Erhöhung des Formfaktors in der Filamentextrusion durch die Entwicklung modifizierter Kapillaren

In der Textilindustrie gehen mehr als 20 % des erwirtschafteten Umsatzes auf Produktneuheiten zurück, bei denen zunehmend sogenannte Profilfasern zum Einsatz kommen. Profilfasern sind Fasern mit einem unrunden Querschnitt, die gegenüber Rundfasern aufgrund der höheren Oberfläche, Einkerbungen oder Hohlräumen eine gezielte Funktionalisierung von Textilien ermöglichen. Infolge der Strangaufweitung der Polymerschmelze nach Düsenaustritt ist ein Rückschluss von der Filament- auf die Kapillargeometrie nicht möglich. Zur Entwicklung von Spinndüsen für neuartige Faserquerschnittsgeometrien sind daher mehrere Iterationsschritte notwendig. Dies limitiert Faser- und Textilhersteller in ihrem Innovationsgrad. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Zeit zur Spinndüsenentwicklung für neuartige Faserquerschnittsgeometrien zu reduzieren. Der Ansatz liegt in der Fertigung von Kapillaren mit divergentem Ausgangsquerschnitt. Durch die Aufweitung wird die Relaxation des Polymers, die zur Strangaufweitung führt, in die Kapillare verlagert und der Spannungsabbau kontrolliert. Somit kann ein Rückschluss von dem resultierenden Faserquerschnitt auf die Kapillargeometrie erfolgen. Im Rahmen dieser Arbeit werden die Einflussfaktoren auf die Formbildung in der Extrusion profilierter Filamente unter Variation von Polymertypen und Prozessparametern untersucht. Es werden modifizierte Kapillaren mit unterschiedlichen Aufweitungslängen und -winkeln im Sinne einer statistischen Versuchsplanung entwickelt und deren Effekte auf den Formfaktor bestimmt. Zur Quantifizierung der Ergebnisse wird eine geometrieunabhängige, teilautomatisierte Formfaktorbestimmungsmethode entwickelt. Die Kapillarmodifikation, die Formfaktorbestimmungsmethode sowie Gestricke aus kreuzförmigen Filamenten werden aus produkt-, prozess- und anwendungstechnischer Sicht technologisch und wirtschaftlich bewertet.