Uvod v proizvodnjo in uporabo netkanih tkanin

Proces proizvodnje netkanih tkanin iz taljenega vlakna vključuje uporabo visoko hitrosti vročega zraka za vlečenje tankega tokov polimernega talinega, ki ga iztisnejo skozi odprtino matrice, s čimer nastanejo ultra-fina vlakna, ki se kondenzirajo na mrežasti zavesi ali valjčku ter se zahvaljujoč lastnim vezavam spremenijo v netkano tkanino.

Primerjava vlaken iz taljenega vlakna in vlaken iz spinnbonda:

• Dolžina vlaken: Spinnbond je filament, taljeno vlakno pa je kratko vlakno.
• Trdnost vlaken: Trdnost vlaken spinnbonda > trdnost vlaken iz taljenega vlakna.
• Drobnost vlaken: Vlakna iz taljenega vlakna so tanjša od vlaken iz spinnbonda.

Naprave za taljenje in vlečenje so razdeljene na horizontalne in vertikalne glede na način namestitve.

1. Postopek in oprema

Taljeno-vlečni postopek

 Priprava polimera → iztiskanje v talino → merilna črpalka → sklop matric za taljenje in vlečenje → raztezanje kapljic v talini → hlajenje → sprejemna naprava

Vključena oprema Linija za proizvodnjo netkanih tkanin iz pp taljenega vlakna

Glavna oprema: dovodnik, vijakski ekstruder, merilna črpalka, sklop matric za taljenje in vlečenje, kompresor zraka, grelec zraka, sprejemna naprava, namotavalna naprava. Za proizvodnjo poliestra in drugih surovin je potrebna tudi naprava za sušenje čipov.

Pomožna oprema: peč za čiščenje matric, naprava za elektrostatično nanos in razpršilna naprava itd.

1. Dovodnik

Nameščen na posodo ekstruderja. Namen dovodnika je, da sesa polimerno rezino v posodo vijaksnega ekstruderja. Običajno ima avtomatsko funkcijo. Količino dovoda na enoto časa lahko nastavimo glede na izhod celotne proizvodne linije.

2. Vijakski ekstruder

3. Merilna črpalka

4. Sklop matric za taljenje in vlečenje

Sklop matric je najbolj ključni del opreme za taljenje in vlečenje, v glavnem vključuje:

1. Sistem za distribucijo polimernega talinega
2. Sistem matric za taljenje

Sistem za distribucijo polimernega talinega

Sistem za distribucijo polimernega talinega lahko zagotovi, da polimerno talino enakomerno teče po dolžini matrice za taljenje in ima enak čas bivanja, kar zagotavlja, da ima netkana tkanina iz taljenega vlakna bolj enakomerne lastnosti po širini.

Sistem matric za taljenje

Sistem matric za taljenje je sestavljen iz spinnereta, plinske plošče, grelnih in izolacijskih elementov itd.

Enakomernost izdelkov iz taljenega vlakna je tesno povezana z matrico. Na splošno je obdelovalna natančnost matrice za taljenje in vlečenje visoka, zato so stroški izdelave matrice dragi.

5. Grelec zraka

Postopek taljenja in vlečenja zahteva veliko vročega zraka. Stisnjen zrak, ki ga izpiha kompresor, se dehumidira in filtrira ter se nato pošlje v grelec zraka za segrevanje, nato pa v sklop matric za taljenje in vlečenje. Grelec zraka je tlačna posoda, hkrati pa mora vzdrževati oksidacijo vročega zraka, zato mora biti material nerjaveče jeklo.

6. Sprejemna naprava

Glavne vrste sprejemnih naprav za postopek taljenja in vlečenja so: valjčna, ravna zasnova

Tridimenzionalno formiranje (mandrel): naprava za proizvodnjo filter elementov

Uporabi tridimenzionalno sprejemno napravo, ki se deli na intervalno sprejemanje in kontinuirano sprejemanje.

Intervalna sprejemna naprava

Sprejemna naprava se premika naprej in nazaj, vlakna pa se vežejo na mandrel v več plasteh; sprejemna razdalja se spreminja, da se proizvede filter element z gradientom gostote;

Spremenite velikost mandrela, da proizvedete filter elemente z različnimi notranjimi premeri. Po izdelavi vsakega filter elementa je treba zamenjati mandrel, zato je učinkovitost proizvodnje nizka.

Kontinuirana sprejemna naprava

Sprejemni mandrel je v obliki konzolnega nosilca, na njem pa je prenosni vrat, ki izvaja tubularni filter element. Glavni konec prenosnega vrat je navojen, tubularni filter element pa se izvleče iz sprejemnega mandrela in se transportira do sistema rezanja.

Pri proizvodnji filter elementov z gradientom gostote je treba opremiti več matric z različnimi razdaljami sprejemanja.

7. Pomožna oprema

Glavna pomožna oprema proizvodne linije za taljenje in vlečenje je peč za čiščenje matric. Po določenem času uporabe matrice za taljenje in vlečenje pride do blokade luknj. Takrat je treba zamenjati matrico za taljenje in vlečenje.

Zamenjano matrico za taljenje in vlečenje je treba peči, da se odstranita polimer in nečistoče, ki ostanejo v matrici. Vijaki in spinnereti se običajno pražijo, da se odstranita ostanke polimerov in nečistoč.

2. Surovine, uporabljene pri taljenju in vlečenju

V teoriji se lahko vse termoplastične (taljenje pri visoki temperaturi, strjevanje pri nizki temperaturi) polimerni čipni surovini uporabljajo v postopku taljenja in vlečenja. Polipropilen je ena najpogosteje uporabljenih čipnih surovin za tehnologijo taljenja in vlečenja. Poleg tega so pogosto uporabljene polimerni čipni surovine za tehnologijo taljenja in vlečenja tudi poliester, poliamid, polietilen, politetrafluoroetilen, polistiren, PBT, EMA, EVA itd.

Vrsta polimera določa njegovo točko taljenja in reološke lastnosti. Za vsako polimerno surovino obstaja ustrezni postopek taljenja in vlečenja, kot so temperatura ogrevanja, razmerje dolžine vijaka do premera, oblika vijaka, postopek sušenja surovin itd., ki imajo določene razlike.

Olefinski polimerni surovini (kot je polipropilen) imajo visok stopnjo polimerizacije, zato je temperatura ogrevanja višja od njegove točke taljenja, 100 ℃ ali več, da se lahko gladko talijo in vlečejo, medtem ko je temperatura ogrevanja poliestra le malenkost višja od njegove točke taljenja, da se lahko talijo in vlečejo. Olefinski surovini praviloma ni treba sušiti. Poliester je treba sušiti v čipih.

Molekularna teža in razporeditev molekularne teže polimernih surovin sta najpomembnejša dejavnika, ki vplivata na postopek taljenja in vlečenja ter na lastnosti netkanih tkanin iz taljenega vlakna.

Za postopek taljenja in vlečenja se običajno meni, da sta nizka molekularna teža in ozek razpored molekularne teže polimernih surovin koristna za enakomernost netkane tkanine iz taljenega vlakna. Nižja kot je molekularna teža polimera, višji je indeks toka taline (MFI, indeks toka taline, pomeni težo taline, ki izteče v 10 minutah pod določenim tlakom in temperaturo), in nižja kot je viskoznost taline, bolj primerna je. Postopek taljenja in vlečenja ima šibkejši učinek vlečenja.

3. Struktura in lastnosti netkanih tkanin iz taljenega vlakna

Ena od značilnosti netkanih tkanin iz taljenega vlakna je majhna drobnost vlaken, običajno manjša od 10 μm, večina vlaken pa je od 1 do 4 μm.

Različne sile na celotni vlečni liniji od šobe matrice za taljenje in vlečenje do sprejemne naprave ni mogoče uravnotežiti (vpliv nihanja vlečne sile visoke temperature in visoke hitrosti zračnega toka, hitrosti in temperature hladilnega zraka itd.), zaradi česar so vlakna iz taljenega vlakna različnih velikosti.

Enakomernost premera vlaken v netkani tkanini iz spinnbonda je bistveno boljša kot pri vlaknih iz taljenega vlakna, ker so v postopku spinnbond stabilni pogoji vlečenja, in pogoji vlečenja in hlajenja so nespremenljivi.

Kristalnost in usmerjenost vlaken iz taljenega vlakna sta manjši kot pri metodi spinnbond. Zato je trdnost vlaken iz taljenega vlakna slaba, prav tako je slaba trdnost tkanine iz vlaken. Trdnost več vlaken PP je naslednja:

Zaradi slabe trdnosti vlaken iz taljenega vlakna je praktična uporaba netkanih tkanin iz taljenega vlakna predvsem zaradi značilnosti njegovih ultra-fina vlaken.

4. Uporaba netkanih tkanin iz taljenega vlakna

Trenutno se netkane tkanine iz taljenega vlakna uporabljajo predvsem za:

1 filter material

Filtracija je ločevanje trdnih delcev, razpršenih v plinu ali tekočini.

Mehanizem filtracije: sito-depozicija, elektrostatična depozicija, difuzijska depozicija itd.

Ali so delci večji od velikosti por filter materiala, ki ga je treba prefiltrirati?

Študije so pokazale, da lahko filtrirni materiali z velikostjo por med desetimi in desetimi mikroni ujamemo prah do 1 µm. Za izboljšanje sedimentacijskega učinka sito je potrebno zmanjšati velikost por filtrirnega materiala, to je zmanjšati gostoto vlaken in povečati gostoto materiala.

Nevnetni materiali meltblown imajo prednosti drobnih vlaken, številnih por in majhne velikosti por.

uporaba:

Filtracija plinov: medicinske maske, filtrirni materiali za notranje klimatske naprave.

Filtracija tekočin: filtracija pijač, filtracija vode.

Za izboljšanje filtracijskega učinka lahko zmanjšamo gostoto vlaken in povečamo gostoto filtrirnega materiala, vendar bo to povzročilo znatno povečanje filtracijskega upora.

Zato naj bo nevnetni material meltblown elektrostatično napolnjen, njegov filtracijski učinek pa se lahko izboljša s pomočjo elektrostatičnega učinka, to je z elektret obdelavo.

Elektret-obdelana nevnetna tkanina meltblown ima dolgotrajno statično elektriko in se lahko zanaša na elektrostatični učinek za ujemanje drobnega prahu, zato ima prednosti visoke filtracijske učinkovitosti in nizkega filtracijskega upora.

Polipropilen ima visok električni upor (7×1010Ω·cm) in veliko zmogljivost injiciranja naboja. Je idealen material za izdelavo elektret-vlaken. Poskusi kažejo, da po 1440 urah shranjevanja elektret-obdelane polipropilene nevnetne tkanine v naravnem stanju filtracijska učinkovitost ostaja nespremenjena.

Vpliv elektret-obdelave na filtracijsko učinkovitost in upor nevnetnih tkanin meltblown

Lahko se opazi, da filtracijski upor nevnetne tkanine meltblown ni spremenjen po elektret-obdelavi, a je filtracijska učinkovitost močno izboljšana, kar drugim nevnetnim tkaninam ni enakovredno.

2. Medicinski in zdravstveni materiali

Medicinska maska: kompozitni material (SMS), ki je izdelan iz spun-bond materiala na notranji in zunanji plast, v sredini pa je material meltblown.

3. Materiali za varovanje okolja (materiali za absorbiranje olja)

Polipropilenska nevnetna tkanina meltblown je dober material za absorbiranje olja zaradi svojih materialnih lastnosti in mikrovlaknaste strukture. Široko se uporablja v razvitih državah, kot so Evropa, Amerika, Japonska itd., na primer pri izlitjih olja na morju, izlitjih olja iz tovarniške opreme in pri čiščenju odpadnih voda.

Polipropilenska nevnetna tkanina meltblown ima hidrofobne in lipofilne lastnosti, je odporna na močne kisline in alkalije ter ima manjšo gostoto od vode. Po absorbiranju olja lahko dolgo lebdi na vodi brez deformacij in ga je mogoče reciklirati ter dolgo hraniti. Polipropilenske nevnetne tkanine meltblown se uporabljajo za izdelavo vrvic za absorbiranje olja, verig za absorbiranje olja, vzglavnikov za absorbiranje olja itd. Absorbiranje olja lahko doseže 10-50-kratno njegovo težo.

4. Oblačilni materiali (materiali za ohranjanje toplote)

Toplotno izolacijski materiali morajo imeti dobre toplotnoizolacijske lastnosti in jih je mogoče uporabljati dlje časa brez sprememb toplotnoizolacijskih lastnosti.

Poskusi kažejo, da je struktura vlaknenega mrežja eden od glavnih dejavnikov, ki vpliva na toplotno prenosno zmogljivost toplotnoizolacijskih materialov.

Pri kompozitnem toplotnoizolacijskem materialu meltblown ima njegova debelina malo vpliva na prepustnost zraka, medtem ko se prepustnost zraka poliesterskih vlakenskih kosmičev hitro povečuje z zmanjšanjem debeline. Zato ima kompozitni toplotnoizolacijski material meltblown močno odpornost proti vetru.

5. Separator za baterije

Material membrane je pomembna sestavina baterije in je pogosto nameščen med pozitivno in negativno ploščo. Njegova glavna naloga je izolacija pozitivne in negativne plošče, da se zagotovi pretok dielektričnega medija.

Polipropilenski material ima odlično odpornost na kisline in alkalije. Polipropilenski membranski material meltblown ima značilnosti majhne velikosti por, velike poroznosti, majhnega upora in raznovrstnih sprememb izdelkov.