Meltblowing
Melt blowing es un proceso para la producción
de telas o artículos fibrosos directamente a partir de polímeros o resinas
utilizando a alta velocidad u otra fuerza apropiada para atenuar los
filamentos. El proceso MB es uno
de los procesos no tejidos más nuevos y menos desarrollados. Este proceso es único, ya que se
utiliza casi exclusivamente para producir microfibras en lugar de fibras el
tamaño de las fibras textiles normales. Las microfibras
MB generalmente tienen diámetros en el intervalo de 2 a 4 micras, aunque pueden
ser tan pequeñas como 0,1 micras y tan grande como de 10 a 15 micras.
HISTORIA
La tecnología básica para producir estas microfibras fue
desarrollado primero en EE.UU. El
Laboratorio de Investigación Naval inició este trabajo para producir
microfiltros para la recogida de partículas radiactivas en la atmósfera
superior. La importancia de este
trabajo fue reconocido por una filial de Exxon y un programa de desarrollo a
mediados de 1960. Cinco años más
tarde, un modelo prototipo patentado demostró con éxito la producción de
microfibras. En la actualidad,
Exxon ha desarrollado la mayor parte de las licencias y / o opciones para
producir no tejido de microfibra y equipos MB.
PROCESAMIENTO
La definición más comúnmente aceptada y corriente para el
proceso de MB es: un proceso de un solo paso en el que aire a alta velocidad
sopla una resina termoplástica fundida a partir de una punta de la boquilla
extrusora en una pantalla transportadora o de recogida para formar una fina red
fibrosa y auto-unión .
El proceso de MB es similar al proceso de unión por
hilatura (SB) que convierte a las resinas de telas no tejidas en un único
proceso integrado. Un proceso MB típico consta de los siguientes elementos:
extrusora, bombas de medición, el conjunto de matriz, formación de la banda, y
sinuoso.
EXTRUSORA
Es uno de los elementos más importantes en el
procesamiento del polímero. Se
compone de un cilindro calentado con un tornillo giratorio en el interior. Su
función principal es la de fundir los gránulos de polímero y alimentarlos al
siguiente paso / elemento. El
movimiento hacia delante de los gránulos en el extrusor es a lo largo de las
paredes calientes del barril entre los vuelos de tornillo. La fusión de los gránulos en el
extrusor es debido al calor y la fricción del flujo viscoso y la acción
mecánica entre el tornillo y las paredes de la barrica. Hay cuatro calentadores diferentes en
el extrusor. La extrusora se divide
en tres zonas diferentes:
zona de alimentación : los gránulos de polímero
se precalienta y empujaron a la siguiente zona.
Zona de Transición: tiene un canal de profundidad decreciente
con el fin de comprimir y homogeneizar el polímero fundido.
Zona de medición :es la última zona en la
extrusora cuyo objetivo principal es generar la máxima presión para bombear el
polímero fundido en la dirección de avance. La
placa de interruptor controla la presión generada con un paquete de pantalla
colocada cerca de la descarga de tornillo. La
placa rompedora también filtra las impurezas como suciedad, partículas
metálicas partícula extraña y grumos de polímero fundido.
BOMBA DE MEDICIÓN
La bomba dosificadora es un dispositivo de desplazamiento
positivo y de volumen constante para la entrega de fusión uniforme al conjunto
de matriz. Se asegura un flujo constante
de mezcla de polímero limpio bajo las variaciones del proceso de la viscosidad,
la presión y la temperatura. La
bomba dosificadora también ofrece medición polímero y la presión del proceso
requerido. La bomba dosificadora
tiene típicamente dos engrane y ruedas dentadas giran en sentidos contrarios. El desplazamiento positivo se logra
llenando cada diente de engranaje con el polímero en el lado de succión de la
bomba y que lleva el polímero alrededor de la descarga de la bomba. El polímero
fundido desde la bomba de engranajes va al sistema de distribución de
alimentación para proporcionar flujo uniforme de la pieza nasal mueren en el
conjunto de la matriz.
ASAMBLEA DIE
El conjunto de matriz es el elemento más importante del
proceso de soplado en estado fundido. Tiene
tres componentes distintos: distribución de polímero de alimentación, la boca
de herramienta dado y colectores de aire.
Canal de Distribución
La distribución de la alimentación en una matriz de
soplado en fusión es más crítico que en una película o lámina por dos razones.1° la matriz de soplado en fusión por lo
general no tiene ajustes mecánicos para compensar las variaciones en el flujo
de polímero a través de la anchura de la matriz. 2° el proceso a menudo se desarrolla en un
intervalo de temperatura en la descomposición térmica de los polímeros procede
rápidamente. Por lo general la
distribución de alimentación está diseñado de tal manera que la distribución de
polímero es menos dependiente de las propiedades de cizallamiento del polímero. Esta característica permite que la
masa fundida de soplado ampliamente diferentes materiales poliméricos con un
solo sistema de distribución. Hay básicamente dos tipos de distribución de
alimentación que se han empleado en la matriz de soplado en fusión: T-tipo y el
tipo de percha.
Die Revólver
Desde el canal de distribución de alimentación va el
polímero fundido directamente a la pieza de nariz dado. La uniformidad depende en gran medida
en el diseño y la fabricación de la pieza de nariz. Por lo tanto, la pieza de nariz en el
proceso de soplado de fusión requiere tolerancias muy estrechas, que han hecho
su fabricación muy costosa. La
pieza de nariz matriz es una pieza amplia, hueco, y cónico de metal que tiene
varios cientos de orificios o agujeros a través de la anchura. El polímero fundido se extruye a
partir de estos agujeros para formar hebras de filamentos que posteriormente se
atenúan mediante aire caliente para formar fibras finas. Una pieza de nariz
típica matriz tiene orificios de diámetro de aproximadamente 0,4 mm espaciados
a 1 a 4 milímetros por (25 a 100 por pulgada).
Hay dos tipos de boquilla boquilla usada: tipo capilar y
perforado agujero tipo. Para el tipo capilar, los orificios
individuales son en realidad ranuras que se muelen en una superficie plana. Las dos mitades entonces se emparejan
y cuidadosamente alineadas para formar una fila de aberturas u orificios. Al
utilizar el tipo capilar, se evitan los problemas asociados con la perforación
precisa de agujeros muy pequeños. Los
tubos capilares se pueden alinear con precisión de manera que los orificios de
seguir una línea recta con precisión. El
tipo-agujero perforado tiene agujeros muy pequeños perforados por perforación
mecánica o coincidente descarga eléctrica (EDM) en un solo bloque de metal.
Durante el proceso, todo el conjunto de la matriz se
calienta. Es importante vigilar
de cerca las temperaturas morir para producir bandas uniforme. Las temperaturas típicas de troqueles
van desde 2l5 ° C a 340 ° C.
Aire Colectores
El aire a alta velocidad se genera utilizando un
compresor de aire. El aire
comprimido se hace pasar a través de una unidad de intercambio de calor tal
como un horno eléctrico o de gas calentado, para calentar el aire a
temperaturas de procesamiento deseadas. Temperaturas
del aire típicas varían de 230 ° C a 360 ° C a velocidades de 0,5 a 0,8 la
velocidad del sonido
FORMACIÓN DE LA RED
Tan pronto como el polímero fundido se extruye a partir
de los orificios de la boquilla, corrientes de aire caliente de alta velocidad
atenuar las corrientes de polímero para formar microfibras. Como la corriente de aire caliente que
contiene las microfibras progresa hacia la pantalla del colector, se basa en
una gran cantidad de aire circundante que se enfría y solidifica las fibras.
Las fibras solidificadas posteriormente se colocan al azar en la pantalla de
recogida, formando una banda no tejida auto aglomerado. Las fibras se colocan al azar en
general. La velocidad del
colector y la distancia del colector a partir de la pieza de nariz troquel se
pueden variar para producir una variedad de bandas sopladas en estado fundido.
DISOLUCIÓN
La red de soplado en fusión generalmente se enrolla sobre
un núcleo de cartón y procesada de acuerdo con el requisito de uso final. La combinación de entrelazado de
fibras y la unión de fibra a fibra generalmente produce suficiente cohesión de
la banda de modo que la red se puede utilizar fácilmente. Sin embargo, la unión adicional y
procesos de acabado adicional se pueden aplicar a estas redes sopladas en
estado fundido.
ACABADO
Aunque la mayoría de los no tejidos se consideran
terminado cuando se enrollan en el extremo de la línea de producción, muchos
reciben químico adicional o tratamiento físico tal como calandrado, gofrado, y
retardo de la llama. Algunos de
estos tratamientos se pueden aplicar durante la producción, mientras que otros
deben ser aplicados en operaciones de acabado separadas.
VARIABLES DEL PROCESO
Las
variables de proceso se pueden dividir en tres grupos: la máquina / variables
operacionales, variables fuera de línea y variables materiales.
VARIABLES DE LA MÁQUINA
Variables de la
máquina, también llamadas variables operacionales, están relacionados con la
máquina y se pueden cambiar mientras el equipo esté en funcionamiento. Estas
variables incluyen la temperatura del aire, polímero / temperatura de la
matriz, mueren a distancia colector, velocidad del colector, el rendimiento de
polímero y caudal de aire. Todo esto afecta las propiedades finales de la
banda no tejida.
Polímero Throughput y Air Flow: tanto
el rendimiento como el flujo de aire de polímero de control de velocidad el
diámetro final de fibra, fibra de enredo, gramaje y la zona de atenuante.
Polímero / Die y temperatura del aire: Estas
variables combinados con la tasa de flujo de aire afectan a la uniformidad, la
formación de disparo y la formación de la cuerda, la apariencia y la sensación
de la tela.
Die a Collector Distancia: Esto
afecta a la apertura de la tela, unión térmica entre las fibras y gramaje.
VARIABLES
OFF-LINE
Las variables
fuera de línea son fijos durante una ejecución de proceso y sólo se pueden
cambiar cuando la máquina no está en funcionamiento. Estas variables son
espacio de aire, el ángulo de aire, retroceso mueren.
Die Tamaño del agujero: Die tamaño del
agujero junto con el retroceso afecta el tamaño de la fibra.
Espacio de aire: Afecta el grado de rotura de la fibra
mediante el control de la presión de salida de aire.
Ángulo de aire: Controla la
naturaleza del flujo de aire, como el ángulo de aire enfoques 90 ° que
se traduce en un alto grado de separación de las fibras o turbulencia que
conduce a la distribución aleatoria de las fibras. En un ángulo de 30 °,
con la cuerda o fibras paralelas depositadas como haces ligeramente enrollado
de fibras se generan. En ángulos mayores de 30 °, de atenuación, la
rotura de las fibras se produce.
CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES de la red
La uniformidad
La
uniformidad de la banda es controlada por dos parámetros importantes:
distribución uniforme de la fibra en la corriente de aire y el ajuste adecuado
del nivel de vacío bajo el alambre o cinta de conformación. La
distribución no uniforme de la fibra en la corriente de aire puede ser
resultado de un mal diseño del troquel y de flujo de aire ambiente no uniforme
en la corriente de aire. El vacío en virtud de los medios de comunicación
que forman debe ajustarse para tirar de la corriente de aire total a través de
los medios de comunicación y fijar las fibras en su lugar.
Características del producto
Telas
de soplado en fusión por lo general tienen una amplia gama de características
del producto. Las principales características y propiedades de telas
sopladas en fusión son los siguientes:
1. orientación
de la fibra aleatoria.
2. Baje a moderada
resistencia de la banda, que se deriva la fuerza del enredo mecánico y fuerzas
de fricción.
3. Por lo
general alta opacidad (que tiene un alto factor de cubierta).
4. Diámetro de
fibra varía de 0,5 a 30 m, pero normalmente 2-7 m.
5. intervalos de
gramaje de 8-350 g / m 2 , pero típicamente 20-200 g / m 2 .
6. Las
microfibras proporcionan una gran superficie para un buen aislamiento y
filtración características.
7. Las fibras
tienen una textura superficial lisa y son circulares en sección transversal.
8. La mayoría de
las bandas sopladas en estado fundido son capas o tejas en su estructura, el
número de capas aumenta con el peso base.
Defectos
Tres
de los principales defectos que se producen en la producción de soplado en fusión
Roping
causada por la turbulencia no controlada en la corriente de aire y por el
movimiento de las fibras durante y después de la deposición. El defecto se
observa como una alargada gruesa raya estrecha, se asemeja a una "cuerda"
ligeramente torcida.
Shot
son pequeñas partículas esféricas de polímero formado durante la operación de
soplado. Shot son causados generalmente por temperaturas excesivamente
altas o demasiado bajo peso molecular del polímero.
Fly
es un defecto que no se va directamente en la red, pero contamina el medio
ambiente circundante. Fly está compuesto de microfibras muy cortas y muy
finas no atrapados en el tambor o el cinturón durante la deposición. Puede ser
causado por las condiciones que soplan demasiado violentos.
POLÍMERO
El
tipo de polímero o resina utilizada definirá la elasticidad, suavidad,
humectabilidad, capacidad de teñido, resistencia química y otras propiedades
relacionadas de fibras formadas. Una de las ventajas de la tecnología de
soplado en fusión es manejar muchos polímeros diferentes, así como una mezcla
de polímeros. Algunos polímeros, que pueden ser expandidas en estado
fundido, se enumeran a continuación.Sin embargo, la lista no es completa.
1. El
polipropileno es fácil de procesar y hace buena red.
2. El
polietileno es más difícil de fusión-soplado en bandas fibrosas finas que es
polipropileno. El polietileno es difícil sacar debido a su elasticidad en
estado fundido.
3. procesos PBT
fácilmente y produce telas muy suaves, bien con fibras.
4. El nylon 6 es
fácil de procesar y hace buenas redes.
5. Nylon 11
melt-golpes bien en webs que tienen piel muy inusual como la sensación.
6. Policarbonato
produce muy napa de fibra suave.
7. El poli (4-metil penteno-1) sopla bien
y produce telas suaves muy esponjosas.
8. El poliestireno produce un material
extremadamente suave, mullido esencialmente sin defectos tiro.
El polímero más ampliamente utilizado es polipropileno. Polipropileno con su baja viscosidad
tiene un punto de fusión bajo y es fácil de dibujar en fibras. Se comprende 70-80% de la producción
total de América del Norte. La viabilidad de MB original y PET reciclado
también se ha estudiado.
APLICACIONES
El sistema de soplado en fusión es única debido a que el
proceso genera una multa de fibra no está disponible para los demás procesos no
tejidos. Fibra Micro-denier (menos de 0,1 denier
por filamento) no es
realmente disponible como una materia prima fibrosa no tejida. Por lo tanto, el proceso de soplado en
fusión, que puede producir una fibra tal, abre nuevas perspectivas de productos
y aplicaciones. En la actualidad,
los siguientes segmentos de mercado se sirven con éxito por los productos
sopladas en estado fundido:
Medios de Filtración
sigue siendo el más grande de solicitud única. La aplicación más conocida es el medio
filtrante mascarilla quirúrgica. Las
aplicaciones incluyen tanto la filtración de líquidos y filtración gaseoso.
Tejidos para usos médicos
El mercado MB segundo más grande es en aplicaciones
médicas / quirúrgicas. Los
principales segmentos son bata desechable y el mercado de cortina y el segmento
de envolvente de esterilización.
Productos sanitarios
Productos MB se utilizan en tres tipos de productos de
protección higiénica - compresa higiénica femenina, Spunbond-MB pañal hoja
superior, y la incontinencia de adultos productos absorbentes desechables.
Hot-melt adhesivos
El proceso MB tiene una característica especial: puede
manejar casi cualquier tipo de material termoplástico. Por lo tanto, la tarea de formular un
adhesivo de fusión en caliente para proporcionar propiedades específicas se
puede simplificar en gran medida utilizando el sistema de soplado en estado
fundido para formar la final banda adhesiva uniforme.
Aplicaciones diversas
Aplicaciones interesantes en este segmento son
fabricación de carpas y telas no tejidas elastoméricas que tienen la misma
apariencia que los productos de unión por hilatura de filamento continuo.
COMPLEJIDAD DE MELT tecnología de espumación
El proceso de soplado en fusión es complejo que involucra
la turbulencia. Aislamiento de
factores experimentales es difícil debido a la interacción altamente variable. Los entornos de múltiples filamentos y
factores como la humedad de la sala de procesamiento y saciar la temperatura del
aire violentamente cambian las condiciones de frontera.
La ventana de procesamiento para los polímeros con éxito
soplado en fundido es muy limitada. Con
el fin de producir bandas con una calidad aceptable, uno tiene que estar en el
rango correcto de parámetros de proceso y el rango varía entre los polímeros. A diferencia de hilatura por fusión,
no hay casi prácticamente ningún control sobre los filamentos individuales en
fusión-soplado. Es muy difícil
predecir la estructura / propiedad de filamentos sopladas en estado fundido ya
que el aislamiento de variables es muy difícil en un entorno multi-filamento.
Productos derretir-soplado son difíciles de comparar con
otros productos no tejidos porque son bastante diferentes en su naturaleza y
función. La mayoría de las telas
no tejidas están diseñados para funcionar de manera similar a tejido o tejidos
de punto y en general puede ser reemplazado con dichas telas, aunque
normalmente a un rendimiento y / o sanción económica. Con limitadas excepciones, como algunas
toallitas, productos soplados en fusión no están diseñados para funcionar como
telas. Se fabrican generalmente
en forma de hoja, pero carecen de la fuerza física de tejido convencional o
telas no tejidas.
COMPARACIÓN DE MELT soplado y
SPUNBOND
El Spunbond (SB) y los procesos MB son algo idénticos
desde un equipo y el punto de vista del operador. Las dos diferencias principales entre
un proceso MB típica y un proceso de unión por hilatura que usa atenuación del
aire son: la temperatura y el volumen de aire utilizado para atenuar los
filamentos y se aplica la ubicación donde el filamento dibujar o fuerza de
atenuación.
Un proceso MB utiliza grandes cantidades de aire a alta
temperatura para atenuar los filamentos. La
temperatura del aire es típicamente igual o ligeramente mayor que la
temperatura de fusión del polímero. En contraste, el proceso de SB utiliza
generalmente un menor volumen de aire cerca de la temperatura ambiente para
apagar primero las fibras y luego para atenuar las fibras.
En el proceso de MB, la fuerza de atracción o atenuación
se aplica a la punta del troquel mientras que el polímero está todavía en el
estado fundido. La aplicación de
la fuerza en este punto es ideal para la formación de microfibras pero no
permite para la orientación de polímero para construir buenas propiedades
físicas. En el proceso de unión
por hilatura, esta fuerza se aplica a cierta distancia de la matriz o hilera,
después de que el polímero se ha enfriado y solidificado. La aplicación de la fuerza en este
punto proporciona las condiciones necesarias para la orientación del polímero y
las propiedades físicas mejoradas resultantes, pero no es conductor a la
formación de microfibras.
PROCESO
Aunque el proceso de MB es conceptualmente simple, telas
de alta calidad a escala comercial requieren precisamente diseñados y equipos
fabricados. De una manera similar
a la tecnología de unión por hilatura, muchas empresas de fabricación de banda
sopladas en estado fundido, tales como 3M y Freudenberg han desarrollado
tecnología patentada. La mayoría
de los procesos de MB en el mercado ahora se basan en el proceso de Exxon. El diseño de equipos de proceso, que
puede ser vertical u horizontal, es más simple y más compacto que el de SB. Se prefiere una disposición vertical
cuando se utilizan múltiples matrices, pero se prefiere la disposición
horizontal cuando se utiliza un solo dado. El
requisito de espacio vertical, por lo general un mínimo de 20 ft., Depende de
la distancia-die-a colector. Los
requisitos de espacio horizontales dependen de la anchura total de la matriz y
de requisitos del producto final. Por
lo general, tres veces el espacio vertical es el requisito mínimo para un
espacio horizontal .En resumen, un esquema se deduce que muestra los
componentes de una línea de soplado de fusión completa.
conclusión
esta tela es económica, con procesos fáciles y la mayoría son fabricados de PP. Se pueden combinar con el spunbond para la fabricación de cubre bocas estas telas son conocidas como SMS es una tela no tejida constituida por filamentos continuos de polipropileno 100%, están dispuestos al azar y soldados termicamente por medio de un proceso de calandrado, o método spunlaid, mas un capa de meltblown y otra de spunbonded PP.
en conclusión podemos decir que es una tela fácil aplicación y en su mayoría se encuentra en productos de medicina.
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