Руководство по производству маточной смеси из расплава для производства нетканых материалов

Потолок качества любого нетканого материала, полученного методом выдувания из расплава, определяется не только экструзионной линией, но и химическими добавками, содержащимися в каждой подаваемой в нее полипропиленовой грануле. Мастербатч мелтблауна определяет диаметр волокна, удержание электростатического заряда, термическую стабильность при высокоскоростном потоке воздуха и, в конечном итоге, эффективность фильтрации готовой ткани, что делает ее наиболее значимой переменной во всем процессе производства мельтблауна.

Для чего используется мастербатч из расплава в производстве нетканых материалов

Мастербатч мелтблауна представляет собой концентрированную смесь добавок полипропилена и носителя, которая дозируется в поток сырья полипропиленовой смолы для придания определенных функциональных свойств — усиления заряда, термостабилизации, гидрофильности или гидрофобности, окрашивания и противомикробной активности — которые базовая смола сама по себе не может обеспечить. Это основной инструмент для переработки товарного полипропилена в специальные фильтрующие, медицинские и гигиенические нетканые изделия.

Сферы применения, которые зависят от точно сформулированных мастербатч, полученный методом выдувания из расплава включает производство хирургических масок и респираторов (ASTM F2100, EN 14683), промышленных средств фильтрации воздуха (панели с рейтингом HEPA и MERV), картриджей для фильтрации жидкости, маслопоглощающего геотекстиля и специальных салфеток для чистых помещений с полупроводниками. Для каждого применения требуется свой профиль добавок, норма дозировки и совместимость со смолой-носителем.

Как мастербатч мелтблауна влияет на эффективность фильтрации

Эффективность фильтрации в тканях, выдутых из расплава, зависит от трех физических механизмов: механического перехвата, инерционного воздействия и электростатического притяжения. Электростатический механизм, отвечающий за улавливание субмикронных частиц, значительно меньших физического диаметра волокна, полностью управляется добавками, увеличивающими заряд, поставляемыми мастербатч, полученный методом выдувания из расплава . Ткани, произведенные без использования маточной смеси, достигают эффективности фильтрации частиц (PFE) от 30 до 50% для частиц размером 0,3 микрона; правильно заряженные ткани превышают 95% PFE при одинаковой основной массе и диаметре волокна.

Составы маточных смесей, повышающих заряд, включают в себя электретообразующие соединения — обычно фторхимические добавки или добавки на основе затрудненных аминов — которые становятся постоянно поляризованными во время коронного разряда или этапа гидрозарядки после головки. Маточная смесь обеспечивает однородность дисперсии добавок на уровне отдельных волокон, предотвращая появление локализованных свободных от заряда зон, которые создают обходные пути фильтрации.

Ключевые свойства, необходимые для маточной смеси, полученной методом выдувания из расплава при производстве масок

Ткань, изготовленная методом экструзии из расплава для масок, должна одновременно удовлетворять требованиям по фильтрации частиц, воздухопроницаемости и безопасности при контакте с кожей. мастербатч, полученный методом выдувания из расплава спецификация напрямую контролирует, будут ли достигнуты все три цели.

Как мастербатч мелтблауна используется в производстве мелтблауна полипропилена

На линии выдувания полипропилена из расплава мастербатч, полученный методом выдувания из расплава вводится на стадии гравиметрического смешивания перед одношнековым экструдером. Точное дозирование — обычно от 1 до 5 частей маточной смеси на 100 частей базовой полипропиленовой смолы — контролируется устройством подачи потери веса, синхронизированным с основной подачей смолы. Неточная дозировка даже на 0,5% может привести к изменению диаметра волокна на 0,3–0,8 микрометра, что напрямую повлияет на степень фильтрации.

Мастербатч из расплава и мастербатч из спанбонда: ключевые различия

Хотя обе системы являются добавками к нетканым материалам на основе полипропилена, мастербатч, полученный методом выдувания из расплава и маточная смесь спанбонда разработаны для принципиально разных технологических условий и требований к производительности.

Как мастербатч мелтблауна влияет на тонкость волокна и воздухопроницаемость

Тонина волокон и воздухопроницаемость в тканях, полученных методом экструзии из расплава, обратно пропорциональны: более тонкие волокна создают более плотные полотна с меньшей проницаемостью, но более высокой эффективностью фильтрации. Мастербатч мелтблауна влияет на этот баланс посредством двух механизмов — изменения вязкости расплава и контроля поверхностной энергии.

Добавки, снижающие вязкость в маточной смеси, снижают устойчивость расплава к затуханию, позволяя высокоскоростному воздушному потоку вытягивать волокна до меньших диаметров без разрывов нитей. Уменьшение вязкости расплава на кончике головки матрицы на 15–20 % соответствует уменьшению диаметра волокна примерно на 0,5–1,5 микрометра — этого достаточно, чтобы перевести ткань с характеристик MERV-13 на MERV-16 при том же базовом весе. Модификаторы поверхностной энергии затем контролируют, насколько плотно тонкие волокна соединяются в точках пересечения, устанавливая структурную проницаемость полотна независимо от диаметра волокон.

Часто задаваемые вопросы о мастербатче мелтблауна

Можно ли использовать маточную смесь, полученную методом выдувания из расплава, с переработанной полипропиленовой смолой?

Переработанный полипропилен несет в себе большое количество загрязнений и переменный MFI, что противоречит жестким реологическим допускам, необходимым для обработки мельтблаун. Мастербатч мелтблауна Разработанный для смесей RPP, включает дополнительные пакеты стабилизаторов и модификаторы вязкости, но максимальное содержание переработанного материала обычно ограничено 10–15 % для поддержания постоянства диаметра волокна и соответствия требованиям сертификации фильтрации.

Как определяется правильная дозировка маточной смеси для определенной степени фильтрации?

Дозировка калибруется посредством пробных запусков, в ходе которых измеряется эффективность фильтрации частиц (PFE при размере 0,3 микрона) и падение давления (дельта-P) в соответствии с целевым стандартом — NIOSH N95, EN 149 FFP2 или ASTM F2100, уровень 1/2/3. Максимальное усиление заряда мастербатч, полученный методом выдувания из расплава составы достигают оптимальных характеристик при загрузке от 2 до 4%; более высокие дозы приводят к снижению эффективности фильтрации, одновременно увеличивая давление расплава и риск образования отложений на штампе.

Влияет ли мастербатат, полученный методом выдувания из расплава, на срок годности ткани и распад заряда?

Да. Электретный заряд в тканях, выдутых из расплава, естественным образом со временем распадается, что ускоряется под воздействием влажности, тепла и воздействия масляных аэрозолей. Высокое качество мастербатч, полученный методом выдувания из расплава Использование фторхимических электретных добавок обеспечивает период полураспада заряда от 12 до 24 месяцев при стандартном хранении (23 C, 50% относительной влажности) по сравнению с 3-6 месяцами для стандартных систем на основе затрудненных аминов, что является критическим отличием для сертификации срока годности медицинских масок.

В чем разница между гидрофильной и гидрофобной маточной смесью, полученной методом экструзии из расплава?

гидрофобный мастербатч, полученный методом выдувания из расплава повышает поверхностные энергетические барьеры для проникновения жидкости, используется в наружных слоях хирургических масок и защитных барьерных тканях. Гидрофильные сорта снижают поверхностную энергию, способствуя впитыванию жидкости, применяются во впитывающих внутренних слоях, материалах для ухода за ранами и фильтрующих средах, где требуется перенос водной жидкости через полотно, а не отталкивание.