Mechanical aspects of fibre spinning process in molten polymers

Summary

The process of stream broadening as observed in molten polymers spun into fibres has been investigated. It has been established that the maximal broadening existing in the first millimeters below the spinneret increases with a mean velocity within the channel, and mean velocity gradientD=d V/dr, decreases with melt temperature and the length of channel. The experiments have been carried out on molten polycapronamide and polystyrene. The explanation of the mechanism of the observed phenomenon has beeen based on the relaxation effects: elasticity of the melt and disorientation of macromolecules.

The significance of this phenomenon for the theory of fibre formation has been discussed and the general scheme of fibre spinning given as based on the changes of parallel velocity gradientG=d V/dl along the spinning way.

Zusammenfassung

Der Prozeß der Zwiebelbildung, wie er bei geschmolzenen Polymeren beim Spinnen zu Fasern beobachtet wird, wurde untersucht. Es ließ sich feststellen, daß die maximale Verbreiterung, die in den ersten Millimetern hinter der Spinndüse auftritt, mit der mittleren Geschwindigkeit im Spinndüsenkanal und mit dem mittleren GeschwindigkeitsgradientenD=d V/dr ansteigt und daß sie mit der Schmelztemperatur und der Länge des Düsenkanals abnimmt. Die Versuche wurden an geschmolzenem Polycapronamid und Polystyrol durchgeführt. Die Erklärung des Mechanismus des beobachteten Phänomens wurde auf Relaxationseffekte begründet: Elastizität der Schmelze und Desorientierung der Makromoleküle.

Die Bedeutung dieses Phänomens für die Theorie der Faserbildung wird diskutiert und ein allgemein gültiges Schema für das Spinnen von Fasern gegeben, das auf die Änderungen des parallelen GeschwindigkeitsgradientenG=d V/dl längs des Spinnweges gegründet ist.