Υπέρηχοι για την κλώση πολυμερικών ινών

Η κλώση πολυμερικών ινών για χρήση σε κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα και υφάσματα είναι μια εξειδικευμένη μορφή εξώθησης, η οποία χρησιμοποιεί μια φιλιέρα κλώσης για τον σχηματισμό πολλαπλών συνεχών συνθετικών νηματίων. Οι υπέρηχοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορους τύπους κλώσης: ξηρή κλώση, κλώση με υγρό πίδακα, κλώση τήγματος και κλώση γέλης. Οι εφαρμογές των υπερήχων περιλαμβάνουν καθαρισμό της φιλιέρας κλώσης, ανάμειξη, διάλυση, πολυμερισμό και διατμητική λέπτυνση.

Διάλυση πολυμερών και χημική κατεργασία

Για να υποβληθεί το πολυμερές σε κλώση, πρέπει να μετατραπεί σε ρευστή κατάσταση. Επομένως, εάν το πολυμερές δεν υποστεί τήξη, διαλύεται ή υποβάλλεται σε χημική κατεργασία για τον σχηματισμό διαλυτών ή θερμοπλαστικών παραγώγων.

Σε αυτό το στάδιο, οι συσκευές υπερήχων της Hielscher υποβοηθούν και επιταχύνουν τη διαδικασία διάλυσης, καθώς και τη χημική αλληλεπίδραση με αντιδραστήρια. Για τον σκοπό αυτό, στερεά σωματίδια πολυμερούς αιωρούνται στον διαλύτη ή στο οξύ. Το μείγμα αυτό είτε αντλείται μέσω ενός αντιδραστήρα υπερήχων είτε υποβάλλεται σε επεξεργασία σε αναδευόμενη δεξαμενή με ηχοτρόδια υπερήχων, όπου τα σωματίδια διαλύονται γρήγορα λόγω της έντονης διάτμησης που προκαλεί η σπηλαίωση. Έτσι δημιουργείται ένα ομογενές και ομοιόμορφο διάλυμα πολυμερούς. Δείτε το παρακάτω βίντεο για μια επίδειξη διάλυσης με υπερήχους με χρήση συσκευής υπερήχων με ηχοτρόδιο (UP200St).

Σε αυτό το βίντεο παρουσιάζεται η ταχεία διαδικασία διάλυσης μιας ζελεδένιας καραμέλας σε σχήμα μωρού με υπερήχους. Η ομογενοποίηση και η διάλυση με υπερήχους αποτελούν έναν γρήγορο και αξιόπιστο τρόπο προετοιμασίας δειγμάτων κάθε μεγέθους.

Καθαρισμός φιλιέρας κλώσης με υπερήχους

Η φιλιέρα κλώσης είναι μια πλάκα μήτρας με πολλούς πόρους, μέσω της οποίας εξωθείται ένα πολυμερικό ρευστό για τον σχηματισμό συνεχών συνθετικών ινών. Κατά την έξοδό του από τις μικρές οπές της μήτρας εξώθησης, το ιξώδες πολυμερικό ρευστό αρχίζει να στερεοποιείται και οι επιμέρους πολυμερικές αλυσίδες τείνουν να ευθυγραμμίζονται μέσα στην ίνα λόγω της ιξώδους ροής. Σε αυτό το σημείο, στερεό πολυμερές μπορεί να αρχίσει να συσσωρεύεται στην έξοδο και στο εσωτερικό της εξόδου της λεπτής οπής, με αποτέλεσμα βραδύτερη ροή και, τελικά, απόφραξη ενός καναλιού της πλάκας μήτρας.

Η απομάκρυνση στερεού πολυμερούς από τις πλάκες εξώθησης ινών είναι δύσκολη εργασία, καθώς τα επιμέρους κανάλια έχουν συνήθως πολύ μικρή διάμετρο. Τα ηχοτρόδια υπερήχων της Hielscher χρησιμοποιούνται για την έκθεση των πλακών μήτρας εξώθησης πολυμερικών ινών σε έντονους πίδακες υγρού που δημιουργούνται από τη σπηλαίωση και είναι αρκετά ισχυροί ώστε να απομακρύνουν το στερεό πολυμερές και τις προσμείξεις – αλλά αρκετά ήπιοι ώστε να μην καταστρέφουν τη λεπτή γεωμετρία των τριχοειδών της φιλιέρας κλώσης. Το τελευταίο αποτελεί σημαντικό πλεονέκτημα σε σύγκριση με τις βελόνες καθαρισμού, τα σύρματα ή τα τρυπάνια. Παρόλο που οι βελόνες καθαρισμού είναι λεπτά εργαλεία, κατασκευασμένα για τον καθαρισμό τριχοειδών μικρών διαστάσεων, ο επαναλαμβανόμενος καθαρισμός αλλοιώνει τις διαστάσεις, το σχήμα και τη λειότητα των τριχοειδών. Τέλος, ο χρόνος που απαιτείται για τον καθαρισμό φιλιερών κλώσης με πολλά κανάλια αποτελεί επίσης σημαντικό παράγοντα κόστους.

Για οξικές, τριοξικές, ακρυλικές, τροποποιημένες ακρυλικές ίνες, ίνες πολυβενζιμιδαζολίου, spandex ή vinyon, ο διαλύτης που χρησιμοποιείται για τη διάλυση του πολυμερούς μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για καθαρισμό. Στην περίπτωση αυτή, η διάτμηση που προκαλεί η σπηλαίωση θα ωθήσει τον διαλύτη μέσα στις οπές και θα προαγάγει τη διάλυση.

Για πολυμερή που υποβάλλονται σε κλώση τήγματος, όπως νάιλον, ολεφίνη, πολυεστέρας, saran ή sulfar, η θερμική κατεργασία πριν από την κατεργασία με υπερήχους μπορεί να συμβάλει στο να γίνει το πολυμερές πιο εύθραυστο. Η διαδικασία αυτή, που ονομάζεται καύση σε κλίβανο, μετατρέπει το σκληρυμένο πολυμερές σε τέφρα. Για τον καθαρισμό, νερό (με έως και 25wt% φωσφορικό οξύ) ή λάδι μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως απλό υγρό σύζευξης μεταξύ του ηχοτροδίου υπερήχων και της φιλιέρας κλώσης.
Η κατεργασία με υπερήχους με ηχοτρόδιο είναι πολύ πιο έντονη από εκείνη σε δεξαμενές καθαρισμού και τα ηχητικά κύματα κατευθύνονται απευθείας προς τις εξόδους των καναλιών της φιλιέρας κλώσης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα βαθύτερο και ταχύτερο καθαρισμό. Για μεμονωμένα κανάλια και πόρους, συνιστούμε τη χρήση του UP100H με το μυτερό άκρο MS2. Πρόκειται για μια οικονομικά αποδοτική συσκευή υπερήχων για λειτουργία στο χέρι ή στερεωμένη σε βάση. Για φιλιέρες κλώσης με πολλούς πόρους ή πλάκες μήτρας εξώθησης, το UIP1000hdT με ειδικό ηχοτρόδιο διαμέτρου 100mm.