Ultrasonik untuk Pemintalan Serat Polimer

Pemintalan serat polimer untuk digunakan dalam tekstil dan kain merupakan bentuk ekstrusi khusus yang menggunakan spinneret untuk membentuk sejumlah filamen sintetis kontinu. Ultrasonik dapat digunakan untuk berbagai jenis pemintalan: pemintalan kering, jet basah, leleh, dan gel. Aplikasi ultrasonik meliputi pembersihan spinneret, pencampuran, pelarutan, polimerisasi dan penurunan viskositas akibat geser.

Pelarutan Polimer dan Perlakuan Kimia

Agar polimer dapat dipintal, polimer harus diubah menjadi fluida. Oleh karena itu, jika polimer tidak dilelehkan, polimer dilarutkan atau diberi perlakuan kimia untuk membentuk turunan yang dapat larut atau bersifat termoplastik.

Pada tahap ini, perangkat ultrasonik Hielscher membantu dan mempercepat proses pelarutan, serta interaksi kimia dengan reagen. Untuk tujuan ini, partikel polimer padat disuspensikan dalam pelarut atau asam. Campuran ini dipompa melalui reaktor ultrasonik atau diproses dalam tangki berpengaduk dengan probe ultrasonik, tempat partikel larut dengan cepat akibat gaya geser kavitasi yang tinggi. Proses ini menghasilkan larutan polimer yang homogen dan seragam. Silakan lihat video di bawah untuk demonstrasi pelarutan ultrasonik menggunakan sonikator tipe probe (UP200St).

Video ini memperagakan proses pelarutan cepat permen jeli berbentuk bayi secara ultrasonik. Homogenisasi dan pelarutan ultrasonik merupakan cara yang cepat dan andal untuk menyiapkan sampel dari berbagai ukuran.

Pembersihan Spinneret secara Ultrasonik

Spinneret adalah pelat cetakan berpori banyak yang dilalui fluida polimer saat diekstrusi untuk membentuk serat sintetis kontinu. Saat keluar dari lubang-lubang kecil cetakan ekstrusi, fluida polimer yang kental mulai memadat dan masing-masing rantai polimer cenderung tersusun sejajar di dalam serat akibat aliran viskos. Pada tahap ini, polimer padat dapat mulai menumpuk pada dan di dalam bagian keluaran lubang kecil tersebut, sehingga aliran melambat dan akhirnya saluran pelat cetakan tersumbat.

Membersihkan pelat ekstrusi serat dari polimer padat merupakan tugas yang sulit karena setiap saluran biasanya memiliki diameter yang sangat kecil. Probe ultrasonik Hielscher digunakan untuk memaparkan pelat cetakan ekstrusi serat polimer pada semburan cairan kavitasi yang intens, yang cukup kuat untuk menghilangkan polimer padat dan pengotor – namun cukup lembut sehingga tidak merusak geometri kapiler spinneret yang rentan. Sifat terakhir ini merupakan keunggulan utama dibandingkan dengan jarum pembersih, kawat, atau mata bor. Meskipun jarum pembersih merupakan alat berukuran halus yang dibuat untuk membersihkan kapiler berdimensi kecil, pembersihan berulang merusak ukuran, bentuk, dan kehalusan kapiler. Terakhir, waktu yang dibutuhkan untuk membersihkan spinneret dengan banyak saluran juga merupakan faktor biaya yang signifikan.

Untuk asetat, triasetat, akrilik, modakrilik, polibenzimidazol, spandeks, atau vinyon, pelarut yang digunakan untuk melarutkan polimer juga dapat digunakan untuk pembersihan. Dalam hal ini, gaya geser kavitasi akan menekan pelarut masuk ke dalam lubang dan membantu pelarutan.

Untuk polimer yang dipintal dari lelehan, seperti nilon, olefin, poliester, saran, atau sulfar, perlakuan panas sebelum sonikasi dapat membantu membuat polimer lebih rapuh. Proses yang disebut pembakaran dalam oven ini mengubah polimer yang telah mengeras menjadi abu. Untuk pembersihan, air (dengan asam fosfat hingga 25wt%) atau minyak dapat digunakan sebagai cairan kopling sederhana antara probe ultrasonik dan spinneret.
Sonikasi tipe probe jauh lebih intens daripada pembersihan dalam tangki pembersih, dan gelombang suara diarahkan langsung ke bagian keluaran saluran spinneret. Hal ini menghasilkan pembersihan yang lebih mendalam dan lebih cepat. Untuk saluran dan pori tunggal, kami merekomendasikan penggunaan UP100H dengan ujung MS2 yang runcing. Perangkat ultrasonik ini hemat biaya dan dapat dioperasikan dengan dipegang tangan atau dipasang pada penyangga. Untuk spinneret berpori banyak atau pelat cetakan ekstrusi, UIP1000hdT dengan probe khusus berdiameter 100mm.