Polypropylen-Vliesstoffe (PP) sind aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften, der einfachen Verarbeitung und des niedrigen Preises weit verbreitet. Insbesondere in den letzten Jahren finden sie zunehmend Anwendung in Bereichen wie dem Gesundheitswesen, der Bekleidungsindustrie, der Verpackungsindustrie, der Wischtechnik, der Landwirtschaft, der Geotextilien und der industriellen Filtration. Sie scheinen traditionelle Materialien zunehmend zu ersetzen.
Aufgrund der unpolaren Struktur von Polypropylen (PP), das im Wesentlichen keine hydrophilen Gruppen enthält, weist PP-Vliesstoff praktisch keine Wasseraufnahmefähigkeit auf. Zur Herstellung hydrophiler PP-Vliesstoffe ist daher eine hydrophile Modifizierung oder Ausrüstung erforderlich.
I. Verfahren zur Herstellung hydrophiler Vliesstoffe
Zur Verbesserung der Hydrophilie von PP-Vliesstoffen gibt es üblicherweise zwei Methoden zur Verbesserung ihrer Oberflächenbenetzbarkeit: physikalische Modifizierung und chemische Modifizierung.
Die chemische Modifizierung verändert hauptsächlich die Molekularstruktur von PP und fügt den Makromolekülketten hydrophile Gruppen hinzu, wodurch sich dessen Hygroskopizität ändert. Zu den wichtigsten Methoden zählen Copolymerisation, Pfropfung, Vernetzung und Chlorierung.
Bei der physikalischen Modifizierung wird hauptsächlich die höhere Struktur der Moleküle verändert, um die Hydrophilie zu verbessern. Dies geschieht vor allem durch Modifizierung der Mischung (vor dem Spinnen) und Oberflächenmodifizierung (nach dem Spinnen).
II. Gemischte Modifizierung (Spinning-Vormodifizierung)
Je nach Zugabezeitpunkt der modifizierten Additive lassen sie sich in Masterbatch-Verfahren, Vollgranulationsverfahren und Spin-Coating-Verfahren unterteilen.
(1) Gewöhnliches Farbmasterbatch-Verfahren
Dies ist eine wichtige Methode zur Herstellung hydrophiler Vliesstoffe durch Vliesstoffhersteller.
Zunächst werden gewöhnliche hydrophile Additive von Holzherstellern zu Quallenpartikeln verarbeitet und anschließend mit PP-Spinnvlies vermischt, um ein Gewebe zu bilden.
Vorteile: Einfache Herstellung, keine zusätzliche Ausrüstung erforderlich, geeignet für die Kleinserienproduktion für Rinder, darüber hinaus hohe hydrophile Beständigkeit.
Nachteile: Langsame Hydrophilie und schlechte Verarbeitungseigenschaften, häufig verwendet bei Spinnereien. Hohe Kosten, 2- bis 3-mal höher als bei Oberflächenmodifizierung.
Schlechte Spinnbarkeit erfordert eine Anpassung des Prozesses. Einige Kunden haben 5 Tonnen Stoff aus Zweifarben-Masterbatch-Fabriken verschwendet, ohne daraus fertige Produkte herstellen zu können.
(2) Vollgranulationsverfahren
Das Modifizierungsmittel, die PP-Scheiben und die Additive gleichmäßig vermischen, unter der Schnecke granulieren, um hydrophile PP-Partikel zu erzeugen, dann schmelzen und zu einem Gewebe verspinnen.
Vorteile: Gute Verarbeitbarkeit, lang anhaltende Wirkung und wiederverwendbarer Stoff.
Nachteile: Es wird eine zusätzliche Schneckenextruderanlage benötigt, was zu höheren Kosten pro Tonne und einer langsameren Hydrophilie führt, sodass sich das Verfahren nur für die Produktion im großen Maßstab eignet.
(3) Fangqian-Injektion
Hydrophile Reagenzien, d. h. hydrophile Polymere, werden direkt in die Hauptschnecke von Vliesstoffen gegeben und mit der PP-Schmelze für das Direktspinnen vermischt.
Vorteile: Der Effekt ist lang anhaltend und der Stoff kann wiederverwendet werden.
Nachteile: Aufgrund der mangelnden Fähigkeit, sich gleichmäßig zu vermischen, ist das Schleudern oft schwierig und es mangelt an Beweglichkeit.
III. Hydrophile Oberflächenveredelung (nach dem Schleuderverfahren)
Die hydrophile Ausrüstung ist eine einfache, effektive und kostengünstige Methode zur Herstellung hydrophiler Vliesstoffe. Die meisten unserer Vliesstoffhersteller verwenden hauptsächlich dieses Verfahren. Der Hauptprozess ist wie folgt:
Online-Spinnvlies, heißgewalzt – Walzenbeschichtung oder Wassersprühung mit hydrophilem Mittel – Infrarot- oder Heißluftbehandlung
Vorteile: Keine Spinnbarkeitsprobleme, schnelle Hydrophilierung des Vliesstoffs, hohe Effizienz, niedriger Preis, die Kosten betragen nur die Hälfte bis ein Drittel der Kosten herkömmlicher Farbmasterbatches. Geeignet für die Großproduktion;
Nachteil: Es ist der Kauf separater, teurer Nachbearbeitungsgeräte erforderlich. Nach dreimaligem Waschen verlängert sich die Wasserdurchdringungszeit um etwa das 15-Fache. Die Anforderungen für die Wiederverwendung werden nicht erfüllt.
Massenproduktion;
Aufgrund der Vor- und Nachteile dieser Methode wird sie hauptsächlich für Einwegprodukte verwendet, die eine hohe Durchlässigkeit und Hydrophilie erfordern, wie z. B. Hygieneartikel, Windeln, Damenbinden usw.
IV.Methode mit komplexen hydrophilen Partikeln PPS03
Unter Berücksichtigung der Vor- und Nachteile der Methoden (-) und (ii) wurde ein hydrophiles Komposit-Mutterpartikel PPS030 entwickelt.
Diese Art von Quallenpartikeln zeichnet sich durch eine mittlere Dosierung (ähnlich wie gewöhnliche Quallenpartikel), schnelle Wirkung, schnelle Ausbreitungswirkung, gute Wirkung, lang anhaltende Wirkung und gute Waschbeständigkeit aus, ist aber etwas teurer (ähnlich wie gewöhnliche Quallenpartikel).
Gute Spinnbarkeit, keine Anpassung des Produktionsprozesses erforderlich.
Geeignet für die Kleinserienfertigung und hohe Waschbeständigkeit, wiederverwendbare Produkte wie Forst- und Landwirtschaftstextilien.
Zu den wichtigsten Bewertungskriterien für hydrophile PP-Vliesstoffe gehören Wasseraufnahme, Kontaktwinkel und Kapillareffekt.
(1) Wasseraufnahmerate: Bezeichnet die Wassermenge, die pro Masseneinheit hydrophilen Vliesstoffs innerhalb einer Standardzeit aufgenommen wird, oder die Zeit, die benötigt wird, um das Material vollständig zu durchfeuchten. Je höher die Wasseraufnahme, desto besser die Wirkung.
(2) Kontaktwinkelmethode: Hydrophiles PP-Vlies wird auf eine saubere, glatte Glasplatte gelegt, diese flach in den Ofen gestellt und geschmolzen. Nach dem Schmelzen wird die Glasplatte entfernt und das Vlies auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Der Gleichgewichtskontaktwinkel wird direkt gemessen. Je kleiner der Kontaktwinkel, desto besser. (PP-Vlies ohne hydrophile Behandlung nach Erreichen von ca. 148 °C).
Veröffentlichungsdatum: 04.12.2023