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"Procédé pour la fabrication de matières filamentenueses"
La Présente invention concerne un procède et un appa- reil pour fabriquer des filaments et autres objets par filage à sec à une vitesse de filage élevée. Pour une question de con- cision, on décrira l'invention en se référant aux *filaments* dans le sens de fibres continues du type couramment utilisé pour la fabrication de file d'un denier modère, tuais il cet évident qu'elle peut également 'appliquer à la fabrication des procédés de filage à sec d'autres objets,
coma des fibres grossières$ par exemple des poils ou du crin de cheval artifi- ciel, etc., ainsi que des objets à deux dimensios, comme de la paille, une tresse, un ruban, artificiels, etc., qu'ils soient de section droite régulière ou non. Dans la présente
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demande l'expression "matières filamenteuses", est utilisés pour désigner tous ces objets.
Dans le procédé dit"de filage à sec" pour la fabri- cation de filaments artificiels, on pompe une solution d'une matière formant les filaments dans un solvant volatil ou la refoule autrement à travers une filière de filage contenant un ou plus couramment un certain nombre d'orifices dans une cellule ou métier à filer. A mesure que les filaments passent à travers la cellule de filage, le solvant en est évaporé au moyen d'un milieu d'évaporation approprié, habituellement ,l'air. On étire les filaments, qui sont alors exempts ou presque exempts de solvant, à partir de la cellule,de filage et on peut les graisser et leur appliquer un retordage avant qu'ils soient repris sous forme de paquets.
Pour obtenir des résultats satisfaisante,il est im- portant de maintenir la tension exercée sur les filaments à mesure qu'ils quittent la cellule de filage dans certaine* limites définies, normalement entre 0,02 et 0,2 grammes en- viron par denier. Des tensions inférieures à 0,02 g par de- nier environ sont défavorables étant donné que lorsqu'on fa- brique des fils à filaments multiples, ils donnent un fil bou- clé, c'est-à-dire un fil dans lequel certains des filaments sont plus longs que lea autres et a'écartent du corps du fil sous forme de boucles. D'autre part,des tensions supérieures à 0,2 g par denier. sont également défavorables étant donné qu'elles confèrent un effort excessif aux filaments pendant le filage et affectent défavorablement leurs propriétés phy- siques;
en particulier elles ont tendance à rendre les fila- ments plus fragiles et à diminuer leur allongement nous ten- sion. Si la tension exercée sur les filaments augmente très au-dessus de 0,2 g par denier, elle peut mime provoquer une rupture des filaments et interrompre la continuité du filage*
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Par suite de ces limitations de la tension à lamelle les filaments quittant la cellule de filage peuvent être soumit il a été coutumier jusqu'à présent de maintenir la vitesse de filage (c'est-à-dire la vitesse à laquelle les filaments quit- tent la cellule) entre 300 et 600 mètres par minute et de ne jamais laisser la vitesse dépasser 800 mètres par minute envi- ron.
Si dans le procédé connu, on essaie d'obtenir des vites- ses de filage supérieures, la tension nécessaire pour tirer les filaments à travers la cellule augmente rapidement au-dessus , de la valeur limite de 0,2 g par denier et on obtient les ré- sultats déjà mentionnés. Cette limitation de la vitesse de filage utile maximum diminue sévèrement la capacité de produc- tion des procédés et appareils classiques de filage à sec.
La présente invention se propose notamment de fournir un procédé par lequel on peut fabriquer des filaments par la méthode de filage 4 sec à des vitesses supérieures à 800 mètres par minute.
On a découvert maintenant que la tension excessive nécessaire pour tirer les filaments à travers la cellule à des vitesses de filage élevées est due, au moins en grande partit, à la traité* de frottement exerods par le Milieu d'évaporation et qu'on peut la réduire à une valeur satisfaisant ) en maint** nant, au moyen d'une pression ou d'une sspiration engendrés de l'extérieur de la cellule, un courant d'air ou autre milieu d'évaporation à grande vitesse dans la cellule de filage dans le sens de déplacement des filaments.
Ce moyen relativement simple s'est avéré augmenter la vitesse dans beaucoup de cas de plus du double de la vitesse de filage utile maximum, qui peut atteindre 1400 mètres par minute ou même plus. Etant donné que la capacité de production d'une cellule de filage varia directement avec la vitesse de filage, l'augmentation titi la vitesse maximum de filage utile assure une augmentation anal* gue de la capacité de la cellule de filage..
Par conséquent, suivant l'invention, on fabrique uns'
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matière filamenteuse, en particulier Ma ya aae i\B* inji ,.1.. sens défini plus haut, en exfrudant une solution d'une aubt*'
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tance formant les filaments dans un solvant volatil dans un
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milieu de6vaiporatîon dans une zone de filage, en tirant la, matière filamenteuse ainsi formée 4 partir dé la zone dé' fi*
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lage à une vitesse supérieure à 800 mètres, par minute et au.
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moyen d'une pression ou d'une dépression engendrée jctè*'
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rieur de la zone de filage, en Provoquant le déplacement du
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' milieu d'évaporation sur toute bu presque -toute la longueur <' 'la, sone de filage au contact de la' matière flneua. d$Ln4 le m8mo séné que Óeli.1 uns vitesse telle que,la force .
nducooare pour tirer la fuatièr filamenteuse à partir de la zone de filage est comprise entre 0,02 et 0,2 g par renier.
La découverte que la tension excessive norfaieMen ne cenzaire pour tirer les filaments à.partir de la colule k des
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vitesses de filage élevées est due, au moins 'en grande partit),
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à la traînée du l'air, est surprenante étant donné que la au!"" face de contact des filaments sur laquelle l'air agit est ire- lativcment faible.
Toutefois, il semble vraisemblable que ut est l'effet cumulatif de,la traînée de l'air sur tpué lu 108uur des til6ntB .. oqg4omus 4&no !...11u1. %ut n un* .41)
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responsable.
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Bien qu'on ait précédemment proposé de Q=tr44zdre l'air à s'écouler à travers la cellule de :11&&. ' le
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sens de déplacement des filaments par, l'application d'une pression ou d'une aspiration engendrée à l'extérieur de la
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cellule, les vitesses d'air utilisées jusqu'à présint ont
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été si faibles qu'elles n'ont pas eu d'effet sur.la tension'
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des filaments.
En fait, elles ont'été si faibles qu'on a ob- tenu des résultats très analogues lorsque l'air''6couie',a.ans
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le sens ou à 1' encontre du sens de déplacement des filaments De nouveau, il a été proposé de disposer un ajutage d'air
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dans la cellule de filage de façon à. fournir un jet d'air des "
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tiné à agir sur les filaments et à les tirer de haut en bas, mais l'action localisée du courant d'air ne s'est pas avérée affecter la vitesse de filage maximum d'une façon appréciable ou augmenter le pourcentage d'allongement des filaments obte- nus.
En outre, les vitesses de filage des filaments, lorsqu'on a appliqué ces moyens, ont été ai faibles que la traînée d'air - n'avait pas une importance particulière pour déterminer la ten- sion des filaments.
En mettant l'invention en oeuvre, on obtient les meil- leurs. résultats si la vitesse du courant d'air, au moyen duquel la tension des filaments est maintenue entre 0,02 et 0,2 g par denier est comprise entre 35 et 95 % do la vitesse de filage, mais 'en aucun cas, elle n'est pas de plus de 600 mètres par mi- nute inférieure à la vitesse de filage. Ainsi, pour une vites- se de filage de 800 mètres par minute environ, la vitesse de l'air doit être comprise entre 280 et 760 mètres par minute et pour une vitesse de filage de 1400 mètres par minute envi- ron, la vitesse de l'air doit être de préférence comprise entre 800 e 1330 mètres par minute.
On peut obtenir la vitesse de l'air voulue dans la cellule de filage d'une façon appropriée quelconque; par exem- ple, ou bien on peut admettre de l'air comprimé dans la cellule de filage 4 l'endroit de la filière ou près de cette dernière ou on peut aspirer l'air à partir de l'autre extrémité de la cellule de filage par. aspiration.
En général, on préfère ce dernier moyen, étant donné que l'utilisation de l'air sous pression signifie que la pression régnant dans la cellule de filage est supérieure à la pression atmosphérique et par Congé- quent,l'air a tendance à s'échapper de la cellule de filage dans l'atmosphère, en entraînant avec lui des vapeurs de sol- vant. four obtenir la diminution voulue de la tension des filaments, il est essentiel que le courant d'air à grande vi-
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.j3 SU2> les filaments pendant tout ou p ' que tout leur à travers la cellule du filage. utefoio lu courant d'air à grande vitesse, lorsqu' il est ttorce, peut ttre excessivement turbulent et si un tel o ant turbu- lent peut agir sur un faisceau de filaments dire ment après
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qu'ils aient quitté la filière, lea filaments pe e nt 4tre emr,enéo à se souder les uns aux autres.
On doit évi s ir cet effet en augmentant la vitesse de 1' air uniformément au roisijaage de la filière de façon que l'air s'écoule en regard des fila**
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ments nouvellement formas d'une façon uniforme etteane une trop grande turbulence ; cette augmentation uniforme de la vi-
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tesso de l'air peut être obtenue facilement.'en diminuant la surface de section droite de. la cellule d'une façonuniforme dans le cens de déplacement des filaments et au voisinage de la filière.
On peut aussi prévoir avantageusement un moyen pour que les filaments qui viennent de quitter la filière passent à travers une courte zone dans laquelle l'air est relativement tranquille de façon à permettre une évaporation initiale d'une
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partie du. solvant a partir d6a filaments avant qu'ils pénè- trent dans le courant d'air à grande vitesse.
L'air chargé de vapeurs de solvant quittant la cellu- le filage passe dans un système de récupération du solvant dans lequel le solvant est récupère en vue d'une autre appli- cation. Pour éviter d'avoir à traiter des volumes d'air ex- cessivement grands dans le système de récupération du solvant, il est souhaitable que la concentration de la vapeur de sol- vant dans l'air quittant la cellule de filage soit supérieure
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1,' par exemple de 105 >'environ, Etant donné que ceci limite le volume d'air qui peut;
passer à travers la cellule de filage, pour évaporer une quantité donnée d'air à partir
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à±3('filanents, la surface de section droite de la celluif dois être E-Uffisarment petite pour permettre d'atteindre la vitèo 4 se c'..## vculua sana dpaBaM* io volume nowiaitable., Ct peut
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facilement calculer une surface de section droite appropriée d'après la vitesse de l'air voulue, la concentration voulue des vapeurs de solvant et la quantité de solvant à évaporer en une période de temps donnée.
la cellule de filage peut avoir une section droite carrée, rectangulaire, elliptique ou autre section droite, mais étant donné que la surface de section droite est limitée par les considérations décrites plus haut, il est préférable d'utiliser une section droite circulaire qui fournit le plus grand espace entre les filaments et les parois de la cellule pour une surface de section droite donnée, en outre, l'utili- sation d'une section droite circulaire permet de construire la cellule à bon marché à partir d'un tube ou d'une canalisation normale. On peut utiliser les cellules individuellement ou par groupes suivant la capacité voulue.
Malgré leur petit diamètre, les cellules de filage fabriquées suivant l'invention peuvent être facilement enfilées, étant donné que le courant du milieu d'évaporation agit comme un éjecteur pour transporter les fila- ments à travers la cellule.
Il est souhaitable de prévoir un moyen pour chauffer l'air entrant dans la cellule et/ou pour régler la température de l'air passant 4 travers les cellules. Ce moyen peut compren- dre une ou plusieurs chemises à travers laquelle peut passer un milieu de chauffage, des serpentins de chauffage à l'inté- rieur ou à l'extérieur de la cellule, des éléments à résistan- ce électrique ou d'autres moyens. Les moyens de chauffage peu- vent s'étendre sur toute la longueur de le. cellule ou sur une partie seulement de celle-ci et peuvent être divisée en deux ou plusieurs parties, chacune d'elles étant sous une commande séparée, de façon à pouvoir maintenir des températures diffé- rentes dans des parties différentes de la cellule.
Le moyen de chauffage ou la cellule, ou les deux, peuvent être Isolés de façon appropriée pour diminuer la perte de chaleur.
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La présente invention peut s'appliquer à la fabrica- tion de filaments par des procédés de filage à sec à partir d'une matière appropriée formant des filaments, par exemple un acétate de cellulose, le propionate de cellulose, le buty- rate de cellulose, l'acéto-propionate de cellulose, l'acéto- butyrate de cellulose, l'éthyl cellulose, l'acétate de poly vinyle, le chlorure de polyvinyle ou un oopolymère d'acétate de vinyle et de chlorure de vinyle. Comme solvants appropriée, on peut citer l'acétone, le dichlorure d'éthylène, le chlo- rure de méthylène et l'alcool méthylique.
Bien que pour des raisons économiques, la demanderesse préfère utiliser l'air comme milieu d'évaporation, on peut le remplacer par d'autres gaz, par exemple l'azote ou l'anhydride carbonique*
Sur le dessin annexé. la figure montre une coupe transversale d'un dispositif de filage qui peut être utilisé pour un filage suivant la présente invention.
En se référant maintenant au dessin, le numéro de référence 11 désigne une filière dans laquelle une solution de filage chauffée et filtrée est admise sous pression par une conduite 12. La solution de filage passe à travers les orifices de la filière 11 et sort sous forme d'un faisceau de filaments 13 qui pénètre dans une cellule de filage désignée de façon générale par le numéro de référence 14' La filière 11 est disposée au-dessus de la cellule de filage 14 pour per- mettre aux filaments 13 de passer 4 travers une région d'air relativement tranquille avant de pénétrer dans la cellule. La cellule de filage comprend une courte partie supérieure 16, une beaucoup plus longue partie inférieure 17 de plus petit diamètre et une partie effilée intermédiaire 18.
En raison de ces variations de diamètre de la cellule de filage 14, la vitesse de l'air dans la partie supérieure 16, à travers la- quelle passent d'abord les filaments, est inférieure à celle régnant dans la partie inférieure 17 et l'augmentation de la
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vitesse s'effectue uniformément et sans turbulence exemple ve dans la partie effilée 18.
La partie supérieure 16 de la cellule de filage est munie de chemises 19, 21 et 22 dans lesquelles un milies de chauffage peut être admis pour régler la température de l'air contenu dans la cellule. Le milieu de chauffage est admis dans les chemisée 19p 21 et 22 par des conduites 23, 24 et 26 et n'échappe par des conduites 27, 28 et 29, respectivemrnt, En '!il réglant la température et la vitesse d'écoulement du jaillir de chauffage à travers chacune des chemises, on peut établir toute température voulue ou gradient de température voulu dans la partie supérieure 16 de la cellule de filage.
A l'extrémité inférieure de la cellule de filage 14 se trouve une chambre 31 présentant une porte articulée 32 comportant une ouverture 33 par laquelle les filaments 13 sont tirés au moyen des rouleaux d'avance 34. Les filaments peuvent être alors retordus et empaquetés ou traités d'une autre façon quelconque pour les mettre dans un état convenant pour un au- tre traitement r une autre application.
La chambre 31 est munie d'une conduite 36 par laquel- le l'air peut n'échapper de la cellule de filage 14 dans un sys- terne de récupération de solvant approprié (non représenté). Le système d'évacuation contraint le courant d'air pénétrant dans l'extrémité supérieure ouverte de la cellule de filage à s'é- couler vers le bas à travers la cellule dans le sens du dépla- cement des filaments* fin réglant la quantité d'air qui s'échap- pe par la conduite 36 d'une façon voulue quelconque, on peut régler la vitesse de l'air dans la cellule de filage dans une large gamme.
L'exemple suivant utilisable dispositif décrit en particulier ci-dessus et représenté sur le dessin, est donné à titre illustratif et non limitatif de l'invention.
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E X E M P L E On filtre une solution de filage d'acétate de cellulo- se dans l'acétone et le chauffe et la pompe à travers une fi- lière présentant 40 orifices de filage ayant un diamètre de
1,05 mm. Les filaments quittant la filière passent dans la cel- lule de filage 14 à travers laquelle s'écoule un courant t'air ayant une vitesse moyenne de 1200 mètres par minute dans la pa tie la plue étroite 17. On admet de la vapeur d'eau noue une pression manométrique de 9,1 Kg/cm2 à une température de 175
C. environ dans les chemises 19,21 et 22.
Après être passée à travers la cellule de filage, les filaments sont tirée à par- tir de la cellule à une vitesse de 1400 mètres environ par minute, sont retordue et enroulés sur un paquet ou bobine. Les filaments présentent une ténacité de 1,05 g environ par denier et un allongement de plus de 15 % lorsqu'ils sont tendus au point de capture. Des essais effectués pour filer les filaments à la même vitesse sans le courant d'air à grande vitesse à tra- vers la cellule de filage ont été sans succès, étant donné que
Ion filaments ont été immédiatement rompus par les efforts excessifs auxquels ils ont été soumis.
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"Process for the manufacture of filamentous materials"
The present invention relates to a method and apparatus for making filaments and other articles by dry spinning at a high spinning speed. For the sake of clarity, the invention will be described with reference to "filaments" in the sense of continuous fibers of the type commonly used for the manufacture of yarn of moderate denier, but it is obvious that it can also '' apply dry spinning processes to other objects in the manufacture,
coma coarse fibers $ for example artificial hair or horsehair, etc., as well as two-dimensional objects, such as straw, braid, ribbon, artificial, etc., whether of regular straight section or not. In the present
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asks the expression "filamentous materials", are used to designate all these objects.
In the so-called "dry-spinning" process for the manufacture of artificial filaments, a solution of a filament-forming material in a volatile solvent is pumped or otherwise forced through a spinning die containing one or more commonly a. number of orifices in a cell or spinning machine. As the filaments pass through the spinning cell, the solvent is evaporated therefrom using a suitable evaporating medium, usually air. The filaments, which are then free or nearly solvent-free, are stretched from the spinning cell and may be greased and twisted before they are taken up into bundles.
To obtain satisfactory results it is im- portant to keep the tension exerted on the filaments as they leave the spinning cell within certain defined limits, normally between about 0.02 and 0.2 grams per denier. . Tensions of less than about 0.02 g per denier are unfavorable since when making multiple filament yarns they give a loop yarn, that is, a yarn in which some some filaments are longer than the others and extend away from the body of the yarn in the form of loops. On the other hand, tensions greater than 0.2 g per denier. are also unfavorable since they give excessive stress to the filaments during spinning and adversely affect their physical properties;
in particular they tend to make the filaments more fragile and to decrease their elongation under tension. If the tension exerted on the filaments increases well above 0.2 g per denier, it can even cause the filaments to break and interrupt the continuity of the spinning *
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As a result of these lamella tension limitations the filaments leaving the spinning cell can be subjected to it has heretofore been customary to maintain the spinning speed (i.e. the speed at which the filaments exit. the cell) between 300 and 600 meters per minute and never to let the speed exceed 800 meters per minute approximately.
If in the known process one tries to obtain higher spinning speeds, the tension necessary to draw the filaments through the cell increases rapidly above the limit value of 0.2 g per denier and one obtains the results already mentioned. This limitation of the maximum useful spinning speed severely decreases the production capacity of conventional dry spinning methods and apparatus.
The present invention aims in particular to provide a process by which filaments can be manufactured by the 4 sec spinning method at speeds greater than 800 meters per minute.
It has now been discovered that the excessive tension required to pull the filaments through the cell at high spinning speeds is due, at least in large part, to the frictional treatment exeroded by the evaporating medium and that one can reduce it to a satisfactory value) by maintaining, by means of pressure or suction generated from outside the cell, a current of air or other high speed evaporation medium in the cell spinning in the direction of movement of the filaments.
This relatively simple means has been found to increase the speed in many cases to more than double the maximum useful spinning speed, which can reach 1400 meters per minute or even more. Since the production capacity of a spinning cell varies directly with the speed of the spinning, increasing the maximum useful spinning speed assures a similar increase in the capacity of the spinning cell.
Therefore, according to the invention, a '
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filamentous matter, in particular Ma ya aae i \ B * inji, .1 .. meaning defined above, by exfruding a solution of one aubt * '
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tance forming the filaments in a volatile solvent in a
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medium in a spinning zone, pulling the filamentary material thus formed from the deflected zone.
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lage at a speed greater than 800 meters, per minute and at.
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by means of a pressure or a depression generated jctè * '
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of the spinning area, causing the displacement of the
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'evaporating medium over almost all the length <' 'la, sone spinning in contact with the' flneua material. d $ Ln4 the m8mo senna that Óeli.1 uns speed such as, force.
nducooare to pull the filamentous material from the spinning area is between 0.02 and 0.2 g per deny.
The discovery that the excessive tension does not cenzaire to pull the filaments from the colule k of the
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high spinning speeds are due, at least 'in large part),
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air drag is surprising since the filament contact face on which the air acts is relatively weak.
However, it seems likely that ut is the cumulative effect of air drag on tpue lu 108uur des til6ntB .. oqg4omus 4 & no! ... 11u1. % ut n un * .41)
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responsible.
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Although it was previously proposed to Q = tr44zdre the air to flow through the cell of: 11 &&. ' the
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direction of movement of the filaments by the application of a pressure or a suction generated outside the
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cell, the air speeds used up to the present time have
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been so weak that they had no effect on the blood pressure '
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filaments.
In fact, they were so weak that very similar results were obtained when the air "heard", a.
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direction or against the direction of movement of the filaments Again, it has been proposed to provide an air nozzle
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in the spinning cell so as to. provide a jet of air from "
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tin to act on the filaments and pull them up and down, but the localized action of the air current has not been found to affect the maximum spinning speed appreciably or increase the percent elongation of the threads. filaments obtained.
Furthermore, the spinning speeds of the filaments, when these means were applied, were low as the air drag was not of particular importance in determining the tension of the filaments.
By implementing the invention, the best are obtained. results if the speed of the air current, by means of which the tension of the filaments is maintained between 0.02 and 0.2 g per denier is between 35 and 95% of the spinning speed, but in any case it is not more than 600 meters per minute lower than the spinning speed. Thus, for a spinning speed of about 800 meters per minute, the air speed must be between 280 and 760 meters per minute and for a spinning speed of about 1400 meters per minute, the speed of the air should preferably be between 800 and 1330 meters per minute.
The desired air velocity in the spinning cell can be achieved in any suitable manner; for example, either compressed air can be admitted into the spinning cell 4 at or near the spinneret or the air can be sucked from the other end of the spinning cell. spinning by. aspiration.
In general, the latter means are preferred, since the use of pressurized air means that the pressure prevailing in the spinning cell is greater than atmospheric pressure and therefore the air tends to squeeze. '' escape from the spinning cell into the atmosphere, carrying with it solvent vapors. In order to obtain the desired reduction in the tension of the filaments, it is essential that the high-speed air flow
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.j3 SU2> the filaments during all or p 'that all their through the cell of the spinning. utefoio lu high speed air current, when it is started, can be excessively turbulent and if such a turbulent o ant can act on a bundle of filaments say after
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they have left the die, the filaments can be emr, enéo to be welded to each other.
This effect should be avoided by increasing the air velocity uniformly across the spinneret so that the air flows past the fila **
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newly formed elements in a uniform fashion and there is too much turbulence; this uniform increase in
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tesso of air can be obtained easily. by decreasing the cross-sectional area of. the cell in a uniform way in the sense of displacement of the filaments and in the vicinity of the die.
One can also advantageously provide a means for the filaments which have just left the die pass through a short zone in which the air is relatively still so as to allow an initial evaporation of a
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part of. solvent from the filaments before they enter the high velocity air stream.
The air laden with solvent vapors leaving the spinning cell is passed to a solvent recovery system in which the solvent is recovered for further application. To avoid having to process excessively large volumes of air in the solvent recovery system, it is desirable that the concentration of solvent vapor in the air leaving the spinning cell be greater.
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1, 'for example about 105>', Since this limits the volume of air which can;
pass through the spinning cell, to evaporate a given amount of air from
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at ± 3 ('filanents, the cross-sectional area of the cell must be E-Uffisarment small to allow to reach the vitèo 4 se c' .. ## vculua sana dpaBaM * io volume nowiaitable., Ct can
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Easily calculate an appropriate cross-sectional area from the desired air velocity, the desired concentration of solvent vapors and the amount of solvent to be evaporated in a given period of time.
the spinning cell may have a square, rectangular, elliptical or other cross sectional cross section, but since the cross sectional area is limited by the considerations described above, it is preferable to use a circular cross section which provides the greater space between the filaments and the walls of the cell for a given cross-sectional area, furthermore, the use of a circular cross-section allows the cell to be built inexpensively from a tube or d 'a normal pipeline. The cells can be used individually or in groups depending on the desired capacity.
Despite their small diameter, the spinning cells made according to the invention can be easily threaded, since the stream of the evaporating medium acts as an ejector to transport the filaments through the cell.
It is desirable to provide a means for heating the air entering the cell and / or for controlling the temperature of the air passing through the cells. This means may include one or more jackets through which a heating medium can pass, heating coils inside or outside the cell, electrically resistant elements or the like. means. The heating means can extend over the entire length of the. cell or on only a part thereof and may be divided into two or more parts, each of them under separate control, so that different temperatures can be maintained in different parts of the cell.
The heater or the cell, or both, can be suitably insulated to reduce heat loss.
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The present invention is applicable to the manufacture of filaments by dry-spinning processes from a suitable filament-forming material, for example, cellulose acetate, cellulose propionate, cellulose butyrate. , cellulose acetopropionate, cellulose acetate butyrate, ethyl cellulose, polyvinyl acetate, polyvinyl chloride or a vinyl acetate / vinyl chloride opolymer. As suitable solvents, there may be mentioned acetone, ethylene dichloride, methylene chloride and methyl alcohol.
Although for economic reasons, the applicant prefers to use air as an evaporation medium, it can be replaced by other gases, for example nitrogen or carbon dioxide *
On the accompanying drawing. the figure shows a cross section of a spinning device which can be used for spinning according to the present invention.
Referring now to the drawing, numeral 11 designates a die in which a heated and filtered spinning solution is admitted under pressure through a line 12. The spinning solution passes through the orifices of the die 11 and exits as of a bundle of filaments 13 which enters a spinning cell generally designated by the reference numeral 14 'The spinneret 11 is disposed above the spinning cell 14 to allow the filaments 13 to pass through a region of relatively still air before entering the cell. The spinning cell includes a short upper portion 16, a much longer lower portion 17 of smaller diameter, and an intermediate taper portion 18.
Due to these variations in the diameter of the spinning cell 14, the speed of the air in the upper part 16, through which the filaments first pass, is lower than that prevailing in the lower part 17 and 'increase in
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speed occurs uniformly and without turbulence example ve in the tapered part 18.
The upper part 16 of the spinning cell is provided with jackets 19, 21 and 22 in which a heating medium can be admitted to regulate the temperature of the air contained in the cell. The heating medium is admitted into the jackets 19p 21 and 22 via conduits 23, 24 and 26 and does not escape via conduits 27, 28 and 29, respectively, By '! It regulating the temperature and the flow speed of the By spraying heat through each of the liners, any desired temperature or temperature gradient can be established in the upper portion 16 of the spinning cell.
At the lower end of the spinning cell 14 is a chamber 31 having a hinged door 32 having an opening 33 through which the filaments 13 are drawn by means of the feed rollers 34. The filaments can then be twisted and bundled or processed in any other way to put them in a state suitable for further processing for another application.
Chamber 31 is provided with a conduit 36 through which air can escape from spinning cell 14 into a suitable solvent recovery system (not shown). The exhaust system forces the air stream entering the open upper end of the spinning cell to flow downward through the cell in the direction of movement of the filaments * fine adjusting the amount of air which escapes through line 36 in any desired fashion, the speed of the air in the spinning cell can be regulated over a wide range.
The following example which can be used as a device described in particular above and shown in the drawing, is given by way of illustration and without limitation of the invention.
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E X E M P L E A spinning solution of cellulose acetate in acetone is filtered and heated and pumped through a spinneret having 40 spinning holes having a diameter of.
1.05 mm. The filaments leaving the spinneret pass into the spinning cell 14 through which flows a current of air having an average speed of 1200 meters per minute in the narrowest section 17. Steam is admitted. water sets a gauge pressure of 9.1 Kg / cm2 at a temperature of 175
C. approximately in shirts 19,21 and 22.
After passing through the spinning cell, the filaments are pulled from the cell at a speed of about 1400 meters per minute, are twisted and wound onto a bundle or spool. The filaments exhibit a tenacity of about 1.05g per denier and an elongation of over 15% when stretched at the point of capture. Attempts made to spin the filaments at the same speed without the high speed air flow through the spinning cell were unsuccessful, as
Ion filaments were immediately broken by the excessive strain to which they were subjected.