Машина для производства нетканых материалов: принцип работы, конструкция и применение

Что такое машина для прядения нетканых материалов?

А машина для производства нетканых материалов представляет собой интегрированную производственную линию, которая превращает полимерные гранулы непосредственно в нетканые материалы посредством плавления, прядения нитей, формирования полотна и термического склеивания. В отличие от традиционных текстильных процессов, которые требуют прядения пряжи и ткачества или вязания, технология прядения из расплава создает тканевое полотно в рамках одного непрерывного процесса, обеспечивая высокую производительность, стабильное качество и отличные экономические показатели для одноразовых гигиенических, медицинских, фильтрующих и промышленных изделий.

В промышленной практике термин «прядение из расплава» обычно включает в себя «спанбонд» (С), «выдув из расплава» (M) и их составные конфигурации, такие как СС, ССС, СМС, СММС и SSMMS. Таким образом, машина для прядения нетканых материалов представляет собой сложную систему, которая объединяет обработку полимеров, прецизионную экструзию, закалку, вытяжку воздухом, укладку полотна, склеивание, намотку и автоматическое управление в скоординированную, высокоскоростную производственную платформу.

Основной принцип работы технологии Spunmelt

Аlthough there are many configurations of spunmelt lines, they all follow a basic principle: polymer granules are melted, extruded through spinnerets into fine filaments, stretched by air, cooled into solid fibers, laid onto a moving forming belt as a web, then bonded by thermal calendering to obtain a nonwoven fabric with specific strength, softness, and uniformity. Understanding this flow is crucial for process optimization and equipment selection.

Подача и экструзия полимеров

Процесс начинается с полимерного сырья, обычно полипропилена (ПП), полиэтилена (ПЭ) или их смесей. Гранулы передаются из бункеров или мешков для хранения в машину через системы вакуумной транспортировки и хранятся в расходных бункерах, оборудованных сушкой и фильтрацией. Питатели с функцией потери веса точно дозируют гранулы в один или несколько экструдеров, где вращение шнека и зоны нагрева цилиндра плавят полимер до заданного температурного профиля, обеспечивая стабильную вязкость расплава и минимальную термическую деградацию.

Высококачественные машины для прядения из расплава оснащены точными контурами контроля температуры, датчиками давления расплава и дополнительными системами фильтрации расплава. Они не только защищают последующие дозирующие насосы и фильеры, но также напрямую влияют на стабильность нити и однородность ткани. Для высокотехнологичных гигиенических и медицинских применений фильтрация расплава может достигать очень тонкого уровня для удаления гелей и примесей, которые в противном случае могли бы вызвать дефекты.

Прядение, закалка и волочение

Из выхода экструдера расплав полимера проходит через шестеренчатые насосы-дозаторы, которые подают на фильеры точно контролируемый объемный поток. Прядильные машины представляют собой прецизионные пластины с тысячами крошечных капилляров, которые определяют количество нитей, денье и, в конечном итоге, структуру нетканого полотна. Равномерность потока через эти капилляры имеет основополагающее значение для достижения одинакового веса ткани и ее механических свойств по ширине машины.

Аfter exiting the spinneret, the molten filaments enter a quenching zone where conditioned air cools and solidifies the fibers. In spunbond, this is usually a cross-flow or radial quench air system; in meltblown, high-velocity hot air from both sides stretches and attenuates the melt into very fine microfibers. The design of the quench chamber, air distribution, and suction plays a decisive role in filament diameter, bonding readiness, and the presence or absence of defects such as fly, broken filaments, and neck-in.

Формирование полотна и термическое склеивание

После затвердевания нити направляются и всасываются на движущуюся формующую ленту, образуя непрерывное волокнистое полотно. Всасывающая камера под лентой удаляет технологический воздух и стабилизирует укладку полотна. Взаимодействие между скоростью воздуха, скоростью ленты, расстоянием между матрицей и коллектором и скоростью нити контролирует ориентацию, формирование и распределение массы волокна. Усовершенствованные машины для прядения нетканых материалов обеспечивают гибкую настройку для оптимизации структуры ткани для различных применений, таких как мягкость для гигиены или более высокая прочность MD для упаковки.

Затем свободное полотно поступает в секцию склеивания, обычно в пару нагретых каландровых валков. На одном рулоне обычно имеется гравировка, а на другом — гладкая поверхность, что позволяет создавать точечные соединения с контролируемой площадью соединения. Температура, давление и скорость линии совместно определяют степень склеивания, ощущение ткани на ощупь, прочность на разрыв и барьерные свойства. Некоторые линии также предлагают воздушное склеивание (TAB) для объемных и очень мягких продуктов, особенно для двухкомпонентных волокон.

Резка, намотка и упаковка

Аfter bonding, the nonwoven web passes through inspection, online measurement, and edge-trimming systems before entering the winding section. The winder forms large-diameter mother rolls or smaller customer rolls with controlled tension and edge quality. Different winding modes, such as center winding and surface winding, are chosen according to fabric grammage, thickness, and end-use. Modern spunmelt machines often integrate automatic splicing and roll change functions to minimize downtime and reduce waste.

Ключевые компоненты машины для производства нетканых материалов

А nonwoven spunmelt machine is not a single unit but a complete line composed of multiple subsystems. Each component must work in harmony to achieve stable mass production and consistent fabric quality. Understanding these components helps investors, engineers, and operators evaluate different machine designs and suppliers more objectively.

Основные механические и технологические подразделения

• Система транспортировки и хранения сырья: включая вакуумные загрузчики, силосы для хранения, расходные бункеры и фильтры для обеспечения чистой и стабильной подачи полимерных гранул.
• Секция экструзии и дозирования: экструдеры, устройства смены сит, фильтры расплава и шестеренные насосы, которые точно контролируют производительность и давление расплава.
• Прядильная балка и фильеры: изолированные корпуса, распределительные коллекторы и пластины фильер, которые определяют количество, денье и ширину нити.
• Закалка и обработка воздуха: камеры закалки, воздуходувки, фильтры и блоки контроля температуры, которые обеспечивают стабильные условия охлаждения волокон.
• Система формирования полотна: всасывающие камеры, вакуумные вентиляторы и формовочные ленты, которые собирают и распределяют волокна в однородное полотно.
• Склеивание и отделка: термические каландры, печи с продувкой (если есть), валки для тиснения и возможные онлайн-обработки, такие как гидрофильная или антистатическая отделка.
• Намотка и продольная резка: устройства для обрезки кромок, системы контроля натяжения и автоматические намоточные устройства, которые производят рулоны с одинаковой плотностью и геометрией.

Аutomation, Control, and Quality Monitoring

Современные машины для прядения нетканых материалов в значительной степени полагаются на автоматизацию и цифровое управление для поддержания стабильного производства и снижения количества человеческих ошибок. Распределенные системы управления (РСУ) или программируемые логические контроллеры (ПЛК) координируют температуру, давление, скорость и поток воздуха по всей линии. Человеко-машинный интерфейс (HMI) позволяет операторам загружать рецепты, настраивать параметры и визуализировать тенденции в режиме реального времени. Сигнализация, блокировки и цепи безопасности защищают персонал и оборудование от ненормальных условий эксплуатации.

Чтобы обеспечить стабильное качество продукции, линии прядения часто включают в себя онлайн-сканеры базовой массы, толщиномеры, а иногда и системы оптического контроля для обнаружения дыр, полос и загрязнений. Данные этих датчиков можно использовать для регулировки профиля поперечного направления с помощью сегментных нагревателей или воздушных ножей, что улучшает однородность. Долгосрочные производственные записи способствуют отслеживанию и постоянным усилиям по улучшению.

Конфигурации Spunmelt: S, SS, SMS, SMMS и другие.

Машины для прядения нетканых материалов могут быть сконфигурированы по-разному в зависимости от требований к производительности и целевых рынков. Буквы S и M относятся к слоям спанбонд и мелтблаун, а их последовательность описывает структуру ткани. Выбор правильной конфигурации — это стратегическое решение, позволяющее сбалансировать инвестиции, портфель продуктов и конкурентоспособность в гигиеническом, медицинском и промышленном сегментах.

Слои спанбонда в основном обеспечивают механическую прочность и стабильность размеров, в то время как слои, полученные методом экструзии из расплава, обеспечивают тонкую структуру волокна, барьерные характеристики и эффективность фильтрации. Например, машины для центрифугирования SMS и SMMS широко используются в медицинских и защитных целях, где необходимо тщательно сбалансировать отталкивание жидкостей, бактериальную фильтрацию и воздухопроницаемость. Конфигурации SSS и SSMMS больше ориентированы на мягкость, драпировку и комфорт, которые необходимы для детских подгузников и средств женской гигиены.

Типичные области применения нетканых материалов, полученных методом прядения из расплава

Универсальность машин для прядения из расплава делает их привлекательными для широкого круга рынков. Регулируя типы полимеров, конфигурации линий и параметры процесса, производители могут адаптировать нетканые материалы к конкретным характеристикам и нормативным требованиям. Ниже приведены основные сегменты применения и то, как технология прядения из расплава их поддерживает.

Гигиена и уход за собой

Гигиеническая продукция представляет собой самый крупный и наиболее конкурентный рынок нетканых материалов, полученных методом прядения из расплава. Подгузники, средства для лечения недержания у взрослых и предметы женской гигиены в значительной степени зависят от нетканых материалов спанбонд и SMS. Верхние листы должны быть мягкими, гидрофильными и безопасными для кожи, тогда как нижние листы требуют непроницаемости для жидкостей и воздухопроницаемости. Машины для прядения нетканых материалов предназначены для производства материалов с низкой плотностью и высокой однородностью, которые удобны на ощупь, но выдерживают операции обработки на высоких скоростях.

Медицинская и защитная продукция

В медицинской сфере ткани SMS и SMMS с линий прядения используются для изготовления хирургических халатов, простыней, масок, шапочек и бахил. Эти продукты должны соответствовать строгим стандартам по устойчивости к жидкости, образованию ворса, бактериальной фильтрации и стерильности. Машины Spunmelt с высокопроизводительными балками, полученными методом экструзии из расплава, и точным контролем процесса могут производить нетканые материалы, соответствующие международным нормам, сохраняя при этом приемлемый комфорт благодаря воздухопроницаемости и небольшому весу. Во время эпидемий и пандемий возможность быстрого наращивания производства на существующих линиях прядения становится решающим преимуществом.

Фильтрация, упаковка и сельское хозяйство

За пределами рынков гигиены и медицины нетканые материалы, полученные методом фильерного расплава, используются в качестве средств фильтрации воздуха и жидкостей, промышленных салфеток, сумок для покупок и укрытий для сельскохозяйственных культур. Слои мелтблауна обеспечивают мелкие поры для фильтрации, а слои спанбонда обеспечивают механическую поддержку и удобство в обращении. В сельском хозяйстве ткани спанбонд, стабилизированные УФ-излучением, помогают защитить сельскохозяйственные культуры от вредителей и непогоды, пропуская при этом свет и воздух. Для многоразовых пакетов и упаковки более тяжелый спанбонд обеспечивает хорошие печатные свойства и долговечность, часто заменяя традиционные тканые ткани.

Практические факторы при выборе машины для прядения нетканых материалов

Выбор машины для прядения нетканых материалов — это стратегическое инвестиционное решение, которое влияет на портфель продуктов, себестоимость производства и долгосрочную конкурентоспособность. Помимо номинальной мощности линии, покупатели должны тщательно оценить гибкость полимеров, варианты конфигурации, уровень автоматизации и послепродажную поддержку. Линия, которая изначально немного дороже, может быть более прибыльной в течение всего срока службы, если она обеспечивает более длительное время безотказной работы, лучшую энергоэффективность и более широкий охват рынка.

Емкость, конфигурация и ассортимент продукции

Первым шагом является согласование мощности и конфигурации линии с целевыми рынками. Типичные линии прядения варьируются от пилотных линий длиной 1,2 м для разработки до полномасштабных производственных линий длиной 3,2 м или более. Более высокая скорость и более широкая ширина снижают затраты на тонну, но требуют стабильного и предсказуемого спроса. Выбор конфигурации, такой как SS, SSS, SMS или SMMS, должен отражать желаемое сочетание гигиенических, медицинских и промышленных продуктов. Некоторые современные линии предлагают модульность, позволяющую на одной и той же платформе использовать различные комбинации слоев путем включения или выключения балок.

Сырье, добавки и экологичность

А flexible nonwoven spunmelt machine should handle different polymers and additive packages, including PP, PE, bicomponent fibers, and masterbatches for color, hydrophilicity, antistatic, and UV resistance. The design of the extrusion and filtration system determines how well the machine can process recycled or downgraded materials without compromising quality. With growing focus on sustainability and circular economy, many producers are looking for lines that can incorporate post-industrial or post-consumer recyclates, as well as biodegradable or bio-based polymers where feasible.

Энергоэффективность, техническое обслуживание и общая стоимость владения

Потребление энергии, доступность запасных частей и простота обслуживания — все это влияет на общую стоимость владения машиной для прядения нетканых материалов. Эффективные приводы, оптимизированные системы обработки воздуха и хорошо изолированные вращающиеся балки снижают эксплуатационные расходы. В то же время доступность критически важных компонентов, наличие местных специалистов по обслуживанию и ясность документации влияют на время простоя и время обучения операторов. Долгосрочная прибыльность больше зависит от времени безотказной работы и доходности, чем только от начальной цены покупки.

Контроль качества и оптимизация процессов на линиях центрифугирования

После установки машины для прядения нетканых материалов необходима непрерывная оптимизация для поддержания конкурентоспособного качества и уровня затрат. Инженеры-технологи контролируют вес основы, прочность, удлинение, мягкость и эффективность фильтрации, одновременно регулируя скорость линии, температуру, потоки воздуха и условия склеивания. Структурированные эксперименты и анализ данных помогают определить оптимальные рабочие окна для каждого продукта и минимизировать изменения с течением времени.

Общие параметры процесса и их влияние

• Температурный профиль экструдера: влияет на вязкость расплава, стабильность нити и риск деградации или образования гелей.
• Температура и объем закалочного воздуха: влияют на диаметр волокна, кристалличность и поведение при формировании полотна.
• Расстояние от матрицы до коллектора и скорость ленты: контролируйте ориентацию волокон, распределение основной массы и формирование ткани.
• Температура и давление каландра: определяют уровень сцепления, прочность на разрыв, мягкость и барьерные свойства.
• Аdditive dosing levels: impact hydrophilicity, antistatic behavior, color, and UV stability of the final fabric.

Отслеживая эти параметры с помощью цифровых инструментов и интегрируя их с данными лабораторных и онлайн-измерений, производители могут перейти к более предсказуемому и стабильному производству. Передовые машины для прядения нетканых материалов все чаще включают в себя аналитику и удаленный мониторинг для поддержки постоянного совершенствования и быстрого устранения неполадок в глобальных производственных сетях.