8 (mit einer konstanten Breite 7 von 9,5 mm) ausgestattet, wobei jeder der Umfangskurve der kreisförmigen Spinndüse folgt und jeder 250 Spinndüsenöffnungen besitzt. Die Spinndüsenöffnungen hatten einen Durchmesser von 65 um und einen Abstand 9 zueinander von 1,0 mm (das Verhältnis der Teilung 9 zu der Breite 7 des Spinnabschnitts 8 betrug folglich 0,11).A second circular spinneret 6, shown in Figures 3 and 4 (in the table this spinneret is designated 52), which serves as a comparative example, had an outer diameter of 57 mm and was provided with four spinning sections 8 (with a constant width 7 of 9.5 mm), each following the circumferential curve of the circular spinneret and each having 250 spinneret openings. The spinneret openings had a diameter of 65 µm and a distance 9 between them of 1.0 mm (the ratio of the pitch 9 to the width 7 of the spinning section 8 was thus 0.11).

Die Spinnlösung wurde durch einen Luftspalt gesponnen, wie dies in der Tabelle ausgewiesen ist. Der das gleiche Niveau aufweisende oder ebene Boden des Koagulationsbades (mit einer Tiefe von 10 mm) wurde entsprechend mit acht und vier Öffnungen (51: rechteckig 2,0 mm · 15 mm; 52: kreisförmig mit einem Durchmesser von 5 mm) ausgestattet, wobei jede direkt unterhalb eines Spinnabschnitts angeordnet war.The spinning solution was spun through an air gap as shown in the table. The level or flat bottom of the coagulation bath (with a depth of 10 mm) was equipped with eight and four openings (51: rectangular 2.0 mm x 15 mm; 52: circular with a diameter of 5 mm) respectively, each of which was located directly below a spinning section.

Das Koagulans wurde aus Wasser mit einer Schwefelsäurekonzentration von 20% und einer Temperatur von 10ºC zubereitet. Die Spinngeschwindigkeite n und die Verstreckungsverhältnisse werden in der Tabelle ausgewiesen. Die physikalischen Eigenschaften wurden gemäß ASTM D885 bestimmt.The coagulant was prepared from water with a sulfuric acid concentration of 20% and a temperature of 10ºC. The spinning speeds n and the draw ratios are shown in the table. The physical properties were determined according to ASTM D885.

Der Begriff Flusen wird verwendet, um verschiedene Unregelmäßigkeiten (herrührend aus Brüchen, Filamenaufwickelungen um Walzen, usw.) in dem hergestellten Garn zu bezeichnen. Der Verklebungsgrad wurde visuell bewertet. Mit 1 wird wenig oder kein Verkleben (weniger als 1% der Filamente sind vom Verkleben betroffen), mit 5 wird ein sehr hoher Grad von Verkleben (über 25% der Filamente sind vom Verkleben betroffen) bezeichnet. TABELLE The term fluff is used to describe various irregularities (resulting from breaks, filaments winding around rollers, etc.) in the yarn produced. The degree of stickiness was assessed visually. 1 indicates little or no stickiness (less than 1% of the filaments are affected by stickiness), 5 indicates a very high degree of stickiness (more than 25% of the filaments are affected by stickiness). TABLE

Die unter Verwendung von 51 hergestellten Filamente weisen eine deutlich höhere Festigkeit auf als jene, die unter Verwendung von 52 hergestellt wurden. Ebenso ist die Anzahl der Verklebungen weit geringer. Desweiteren kann in bezug auf den zur Varfügung stehenden Platz die Anzahl der Spinnabschnitte in einer Spinndüse wie 51 auf, beispielsweise 12 oder 16, erhöht werden, wohingegen 52 eine solche Möglichkeit nicht eröffnet.The filaments produced using 51 have significantly higher strength than those produced using 52. The number of bondings is also much lower. Furthermore, in relation to the space available, the number of spinning sections in a spinneret such as 51 can be increased to, for example, 12 or 16, whereas 52 does not offer such a possibility.

Eine dritte kreisförmige Spinndüse (53; diese Spinndüse entspricht mit Ausnahme der nachfolgenden Beschreibung der Spinndüse 51) mit einem äußeren Durchmesser von 75 mm wurde mit acht rechteckigen Spinnabschnitten (2,58 mm breit und 18 mm lang) ausgestattet, wobei jeder 250 Spinndüsenöffnungen aufwies, was insgesamt 2000 Filamente ergab. Die Spinndüsenöffnungen hatten einen Durchmesser von 65 um und waren zueinander 0,5 mm beabstandet.A third circular spinneret (53; this spinneret corresponds to spinneret 51 except as described below) with an outer diameter of 75 mm was equipped with eight rectangular spinning sections (2.58 mm wide and 18 mm long), each having 250 spinneret orifices, giving a total of 2000 filaments. The spinneret orifices had a diameter of 65 µm and were spaced 0.5 mm apart.

Die Spinndüse 53 wurde zum Verspinnen der oben beschriebenen Spinnlösung verwendet (unter den oben beschriebenen Bedingungen mit den nachfolgenden Änderungen), wobei ein Luftspalt von 6 mm und eine Spinngeschwindigkeit von 300 m/min verwendet wurden. Das sich ergebende Garn wies eine Festigkeit von 2202 mN/tex auf. Die Flusenanzahl pro 15 Minuten betrug 4 und es trat kein Verkleben auf.The spinneret 53 was used to spin the spinning solution described above (under the conditions described above with the following changes) using an air gap of 6 mm and a spinning speed of 300 m/min. The resulting yarn had a tenacity of 2202 mN/tex. The number of lints per 15 minutes was 4 and no sticking occurred.

Claims

1. A process for producing filaments from an optically anisotropic spinning solution, in which the spinning solution is extruded through spinneret openings grouped in at least one spinning section, and in which the extrudates are passed through inert gas and then through a coagulation bath, characterized in that the spinning section or sections are rectangular and that the ratio of the pitch to the width of the spinning section is more than 0.15 and less than 0.7, the pitch being defined as the average distance between the centers of adjacent spinneret openings, and that the width of the spinning section is less than 5 mm.

2. Method according to claim 1, characterized in that the spinneret openings are grouped in more than one spinning section.

3. Method according to claim 2, characterized in that the spinning sections are distributed at equal distances over a circle and that the longitudinal extension of each spinning section coincides with a radius.

4. Method according to claim 2 or 3, characterized in that the bottom of the coagulation bath for each spinning section is provided with a rectangular opening which has a greater length than the spinning section and which is narrower in width.

5. Method according to claim 4, characterized in that the bottom of the coagulation bath is equipped with at least two openings and that adjacent edges of adjacent openings are at different levels.

6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the distance covered by the thread-like extrudates through the gaseous noble gas medium is more than 0.5 mm and less than 8 mm.