عملية وخصائص الأقمشة غير المنسوجة المنفوخة بالذوبان

عملية نفخ الأقمشة غير المنسوجة

عملية نفخ الأقمشة غير المنسوجة: تغذية البوليمر – بثق الذوبان – تشكيل الألياف – تبريد الألياف – تشكيل الشبكة – التعزيز في القماش.

تقنية النفخ المنصهر المكون من مكونين

منذ بداية القرن الحادي والعشرين، شهد تطوير تكنولوجيا الأقمشة غير المنسوجة المنفوخة بالذوبان تقدماً سريعاً على المستوى الدولي.

نجحت شركتا هيلز ونوردسون في الولايات المتحدة الأمريكية في تطوير تقنية النفخ المصهور ثنائية المكونات سابقًا، بما في ذلك الخيوط ذات النواة السطحية، والمتوازية، والمثلثة، وغيرها. عادةً ما تكون دقة الألياف قريبة من 2 ميكرومتر، ويمكن أن يصل عدد الثقوب في مكون الخيوط المنفوخة المصهور إلى 100 ثقب في البوصة، بمعدل بثق يبلغ 0.5 غ/دقيقة لكل ثقب.

نوع قلب الجلد:

يمكن أن يجعل الأقمشة غير المنسوجة ناعمة الملمس، ويمكن تحويلها إلى منتجات متحدة المركز، ولامركزية، وغير منتظمة. عادةً، تُستخدم مواد رخيصة الثمن كنواة، بينما تُستخدم بوليمرات باهظة الثمن ذات خصائص خاصة أو مطلوبة كطبقة خارجية، مثل البولي بروبيلين للنواة والنايلون للطبقة الخارجية، مما يجعل الألياف ماصة للرطوبة. يُصنع اللب من البولي بروبيلين، بينما تُصنع الطبقة الخارجية من البولي إيثيلين منخفض درجة الانصهار، أو البولي بروبيلين المعدل، أو البوليستر المعدل، وغيرها، والتي تُستخدم للترابط. بالنسبة لألياف الكربون الأسود الموصلة، يُغلَّف اللب الموصل بالداخل.

النوع الموازي:

يمكن جعل الأقمشة غير المنسوجة تتمتع بمرونة جيدة، وعادةً ما تُصنع من بوليمرين مختلفين أو من البوليمر نفسه ذي اللزوجة المختلفة لتشكيل ألياف متوازية ثنائية المكونات. باستخدام خصائص الانكماش الحراري المختلفة للبوليمرات المختلفة، يمكن إنتاج ألياف ملتفة حلزونيًا. على سبيل المثال، طورت شركة 3M قماشًا غير منسوج مصنوعًا من ألياف PET/PP ثنائية المكونات المنفوخة بالصهر، والتي تُشكل، بسبب اختلاف انكماشها، تجعيدًا حلزونيًا، مما يمنح القماش غير المنسوج مرونة ممتازة.

نوع المحطة الطرفية:

هذا نوع آخر من البوليمرات المركبة، يُستخدم بثلاثة أنواع: ألياف صفائحية، وألياف متقاطعة، وألياف طرفية. عند تصنيع ألياف مقاومة للكهرباء الساكنة، وألياف موصلة للرطوبة، وألياف موصلة، يُمكن استخدام البوليمرات الموصلة المركبة في الأعلى، مما يُمكّنها من توصيل الرطوبة والكهرباء، بالإضافة إلى كونها مقاومة للكهرباء الساكنة، مما يُوفر كمية البوليمر الموصل المُستخدمة.

نوع مايكرو دان:

يمكن استخدام مكونات تقشير على شكل بتلات برتقالية، أو شرائح، أو جزر. باستخدام بوليمرين غير متوافقين لتقشير وتكوين شبكات ألياف فائقة الدقة، حتى شبكات الألياف النانوية. على سبيل المثال، طورت كيمبرلي كلارك أليافًا ثنائية المكونات قابلة للتقشير، وتستخدم خصائص الألياف ثنائية المكونات المصنوعة من بوليمرين غير متوافقين، والتي يمكن تقشيرها بالكامل في أقل من ثانية في الماء الساخن لتكوين شبكات ألياف فائقة الدقة. أما بالنسبة للألياف من النوع الجزري، فيلزم إذابة الماء للحصول على شبكة ألياف دقيقة على شكل جزر.

النوع الهجين:

شبكة ألياف مصنوعة بخلط مواد وألوان وألياف وأشكال مقطعية مختلفة، وحتى ألياف موازية لبطانة الجلد، مع ألياف مغزولة جزئيًا وألياف ثنائية المكونات، مما يمنح الألياف الخصائص المطلوبة. بالمقارنة مع منتجات الألياف المنفوخة بالذوبان، فإن هذا النوع من الأقمشة غير المنسوجة ثنائية المكونات المنفوخة بالذوبان أو الأقمشة غير المنسوجة المختلطة يُحسّن أداء ترشيح وسط الترشيح، ويجعله مقاومًا للكهرباء الساكنة، وموصلًا للكهرباء، وممتصًا للرطوبة، وحاجزًا مُعززًا؛ أو يُحسّن التصاق شبكة الألياف، ونعومتها، ونفاذيتها للهواء.

يمكن للألياف المصهورة ثنائية المكونات أن تُكمل عيوب خصائص البوليمر المفرد. على سبيل المثال، يُعد البولي بروبيلين مادةً غير مكلفة نسبيًا، ولكنه عند استخدامه في المواد الطبية والصحية، لا يقاوم التعرض للإشعاع. لذلك، يمكن استخدام البولي بروبيلين كنواة، واختيار بوليمر مقاوم للإشعاع مناسب على الطبقة الخارجية للتغليف، مما يُحل مشكلة مقاومة الإشعاع. هذا يجعل المنتج فعالًا من حيث التكلفة مع تلبية المتطلبات الوظيفية، مثل مبادل الحرارة والرطوبة المستخدم في الجهاز التنفسي في المجال الطبي، والذي يوفر حرارة ورطوبة طبيعية مناسبة. يتميز هذا المنتج بخفة وزنه، وسهولة التخلص منه، وسهولة تطهيره، وسعره المناسب، كما أنه يُستخدم كمرشح إضافي لإزالة الملوثات. يتكون من شبكتين من الألياف المصهورة ثنائية المكونات، ممزوجتين بالتساوي. يعتمد هذا الألياف على لب جلدي من البولي بروبيلين، وطبقة خارجية من النايلون. يمكن للألياف ثنائية المكونات أيضًا استخدام مقاطع عرضية غير منتظمة، مثل ثلاثيات الفصوص ومتعددات الفصوص، لزيادة مساحة سطحها. في الوقت نفسه، يُمكن استخدام البوليمرات التي تُحسّن أداء الترشيح على سطحها أو طرف شفرتها. يُمكن استخدام شبكة الألياف ثنائية المكونات المصنوعة من الأوليفين أو البوليستر المُنفوخ بالذوبان في صناعة فلاتر أسطوانية للسوائل والغازات. كما يُمكن استخدام شبكة الألياف ثنائية المكونات المُنفوخة بالذوبان في أطراف فلاتر السجائر؛ باستخدام تأثير الشفط الأساسي لإنشاء أنوية عالية الجودة لامتصاص الحبر؛ وقضبان الشفط الأساسية لاحتجاز السوائل وضخها.

تطوير تقنية النفخ الذائب غير المنسوج – ألياف نانوية نفخ ذائبة

في الماضي، كان تطوير الألياف المنفوخة بالذوبان يعتمد على تكنولوجيا إكسون الحاصلة على براءة اختراع، ولكن في السنوات الأخيرة، نجحت العديد من الشركات العالمية في اختراق تكنولوجيا إكسون لتطوير ألياف نانوية أدق.

أجرت شركة هيلز أبحاثًا مكثفة على ألياف النانو المصهورة، ويُقال إنها وصلت إلى مرحلة التصنيع. كما طورت شركات أخرى، مثل شركة تقنيات الأقمشة غير المنسوجة (NTI)، عمليات وتقنيات لإنتاج ألياف النانو المصهورة، وحصلت على براءات اختراع.

لغزل الألياف النانوية، تكون فتحات الفوهات أدق بكثير من تلك الموجودة في معدات النفخ بالصهر التقليدية. يمكن لـ NTI استخدام فوهات صغيرة تصل إلى 0.0635 مليمتر (63.5 ميكرون) أو 0.0025 بوصة، ويمكن دمج الهيكل المعياري للمغزل لتشكيل عرض إجمالي يزيد عن 3 أمتار. يبلغ قطر الألياف المنفوخة بالصهر التي يتم غزلها بهذه الطريقة حوالي 500 نانومتر. ويمكن أن يصل قطر أرق ليف مفرد إلى 200 نانومتر.

تتميز معدات غزل الألياف النانوية بالنفخ المنصهر بفتحات رش صغيرة، وإذا لم تُتخذ أي إجراءات، فسينخفض ​​الإنتاج بشكل كبير. لذلك، زاد معهد NTI عدد فتحات الرش، بحيث تحتوي كل لوحة رش على 3 صفوف أو أكثر من فتحات الرش. ويمكن لدمج العديد من مكونات الوحدة (حسب العرض) أن يزيد الإنتاج بشكل كبير أثناء الغزل. في الواقع، عند استخدام فتحات 63.5 ميكرون، يبلغ عدد الفتحات لكل متر من المغزل ذي الصف الواحد 2880 فتحة. أما عند استخدام ثلاثة صفوف، فيمكن أن يصل عدد الفتحات لكل متر من المغزل إلى 8640 فتحة، وهو ما يعادل إنتاج الألياف العادية بالنفخ المنصهر.

بسبب التكلفة العالية وقابلية الكسر (التشقق تحت الضغط العالي) للمغازل الرقيقة ذات الثقوب عالية الكثافة، قامت العديد من الشركات بتطوير تقنيات ربط جديدة لتعزيز متانة المغازل ومنع التسرب تحت الضغط العالي.

حاليًا، يُمكن استخدام الألياف النانوية المنفوخة بالذوبان كوسائط ترشيح، مما يُحسّن كفاءة الترشيح بشكل ملحوظ. كما تُشير البيانات إلى أنه بفضل الألياف الدقيقة في الأقمشة غير المنسوجة المنفوخة بالذوبان النانوية، يُمكن استخدام أقمشة أخف وزنًا وأثقل وزنًا مع مركبات سبونبوند، والتي لا تزال قادرة على تحمل نفس ضغط الماء. وتُقلل منتجات SMS المصنوعة منها من نسبة الألياف المنفوخة بالذوبان.

شركة دونغقوان ليان شنغ للتكنولوجيا غير المنسوجة المحدودةتأسست شركة "هونغتشينغ يانكي" في مايو 2020. وهي شركة رائدة في إنتاج الأقمشة غير المنسوجة، تجمع بين البحث والتطوير والإنتاج والمبيعات. تنتج الشركة ألوانًا مختلفة من أقمشة البولي بروبيلين غير المنسوجة، بعرض أقل من 3.2 متر، بوزن يتراوح بين 9 غرامات و300 غرام.