Ultrazvuk za predenje polimernih vlakana

Predenje polimernih vlakana za upotrebu u tekstilu i tkaninama specijalizirani je oblik ekstruzije koji koristi predionicu za formiranje više kontinuiranih sintetičkih filamenata. Ultrazvuk se može koristiti za različite vrste predenja: suho, jet-mokro, taljenje i gel predenje. Ultrazvučne primjene uključuju Čišćenje predilice, miješanje, otapanje, polimerizacija i smicanje- stanjivanje.

Otapanje polimera i kemijska obrada

Da bi se polimer mogao ispredati, mora se prevesti u tekuće stanje. Stoga, osim ako se polimer ne rastali, on se otapa ili kemijski obrađuje da bi se formirali topljivi ili termoplastični derivati.

U ovoj fazi Hielscher ultrazvučni uređaji pomoći i ubrzati proces otapanja, kao i kemijska interakcija s reagensima. Za to se čvrste čestice polimera suspendiraju u otapalu ili kiselini. Ova se smjesa ili pumpa kroz ultrazvučni reaktor ili obrađuje u spremniku za miješanje s ultrazvučnim sondama, gdje se čestice brzo otapaju zbog visokog kavitacijskog smicanja. Ovo stvara homogenu i jednoliku otopinu polimera. Pogledajte videozapis u nastavku za demonstraciju ultrazvučnog otapanja pomoću ultrazvučnog uređaja tipa sonde (UP200St).

Ultrazvučno čišćenje spinnereta

Spinneret je ploča s više pora kroz koju se ekstrudira polimerna tekućina da bi se oblikovala kontinuirana sintetička vlakna. Prilikom izlaska iz malih otvora matrice za ekstruziju, viskozna polimerna tekućina počinje se skrućivati, a pojedinačni polimerni lanci nastoje se poravnati u vlaknu zbog viskoznog protoka. U ovoj točki čvrsti polimer se može početi nakupljati na i u izlazu finog otvora, što rezultira sporijim protokom i na kraju u blokiranom kanalu ploče matrice.

Čišćenje ploča za ekstruziju vlakana od čvrstog polimera je težak zadatak, budući da su pojedinačni kanali obično vrlo malog promjera. Hielscher ultrazvučne sonde koriste se za izlaganje ploča za ekstruziju polimernih vlakana intenzivnim kavitacijskim tekućim mlazovima, koji su dovoljno jaki da uklone čvrsti polimer i nečistoće – a ipak dovoljno mekana da ne ošteti delikatnu geometriju kapilara spinereta. Potonje je velika prednost u usporedbi s iglama, žicama ili bušilicama za čišćenje. Iako su igle za čišćenje fini alat, stvorene za čišćenje kapilara malih dimenzija, opetovano čišćenje oštećuje veličinu, oblik i glatkoću kapilara. Konačno, vrijeme potrebno za čišćenje višekanalnih spinnereta također je značajan troškovni faktor.

Za acetat, triacetat, akril, modakril, polibenzimidazol, spandex ili vinyon, otapalo koje se koristi za otapanje polimera također se može koristiti za potrebe čišćenja. U tom će slučaju kavitacijsko smicanje pritisnuti otapalo u otvore i pospješiti otapanje.

Za polimere koji se tale predu, poput najlona, olefina, poliestera, sarana ili sumpora, toplinska obrada prije sonikacije može pomoći da polimer postane lomljiviji. Ovaj proces koji se naziva izgaranje u pećnici pretvara stvrdnuti polimer u pepeo. Za čišćenje, voda (s do 25 wt% fosforne kiseline) ili ulje mogu se koristiti kao jednostavna tekućina za spajanje između ultrazvučne sonde i spinereta.
Sonikacija tipa sonde puno je intenzivnija od čišćenja spremnika, a zvučni valovi usmjereni su izravno prema izlazima kanala centrifuge. To rezultira dubljim i bržim čišćenjem. Za pojedinačne kanale i pore preporučujemo korištenje UP100H sa šiljastim vrhom MS2. Ovo je ekonomičan ultrazvučni uređaj za rukovanje u ruci ili na postolju. Za multi-pore spinnerets ili ekstruzijske matrice, UIP1000hdT s posebnom sondom promjera 100 mm.