Lors de la production de non-tissés spunbond, divers facteurs peuvent influencer les propriétés physiques du produit. L'analyse de la relation entre ces facteurs et les performances du produit permet de maîtriser les conditions de production et d'obtenir des non-tissés spunbond en polypropylène de haute qualité et aux applications variées. Nous allons ici analyser brièvement les principaux facteurs influençant les propriétés physiques des non-tissés spunbond et les partager avec tous.
Indice de fusion et distribution des masses moléculaires des tranches de polypropylène
Les principaux indicateurs de qualité des granulés de polypropylène sont la masse moléculaire, la distribution des masses moléculaires, l'isotropie, l'indice de fluidité et la teneur en cendres. La masse moléculaire des granulés de PP utilisés pour le filage se situe entre 100 000 et 250 000, mais l'expérience montre que les propriétés rhéologiques du polymère fondu sont optimales pour une masse moléculaire d'environ 120 000, permettant également une vitesse de filage maximale élevée. L'indice de fluidité, paramètre reflétant les propriétés rhéologiques du polymère fondu, se situe généralement entre 10 et 50 pour les granulés de polypropylène utilisés en spunbond. Lors du filage en nappe, le filament ne subit qu'un seul passage dans le flux d'air, et son taux d'étirage est limité par les propriétés rhéologiques du polymère fondu. Plus la masse moléculaire est élevée (donc plus l'indice de fluidité est faible), plus la fluidité est mauvaise et plus le taux d'étirage du filament est faible. Dans les mêmes conditions d'éjection de la matière fondue par la buse, la taille des fibres du filament obtenu est également plus importante, ce qui confère aux non-tissés spunbond un toucher plus ferme. Si l'indice de fluidité est élevé, la viscosité de la matière fondue diminue, les propriétés rhéologiques sont bonnes, la résistance à l'étirement diminue et, dans les mêmes conditions d'étirement, le taux d'étirement augmente. À mesure que le degré d'orientation des macromolécules augmente, la résistance à la rupture du non-tissé spunbond augmente également, et la finesse des filaments diminue, ce qui confère au tissu un toucher doux. Dans les mêmes conditions de fabrication, plus l'indice de fluidité du polypropylène est élevé, plus sa finesse est faible et plus sa résistance à la rupture est importante.
La distribution des masses moléculaires est souvent mesurée par le rapport entre la masse moléculaire moyenne en poids (Mw) et la masse moléculaire moyenne en nombre (Mn) du polymère (Mw/Mn), appelé indice de distribution des masses moléculaires. Plus cet indice est faible, plus les propriétés rhéologiques du polymère fondu sont stables, et plus le processus de filage est stable, ce qui favorise l'augmentation de la vitesse de filage. Le polymère présente également une élasticité et une viscosité à la traction plus faibles, ce qui réduit les contraintes de filage, facilite l'étirage du PP et permet d'obtenir des fibres plus fines. De plus, l'uniformité du réseau est bonne, offrant un toucher agréable et une grande régularité.
Température de rotation
Le réglage de la température de filage dépend de l'indice de fluidité des matières premières et des exigences relatives aux propriétés physiques du produit. Plus l'indice de fluidité de la matière première est élevé, plus la température de filage doit être élevée, et inversement. La température de filage est directement liée à la viscosité du polymère fondu : une température basse entraîne une viscosité élevée, ce qui rend le filage difficile et favorise la production de fibres cassantes, rigides ou grossières, affectant ainsi la qualité du produit. Par conséquent, afin de réduire la viscosité du polymère fondu et d'améliorer ses propriétés rhéologiques, on a généralement recours à l'augmentation de la température. La température de filage a un impact significatif sur la structure et les propriétés des fibres. Plus la température de filage est basse, plus la viscosité à l'étirage du polymère fondu est élevée, plus la résistance à l'étirage est importante et plus il est difficile d'étirer le filament. Pour obtenir des fibres de même finesse, la vitesse du flux d'air d'étirage doit être relativement élevée à basse température. Par conséquent, dans des conditions de procédé identiques, lorsque la température de filage est basse, les fibres sont difficiles à étirer. La fibre présente une grande finesse et une faible orientation moléculaire, ce qui se traduit dans les non-tissés spunbond par une faible résistance à la rupture, un allongement à la rupture élevé et un toucher rêche. À haute température de filage, l'étirage de la fibre est amélioré, sa finesse diminue et son orientation moléculaire augmente. Ceci explique la résistance à la rupture élevée, le faible allongement à la rupture et le toucher doux des non-tissés spunbond. Toutefois, il convient de noter que dans certaines conditions de refroidissement, si la température de filage est trop élevée, le filament obtenu ne refroidit pas suffisamment vite et certaines fibres peuvent se rompre lors de l'étirage, créant ainsi des défauts. En production, la température de filage recommandée se situe entre 220 et 230 °C.
conditions de formage par refroidissement
La vitesse de refroidissement du filament influe considérablement sur les propriétés physiques du non-tissé spunbond lors de sa formation. Si le polypropylène fondu est refroidi rapidement et uniformément après sa sortie de la filière, sa vitesse de cristallisation est lente et sa cristallinité faible. La structure fibreuse résultante est une structure cristalline liquide instable en forme de disque, susceptible d'atteindre un taux d'étirement plus élevé lors de l'étirage. L'orientation des chaînes moléculaires est alors meilleure, ce qui accroît la cristallinité, améliore la résistance de la fibre et réduit son allongement. Il en résulte des non-tissés spunbond présentant une résistance à la rupture plus élevée et un allongement plus faible. À l'inverse, un refroidissement lent conduit à des fibres présentant une structure cristalline monoclinique stable, peu propice à l'étirement. Il en résulte des non-tissés spunbond avec une résistance à la rupture plus faible et un allongement plus important. Par conséquent, lors du moulage, on a généralement recours à l'augmentation du volume d'air de refroidissement et à la réduction de la température de la chambre de filage afin d'améliorer la résistance à la rupture et de réduire l'allongement des non-tissés spunbond. De plus, la distance de refroidissement du filament influe étroitement sur ses performances. Pour la production de non-tissés spunbond, cette distance est généralement comprise entre 50 et 60 cm.
Conditions de tirage
L'orientation des chaînes moléculaires dans les fils de soie est un facteur important qui influence la résistance à la traction et l'allongement à la rupture des filaments. Plus le degré d'orientation est élevé, plus le filament est résistant et plus son allongement à la rupture est faible. Le degré d'orientation peut être représenté par la biréfringence du filament ; plus sa valeur est élevée, plus le degré d'orientation est important. Les fibres primaires formées lors de la fusion du polypropylène à la sortie de la filière présentent une cristallinité et une orientation relativement faibles, une forte fragilité, une rupture facile et un allongement à la rupture significatif. Pour modifier les propriétés des fibres, il est nécessaire de les étirer à différents degrés avant de former une nappe.production de spunbondLa résistance à la traction de la fibre dépend principalement des volumes d'air de refroidissement et d'aspiration. Plus ces volumes sont importants, plus la vitesse d'étirage est élevée et plus les fibres sont étirées au maximum. L'orientation moléculaire augmente, la finesse s'affine, la résistance augmente et l'allongement à la rupture diminue. À une vitesse de filage de 4 000 m/min, le filament de polypropylène atteint sa valeur de biréfringence maximale. Cependant, lors de l'étirage par flux d'air pour la formation d'une nappe, la vitesse réelle du filament dépasse rarement 3 000 m/min. Ainsi, lorsque les exigences sont élevées, la vitesse d'étirage peut être augmentée. Néanmoins, à volume d'air de refroidissement constant, si le volume d'air d'aspiration est trop important et que le refroidissement du filament est insuffisant, les fibres risquent de se rompre au niveau de la filière d'extrusion, endommageant la tête d'injection et affectant la production et la qualité du produit. Des ajustements appropriés doivent donc être effectués en production.
Les propriétés physiques des non-tissés spunbond dépendent non seulement des propriétés des fibres, mais aussi de la structure de leur réseau. Plus les fibres sont fines, plus leur agencement est désordonné lors de la pose du réseau, plus ce dernier est uniforme, plus la densité de fibres par unité de surface est élevée, plus le rapport de résistance longitudinale/transversale du réseau est faible et plus sa résistance à la rupture est importante. Il est donc possible d'améliorer l'uniformité des non-tissés spunbond et d'accroître leur résistance à la rupture en augmentant le volume d'air d'aspiration. Cependant, un volume d'air d'aspiration trop important risque de provoquer la rupture des fils et un étirement excessif. L'orientation du polymère tend alors à être complète et sa cristallinité trop élevée, ce qui réduit la résistance aux chocs et l'allongement à la rupture, augmente la fragilité et entraîne ainsi une diminution de la résistance et de l'allongement du non-tissé. Il ressort de ces observations que la résistance et l'allongement des non-tissés spunbond varient régulièrement en fonction du volume d'air aspiré. En production, il est donc nécessaire d'adapter le procédé aux besoins et aux conditions réelles afin d'obtenir des produits de haute qualité.
température de laminage à chaud
La nappe de fibres obtenue par étirage est initialement lâche et doit être laminée à chaud puis liée pour former un tissu. Le laminage à chaud est un procédé qui consiste à ramollir et fondre partiellement les fibres de la nappe à l'aide de cylindres de laminage chauds, sous une pression et une température contrôlées. Les fibres sont ensuite liées entre elles pour former un tissu. La maîtrise de la température et de la pression est essentielle. Le chauffage a pour fonction de ramollir et de fondre les fibres. La proportion de fibres ramollies et fondues détermine les propriétés physiques du tissu.tissus non tissés spunbondÀ très basse température, seule une petite partie des fibres à faible masse moléculaire se ramollit et fond, et très peu de fibres sont liées entre elles sous pression. Les fibres de la nappe ont tendance à glisser, et les non-tissés présentent une résistance à la rupture plus faible mais un allongement plus important. Le produit est doux au toucher mais a tendance à pelucher. Lorsque la température de laminage à chaud augmente progressivement, la quantité de fibres ramollies et fondues augmente, la liaison de la nappe se resserre, les fibres ont moins tendance à glisser, la résistance à la rupture du non-tissé augmente et l'allongement reste relativement important. De plus, en raison de la forte affinité entre les fibres, l'allongement augmente légèrement. Lorsque la température augmente significativement, la plupart des fibres au point de pression fondent et forment des amas fondus, devenant cassants. À ce stade, la résistance du non-tissé commence à diminuer, et son allongement diminue également de manière significative. Le tissu est très dur et cassant au toucher, et sa résistance à la déchirure est également faible. De plus, les produits ayant des poids et des épaisseurs différents, la température de laminage à chaud doit également être réglée en conséquence. Pour les produits fins, la présence de fibres au point de laminage à chaud étant moindre, la chaleur nécessaire au ramollissement et à la fusion est réduite, ce qui abaisse la température de laminage à chaud requise. À l'inverse, pour les produits épais, la température de laminage à chaud requise est plus élevée.
pression de laminage à chaud
Lors du procédé de laminage à chaud, la pression exercée par la ligne de laminage a pour rôle de compacter la nappe de fibres. Ce compactage induit une déformation thermique des fibres et optimise la conduction thermique pendant le laminage, assurant ainsi une liaison solide entre les fibres ramollies et fondues. L'adhérence entre les fibres s'en trouve renforcée, limitant leur glissement. Lorsque la pression est faible, la densité de compactage des fibres au point de pression est insuffisante, la résistance de la liaison est faible, la force de maintien entre les fibres est réduite et leur glissement est facilité. Le tissu non tissé spunbond obtenu est alors relativement doux au toucher, son allongement à la rupture est important et sa résistance à la rupture est faible. À l'inverse, une pression élevée confère au tissu non tissé spunbond un toucher plus ferme, un allongement à la rupture plus faible, mais une résistance à la rupture supérieure. Cependant, lorsque la pression de la ligne du laminoir à chaud est trop élevée, le polymère ramolli et fondu au point de laminage à chaud de la nappe de fibres peine à s'écouler et à se diffuser, ce qui réduit également la résistance à la rupture du tissu non tissé. De plus, le réglage de la pression de la ligne est étroitement lié au poids et à l'épaisseur du tissu non tissé. En production, un choix approprié doit être effectué en fonction des besoins afin de fabriquer des produits conformes aux exigences de performance.
En résumé, les propriétés physiques et mécaniques detissu non tissé spunbond en polypropylèneLa qualité d'un produit ne dépend pas d'un seul facteur, mais de l'effet combiné de plusieurs. En production, il est essentiel de sélectionner des paramètres de processus adaptés aux besoins et aux conditions de production afin de fabriquer des non-tissés spunbond de haute qualité répondant à diverses exigences. Par ailleurs, une gestion rigoureuse et standardisée de la ligne de production, un entretien attentif des équipements et le perfectionnement des compétences des opérateurs sont également des facteurs clés pour améliorer la qualité du produit.
Dongguan Liansheng Non tissé Technology Co., Ltd.Fondée en mai 2020, cette entreprise est spécialisée dans la production de non-tissés à grande échelle. Elle intègre la recherche et le développement, la production et la vente. Elle fabrique des non-tissés spunbond en polypropylène (PP) de différentes couleurs, d'une largeur inférieure à 3,2 mètres et d'un grammage allant de 9 à 300 grammes.
Date de publication : 29 novembre 2024