Vải không dệt SMS là gì và tại sao cấu trúc lại quan trọng

Vải không dệt SMS là hỗn hợp ba lớp được làm như Spunbond–Meltblown–Spunbond . Các lớp spunbond bên ngoài cung cấp độ bền và khả năng chống mài mòn, trong khi lớp giữa tan chảy mang lại hiệu suất rào cản sợi mịn (lọc và kháng chất lỏng). Kiến trúc “sức mạnh rào cản sức mạnh” này là lý do tại sao SMS được sử dụng rộng rãi cho áo choàng y tế, màn, khẩu trang và vỏ bảo hộ công nghiệp.

Khi người ta hỏi “ Vải không dệt SMS được sản xuất như thế nào? ” Câu trả lời ngắn gọn là: polypropylen (PP) được nấu chảy và ép thành các sợi liên tục cho các lớp spunbond, các vi sợi cho tan chảy, sau đó ba mạng lưới được kết hợp và liên kết nhiệt thành một cuộn với trọng lượng cơ bản, cấu trúc lỗ chân lông và kiểu liên kết được kiểm soát.

Nguyên liệu và cấu hình đường dây dùng để làm SMS

Lựa chọn polymer và chất lượng nóng chảy

Hầu hết SMS được sản xuất từ polypropylen vì nó xử lý sạch, tạo thành các sợi/vi sợi ổn định và mang lại tỷ lệ chi phí trên hiệu suất cao. Trong sản xuất, tính nhất quán của nhựa đóng vai trò quan trọng: kiểm soát độ ẩm, lọc (gói màn hình) và dòng chảy ổn định làm giảm gel và bắn có thể tạo ra các điểm yếu hoặc lỗ kim trên lớp chắn.

Một cái nhìn thực tế về cách bố trí thiết bị

Một dây chuyền SMS thường tích hợp ba trạm tạo màng (S M S) được căn chỉnh trên một băng chuyền tạo hình chuyển động, tiếp theo là liên kết (thường lập lịch), hoàn thiện (xát, cuộn) và kiểm tra nội tuyến. Nguyên tắc thiết kế quan trọng là giữ cho mỗi mạng ổn định cho đến khi nó được hợp nhất; lớp tan chảy đặc biệt nhạy cảm với luồng không khí, tĩnh điện và gió lùa.

• Máy đùn (thường tách biệt cho spunbond và tan chảy) với máy bơm tan chảy để có công suất ổn định
• Máy kéo sợi/khuôn: khuôn sợi spunbond và khuôn thổi nóng chảy với hệ thống suy giảm không khí nóng
• Xử lý kéo/không khí: làm nguội không khí cho spunbond, không khí nóng tốc độ cao cho tan chảy
• Bố trí web và kiểm soát tĩnh điện (để giảm hiện tượng rung và lỗi web)
• Liên kết nhiệt (cuộn lịch) và xử lý bề mặt tùy chọn (ví dụ: hoàn thiện ưa nước)

Từng bước: cách sản xuất vải không dệt SMS

Dưới đây là trình tự sản xuất thực tế được sử dụng trên hầu hết các dòng SMS tích hợp. Nhiệt độ chính xác và tốc độ đường dây thay đổi tùy theo loại nhựa, GSM mục tiêu, kiểu liên kết và các yêu cầu sử dụng cuối (y tế so với công nghiệp).

1. Nhựa PP được sấy khô/điều hòa (nếu cần) và đưa vào (các) máy đùn để tạo ra polyme nóng chảy ổn định.
2. Spunbond đầu tiên (S1): chất nóng chảy được ép đùn qua khuôn sợi, được làm nguội và kéo để tạo thành các sợi liên tục. Những sợi này được đặt trên một vành đai chuyển động như một mạng lưới đồng nhất.
3. Meltblown (M): polyme được ép đùn qua khuôn thổi tan chảy và được làm suy yếu bằng không khí nóng tốc độ cao để tạo ra các vi sợi. Dòng sợi nhỏ được thu thập dưới dạng mạng mịn, có diện tích bề mặt cao trực tiếp trên (hoặc giữa) các lớp spunbond.
4. Spunbond thứ hai (S2): mạng lưới spunbond thứ hai được hình thành trên lớp tan chảy để hoàn thiện cấu trúc bánh sandwich.
5. Liên kết nhiệt: hỗn hợp ba lớp đi qua cuộn lịch được làm nóng. Điểm liên kết kết hợp các lớp mà không làm sập hoàn toàn mạng lưới lỗ chân lông. Kiểu liên kết và áp suất kẹp được điều chỉnh để cân bằng độ bền và rào cản.
6. Hoàn thiện: các phương pháp điều trị tại chỗ tùy chọn (ví dụ: chất hoạt động bề mặt ưa nước để hấp thụ, hoàn thiện chống tĩnh điện) được áp dụng tùy thuộc vào mục đích sử dụng cuối cùng.
7. Quấn và chuyển đổi: vải được cắt tỉa, rạch theo chiều rộng, quấn thành cuộn và dán nhãn để truy xuất nguồn gốc lô hàng. Kiểm tra nội tuyến các lỗ, vết mỏng và ô nhiễm.

Cái nhìn sâu sắc về sản xuất: lớp tan chảy thường thúc đẩy hiệu suất rào cản, nhưng các lớp spunbond ảnh hưởng lớn đến khả năng chạy và độ bền cơ học. Do đó, tối ưu hóa SMS là một hành động cân bằng chứ không phải “tối đa hóa sự tan chảy bằng mọi giá”.

Các tham số quy trình chính kiểm soát GSM, cường độ và rào cản

Mục tiêu trọng lượng cơ bản (GSM) và phân chia lớp

SMS thường được sản xuất trên nhiều trọng lượng cơ bản tùy thuộc vào ứng dụng. Là một điểm tham khảo thực tế, nhiều sản phẩm SMS y tế và vệ sinh nằm trong danh sách ~15–60 GSM phạm vi, với các cấp nặng hơn được sử dụng khi khả năng chống đâm thủng/xé là rất quan trọng. Một đòn bẩy kỹ thuật thường gặp là sự phân chia S/M/S (số lượng GSM được phân bổ cho mỗi lớp) để điều chỉnh khả năng thở so với rào cản.

Sự suy giảm tan chảy và cấu trúc lỗ chân lông

Hiệu suất của rào cản gắn chặt với đường kính sợi tan chảy và tính đồng nhất của lưới. Sợi mịn hơn (thường ~1–5 mm ) tăng diện tích bề mặt và giảm kích thước lỗ chân lông, cải thiện khả năng lọc và kháng chất lỏng. Tuy nhiên, sự suy giảm quá mức hoặc xử lý không khí không ổn định có thể gây ra các sợi “dây thừng”, các điểm mỏng hoặc trọng lượng nền không nhất quán, đây là nguyên nhân phổ biến gây ra hư hỏng màng chắn.

Cửa sổ liên kết nhiệt (độ bền và độ thoáng khí)

Nhiệt độ lịch, áp suất kẹp và kiểu liên kết xác định mức độ kết hợp của các sợi tại các điểm liên kết. Quá ít liên kết làm giảm độ bền kéo/xé và có thể dẫn đến hiện tượng tách lớp. Liên kết quá nhiều có thể làm xẹp lỗ chân lông và giảm độ mềm mại cũng như độ thoáng khí. Tối ưu hóa thực tế thường nhắm đến tính toàn vẹn liên kết ổn định đồng thời bảo vệ lớp tan chảy khỏi bị nghiền nát quá mức.

Kiểm tra kiểm soát chất lượng được sử dụng trên dây chuyền sản xuất SMS

SMS thường được sản xuất để sử dụng theo quy định hoặc có độ tin cậy cao, do đó, kiểm soát chất lượng thường kết hợp giám sát nội tuyến (độ đồng đều trọng lượng, lỗ) với thử nghiệm trong phòng thí nghiệm (độ bền, rào cản). Mục đích là để xác nhận rằng lớp tan chảy là liên tục và liên kết đó đủ mạnh để ngăn chặn sự phân tách trong quá trình chuyển đổi và sử dụng cuối cùng.

Các phép đo nội tuyến và phòng thí nghiệm phổ biến

• Ánh xạ trọng lượng cơ bản (cấu hình GSM theo chiều rộng) để phát hiện các dải hoặc vệt mỏng
• Hiệu suất kéo và xé để xác nhận tính toàn vẹn của spunbond và tính đầy đủ của liên kết
• Kiểm tra rào cản như đầu thủy tĩnh hoặc thâm nhập máu tổng hợp (tùy thuộc vào ứng dụng)
• Số liệu lọc (ví dụ: BFE/PFE) khi sản xuất SMS cấp mặt nạ y tế hoặc bộ lọc
• Kiểm tra khuyết tật bằng mắt: lỗ kim, gel, vật lạ, sự tách lớp và liên kết không đồng đều

Logic chấp nhận thực tế: Nếu một cuộn vượt qua các mục tiêu cơ học nhưng không đạt được các mục tiêu rào cản, nguyên nhân sâu xa thường là do tính đồng nhất của tan chảy (cân bằng không khí, tình trạng khuôn, độ ổn định thông lượng). Nếu rào cản tốt nhưng độ bền yếu thì cửa sổ liên kết hoặc sự đóng góp của spunbond thường là điểm nghẽn.

Xử lý sự cố: các lỗi sản xuất thường gặp và cách khắc phục chúng

Vì SMS dựa trên lớp giữa được làm tan chảy mỏng manh nên nhiều vấn đề về sản xuất xuất hiện dưới dạng lỗi rào cản, sọc hoặc hình thức không nhất quán. Phương pháp khắc phục sự cố hiệu quả nhất là xác định xem sự cố có bắt nguồn từ dòng chảy tan chảy, xử lý không khí, bố trí màng hoặc liên kết hay không.

Triệu chứng điển hình và hành động khắc phục

• Vùng lỗ kim hoặc vùng rào cản thấp: kiểm tra độ sạch của khuôn thổi tan chảy, tình trạng gói màn hình và cân bằng không khí; xác minh độ ổn định trọng lượng cơ sở của lớp M.
• Web rung/bố trí không đồng đều: xem xét các luồng gió xung quanh khu vực tạo hình, điều khiển tĩnh điện và cài đặt chân không của bộ thu.
• Phân tách giữa các lớp: xác nhận nhiệt độ liên kết/áp suất nip; đảm bảo hỗn hợp đi vào lịch có độ căng màng ổn định và không bị nhiễm bẩn.
• Cảm giác tay thô ráp hoặc cấu trúc bị nghiền nát: giảm mức độ liên kết (nhiệt độ/áp suất) hoặc điều chỉnh kiểu liên kết; xác minh tình trạng cuộn lịch.
• Các vệt hoặc dải có chiều rộng: tìm kiếm hư hỏng môi khuôn, phân phối không khí không đồng đều hoặc thông lượng polyme không nhất quán.

Thông số kỹ thuật SMS điển hình theo ứng dụng

SMS không phải là một loại vải “một kích cỡ phù hợp cho tất cả”. Các nhà sản xuất thường chọn trọng lượng cơ bản, phân chia lớp và kiểu liên kết dựa trên đường bao hiệu suất sử dụng cuối. Các ví dụ dưới đây minh họa cách các yêu cầu thực tế liên quan đến các lựa chọn sản xuất.

Điểm mấu chốt: Quá trình sản xuất SMS thành công khi lớp tan chảy đồng nhất và được bảo vệ, đồng thời các lớp spunbond được liên kết đủ để mang lại khả năng xử lý bền bỉ mà không làm ảnh hưởng đến cấu trúc lỗ chân lông được thiết kế.