Ultrazvok za predenje polimernih vlaken

Predenje polimernih vlaken za uporabo v tekstilu in tkaninah je specializirana oblika ekstruzije, ki uporablja spinneret za oblikovanje več neprekinjenih sintetičnih filamentov. Ultrazvok se lahko uporablja za različne vrste predenja: suho, mokro, talilno in gel predenje. Ultrazvočne aplikacije vključujejo Čiščenje centrifuge, mešanje, Raztapljanje, polimerizacija in strižno redčenje.

Raztapljanje polimerov in kemična obdelava

Da se polimer zavrti, ga je treba pretvoriti v tekoče stanje. Če se polimer ne stopi, se raztopi ali kemično obdela, da nastane topni ali termoplastični derivati.

Na tej stopnji Hielscher ultrazvočne naprave pomagati in pospeševati proces raztapljanja, pa tudi kemična interakcija z reagenci. Za to so trdni polimerni delci suspendirani v topilu ali kislini. Ta mešanica se črpa skozi ultrazvočni reaktor ali pa se obdeluje v mešanem rezervoarju z ultrazvočnimi sondami, kjer se delci hitro raztopijo zaradi visokega kavitacijskega striženja. To ustvari homogeno in enakomerno polimerno raztopino. Oglejte si spodnji videoposnetek za prikaz ultrazvočnega raztapljanja z ultrazvočnim sondo (UP200St).

Ultrazvočno čiščenje predilnice

Spinneret je večporna plošča, skozi katero se polimerna tekočina iztisne, da tvori neprekinjena sintetična vlakna. Pri izstopu iz majhnih odprtin ekstruzijske matrice se viskozna polimerna tekočina začne strjevati in posamezne polimerne verige se zaradi viskoznega toka ponavadi poravnajo v vlaknu. Na tej točki se lahko trdni polimer začne kopičiti na in na izhodu iz fine odprtine, kar povzroči počasnejši pretok in sčasoma blokiran kanal matrice.

Čiščenje plošč za ekstrudiranje vlaken iz trdnega polimera je težka naloga, saj so posamezni kanali običajno zelo majhnega premera. Hielscher ultrazvočne sonde se uporabljajo za izpostavljanje plošč za ekstrudiranje polimernih vlaken intenzivnim kavitacijskim tekočim curkom, ki so dovolj močni, da odstranijo trdni polimer in nečistoče – vendar dovolj mehka, da ne poškoduje občutljive geometrije kapilar spinneret. Slednje je velika prednost v primerjavi s čistilnimi iglami, žicami ali vrtalniki. Čeprav so čistilne igle fino orodje, ustvarjeno za čiščenje kapilar majhnih dimenzij, ponavljajoče čiščenje poškoduje velikost, obliko in gladkost kapilar. Končno, čas, potreben za čiščenje večkanalnih predilnic, je tudi pomemben stroškovni dejavnik.

Za acetat, triacetat, akril, modakril, polibenzimidazol, spandex ali vinion se lahko topilo, ki se uporablja za raztapljanje polimera, uporablja tudi za čiščenje. V tem primeru bo kavitacijska strižnica pritisnila topilo v odprtine in spodbudila raztapljanje.

Za polimere, ki se vrtijo s talino, kot so najlon, olefin, poliester, saran ali sulfar, lahko toplotna obdelava pred ultrazvočnim razbijanjem pripomore k temu, da je polimer bolj krhek. Ta postopek, imenovan izgorevanje pečice, zmanjša utrjeni polimer v pepel. Za čiščenje se lahko voda (z do 25 mas % fosforne kisline) ali olje uporablja kot preprosta spojna tekočina med ultrazvočno sondo in centrifugo.
Sonikacija tipa sonde je veliko bolj intenzivna kot čiščenje rezervoarjev, zvočni valovi pa so usmerjeni neposredno proti izhodom kanalov spinneret. To ima za posledico globlje in hitrejše čiščenje. Za posamezne kanale in pore priporočamo uporabo UP100H s koničasto konico MS2. To je stroškovno učinkovita ultrazvočna naprava za ročno ali stoječe delovanje. Za predilnice z več porami ali plošče za ekstrudiranje UIP1000hdT s posebno sondo s premerom 100 mm.