Kurzfassung
Im Rahmen der Arbeit wurde die Entstehung von molekularer Ordnung und Orientierung während
des Spinnens von Fasern von verschiedenen Polymeren aus der Schmelze untersucht. Zu diesem
Zweck wurde als Erstes die bereits vorhandene Spinnaparatur so erweitert, daß damit Spinnge
schwindigkeiten bis zu 4000 m/min erreicht werden konnten.
Bei Polyethylentherephtalat zeigte es sich, daß sich bei Spinngeschwindigkeiten bis zu
3200 m/min keine Kristallisation auftritt. Bei darüber liegenden Spinngeschwindigkeiten
findet im Abstand von 40 cm von der Düse in einem Bereich von 2 cm eine starke Verjüngung
des Querschnittes statt. Es konnte gezeigt werden, daß die Kristallisation bereits zu
Beginn dieser Verjüngung auftritt, so daß sie die Ursache für diese Verjüngung zu sein scheint.
Etwas andere Ergebnisse wurden bei Polyamid 6.6 erhalten. Hier zeigte es sich, daß eine
Kristallisation bereits bei Spinngeschwindigkeiten von 500 m/min einsetzt. Es konnte
ausschließlich die pseudohexagonale Kristallstruktur, die durch das einfache Streumaximum
bei 2 * theta = 21o indiziert wird, während des Spinnens beobachtet werden. Die Orientierung der
Kristalle ist zu Beginn des Prozesses verhältnismäßig gering, nimmt aber mit wachsendem
Abstand von der Düse zu. Dieses Verhalten ist anders als bei Polyethylentherephtalat und
auch anders als bei früheren Untersuchungen an Polypropylen und Polyvinilydenflourid.
Das unterschiedliche Verhalten könnte auf das Vorhanden sein der Wasserstoffbrückenbindungen
in Polyamiden zurückzuführen sein.
Besonders interessant sind die Ergebnisse an der flüssigkristallinen Substanz Vectra.
ier erhält man eine sehr hohe Orientierung bereits einige Millimeter von der Düse entfernt,
und diese Orientierung ändert sich nicht mehr mit zunehmendem Abstand von der Düse. Dieses
völlig andersartige Verhalten kann auf den flüssigkristallinen Zustand zurückgeführt werden,
von dem es bekannt ist, das es in ihm leichter zu einer Orientierung der Ketten kommt. Daher
wurden an diesem System auch andere Methoden zur Orientierung untersucht
Schließlich war es noch von Interesse zu untersuchen, welche Phänomene bei der Extrusion eines
Materials auftritt, das in verschiedenen Modifikationen kristallisieren kann. Ein solches
Material ist Polyethylen. Die entsprechenden Phasenumwandlungen erfolgen hier bereits innerhalb
der Düse, so daß eine besondere Düse mit einem Berylliumfenster konstruiert werden mußte, die
durchlässig für Röntgenstrahlung ist. Die Untersuchungen zeigten, daß bei Anwendung eines
bestimmten Materialdurchsatzes und damit einer bestimmten Fließgeschwindigkeit eine
Drucksenkung auftritt und in der Düse ein geringerer Teil des Materials in eine hexagonale
Phase umgewandelt wird, die zu einer wesentlichen Erniedrigung der Schmelzviskosität führt.
Die genauen Bedingungen zur Ausbildung dieser Phase konnten ermittelt werden.
A series of different polymers were investigated by wide angle on-line measurements during spinning with a spinning speed up to 4000 m/min. For Poly(ethylenetherephtalat) at 3200 m/min no crystallization occurred. At higher wind-up speeds a necking started at a distance of 40 cm from the spinneret. It was shown, that crystallization already starts at the beginning of this necking, so that the crystallization is the reason of this necking. In the case of Nylon 6.6 crystallization occurs already at wind-up speed of 500 m/min. Only the pseudohexagonal phase was observed during spinning. At the beginning of the spinning he orientation of the crystals was low, but increased with increasing distance from the spinneret. This behavior differs from PET and also PP and PVDF. This behavior may explained by hydrogen bonding in PA 6.6. Liquid crystalline Polymers as Vectra showed a very high orientation only a few millimeters from the spinneret. This orientation didn't change very much with increasing distance from the spinneret. This absolutely different behavior can be explained the LC-state which is known as a system, where the chains can orient much easier. That why other kind of orientation processes have been investigated. For some polymers Different type of crystal modification can occur during extrusion inside an extruder. The Phase transition caused by shear flow has never been investigated for Poly(ethylene). At a special material throughput and a temperature of 150 C a new phase occurred, which is the reason for this singularity. The conditions for the occurrence of the phase were estimated.