Tạo ra Meltblown là một quy trình sản xuất được sử dụng để tạo ra một loại vải được gọi là vải không dệt được làm từ các polyme như polypropylene. Các loại vải truyền thống làm từ nguyên liệu tự nhiên như bông được dệt cùng nhau, có nghĩa là nguyên liệu đầu tiên được tạo thành sợi và sau đó được xen kẽ bằng quy trình dệt hoặc đan để tạo ra một tấm vải từ sợi. Vải không dệt không liên quan đến việc nối sợi bằng cách dệt hoặc đan; thay vào đó, chúng liên kết cơ học, nhiệt học hoặc hóa học với nhau, vật liệu được tạo ra từ các sợi riêng biệt của polyme nóng chảy tạo thành một loại vải giống như mạng lưới. Vải tạo thành có một số đặc tính mong muốn bao gồm:

• Khả năng hấp thụ
• Rào cản vi khuẩn
• Đệm
• Lọc
• Cháy chậm
• Chất lỏng không thấm nước
• Khả năng đàn hồi
• Mềm mại
• Vô trùng
• Có độ bền
• Căng ra
• Có thể giặt

Vải không dệt được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, tạo ra các sản phẩm được sử dụng trong nông nghiệp, ô tô, xây dựng, vệ sinh cá nhân, tấm lợp, thảm trải sàn, vải bọc và các sản phẩm y tế. Ví dụ cụ thể về các loại sản phẩm có thể được chế tạo bằng sợi không dệt bao gồm:

• Bộ lọc, chẳng hạn như bộ lọc không khí HEPA hoặc các sản phẩm lọc chất lỏng và khí
• Khẩu trang và khẩu trang phòng độc dùng trong y tế và công nghiệp
• Quần áo y tế dùng một lần, chẳng hạn như áo choàng, màn, khăn phủ giày và khăn trùm đầu
• Các sản phẩm vệ sinh, chẳng hạn như các sản phẩm vệ sinh phụ nữ và tã dùng một lần
• Chất hấp phụ dầu và chất lỏng, là các sản phẩm chứa dầu tràn và hút dầu từ nước
• Bộ lọc cà phê và túi trà
• Cỏ nhân tạo
• Sản phẩm cách nhiệt
• Khay đóng gói thịt và rau
• Khăn lau khử trùng dùng một lần

Bài viết này sẽ tập trung vào việc mô tả quá trình tạo ra Meltblown được sử dụng như thế nào để sản xuất vải không dệt và sau đó sẽ mô tả cách loại vải này sau đó được sử dụng để tạo ra các loại mặt nạ như khẩu trang y tế, khẩu trang phẫu thuật và khẩu trang phòng độc N95 là những sản phẩm quan trọng thiết bị bảo vệ cá nhân (PPE) được sử dụng bởi các chuyên gia y tế, những người phải tiếp xúc hàng ngày với các mầm bệnh nguy hiểm trong không khí.

Quy trình đùn thổi tan chảy

Quy trình đùn thổi nóng chảy là một quy trình một bước sử dụng một luồng không khí tốc độ cao để thổi nhựa nhiệt dẻo nóng chảy từ đầu khuôn của máy đùn lên băng tải hay còn gọi là màn tiếp nhận. Quá trình này đã tồn tại từ những năm 1950 và ngày càng có ý nghĩa kể từ khi bắt đầu. Quy trình cơ bản được minh họa trong Hình 1 và được thực hiện bằng máy đùn vải thổi tan chảy được thiết kế đặc biệt để quản lý và kiểm soát quy trình.

Hình 1 - Các thành phần của quy trình đùn thổi nóng chảy điển hình.

Các thành phần cơ bản của quy trình là hệ thống cấp nhựa, cụm máy đùn, máy bơm định lượng, cụm khuôn dập nóng chảy, bộ thu và bộ phận cuốn.

Hệ thống cấp dữ liệu nhựa

Nguyên liệu cho quá trình thổi tan chảy là một loại nhựa nhiệt dẻo ở dạng hạt nhỏ được đựng trong một túi nhựa và được cấp trọng lực cho phễu máy đùn. Có một số polyme khác nhau có thể thích ứng để sử dụng trong quá trình đùn thổi nóng chảy. Các polyme này bao gồm:

• Polypropylene [PP]
• Polycarbonate [PC]
• Polybutylen terephthalate [PBT]
• Polyamide [PA]
• Nhựa nhiệt dẻo Polyurathane [TPU]
• Polypropylene đàn hồi [ePP]

Lắp ráp máy đùn

Cụm máy đùn nhận nguyên liệu hạt nhựa từ hệ thống cấp nhựa. Một cánh vít tương tự như một trục vít Archimedean di chuyển hạt nhựa qua một thùng được nung nóng của cụm máy đùn, nơi chúng tiếp xúc với các bức tường được nung nóng và nóng chảy. Có ba vùng trong cánh quạt trục vít - vùng cấp liệu, vùng chuyển tiếp và vùng đo sáng. Vùng cấp liệu là phần của bánh công tác nơi vật liệu đi vào máy đùn và bắt đầu tan chảy. Vùng chuyển tiếp có độ sâu giảm dần và phục vụ để đồng nhất nguồn cấp polymer và nén nó. Khi polyme đã đạt đến trạng thái nóng chảy, nó được đưa đến vùng đo sáng làm tăng áp suất để chuẩn bị vật liệu để phóng điện qua cụm khuôn dập nóng chảy.

Bơm định lượng

Đầu ra của polyme nóng chảy hiện ở 250 o C - 300 o C và được điều áp, được cấp cho bơm định lượng. Máy bơm định lượng là một máy bơm dịch chuyển tích cực được thiết kế để cung cấp một khối lượng không đổi hỗn hợp polyme sạch đến cụm khuôn và tính đến các biến đổi của quá trình về nhiệt độ, áp suất hoặc độ nhớt của polyme nóng chảy. Bên trong máy bơm có hai bánh răng ăn khớp với nhau. Khi các bánh răng quay, chúng hút polyme nóng chảy từ phía đầu vào hoặc phía hút của máy bơm và đưa nó đến phía xả của máy bơm. Đầu ra của bơm định lượng sau đó sẽ cấp cho cụm khuôn.

Trong cụm khuôn có ba thành phần quan trọng - bộ phận phân phối thức ăn, mũi khuôn và ống dẫn khí. Hai kiểu phân phối thức ăn thường được sử dụng; đây là loại chữ T, có thể có côn hoặc không được đánh dấu và loại mắc áo. Sự phân bố mắc áo phổ biến hơn do dòng polyme đồng đều của nó.

Mũi khuôn là một thành phần quan trọng để xác định tính đồng nhất của mạng lưới vật liệu được thổi tan chảy tạo ra từ máy. Mũi khoan khuôn là một phần kim loại rộng, rỗng, có dung sai chặt chẽ có chứa một số lượng lớn các lỗ trong đó polyme nóng chảy sẽ đi qua để tạo thành vải không dệt được thổi nóng chảy.

Các ống góp không khí cung cấp không khí được làm nóng với tốc độ cao cho các sợi đùn được đầu ra từ mũi khuôn. Một máy nén khí cung cấp luồng không khí có áp, trước tiên được đưa qua bộ trao đổi nhiệt ra khỏi lò khí hoặc lò điện để nâng nhiệt độ không khí lên phạm vi từ 230 o C - 360 o C với vận tốc từ 0,5 - 0,8 o. tốc độ âm thanh (560 - 900 feet / giây).

Nguồn tổng hợp

Polyme nóng chảy được ép đùn qua các lỗ của mũi khuôn khuôn sau đó được dẫn động bởi dòng khí nóng tốc độ cao từ các ống góp không khí và làm cho polyme tạo thành các sợi nhỏ khi chúng tiếp tục kéo dài trong luồng không khí (Xem Hình 2). Những sợi nhỏ này có đường kính từ 0,1 micron đến 15 micron. (Để so sánh, sợi xenluloza có đường kính khoảng 50 micron và sợi tóc người là 120 micron.) Đồng thời, các sợi đang kéo dài ra, chúng được thổi lại với nhau khi đang ở trạng thái bán nóng chảy và hướng tới màn hình thu. Dòng không khí nóng cũng làm cho không khí thứ cấp được hút từ không khí xung quanh và giúp làm mát và đông đặc mạng vật liệu được thu thập hình thành trên bộ thu, là một tấm chắn kim loại được gắn vào băng tải. Các sợi đông đặc lại và được đặt ngẫu nhiên vào bộ thu, liên kết với nhau để tạo thành một mạng lưới bằng cách quấn và kết dính các sợi với nhau. Bằng cách thay đổi tốc độ bộ thu và khoảng cách tách biệt giữa mũi khuôn và bộ thu, có thể đạt được các biến thể về mật độ vải web để phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Bơm chân không thường được sử dụng để hút chân không ở bên trong màn hình thu. Điều này phục vụ để loại bỏ luồng không khí nóng và tăng cường quá trình đặt web trên bộ thu. Bơm chân không thường được sử dụng để hút chân không ở bên trong màn hình thu. Điều này phục vụ để loại bỏ luồng không khí nóng và tăng cường quá trình đặt web trên bộ thu. Bơm chân không thường được sử dụng để hút chân không ở bên trong màn hình thu. Điều này phục vụ để loại bỏ luồng khí nóng và tăng cường quá trình đặt web trên bộ thu.

Hình 2 - Sợi polyme hình thành và được chuyển đến bộ thu.

Đơn vị Winder

Vải được làm mát từ bộ thu được quấn vào lõi bìa cứng trong bộ phận cuốn. Đối với nhiều loại vải không dệt được thổi nóng chảy, có đủ độ kết dính đạt được giữa các sợi để vật liệu phù hợp để sử dụng mà không cần thêm liên kết. Trong một số ứng dụng, có thể cần xử lý thêm vật liệu để thay đổi các đặc tính của vật liệu. Liên kết nhiệt là một kỹ thuật thường được sử dụng khi cần liên kết bổ sung, có thể làm tăng độ bền của vật liệu nhưng làm tăng độ cứng và mất cảm giác vải.

Sau bất kỳ liên kết cần thiết nào, quá trình sản xuất đùn thổi tan chảy của vải không dệt đã hoàn tất. Các quy trình sau sản xuất bổ sung có thể được áp dụng nếu cần, chẳng hạn như bổ sung hóa chất chống cháy, tùy thuộc vào mục đích sử dụng cuối cùng của vật liệu. Sau đó, vải không dệt được bán cho những người chuyển đổi sử dụng nó làm nguyên liệu thô để tạo ra các sản phẩm lọc, bộ lọc cà phê, chất cách nhiệt hoặc như sẽ được thảo luận dưới đây, khẩu trang y tế và phẫu thuật.

Các biến quy trình

Các đặc tính của vải không dệt được thổi tan chảy được sản xuất có thể bị ảnh hưởng và kiểm soát ở một mức độ nào đó bằng cách thay đổi một số điều kiện hoạt động và đầu vào của quy trình. Chúng bao gồm các yếu tố như:

• Loại polyme được sử dụng và các đặc tính vật liệu của nó như trọng lượng phân tử
• Các điều kiện hoạt động của máy đùn như nhiệt độ
• Hình dạng hình học của mũi khuôn chẳng hạn như kích thước lỗ và số lượng lỗ
• Điều kiện dòng khí nóng (nhiệt độ, vận tốc)
• Khoảng cách giữa mũi khoan và màn hình thu
• Tốc độ của bộ thu