Proces i charakterystyka włókniny typu melt blown

Proces produkcji włókniny metodą melt blown

Proces produkcji włókniny metodą melt blown: podawanie polimeru – wytłaczanie stopu – formowanie włókien – chłodzenie włókien – formowanie wstęgi – wzmacnianie tkaniny.

Technologia dwuskładnikowa melt blown

Od początku XXI wieku technologia włóknin wytwarzanych metodą melt blown poczyniła szybkie postępy na całym świecie.

Firmy Hills i Nordson w Stanach Zjednoczonych z powodzeniem opracowały wcześniej dwuskładnikową technologię melt blown, obejmującą włókna o strukturze naskórkowej, równoległe, trójkątne i inne. Grubość włókien wynosi zazwyczaj około 2 µm, a liczba otworów w komponencie melt blown może sięgać 100 otworów na cal, przy szybkości wytłaczania 0,5 g/min na otwór.

Rodzaj rdzenia skórzanego:

Może nadać włókninom miękkość i umożliwia produkcję wyrobów koncentrycznych, ekscentrycznych i nieregularnych. Zazwyczaj rdzeń wykonuje się z niedrogich materiałów, natomiast warstwę zewnętrzną stanowią drogie polimery o specjalnych lub wymaganych właściwościach, takie jak polipropylen (rdzeń) i nylon (warstwa zewnętrzna), co zapewnia włóknom higroskopijność. Rdzeń wykonany jest z polipropylenu, a warstwa zewnętrzna z polietylenu o niskiej temperaturze topnienia lub modyfikowanego polipropylenu, modyfikowanego poliestru itp., które można wykorzystać do łączenia. W przypadku włókien przewodzących z sadzy, rdzeń przewodzący jest owinięty wewnątrz.

Typ równoległy:

Może nadać włókninom dobrą elastyczność, zazwyczaj wykonane z dwóch różnych polimerów lub tego samego polimeru o różnej lepkości, tworząc równoległe włókna dwuskładnikowe. Wykorzystując różne właściwości skurczu termicznego różnych polimerów, można uzyskać włókna spiralnie zwinięte. Na przykład firma 3M opracowała włókninę z dwuskładnikowych włókien PET/PP metodą melt blown, która dzięki zróżnicowanemu skurczowi tworzy spiralne zwinięcie i zapewnia włókninie doskonałą elastyczność.

Typ terminala:

To kolejny rodzaj kompozytu polimerowego, stosowany w włóknach trójwarstwowych, krzyżowych i końcowych. Podczas produkcji włókien antystatycznych, przewodzących wilgoć i przewodzących, polimery przewodzące mogą być kompozytowe na wierzchu, co nie tylko odprowadza wilgoć, ale także przewodzi prąd elektryczny, działa antystatycznie i pozwala zaoszczędzić na ilości zużytego polimeru przewodzącego.

Typ Micro Dan:

Można stosować komponenty o kształcie płatków pomarańczy, pasków lub wysp. Wykorzystując dwa niekompatybilne polimery do odrywania, można tworzyć ultracienkie sieci włókien, a nawet sieci nanowłókien. Na przykład Kimberly Clark opracowała dwuskładnikowe włókno typu odrywającego, które wykorzystuje właściwości włókien dwuskładnikowych wykonanych z dwóch niekompatybilnych polimerów, które można całkowicie odrywać w gorącej wodzie w mniej niż sekundę, tworząc ultracienkie sieci włókien. W przypadku włókien typu wyspowego, aby uzyskać drobną sieć włókien wyspowych, konieczne jest rozpuszczenie wody.

Typ hybrydowy:

Jest to włóknina powstała w wyniku zmieszania różnych materiałów, kolorów, włókien, kształtów przekroju poprzecznego, a nawet włókien równoległych do rdzenia, zarówno z włóknami współprzędzonymi, jak i dwuskładnikowymi, aby nadać włóknom wymagane właściwości. W porównaniu z tradycyjnymi produktami z włókien melt blown, ten rodzaj włókniny melt blown z włókien dwuskładnikowych lub włókniny z włókien mieszanych może dodatkowo poprawić wydajność filtracji medium filtracyjnego i sprawić, że medium filtracyjne będzie miało właściwości antystatyczne, przewodzące, pochłaniające wilgoć i wzmocnione właściwości barierowe; lub poprawić przyczepność, puszystość i oddychalność włókniny.

Dwuskładnikowe włókna meltblown mogą zniwelować wady właściwości pojedynczego polimeru. Na przykład polipropylen jest stosunkowo tani, ale stosowany w materiałach medycznych i medycznych nie jest odporny na promieniowanie. Dlatego polipropylen może być użyty jako rdzeń, a na warstwę zewnętrzną można dobrać odpowiedni polimer odporny na promieniowanie, aby go owinąć, rozwiązując w ten sposób problem odporności na promieniowanie. Dzięki temu produkt może być ekonomiczny, spełniając jednocześnie wymagania funkcjonalne, takie jak wymiennik ciepła i wilgoci stosowany w układzie oddechowym w medycynie, który może zapewnić odpowiednie naturalne ciepło i wilgotność. Włókna te są lekkie, jednorazowe lub łatwe w dezynfekcji, niedrogie i mogą również służyć jako dodatkowy filtr usuwający zanieczyszczenia. Mogą składać się z dwóch równomiernie wymieszanych dwuskładnikowych wstęg włókien meltblown. Zastosowano dwuskładnikowe włókno typu „skóra”, rdzeń wykonany jest z polipropylenu, a warstwa „skóra” z nylonu. Włókna dwuskładnikowe mogą również przyjmować nieregularne przekroje poprzeczne, takie jak trylobity i wielopłatki, aby zwiększyć swoją powierzchnię. Jednocześnie, na ich powierzchni lub końcówce ostrza można stosować polimery, które mogą poprawić wydajność filtracji. Dwuskładnikowa siatka z włókien olefinowych lub poliestrowych, wytwarzana metodą melt blown, może być wykorzystywana do produkcji cylindrycznych filtrów cieczy i gazów. Dwuskładnikowa siatka z włókien melt blown może być również stosowana do produkcji końcówek filtrów papierosowych. Wykorzystanie efektu ssania rdzenia pozwala na tworzenie wysokiej jakości rdzeni absorbujących atrament. Pręty ssące z rdzeniem służą do zatrzymywania i infuzji płynów.

Rozwój technologii włóknin typu melt blown – nanowłókna typu melt blown

W przeszłości rozwój włókien meltblown opierał się na opatentowanej technologii Exxon, ale w ostatnich latach kilka międzynarodowych firm wykorzystało technologię Exxon i opracowało drobniejsze włókna nanometryczne.

Firma Hills Company przeprowadziła szeroko zakrojone badania nad włóknami nano meltblown i podobno osiągnęła etap industrializacji. Inne firmy, takie jak Non woven Technologies (NTI), również opracowały procesy i technologie produkcji włókien nano meltblown i uzyskały patenty.

Aby przędzić nanowłókna, otwory dysz są znacznie cieńsze niż w przypadku standardowych urządzeń do włókniny roztopionej. NTI może używać dysz o średnicy zaledwie 0,0635 milimetra (63,5 mikrona) lub 0,0025 cala, a modułowa struktura dyszy przędzalniczej może być łączona w celu uzyskania całkowitej szerokości ponad 3 metrów. Średnica włókien roztopionych w ten sposób wynosi około 500 nanometrów. Średnica najcieńszego pojedynczego włókna może sięgać 200 nanometrów.

Urządzenia do przędzenia nanowłókien metodą melt blown posiadają małe otwory natryskowe, a brak odpowiednich środków nieuchronnie prowadzi do znacznego spadku wydajności. Dlatego firma NTI zwiększyła liczbę otworów natryskowych, a każda płyta natryskowa ma 3 lub więcej rzędów otworów. Połączenie wielu komponentów (w zależności od szerokości) może znacząco zwiększyć wydajność podczas przędzenia. W rzeczywistości, przy zastosowaniu otworów o średnicy 63,5 mikrometra, liczba otworów na metr kwadratowy dyszy przędzalniczej jednorzędowej wynosi 2880. Przy zastosowaniu trzech rzędów, liczba otworów na metr kwadratowy dyszy przędzalniczej może osiągnąć 8640, co odpowiada produkcji standardowych włókien melt blown.

Ze względu na wysoki koszt i podatność na pękanie (pękanie pod wysokim ciśnieniem) cienkich dysz przędzalniczych z gęsto rozmieszczonymi otworami, różne firmy opracowały nowe technologie łączenia, mające na celu zwiększenie trwałości dysz przędzalniczych i zapobieganie przeciekom pod wysokim ciśnieniem.

Obecnie nanowłókna meltblown mogą być stosowane jako media filtracyjne, co może znacząco poprawić wydajność filtracji. Istnieją również dane wskazujące na to, że dzięki cieńszym włóknom w nanowłókninach meltblown, lżejsze i cięższe tkaniny meltblown można stosować w połączeniu z kompozytami spunbond, które nadal wytrzymują to samo ciśnienie słupa wody. Produkty SMS wykonane z tych włókien mogą zmniejszyć udział włókien meltblown.

Dongguan Liansheng Non tkane Technology Co., Ltd.Firma została założona w maju 2020 roku. Jest to przedsiębiorstwo zajmujące się produkcją włóknin na dużą skalę, integrujące badania i rozwój, produkcję oraz sprzedaż. Może produkować włókniny PP typu spunbond w różnych kolorach o szerokości poniżej 3,2 metra i gramaturze od 9 do 300 gramów.