Спанбонд и нетканый материал из расплава: различия, характеристики, использование

Основная разница в одном предложении

Спанбонд и мелтблаун — это процессы производства нетканых материалов на основе полимеров, но они предназначены для разных результатов: спанбонд оптимизирован по прочности и структуре , в то время как мельтблаун оптимизирован для тонковолокнистого барьера и фильтрации .

Практическое правило: если продукт должен выдерживать манипуляции, сшивание, истирание или многократное сгибание, спанбонд обычно является «скелетом». Если продукт должен эффективно задерживать мелкие частицы или капли, «сердцевиной фильтра» обычно является выдувание из расплава.

Как изготавливается нетканый материал спанбонд (и что это подразумевает)

Спанбонд образует паутину из непрерывные нити . Полимер (чаще всего полипропилен) плавится, экструдируется через фильеры, вытягивается для ориентации и укрепления нитей, укладывается на движущуюся ленту, а затем скрепляется (обычно термическое каландрование).

Типичные этапы процесса спанбонда

1. Экструзия расплава через фильеру (формирование нитей)
2. Втягивание/затухание воздуха (молекулярная ориентация увеличивает прочность)
3. Укладка полотна на конвейер (рандомизированное осаждение нитей)
4. Склеивание (точечное соединение, соединение по площади или соединение через воздух в зависимости от целевого ощущения/силы)
5. Отделка (гидрофильная/гидрофобная, антистатическая, УФ, огнезащитная, печать, ламинация)

Что вы обычно получаете от спанбонда

• Высокая прочность на разрыв и разрыв на грамм, поскольку нити непрерывны и хорошо ориентированы.
• Хорошие характеристики обработки (резка, фальцовка, сшивание, ультразвуковая сварка) без чрезмерного ворса.
• Воздухопроницаемость и драпируемость во многом зависят от плотности основы, рисунка скрепления и отделки.

Как изготавливается нетканый материал, полученный методом выдувания из расплава (и почему он так хорошо фильтрует)

Мельтблаун использует высокоскоростной горячий воздух для разжижения расплавленного полимера. микроволокна они на порядок тоньше нитей спанбонд. Эти более тонкие волокна создают гораздо большую площадь поверхности и меньшие поры, поэтому мельтблаун является рабочей лошадкой для фильтрации и барьерных слоев.

Типичные этапы процесса мельтблауна

1. Экструзия расплава через матрицу со множеством мелких отверстий.
2. Потоки горячего воздуха вытягивают волокна до микродиаметров.
3. Волокна собираются в виде самоскрепленного полотна (часто с минимальным дополнительным склеиванием).
4. Дополнительная электретная зарядка (электростатическая обработка) для увеличения улавливания мелких частиц при низком перепаде давления.

Что вы обычно получаете от мелтблауна

• Отличный фильтрационный потенциал благодаря ~1–5 мкм волокна и большую площадь поверхности.
• Низкая механическая прочность сама по себе; его обычно ламинируют между слоями спанбонда (SMS/SMMS).
• Производительность очень чувствительна к однородности волокна, стабильности электретов, базовой плотности и условиям хранения.

Различия в производительности, которые имеют значение для реальных продуктов

Прочность и долговечность

Спанбонд обычно выигрывает по прочности, поскольку непрерывные нити переносят нагрузку лучше, чем короткие самосвязанные микроволокна. В спецификациях поставщиков часто можно увидеть, что прочность на разрыв спанбонда быстро увеличивается с увеличением веса; например, значения вокруг ~40–60 Н/5 см (MD) может появиться в диапазоне ~ 20–25 г/м², в то время как выдувание из расплава при аналогичном г/м² обычно намного ниже и более склонно к разрывам во время конвертации.

Если компонент необходимо плотно затянуть (конструкция маски-петли, швы платья, обертка, упаковка), спанбонд обычно является более безопасным базовым слоем. Если компонент должен быть защищен только внутри ламината, подойдет метод выдувания из расплава.

Фильтрация и барьер

Тонкие волокна мелтблауна улучшают захват за счет нескольких механизмов (перехват, инерционное воздействие, диффузия/броуновское движение). При электретной зарядке мелтблаун может улучшить улавливание мелких частиц без необходимости использования чрезвычайно плотных сеток, что помогает поддерживать управляемое сопротивление дыханию в масках.

В практических рыночных предложениях 25 г/м² Фильтрующий материал, полученный методом выдувания из расплава, часто продается с заявлениями о фильтрации бактерий/частиц (часто ~95–99% в зависимости от метода исследования и лечения). Настоящим отличием является не просто «MB против SB», а то, разработан ли выдувной материал из расплава (и проверен) в соответствии с целевым стандартом.

Воздухопроницаемость и падение давления

Спанбонд часто имеет более крупные поры и более высокую воздухопроницаемость при данном г/м², что делает его более воздухопроницаемым. Мельтблаун можно спроектировать для более низкого сопротивления, но если вы нажмете мелтблаун слишком плотно, чтобы добиться эффективности без электретной обработки, падение давления может быстро возрасти.

Распространенной ошибкой при закупках является указание только эффективности фильтрации и GSM без указания допустимого сопротивления (перепада давления). Для систем вентиляции и кондиционирования обычно нужны обе цели, чтобы избежать «фильтров, которые работают на бумаге, но не обеспечивают комфорта или затрат энергии».

Когда использовать спанбонд, мелтблаун или композит, такой как SMS/SMMS

Многие высокопроизводительные продукты сочетают в себе обе технологии, поэтому каждый уровень делает то, что ему удается лучше всего. Наиболее распространенным композитом является СМС (Спанбонд-Мелтблаун-Спанбонд) , с мельтблауном в качестве барьерной сердцевины и спанбондом в качестве защитных внешних слоев.

Используйте спанбонд, когда приоритетом является структура

• Предметы многоразового использования или полудлительного использования (сумки для покупок, защитные чехлы, сельскохозяйственные простыни)
• Субстраты, требующие агрессивной обработки (швы, сварка, ламинирование, резка)
• Гигиенические компоненты, в которых преобладают прочность и стоимость площади (задние листы, приемные слои при соответствующей отделке)

Используйте мельтблаун, когда приоритетом является фильтрация или барьер.

• Слои фильтра маски и респиратора (часто обработанные электретом)
• Фильтрующие материалы для воздуха и жидкостей (ОВиК, вакуумные мешки, фильтры предварительной очистки, промышленная фильтрация)
• Нефтесорбентные подушки и боны (структура из микроволокна эффективно улавливает нефть)

Используйте SMS/SMMS, когда вам нужно и то, и другое.

Если вам нужны барьерные характеристики, но вы не можете допустить разрывов, образования ворса или повреждений при обращении, выберите ламинат. В одноразовых медицинских изделиях обычная архитектура - это спанбонд снаружи для устойчивости к истиранию плюс выдувание из расплава посередине для барьера, иногда с несколькими слоями выдувания из расплава (SMMS) для повышения защиты без чрезмерно толстых внешних слоев.

Факторы производства и затрат (почему цены и наличие различаются)

Даже при использовании одного и того же семейства полимеров (часто ПП) спанбонд и мелтблаун имеют разную экономику, поскольку различаются оборудование, производительность и чувствительность процесса.

Пропускная способность и масштабируемость

Современные промышленные линии могут производить гораздо большую площадь спанбонда в час, чем мельтблаун. В качестве репрезентативного примера из технических характеристик коммерческих линий можно привести конкретные показатели производительности в диапазоне ~270 кг/ч на метр ширины матрицы для спанбонда против ~70 кг/ч на метр для мельтблауна обычно упоминаются для высокопроизводительных платформ, изготовленных из расплава. Этот разрыв в производительности является одной из причин, по которой мельтблаун может быть более чувствительным к поставкам, особенно когда спрос на фильтрацию резко возрастает.

Окно выбора и обработки материала

Для мелтблауна обычно требуются полимеры с реологией, подходящей для стабильного образования микроволокон и постоянного размягчения; небольшие изменения скорости течения расплава, температуры воздуха, состояния матрицы или загрязнения могут изменить диаметр волокна и структуру пор. Спанбонд, как правило, более щаден и позволяет производить прочные полотна с более широким диапазоном настроек.

Требования к отделке

Если конечное использование требует высокой эффективности фильтрации при низком перепаде давления, выдувание из расплава часто требует электретной обработки и тщательной упаковки/хранения. Эти шаги (и тестирование, необходимое для их проверки) могут увеличить стоимость помимо «GSM и ширины».

Как правильно выбрать нетканый материал: контрольный список покупателя

Чтобы избежать получения материала, который выглядит правильно, но работает плохо, укажите показатели производительности, а не просто «спанбонд» или «выдутый из расплава». Наиболее эффективные спецификации покупки связывают воедино структуру, фильтрацию и потребности в конвертации.

Основные характеристики нетканого материала спанбонд

• Допуск по базовому весу (г/м²) и диапазон толщины (важно для ламинирования и шитья/сварки)
• Прочность на разрыв и относительное удлинение в продольном направлении/поперечном направлении (четко укажите единицы измерения, например, Н/5 см)
• Схема склеивания (точечная связь/связка по площади) и качество поверхности (гидрофильная или гидрофобная)
• Целевые значения цвета/непрозрачности при использовании в качестве внешнего слоя (однородность имеет значение в продуктах, ориентированных на потребителя).

Основные характеристики нетканого материала, полученного методом экструзии из расплава

• Эффективность фильтрации при соответствующей задаче (размер частиц, тип аэрозоля, скорость потока) и точном методе испытаний
• Падение давления (сопротивление) в тех же условиях испытаний, которые используются для определения эффективности
• Требования к электретной обработке и ожидаемый срок хранения (стабильность заряда может снижаться под воздействием тепла, растворителей и влаги)
• Распределение волокон по диаметру или, по крайней мере, прокси-показатель (распределение размеров пор/воздухопроницаемость) для контроля консистенции

Если вы покупаете SMS/SMMS композиты

Укажите плотность каждого слоя в г/м² (или общее количество с целевыми значениями слоев), метод склеивания/ламинирования и характеристики готового ламината (барьерную прочность). Например, обычным узором для медицинских масок является внешний слой из спанбонда. сердцевина фильтра, выдутая из расплава внутренний слой из спанбонда для комфорта кожи, но правильное распределение GSM зависит от требуемого стандарта.

Распространенные заблуждения (и быстрые способы избежать неверных звонков)

«Более высокое значение GSM всегда лучше фильтрует»

Не надежно. Более высокое значение GSM может уменьшить размер пор, но также может резко повысить сопротивление. Хорошо изготовленное, обработанное электретом полотно, полученное методом выдувания из расплава, часто может превзойти более толстое незаряженное полотно при более низком перепаде давления. Правильный подход – указать КПД и падение давления вместе .

«Спанбонд может заменить мелтблаун для фильтрации, если мы просто добавим несколько слоев»

Наложение слоев спанбонда может улучшить грубую фильтрацию, но диаметр волокон и структура пор спанбонда обычно не оптимизированы для высокоэффективного улавливания мелких частиц. Если вам нужна истинная производительность фильтра (особенно в субмикронных диапазонах), обычно требуется мелтблаун (или другой тонковолокнистый материал).

«Мельтблаун сам по себе вполне подходит для изготовления долговечного продукта»

Мельтблаун часто становится хрупким при обращении, складывании или истирании. Если продукт должен пережить переработку и реальное использование, поместите выдутый из расплава материал внутрь ламината и позвольте спанбонду нести механическую нагрузку.

Простой входной контроль, который можно выполнить без лаборатории

• Проверьте базовый вес с помощью разрезанных и взвешенных образцов; требуют согласованность от партии к партии .
• Проведите мягкий тест на разрыв/отслаивание: спанбонд должен сопротивляться разрыву больше, чем выдувной материал при аналогичном весе.
• Для фильтрующих материалов убедитесь, что поставщик предоставляет отчеты об испытаниях эффективности и стойкости в соответствии с указанным методом; не принимайте претензии «BFE/PFE» без каких-либо условий.

Итог: спанбонд и нетканый материал, полученный методом выдувания из расплава, являются взаимодополняющими технологиями. Рассматривайте спанбонд как структурный слой, а выдув из расплава – как функциональный барьерный/фильтрующий слой, а затем укажите измеримые характеристики, чтобы полученный материал соответствовал предполагаемому применению.