Spinning (polymerer) - Spinning (polymers)
Spinning är ett tillverkningsprocess för att skapa polymerfibrer . Det är en specialiserad form av strängsprutning som använder en spindel för att bilda flera kontinuerliga filament.
Smält snurrande
Om polymeren är termoplast kan den genomgå smältspinning. Den smälta polymeren strängsprutas genom en spinndysa som består av kapillärer där det resulterande filamentet stelnar genom kylning. Nylon , olefin , polyester , saran och sulfar produceras via denna process.
Extrudering snurrar
Pellets eller granuler av den fasta polymeren matas in i en extruder . Pelletsen komprimeras, värms upp och smälts med en extruderingsskruv, matas sedan till en centrifugeringspump och in i spinndysan.
Direkt snurrning
Den direkta centrifugeringsprocessen undviker steget med fasta polymerpellets. Polymersmältan framställs av råvarorna och sedan från polymerbehandlaren som pumpas direkt till spinnkvarnen. Direkt spinning används huvudsakligen vid tillverkning av polyesterfibrer och trådar och är avsedd för hög produktionskapacitet (> 100 ton / dag).
Lösning snurrar
Om polymerens smälttemperatur är högre än dess nedbrytningstemperatur, måste polymeren genomgå lösningsspinningstekniker för fiberbildning. Polymeren löses först i ett lösningsmedel som bildar en snurrande lösning (ibland kallad "dope"). Spinning-lösningen genomgår sedan torra, våta, torra jet-våta, gel- eller elektrospinningstekniker.
Torr snurrning
En spinnlösning bestående av polymer och ett flyktigt lösningsmedel strängsprutas genom en spinndysa i en avdunstningskammare. En ström av varm luft träffar strålarna i spinnlösningen som kommer ut ur spinndysan, avdunstar lösningsmedlet och stelnar filamenten. Lösningsspinning är en liknande teknik där polymerlösning sprutas direkt på ett mål för att producera en fiberduk av fiberduk.
Våt snurrning
Våtsnurrning är den äldsta av de fem processerna. Polymeren löses i ett roterande lösningsmedel där den strängsprutas ut genom en spinndjup nedsänkt i ett koagulationsbad som består av icke-lösningsmedel. Koagulationsbadet får polymeren att falla ut i fiberform. Akryl , rayon , aramid , modakryl och spandex produceras via denna process.
En variant av våtsnurrning är torrstrålande våtsnurrning , där den snurrande lösningen passerar genom ett luftspalt innan den sänks ner i koagulationsbadet. Denna metod används vid Lyocell- spinning av upplöst cellulosa och kan leda till högre polymerorientering på grund av den högre töjbarheten hos spinnlösningen jämfört med den utfällda fibern.
Gel snurrar
Gelsnurrning, även känd som halvsmältssnurrning, används för att erhålla hög hållfasthet eller andra speciella egenskaper i fibrerna. I stället för våtsnurrning, som är beroende av nederbörd som den huvudsakliga mekanismen för stelning, är gelspinning beroende av temperaturinducerad fysisk gelning som den primära metoden för stelning. Den resulterande gelade fibern svälls sedan med det spinnande lösningsmedlet (liknande gelatindesserter ) vilket håller polymerkedjorna något bundna ihop, och motstår avslappning som är vanligt vid våtsnurrning. Den höga lösningsmedelsretentionen möjliggör ultrahög dragning som med polyeten med ultrahög molekylvikt (UHMWPE) (t.ex. Spectra ® ) för att producera fibrer med hög orienteringsgrad, vilket ökar fiberstyrkan. Fibrerna kyls först antingen med luft eller i ett flytande bad för att inducera gelning, därefter avlägsnas lösningsmedlet genom åldring i ett icke-lösningsmedel eller under dragningssteget. Vissa höghållfasta polyeten- och polyakrylnitrilfibrer framställs via denna process.
Elektrospinning
- Huvudartikel: Electrospinning
Elektrospinning använder en elektrisk laddning för att dra mycket fina (vanligtvis i mikro- eller nanoskala) fibrer från en vätska - antingen en polymerlösning eller en polymersmälta. Elektrospinning delar egenskaper hos både elektrosprutning och konventionell torrspinning av fibrer. Processen kräver inte användning av koagulationskemi eller höga temperaturer för att producera fasta trådar från lösningen. Detta gör processen särskilt lämpad för produktion av fibrer med stora och komplexa molekyler. Smält elektrospinning praktiseras också; denna metod säkerställer att inget lösningsmedel kan överföras till slutprodukten.
Processer efter centrifugering
Teckning
Slutligen dras fibrerna för att öka styrka och orientering. Detta kan göras medan polymeren fortfarande stelnar eller efter att den har svalnat helt.