Das Verfahren der Schmelzblas-Vliesstoffherstellung
Der Prozess der Herstellung von schmelzgeblasenem Vliesstoff: Polymerzufuhr – Schmelzextrusion – Faserbildung – Faserkühlung – Vliesbildung – Verstärkung zum Gewebe.
Zweikomponenten-Schmelzblastechnologie
Seit Beginn des 21. Jahrhunderts hat die Entwicklung der Schmelzblasvliestechnologie international rasante Fortschritte gemacht.
Die US-amerikanischen Unternehmen Hills und Nordson haben bereits erfolgreich Zweikomponenten-Schmelzblastechnologie entwickelt, darunter auch Varianten mit Kern-, Parallel- und Dreiecksstruktur. Die Faserfeinheit liegt üblicherweise bei etwa 2 µm, und die Anzahl der Poren im Schmelzblasfilament kann bis zu 100 Poren pro Zoll betragen, bei einer Extrusionsrate von 0,5 g/min pro Pore.
Lederkernart:
Es verleiht Vliesstoffen ein weiches Gefühl und ermöglicht die Herstellung konzentrischer, exzentrischer und unregelmäßiger Produkte. Üblicherweise werden kostengünstige Materialien als Kern verwendet, während teure Polymere mit speziellen oder erforderlichen Eigenschaften als Außenschicht dienen, beispielsweise Polypropylen für den Kern und Nylon für die Außenschicht, wodurch die Fasern hygroskopisch werden. Der Kern besteht aus Polypropylen, die Außenschicht aus niedrigschmelzendem Polyethylen oder modifiziertem Polypropylen, modifiziertem Polyester usw., die als Bindemittel dienen. Bei leitfähigen Rußfasern ist der leitfähige Kern umhüllt.
Paralleltyp:
Es verleiht Vliesstoffen eine gute Elastizität und besteht üblicherweise aus zwei verschiedenen Polymeren oder demselben Polymer mit unterschiedlicher Viskosität, wodurch parallele Zweikomponentenfasern entstehen. Durch die Nutzung der unterschiedlichen thermischen Schrumpfungseigenschaften verschiedener Polymere lassen sich spiralförmig gekräuselte Fasern herstellen. Beispielsweise hat die Firma 3M einen Vliesstoff aus schmelzgeblasenen PET/PP-Zweikomponentenfasern entwickelt, der aufgrund unterschiedlicher Schrumpfung eine spiralförmige Kräuselung bildet und dem Vliesstoff so eine ausgezeichnete Elastizität verleiht.
Terminaltyp:
Dies ist eine weitere Art von Polymerverbundwerkstoff, der in den drei Blatt-, Kreuz- und Endtypen verwendet wird. Bei der Herstellung von antistatischen, feuchtigkeitsleitenden und leitfähigen Fasern können leitfähige Polymere obenauf aufgebracht werden. Diese leiten nicht nur Feuchtigkeit, sondern auch Strom, wirken antistatisch und reduzieren den Bedarf an leitfähigem Polymer.
Micro Dan Typ:
Es können orangefarbene, blütenblattförmige, streifenförmige oder inselförmige Komponenten verwendet werden. Durch das Abziehen zweier inkompatibler Polymere lassen sich ultrafeine Faservliese, sogar Nanofaservliese, herstellen. Kimberly Clark entwickelte beispielsweise eine Zweikomponentenfaser mit Abziehmechanismus, die die Eigenschaften von Zweikomponentenfasern aus zwei inkompatiblen Polymeren nutzt. Diese Fasern lassen sich in weniger als einer Sekunde in heißem Wasser vollständig abziehen, um ultrafeine Faservliese zu erzeugen. Für die Herstellung von Inselfasern muss das Wasser aufgelöst werden, um ein feines Inselfasernetzwerk zu erhalten.
Hybridtyp:
Es handelt sich um ein Faservlies, das durch Mischen verschiedener Materialien, Farben, Fasern, Querschnittsformen und sogar parallel zum Kern verlaufender Fasern hergestellt wird. Dabei kommen sowohl Co-Spinnfasern als auch Zweikomponentenfasern zum Einsatz, um den Fasern die gewünschten Eigenschaften zu verleihen. Im Vergleich zu herkömmlichen Schmelzblasvliesen kann diese Art von Zweikomponenten- oder Mischfaservlies die Filtrationsleistung des Filtermediums weiter verbessern und ihm antistatische, leitfähige, feuchtigkeitsabsorbierende und verbesserte Barriereeigenschaften verleihen. Zudem werden Haftung, Flauschigkeit und Atmungsaktivität des Faservlieses optimiert.
Zweikomponenten-Schmelzblasfasern können die Nachteile einkomponentiger Polymere ausgleichen. Polypropylen ist beispielsweise relativ kostengünstig, jedoch in medizinischen und gesundheitsrelevanten Materialien nicht strahlungsbeständig. Daher kann Polypropylen als Kernmaterial verwendet und mit einem geeigneten strahlungsbeständigen Polymer umhüllt werden, wodurch das Problem der Strahlungsbeständigkeit gelöst wird. Dies ermöglicht ein kostengünstiges Produkt, das gleichzeitig die funktionalen Anforderungen erfüllt, wie beispielsweise der Wärme- und Feuchtigkeitsaustauscher in Beatmungssystemen im medizinischen Bereich. Dieser bietet eine geeignete, natürliche Wärme- und Feuchtigkeitsregulierung. Er ist leicht, kann entsorgt oder einfach desinfiziert werden, ist kostengünstig und dient zudem als zusätzlicher Filter zur Schadstoffentfernung. Die Fasern können aus zwei gleichmäßig vermischten Zweikomponenten-Schmelzblasfaservliesen bestehen. Bei der Verwendung von Zweikomponentenfasern mit Kern und Außenschicht besteht der Kern aus Polypropylen und die Außenschicht aus Nylon. Zweikomponentenfasern können auch unregelmäßige Querschnitte wie Trilobiten- oder Multilobitenstrukturen aufweisen, um ihre Oberfläche zu vergrößern. Gleichzeitig können Polymere, die die Filtrationsleistung verbessern, auf der Oberfläche oder an den Faserspitzen eingesetzt werden. Zweikomponenten-Fasergewebe aus Olefin oder Polyester, hergestellt im Schmelzblasverfahren, eignen sich zur Fertigung zylindrischer Flüssigkeits- und Gasfilter. Darüber hinaus können sie für Zigarettenfilterspitzen verwendet werden. Durch die Nutzung des Kernsaugeffekts lassen sich hochwertige, tintenabsorbierende Kerne herstellen. Kernsaugstäbe dienen der Flüssigkeitsretention und -infusion.
Entwicklung der Schmelzblasvliestechnologie – Schmelzblas-Nanofasern
In der Vergangenheit basierte die Entwicklung von Schmelzblasfasern auf der patentierten Technologie von Exxon, doch in den letzten Jahren ist es mehreren internationalen Unternehmen gelungen, die Technologie von Exxon zu durchbrechen und feinere Nanofasern zu entwickeln.
Die Hills Company hat umfangreiche Forschungen zu Nano-Schmelzblasfasern durchgeführt und soll die Phase der Industrialisierung erreicht haben. Andere Unternehmen wie Nonwoven Technologies (NTI) haben ebenfalls Verfahren und Technologien zur Herstellung von Nano-Schmelzblasfasern entwickelt und Patente erhalten.
Um Nanofasern zu spinnen, sind die Düsenöffnungen deutlich feiner als bei herkömmlichen Schmelzblasanlagen. NTI kann Düsen mit einem Durchmesser von nur 0,0635 Millimetern (63,5 Mikrometer) bzw. 0,0025 Zoll verwenden. Die modulare Struktur der Spinndüsen ermöglicht eine Gesamtbreite von über 3 Metern. Der Durchmesser der so gesponnenen Schmelzblasfasern beträgt etwa 500 Nanometer. Der Durchmesser der dünnsten Einzelfaser kann bis zu 200 Nanometer erreichen.
Die Meltblown-Anlagen zur Herstellung von Nanofasern verfügen über kleine Sprühlöcher. Ohne entsprechende Maßnahmen sinkt die Ausbeute zwangsläufig erheblich. Daher hat NTI die Anzahl der Sprühlöcher erhöht, sodass jede Sprühplatte drei oder mehr Sprühlochreihen aufweist. Durch die Kombination mehrerer Komponenten (abhängig von der Breite) lässt sich die Ausbeute beim Spinnen deutlich steigern. Konkret bedeutet dies: Bei Verwendung von 63,5 Mikrometer großen Löchern beträgt die Anzahl der Löcher pro Meter der einreihigen Spinndüse 2880. Mit drei Reihen erreicht die Anzahl der Löcher pro Meter 8640, was der Produktion herkömmlicher Meltblown-Fasern entspricht.
Aufgrund der hohen Kosten und der Anfälligkeit für Brüche (Rissbildung unter hohem Druck) dünner Spinndüsen mit hoher Lochdichte haben verschiedene Unternehmen neue Verbindungstechnologien entwickelt, um die Haltbarkeit der Spinndüsen zu verbessern und Leckagen unter hohem Druck zu verhindern.
Derzeit können Nanoschmelzblasfasern als Filtermaterial eingesetzt werden, wodurch die Filtrationseffizienz deutlich verbessert wird. Daten zeigen zudem, dass aufgrund der feineren Fasern in Nanoschmelzblasvliesen leichtere und schwerere Schmelzblasvliese in Kombination mit Spinnvlies-Verbundwerkstoffen verwendet werden können, die dennoch dem gleichen Wasserdruck standhalten. Die daraus hergestellten SMS-Produkte können den Anteil an Schmelzblasfasern reduzieren.
Dongguan Liansheng Vliesstofftechnologie Co., Ltd.Das Unternehmen wurde im Mai 2020 gegründet. Es handelt sich um einen Großbetrieb für die Herstellung von Vliesstoffen, der Forschung und Entwicklung, Produktion und Vertrieb vereint. Es produziert PP-Spinnvliesstoffe in verschiedenen Farben mit einer Breite von unter 3,2 Metern und einem Gewicht von 9 bis 300 Gramm.
Veröffentlichungsdatum: 30. Oktober 2024