O processo de extrusão soprada derretido é um processo de uma etapa, que usa fluxo de ar de alta velocidade para soprar resina termoplástica derretida do extrusor morrer para o transportador ou a chamada tela de enrolamento. Esse processo existe desde a década de 1950, e sua significância tornou-se cada vez mais significativa desde sua origem. O processo básico é mostrado na Figura 1, usando uma extrusora de tecido soprado derretido especialmente projetada para gerenciar e controlar o processo.
Os componentes básicos do processo são sistema de alimentação de resina, montagem de extrusora, bomba de medição, conjunto de derretimento soprado, coletor e unidade de enrolamento.
Sistema de fornecimento de resina
A matéria-prima do processo de derretimento é a resina termoplástica na forma de partículas, que é armazenada em sacos de resina e transportada para o funil extrusor pela gravidade. Existem muitos polímeros diferentes disponíveis para extrusão soprada derretida. Estes polímeros incluem:
Polipropileno [PP]
policarbonato
Tereftalato de polibutileno
Poliamida [PA]
Poliuretanos termoplásticos [TPU]
Polipropileno elástico [EPP]
Montagem extrusora
O conjunto de extrusora recebe alimentação de partículas do sistema de alimentação de resina. Um impulso helicoidal semelhante à espiral arquimedeana passa as partículas através do cilindro de aquecimento do conjunto extrusor, onde as partículas entram em contato com a parede de aquecimento e são derretidas. Há três áreas no impulsor helicoidal - área de alimentação, área de transição e área de medição. A zona de alimentação é a parte do impulsor onde o material entra na extrusora e começa a derreter. A zona de transição é caracterizada por profundidade reduzida e é usada para homogeneizar e comprimir a alimentação do polímero. Uma vez que o polímero atinge o estado derretido, ele é enviado para a área de medição, o que aumenta a pressão para preparar o material para descarga através do conjunto de derretimento soprado. Há um grupo de tela de filtro na extremidade de saída da área de medição do parafuso do impulsor, que é usado como filtro para interceptar qualquer bloco de sujeira ou polímero que atinja a bomba de medição.
Bomba de medição
A temperatura de saída do polímero derretido é de 250oC – 300oC e pressurizada, e depois transmitida para a bomba de medição. A bomba de medição é uma bomba de deslocamento positiva projetada para fornecer um volume constante de mistura de polímero limpo ao conjunto do molde, levando em conta as mudanças de processo na temperatura, pressão ou viscosidade do polímero derretido. Há duas engrenagens giratórias de balcão se misturando na bomba. Quando as engrenagens giram, elas desenham polímero derretido do lado da sucção ou do lado da sucção da bomba e entregam-na para o lado de descarga da bomba. A saída da bomba de medição é então enviada para o conjunto de dado.
Conjunto de molde soprado derretido
Há três componentes-chave no conjunto de dado - distribuição de ração, cabeça de morte e coletor de ar. Dois tipos de distribuição de ração são geralmente usados; Estes são do tipo T (podem ser afilados ou não) e do tipo cabide. Devido ao fluxo uniforme de polímero, a distribuição do cabide é mais comum.
A cabeça de dado é o componente chave para determinar a uniformidade da malha de material soprado derretido produzida pela máquina. A cabeça de dado é uma parte de metal larga, oca e cônica, que contém um grande número de pequenos orifícios através dos quais o polímero derretido formará não-tecidos derretidos.
O coletor de ar fornece ar aquecido de alta velocidade para as fibras extrudadas, que são saídas da cabeça. O compressor de ar fornece fluxo de ar comprimido, que primeiro conduz o forno a gás ou elétrico através do trocador de calor para elevar a temperatura do ar para 230 ° C – 360 ° C a uma velocidade de 0,5 – 0,8 velocidade sônica (560 – 900 pés / s).
coletor
Em seguida, o polímero derretido extrudido através do orifício da cabeça de dado é impulsionado por um fluxo de ar quente de alta velocidade do coletor de ar e forma micro fibras quando o polímero é ainda mais estendido no fluxo de ar (ver Fig. 2). O diâmetro dessas microfibras varia de 0,1 mícrons a 15 mícrons. (em contraste, as fibras de celulose têm cerca de 50 mícrons de diâmetro e o cabelo humano tem 120 mícrons de diâmetro.) À medida que as fibras se estendem, elas são sopradas juntas em um estado semi-derretido e em direção à tela coletora. O fluxo de ar quente também causa a sucção do ar secundário do ar ambiente circundante e ajuda a esfriar e solidificar a rede de material de coleta formada no coletor, que é uma rede metálica tensionada conectada ao transportador. Depois que as fibras são curadas, elas são colocadas aleatoriamente no coletor, feridas e ligadas umas às outras para formar uma rede. Ao alterar a velocidade do coletor e a distância de separação entre a cabeça de dado e o coletor, a mudança da densidade da malha pode ser realizada para se adaptar a diferentes aplicações. A bomba de vácuo é geralmente usada para aspirar dentro do painel coletor. Isso ajuda a remover o fluxo de ar quente e melhorar o processo de rede no coletor.
Enrolador
O tecido de resfriamento do coletor é enrolado ao redor do núcleo de papelão na unidade de enrolação. Para muitos tipos de derretimento soprado não, há adesão suficiente entre as fibras, de modo que o material é adequado para uso sem adesão adicional. Em algumas aplicações, pode ser necessário um processamento adicional do material para alterar as propriedades do material. Quando é necessária uma ligação adicional, a ligação térmica é uma tecnologia comum, que pode aumentar a força do material, mas levará a um aumento da rigidez e perda de sensação de tecido.
Após qualquer ligação necessária, o processo de produção de extrusão soprada derretida de tecido não tecido é concluído. Dependendo do uso final do material, processos adicionais de pós-produção podem ser usados conforme necessário, como a adição de produtos químicos retardadores de chama. O tecido não tecido é então vendido ao conversor, que usa o tecido não tecido como matéria-prima para fabricação de produtos filtrantes, filtros de café, materiais isolantes ou máscaras médicas e cirúrgicas discutidas abaixo.
Variável de processo
Ao alterar algumas condições operacionais e entradas de processo, as características do derretimento de não tecidos soprados podem ser afetadas e controladas até certo ponto. Esses fatores incluem:
O tipo de polímero utilizado e suas propriedades materiais, como o peso molecular
Condições operacionais de extrusora, como temperatura
A geometria da cabeça de dado, como o tamanho do orifício e número de orifícios
Condições de fluxo de ar quente (temperatura, velocidade)
Distância entre cabeça de morte e tela coletora
Velocidade do coletor