Ultrassom para a fiação de fibras poliméricas

A fiação de fibras poliméricas para uso em têxteis e tecidos é uma forma especializada de extrusão, que usa uma fieira para formar vários filamentos sintéticos contínuos. O ultrassom pode ser usado para vários tipos de fiação: fiação seca, úmida, fundida e gel. As aplicações ultrassônicas incluem Limpeza de fieira, mistura, dissolução, polimerização e desbaste de cisalhamento.

Dissolução de polímeros e tratamento químico

Para que o polímero seja fiado, ele deve ser convertido em um estado fluido. Portanto, a menos que o polímero seja derretido, ele é dissolvido ou tratado quimicamente para formar derivados solúveis ou termoplásticos.

Nesta fase, os dispositivos ultrassônicos Hielscher auxiliar e acelerar o processo de dissolução, bem como o interação química com reagentes. Para isso, partículas sólidas de polímero são suspensas no solvente ou ácido. Essa mistura é bombeada através de um reator ultrassônico ou processada em um tanque agitado com sondas ultrassônicas, onde as partículas se dissolvem rapidamente devido ao alto cisalhamento cavitacional. Isso cria uma solução de polímero homogênea e uniforme. Veja o vídeo abaixo para uma demonstração de dissolução ultrassônica usando um ultrassônico tipo sonda (UP200St).

Limpeza ultrassônica da fieira

Uma fieira é uma placa de matriz multiporos através da qual um fluido polimérico é extrudado para formar fibras sintéticas contínuas. Ao sair dos pequenos orifícios da matriz de extrusão, o fluido polimérico viscoso começa a solidificar e as cadeias poliméricas individuais tendem a se alinhar na fibra por causa do fluxo viscoso. Nesse ponto, o polímero sólido pode começar a se acumular na saída do orifício fino, resultando em um fluxo mais lento e, eventualmente, em um canal de placa de matriz bloqueado.

A limpeza de placas de extrusão de fibra de polímero sólido é uma tarefa difícil, pois os canais individuais são normalmente muito pequenos em diâmetro. As sondas ultrassônicas Hielscher são usadas para expor as placas de extrusão de fibra polimérica a intensos jatos de líquido cavitacional, que são fortes o suficiente para remover o polímero sólido e as impurezas – mas macio o suficiente para não danificar a delicada geometria dos capilares da fieira. Este último é uma grande vantagem, quando comparado com agulhas de limpeza, fios ou brocas. Embora as agulhas de limpeza sejam ferramentas finas, criadas para limpar capilares de pequenas dimensões, a limpeza repetida danifica o tamanho, a forma e a suavidade dos capilares. Finalmente, o tempo necessário para a limpeza de fieiras multicanal também é um fator de custo significativo.

Para acetato, triacetato, acrílico, modacrílico, polibenzimidazol, elastano ou vinion, o solvente usado para dissolver o polímero também pode ser usado para fins de limpeza. Nesse caso, o cisalhamento cavitacional pressionará o solvente nos orifícios e promoverá a dissolução.

Para polímeros de fiação por fusão, como náilon, olefina, poliéster, saran ou sulfar, o tratamento térmico antes da sonicação pode ajudar a tornar o polímero mais quebradiço. Esse processo, chamado de queima do forno, reduz o polímero endurecido a cinzas. Para a limpeza, água (com até 25% em peso de ácido fosfórico) ou óleo podem ser usados como um fluido de acoplamento simples entre a sonda ultrassônica e a fieira.
A sonicação do tipo sonda é muito mais intensa do que a limpeza de tanques e as ondas sônicas são direcionadas diretamente para as saídas do canal da fieira. Isso resulta em uma limpeza mais profunda e rápida. Para canais e poros únicos, recomendamos o uso do método UP100H com a ponta MS2 pontiaguda. Este é um dispositivo ultrassônico econômico para operação manual ou montada em suporte. Para fieiras multiporos ou placas de matriz de extrusão, o UIP1000hdT com uma sonda especial de 100 mm de diâmetro.