Ultrasuoni per la filatura di fibre polimeriche

La filatura di fibre polimeriche per uso tessile e tessile è una forma specializzata di estrusione, che utilizza una filiera per formare molteplici filamenti sintetici continui. Gli ultrasuoni possono essere utilizzati per vari tipi di filatura: filatura a secco, a getto d'acqua, a getto d'acqua, a fusione e a gel. Le applicazioni a ultrasuoni includono Pulizia di Spinneret, Miscelazione, dissoluzione, Polimerizzazione e cesoia - diradamento.

Scioglimento dei polimeri e trattamento chimico

Affinché il polimero possa essere filato, deve essere convertito in uno stato fluido. Pertanto, a meno che il polimero non sia fuso, viene sciolto o trattato chimicamente per formare derivati solubili o termoplastici.

A questo punto i dispositivi ad ultrasuoni Hielscher assistere e accelerare il processo di dissoluzionecosì come l'elemento interazione chimica con i reagenti. Per questo, le particelle solide del polimero sono sospese nel solvente o nell'acido. Questa miscela viene pompata attraverso un reattore ad ultrasuoni o lavorata in una vasca agitata con sonde ad ultrasuoni, dove le particelle si dissolvono rapidamente a causa dell'elevato taglio cavitazionale. Questo crea una soluzione polimerica omogenea e uniforme. Si prega di vedere il video qui sotto per una dimostrazione di dissoluzione ultrasonica con un tipo di sonda ad ultrasuoni (UP200St).

Sciogliere una delle tante applicazioni di potenza dell'ecografia. Il video dimostra la rapida dissoluzione di un orso gommoso in acqua con l'Hielscher UP200St.

Sciogliere un orso gommoso in acqua con UP200St

spinneret multiforo

Soluzione polimerica Degassazione della soluzione

Le soluzioni polimeriche viscose, come la poli(p-fenilentereftalammide) (PPTA), in acido solforico concentrato sono viscose e spesso non newtoniane. Le soluzioni richiedono Degasaggio per garantire la continuità delle fibre in uscita dalla filatoio. Quando gli ultrasuoni vengono applicati per la miscelazione, l'omogeneizzazione o la dissoluzione, favorisce il degasaggio. Il video qui sotto mostra il degasaggio/de-aerazione del petrolio (in tempo reale).

La disidratazione dei liquidi è una potente applicazione dei dispositivi ad ultrasuoni Hielscher. Il video mostra l'Hielscher UP200S durante la degassificazione del petrolio.

Degasaggio dell'olio con l'UP200S con sonotrodo S40

Pulizia Spinneret ad ultrasuoni

Una Spinneret è una piastra matrice a più pori attraverso la quale un fluido polimerico viene estruso per formare fibre sintetiche continue. All'uscita dai piccoli orifizi della filiera di estrusione, il fluido polimerico viscoso inizia a solidificarsi e le singole catene polimeriche tendono ad allinearsi nella fibra a causa del flusso viscoso. A questo punto il polimero solido può iniziare ad accumularsi all'uscita dell'orifizio fine, con conseguente flusso più lento ed eventualmente in un canale bloccato della piastra matrice.

spinneret polimero
La pulizia delle piastre di estrusione delle fibre dal polimero solido è un compito difficile, in quanto i singoli canali sono in genere di diametro molto piccolo. Le sonde ad ultrasuoni Hielscher sono utilizzate per esporre le piastre di estrusione della fibra polimerica a getti di liquidi cavitazionali intensi, che sono abbastanza forti da rimuovere il polimero solido e le impurità. – ma abbastanza morbido da non danneggiare la delicata geometria dei capillari della filiera. Quest'ultimo è un grande vantaggio rispetto agli aghi per la pulizia di aghi, fili o trapani. Anche se gli aghi per la pulizia sono utensili fini, creati per pulire capillari di piccole dimensioni, la pulizia ripetuta danneggia le dimensioni, la forma e la levigatezza dei capillari. Infine, anche il tempo necessario per la pulizia di spinnerets multicanale è un fattore di costo significativo.

Per acetato, triacetato, acrilico, modacrilico, polibenzimidazolo, spandex o vinyon il solvente utilizzato per la dissoluzione del polimero può essere utilizzato anche per la pulizia. In questo caso la cesoia cavitazionale preme il solvente negli orifizi e favorisce la dissoluzione.

Per i polimeri che girano per fusione, come nylon, olefina, poliestere, saran o zolfo, il trattamento termico prima della sonicazione può aiutare a rendere il polimero più fragile. Questo processo chiamato combustione in forno riduce il polimero indurito in cenere. Per la pulizia, l'acqua (fino al 25wt% di acido fosforico) o l'olio può essere utilizzato come semplice fluido di accoppiamento tra la sonda ad ultrasuoni e lo spinneret.
UP100H con sonda MS2 per la pulizia di spinneret ad ultrasuoniLa sonicazione di tipo sonda è molto più intensa rispetto alla pulizia dei serbatoi e le onde sonore sono dirette direttamente verso le uscite del canale dello spinneret. Il risultato è una pulizia più profonda e veloce. Per i canali singoli e i pori, si consiglia di utilizzare l'opzione UP100H con la punta appuntita MS2. Si tratta di un dispositivo a ultrasuoni economico per il funzionamento manuale o da tavolo. Per gli spinnerets multi-pore o le piastre di estrusione, la UIP1000hdT con una speciale sonda da 100mm di diametro.

aghi per pulizia spinneret

Polimerizzazione ad ultrasuoni assistita

Per processi di filatura diretta, le sonde ad ultrasuoni Hielscher assistono l'interazione tra i reagenti e/o catalizzatori durante la formulazione e la polimerizzazione del polimero, ad esempio il poliestere.

Elaborazione ultrasonica del gel

Durante la filatura del gel (ad es. polietilene, aramide), i reattori ad ultrasuoni possono essere utilizzati per la formulazione del gel e per lo shear-thinning del gel prima dell'estrusione. Il taglio cavitazionale determina una temporanea minore interazione tra le catene polimeriche. In questo modo la viscosità diminuisce. – che richiedono una minore pressione, consentendo la produzione di filamenti più fini o aumentando la produzione di estrusione.

Nanomateriali che disperdono

I reattori ad ultrasuoni Hielscher sono un mezzo efficace per la dispersione di nanomateriali, come ad esempio nanotubi di carbonioossidi di metallo o Pigmenti. La cavitazione ad ultrasuoni rompe gli agglomerati a disperde le particelle in modo omogeneo.

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