Ultradźwięki do przędzenia włókien polimerowych

Przędzenie włókien polimerowych do stosowania w tekstyliach i tkaninach jest wyspecjalizowaną formą wytłaczania, która wykorzystuje dyszę przędzalniczą do tworzenia wielu ciągłych włókien syntetycznych. Ultradźwięki mogą być stosowane do różnych rodzajów przędzenia: na sucho, na mokro, w stanie stopionym i żelowym. Zastosowania ultradźwięków obejmują Czyszczenie dyszy przędzalniczej, mieszania, Rozpuszczenie, polimeryzacja i przerzedzanie przez ścinanie.

Rozpuszczanie polimerów i obróbka chemiczna

Aby polimer mógł być przędzony, musi zostać przekształcony w stan płynny. Dlatego też, o ile polimer nie zostanie stopiony, jest rozpuszczany lub poddawany obróbce chemicznej w celu utworzenia rozpuszczalnych lub termoplastycznych pochodnych.

Na tym etapie urządzenia ultradźwiękowe Hielscher wspomagają i przyspieszają proces rozpuszczaniajak również interakcja chemiczna z odczynnikami. W tym celu stałe cząstki polimeru są zawieszone w rozpuszczalniku lub kwasie. Mieszanina ta jest pompowana przez reaktor ultradźwiękowy lub przetwarzana w mieszanym zbiorniku z sondami ultradźwiękowymi, gdzie cząstki rozpuszczają się szybko z powodu wysokiego ścinania kawitacyjnego. Tworzy to jednorodny i jednolity roztwór polimeru. Poniższy film przedstawia demonstrację rozpuszczania ultradźwiękowego za pomocą ultrasonografu typu sonda (UP200St).

Ultradźwiękowe czyszczenie dyszy przędzalniczej

Spinneret to wieloporowa matryca, przez którą wytłaczany jest płyn polimerowy w celu utworzenia ciągłych włókien syntetycznych. Po wyjściu z małych otworów matrycy do wytłaczania, lepki płyn polimerowy zaczyna krzepnąć, a poszczególne łańcuchy polimerowe mają tendencję do wyrównywania się we włóknie z powodu lepkiego przepływu. W tym momencie stały polimer może zacząć gromadzić się na wylocie drobnego otworu, powodując spowolnienie przepływu i ostatecznie zablokowanie kanału płyty matrycy.

Czyszczenie płyt do wytłaczania włókien ze stałego polimeru jest trudnym zadaniem, ponieważ poszczególne kanały mają zazwyczaj bardzo małą średnicę. Sondy ultradźwiękowe Hielscher są używane do wystawiania płyt matryc do wytłaczania włókien polimerowych na intensywne kawitacyjne strumienie cieczy, które są wystarczająco silne, aby usunąć stały polimer i zanieczyszczenia – a jednocześnie wystarczająco miękkie, aby nie uszkodzić delikatnej geometrii kapilar dyszy przędzalniczej. Jest to główna zaleta w porównaniu z igłami czyszczącymi, drutami lub wiertłami. Chociaż igły czyszczące są delikatnymi narzędziami, stworzonymi do czyszczenia kapilar o małych rozmiarach, wielokrotne czyszczenie uszkadza rozmiar, kształt i gładkość kapilar. Wreszcie, czas wymagany do czyszczenia wielokanałowych dysz przędzalniczych jest również istotnym czynnikiem kosztowym.

W przypadku octanu, trioctanu, akrylu, modakrylu, polibenzimidazolu, spandeksu lub winylonu rozpuszczalnik stosowany do rozpuszczania polimeru może być również stosowany do celów czyszczenia. W tym przypadku ścinanie kawitacyjne wtłoczy rozpuszczalnik do otworów i przyspieszy rozpuszczanie.

W przypadku polimerów do przędzenia w stanie stopionym, takich jak nylon, olefina, poliester, saran lub sulfar, obróbka cieplna przed sonikacją może pomóc uczynić polimer bardziej kruchym. Proces ten zwany wypalaniem w piecu redukuje utwardzony polimer do popiołu. Do czyszczenia można użyć wody (z dodatkiem do 25% wag. kwasu fosforowego) lub oleju jako prostego płynu sprzęgającego między sondą ultradźwiękową a dyszą przędzalniczą.
Sonikacja typu sonda jest znacznie bardziej intensywna niż czyszczenie zbiorników, a fale dźwiękowe są kierowane bezpośrednio do wylotów kanałów dysz przędzalniczych. Skutkuje to głębszym i szybszym czyszczeniem. W przypadku pojedynczych kanałów i porów zalecamy użycie sondy UP100H ze spiczastą końcówką MS2. Jest to ekonomiczne urządzenie ultradźwiękowe do pracy ręcznej lub na stojaku. W przypadku wieloporowych dysz przędzalniczych lub matryc do wytłaczania UIP1000hdT ze specjalną sondą o średnicy 100 mm.