Průvodce předsměsí taveniny pro výrobu netkaných textilií

Strop kvality jakékoli netkané textilie vyrobené z taveniny neurčuje samotná vytlačovací linka, ale aditivní chemie obsažená uvnitř každé polypropylenové pelety, která je do ní vložena. Meltblown masterbatch určuje průměr vlákna, zadržování elektrostatického náboje, tepelnou stabilitu při vysokorychlostním proudění vzduchu a v konečném důsledku i filtrační výkon hotové tkaniny – což z něj činí nejdůležitější proměnnou v celém procesu výroby foukáním z taveniny.

1–5 um

Cílový průměr vlákna

BFE 95 %

Účinnost filtrace bakterií

1–5 %

Typický poměr zatížení

MFI 1500

Index toku taveniny (g/10 min)

K čemu se předsměs Meltblown používá při výrobě netkaných textilií

Meltblown masterbatch je koncentrovaná aditivní směs polypropylen-nosič, která se dávkuje do přiváděného proudu PP pryskyřice, aby propůjčila specifické funkční vlastnosti – zvýšení náboje, tepelnou stabilizaci, hydrofilitu nebo hydrofobicitu, zbarvení a antimikrobiální aktivitu – které samotná základní pryskyřice nemůže dodat. Je to primární formulační nástroj pro přeměnu komoditního polypropylenu na upravené filtrační, lékařské a hygienické netkané produkty.

Aplikační sektory, na kterých závisí přesně formulované meltblown masterbatch zahrnují výrobu chirurgických masek a respirátorů (ASTM F2100, EN 14683), průmyslová média pro filtraci vzduchu (panely s hodnocením HEPA a MERV), patrony pro filtraci kapalin, geotextilie absorbující olej a speciální utěrky pro čisté prostory pro polovodiče. Každá aplikace vyžaduje jiný profil aditiva, rychlost dávkování a kompatibilitu nosné pryskyřice.

Základní definice

Meltblown masterbatch je vysoce koncentrovaný aditivní nosič na bázi polypropylenu – typicky naložený na 40 až 80 % hmotnostních aktivní složky – který je smíchán se základní PP pryskyřicí v poměru 1 až 5 % za účelem modifikace reologie taveniny, povrchové energie a elektrostatického chování taveniny foukaných mikrovláken během procesu vytlačování a zeslabování.

Jak Meltblown Masterbatch ovlivňuje účinnost filtrace

Účinnost filtrace v tkaninách foukaných z taveniny závisí na třech fyzikálních mechanismech: mechanickém zachycení, inerciálním dopadu a elektrostatické přitažlivosti. Elektrostatický mechanismus – zodpovědný za zachycení submikronových částic hluboko pod fyzickým průměrem vlákna – je zcela řízen aditivy zvyšujícími náboj dodávanými meltblown masterbatch . Tkaniny vyrobené bez předsměsi s nábojem dosahují účinnosti filtrace částic (PFE) 30 až 50 % pro částice o velikosti 0,3 mikronu; správně nabité tkaniny přesahují 95 % PFE za stejných podmínek základní hmotnosti a průměru vláken.

Předsměsi zvyšující náboj obsahují sloučeniny tvořící elektret – typicky fluorochemické přísady nebo přísady na bázi bráněných aminů – které se permanentně polarizují během koronového výboje nebo hydronabíjení za tryskou. Předsměs zajišťuje, že disperze aditiva je homogenní na úrovni jednoho vlákna, čímž se zabrání lokalizovaným zónám bez náboje, které vytvářejí obtokové cesty filtrace.

Klíčové vlastnosti požadované pro Meltblown Masterbatch při výrobě masek

Tkanina foukaná z taveniny jako maska musí současně splňovat požadavky na filtraci částic, prodyšnost a bezpečnost při kontaktu s pokožkou. The meltblown masterbatch specifikace přímo řídí, zda jsou splněny všechny tři cíle.

Majetek	Požadovaná specifikace	Masterbatch příspěvek
Kompatibilita indexu toku taveniny	Základní pryskyřice MFI 1200–1800 g/10 min	Nosná pryskyřice přizpůsobená zpracovatelskému oknu
Uchování elektretového náboje	Poločas nabíjení minimálně 6 měsíců	Fluorochemická nebo HALS elektretová přísada
Tepelná stabilita	Stabilní při teplotě 200–280 C	Antioxidační balíček zabraňuje degradaci
Extrahovatelné a migrace	Vyhovuje normě ISO 10993 / EN 14683	Výběr aditiv pro styk s potravinami nebo pro lékařské účely
Konzistence průměru vlákna	CV pod 15 % přes šířku webu	Kvalita disperze eliminuje vady aglomerátu
Hydrofobní povrchová energie	Vodoodpudivost AATCC 22 hodnocení 80	Fluorokarbonová nebo vosková repelentní přísada

Jak se předsměs Meltblown používá ve výrobě PP Meltblown

V polypropylenové lince foukané z taveniny, meltblown masterbatch se zavádí ve stupni gravimetrického míšení před jednošnekovým extruderem. Přesné dávkování – obvykle 1 až 5 dílů předsměsi na 100 dílů základní PP pryskyřice – je řízeno dávkovačem ztráty hmotnosti synchronizovaným s hlavním průtokem pryskyřice. Nepřesné dávkování dokonce o 0,5 % může posunout průměr vlákna o 0,3 až 0,8 mikrometru, což má přímý dopad na stupeň filtrace.

Gravimetrické míchání

Pelety předsměsi se dávkují do násypky PP pryskyřice v cílovém poměru. Velikost a hustota pelet jsou přizpůsobeny základní pryskyřici, aby se zabránilo segregaci během dopravy.

Homogenizace taveniny

Šnek vytlačovacího stroje homogenizuje směs při 200 až 280 °C, přičemž balíčky aditiv rovnoměrně dispergují v tavenině předtím, než se dostane do těla formy.

Útlum vláken

Vysokorychlostní horký vzduch (250 až 350 m/s) zeslabuje proudy taveniny na průměr 1 až 5 mikronů. Tepelné stabilizátory v předsměsi zabraňují oxidační degradaci během této fáze s vysokým střihem a vysokou teplotou.

Tvorba webu a nabíjení

Vlákna se shromažďují na formovacím pásu. Tkanina pak prochází korónovým nebo hydronabíjecím zařízením, kde se elektretové přísady z předsměsi trvale polarizují, aby zajistily filtrační výkon.

Meltblown Masterbatch vs Spunbond Masterbatch: Klíčové rozdíly

Zatímco oba jsou netkané aditivní systémy na bázi polypropylenu, meltblown masterbatch a spunbond masterbatch jsou formulovány pro zásadně odlišné podmínky procesu a požadavky na výkon.

Meltblown Masterbatch

Nosná pryskyřice s ultra vysokým MFI (800–1500 g/10 min)
Elektret a přísady zvyšující náboj
Cílový průměr submikronového vlákna (1–5 um)
Tepelná stabilizace při teplotě matrice 250–300 C
Primární cíl filtrace a bariérového výkonu
Nízké dávkování (1–3 %), aby se zabránilo nárůstu tlaku v matrici

Spunbond Masterbatch

Nosná pryskyřice MFI střední třídy (35–50 g/10 min)
UV stabilizátory, změkčovadla, dominantní hydrofilní látky
Cíl s hrubším vláknem (15–35 um)
Procesní teplota 200–240 C rozsah spinového paprsku
Primární cíle pevnosti, měkkosti a pokrytí
Vyšší dávkování (3–5 %) pro hloubku úpravy povrchu

Jak meltblown masterbatch ovlivňuje jemnost vláken a propustnost vzduchu

Jemnost vláken a propustnost vzduchu jsou u tkanin foukaných z taveniny nepřímo úměrné: jemnější vlákna vytvářejí hustší tkaniny s nižší propustností, ale vyšší účinností filtrace. Meltblown masterbatch ovlivňuje tuto rovnováhu dvěma mechanismy — modifikací viskozity taveniny a řízením povrchové energie.

Přísady snižující viskozitu v předsměsi snižují odolnost taveniny vůči ztenčování, což umožňuje vysokorychlostnímu proudu vzduchu tahat vlákna na menší průměry bez přerušování filamentů. Snížení viskozity taveniny o 15 až 20 % na špičce trysky odpovídá zmenšení průměru vlákna přibližně o 0,5 až 1,5 mikrometru – dostačující k posunu tkaniny z MERV-13 na MERV-16 při stejné plošné hmotnosti. Modifikátory povrchové energie pak řídí, jak pevně se jemná vlákna spojují v místech křížení, a nastavují strukturální propustnost pásu nezávisle na průměru vlákna.

Často kladené otázky o Meltblown Masterbatch

Může být masterbatch foukaná z taveniny použita s recyklovanou PP pryskyřicí?

Recyklovaný polypropylen nese znečištění a proměnné MFI, které jsou v rozporu s přísnými reologickými tolerancemi požadovanými pro zpracování foukáním z taveniny. Meltblown masterbatch formulovaný pro směsi rPP obsahuje další stabilizátory a modifikátory viskozity, ale maximální recyklovaný obsah je obvykle omezen na 10 až 15 %, aby byla zachována konzistence průměru vlákna a vyhovění certifikaci filtrace.

Jak se určí správné dávkování předsměsi pro konkrétní stupeň filtrace?

Dávkování je kalibrováno pomocí zkušebních běhů, které měří účinnost filtrace částic (PFE při 0,3 mikronu) a tlakovou ztrátu (delta-P) oproti cílovému standardu — NIOSH N95, EN 149 FFP2 nebo ASTM F2100 Level 1/2/3. Většina nabíjení meltblown masterbatch formulace dosahují optimální účinnosti při 2 až 4% naplnění; vyšší dávky nabízejí menší návratnost filtrace a zároveň zvyšují tlak taveniny a riziko tvorby usazenin v matrici.

Ovlivňuje tavenina předsměs trvanlivost látky a rozpad náboje?

Ano. Elektretový náboj v tkaninách foukaných z taveniny se v průběhu času přirozeně rozkládá, což je urychlováno vlhkostí, teplem a vystavením olejovému aerosolu. Vysoce kvalitní meltblown masterbatch použití fluorochemických elektretových aditiv poskytuje poločasy nabití 12 až 24 měsíců při standardním skladování (23 C, 50 % RH), ve srovnání se 3 až 6 měsíci u standardních bráněných aminových systémů – kritický rozdíl pro certifikaci trvanlivosti lékařské masky.

Jaký je rozdíl mezi hydrofilní a hydrofobní masterbatch foukanou z taveniny?

Hydrofobní meltblown masterbatch zvyšuje bariéry povrchové energie pro pronikání kapaliny, používané ve vnějších vrstvách chirurgických masek a ochranných bariérových tkaninách. Hydrofilní třídy snižují povrchovou energii, aby podporovaly vzlínání kapaliny, aplikované v absorpčních vrstvách jádra, materiálech pro péči o rány a filtračních médiích, kde je spíše vyžadován transport vodních tekutin tkaninou než odpuzování.