Schmelzspinnen
Schmelzspinnen (englisch melt spinning) ist ein Spinnverfahren für solche Synthesefasern, deren Ausgangsstoffe durch Schmelzen unter Luftabschluss verspinnbar gemacht werden.[1] Gängige synthetische Polymere dafür sind solche mit Heteroketten (Polyester (speziell PET = Polyethylenterephthalat) und Polyamide) sowie einige mit Kohlenstoffketten wie z. B. Polypropylen.[2]
Die Schmelze wird entweder aus spinnfertig vorbereitetem Granulat (selten auch Pulver) erzeugt, das im Extruder schmilzt, oder direkt vom Finisher einer Kontinue-Polykondensationsanlage zugefördert. Die Fadenbildungselemente bestehen im Allgemeinen aus Misch- und Homogenisierungselementen, Filtern, Dosierpumpen und Spinndüsen, die durch Hochdruckleitungen verbunden sind.[3] Die Polymerschmelzen werden bei Temperaturen von 30 bis 60 °C über dem Schmelzpunkt (in Abhängigkeit vom Polymer) durch Spinndüsen gepresst und anschließend die entstehenden Schmelzestrahlen durch verschiedene Nachbehandlungsmethoden verfestigt. Bei Einsatz einer Spinndüse mit nur einer Düsenbohrung zumeist größeren Durchmessers entsteht ein sogenanntes Monofil, bei Spinndüsen mit mehreren Düsenlöchern ein Multifilament. Mit dem Bikomponentenschmelzspinnverfahren ist es möglich, mehrere Polymere in definierter Geometrie in einem Filament zu kombinieren.
Ein stabiles Schmelzspinnverfahren erfordert ein entsprechendes Fließverhalten des aufgeschmolzenen Polymers. Die eingesetzten Polymere sind im Regelfall linear aufgebaut und dürfen nur in einem bestimmten Molekulargewichtsbereich vorliegen. Durch das Aufwickeln nach dem Austritt aus der Düse wird die Faser verstreckt, wobei die Polymerketten teilweise in Faserrichtung orientiert werden. Beim Erstarren des Polymers beim Abkühlen bilden sich in der Faser amorphe und kristalline Teilbereiche. Das Verhältnis von amorphen und kristallinen Bereichen und die gebildeten Kristallstrukturen hängen stark vom Polymer und der Abzugsgeschwindigkeit ab. Mit steigender Abzugsgeschwindigkeit (typischerweise im Bereich von 1000 bis 6000 m/min) verbessert sich die Orientierung der Polymerketten. Man unterscheidet high oriented yarn (HOY), low oriented yarn (LOY) und partially oriented yarn (POY).
Einzelnachweise
- Hans-J. Koslowski: Chemiefaser-Lexikon. 12., erweiterte Auflage. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2009, ISBN 978-3-87150-876-9, S. 199.
- Zakhar Aleksandrovič Rogowin: Chemiefasern: Chemie – Technologie. Georg Thieme Verlag, Stuttgart/ New York 1982, ISBN 3-13-609501-4, S. 19.
- Franz Fourné: Synthetische Fasern: Herstellung, Maschinen und Apparate, Eigenschaften: Handbuch für Anlagenplanung, Maschinenkonstruktion und Betrieb. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 1995, ISBN 3-446-16058-2, S. 273.
Literatur
- Hubert Gräfen (Hrsg.): Lexikon Werkstofftechnik. Springer Verlag, Berlin/ Heidelberg 1993, ISBN 3-642-51733-1.
- Wolfgang Kaiser: Kunststoffchemie für Ingenieure. 3. Auflage. Carl Hanser Verlag, München 2011, ISBN 978-3-446-43047-1.