Процес розплавленого нетканого матеріалу
Процес розплавленого видувного нетканого матеріалу: подача полімеру – екструзія розплаву – формування волокна – охолодження волокна – формування полотна – армування тканини.
Двокомпонентна технологія розплавленого видування
З початку 21 століття розвиток технології нетканого матеріалу, виготовленого методом розплаву, швидко прогресував на міжнародному рівні.
Компанії Hills та Nordson у Сполучених Штатах раніше успішно розробили двокомпонентну технологію видування розплаву, включаючи скін-серцевину, паралельні, трикутні та інші типи. Тонкість волокна зазвичай близька до 2 мкм, а кількість отворів у компоненті розплавленого філаменту може досягати 100 отворів на дюйм, зі швидкістю екструзії 0,5 г/хв на отвір.
Тип шкіряного ядра:
Це може зробити неткані матеріали м'якими на дотик, і з них можна виготовляти концентричні, ексцентричні та нерівномірні вироби. Зазвичай для серцевини використовуються недорогі матеріали, тоді як для зовнішнього шару використовуються дорогі полімери зі спеціальними або необхідними властивостями, такі як поліпропілен для серцевини та нейлон для зовнішнього шару, що робить волокна гігроскопічними; серцевина виготовлена з поліпропілену, а зовнішній шар - з поліетилену з низькою температурою плавлення або модифікованого поліпропілену, модифікованого поліестеру тощо, які можна використовувати для склеювання. У випадку провідних волокон сажі провідна серцевина загорнута всередину.
Паралельний тип:
Це може зробити неткані матеріали еластичними, зазвичай виготовленими з двох різних полімерів або одного й того ж полімеру з різною в'язкістю для утворення паралельних двокомпонентних волокон. Використовуючи різні властивості термічної усадки різних полімерів, можна виготовляти спірально закручені волокна. Наприклад, компанія 3M розробила нетканий матеріал з двокомпонентних волокон PET/PP, отриманих методом видування з розплаву, який завдяки різній усадці утворює спіральний завиток і надає нетканому матеріалу чудової еластичності.
Тип терміналу:
Це ще один тип полімерного композиту, що використовується у трилистовому, перехресному та кінцевому типах. При виготовленні антистатичних, вологопровідних та провідних волокон, провідні полімери можуть бути композитними зверху, що не тільки проводить вологу, але й проводить електрику, є антистатичними та економить кількість використаного провідного полімеру.
Тип мікро Дан:
Можна використовувати компоненти, що відшаровуються, у формі помаранчевих пелюсток, смужок або островів. Використовуючи два несумісні полімери, можна відшаровувати та створювати надтонкі волокнисті павутини, навіть нановолокнисті. Наприклад, Кімберлі Кларк розробила двокомпонентне волокно відшаровуваного типу, яке використовує характеристики двокомпонентних волокон, виготовлених з двох несумісних полімерів, які можна повністю відшаровувати менш ніж за секунду в гарячій воді для створення надтонких волоконних павутин. Для островів необхідно розчинити море, щоб отримати тонку острівну волокнисту мережу.
Гібридний тип:
Це волокнисте полотно, виготовлене шляхом змішування різних матеріалів, кольорів, волокон, форм поперечного перерізу та навіть волокон, паралельних серцевині шкіри, як з копряденими, так і з двокомпонентними волокнами, щоб надати волокнам необхідних властивостей. Порівняно із звичайними виробами з розплавленого волокна, цей тип двокомпонентного волокнистого нетканого полотна з розплавленого волокна або нетканого полотна зі змішаних волокон може додатково покращити фільтраційну здатність фільтрувального середовища та надати фільтрувальному середовищу антистатичні, провідні, вологопоглинальні та покращені бар'єрні властивості; або покращити адгезію, пухнастість та повітропроникність волокнистого полотна.
Двокомпонентні волокна, отримані методом видування з розплаву, можуть компенсувати недоліки властивостей окремих полімерів. Наприклад, поліпропілен є відносно недорогим, але при використанні в медичних та оздоровчих матеріалах він нестійкий до радіаційного впливу. Тому поліпропілен можна використовувати як серцевину, а на зовнішньому шарі можна вибрати відповідний радіаційно стійкий полімер для обгортання навколо нього, тим самим вирішуючи проблему радіаційної стійкості. Це може зробити продукт економічно ефективним, водночас задовольняючи функціональні вимоги, такі як тепло-вологообмінник, що використовується в дихальній системі в медичній галузі, який може забезпечити відповідне природне тепло та вологість. Він легкий, одноразовий або легко дезінфікується, недорогий, а також може служити додатковим фільтром для видалення забруднюючих речовин. Він може складатися з двох рівномірно змішаних двокомпонентних полотен з розплавленого волокна. Використовуючи двокомпонентне волокно типу skin-core, серцевина виготовлена з поліпропілену, а skin-шар - з нейлону. Двокомпонентні волокна також можуть мати нерегулярний поперечний переріз, такий як трилобіти та багатолопаті, для збільшення площі їхньої поверхні. Водночас на їх поверхні або кінчику лопаті можна використовувати полімери, які можуть покращити фільтраційну здатність. Двокомпонентну волокнисту сітку з олефінів або поліефіру, отриману методом видування розплаву, можна виготовити у вигляді циліндричних рідинних та газових фільтрів. Двокомпонентну волокнисту сітку, отриману методом видування розплаву, також можна використовувати для наконечників сигаретних фільтрів; використання ефекту всмоктування серцевини для створення високоякісних серцевин, що поглинають чорнило; всмоктувальні стрижні для утримання та інфузії рідини.
Розробка технології нетканого матеріалу, отриманого методом розплавленого видування – нановолокна, отримані методом розплавленого видування
У минулому розробка волокон, отриманих методом розплавлення, базувалася на запатентованій технології Exxon, але в останні роки кілька міжнародних компаній прорвали технологію Exxon для розробки тонших нанорозмірних волокон.
Компанія Hills провела масштабні дослідження нановолокна, отриманого методом розплавлення, і, як кажуть, досягла стадії індустріалізації. Інші компанії, такі як Non woven Technologies (NTI), також розробили процеси та технології виробництва нановолокна, отриманого методом розплавлення, та отримали патенти.
Для формування нановолокон отвори сопел набагато тонші, ніж у звичайному обладнанні для видування методом розплаву. NTI може використовувати сопла розміром від 0,0635 міліметра (63,5 мікрона) або 0,0025 дюйма, а модульна структура фільєри може бути об'єднана для формування загальної ширини понад 3 метри. Діаметр волокон, виготовлених методом видування методом розплаву, становить приблизно 500 нанометрів. Найтонший діаметр окремого волокна може досягати 200 нанометрів.
Обладнання для розплавлення нановолокон має малі розпилювальні отвори, і якщо не вжити жодних заходів, вихід неминуче значно знизиться. Тому NTI збільшила кількість розпилювальних отворів, причому кожна розпилювальна пластина має 3 або навіть більше рядів розпилювальних отворів. Поєднання багатьох компонентів агрегату (залежно від ширини) разом може значно збільшити вихід під час прядіння. Фактична ситуація полягає в тому, що при використанні отворів 63,5 мікрона кількість отворів на метр однорядної фільєри становить 2880. Якщо використовувати три ряди, кількість отворів на метр фільєри може досягати 8640, що еквівалентно виробництву звичайних волокон, отриманих розплавленням.
Через високу вартість та схильність до поломки (розтріскування під високим тиском) тонких фільєр з високою щільністю отворів, різні компанії розробили нові технології склеювання для підвищення довговічності фільєр та запобігання витокам під високим тиском.
Наразі нановолокна, отримані методом розплавлення, можуть використовуватися як фільтрувальні матеріали, що може значно покращити ефективність фільтрації. Також є дані, які показують, що завдяки тоншим волокнам у нанорозмірних нетканих матеріалах, отриманих методом розплавлення, легші та важчі тканини, отримані методом розплавлення, можна використовувати в поєднанні з композитами типу спанбонд, які все ще можуть витримувати той самий тиск води. Виготовлені з них SMS-продукти можуть зменшити частку волокон, отриманих методом розплавлення.
Dongguan Liansheng Non Woven Technology Co., Ltd.було засновано у травні 2020 року. Це велике підприємство з виробництва нетканих матеріалів, що об'єднує дослідження та розробки, виробництво та продаж. Воно може виробляти неткані матеріали спанбонд з поліпропілену різних кольорів шириною менше 3,2 метра та вагою від 9 до 300 грамів.
Час публікації: 30 жовтня 2024 р.