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Optimierung des Eigenschaftsprofils von schmelzgesponnenen Polylactid-Multifilamentgarnen

Optimization of the property profile of melt-spun polylactide multifilament yarns
 
: Tarkhanov, Evgueni
: Auhl, D.; Fink, H.-P.

:
Volltext ()

Berlin, 2019, 109 S.
Berlin, TU, Diss., 2019
Deutsch
Dissertation, Elektronische Publikation
Fraunhofer IAP ()
Schmelzspinnen; PLA; Fasern; Stereokomplex PLA; Struktur-Eigenschafts-Beziehung; melt spinning; fibers; stereocomplex pla; structure-property relationships; polylactic acid

Abstract
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Optimierung des Schmelzspinnverfahrens zur Herstellung von Polylactid (PLA) - Multifilamentgarnen, die ein textil - physikalisches Eigenschaftsprofil aufweisen, das im Bereich von kommerziellen technischen Fasern liegt. Unter Variation des Verstreckprofils, der Temperaturführung (Extrusions- und Galettentemperatur), der Fördermenge, der Düsengeometrie sowie der Molmasse von PLA werden mittels Strukturanalysemethoden (Röngenbeugung, Polarisationsmikroskopie), thermoanalytischen und rheologischen Messungen sowie Zugversuchen Zusammenhänge zwischen den Herstellungsbedingungen, supermolekularen Strukturen und den resultierenden textil-physikalischen Eigenschaften der PLA - Filamente aufgezeigt. Die hierbei identifizierten Schmelzspinnprozessregime ermöglichen Faserfestigkeiten von bis zu 63 cN/tex sowie E-Moduln von bis zu 680 cN/tex im Falle einer Molmasse Mw von 166,4 kg/mol. Mit nachgeschalteten Reckprozessen an schmelzgesponnenen PLA - Filamentgarnen unter Variation der Galettentemperatur und des Nachreckfaktors wird weiterhin demonstriert, dass erst beim Vorliegen einer ausreichend festen PLA - Ausgangsfilamentsubstanz unter Berücksichtigung einer Galettentemperatur von 140 °C und eines maximalen Nachreckfaktors hohe Festigkeiten und E-Moduln realisiert werden können. Weiterhin wird aufgezeigt, dass unter Berücksigung der Molmasse von ca. 160 kg/mol mit Festigkeiten von 6070 cN/tex und E-Moduln von 700800 cN/tex die Grenzen der mechanischen Eigenschaften für PLA erreicht sind. Finale Untersuchungen fokussieren sich auf die Verbesserung der Wärmebeständigkeit von PLA - Filamenten (Tm ≈ 170 °C) mittels einer Stereokomplexierung. Hierbei wird eine Prozesskette betrachtet, die eine kontinuierliche Herstellung von wärmebeständigen Stereokomplex - PLA - Multifilamentgarnen (Tm ≈ 230 °C) ermöglicht, dessen kristalline Struktur ausschließlich Stereokomplex - Kristallite aufweist.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-569490.html