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Verarbeitung, Formung
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Für die Herstellung von Polyamid gibt es drei Verfahren.
Wir haben unseren Schwerpunkt hierbei auf das Schmelzspinnverfahren gelegt.
Schmelzspinnverfahren
Zur Faserherstellung wird das geschmolzene Polyamid 6 bei etwa 260-300°C durch die Löcher der Spinndüse gepresst und zu Filamenten verformt. Der unmittelbar danach einsetzende Spinnverzug verfeinert ihren Durchmesser um ein Vielfaches. Nach Durch laufen von Blas- und Spinnschacht mit einer Gesamtlänge von 4-6m werden die verfestigten und abgekühlten Filmente zu Filmentgarnen (Garnherstellung) oder Kabeln (Spinnfaserherstellung) gebündelt. Nach einer Verstreckung bis auf die 5fache Länge können die Garne gezwirnt oder texturiert werden. Die Kabel werden gekräuselt und zu Spinnfasern geschnitten.
Verstrecken
Durch Verstrecken erhalten die Filamente ihre wesentlichen Eigenschaften. Das Verstrecken erfolgt entweder durch eine sehr hohe Geschwindigkeit beim Abziehen von der Spinndüse oder indem das gesponnene Filament vor dem Aufrollen über mehrere verschieden große Rollen geführt wird. Im unverstreckten Filament liegen die Polymerketten wirr durcheinander. Durch den Verstreckungsprozess werden die Molekülketten zur Faserachse ausgerichtet und es kann zu Wechselwirkungen zwischen den Ketten kommen (Wasserstoffbrückenbindungen). Dadurch entstehen teilkristalline Bereiche. Verstrecken erhöht somit die Festigkeit der Faser erheblich.
Diese Bindungskräfte sind allerdings nicht stabil, das Garn würde nach dem Waschen wieder schrumpfen. Erst durch Hitzebehandlung bleibt die Form erhalten und knitterfrei.
Der Schrumpfeffekt bei einer Wärmebehandlung wird ausgenutzt, um besonders dichte Gewebe zu erhalten. Diese werden aus unfixiertem Garn gewebt und anschließend durch Wasserdampfbehandlung geschrumpft.
Texturierung
Man versteht darunter die mechanische Nachbearbeitung des Gewebes oder der Faser, um Eigenschaften wie Volumenzunahme, elastische Dehnung, bessere Wärmeisolierung (durch Lufteinschlüsse), flauschigeren Griff, bessere Feuchtigkeitsaufnahme usw. zu erreichen. Texturierte Garne dienen vor allem der Herstellung von elastischen Bekleidungswaren.
Es gibt verschiedene Verfahren, wie z.B. das Falschdrahtverfahren. Hierbei wird der Faden mit bis zu 1000 Drehungen/m verdrillt und heiß fixiert. Nach dem Zurückdrehen bleibt in den einzelnen Filamenten eine fixierte Spiralstruktur erhalten. Es gibt weiterhin mechanische (Blasverfahren), mechanisch-thermische (Falschdrahtmethode) und chemisch-thermische Verfahren (Polyamidguss).
Gusspolyamid
Polyamid 6 Guss entsteht durch die anionische Polymerisation von Caprolactam und ist ein hochmolekularer, thermoplastischer Kunststoff.
Im drucklosen Gießverfahren wird die monomere Caprolactamschmelze in formgebende Werkzeuge und durch eine gezielte chemische Reaktion (mit einem Katalysator) direkt zum Halbzeug bzw. Formteil polymerisiert.
Extrusionsblasformen
Extrusionsblasformen ist ein Verarbeitungsprozess von Kunststoffgranulaten zu steifen Rohren und Schläuchen verschiedener Formen.
Für Polyamide ist diese Art von Schrittweiser Verformung erst durch die Entwicklung von besonders hochviskosen Spezialpolyamiden ermöglicht worden. Dabei spielt die Schmelzefestigkeit eine entscheidende Rolle für die Größe eines solchen Rohrformstückes.
Ein Extruder verflüssigt das PA-Granulat zu einer hochviskosen Masse und fördert diese Schmelze über einen Winkelkopf zu einer Ringdüse. Der Schmelzeschlauch wird über die gewünschte Länge nach unter zwischen die geöffnete Form geführt. Dabei darf sich die Wandstärke über die gesamte Länge durch das Eigengewicht nicht verändern. Die Form schließt und quetscht das obere und untere Ende des Schlauches ab, wobei der Schlauch in der Form gleichzeitig aufgeblasen wird. An der inneren Formwand mit einer Kühlung von 20 °C bis 80 °C, je nach PA-Typ, erstarrt das Fertigteil und kann durch Öffnen der Form entnommen werden. Der ganze Vorgang wiederholt sich taktweise. Aber nicht nur steife Schlauchabschnitte sind herstellbar, sondern auch große Gefäße und Kanister. Dabei ist die Festigkeit der Quetschnaht sehr wichtig. Dieser Prozess ist auch für die Herstellung von komplizierten Hohlkörpern (wie Mehrschichtbehälter) weiterentwickelt worden.
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