Spinning (polymerer)
Spinning är en tillverkningsprocess för att skapa polymerfibrer . Det är en specialiserad form av extrudering som använder en spinndysa för att bilda flera kontinuerliga filament.
Smältspinning
Om polymeren är en termoplast kan den genomgå smältspinning. Den smälta polymeren extruderas genom en spinndysa som består av kapillärer där det resulterande filamentet stelnar genom kylning. Nylon , olefin , polyester , saran och svavel produceras via denna process.
Extrudering spinning
Pellets eller granulat av den fasta polymeren matas in i en extruder . Pelletsen komprimeras, värms upp och smälts med en extruderingsskruv och matas sedan till en spinnpump och in i spinndysan.
Direkt spinning
Direktspinningsprocessen undviker steget med fasta polymerpellets. Polymersmältan framställs av råvarorna och sedan från polymerbehandlaren som pumpas direkt till spinneriet. Direktspinning tillämpas huvudsakligen under produktion av polyesterfibrer och filament och är dedikerad till hög produktionskapacitet (>100 ton/dag).
Lösning Spinning
Om smälttemperaturen för polymeren är högre än dess nedbrytningstemperatur måste polymeren genomgå lösningsspinningstekniker för fiberbildning. Polymeren löses först i ett lösningsmedel som bildar en spinnlösning (ibland kallad en "dopp"). Spinnlösningen genomgår sedan torr-, våt-, torrstråle-våt-, gel- eller elektrospinningstekniker.
Torrspinning
En spinnlösning bestående av polymer och ett flyktigt lösningsmedel extruderas genom en spinndysa in i en förångningskammare. En ström av varm luft träffar strålarna av spinnlösning som kommer ut från spinndysan, avdunstar lösningsmedlet och stelnar filamenten. Lösningsblåsspinning är en liknande teknik där polymerlösning sprutas direkt på ett mål för att producera en nonwoven fibermatta.
Våt spinning
Våtspinning är den äldsta av de fem processerna. Polymeren löses i ett spinnlösningsmedel där den extruderas ut genom en spinndysa nedsänkt i ett koaguleringsbad bestående av icke-lösningsmedel. Koaguleringsbadet får polymeren att fällas ut i fiberform. Akryl , rayon , aramid , modakryl och spandex produceras via denna process.
En variant av våtspinning är våtspinning med torr jet , där spinnlösningen passerar genom en luftspalt innan den sänks ned i koaguleringsbadet. Denna metod används vid lyocellspinning av löst cellulosa och kan leda till högre polymerorientering på grund av den högre töjbarheten hos spinnlösningen jämfört med den utfällda fibern.
Gelspinning
Gelspinning, även känd som semi-melt spinning, används för att få hög hållfasthet eller andra speciella egenskaper i fibrerna. Istället för våtspinning, som förlitar sig på utfällning som den huvudsakliga mekanismen för stelning, bygger gelspinning på temperaturinducerad fysisk gelning som den primära metoden för stelning. Den resulterande gelade fibern svälls sedan med spinnlösningsmedlet (liknande gelatindesserter ) som håller polymerkedjorna något sammanbundna och motstår avslappning som är utbredd vid våtspinning. Den höga lösningsmedelsretentionen möjliggör ultrahög dragning som med polyeten med ultrahög molekylvikt (UHMWPE) (t.ex. Spectra ® ) för att producera fibrer med en hög grad av orientering, vilket ökar fiberstyrkan. Fibrerna kyls först antingen med luft eller i ett vätskebad för att inducera gelning, sedan avlägsnas lösningsmedlet genom åldring i ett icke-lösningsmedel eller under dragningssteget. Vissa höghållfasta polyeten- och polyakrylnitrilfibrer framställs genom denna process.
Elektrospinning
Elektrospinning använder en elektrisk laddning för att dra mycket fina (vanligtvis på mikro- eller nanoskala) fibrer från en vätska - antingen en polymerlösning eller en polymersmälta. Elektrospinning delar egenskaper hos både elektrosprayning och konventionell torrspinning av fibrer. Processen kräver inte användning av koaguleringskemi eller höga temperaturer för att producera fasta trådar från lösning. Detta gör processen särskilt lämpad för framställning av fibrer med hjälp av stora och komplexa molekyler. Smältelektrospinning utövas också; denna metod säkerställer att inget lösningsmedel kan överföras till slutprodukten.
Processer efter spinn
Teckning
Slutligen dras fibrerna för att öka styrkan och orienteringen. Detta kan göras medan polymeren fortfarande stelnar eller efter att den har svalnat helt.