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高分子繊維の紡糸のための超音波

繊維や布地に使用す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特殊な押出成形形態です。超音波は、乾式、ジェットウェット、溶融、ゲル紡糸など、さまざまなタイプの紡糸に使用できます。超音波アプリケーションには以下が含まれます 紡糸口金のクリーニング, 混合, 溶解, 重合 そして せん断間伐.

ポリマー溶解と化学処理

ポリマーを紡糸するには、ポリマーを流体状態に変換する必要があります。したがって、ポリマーが溶融しない限り、ポリマーは溶解または化学的に処理されて、可溶性または熱可塑性誘導体を形成します。

この段階では、ヒールシャー超音波装置 溶解プロセスを支援および加速します、および 試薬との化学的相互作用.このために、固体ポリマー粒子は溶媒または酸に懸濁されます。この混合物は、超音波反応器を通してポンプで送られるか、または超音波プローブを用いて攪拌タンク内で処理され、そこで粒子は高いキャビテーションせん断のために急速に溶解する。これにより、均質で均一なポリマー溶液が作成されます。プローブ型超音波装置(UP200セント).

このビデオでは、ゼリーベイビーを超音波で溶解する迅速なプロセスを示しています。超音波均質化および溶解は、あらゆるサイズのサンプルを調製するための迅速で信頼性の高い手段です。

超音波溶解 - 例:グミベアの溶解

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マルチホール紡糸口金

ポリマー溶液の脱気

濃硫酸中のポリ(p-フェニレンテレフタルアミド)(PPTA)などの粘性ポリマー溶液は粘性があり、多くの場合、非ニュートンです。ソリューションには 脱 ガス 連続繊維が紡糸口金から出るようにします。超音波を混合、均質化、または溶解に適用すると、脱気が促進されます。以下のビデオは、オイルの脱気/脱気(リアルタイム)を示しています。

液体の脱速は、ヒールシャー超音波装置の強力なアプリケーションです。ビデオは、石油の脱気中のヒールシャーUP200Sを示しています。

UP200SとソノトロードS40を使用したオイルの脱気

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超音波紡糸口金のクリーニング

紡糸口金は、ポリマー流体が押し出されて連続的な合成繊維を形成する多孔質ダイプレートです。押出ダイの小さなオリフィスを出ると、粘性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、固体ポリマーは微細なオリフィスの出口で蓄積し始め、その結果、流れが遅くなり、最終的にはダイプレートチャネルが詰まります。

ポリマー紡糸口金
固体ポリマーからの繊維押出プレートの洗浄は、個々のチャネルの直径が通常非常に小さいため、困難な作業です。ヒールシャー超音波プローブは、固体ポリマーと不純物を除去するのに十分な強度である強烈なキャビテーション液体ジェットにポリマー繊維押出ダイプレートをさらすために使用されます – それでいて、紡糸口金の毛細血管の繊細な形状を損なわないほど柔らかいです。後者は、クリーニングニードル、ワイヤー、ドリルと比較した場合、大きな利点です。クリーニング針は細かい道具ですが、小さな寸法の毛細血管をクリーニングするために作られたクリーニングを繰り返すと、毛細血管のサイズ、形状、滑らかさが損なわれます。最後に、マルチチャンネル紡糸口金の洗浄に必要な時間も重要なコスト要因です。

アセテート、トリアセテート、アクリル、モダクリル、ポリベンズイミダゾール、スパンデックス、またはビニヨンの場合、ポリマーを溶解するために使用される溶剤は、洗浄目的にも使用できます。この場合、キャビテーションせん断は溶媒をオリフィスに押し込み、溶解を促進します。

ナイロン、オレフィン、ポリエステル、サランまたはスルファールのような溶融紡糸ポリマーの場合、超音波処理前の熱処理はポリマーをより脆くするのを助けるかもしれません。このプロセスはオーブンバーンアウトと呼ばれ、硬化したポリマーを灰に還元します。洗浄のために、水(最大25wt%のリン酸を含む)または油を超音波プローブと紡糸口金との間の単純な結合流体として使用することができる。
超音波紡糸口金洗浄用のMS2プローブを備えたUP100Hプローブタイプの超音波処理は、洗浄タンクよりもはるかに強力であり、音波は紡糸口金チャネル出口に直接向けられます。これにより、より深く、より迅速にクリーニングできます。単一チャネルと細孔の場合は、 UP100H MS2チップ付き.これは、ハンドヘルドまたはスタンドマウント操作用の費用対効果の高い超音波装置です。多孔紡糸口金または押出ダイプレートの場合、 UIP1000hdT、直径100mmの特殊プローブ付き.

紡糸口金クリーニングニードル

超音波支援重合

直接紡糸プロセスの場合、ヒールシャー超音波プローブは、ポリマー、例えばポリエステルの配合および重合中に反応物および/または触媒との間の相互作用を支援する。

超音波ゲル処理

ゲル紡糸(ポリエチレン、アラミドなど)の場合、超音波反応器をゲルの製剤化、および押出し前のゲルのせん断減粘に使用できます。キャビテーションせん断により、ポリマー鎖間の相互作用が一時的に低下します。これにより、粘度が低下します – 必要な圧力が少なくて済むため、より細いフィラメントを作ることができ、押出しのスループットが向上します。

ナノ材料分散

ヒールシャー超音波反応器は、ナノ材料を分散させるための効果的な手段です。 カーボンナノチューブ、金属酸化物、または 顔料.超音波キャビテーションは、粒子を均一に分散させることで凝集体を破砕します。

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