Ultra-sons para a fiação de fibras de polímero

A fiação de fibras de polímero para utilização em têxteis e tecidos é uma forma especializada de extrusão, que utiliza uma fieira para formar múltiplos filamentos sintéticos contínuos. Os ultra-sons podem ser utilizados para vários tipos de fiação: fiação a seco, a jato, por fusão e por gel. As aplicações ultra-sónicas incluem Limpeza da fieira, Mistura, Dissolução, Polimerização e desbaste por cisalhamento.

Dissolução de polímeros e tratamento químico

Para que o polímero possa ser fiado, tem de ser convertido num estado fluido. Por conseguinte, a menos que o polímero seja fundido, é dissolvido ou tratado quimicamente para formar derivados solúveis ou termoplásticos.

Nesta fase, os aparelhos de ultra-sons Hielscher ajudar e acelerar o processo de dissolução, bem como o interação química com reagentes. Para tal, as partículas sólidas de polímero são suspensas no solvente ou no ácido. Esta mistura é bombeada através de um reator de ultra-sons ou processada num tanque agitado com sondas de ultra-sons, onde as partículas se dissolvem rapidamente devido ao elevado cisalhamento cavitacional. Isto cria uma solução de polímero homogénea e uniforme. Por favor, veja o vídeo abaixo para uma demonstração de dissolução ultra-sônica usando um ultrasonicator tipo sonda (UP200St).

Limpeza da fieira por ultra-sons

Uma fieira é uma placa de matriz com vários poros através da qual um fluido polimérico é extrudido para formar fibras sintéticas contínuas. Ao sair dos pequenos orifícios da matriz de extrusão, o fluido polimérico viscoso começa a solidificar e as cadeias individuais do polímero tendem a alinhar-se na fibra devido ao fluxo viscoso. Nesta altura, o polímero sólido pode começar a acumular-se na saída do orifício fino, resultando num fluxo mais lento e, eventualmente, num canal de placa de matriz bloqueado.

A limpeza de placas de extrusão de fibras de polímero sólido é uma tarefa difícil, uma vez que os canais individuais são tipicamente muito pequenos em diâmetro. As sondas ultra-sónicas Hielscher são utilizadas para expor as placas de extrusão de fibras de polímero a jactos de líquido cavitacional intensos, suficientemente fortes para remover o polímero sólido e as impurezas – mas suficientemente suave para não danificar a delicada geometria dos capilares da fieira. Esta última é uma grande vantagem, quando comparada com agulhas de limpeza, fios ou brocas. Embora as agulhas de limpeza sejam instrumentos finos, criados 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 é também um fator de custo significativo.

Para acetato, triacetato, acrílico, modacrílico, polibenzimidazol, spandex ou vinyon, o solvente utilizado para dissolver o polímero também pode ser utilizado para fins de limpeza. Neste caso, o cisalhamento cavitacional pressionará o solvente para dentro dos orifícios e promoverá a dissolução.

Para polímeros de fiação por fusão, como o nylon, a olefina, o poliéster, o saran ou o sulfar, o tratamento térmico antes da sonicação pode ajudar a tornar o polímero mais frágil. Este processo, denominado queima em forno, reduz o polímero endurecido a cinzas. Para a limpeza, pode ser utilizada água (com um máximo de 25 % de ácido fosfórico) ou óleo como um simples fluido de acoplamento entre a sonda de ultra-sons e a fieira.
A sonicação do tipo sonda é muito mais intensa do que os tanques de limpeza e as ondas sónicas são dirigidas diretamente para as saídas do canal da fieira. Isto resulta numa limpeza mais profunda e mais rápida. Para canais e poros individuais, recomendamos a utilização do UP100H com a ponta MS2 pontiaguda. Este é um dispositivo ultrassónico económico para funcionamento manual ou montado em suporte. Para fieiras com vários poros ou placas de extrusão, o UIP1000hdT com uma sonda especial de 100 mm de diâmetro.