终端市场 | 4分钟阅读

挤压:'Melt-Blown' Fiber: 什么 You Need to Know to Enter the Face Mask Market

Coronavirus pandemic has made 挤压 processors curious about 恩 tering the face-mask market. But 熔喷 fiber is very different from most other 挤压 processes and requires specialized equipment.
#新冠肺炎 #最佳做法

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COVID-19大流行已导致对数十亿个口罩的需求,而用于此类口罩的最佳过滤材料之一是迷迭香制成的细纤维。“melt-blown”处理。口罩市场现在是开放的,但是 挤出加工商必须在加入之前评估在此过程中烘烤的聚合物熔融和加压的所有独特方面。 nature of the 熔喷 process, they’由于大多数现有的挤出设备不适合加工这种低粘度的聚合物,因此最有可能需要购买新的机械。

将由熔喷工艺制成的超细纤维夹在两层更传统的防水织物之间,以制成面罩。尽管PP是目前最常用于此类纤维的聚合物,但根据过滤要求,也可以使用其他高流动性聚合物。迄今为止,大多数熔喷纤维制造已用于制造工业过滤器,特别是石油和化学工业。部署的聚合物必须提供高熔体流动性,因此它们很容易拉伸 制造细小的纤维;粘度变化 从300-1500克/ 10分钟,有点像热糖浆。

熔喷纤维制造需要较高的挤出机排出压力,以迫使聚合物穿过模具中的小孔。这些模具类似于片状模具,不同之处在于它们不是 狭缝上,脸上有成千上万个小孔,相距0.010到0.015英寸。每英尺模具宽度最多可以有1000个孔。孔的直径可小至0.003英寸。具有较长的L / D以提供稳定性。即使所用聚合物的粘度极低,通过具有长L / D的微小孔的压力降也可能达到数千psi。

Typical layout of a 熔喷 挤压 line. This version assumes use of a grooved-feed extruder; otherwise, a melt pump would be added.
 

一旦聚合物纤维离开微小的模孔,它们就会进入超声热气流中,该气流会拉伸纤维并使纤维随机化,然后再将其沉积在真空收集鼓上(参见插图)。热气流可以达到1000英尺/秒,或大于680英里/小时。空气处于或高于熔体温度,因此在拉伸过程中不会冷却熔体。拉伸阶段 在短距离内,该过程非常迅速地发生,并且纤维最终被拉制成最终直径0.00001至0.000015英寸直径。

然后将拉伸的纤维用冷冻空气冷却,将其铺垫在真空收集桶上,并缠绕成卷。纤维在这里 点看起来很像棉花糖。通过改变许多工艺条件可以获得不同的厚度,方向和密度。许多线还使纤维带静电,以提高纤维在使用过程中保留被捕集的颗粒的能力。

光滑口径的挤出机很难以合理的输出速率产生必要的排出压力。

什么’这类工艺的最佳挤出机?由于处理器需要使用高流动性,低粘度的聚合物,因此,光滑口径的挤出机将难以在合理的输出速率下产生必要的排出压力。有两种提高性能的方法。欧洲挤出机制造商已使用开槽机筒来产生较高的扬程压力,而美国制造商则倾向于使用更长的L / D 最近又增加了熔体泵。每种方法都有优点和缺点,我在 出现在 2015年3月 问题。

I recently consulted for a company that was trying to expand rapidly into the manufacture of masks using 熔喷 fiber technology. They were surprised at how little of their existing 挤压 equipment could be used without significant modification. So, to reduce the cost of the lines and speed up the availability of equipment, this processor decided to start with some grooved-barrel extruders with special screws suitable for the high-flow polymers.

无论处理器是使用开槽式挤出机还是带熔体泵的平孔挤出机来产生必要的模头压力,都将需要特殊的螺杆设计。熔融粘度低的聚合物在相同的温度下仍会熔融,并且熔融所需的能量相同,这是因为材料挤出加工机更习惯于运行。挤出机螺杆将其大部分能量引入聚合物,以通过粘性耗散或旋转螺杆对聚合物的剪切作用使其熔融。对于给定的螺杆设计,引入的功率量与聚合物粘度和稠度成正比。

换句话说,为了获得足够的输出功率和剪切力来加工低粘度聚合物,挤出机螺杆需要非常浅的通道和高rpm,这是当今大多数运行中的典型设备。

关于作者: Jim Frankland 是一位机械工程师,曾参与所有类型的 挤压 处理超过40年。他现在是 Frankland 塑料咨询有限责任公司。  Contact [email protected] or (724) 651-9196.

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