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Technische Textilien > Einleitung, Rohstoffe und Fasern > Flashcards

Einleitung, Rohstoffe und Fasern Flashcards

1
Q

Nennen Sie 9 Anwendungsgebiete von Technischen Textilien („XXX-Tech“) und jeweils 2 Beispiele für textile Produkte.

A
  • Agrotech: Ernteverfrühungsvliese, Fischreusen
  • Buildtech: Textilbewehrter Beton, Membrandächer
  • Clothtech: Schutzbekleidung, Spezialschuhe
  • Indutech: Filter, Keilriemen
  • Medtech: Implantate, Hygienartikel
  • Mobiltech: Automobil, Fahrrad
  • Oekotech: Recycling, Umweltschutz
  • Protech: Hitze- und Kälteschutz
    Sporttech: Surfbretter, Segel
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2
Q

Wie groß ist das jährliche Wachstum des Markts für technische Textilien ungefähr?

A

Global: 5%
Deutschland: 5 -10%
Europa: 10%

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3
Q

In welchem Wertebereich [dtex] liegen üblicherweise die Garnfeinheiten technischer Garne?

A

Feinheit: 5 - 10dtex

Typische Titer: 400 - 2000 dtex

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4
Q

Skizzieren Sie den inneren Aufbau von Polymeren zur Fasererzeugung. Welche beiden Bereiche werden üblicherweise unterschieden?

A

Amorphe und kristalline Bereiche

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5
Q

Wie hoch ist der Kristallinitätsgrad technischer Garne üblicherweise?

A

30 - 50%

Polyamid: 15 - 45%
Polyester: 10 - 40%
Polypropylen (isotaktisch): 70 - 80%
Polyethylen: 70 - 85%

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6
Q

Warum besitzen Polyester und Polyamide deutlich höhere Festigkeiten als Polypropylen?

A

Langgestreckte Ketten und hohe intermolekulare Kräfte

-> gute Festigkeit

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7
Q

Warum werden bei der Erzeugung technischer Filamentgarne meist 2 Reaktoren zur Polymerbildung eingesetzt?

A

Aus dem ersten Reaktor erhält man ein Prepolymer mit geringer Kettenlänge. Durch den zweiten Reaktor erhält man deutlich längere Ketten

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8
Q

Skizzieren Sie eine Maschine zur batchweisen Herstellung von hochfesten Garnen aus Polyester mit geringem Schrumpf, benennen Sie die wichtigsten Teile und erläutern Sie kurz ihre Funktion.

A
  1. Reaktor: Polymerherstellung durch Polykondensation
  2. Produktleitung: Beeinflusst die Polymerqualität vor der Spinndüse. Eine geringe Verweilzeit (geringer thermischer Abbau) ist besonders wichtig
  3. Spinnbalken mit Spinndüsen: Aufnahme der Spinndüsen; Formgebung des Polymers
  4. Ggf. Nacherhitzer: Abbau innerer Spannungen im Garngefüge -> Homogenere Garnstruktur
  5. Blasschacht: Abkühlung des Garns
  6. Galetten: Verstreckung des Garns (Mehrfachwicklung für eine gleichmäßige Verstreckung)
  7. Aufwicklung: Garn wird auf Spulen gewickelt. Saubere und schwingungsarme Garnführung wichtig für eine gute Wicklung (POY 3200 – 3800 m/min; FDY 4500 – 5500 m/min; HMLS bis 6000 m/min)
  8. Spulentransport: Transport bis zur Verpackung
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9
Q

Warum werden beheizte Galetten immer mehrfach umschlungen?

A

Gleichmäßige Verstreckung zu gewährleisten

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10
Q

Wofür stehen die Abkürzungen FDY und FOY?

A
  • FDY: Fully drafted Yarn

- FOY: Fully oriented Yarn

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11
Q

Nennen Sie 4 technische Produkte, die aus PET bzw. aus PA hergestellt werden können.

A

Airbags, Keilriemen, Schläuche, Gurte, Förderbänder, Reifencord

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12
Q

Warum ist die Bildung von Kristallen bei m-Aramid gehemmt, bei p-Aramiden dagegen nicht? Welche Auswirkung hat dies auf die jeweiligen mechanischen Kennwerte?

A

Die Bildung von Kristallen bei m-Aramid ist gehemmt, da die NH- und die CO-Gruppen in unterschiedliche Richtungen zeigen. Dadurch entstehen keine Flüssigkristalle wie bei p-Aramid.
und m-Aramide haben so schlechtere mechanische Kennwerte.

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13
Q

Erläutern Sie stichwortartig und mit einer einfachen Skizze die Herstellung von Aramid-Garnen mit dem Luftspaltspinnverfahren.

A
  1. Gelöste Spinnmasse
  2. Spinnpumpe
  3. Spinndüse
  4. Kleiner Spalt zwischen Düse und Fällbad, durch den ein Teil des Lösemittels bereits entfernt wird
  5. Fällbad
  6. Verstrecken
  7. Ofen
  8. Aufwicklung
  • Spinnmasse wird gelöst in konzentrierte Schwefelsäure
  • Ausspinnung im Luftspalt -> Mantel erstarrt
  • Koagulation im Fällbad
  • Wickelgeschwindigkeiten bis 200 m/min
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14
Q

Warum sind Garne aus Polyethylen u.U. um ein Vielfaches fester als Garne aus Polyester und Polyamid, obwohl sie keinerlei polare Gruppen besitzen?

A
  • Da PE hochkristallin ist (bis zu 98 %) und viele parallele und sehr lange Ketten besitzt, wodurch Van-der-Waals Kräfte entstehen
  • Sehr hohes Molekulargewicht
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15
Q

Warum können hochfeste Polyethylenfasern nicht mit dem Schmelzspinnverfahren erzeugt werden?

A

Da die Viskosität von PE sehr groß ist.

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16
Q

Was versteht man unter dem Shish-Kebab-Modell?

A
  • > Je unorientierter die Makromoleküle und je geringer die Scherkräfte beim Spinnen, desto höher ist die Orientierung der Fasern
  • > Shish-Kebab-Modell (Verstreckungsrate von 100 bis 1000fach)
  • > Sphärische Anordnung von kristallinen und amorphen Bereichen; hohe Orientierung bei Verstreckung
17
Q

Nennen sie 3 besondere Eigenschaften, die PE-Garnen gegenüber den meisten anderen Faserstoffen auszeichnen

A
  • Sehr leicht (schwimmen)
  • Salzwasserresistent
  • Hochfest (300 cN/tex)
  • Geringe Reibung (glatte Oberfläche)
18
Q

Skizzieren Sie den inneren Aufbau von Glasfilamenten.

A
  • Schwarze Kreise: Netzwerkwandler, z.B. K2O, CaO, Na2O (nicht glasbildend, aber beeinflussen die Eigenschaften)
  • Weiße Kreise: Sauerstoff (Oxid)
  • Schwarze Punkte (Netzwerkbildner): Silizium
19
Q

Erläutern Sie stichwortartig und mit einer einfachen, beschrifteten Skizze das Herstellungsverfahren von Glasfilamentgarn von der Schmelze bis zur Aufwicklung.

A
  1. Silo
  2. Waage / Mischer
  3. Schmelzbecken (inklusive Sinker: kleiner Bereich unter dem Schmelzbecken, wichtig um nicht-geschmolzene Stoffe abzutrennen
  4. Konditionierzone
  5. Spinndüse
  6. Öler
  7. Wickler
  • Direktverfahren vom Silo bis zum Garn
  • Durchsatz ca. 70 - 80 T/Tag
20
Q

Warum wird bei der Erzeugung von Glasgarnen keine Spinnpumpe eingesetzt.?

A
  • Glasmasse ist viel zu heiß, sodass eine Spinnpumpe schmelzen würde.
  • Teuerste Komponente: Spinndüse (Da hoch hitzebeständig)
21
Q

Erläutern Sie stichwortartig und mit einer einfachen, beschrifteten Skizze das Herstellungsverfahren von Dämmstoffmatten aus Glasfasern von der Schmelze bis zum fertigen Dämmstoff.

A
  1. Rohmaterial
  2. Schmelzofen
  3. Zentrifuge mit Düsen
  4. Bindernebel
  5. unverfestigte Fasern
  6. Aushärteofen
  7. Schneideeinheit
22
Q

Nennen Sie 3 typische Einsatzgebiete von Glasgarnen und warum sich diese dafür besonders eignen.

A
  • Glasfasertapeten -> sehr widerstandsfähig
  • Sportboote -> geeignet für Leichtbau, sehr stabil
  • Platine -> Glasgarne verleihen hohe Festigkeit
23
Q

Was ist der wesentliche Vor- und was ist der wesentliche Nachteil von Basaltfasern im Vergleich zu Glasfasern?

A

+ Preisgünstig, da in großen Mengen verfügbar

- Naturprodukt mit vordefinierten Eigenschaften

24
Q

Wozu werden Keramikfasern meist eingesetzt?

A

Vliesstoffe (Isolierungen), Dichtungen, Filter

25
Q

Warum können keine Keramikfasern mit rundem Querschnitt hergestellt werden?

A

Da die Keramikfasern im Herstellungsprozess ständig schrumpfen

26
Q

Aus welchen beiden Materialien werden Carbon-Fasern meistens erzeugt?

A

Polyacrylnitril (PAN), Pech

27
Q

Erläutern Sie stichwortartig den Herstellungsprozess von Hochmodul-Carbonfasern. Gehen Sie dabei auch auf Prozesszeiten und –Temperaturen ein.

A

siehe Vorlesung

28
Q

Erläutern Sie stichwortartig und mit einer einfachen, beschrifteten Skizze, warum Carbonfasern zwar hohe Festigkeit in axialer Richtung, aber nur sehr geringe Festigkeit in radialer Richtung besitzen.

A

Carbonfasern haben eine Schichtstruktur mit starken Bindungskräften innerhalb der Schichten (hohe axiale Festigkeit) aber schwachen Bindungskräften zwischen den Schichten, da dort keine Atombindungen (geringe radiale Festigkeit)

29
Q

Nennen Sie 3 typische Einsatzgebiete von Carbonfasern und warum sich diese dafür besonders eignen.

A

Zivile Güter (15%), Luftfahrt und Militär (20%), Industrie und Energie (65%) z.B. Flugzeugbau, ISS, Formel 1 – Auto, Windkraftrotorblätter, Rennrad
-> geringes Gewicht bei hoher Festigkeit, Energieabsorption

30
Q

Was versteht man unter Carbon-Nanoröhren?

A
  • Sind mikroskopisch kleine röhrenförmige Gebilde aus Kohlenstoffatomen
  • > Wände bestehen nur aus Kohlenstoff (wie bei Graphit)
  • Als eigenständige Form von Kohlenstoff angesehen, aber auch als geometrische Form von Graphit (Ähnlichkeit im Aufbau)
31
Q

Erläutern Sie stichwortartig ein Herstellungsverfahren von Carbon-Nanoröhren.

A
  • Kohlenstoff wird in Form von Graphitstäben verdampft und an kühlen Teilen der Apparatur abgeschieden
  • Graphitelektroden berühren sich während der Umsetzung nicht und es entsteht so ein Lichtbogen
  • Herstellung erfolgt in einem Stahlbehälter, der mit einem Intergas gefüllt ist (50-100 Ampere)
  • Durch den überspringenden Lichtbogen wird das Anodenmaterial in die Gasphase befördert, so dass es sich in Form von Nanoröhren abscheiden kann
  • Graphitanode muss wegen des Verbrauchs ständig nachgefüllt werden
  • durch die große Hitzeentwicklung während des Prozesses muss die Kathode gekühlt werden
32
Q

Welche physikalische Eigenschaft ist für Metallfasern besonders wichtig?

A

-> Elektrische Leitfähigkeit, (hohe Festigkeit, hoher E-Modul)

33
Q

Beschreiben Sie mit einer Skizze das Drahtzug- und das Taylorverfahren zur Herstellung von Metallfasern.

A
  • > Drahtzugverfahren:
    1. Ablauf
    2. Ziehmaschine (bestehend aus verschiedenen Ziehsteinen)
    3. Glühen
    4. Aufspulen
Beispiel Eisen
Zu Beginn: 5mm
Nach Grobzug: 3,8mm
Nach Mittelzug: 2,9mm
Nach Feinzug: 2,4mm
Nach Kratzenzug: 2mm
  • > Taylorverfahren:
    1. Metallstange im
    2. Glasrohr
    3. Heizspirale an verjüngter Stelle
    4. Entstehung von Schmelze
    5. Metallfaden durch aufgebrachten
    6. Zug
34
Q

Nennen Sie 3 Einsatzgebiete von Textilien aus Metallfasern.

A
  • Filter
  • Kettenhemd zur elektrostatischen Abschirmung
  • Schmuck
  • Verstärkung für Schläuche
  • Autoreifen
  • Schmuckfassaden aus Gewebe
35
Q

Wie sind technische Textilien definiert?

A

Technische Textilien sind Produkte, die mehrheitlich unter den Gesichtspunkten der Funktionalität konstruiert wurden.

Technische Textilien (7 decks)

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