Ultrasunete pentru filarea fibrelor polimerice

Filarea fibrelor polimerice pentru utilizare în textile și țesături este o formă specializată de extrudare, care utilizează o filieră pentru a forma multiple filamente sintetice continue. Ultrasunetele pot fi utilizate pentru diverse tipuri de filare: uscată, cu jet umed, din topitură și din gel. Aplicațiile ultrasonice includ curățarea filierelor, amestecarea, dizolvarea, polimerizarea și fluidizarea prin forfecare.

Dizolvarea polimerilor și tratarea chimică

Pentru ca polimerul să poată fi filat, acesta trebuie transformat într-o stare fluidă. Prin urmare, cu excepția cazului în care polimerul este topit, acesta este dizolvat sau tratat chimic pentru a forma derivați solubili sau termoplastici.

În această etapă, dispozitivele cu ultrasunete Hielscher asistă și accelerează procesul de dizolvare, precum și interacțiunea chimică cu reactivii. În acest scop, particulele solide de polimer sunt suspendate în solvent sau acid. Acest amestec este fie pompat printr-un reactor cu ultrasunete, fie procesat într-un rezervor cu agitare echipat cu sonde ultrasonice, unde particulele se dizolvă rapid datorită forfecării cavitaționale intense. Astfel se obține o soluție polimerică omogenă și uniformă. Vă rugăm să urmăriți videoclipul de mai jos pentru o demonstrație a dizolvării cu ultrasunete folosind un sonicator cu sondă (UP200St).

Acest videoclip prezintă procesul rapid de dizolvare cu ultrasunete a unei bomboane de jeleu. Omogenizarea și dizolvarea cu ultrasunete reprezintă o metodă rapidă și fiabilă de preparare a probelor de orice dimensiune.

Curățarea cu ultrasunete a filierelor

O filieră este o placă-matriță cu pori multipli prin care un fluid polimeric este extrudat pentru a forma fibre sintetice continue. La ieșirea din orificiile mici ale matriței de extrudare, fluidul polimeric vâscos începe să se solidifice, iar lanțurile polimerice individuale tind să se alinieze în fibră datorită curgerii vâscoase. În acest punct, polimerul solid poate începe să se acumuleze la ieșirea orificiului fin și în interiorul acesteia, ceea ce duce la o curgere mai lentă și, în cele din urmă, la blocarea unui canal al plăcii-matriță.

Curățarea plăcilor de extrudare a fibrelor de polimerul solid este o sarcină dificilă, deoarece canalele individuale au de regulă un diametru foarte mic. Sondele ultrasonice Hielscher sunt utilizate pentru a expune plăcile-matriță de extrudare a fibrelor polimerice unor jeturi lichide cavitaționale intense, suficient de puternice pentru a îndepărta polimerul solid și impuritățile – dar suficient de blânde pentru a nu deteriora geometria delicată a capilarelor filierei. Acest ultim aspect reprezintă un avantaj major în comparație cu acele de curățare, sârmele sau burghiele. Deși acele de curățare sunt instrumente fine, create pentru a curăța capilare de dimensiuni mici, curățarea repetată deteriorează dimensiunea, forma și netezimea capilarelor. În final, timpul necesar pentru curățarea filierelor cu canale multiple reprezintă, de asemenea, un factor de cost semnificativ.

Pentru acetat, triacetat, acrilic, modacrilic, polibenzimidazol, spandex sau vinyon, solventul utilizat pentru dizolvarea polimerului poate fi folosit și în scopuri de curățare. În acest caz, forfecarea cavitațională va presa solventul în orificii și va favoriza dizolvarea.

Pentru polimerii filați din topitură, cum ar fi nailonul, olefina, poliesterul, saranul sau sulfarul, tratamentul termic înainte de sonicare poate ajuta la creșterea fragilității polimerului. Acest proces, numit ardere în cuptor, reduce polimerul întărit la cenușă. Pentru curățare, apa (cu până la 25wt% acid fosforic) sau uleiul pot fi utilizate ca simplu fluid de cuplare între sonotrodă și filieră.
Sonicarea cu sondă este mult mai intensă decât băile de curățare, iar undele sonore sunt direcționate direct către orificiile de ieșire ale canalelor filierei. Aceasta are ca rezultat o curățare mai profundă și mai rapidă. Pentru canale și pori individuali, vă recomandăm utilizarea UP100H cu vârful ascuțit MS2. Acesta este un dispozitiv cu ultrasunete rentabil, care poate fi operat ținut în mână sau montat pe stativ. Pentru filierele cu pori multipli sau plăcile-matriță de extrudare, UIP1000hdT cu o sonotrodă specială cu diametrul de 100mm.