पॉलिमर तंतुओं की कताई के लिए अल्ट्रासोनिक्स

वस्त्रों और कपड़ों में उपयोग के लिए पॉलिमर तंतुओं की कताई एक्सट्रूज़न का एक विशिष्ट रूप है, जिसमें कई सतत सिंथेटिक फिलामेंट बनाने के लिए स्पिनरेट का उपयोग किया जाता है। अल्ट्रासोनिक्स का उपयोग विभिन्न प्रकार की कताई के लिए किया जा सकता है: शुष्क, आर्द्र जेट, मेल्ट और जेल कताई। अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोगों में स्पिनरेट की सफाई, मिश्रण, घोलना, बहुलकीकरण और अपरूपण से श्यानता में कमी शामिल हैं.

पॉलिमर को घोलना और रासायनिक उपचार

पॉलिमर की कताई के लिए उसे तरल अवस्था में परिवर्तित करना आवश्यक है। इसलिए, यदि पॉलिमर को पिघलाया नहीं जाता है, तो घुलनशील या तापसुघट्य व्युत्पन्न बनाने के लिए उसे घोला जाता है या उसका रासायनिक उपचार किया जाता है।

इस चरण में Hielscher अल्ट्रासोनिक उपकरण घुलने की प्रक्रिया में सहायता करते हैं और उसे तेज करते हैं, साथ ही अभिकर्मकों के साथ रासायनिक अंतःक्रिया में भी सहायता करते हैं और उसे तेज करते हैं। इसके लिए ठोस पॉलिमर कणों को विलायक या अम्ल में निलंबित किया जाता है। इस मिश्रण को या तो पंप करके एक अल्ट्रासोनिक रिएक्टर से गुजारा जाता है या अल्ट्रासोनिक प्रोब लगे हुए एक विलोडित टैंक में संसाधित किया जाता है, जहाँ तीव्र कैविटेशनजनित अपरूपण के कारण कण तेजी से घुल जाते हैं। इससे एक समांगी और एकसमान पॉलिमर विलयन बनता है। प्रोब प्रकार के अल्ट्रासोनिकेटर का उपयोग करके अल्ट्रासोनिक विधि से घोलने का प्रदर्शन देखने के लिए कृपया नीचे दिया गया वीडियो देखें (UP200St).

इस वीडियो में जेली कैंडी को अल्ट्रासाउंड से तेजी से घोलने की प्रक्रिया दिखाई गई है। अल्ट्रासोनिक समांगीकरण और विलयन सभी आकारों के नमूने तैयार करने का एक त्वरित और विश्वसनीय साधन है।

अल्ट्रासोनिक स्पिनरेट सफाई

स्पिनरेट एक बहुछिद्रीय डाई प्लेट है, जिसके माध्यम से पॉलिमर द्रव को एक्सट्रूड करके सतत सिंथेटिक तंतु बनाए जाते हैं। एक्सट्रूज़न डाई के छोटे छिद्रों से बाहर निकलते समय श्यान पॉलिमर द्रव ठोस होना शुरू हो जाता है और श्यान प्रवाह के कारण अलग-अलग पॉलिमर शृंखलाएँ तंतु में संरेखित होने लगती हैं। इस बिंदु पर बारीक छिद्र के निकास पर और उसके भीतर ठोस पॉलिमर जमा होना शुरू हो सकता है, जिससे प्रवाह धीमा हो जाता है और अंततः डाई प्लेट का चैनल अवरुद्ध हो जाता है।

तंतु एक्सट्रूज़न प्लेटों से ठोस पॉलिमर साफ करना एक कठिन कार्य है, क्योंकि अलग-अलग चैनलों का व्यास आम तौर पर बहुत छोटा होता है। Hielscher अल्ट्रासोनिक प्रोब का उपयोग पॉलिमर तंतु एक्सट्रूज़न डाई प्लेटों को तीव्र कैविटेशनजनित द्रव जेटों के संपर्क में लाने के लिए किया जाता है। ये जेट ठोस पॉलिमर और अशुद्धियों को हटाने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली होते हैं – फिर भी इतने सौम्य होते हैं कि स्पिनरेट की केशिकाओं की नाजुक ज्यामिति को नुकसान नहीं पहुँचाते। सफाई की सुइयों, तारों या ड्रिल की तुलना में यह अंतिम विशेषता एक बड़ा लाभ है। हालाँकि सफाई की सुइयाँ छोटे आकार की केशिकाओं को साफ करने के लिए बनाए गए बारीक उपकरण हैं, फिर भी बार-बार सफाई करने से केशिकाओं के आकार, आकृति और चिकनाई को नुकसान पहुँचता है। अंततः, बहुचैनल स्पिनरेट की सफाई में लगने वाला समय भी लागत का एक महत्वपूर्ण कारक है।

एसीटेट, ट्राइएसीटेट, ऐक्रिलिक, मोडैक्रिलिक, पॉलीबेंज़िमिडाज़ोल, स्पैन्डेक्स या विन्यॉन के लिए पॉलिमर को घोलने में प्रयुक्त विलायक का उपयोग सफाई के लिए भी किया जा सकता है। इस स्थिति में कैविटेशनजनित अपरूपण विलायक को छिद्रों के भीतर धकेलेगा और घुलने की प्रक्रिया को बढ़ावा देगा।

नायलॉन, ओलेफिन, पॉलिएस्टर, सारन या sulfar जैसे मेल्ट कताई वाले पॉलिमरों के लिए सोनिकेशन से पहले ताप उपचार पॉलिमर को अधिक भंगुर बनाने में मदद कर सकता है। ओवन बर्नआउट नामक यह प्रक्रिया कठोर हो चुके पॉलिमर को जलाकर राख में बदल देती है। सफाई के लिए पानी (25wt% तक फॉस्फोरिक अम्ल के साथ) या तेल का उपयोग अल्ट्रासोनिक प्रोब और स्पिनरेट के बीच एक साधारण युग्मन द्रव के रूप में किया जा सकता है।
प्रोब प्रकार का सोनिकेशन सफाई टैंकों की तुलना में कहीं अधिक तीव्र होता है और ध्वनि तरंगें सीधे स्पिनरेट चैनलों के निकास की ओर निर्देशित होती हैं। इससे अधिक गहरी और तेज सफाई होती है। एकल चैनलों और छिद्रों के लिए हम नुकीली MS2 टिप वाले UP100H का उपयोग करने की सलाह देते हैं। यह हाथ में पकड़कर या स्टैंड पर लगाकर संचालित करने के लिए एक किफायती अल्ट्रासोनिक उपकरण है। बहुछिद्रीय स्पिनरेट या एक्सट्रूज़न डाई प्लेटों के लिए, विशेष 100mm व्यास वाले प्रोब के साथ UIP1000hdT.