ポリマー繊維紡糸のための超音波技術

繊維や織物に使用されるポリマー繊維の紡糸は、紡糸口金を使用して複数の連続合成フィラメントを形成する押出成形の特殊な形態です。超音波は、ドライ、ジェットウェット、メルト、ゲルなど様々なタイプの紡糸に使用できます。超音波の用途は以下の通りです。 スピナレット洗浄, ミキシング, 溶解, 重合 そして 剪断薄膜化.

ポリマーの溶解と化学処理

ポリマーが紡糸されるためには、流動状態に変換されなければならない。したがって、ポリマーを溶融させない限り、溶解させるか、化学的に処理して可溶性または熱可塑性の誘導体を形成させる。

この段階でHielscherの超音波装置 溶解プロセスを助け、促進すると同様である。 試薬との化学的相互作用.そのためには、固体ポリマー粒子を溶媒または酸に懸濁させる。この混合物は、超音波リアクターを通してポンプで送られるか、超音波プローブを備えた攪拌タンクで処理される。これにより、均質で均一なポリマー溶液が生成される。プローブ型超音波発生装置を使用した超音波溶解の実演については、以下のビデオをご覧ください(UP200St).

超音波紡糸口金洗浄

紡糸口金は、連続合成繊維を形成するためにポリマー流体を押し出す多孔ダイプレートである。押し出しダイの細いオリフィスを出ると、粘性のあるポリマー流体が固化し始め、粘性流のために個々のポリマー鎖が繊維内で整列する傾向があります。この時点で、固形ポリマーが微細オリフィスの出口やその中に蓄積し始め、流れが遅くなり、最終的にはダイプレート・チャンネルが閉塞します。

個々の流路は一般的に直径が非常に小さいため、固体ポリマーからファイバー押出プレートを洗浄するのは困難な作業です。Hielscher社製の超音波プローブは、ポリマーファイバー押出ダイプレートを、固体ポリマーと不純物を除去するのに十分な強度を持つ、強力なキャビテーション液体ジェットにさらすために使用される。 – しかし、紡糸口金の繊細な形状を損なわない程度に柔らかい。後者は、クリーニング針、ワイヤー、ドリルと比較した場合、大きな利点です。洗浄針は小さな寸法のキャピラリーを洗浄するために作られた微細なツールですが、洗浄を繰り返すとキャピラリーのサイズ、形状、滑らかさが損なわれます。最後に、マルチチャンネルスピナレットの洗浄に必要な時間もまた、重要なコスト要因である。

アセテート、トリアセテート、アクリル、モダアクリル、ポリベンゾイミダゾール、スパンデックス、ビニヨンの場合、ポリマーの溶解に使用する溶剤を洗浄目的にも使用できる。この場合、キャビテーションせん断によって溶剤がオリフィスに押し込まれ、溶解が促進される。

ナイロン、オレフィン、ポリエステル、サラン、サルファーなどの溶融紡糸ポリマーの場合、超音波処理の前に熱処理を行うと、ポリマーがより脆くなることがある。オーブンバーンアウトと呼ばれるこの処理により、硬くなったポリマーは灰になる。洗浄には、超音波プローブと紡糸口金間の単純なカップリング流体として、水（最大25wt%のリン酸を含む）またはオイルを使用することができます。
プローブ式超音波洗浄は洗浄槽よりもはるかに強力で、音波は紡糸口金に直接照射されます。その結果、より深く、より速い洗浄が可能になります。単一チャンネルや細孔の洗浄には 先端が尖ったMS2チップ付きUP100H.ハンドヘルドでもスタンドマウントでも使用できる、コストパフォーマンスの高い超音波装置です。多孔スピナレットや押出ダイプレートには UIP1000hdT と直径100mmの特殊プローブ.