Einführung in die Herstellung und Anwendung von schmelzgeblasenen Vliesstoffen

Bei der Herstellung von Meltblown-Vliesstoffen wird der dünne Strom der Polymerschmelze, der aus der Düsenöffnung austritt, mit hoher Geschwindigkeit durch heiße Luft gezogen, wodurch ultrafeine Fasern gebildet werden, die sich auf dem Netzvorhang oder der Walze verdichten und durch die Bindung selbst zu einem Vliesstoff werden.

Vergleich von Meltblown-Fasern und Spun-Bond-Fasern:

• Faserlänge: Spinnvlies ist ein Filament, Meltblown ist eine Kurzfaser.
• Faserstärke: Festigkeit der Spinnvliesfasern> Festigkeit der Meltblown-Fasern.
• Feinheit der Faser: Meltblown-Fasern sind dünner als Spun-Bond-Fasern.

Schmelzblasgeräte werden je nach Aufstellungsart in horizontale und vertikale Typen unterteilt.

1. Prozessablauf und Ausrüstung

Schmelzblasverfahren

 Polymervorbereitung→Schmelzextrusion→Dosierpumpe→Schmelzeblasdüsenanordnung→Schmelzerieselung→Kühlung→Empfangsvorrichtung

Ausrüstung enthalten in Produktionslinie für schmelzgeblasene Vliesstoffe aus pp

HauptausrüstungDosierer, Schneckenextruder, Dosierpumpe, Meltblown-Düseneinheit, Luftkompressor, Lufterhitzer, Aufnahmevorrichtung, Aufwickelvorrichtung. Zur Herstellung von Polyester und anderen Rohstoffen ist auch eine Spänetrocknungsanlage erforderlich.

Hilfsmittel: Ofen zum Reinigen von Matrizen, elektrostatisches Applikationsgerät und Sprühgerät, etc.

1. Einspeisung

Wird auf dem Trichter des Extruders installiert. Die Aufgabe des Zubringers besteht darin, die Polymerscheiben in den Trichter des Schneckenextruders zu saugen. Er hat normalerweise eine automatische Funktion. Die Einzugsmenge pro Zeiteinheit kann entsprechend dem Ausstoß der gesamten Produktionslinie eingestellt werden.

2. Schneckenextruder

3. Dosierpumpe

4. Schmelzgeblasene Düsenkopf-Baugruppe

Die Düsenbaugruppe ist der kritischste Teil der Meltblown-Anlage und umfasst hauptsächlich:

1. System zur Verteilung der Polymerschmelze
2. Gewindeschneidkopf-System

System zur Verteilung der Polymerschmelze

Das Verteilungssystem für die Polymerschmelze kann sicherstellen, dass die Polymerschmelze gleichmäßig über die Länge der Meltblown-Düse fließt und eine gleichmäßige Verweilzeit hat, wodurch sichergestellt wird, dass der Meltblown-Vliesstoff über die Breite gleichmäßigere Eigenschaften aufweist.

Würfelsystem

Das Blaskopfsystem besteht aus der Spinndüse, der Gasplatte, den Heiz- und Wärmeerhaltungselementen usw.

Die Gleichmäßigkeit von Meltblown-Produkten ist eng mit der Düse verbunden. Im Allgemeinen ist die Verarbeitungsgenauigkeit des Meltblown-Düsenkopfs hoch, so dass die Herstellungskosten des Düsenkopfs teuer sind.

5. Lufterhitzer

Das Meltblown-Verfahren erfordert eine Menge heißer Luft. Die vom Luftkompressor abgegebene Druckluft wird entfeuchtet und gefiltert und dann zur Erwärmung in den Lufterhitzer und anschließend in die Meltblown-Matrize geleitet. Der Lufterhitzer ist ein Druckbehälter und muss gleichzeitig der Oxidation der Hochtemperaturluft widerstehen, weshalb das Material aus rostfreiem Stahl bestehen muss.

6. Empfangsgerät

Die wichtigsten Arten von Aufnahmevorrichtungen für das Meltblown-Verfahren sind: Walzentyp, Flachbildschirmtyp

Dreidimensionales Gießen (Dorn): Vorrichtung zur Herstellung von Filterelementen

Verwenden Sie eine dreidimensionale Empfangsvorrichtung, die in intermittierenden und kontinuierlichen Empfang unterteilt ist.

Intermittierende Empfangseinrichtung

Die Aufnahmevorrichtung bewegt sich hin und her, und die Fasern werden in mehreren Lagen auf den Dorn gewickelt; der Aufnahmeabstand wird verändert, um ein Filterelement mit einem Dichtegradienten zu erzeugen;

Ändern Sie die Größe des Dorns, um Filterelemente mit unterschiedlichen Innendurchmessern herzustellen. Nach jeder Herstellung eines Filterelements muss der Dorn ausgetauscht werden, so dass die Produktionseffizienz gering ist.

Kontinuierliche Empfangseinrichtung

Der Aufnahmedorn hat die Form eines freitragenden Trägers, und es gibt eine Übertragungswelle für die Ausgabe des rohrförmigen Filterelements. Das Kopfende der Übertragungswelle ist mit einem Gewinde versehen, und das rohrförmige Filterelement wird aus dem Aufnahmedorn herausgezogen und zum Schneidsystem transportiert.

Bei der Herstellung von Filterelementen mit Dichtegradienten sollten mehrere Blasköpfe mit unterschiedlichen Aufnahmeabständen eingesetzt werden.

7. Hilfsmittel

Das wichtigste Hilfsmittel in der Meltblown-Produktionslinie ist der Düsenreinigungsofen. Nachdem der Meltblown-Düsenkopf einige Zeit lang produziert wurde, kommt es zu einer Verstopfung des Lochs. Zu diesem Zeitpunkt muss der Meltblown-Düsenkopf ausgetauscht werden.

Die ausgetauschte Meltblown-Matrize muss gebrannt werden, um das Polymer und die in der Matrize verbliebenen Verunreinigungen zu entfernen. Schnecken und Spinndüsen werden in der Regel geröstet, um Restpolymere und Verunreinigungen zu entfernen.

2. Verwendete Rohstoffe für Meltblown

Theoretisch können alle thermoplastischen (bei hoher Temperatur schmelzenden, bei niedriger Temperatur erstarrenden) Polymerchip-Rohstoffe für das Meltblown-Verfahren verwendet werden. Polypropylen ist eines der am häufigsten verwendeten Spänematerialien für die Meltblown-Technologie. Zu den häufig verwendeten Polymer-Chips für die Meltblown-Technologie gehören außerdem Polyester, Polyamid, Polyethylen, Polytetrafluorethylen, Polystyrol, PBT, EMA, EVA usw.

Die Art des Polymers bestimmt seinen Schmelzpunkt und seine rheologischen Eigenschaften. Für jeden Polymerrohstoff gibt es ein entsprechendes Schmelzblasverfahren, z. B. Heiztemperatur, Verhältnis zwischen Schneckenlänge und -durchmesser, Schneckenform, Trocknungsprozess des Rohmaterials usw. Es gibt gewisse Unterschiede.

Olefinpolymer-Rohstoffe (wie Polypropylen) haben einen hohen Polymerisationsgrad, so dass die Erhitzungstemperatur höher ist als sein Schmelzpunkt 100 ℃ oder höher kann reibungslos mundgeblasen werden, während die Polyester-Erhitzungstemperatur etwas höher ist als sein Schmelzpunkt kann mundgeblasen werden. Olefin-Rohstoffe müssen im Allgemeinen nicht getrocknet werden. Der Polyester muss spanend getrocknet werden.

Das Molekulargewicht und die Molekulargewichtsverteilung der Polymerrohstoffe sind die wichtigsten Faktoren, die den Meltblown-Prozess und die Leistung von Meltblown-Vliesstoffen beeinflussen.

Beim Meltblown-Verfahren wird allgemein davon ausgegangen, dass das niedrige Molekulargewicht und die enge Molekulargewichtsverteilung der Polymerrohstoffe für die Gleichmäßigkeit der Meltblown-Bahn von Vorteil sind. Je niedriger das Molekulargewicht des Polymers ist, desto höher ist der Schmelzflussindex (MFI, Schmelzflussindex, bezieht sich auf das Gewicht der Schmelze, die in 10 Minuten unter einem bestimmten Druck und einer bestimmten Temperatur ausfließt), und je niedriger die Viskosität der Schmelze ist, desto besser eignet sich das Meltblown-Verfahren für das Verstrecken.

3. die Struktur und die Eigenschaften von Meltblown-Vliesstoffen

Eines der Merkmale von Meltblown-Vliesstoffen ist, dass die Faserfeinheit gering ist, in der Regel weniger als 10 μm, und die meisten Fasern eine Feinheit von 1 bis 4 μm aufweisen.

Verschiedene Kräfte auf der gesamten Spinnlinie von der Meltblown-Düse bis zur Aufnahmevorrichtung können nicht ausgeglichen werden (Einfluss der Streckkraftschwankung des Hochtemperatur- und Hochgeschwindigkeitsluftstroms, der Geschwindigkeit und der Temperatur der Kühlluft usw.), was dazu führt, dass die Meltblown-Faser unterschiedliche Feinheitsgrade aufweist.

Die Gleichmäßigkeit des Faserdurchmessers in der Spunbond-Vliesbahn ist deutlich besser als die der Meltblown-Faser, da beim Spunbond-Verfahren die Spinnprozessbedingungen stabil sind und sich die Streck- und Kühlbedingungen nicht ändern.

Die Kristallinität und Ausrichtung der Meltblown-Faser ist geringer als bei der Spinnvliesmethode. Daher ist die Festigkeit der Meltblown-Faser gering, und die Festigkeit des Faservlieses ist ebenfalls gering. Die Festigkeit verschiedener PP-Fasern ist wie folgt:

Aufgrund der geringen Festigkeit von Meltblown-Fasern beruht die praktische Anwendung von Meltblown-Vliesstoffen hauptsächlich auf den Eigenschaften der ultrafeinen Fasern.

4.die Anwendung von Meltblown-Vliesstoffen

Gegenwärtig werden Meltblown-Vliesstoffe hauptsächlich für folgende Zwecke verwendet:

1 Filtermaterial

Unter Filtration versteht man die Abtrennung von in Gas oder Flüssigkeit dispergierten Partikeln.

Filtrationsmechanismus: Siebabscheidung, elektrostatische Abscheidung, Diffusionsabscheidung, etc.

Sind die Partikel größer als die Porengröße des zu siebenden Filtermaterials?

Studien haben gezeigt, dass Filtermaterialien mit einer Porengröße von zehn bis zehn Mikrometern Staub bis zu 1 µm zurückhalten können. Um die Sedimentationswirkung des Siebs zu verbessern, muss die Porengröße des Filtermaterials verringert werden, d. h. die Faserfeinheit muss verringert und die Dichte des Materials erhöht werden.

Schmelzgeblasene Vliesstoffe haben die Vorteile von feinen Fasern, vielen Poren und einer kleinen Porengröße.

Anwendung:

Gasfiltration: medizinische Masken, Filtermaterialien für Raumklimageräte.

Flüssigkeitsfiltration: Getränkefiltration, Wasserfiltration.

Um die Filterwirkung zu verbessern, kann die Faserfeinheit verringert und die Dichte des Filtermaterials erhöht werden, was jedoch zu einem erheblichen Anstieg des Filterwiderstands führt.

Daher sollte das Meltblown-Vlies elektrostatisch aufgeladen werden, und seine Filterwirkung kann durch den elektrostatischen Effekt, d. h. die Elektretbehandlung, verbessert werden.

Der elektretbehandelte Meltblown-Vliesstoff verfügt über eine lang anhaltende statische Elektrizität und kann sich auf den elektrostatischen Effekt stützen, um Feinstaub abzufangen, so dass er die Vorteile einer hohen Filtrationseffizienz und eines geringen Filtrationswiderstands aufweist.

Polypropylen hat einen hohen elektrischen Widerstand (7×1010Ω-cm) und eine große Ladungsinjektionskapazität. Es ist ein ideales Material für die Herstellung von Elektretfasern. Experimente zeigen, dass nach 1440 Stunden Lagerung des mit Elektret ausgerüsteten Polypropylen-Meltblown-Vliesstoffs im natürlichen Zustand die Filtrationsleistung unverändert bleibt.

Der Einfluss der Elektretausrüstung auf die Filtrationseffizienz und -beständigkeit von Meltblown-Vliesstoffen

Es zeigt sich, dass sich die Filtrationsbeständigkeit des Meltblown-Vliesstoffs nach der Elektret-Ausrüstung nicht verändert hat, aber die Filtrationseffizienz wurde erheblich verbessert, was von anderen Vliesstoffen nicht erreicht wird.

2. Medizinisches und gesundheitliches Material

Medizinische Maske: ein Verbundmaterial (SMS) aus Spinnvlies auf der Innen- und Außenschicht und Meltblown-Material in der Mitte.

3. Materialien für den Umweltschutz (ölabsorbierende Materialien)

Polypropylen-Meltblown-Vliesstoff ist aufgrund seiner Materialeigenschaften und seiner Mikrofaserstruktur ein gutes ölabsorbierendes Material. Es ist in entwickelten Ländern wie Europa, Amerika, Japan usw. weit verbreitet, z. B. bei Ölverschmutzungen in der Schifffahrt, Ölverschmutzungen durch Fabrikanlagen und bei der Abwasserbehandlung.

Polypropylen-Meltblown-Vliesstoff hat hydrophobe und lipophile Eigenschaften, ist beständig gegen starke Säuren und Laugen und hat eine geringere Dichte als Wasser. Nach der Absorption von Öl kann er lange Zeit auf dem Wasser schwimmen, ohne sich zu verformen, und kann lange Zeit recycelt und gelagert werden. Polypropylen-Meltblown-Vliesstoffe werden zu ölabsorbierenden Schnüren, ölabsorbierenden Ketten, ölabsorbierenden Kissen usw. verarbeitet. Die Ölabsorption kann das 10-50fache ihres Gewichts erreichen.

4. Bekleidungsmaterialien (wärmehaltende Materialien)

Wärmedämmstoffe sollten gute Wärmedämmeigenschaften haben und lange Zeit verwendet werden können, ohne dass sich ihre Wärmedämmeigenschaften ändern.

Experimente zeigen, dass die Struktur des Fasernetzes einer der Hauptfaktoren ist, der die Wärmeübertragungsleistung von Wärmedämmstoffen beeinflusst.

Beim Meltblown-Wärmedämmstoff hat die Dicke nur geringe Auswirkungen auf die Luftdurchlässigkeit, während die Luftdurchlässigkeit von Polyesterfaserflocken mit abnehmender Dicke rasch zunimmt. Daher hat der Meltblown-Wärmedämmstoff eine hohe Windbeständigkeit.

5. Batterieseparator

Das Diaphragmamaterial ist ein wichtiger Bestandteil der Batterie und wird häufig zwischen den positiven und negativen Platten angebracht. Die Hauptfunktion besteht darin, die positiven und negativen Platten zu isolieren, um den Durchfluss des Dielektrikums zu gewährleisten.

Polypropylen hat eine ausgezeichnete Säure- und Laugenbeständigkeit. Meltblown-Membranen aus Polypropylen zeichnen sich durch kleine Porengröße, große Porosität, geringen Widerstand und vielfältige Produktwechsel aus.