Технология и характеристики производства нетканого материала методом выдува расплавленного материала

Процесс получения нетканого материала методом выдува расплавленного материала

Процесс получения нетканого материала методом выдува из расплава: подача полимера – экструзия расплава – формирование волокна – охлаждение волокна – формирование полотна – армирование в ткань.

Двухкомпонентная технология выдува расплавленного материала

С начала XXI века развитие технологии нетканых материалов, полученных методом выдува расплавленного материала, стремительно развивается во всем мире.

Компании Hills и Nordson в США ранее успешно разработали технологию двухкомпонентной мелтблауна, включая сердечник с поверхностной структурой, параллельный, треугольный и другие типы. Тонина волокна обычно близка к 2 мкм, а количество отверстий в компоненте мелтблауна может достигать 100 на дюйм при скорости экструзии 0,5 г/мин на отверстие.

Тип кожаного сердечника:

Он может придать нетканым материалам мягкость и изготавливать изделия концентрической, эксцентрической и нерегулярной формы. Как правило, в качестве сердцевины используются недорогие материалы, а для внешнего слоя – дорогостоящие полимеры со специальными или требуемыми свойствами, например, полипропилен для сердечника и нейлон для внешнего слоя, что делает волокна гигроскопичными. Сердцевина изготовлена ​​из полипропилена, а внешний слой – из полиэтилена с низкой температурой плавления или модифицированного полипропилена, модифицированного полиэстера и т. д., которые могут использоваться для склеивания. В токопроводящих волокнах из технического углерода токопроводящая сердцевина обернута внутри.

Параллельный тип:

Это позволяет придать нетканым материалам хорошую эластичность, обычно изготавливаемым из двух разных полимеров или одного полимера с разной вязкостью, образуя параллельные двухкомпонентные волокна. Используя различную термоусадочную способность различных полимеров, можно получать спирально закрученные волокна. Например, компания 3M разработала нетканый материал из двухкомпонентных волокон ПЭТ/ПП, полученных методом выдува расплава, который благодаря разной усадке образует спиральную закрутку и придает нетканому материалу отличную эластичность.

Тип терминала:

Это ещё один тип полимерного композита, используемого в трёхслойных (листовых, крестовых и концевых) типах волокон. При изготовлении антистатичных, влагопроводящих и токопроводящих волокон поверх композита можно нанести токопроводящие полимеры, которые не только проводят влагу, но и электричество, обладают антистатическими свойствами и позволяют экономить электропроводящий полимер.

Тип Micro Dan:

Могут использоваться компоненты в форме оранжевого лепестка, полоски или островка. Использование двух несовместимых полимеров для отслаивания и создания ультратонких волоконных полотен, даже нановолоконных. Например, Кимберли Кларк разработала двухкомпонентное волокно отслаивающего типа, которое использует характеристики двухкомпонентных волокон, изготовленных из двух несовместимых полимеров, которые можно полностью отслаивать менее чем за секунду в горячей воде для получения ультратонких волоконных полотен. Для получения волокон островного типа необходимо растворить морскую воду для получения тонкой островковой сети волокон.

Гибридный тип:

Это волокнистое полотно, изготовленное путем смешивания различных материалов, цветов, волокон, форм поперечного сечения и даже волокон, параллельных сердцевине, как с использованием ко-спундинга, так и двухкомпонентных волокон, что придает волокнам необходимые свойства. По сравнению с обычными изделиями из волокон, полученных методом выдува расплава, этот тип нетканого полотна из двухкомпонентных волокон, полученных методом выдува расплава, или смешанного нетканого полотна может дополнительно улучшить фильтрующую способность фильтрующего материала, придав ему антистатические, электропроводящие, влагопоглощающие и улучшенные барьерные свойства; или улучшить адгезию, пушистость и воздухопроницаемость волокнистого полотна.

Двухкомпонентные волокна, полученные методом мелтблауна, могут компенсировать недостатки свойств однополимерных материалов. Например, полипропилен относительно недорог, но при использовании в медицинских и оздоровительных материалах он неустойчив к радиационному воздействию. Поэтому полипропилен можно использовать в качестве сердцевины, а для внешнего слоя можно выбрать подходящий радиационно-стойкий полимер, чтобы обернуть его вокруг, тем самым решив проблему радиационной стойкости. Это может сделать продукт экономически эффективным и при этом отвечать функциональным требованиям, например, как тепловлагообменник, используемый в дыхательной системе в медицинской сфере, который может обеспечивать необходимое естественное тепло и влажность. Он легкий, одноразовый, легко дезинфицируется, недорогой и также может служить дополнительным фильтром для удаления загрязняющих веществ. Он может состоять из двух равномерно смешанных двухкомпонентных волокон, полученных методом мелтблауна. В двухкомпонентном волокне типа «кожная сердцевина» сердцевина изготовлена ​​из полипропилена, а наружный слой – из нейлона. Двухкомпонентные волокна также могут иметь нерегулярное поперечное сечение, например, трилобитное или многодольчатое, для увеличения площади поверхности. В то же время, на поверхности или кончике лезвия могут быть использованы полимеры, улучшающие фильтрационные характеристики. Двухкомпонентная волокнистая сетка, полученная методом выдува из олефина или полиэстера, может быть использована для изготовления цилиндрических фильтров для жидкостей и газов. Двухкомпонентная волокнистая сетка, полученная методом выдува из расплава, также может быть использована для изготовления мундштуков сигаретных фильтров; использование эффекта всасывания сердечника для создания высококачественных сердечников, поглощающих чернила; всасывающие стержни для удержания и всасывания жидкости.

Разработка технологии нетканых материалов, полученных методом выдува расплава – нановолокна, полученные методом выдува расплава

Раньше разработка волокон мелтблаун основывалась на запатентованной технологии Exxon, но в последние годы несколько международных компаний осуществили прорыв в области технологий Exxon и разработали более тонкие нановолокна.

Компания Hills провела обширные исследования нановолокон, полученных методом мельтблауна, и, как утверждается, достигла стадии промышленного внедрения. Другие компании, такие как Non woven Technologies (NTI), также разработали процессы и технологии производства нановолокон, полученных методом мельтблауна, и получили патенты.

Для прядения нановолокон отверстия сопел значительно тоньше, чем у обычного оборудования для мелтблауна. NTI может использовать сопла диаметром до 0,0635 миллиметра (63,5 микрона) или 0,0025 дюйма, а модульная структура фильеры позволяет формировать общую ширину более 3 метров. Диаметр волокон, полученных таким способом, составляет приблизительно 500 нанометров. Диаметр самого тонкого отдельного волокна может достигать 200 нанометров.

Оборудование для формования нановолокон методом мелтблауна имеет малые распылительные отверстия, и если не принять меры, выход продукции неизбежно значительно снизится. Поэтому компания NTI увеличила количество распылительных отверстий, теперь каждая распылительная пластина имеет 3 или даже более рядов распылительных отверстий. Объединение нескольких компонентов узла (в зависимости от ширины) может значительно повысить выход продукции при формовании. Фактически, при использовании отверстий диаметром 63,5 мкм количество отверстий на метр однорядной фильеры составляет 2880. При использовании трёх рядов количество отверстий на метр фильеры может достичь 8640, что эквивалентно производству обычных волокон методом мелтблауна.

Из-за высокой стоимости и подверженности поломке (растрескиванию под высоким давлением) тонких фильер с высокой плотностью отверстий различные компании разработали новые технологии склеивания, позволяющие повысить долговечность фильер и предотвратить утечки под высоким давлением.

В настоящее время нановолокна, полученные методом мельтблауна, могут использоваться в качестве фильтрующих материалов, что позволяет значительно повысить эффективность фильтрации. Имеются также данные, показывающие, что благодаря более тонким волокнам в наноразмерных нетканых материалах, полученных методом мельтблауна, более лёгкие и тяжёлые материалы, полученные методом мельтблауна, могут использоваться в сочетании с композитами из спанбонда, выдерживая при этом такое же давление воды. Изделия из СМС, изготовленные из них, позволяют снизить долю волокон, полученных методом мельтблауна.

Dongguan Liansheng Нетканые технологии Co., Ltd.Основанная в мае 2020 года, компания представляет собой крупномасштабное предприятие по производству нетканых материалов, объединяющее научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, производство и продажи. Компания может производить полипропиленовые нетканые материалы спанбонд различных цветов шириной менее 3,2 метра плотностью от 9 до 300 граммов.