通过偏转而纺织长丝的方法和装置与流程

本发明涉及经挤出且随后固化的合成纤维的形成和处理。

背景技术：

纤维素可以溶解在胺氧化物的水溶液中，特别是n-甲基吗啉-n-氧化物(nmmo)的溶液中，从而由所得到的纺丝溶液制备纺丝产品，例如长丝、短纤维、薄膜等。这是在经由气体间隙将挤出物从挤出机转移到沉淀浴之后，借助于在水中或在稀释的胺氧化物溶液中使挤出物沉淀来实现的。通常，使用4％至23％范围内的纤维素溶液来制备挤出产品。在进一步的过程中，向前运送薄膜或长丝线股形式的沉淀挤出物，其中合适的辊式牵伸机提供所需的拉伸力(在气体间隙中)。该方法也称为莱赛尔方法，并且由此获得的纤维素长丝相应地称为莱赛尔长丝。

文献us4,416,698涉及纤维素溶液的挤出和纺丝方法以形成纤维素长丝。在该方法中，流体纺丝材料(纤维素和nmmo(n-甲基吗啉-n-氧化物)或其它叔胺的溶液)通过挤出成形，而后被转移到沉淀浴中用以固化和膨胀。

文献us4,246,221和de2913589描述了用于制备纤维素长丝或薄膜的方法，其中纤维素以流体形式进行拉伸。

文献wo94/28218a1描述了用于制备纤维素长丝的方法，其中利用喷嘴使纤维素溶液成形为多个线股。然后通过气体循环间隙，将所述线股转移到沉淀浴中，并在所述沉淀浴中连续滤出所述线股。

文献ca2057133a1描述了用于制备纤维素纤维的方法，其中将纺丝料挤出并经由空气间隙引入冷却的含nmmo的水浴中。

文献wo03/014432a1描述了一种沉淀浴，其具有布置在盖板下方的中央纤维排出装置。

文献ep1900860a1描述了纺丝装置的两步凝固浴，其中所述浴可具有不同的h2so4组合物。

文献wo97/33020a1涉及用于制备纤维素纤维的方法，其中通过纺丝喷嘴的纺丝孔挤出纤维素在氧化叔胺中的溶液，挤出的长丝被引导通过空气间隙、沉淀浴，并穿过拉伸长丝的牵伸设备，而后处理经拉伸的长丝，从而形成纤维素纤维，其中在处理的过程中，使经拉伸的长丝沿着纵向方向经受不大于5.5cn/tex的拉伸载荷。

文献de10200405a1描述了一种莱赛尔装置，其具有布置在气体间隙中的吹风装置。其中提到沉淀浴装置，在该沉淀浴装置中将长丝帘浸入沉淀浴中，在沉淀浴中偏转并沿倾斜向上的方向离开沉淀浴，从而转移至集束装置。由于在此采用单股集束，因此在偏转过程中可预期强力集束。

文献wo02/12600描述了一种纺丝方法，其中可以使用公式基于纤维纤度、纺丝孔行数和可变操作参数计算出最经济的纺丝速度。

文献wo02/12599描述了一种纺丝方法，其中使长丝帘在凝固浴中偏转随后以点状方式合并。

文献wo96/20300描述了根据公式计算的在莱赛尔方法中的长丝偏转角。

在wo2008/019411a1中提出在牵伸过程中造成长丝损坏的问题，并且借助于布置在纺丝浴中的机械牵伸设备解决了该问题，其中所述牵伸设备也应该提供在操作过程中起作用的部分牵伸力。除了结构十分复杂之外，另一个值得注意的缺点是非常细的单独长丝可能缠绕在机械结构中并因此会在功能上同时损害纺丝过程和机械装置本身。

文献wo2014/057022描述了包含不同介质的系列纺丝浴。

技术实现要素：

在目前应用的莱赛尔方法中，直接邻接偏转装置(例如棒)的所有单独长丝(单独的挤出物)通过由整个束的拉伸力产生的法向力而压靠在偏转装置上。由于摩擦阻力，这可能导致撕裂和长丝破裂。特别是在强力集束的情况下，由总牵伸力产生的高法向力仅施加在与偏转装置直接接触的少数单独长丝上。这些少数单独长丝会因高摩擦载荷(特别是在高牵伸速度下)而严重受损。这一点因以下事实而加剧：长丝在凝固浴中溶胀并且可能仍然处于高温，这降低了它们的机械强度。

因此，本发明的一个目的是使在偏转点处施加在每根单独长丝上的摩擦载荷最小化，从而有助于更高的生产率和更高的纺丝速度。这样的摩擦力发生在所用介质需要使用以下装置的纺丝浴中：刚性偏转装置，或者具有驱动辊或自由旋转辊(例如在长丝牵伸设备中)的偏转装置。

本发明允许：从施加在长丝上的摩擦载荷的方面根据计算评估系统；以及确定以一定方式调整系统的适当措施，使得施加在与偏转装置直接接触的所有长丝上的摩擦载荷可以保持在最小水平。

本发明的另一个目的是确保长丝帘的手动管理性以及在纺丝喷嘴与牵伸设备之间的处理区中对偏转点的可接近性，而不需要使用高度复杂且精密的拼接辅助装置或牵伸设备。

本发明提供由纤维素流体制备固体纤维素长丝的方法，所述方法包括以下步骤：将所述流体挤出通过多个挤出开口，由此形成流体长丝，优选使所述流体长丝通过气体间隙；以及在凝固浴中固化所述长丝，其中长丝在凝固浴中集束并以束的形式偏转，从而在凝固浴水平面上方从凝固浴中牵出，其中长丝束在偏转装置上占据偏转宽度l，根据公式1控制所述偏转宽度l：

l>(2xlzxcos(b/2)xv^2.5)/(10xccell^0.5xq)，公式1，

其中l为束的以mm计的偏转宽度，lz为挤出开口的数量，b为偏转角(计算为180°减去长丝围绕偏转装置的包角，以角度计)，v为长丝的以米/秒计的牵伸速度，ccell为挤出的流体的以质量％计的纤维素浓度，并且q为无量纲载荷数，其中q为15或更小。在公式1中，“>”具有“大于”的含义，“x”为乘法符号，“cos”是指余弦。

本发明进一步涉及适用于进行所述方法的装置，所述装置包括：具有多个挤出开口的挤出板，用于收纳凝固浴的收集容器，优选的布置在挤出开口与收集容器之间的气体间隙，布置在收集容器中用于从收集容器中偏转长丝束的偏转装置，以及决定长丝束在偏转装置上占据的偏转宽度l的集束装置，其中长丝束在偏转装置上占据对应于上述公式1的偏转宽度l，其中l、lz、b、v、ccell和q如上所限定，q为15或更小，v为至少35m/min，据此从而使得所述装置适用。

根据本发明，通常存在大的偏转宽度l；因此，本发明还涉及由纤维素流体制备固体纤维素长丝的方法，所述方法包括以下步骤：将所述流体挤出通过多个挤出开口，由此形成流体长丝，优选使所述流体长丝通过气体间隙；以及在凝固浴中固化所述长丝，其中长丝在凝固浴中集束并以束的形式偏转，从而在凝固浴水平面上方从凝固浴牵出，其中挤出开口布置在长度ll内，并且长丝束在偏转装置上占据偏转宽度l，所述偏转宽度l为所述长度ll的至少70％。类似地，本发明还涉及适用于进行所述方法的装置，所述装置包括：具有多个挤出开口的挤出板，用于收纳凝固浴的收集容器，优选的布置在挤出开口与收集容器之间的气体间隙，布置在收集容器中用于从收集容器中偏转长丝束的偏转装置，以及决定长丝束在偏转装置上占据的偏转宽度l的集束装置，其中挤出开口布置在长度ll内，并且长丝束在偏转装置上占据偏转宽度l，所述偏转宽度l为所述长度ll的至少70％。

以下详细的描述涉及同等措施的装置和方法，即优选的方法特征也对应于装置和/或其各个部件的特性或适用性，并且优选的装置特征也对应于在根据本发明方法的方法中采用的装置。除非另有明确说明，否则可以组合所有优选的特征。可以组合包括上述方法特征的所有方法特征。可以组合包括上述装置特征的所有装置特征。

附图说明

图1示出纺丝漏斗6形式的液体处理区。

图2a示出与矩形纺丝喷嘴布置组合的纺丝槽系统。

图2b示出与环形纺丝喷嘴布置5和笔直偏转装置2组合的纺丝槽系统。

图2c示出与环形纺丝喷嘴布置组合的纺丝槽系统，其中环形挤出物帘经由环面形偏转装置以偏转角b'偏转，并且沿着环形喷嘴布置的中心轴线在竖直向上的方向上从纺丝浴中抽出偏转的挤出物帘。

图3a示出进行偏转和集束的槽系统。具有宽度l和偏转角b的纺丝帘在集束装置处偏转。

图3b示出具有两个偏转装置的槽系统，其中(与图3a相反)在第二偏转装置处没有进行集束。具有宽度l和偏转角b的纺丝帘在所述第二偏转装置处偏转。

图3c示出具有三个纺丝帘的槽系统，所述三个纺丝帘在位于槽中的公共偏转器和位于槽边缘的分离偏转器处偏转，如箭头所示在所述分离偏转器处抽出三个束。

图4在俯视图(左)和侧视图(右)中示出牵伸机中的偏转装置，其具有以“m”表示的驱动辊。可以设置为所有辊被驱动(图4a)或者一些辊被驱动(图4b)。箭头表示长丝束的传输。所述束在所述辊处以角b(0°至150°)偏转。“l”表示长丝束在辊处的宽度。

具体实施方式

本发明涉及长丝帘或至少单侧集束的长丝束的偏转。在凝固浴中进行偏转，从而将长丝输送出浴。在偏转过程中，长丝与偏转轴线垂直地合并，从而使得第一层中的长丝倚靠在偏转装置上，而其它层中的长丝以层的方式彼此倚靠。如已经提到的，特别是在高速下，这将一定的应力施加在材料上。根据本发明，将偏转宽度扩大，从而能够以任意的速度(即例如35m/min或更高的高速)牵伸长丝。

在根据本发明的偏转过程中，以宽带的形式引导长丝。因此，术语“长丝束”包括共同引导的长丝的带，所述带具有横截面宽度和高度且宽度大于高度。

q＝15或更小的上述公式1特别涉及在凝固浴中进行的偏转过程，其中长丝特别容易受到发明内容中提到的摩擦力(其由温度和溶胀情况所引起)的影响。凝固浴代表用于挤出的长丝的部分处理区。根据莱赛尔方法，此时长丝尚未获得其最终结构和稳定性。最初，结构和稳定性由于拉伸(特别是在气体间隙中)和溶剂交换(特别是在凝固浴中)而变化。从凝固浴中抽出之后材料仍可发生变化，从而使得在从纺丝喷嘴离开与从长丝/挤出物中洗去溶剂的步骤之间由长丝/挤出物所覆盖的路径(包括牵伸设备)被称为处理区。由于挤出的长丝尚未获得其最终形式，所以它们在仍处于处理区时被称为“挤出物”。牵伸设备为一种装置，其提供长丝成形所需的变形力、以及在从纺丝喷嘴传输到牵伸设备期间作用在长丝/挤出物上的摩擦力。由于流体动力学条件在凝固浴中占主导地位，所以在使用驱动偏转装置或自由旋转偏转装置时存在非常高的缠结风险，因此在凝固浴中优选使用固定的偏转装置。然而，在凝固浴外部，固定的偏转装置应可以仅提供轻微的偏转，或者应该使用自由旋转偏转装置和/或驱动偏转装置。通过使用自由旋转偏转装置和/或驱动偏转装置，长丝/挤出物将不易受摩擦效应的影响，因此也可以采用如根据公式1计算出的较小的偏转宽度l。但是，将仍然保持一定的宽度，特别是对于在牵伸设备处的偏转过程而言，因为在此也会产生摩擦效应。取决于吞吐量(每个挤出开口)，牵伸设备确保提供所需的牵伸速度。牵伸设备借助于驱动偏转装置或多种偏转装置(例如卷轴或辊)将牵伸速度传递至长丝/挤出物。在这种情况下，卷轴的偏转力首先传递至内部长丝/挤出物(与卷轴/辊直接接触)，然后将所述力传递至外部长丝/挤出物(与卷轴/辊不直接接触)。因此，内部长丝/挤出物上的应变大于外部长丝/挤出物上的应变。根据本发明，通过以下方式使这种不平衡最小化：将偏转宽度保持为使内部长丝/挤出物仅由有限数量的外部长丝/挤出物覆盖的程度，由此保持快速且有效的操作。挤出开口可以为设置在挤出板中的孔或小孔以及毛细管。对于所有这些情况，挤出开口的数量被称为孔数。牵伸过程可以在气体隔室中进行，长丝在离开凝固浴时被引入所述气体隔室。

根据本发明，偏转装置为能够改变单独挤出物、挤出物帘或挤出物束的方向的机器部件，其中偏转的帘本身的偏转宽度l优选地不受偏转装置的影响。

原理上，这种偏转装置也可以以刚性偏转装置或旋转偏转装置实施。旋转偏转装置可以为驱动的或非驱动的。旋转偏转装置提供了减小挤出物与偏转装置之间的摩擦力的优点，因此除了在牵伸设备中偏转的情况之外，当将力从偏转装置传递至长丝/挤出物时可以以非常和缓的方式进行偏转。然而旋转偏转装置的缺点在于，单独挤出物由于其粘性而可能粘附到旋转偏转装置上，因此可能导致缠结、撕裂和其它故障。在液体中(在凝固浴中)使用旋转偏转装置也是有问题的，因为偏转装置的表面区域中的流体动力涡流造成沿着偏转装置的周向拖曳单独挤出物的高风险，从而再次可能导致缠结、撕裂和其它故障。

在纺丝浴液体以及粘性、湿润性或其它粘合性挤出物帘或束的情况下，优选使用刚性偏转装置，例如棒、线轴、笼形偏转装置的形式或任何其它合适形式的刚性偏转装置。

具有最低可行的滑动摩擦值的任何材料都可以被认为是用于刚性偏转装置的材料。除金属(经涂布或未经涂布)外，还可以考虑织物陶瓷或合成材料。

优选在凝固浴中使用偏转装置。也可以在凝固浴中设置两个或更多个偏转装置，从而增加每个偏转装置的(更大的)偏转角b的选项数量。根据本发明，通过凝固浴中的第一个偏转装置，还优选第二个偏转装置或每个偏转装置满足根据公式1的要求。在该上下文中，“第一”、“第二”等是指相对于挤出过程的各自程序上的接近度以及长丝/挤出物穿过偏转装置的顺序。

此外，在凝固浴之后在处理区中，长丝/挤出物保持为具有一定偏转宽度的带的形式；同样也在此时，特别是在牵伸设备中，产生偏转过程中可能导致损坏的摩擦力。然而，在凝固浴之后的偏转宽度可以保持为比在凝固浴本身中的偏转宽度更窄，这是因为由温度和溶胀引起的对长丝稳定性的负面影响在此不会太明显。根据本发明，凝固浴外部的偏转过程优选至少以偏转宽度l外部进行，所述偏转宽度l外部对应于根据公式1(q≤15)的l除以30，优选除以20，优选除以10，特别优选除以5，和/或长丝束优选地保持为所述宽度l外部(也在偏转过程之间)-至少直到进入牵伸设备和/或清洗装置时。供替代地，可以根据公式1计算l外部，其中q可以具有更高的值，例如，q＝至多300或至多250，例如10至300或40至250。在清洗装置中，长丝束通常更宽地散开，从而便于清洗过程。例如在清洗过程中，l外部也可以至少为根据公式1的l(q为至多15)。

l外部(凝固浴外部的偏转宽度或带宽)也可以独立于根据公式1的l进行限定。l外部优选地选择为使得在给定的牵伸速度下实现每mm偏转宽度的长丝密度不大于7000dtex/mm，优选不大于6000dtex/mm，不大于5000dtex/mm，特别优选不大于4000dtex/mm。

优选在长丝/挤出物从凝固浴中抽出之后紧接着进行的偏转过程中(此时长丝/挤出物仍然非常柔和)保持所述凝固浴外部的偏转宽度或带宽l外部，和/或在牵伸设备中(此时长丝/挤出物因力的传递而特别受到应力)保持所述凝固浴外部的偏转宽度或带宽l外部。在离开凝固浴时并且在穿过整个处理区期间或在长丝/挤出物的整个加工过程中，长丝束优选始终保持最小宽度l外部，直到最终产品被切割和/或卷取。加工通常包括以下步骤：在凝固浴中纺丝(如上所述)，从凝固浴中抽出，借助于牵伸设备牵伸、清洗、干燥、卷取和/或切割长丝作为最终产品。

包括加工的纺丝方法可以供替代地或额外地包括以下步骤：将长丝/挤出物挤出通过纺丝喷嘴，引导长丝/挤出物通过气体间隙(优选将气流注入其中，参见上文)并进入凝固浴(沉淀浴)，在沉淀浴中(优选借助于与纺丝喷嘴相对布置的偏转装置)偏转长丝/挤出物，从凝固浴中抽出凝固的长丝/挤出物，在凝固浴外部使长丝/挤出物偏转并且不与其它凝固的长丝/挤出物进一步任意集束，将长丝/挤出物供给至牵伸设备(也称为牵伸装备或牵伸装置)和/或拉伸装置上，随后将长丝/挤出物输送至长丝接收单元和/或拉伸齿轮，清洗、干燥和任选的其它步骤(根据需要)。根据本发明的装置设置有相应的设备。在另一个实施方案中，所述方法可以包括以下步骤：将长丝/挤出物挤出通过纺丝喷嘴，引导长丝/挤出物通过气体间隙(优选将气流注入其中，参见上文)并进入凝固浴，在凝固浴外部使长丝/挤出物偏转，随后将它们与其它长丝/挤出物集束或合并，将长丝/挤出物供给至一个或多个牵伸设备上，清洗、干燥和任选的其它步骤和/或装置(根据需要)。

可以组合一些步骤；例如，可以在牵伸设备中进行清洗步骤。在每个步骤中可以使用如在本文详细描述或优选的实施方案。也可以将驱动的辊或卷轴和非驱动的辊或卷轴组合在一个牵伸设备中，如在例如文献cn105887226(a)中所述。如在例如cn205133803u中所述的热处理(例如干燥)也可以在牵伸设备中进行。在该方法的启动阶段，可以使用如在例如cn205258674u中所述的拼接辅助装置；但是，这只是一个辅助步骤，并不是必需的。

可以设置适用于根据本发明目的的其它步骤或装置。例如，可以在清洗步骤之后进行干燥步骤，或者可以在清洗装置的下游设置干燥装置，其中在干燥过程之前或在干燥装置的上游，可以进行一个或多个其它的处理步骤(例如精加工长丝/挤出物)，或者可以设置相应的精加工装置。此外，其它加工步骤例如染色、交联、超声处理可以在干燥步骤之前进行，即可以设置相应的适当装置。

在过程中的干燥步骤之前的任意点处，可以优选插入切割装置(用于切割)或卷取装置(用于卷取)，从而由连续纤维制备短纤维或连续纱线。

优选地，在牵伸设备中在长丝/挤出物上施加小于或等于3cn/dtex，优选小于或等于2cn/dtex或者小于或等于1.5cn/dtex的拉伸力。

可以组合多个纺丝点的长丝束以形成组合的束。通常，在离开凝固浴时(立即)进行这种组合，从而使得下游设备组件(例如牵伸装置或清洗装置)能够加工组合的束。在本文，宽度l或l外部主要参考一个纺丝点而给出，并且在组合时相应地增加。例如，每个纺丝点的l外部可以为至少8mm，例如8mm至100mm，优选12mm至70mm。

集束装置表示这样一种机器部件，其根据集束装置的几何形状使挤出物帘的偏转宽度变窄，从而由平面或管状或圆形或其它形状的挤出物帘形成挤出物束。任选地，集束装置还迫使所形成的挤出物束的方向改变。因此，集束装置也可以表示符合根据本发明的规则和优选实施方案的偏转装置。类似于偏转装置的描述，集束装置可以以刚性装置或旋转装置实施。可以使用相同的材料。对于在纺丝浴液体中的应用，以及在粘性、湿润性或粘合性挤出物帘或束的存在下，将优选使用棒、线轴、笼形偏转装置、钩、环、u形引导器形式的刚性集束装置或者任何其它合适设计的装置。

载荷系数q为在偏转装置处彼此层叠的长丝的经验测量值。q越低，方法越和缓，l必须选择为越大。在凝固浴中，q应为15或更小，优选q为12或更小，优选8或更小或者5或更小。与此相关，q为2或更高，优选3或更高或者4或5或更高，其中特别优选q为2至15或者更优选4至12。q的可行值为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或其间的任何其它值。如上已提及的，在浴外部q可以更高。在这种情况下，l换成l外部，其中q为至多300。除非另有明确说明，否则q涉及在凝固浴中进行的偏转过程。

挤出开口的数量(也称为孔数，缩写为“lz”)决定了必须偏转的长丝数量。特别地，根据本发明的方法的规格适用于大型工业规模。挤出开口的数量lz优选为2000或更多，优选为5000或更多或者10000或更多。独立地或组合地，lz可以为500000或更少，优选200000或更少，100000或更少或者50000或更少。如果需要同时生产更大量的产品并因此需要更大数量的长丝，则可以使用多个根据本发明的挤出装置以制备多个平行的长丝束或帘，其中任选地在共同使用的凝固浴中或甚至在共同使用一个偏转装置的情况下制备多个平行的长丝束或帘。上述孔数涉及共同偏转和集束的长丝束或长丝组。

偏转角b由被转移至偏转装置的长丝和经偏转的长丝包起来的角度决定(参见附图)。更尖锐的角度将导致作用在长丝上的更强的剪切力和摩擦力。角度越尖锐，l必须增加越多(而公式1的其它参数保持不变)。优选地，偏转角b为10°至90°，优选20°至60°或者25°至45°的角度。除非另有明确说明，否则角度b涉及在凝固浴中进行的偏转过程。在凝固浴外部，例如在牵伸设备和/或清洗装置中，偏转角可以为0°至150°，特别是例如对于凝固浴中的角度而言的所述范围(如已经指出的那样)内的任何角度。

根据本发明，大偏转宽度l允许高牵伸速度。通常借助于牵伸设备将长丝牵伸通过凝固浴。牵伸设备本身通常布置在凝固浴外部、偏转装置的下游以及任选地集束装置的下游。根据牵伸速度选择相应的偏转宽度l。优选地，牵伸速度(在偏转装置处)为至少35m/min。牵伸速度v可以为36m/min或更高，优选40m/min或更高或者45m/min或50m/min或更高。独立地或组合地，牵伸速度v可以为200m/min或更低或者150m/min或更低。

在根据本发明的方法中，使用流体形式的挤出介质。所述流体优选为纤维素和其它介质组分(例如溶剂)的溶液或混合物。如莱赛尔方法通常的那样选择纤维素浓度。因此，挤出的流体的纤维素浓度ccell可以为4％至23％，优选6％至20％，特别是8％至18％或10％至16％(所有百分比均指质量％)。在莱赛尔方法中通常使用的挤出介质为具有nmmo(n-甲基吗啉-n-氧化物)和水的纤维素溶液或熔融体，如引言中所述。也可以使用纤维素的其它溶液，特别是纤维素的离子溶剂。离子溶剂例如描述于文献wo2006/000197a1中，并且优选含有有机阳离子，例如铵、嘧啶或咪唑鎓阳离子，优选1,3-二烷基咪唑鎓卤化物。同样在这种情况下，优选使用水作为溶剂添加剂。特别优选的是纤维素与丁基-3-甲基咪唑鎓(bmim)(其例如具有氯根作为抗衡离子(bmimcl))或1-乙基-3-甲基咪唑鎓(也优选为氯化物的形式)和水的溶液。

在根据本发明的方法中使流体长丝通过气体间隙的步骤或根据本发明装置的气体间隙的设置是任选的，即可以设置或不设置气体间隙。该步骤/措施区分湿法纺丝工艺和干湿法纺丝工艺。在湿法纺丝的情况下，将长丝直接引入凝固浴中。在干湿法纺丝的情况下，设置气体间隙并且在将长丝引入凝固浴之前使长丝穿过该气体间隙。

任选地，(并且优选地，特别是在大型工业规模的工厂中)可以将气流注入气体间隙中，为此在装置中设置鼓风机。注入的气流的温度优选为5℃至65℃，优选10℃至40℃。流体材料可以在75℃至160℃的温度下挤出。优选地，气体间隙保持在比挤出的流体材料低的温度。特别地，气体间隙中的气流保持在比挤出的流体材料更低的温度。

气体间隙本身(即在挤出开口与凝固浴之间的距离)和/或适合于此目的的容器(例如槽)可以优选地具有在10mm和200mm之间，特别是在15mm和100mm之间或在20mm和80mm之间的长度。优选地，所述长度为至少15mm。存在于气体间隙中的气体优选为空气。气流优选为空气流，然而也可以使用其它惰性气体。术语“惰性气体”是指不与气体间隙中的流体长丝发生化学反应的气体，并且优选地既不与凝固介质(例如水或稀释的nmmo水溶液)也不与其它溶剂组分发生化学反应的气体，其取决于所用的挤出介质。

在湿法纺丝方法中，处理区基本上由液体容器、液体漏斗或液体通道组成。将从纺丝喷嘴排出的挤出物直接引入纺丝浴液体中以进行沉淀和/或冷却。然后将湿的(沉淀的和/或冷却的)挤出物转移至清洗浴和/或(通过气体隔室或空气隔室)转移至牵伸设备。

在干湿法纺丝方法中，处理区基本上由气体间隙或空气间隙和下游液体容器、液体漏斗或液体通道组成。从挤出开口排出的挤出物穿过气体间隙，并且在进一步的过程中穿过凝固浴(其也称为纺丝浴)。将湿的(沉淀的和/或冷却的)挤出物通过一个或多个清洗浴和/或通过气体隔室或空气隔室而转移至牵伸设备。

湿法或干湿法纺丝方法的特征在于，由于凝固浴液体和挤出物之间以较高速度发生位移和拖曳相互作用，从而产生湍流和涡流。在使用伴有刚性偏转装置的偏转点的情况下，挤出物和偏转装置之间的接触点还存在额外的变干风险。所述变干风险随着牵伸速度和施加在挤出物帘或束上的压力量成比例地增加，所述压力量使挤出物帘或束压靠在偏转装置上。

挤出开口优选地以纵向形状排布，从而使挤出的长丝形成为有利于偏转过程中的偏转和集束的几何形状。因此，挤出开口的纵向排布优选地也对应于偏转装置的纵向方向。因此，偏转装置的所述纵向方向优选地对应于偏转轴(或者，在使用弯曲的偏转装置的情况下，遵循多个偏转轴)。挤出开口可以以矩形、弯曲、环形或环段形状的方式布置。纵向形式的长宽比可以为100:1至2:1，优选60:1至5:1或者40:1至10:1。

挤出开口优选具有30μm至200μm，优选50μm至150μm或60μm至100μm的直径，因此有利于生产适用于(织造和非织造)织物产品的长丝。

将挤出吞吐量优选调整为在给定的牵伸速度下产生1.3dtex±50％，优选±25％或±10％的所得单独纤维的线密度。可以通过调整挤出物料(即纤维素溶液)的压力来调整挤出吞吐量。可行的压力的示例为5至100巴或优选8至40巴。

特别优选的是整体较大的偏转宽度l，这也是从本发明的分立主特征且独立于公式1的意义而言。无论是取决于公式1还是独立于公式1，挤出开口可以沿着长度ll排布，其中根据本发明的这个特征，偏转宽度l为长度ll的至少70％，优选至少80％或至少90％。偏转宽度也可以等于长度ll或甚至更大，例如长度ll的110％或更大。l外部优选为ll长度的至少1％，至少3％，优选至少5％或至少10％。基于集束的目的，l外部优选最大为长度ll的50％。可以组合根据本发明的所有方法参数和相关设备设定。例如，特别优选的组合为40m/min至150m/min的牵伸速度v与4至13或5至12的载荷系数q。本文所述的在这些范围之内或之外的所有值当然也是可行的。

实施例：

干湿法纺丝方法中的液体处理区可以以多种变体形式实施，其中一些变体形式描述于图1、图2a、图2b、图2c、图3a和图3b中。如上的各个实验参数和结果示于表1中：

图1示出纺丝漏斗形式的液体处理区的第一实施方案。在该变体形式中，将纺丝浴液体经由供给点1供给至漏斗形容器6中。漏斗形容器6在其下部具有底部开口。通过插入底部开口的集束装置2，一部分供应的纺丝浴与穿过纺丝漏斗的挤出物4共同从顶部排出到底部。过量部分的纺丝浴经由溢流边缘3排出。溢流边缘3还用于调整气体间隙7。从纺丝喷嘴5排出的挤出物竖直向下集束，并经由集束装置2从纺丝漏斗排出。集束装置2的横截面可以为圆形、椭圆形、多边形或狭缝形。

由喷嘴5排出口与集束装置2之间的垂直距离h以及喷嘴5的给定几何比推导出偏转角b。偏转宽度l表示偏转装置的与挤出物实际接触并且挤出物在此偏转和/或集束的部分。在使用环面形集束装置2的情况下，由集束直径d和数值pi(3.1415......)的乘积推导出偏转宽度l。由各自选择的几何比推导出偏转角b。根据公式1计算出所需的最小偏转宽度l。

图2a、图2b、图2c、图3a和图3b示出以纺丝槽形式实施的液体处理区。在这些变体形式中，将纺丝浴液体(凝固液体)经由供给点1供给至任意槽形容器8中。液体经由溢流边缘3从容器中排出。溢流边缘3还用于调整气体间隙7。偏转装置2和/或任选的集束装置布置在纺丝槽8内。将从纺丝喷嘴5排出的挤出物4竖直向下供给至槽8中。使挤出物4在布置在纺丝浴槽中的偏转装置2处偏转(并且如果需要也集束)，从纺丝浴中沿向上方向排出并供给至随后的处理步骤。偏转或集束装置可以实施为具有圆形、椭圆形或多边形横截面。例如，偏转装置也可以为由多个棒组成的笼形或棒形辊；也可以使用具有与挤出物输送方向水平布置的脊的偏转辊。根据另一个实施方案，偏转装置2也可以沿轴向方向凹入地实施，从而不仅实现挤出物4的偏转，而且还实现其集束以形成挤出物线股。由于在纺丝浴液体中使用旋转元件将不可避免地导致纺丝浴中的湍流并由此在进一步的过程中也将导致缠结、撕裂和其它故障，所以布置在纺丝浴中的偏转装置通常优选以刚性偏转装置实施。

将喷嘴5排出口和集束装置2之间的垂直距离h调整为使得喷嘴偏流角具有小于45°，小于30°，小于15°或优选小于10°的值。该措施确保可以以最小的偏转从喷嘴通道和缓地牵出挤出物。取决于垂直距离h和喷嘴偏流角，将在给定的几何比下显露出偏转角b。偏转宽度l表示偏转装置的与挤出物直接接触且挤出物由此偏转和/或集束的纵向部分；在弯曲(凹入)的偏转装置的情况下，偏转宽度l表示由挤出物占据的接触线的展开长度。由各自选择的几何比推导出偏转角b。根据公式1计算出最小偏转宽度l。

图2a示出与矩形排布的挤出开口(在挤出机处，纺丝喷嘴)组合的纺丝槽系统。对于具有矩形喷嘴排布的槽系统而言，通常情况是相当小的偏转角b和较大的偏转宽度l。

图2b示出与环形排布的挤出开口组合的纺丝槽系统。与具有矩形喷嘴排布的系统(图2a)相反，该实施方案有缺点。与根据图2a的矩形喷嘴排布相比，喷嘴偏流角明显更大，由此不再能够轻缓地进行从喷嘴通道牵出挤出物的过程。特别是在使用大直径的环形喷嘴排布的情况下，因此需要大幅增加在喷嘴与偏转装置之间的垂直距离h。由于在大环形喷嘴排布的情况下所需的垂直距离h可容易大到1米，因此偏转装置的手动可接近性受到影响，此外，挤出物和凝固浴之间作用的强摩擦力对长丝束的总张力有负面影响。根据图2b的实施方案的另一个缺点是，在使用环形喷嘴排布的情况下，偏转过程和集束过程都必须在纺丝浴中进行，以便为所有环形排布的挤出物提供相同的条件。对于具有环形喷嘴排布并在纺丝浴中进行中央集束的槽系统而言，通常情况是相当小的偏转角b和较小的偏转宽度l。

图2c示出与环形纺丝喷嘴排布组合的纺丝槽系统，其中环形挤出物帘经由环面形偏转装置以偏转角b'偏转，并且偏转的挤出物帘沿环形喷嘴排布的中心轴线在竖直向上的方向上从纺丝浴中抽出。在环形喷嘴排布上方并且在纺丝浴外部，挤出物帘可以以有利的大偏转角b″集束。由于集束和/或偏转过程在纺丝浴液体外部进行，所以也可以用自由旋转辊实现集束和/或偏转过程，从而避免挤出物束和偏转装置之间的任何滑动摩擦。在环形纺丝喷嘴排布上方进行集束过程的另一个实施方案与使用纺丝漏斗的情况类似，其设置环面形集束装置并任选地在下游安装自由旋转偏转辊。在使用根据图2c的系统的情况下，可以克服与根据图2b的系统相关的许多缺点。与根据图2b的环形喷嘴排布相比，喷嘴偏流角a大大减小，从而有利于从喷嘴更和缓地牵出。即使在使用大喷嘴排布的情况下，也可以保持小的垂直距离h，从而允许偏转装置的手动可接近性。不需要在纺丝浴中使挤出物帘集束。对于具有环形喷嘴排布和在纺丝浴中的环面形偏转装置的槽系统而言，通常情况是相当小的偏转角b和较大的偏转宽度l。

图3a示出与矩形喷嘴排布组合的纺丝槽系统的形式的比较例，其中纺丝槽中的挤出物帘偏转两次。第一次(在生产方向上看)偏转过程类似于根据图2a的实施方案实施，而第二次偏转提供了另一个方向变化并同时用于使挤出物帘集束以形成挤出物线股。对于这种具有集束过程的偏转系统而言，通常情况是相当适中的偏转角b和由于集束造成的较小的偏转宽度l。在这种情况下，强力集束需要选择20的高载荷数。纺丝性能不令人满意。

图3b示出根据图3a的纺丝槽系统，不同之处在于第二次偏转过程的尺寸基于明显更小的载荷数(没有集束或略有集束)。由于偏转装置的长度l增加，在此实现了非常令人满意的纺丝性能(与根据图3a的实施方案相反)。

在离开凝固浴时，经由牵伸设备和清洗站(它们也可以组合)将束转移到共同进行的牵伸和清洗过程。浴后的第一个牵伸设备给纺丝过程中长丝赋予牵伸速度。图4示出可行的牵伸设备，其中示意性地示出了5个辊(三个辊具有马达(圈中的“m”))。考虑到系统的相应适用性，可以使用任意数量的辊；例如1到60的数量是常规的。在这种情况下，在辊处使束以0°至150°的角度b偏转。优选地，在此也保持根据公式1的长丝束的宽度，其中q可以比在凝固浴中更高，例如为40至300。可以驱动所有辊或一些辊。所有驱动的辊可以共同驱动或分别驱动。在同时进行清洗过程的情况下，由于长丝在清洗过程中失去溶剂并收缩，所以推荐不同的速度(至少是关于辊表面的旋转速度，在使用相同尺寸的辊的情况下也即辊作为整体的旋转速度)。应以降低的速度来应对收缩过程，从而避免撕裂长丝。非驱动辊可以为自由旋转的辊。驱动辊的使用导致长丝和辊之间的静摩擦，而非驱动辊的使用导致长丝和辊之间的滑动摩擦。

表1：

供替代地，与用nmmo/水作为溶剂的莱赛尔方法类似，制备离子溶液以制备纤维素溶液。将所用的纤维素(类型：桉木浆料)悬浮在脱盐水中。在纤维素纤维完全悬浮在水中时，通过过滤分离过量的水，并将得到的浆料饼压缩直至获得约50％纤维素的固体浓度。在脱水过程之后，引导浆料饼穿过针辊和切碎机以进行磨碎。将得到的精细磨碎的湿纤维素以连续过程引入含水离子液体1-正丁基-3-甲基咪唑鎓氯化物(bmimcl)中，从而获得预混合物。适用于此目的的合适装置为环层混合器和/或湍流混合器。

在该方法的进一步过程中，将所得的水、纤维素和bmimcl的混合物引入连续操作的竖直捏合装置(类型：buss-sms-canzlergmbh的reactotherm)中，从而制备纤维素溶液。在不同的反应器区和方法步骤中，可以单独或组合使用相似的捏合装置和反应器装置以及任何类型的挤出机、高粘度薄膜处理器、搅拌釜反应器和/或盘式反应器来制备纤维素溶液。由于其强烈的混合和捏合作用，该竖直实施的reactotherm捏合装置允许连续制备无块的纤维素溶液。在各个反应器区中处理20至80分钟的时间使得纤维素完全溶解。

为了确保安全的工艺管理，在从预混合物转化为纤维素溶液之前，将用于稳定溶剂和防止纤维素降解的其它稳定剂添加到离子液体和纤维素的含水混合物中。在施加温度、负压(真空)和剪切的情况下，将连续生产的预混合物转化为高粘弹性溶液。在各个方法步骤中施加的温度在85℃和150℃之间变化，其中在10和150毫巴的减压下进行过量水的去除。用于均质化预混合物的剪切速率在20至200rpm的范围内，同时保持剪切力和扭矩的设定，从而确保纤维素在离子流体中的溶解。以这种方式获得的高粘度纤维素溶液在纺丝过程之前经受额外的加工步骤，例如脱气和过滤。为了调整相应的纤维素纺丝料质量，将溶液另外供给至一个或多个高粘度热交换器(类型：sulzersmr/smxl)(其适用于各自的方法步骤)。除了温度调整之外，这些装置还特别用于调整所需的纺丝粘度以及纤维素的聚合度。因此，由于这些热交换器促进了有效的混合过程和受控的热传递，所以这些热交换器为高粘度纤维素溶液提供有效的温度调整，例如冷却或加热。

根据本发明进行由纤维素溶液形成长丝的纺丝过程以及其它加工步骤，其中将纺丝溶液经由纺丝泵供给至加热的纺丝块，该纺丝块由纺丝喷嘴过滤器、分配板和纺丝喷嘴组成。纺丝温度在85℃至150℃的范围内，优选在95℃至115℃的范围内。在制备溶液的步骤之后，在加工系统中在高温下保持短暂滞留时间，从而针对加工速度和不希望的纤维素降解方面来调整纤维素溶液。

所用的纺丝方法已根据本发明进行了描述，通常称为干湿纺丝法，其中高度可调的可变空气间隙布置在纺丝喷嘴和含有离子液体的含水凝固浴之间。供给至空气间隙中并由此穿过长丝的气流以经调节方式注入，并且可以由经调节空气或任何其它惰性纺丝气体组成。根据本发明，引导长丝通过凝固浴，从浴中抽出并随后转移到进一步的处理步骤，如上所述。用bmimcl和nmmo作为溶剂进行的实验的参数和产物特征汇总在表2中。

表2：