Fließvorgänge beim Kunstseidespinnen nach dem Cuoxam-Verfahren

Zusammenfassung

• 1. Das im ersten Teile dieser Arbeit eingeführte Modell, in dem die durch Einlaufvorgänge gestörte Düsenströmung der LängeL durch eine reinePoiseuille-sche Strömung der Länge (L+γ) ersetzt wird, läßt den Gesamtdruckp den TeillängenL und γ entsprechend aufteilen in denReibungsdruck pR und den für die Einlaufvorgänge benötigten Druckp _o , aus dem unter Abzug derHagenbach- undCouette-Korrekturen der für die viskoelastischen Verformungen der Spinnlösungen im Düseneinlauf benötigteDeformationsdruck p _D erhalten wird.

• 2. Andererseits kann die nach dem Austritt der Spinnlösung aus der Spinndüse auftretendeFadenaufweitung als Maß für die viskoelastische Deformation gelten, soweit diese nicht innerhalb der Düsen bereits wieder relaxierte. Mit der Messung von Spannung (Schubspannung) und Deformation (Fadenaufweitung) sind dann die Voraussetzungen für dieBestimmung der Schubmoduln der Spinnlösungen gegeben.

• 3. Für eineCuoxamspinnlösung aus Holzzellstoff, die, wie die Unabhängigkeit der Fadenaufweitung von der Verweilzeit der Lösung in der Düse zeigt, nur die stationäre Schubdeformation erfährt, konnte die Proportionalität zwischen Fadenaufweitung und Schubspannung unter weitgehend variierten Spinnbedingungen nachgewiesen und der Schubmodul zu 13250±150 dyn/cm² bei 30°C (mit einem Temperaturkoeffizienten von −260 dyn/cm² pro Grad Temperaturerhöhung) bestimmt werden.

• 4. BeiCuoxamspinnlösungen aus Baumwoll-Linters sind die Verhältnisse durch das in “I” nachgewiesene Auftreten verschiedener Deformationskomponenten (einer überhöhten und schnell relaxierenden Schubdeformation außer der stationären und dazu noch einer langsam relaxierenden Zugdeformation) kompliziert. Doch konnten die Fadenaufweitungen mit Hilfe ihrer in “I” schon mitgeteilten Amplituden und Relaxationszeiten auf die Verweilzeit Null zurückgerechnet und zum Deformationsdruck in Beziehung gesetzt werden. Unter Benutzung derPoissonschen Zahl 0,5 für das Verhältnis von Schubmodul und Zugmodul wurden für beide Linterslösungen, trotz verschiedener Cellulosekonzentrationen und Durchschnittspolymerisationsgrade, praktisch gleiche Schubmoduln mit dem Mittelwert 18300±150 dyn/cm² bei 30°C und einem Temperaturkoeffizienten von −280 dyn/cm² pro Grad Temperaturerhöhung erhalten.

• 5. Die Überlegungen, die zu diesen Bestimmungen der Schubmoduln von Cuoxamspinnlösungen als Verhältnis von Schubspannung und Fadenaufweitung führten, werden durch Parallelbestimmungen bestätigt, die Dr.Pawlowski, Leverkusen interessehalber mit seinem Schwingungs-Elastoviskosimeter an einer Linterslösung durchführen ließ und die bei 21°C einen Modul (G ₁)₀ von 20000 dyn/cm² ergaben, während die Umrechung unserer Messungen auf diese Temperatur auf 20700 dyn/cm² führt.

• 6. Die in dem um 30% niedrigeren Schubmodul zum Ausdruck kommende leichtere Deformierbarkeit der Zellstofflösung wurde durch Viskositätsmessungen bestätigt, die bei gleichen Schubspannungen eine merklich größere Differenz zwischen statischer und dynamischer Viskosität ergaben als bei Linterslösungen. Der dabei für alle vier untersuchten Lösungen unabhängig vom Material gefundene übereinstimmende Wert des Produktes der aus den Fadenaufweitungen bestimmten Schubmoduln und der als Differenz der statischen und der dynamischen Viskosität ermittelten Strömungsorientierungen beweist, wie weitgehend Fadenaufweitung und Strömungsorientierung sich als Deformationen entsprechen.