Ultrahang a polimerszálak szálképzésében

A textíliákban és szövetekben felhasznált polimerszálak szálképzése az extrudálás speciális formája, amely fonófej segítségével több folytonos szintetikus filamentet hoz létre. Az ultrahang különféle szálképzési eljárásokhoz használható: száraz, nedves sugaras, ömledékes és géles szálképzéshez. Az ultrahang alkalmazási területei közé tartozik a fonófej tisztítása, a keverés, az oldás, a polimerizáció és a nyírás hatására bekövetkező viszkozitáscsökkentés.

Polimerek oldása és kémiai kezelése

A szálképzéshez a polimert folyékony állapotba kell hozni. Ezért, ha a polimert nem olvasztják meg, akkor feloldják vagy kémiai kezeléssel oldható vagy termoplasztikus származékokká alakítják.

Ebben a szakaszban a Hielscher ultrahangos készülékei segítik és felgyorsítják az oldódási folyamatot, valamint a reagensekkel való kémiai kölcsönhatást. Ehhez a szilárd polimerrészecskéket az oldószerben vagy savban szuszpendálják. Ezt a keveréket vagy ultrahangos reaktoron szivattyúzzák át, vagy ultrahangos szonotródákkal ellátott, kevert tartályban kezelik, ahol a részecskék a kavitáció okozta erős nyírás hatására gyorsan feloldódnak. Ez homogén és egyenletes polimeroldatot eredményez. Az alábbi videó szonotródás ultrahangos készülékkel mutatja be az ultrahangos oldást (UP200St).

Ez a videó egy gumicukor gyors ultrahangos feloldását mutatja be. Az ultrahangos homogenizálás és oldás gyors és megbízható módszer bármilyen méretű minta előkészítésére.

Fonófejek ultrahangos tisztítása

A fonófej többpórusú extrudáló szerszámlemez, amelyen keresztül polimerfolyadékot extrudálnak folytonos szintetikus szálak előállítására. Az extrudáló szerszám apró nyílásaiból kilépve a viszkózus polimerfolyadék szilárdulni kezd, és a viszkózus áramlás következtében az egyes polimerláncok hajlamosak a szálban rendeződni. Ezen a ponton szilárd polimer kezdhet felhalmozódni a finom nyílás kimeneténél és annak belsejében, ami lassabb áramláshoz, végül pedig a szerszámlemez csatornájának elzáródásához vezet.

A szálképző extrudáló lemezek megtisztítása a szilárd polimertől nehéz feladat, mivel az egyes csatornák átmérője jellemzően nagyon kicsi. A Hielscher ultrahangos szonotródáival a polimerszálak extrudáló szerszámlemezeit intenzív kavitációs folyadéksugaraknak teszik ki, amelyek elég erősek a szilárd polimer és a szennyeződések eltávolításához – ugyanakkor elég kíméletesek ahhoz, hogy ne károsítsák a fonófej kapillárisainak finom geometriáját. Ez utóbbi jelentős előny a tisztítótűkkel, huzalokkal vagy fúrókkal összehasonlítva. Bár a tisztítótűk kis méretű kapillárisok tisztítására kialakított finom eszközök, az ismételt tisztítás károsítja a kapillárisok méretét, alakját és simaságát. Végül a többcsatornás fonófejek tisztításához szükséges idő is jelentős költségtényező.

Acetát, triacetát, akril, modakril, polibenzimidazol, spandex vagy vinyon esetén a polimer oldásához használt oldószer tisztítási célokra is felhasználható. Ebben az esetben a kavitáció okozta nyírás az oldószert a nyílásokba préseli, és elősegíti az oldódást.

Ömledékes szálképzéshez használt polimerek, például nejlon, olefin, poliészter, saran vagy sulfar esetén az ultrahangos kezelés előtti hőkezelés segíthet a polimert ridegebbé tenni. Ez a kemencés kiégetésnek nevezett eljárás hamuvá alakítja a megkeményedett polimert. A tisztításhoz víz (legfeljebb 25wt% foszforsavval) vagy olaj használható egyszerű csatolófolyadékként az ultrahangos szonotróda és a fonófej között.
A szonotródás ultrahangos kezelés sokkal intenzívebb, mint a tisztítótartályokban végzett kezelés, és a hanghullámok közvetlenül a fonófej csatornáinak kimenetei felé irányulnak. Ez mélyebb és gyorsabb tisztítást eredményez. Egyedi csatornák és pórusok esetén az UP100H használatát javasoljuk a hegyes MS2 csúccsal. Ez költséghatékony ultrahangos készülék kézben tartott vagy állványra szerelt működtetéshez. Többpórusú fonófejek vagy extrudáló szerszámlemezek esetén: UIP1000hdT speciális, 100mm átmérőjű szonotródával.