อัลตราโซนิกสำหรับการปั่นเส้นใยพอลิเมอร์

การปั่นเส้นใยพอลิเมอร์สำหรับใช้ในสิ่งทอและผ้าเป็นการอัดรีดรูปแบบเฉพาะทาง ซึ่งใช้หัวฉีดปั่นเส้นใยเพื่อสร้างเส้นใยสังเคราะห์แบบต่อเนื่องหลายเส้น อัลตราโซนิกสามารถใช้กับการปั่นเส้นใยประเภทต่าง ๆ ได้แก่ การปั่นแบบแห้ง แบบเจ็ตเปียก แบบหลอม และแบบเจล การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิกประกอบด้วย การทำความสะอาดหัวฉีดปั่นเส้นใย, การผสม, การละลาย, การเกิดพอลิเมอไรเซชัน และ การลดความหนืดด้วยแรงเฉือน.

การละลายพอลิเมอร์และการปรับสภาพทางเคมี

เพื่อให้สามารถปั่นพอลิเมอร์เป็นเส้นใยได้ ต้องเปลี่ยนพอลิเมอร์ให้อยู่ในสถานะของไหล ดังนั้น หากไม่ได้หลอมพอลิเมอร์ จะต้องละลายหรือปรับสภาพทางเคมีเพื่อให้เกิดอนุพันธ์ที่ละลายได้หรืออนุพันธ์เทอร์โมพลาสติก

ในขั้นตอนนี้ อุปกรณ์อัลตราโซนิกของ Hielscher ช่วยและเร่งกระบวนการละลาย, รวมถึง ปฏิสัมพันธ์ทางเคมีกับสารทำปฏิกิริยา. ในการนี้ อนุภาคพอลิเมอร์ของแข็งจะถูกแขวนลอยในตัวทำละลายหรือกรด ส่วนผสมนี้จะถูกสูบผ่านเครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิก หรือผ่านกระบวนการในถังกวนที่มีโพรบอัลตราโซนิก ซึ่งอนุภาคจะละลายอย่างรวดเร็วเนื่องจากแรงเฉือนสูงที่เกิดจากคาวิเทชัน ทำให้ได้สารละลายพอลิเมอร์ที่เป็นเนื้อเดียวกันและสม่ำเสมอ โปรดดูวิดีโอด้านล่างที่สาธิตการละลายด้วยอัลตราโซนิกโดยใช้เครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบ (UP200St).

วิดีโอนี้สาธิตกระบวนการละลายเยลลีรูปเด็กอย่างรวดเร็วด้วยอัลตราซาวนด์ การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันและการละลายด้วยอัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่รวดเร็วและเชื่อถือได้ในการเตรียมตัวอย่างทุกขนาด

การทำความสะอาดหัวฉีดปั่นเส้นใยด้วยอัลตราโซนิก

หัวฉีดปั่นเส้นใยคือแผ่นแม่พิมพ์ที่มีรูหลายรู ซึ่งของไหลพอลิเมอร์ถูกอัดรีดผ่านเพื่อสร้างเส้นใยสังเคราะห์แบบต่อเนื่อง เมื่อออกจากรูขนาดเล็กของแม่พิมพ์อัดรีด ของไหลพอลิเมอร์ที่มีความหนืดจะเริ่มแข็งตัว และสายโซ่พอลิเมอร์แต่ละสายมีแนวโน้มที่จะเรียงตัวตามแนวเส้นใยเนื่องจากการไหลแบบหนืด ณ จุดนี้ พอลิเมอร์ของแข็งอาจเริ่มสะสมบริเวณและภายในทางออกของรูขนาดเล็ก ทำให้การไหลช้าลง และในที่สุดช่องทางในแผ่นแม่พิมพ์จะอุดตัน

การทำความสะอาดแผ่นอัดรีดเส้นใยเพื่อขจัดพอลิเมอร์ของแข็งเป็นงานที่ยาก เนื่องจากช่องทางแต่ละช่องมักมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กมาก โพรบอัลตราโซนิกของ Hielscher ใช้เพื่อให้แผ่นแม่พิมพ์อัดรีดเส้นใยพอลิเมอร์สัมผัสกับเจ็ตของเหลวรุนแรงที่เกิดจากคาวิเทชัน ซึ่งมีความแรงเพียงพอที่จะขจัดพอลิเมอร์ของแข็งและสิ่งเจือปน – แต่ยังอ่อนโยนเพียงพอที่จะไม่ทำลายรูปทรงอันละเอียดอ่อนของช่องรูฝอยในหัวฉีดปั่นเส้นใย คุณสมบัติประการหลังนี้เป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญเมื่อเทียบกับเข็มทำความสะอาด ลวด หรือดอกสว่าน แม้เข็มทำความสะอาดจะเป็นเครื่องมือขนาดเล็กที่สร้างขึ้นเพื่อทำความสะอาดช่องรูฝอยขนาดเล็ก แต่การทำความสะอาดซ้ำ ๆ ทำให้ขนาด รูปร่าง และความเรียบของช่องรูฝอยเสียหาย นอกจากนี้ เวลาที่ต้องใช้ในการทำความสะอาดหัวฉีดปั่นเส้นใยที่มีหลายช่องทางยังเป็นปัจจัยด้านต้นทุนที่สำคัญอีกด้วย

สำหรับ acetate, triacetate, acrylic, modacrylic, polybenzimidazole, spandex หรือ vinyon สามารถใช้ตัวทำละลายที่ใช้ละลายพอลิเมอร์เพื่อทำความสะอาดได้เช่นกัน ในกรณีนี้ แรงเฉือนที่เกิดจากคาวิเทชันจะดันตัวทำละลายเข้าไปในรูและส่งเสริมการละลาย

สำหรับพอลิเมอร์ที่ใช้ในการปั่นแบบหลอม เช่น nylon, olefin, polyester, saran หรือ sulfar การปรับสภาพด้วยความร้อนก่อนการใช้อัลตราโซนิกอาจช่วยให้พอลิเมอร์เปราะมากขึ้น กระบวนการนี้เรียกว่าการเผาในเตา ซึ่งทำให้พอลิเมอร์ที่แข็งตัวกลายเป็นเถ้า สำหรับการทำความสะอาด สามารถใช้น้ำ (ที่มีกรดฟอสฟอริกได้สูงสุด 25wt%) หรือน้ำมันเป็นของเหลวตัวกลางอย่างง่ายสำหรับถ่ายทอดพลังงานระหว่างโพรบอัลตราโซนิกกับหัวฉีดปั่นเส้นใย
การใช้อัลตราโซนิกชนิดโพรบมีความเข้มสูงกว่าถังทำความสะอาดมาก และคลื่นเสียงจะถูกส่งตรงไปยังทางออกของช่องทางในหัวฉีดปั่นเส้นใยโดยตรง จึงทำให้ทำความสะอาดได้ลึกและรวดเร็วยิ่งขึ้น สำหรับช่องทางและรูเดี่ยว เราแนะนำให้ใช้ UP100H พร้อมปลาย MS2 แบบแหลม. อุปกรณ์อัลตราโซนิกนี้มีความคุ้มค่าสำหรับการใช้งานแบบถือด้วยมือหรือติดตั้งบนขาตั้ง สำหรับหัวฉีดปั่นเส้นใยที่มีหลายรูหรือแผ่นแม่พิมพ์อัดรีด UIP1000hdT พร้อมโพรบพิเศษที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 100mm.