Ултразвук за испредање полимерних влакана

Испредање полимерних влакана за употребу у текстилу и тканинама специјализовани је облик екструзије при којем се користи млазница за испредање ради формирања више непрекидних синтетичких филамената. Ултразвук се може користити за различите врсте испредања: суво, млазно-мокро, из растопа и из гела. Примене ултразвука обухватају чишћење млазница за испредање, мешање, растварање, полимеризацију и смањење вискозности под дејством смицања.

Растварање полимера и хемијска обрада

Да би се полимер могао испредати, мора се превести у течно стање. Стога, ако се полимер не топи, он се раствара или хемијски обрађује како би се добили растворљиви или термопластични деривати.

У овој фази ултразвучни уређаји Hielscher потпомажу и убрзавају процес растварања, као и хемијску интеракцију са реагенсима. У ту сврху се чврсте честице полимера суспендују у растварачу или киселини. Ова смеша се или пумпа кроз ултразвучни реактор или обрађује у резервоару са мешалицом и ултразвучним сондама, где се честице брзо растварају услед интензивног кавитационог смицања. Тако настаје хомоген и уједначен раствор полимера. Погледајте видео испод за приказ ултразвучног растварања помоћу ултразвучног уређаја са сондом (UP200St).

Овај видео приказује брз поступак ултразвучног растварања желе бомбоне. Ултразвучна хомогенизација и растварање представљају брз и поуздан начин припреме узорака свих величина.

Ултразвучно чишћење млазница за испредање

Млазница за испредање је матрична плоча са више отвора кроз коју се екструдира полимерна течност ради формирања непрекидних синтетичких влакана. При изласку из малих отвора екструзионе матрице, вискозна полимерна течност почиње да очвршћава, а појединачни полимерни ланци имају тенденцију да се усмере дуж влакна услед вискозног струјања. У том тренутку чврст полимер може почети да се накупља на излазу из уског отвора и унутар њега, што доводи до споријег протока и на крају до зачепљења канала матричне плоче.

Чишћење плоча за екструзију влакана од чврстог полимера тежак је задатак, јер су пречници појединачних канала обично веома мали. Ултразвучне сонде Hielscher користе се за излагање матричних плоча за екструзију полимерних влакана интензивним кавитационим млазевима течности, који су довољно снажни да уклоне чврст полимер и нечистоће – а ипак довољно благи да не оштете осетљиву геометрију капилара млазнице за испредање. Ово последње је велика предност у поређењу са иглама за чишћење, жицама или бургијама. Иако су игле за чишћење фини алати направљени за чишћење капилара малих димензија, поновљено чишћење нарушава димензије, облик и глаткоћу капилара. На крају, време потребно за чишћење вишеканалних млазница за испредање такође је значајан чинилац трошкова.

За ацетат, триацетат, акрил, модакрил, полибензимидазол, спандекс или винион, растварач који се користи за растварање полимера може се користити и за чишћење. У том случају кавитационо смицање потискује растварач у отворе и поспешује растварање.

Код полимера који се испредају из растопа, као што су најлон, олефин, полиестер, саран или сулфар, топлотна обрада пре соникације може помоћи да полимер постане кртији. Овај поступак, који се назива спаљивање у пећи, претвара очврсли полимер у пепео. За чишћење се вода (са до 25wt% фосфорне киселине) или уље могу користити као једноставна течност за пренос ултразвучне енергије између ултразвучне сонде и млазнице за испредање.
Соникација помоћу сонде много је интензивнија од обраде у кадама за чишћење, а звучни таласи су усмерени директно ка излазима канала млазнице за испредање. То доводи до дубљег и бржег чишћења. За појединачне канале и поре препоручујемо употребу уређаја UP100H са шиљатим врхом MS2. Ово је економичан ултразвучни уређај за рад при држању у руци или постављању на статив. За млазнице за испредање са више отвора или матричне плоче за екструзију користи се UIP1000hdT са специјалном сондом пречника 100mm.