Plastics_11_2021

СПЕЦТЕМА/ НЕТКАНЫЕ МАТЕРИАЛЫ П Л А С Т И К С № 1 1 ( 2 1 7 ) 2 0 2 1 w w w . p l a s t i c s . r u 30 вителем лицевых масок), переработчику необходимо тщательно изучить техноло- гию производства и требования, касаю- щиеся аппаратного обеспечения. Защитную функцию медицинской ма- ске для лица придает внутренний слой фильтрующего материала, который изго- тавливается методом мелтблаун («выдув из расплава», фильерно-раздувной), ког- да полотно представляет собой холст/ мат из хаотично расположенных крошеч- ных полимерных волокон. Именно это микроволокно помещается между двумя слоями обычной водонепроницаемой ткани для изготовления масок. Процесс изготовления такого холста предусматри- вает соблюдение особого режима плав- ления низковязких полимеров и работу с высоким давлением, а значит, обычное экструзионно-раздувное оборудование в данном случае не подходит. В настоящее время полипропилен является наиболее часто используемым пластиком для получения таких изделий, однако этим способом можно перера- батывать и другие полимеры. Такие ма- териалы должны обеспечивать высокую текучесть расплава, чтобы из него можно было легко вытягивать микроволокна. ПТР такого расплава варьируется в диапазоне 300-1500 г/10 мин. Также необходимо обеспечить высокое давление на выходе из экструдера, чтобы обеспечить протал- кивание полимера, текущего по каналам, через крошечные отверстия в фильере. Формующий инструмент похож на оснаст- ку для изготовления листов, однако вместо прорези на лицевой стороне имеются тысячи крошечных отверстий диаметром всего 0,07 мм, расположенных на рас- стоянии 0,25-0,38 мм друг от друга. Как только полимерные волокна вы- ходят из крошечных отверстий фильеры, они попадают в сверхзвуковой поток го- рячего воздуха, достигающего скорости 300 м/с, который растягивает волокна и рандомизирует их перед укладкой на вакуумном валу каландра (рис. 1). Тем- пература воздуха равна температуре расплава или выше нее, поэтому он не охлаждает расплав во время растяже- ния. Фаза растяжения очень короткая, в конечном итоге диаметр волокна со- ставляет 3-4,5 мкм. Затем вытянутые волокна охлаждают- ся холодным воздухом, выкладываются в виде холста на вакуумном валу и нама- тываются в рулоны. Различную толщину, ориентацию и плотность можно получить, варьируя множество условий процесса. На многих линиях также есть устройства для придания электростатического за- ряда волокнам, что позволяет улучшить их способность удерживать захваченные частицы во время использования конеч- ного изделия. Особый экструдер Поскольку процесс требует использо- вания полимеров с чрезвычайно высокой текучестью и низкой вязкостью, в экстру- дерах с гладкимматериальным цилиндром трудно достичь необходимого давления при разумной производительности. Есть два способа улучшить этот пока- затель. Европейские производители экс- трудеров спроектировали цилиндры с ка- навками для создания высокого давления в раздувной головке, в то время как аме- риканские машиностроители прибегли к повышению показателя L/D, а в послед- нее время — к добавлению дозирующих насосов для расплава. У каждого подхода есть свои преимущества и недостатки. Однако надо учитывать, что в любом случае понадобятся шнеки специальной конструкции, подходящие для работы с полимерами, имеющими высокий ПТР. Это потребуется независимо от того, используется экструдер с канавками или экструдер с гладким цилиндром с насосом расплава для создания необ- ходимого давления в фильере. Именно шнек дает необходимую высокую энер- гию для расплавления низковязкого по- лимера. Мощность работы шнека будет пропорциональна вязкости и консистен- ции расплава. Другими словами, чтобы получить достаточную производитель- ность и усилие сдвига для переработки полимеров с низкой вязкостью, шнеки экструдера должны иметь мелкие кана- лы и гарантировать большое число обо- ротов в минуту, что очень нетипично для большинства видов оборудования, экс- плуатируемого сегодня. Подготовила Анна Виленс Воздух Нагрев воздуха Раздувная головка Раздувная головка Охлажденный воздух Узел создания электростатического заряда Станция намотки Фильера Экструдер с канавками в цилиндре Вакуумный вал Рисунок 1. Типовая схема экструзионной линии для реализации метода мелтблаун