Tips voor een betere beheersing van de filtratie van nylonzouten bij de vervaardiging van polyamidevezels 6.6

Polyamide 6.6-vezels zijn te vinden in veel producten in ons dagelijks leven. Voorbeelden hiervan zijn textiel in de ruimste zin van het woord, tapijten, snaren (b.v. gitaarsnaren), in onze auto's (banden, brandstoftanks, enz.), elektrische isolatie-elementen, enz.

De industrie die polyamidevezels produceert is de laatste 50 jaar sterk geëvolueerd en de polymerisatieprocessen zijn goed ingeburgerd en beheerst. De industrie heeft altijd gezocht naar methoden om de productie te optimaliseren, vezelbreuk te verminderen en de inherente eigenschappen van de vezels te verbeteren. De voortdurende uitdaging bestaat erin steeds fijnere vezels met een steeds grotere sterkte te produceren. Studies hebben bedrijven in staat gesteld om de zuiverheidsniveaus te bepalen van elke vloeistof die in de "nieuwe" staat wordt gebruikt en de grootte en het type van de doorgaans aanwezige verontreinigingen te classificeren op basis van de verwachte productieresultaten.

De belangrijkste grondstof voor de vervaardiging van polyamide 6.6-vezels is nylonzout, algemeen bekend als "N-zout". Het heeft de vorm van een kleurloze zoutoplossing. Dit zout wordt in zekere mate gepolymeriseerd. Hierbij wordt het water uit de zoutoplossing verdampt om het zout te vormen tot een blok polyamidepasta met voldoende viscositeit om door spindoppen te gaan om filamenten te maken. Deze worden vervolgens gekoeld en op een tekenlijn uitgerokken tot de gewenste vezelgrootte.

Er is na onderzoek vastgesteld dat de aanwezigheid van deeltjes, zelfs in lage concentraties, de uniformiteit van de polymeerkwaliteit rechtstreeks kan aantasten en de levensduur ervan kan wijzigen. Of de verontreinigingen nu extrinsiek zijn (DI-water, bijvoorbeeld, is geïdentificeerd als een "verontreinigingsvector") of proces gerelateerd, filtratie van de verschillende toevoerstromen is een integrale stap geworden in het polyamide 6.6 productieproces.

Uiteraard zijn de efficiëntie en de reproduceerbaarheid van de gebruikte filters van het grootste belang. Om elke onzekerheid over de filtratie te vermijden worden zogenaamde "absolute" filters gebruikt, die niet alleen volledig reproduceerbaar zijn in hun fabricage, maar ook een efficiëntie van meer dan 99,98% hebben. 

Uit analyses met een optische microscoop en röntgenspectrometrie bleek dat de grootte van de deeltjes in de te filteren vloeistoffen varieerde van 0,5µm tot 40µm. De overgrote meerderheid, ongeveer 90%, was echter tussen 1 en 10µm.

De belangrijkste verontreinigingen (DI water, N zout) zijn ijzer, silica en polymere elementen.

Het is gemakkelijk te begrijpen waarom het absoluut noodzakelijk is om de filtratie-efficiëntie bij de leverancier te controleren en te valideren. Wij vinden in de praktijk nog steeds filters die op 1µm filterfijnheid werken zonder enige precisie van het bijbehorende rendement betreffende de retentiefactor. De studies die wij intern hebben uitgevoerd tonen aan dat deze filters (afhankelijk van de fabricage) werkelijk absoluut tussen 20 en 40µm zijn, voor de geadverteerde 1µm!

• De eerste bron van besmetting is afkomstig van de voor de nylonzoutoplossing gebruikte componenten. In verband met het bovenstaande moet de passende specificatie 1µm zijn met een minimumefficiëntie van 99,98%.
• De verontreinigingsniveaus in de nylon zoutoplossing kunnen aanzienlijk variëren. In sommige gevallen worden plaatfilters en/of kaderfilters gebruikt, gevolgd door polijstfilters voor eenmalig gebruik. Voor sterk verontreinigde zoutoplossingen raden wij aan om achtereenvolgens "diepte"-filters toe te passen om de productkwaliteit en de spinprestaties te verbeteren. Dit begrip "sterk" verontreinigd moet per geval worden beoordeeld, maar het doel van deze filters is het tegenhouden van onoplosbare stoffen zoals metaaloxiden en andere extrinsieke verontreiniging, die de polymerisatie-efficiëntie en dus de vezelkwaliteit verminderen.
• Het suppletiewater moet ook worden gefilterd voordat het met het titaniumdioxide wordt gemengd, en wel op ongeveer 10 µm met absolute efficiëntie kaarsfilters. De slurry wordt vervolgens gefilterd tussen 10 en 20µm, opnieuw met een absoluut rendement. Deze filtratie voorkomt dat voldoende grote deeltjes worden doorgelaten die de treksterkte en de kwaliteit van de afgewerkte vezel zouden kunnen verminderen.
• De "laatste" filtratie vóór de overdracht naar de treklijnen bestaat gewoonlijk uit metalen filterelementen die onder hoge druk worden geplooid overeenkomstig de decitex van de geproduceerde vezel. Voor de fijnste nylonvezels wordt filtratie tot 10 µm absoluut aanbevolen. Filtratieapparatuur van roestvrij staal met fijne vezels is de beste garantie voor een superieure kwaliteit nylonvezel en de mogelijkheid om met hoge snelheden te produceren, waarbij "zero defect" wordt benaderd.
• Ten slotte worden in de trekkerijen gewoonlijk metalen zeven gebruikt om "grote" deeltjes en gels te verwijderen die de matrijs zouden kunnen verstoppen. Wanneer de bedrijfsomstandigheden het toelaten, met name in verband met de bij de productiesnelheid gegenereerde drukverliezen, zijn media van roestvrij staal met fijne vezels een oplossing die een hoog niveau van reproduceerbaarheid en productiekwaliteit garandeert.

Om vezels van hoge kwaliteit te verkrijgen en de productiviteit te optimaliseren, moet het polymeer zeer homogeen, gelvrij en vrij van additieven zijn. In het proces is filtratie van primaire vloeistoffen, filtratie van slurries en filtratie van gesmolten polymeren van cruciaal belang. Aandacht voor deze elementen helpt vezelbreuk te voorkomen en de vezelsterkte en -uniformiteit te verbeteren. Naast de kwaliteit van de geproduceerde vezels resulteert dit in hogere productiesnelheden met minder stilstand in het proces - een belangrijke economische winst.

Wens je meer informatie na het lezen van dit artikel of ben je op zoek naar een luisterend oor voor uw probleem, advies op maat? Raadpleeg onze deskundigen via onze contactpagina om u te helpen de meest geschikte oplossing voor uw proces te vinden en te valideren.

Zin in meer?! Volg onze pagina want er volgen meer interessante artikels over filtratietechnieken, al +20jaar onze énige focus en specialiteit.

Dank voor uw aandacht en interesse! Blijf op de hoogte te blijven van de wetenschap rond filtertechnieken : LinkedIn/TechniFiltration