Máy Spunmelt không dệt là gì?

A máy kéo sợi không dệt là một dây chuyền sản xuất tích hợp chuyển đổi các hạt polymer trực tiếp thành vải không dệt thông qua quá trình nấu chảy, kéo sợi, tạo hình web và liên kết nhiệt. Không giống như các quy trình dệt truyền thống yêu cầu kéo sợi và dệt hoặc đan, công nghệ spunmelt tạo ra mạng lưới vải trong một quy trình liên tục duy nhất, mang lại năng suất cao, chất lượng ổn định và hiệu suất chi phí tuyệt vời cho các sản phẩm vệ sinh dùng một lần, y tế, lọc và công nghiệp.

Trong thực tế công nghiệp, thuật ngữ spunmelt thường bao gồm spunbond (S), tan chảy (M) và các cấu hình tổng hợp của chúng như SS, SSS, tin nhắn SMS, tin nhắn SMS và SSMMS. Do đó, máy spunmelt không dệt là một hệ thống phức tạp tích hợp xử lý polymer, ép đùn chính xác, làm nguội, hút không khí, đặt mạng, liên kết, cuộn dây và điều khiển tự động hóa thành một nền tảng sản xuất tốc độ cao, phối hợp.

Nguyên tắc làm việc cốt lõi của công nghệ Spunmelt

Mặc dù có nhiều cấu hình của dây chuyền spunmelt, nhưng tất cả đều tuân theo một nguyên tắc cơ bản: các hạt polymer được nấu chảy, ép đùn qua máy kéo sợi thành các sợi mịn, được kéo căng bằng không khí, được làm nguội thành sợi rắn, đặt trên đai tạo hình chuyển động như một mạng lưới, sau đó được liên kết bằng cách cán nhiệt để thu được vải không dệt có độ bền, độ mềm và độ đồng nhất cụ thể. Hiểu được quy trình này là rất quan trọng để tối ưu hóa quy trình và lựa chọn thiết bị.

Nạp và ép đùn polymer

Quá trình này bắt đầu với nguyên liệu polymer thô, điển hình là polypropylen (PP), polyetylen (PE) hoặc hỗn hợp của chúng. Các hạt được chuyển từ silo hoặc túi lưu trữ đến máy thông qua hệ thống vận chuyển chân không và được lưu trữ trong các thùng chứa có trang bị sấy khô và lọc. Máy cấp liệu giảm trọng lượng đo chính xác các hạt vào một hoặc nhiều máy đùn, trong đó vùng quay trục vít và thùng gia nhiệt làm nóng chảy polyme đến một nhiệt độ xác định trước, đảm bảo độ nhớt nóng chảy ổn định và suy giảm nhiệt tối thiểu.

Máy spunmelt chất lượng cao có các vòng điều khiển nhiệt độ chính xác, cảm biến áp suất nóng chảy và hệ thống lọc nóng chảy tùy chọn. Những thứ này không chỉ bảo vệ máy bơm định lượng và máy kéo sợi ở hạ nguồn mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của sợi và độ đồng đều của vải. Đối với các ứng dụng y tế và vệ sinh cao cấp, lọc nóng chảy có thể đạt đến mức rất tốt để loại bỏ gel và tạp chất có thể gây ra khuyết tật.

Kéo sợi, làm nguội và vẽ

Từ đầu ra của máy đùn, polyme nóng chảy đi qua bơm định lượng bánh răng để cung cấp lưu lượng thể tích được kiểm soát chính xác đến các máy trộn. Spinnerets là các tấm chính xác với hàng nghìn mao mạch nhỏ xác định số lượng sợi, denier và cuối cùng là cấu trúc của mạng vải không dệt. Tính đồng nhất của dòng chảy qua các mao quản này là cơ bản để đạt được trọng lượng nền vải và tính chất cơ học nhất quán trên toàn chiều rộng máy.

Sau khi thoát khỏi máy kéo sợi, các sợi nóng chảy đi vào vùng làm nguội, nơi không khí được điều hòa làm mát và làm cứng các sợi. Trong spunbond, đây thường là hệ thống không khí làm mát dòng chảy ngang hoặc xuyên tâm; trong tan chảy, không khí nóng tốc độ cao từ cả hai phía sẽ kéo căng và làm giảm sự tan chảy thành các vi sợi rất mịn. Thiết kế của buồng làm nguội, phân phối không khí và lực hút đóng vai trò quyết định đối với đường kính dây tóc, mức độ sẵn sàng liên kết và sự hiện diện hay vắng mặt của các khuyết tật như ruồi, sợi tóc bị đứt và cổ.

Hình thành web và liên kết nhiệt

Sau khi được đông cứng, các sợi được dẫn hướng và hút vào một vành đai tạo hình chuyển động, tạo ra một mạng lưới sợi liên tục. Hộp hút không khí bên dưới băng tải sẽ loại bỏ không khí xử lý và ổn định cách bố trí lưới. Sự tương tác giữa vận tốc không khí, tốc độ đai, khoảng cách từ khuôn đến bộ thu và tốc độ sợi kiểm soát sự định hướng, hình thành và phân bổ trọng lượng cơ bản của sợi. Máy kéo sợi không dệt tiên tiến cung cấp các điều chỉnh linh hoạt để tối ưu hóa cấu trúc vải cho các ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như độ mềm để vệ sinh hoặc độ bền MD cao hơn để đóng gói.

Sau đó, mạng rời sẽ đi vào phần liên kết, thường là một cặp cuộn cán nóng. Một cuộn thường được khắc trong khi cuộn kia trơn, cho phép tạo các mẫu liên kết điểm với diện tích liên kết được kiểm soát. Nhiệt độ, áp suất đường dây và tốc độ đường dây cùng xác định mức độ liên kết, cảm giác cầm tay của vải, độ bền kéo và đặc tính rào cản. Một số dây chuyền cũng cung cấp liên kết xuyên không khí (TAB) cho các sản phẩm cồng kềnh và rất mềm, đặc biệt là trong các ứng dụng sợi hai thành phần.

Rạch, cuộn và đóng gói

Sau khi liên kết, vải không dệt sẽ đi qua hệ thống kiểm tra, đo lường trực tuyến và cắt tỉa cạnh trước khi đi vào phần cuộn dây. Máy cuộn tạo thành các cuộn mẹ có đường kính lớn hoặc các cuộn khách hàng nhỏ hơn với độ căng và chất lượng cạnh được kiểm soát. Các chế độ cuộn dây khác nhau, chẳng hạn như cuộn dây trung tâm và cuộn dây bề mặt, được chọn theo định dạng vải, độ dày và mục đích sử dụng cuối cùng. Các máy spunmelt hiện đại thường tích hợp chức năng nối và thay cuộn tự động để giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và giảm lãng phí.

Các thành phần chính của máy Spunmelt không dệt

Máy kéo sợi không dệt không phải là một thiết bị đơn lẻ mà là một dây chuyền hoàn chỉnh bao gồm nhiều hệ thống con. Mỗi thành phần phải hoạt động hài hòa để đạt được sản lượng hàng loạt ổn định và chất lượng vải ổn định. Việc hiểu rõ các thành phần này giúp các nhà đầu tư, kỹ sư và người vận hành đánh giá các thiết kế máy móc và nhà cung cấp khác nhau một cách khách quan hơn.

Đơn vị cơ khí và quy trình chính

• Hệ thống vận chuyển và lưu trữ nguyên liệu thô: bao gồm máy xúc chân không, silo lưu trữ, thùng ngày và bộ lọc để đảm bảo cấp hạt polymer sạch và ổn định.
• Phần ép đùn và đo lường: máy đùn, bộ thay đổi màn hình, bộ lọc tan chảy và bơm bánh răng kiểm soát chính xác thông lượng và áp suất tan chảy.
• Chùm kéo sợi và bộ kéo sợi: vỏ cách điện, bộ phân phối và các tấm trục quay xác định số lượng sợi, denier và chiều rộng.
• Làm nguội và xử lý không khí: hộp làm nguội không khí, máy thổi, bộ lọc và bộ điều khiển nhiệt độ cung cấp điều kiện làm mát ổn định cho sợi.
• Hệ thống tạo màng: hộp hút, quạt chân không và dây đai tạo hình để thu thập và phân phối sợi thành một màng đồng nhất.
• Liên kết và hoàn thiện: máy cán nhiệt, lò sấy thông gió (nếu có), cuộn dập nổi và các phương pháp xử lý trực tuyến có thể có như hoàn thiện ưa nước hoặc chống tĩnh điện.
• Cuộn và rạch: máy xén cạnh, hệ thống kiểm soát độ căng và máy cuộn tự động tạo ra các cuộn có mật độ và hình học nhất quán.

Tự động hóa, điều khiển và giám sát chất lượng

Máy kéo sợi không dệt hiện đại phụ thuộc nhiều vào tự động hóa và điều khiển kỹ thuật số để duy trì sản xuất ổn định và giảm thiểu lỗi của con người. Hệ thống điều khiển phân tán (DCS) hoặc bộ điều khiển logic khả trình (PLC) phối hợp nhiệt độ, áp suất, tốc độ và luồng không khí trên toàn bộ dây chuyền. Giao diện người-máy (HMI) cho phép người vận hành tải công thức nấu ăn, điều chỉnh các thông số và trực quan hóa xu hướng trong thời gian thực. Báo động, khóa liên động và mạch an toàn bảo vệ cả người và thiết bị khỏi các điều kiện hoạt động bất thường.

Để đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định, các dây chuyền spunmelt thường tích hợp máy quét trọng lượng cơ bản trực tuyến, máy đo độ dày và đôi khi là hệ thống kiểm tra quang học để phát hiện các lỗ, vệt và ô nhiễm. Dữ liệu từ các cảm biến này có thể được sử dụng để điều chỉnh đường cắt ngang bằng các bộ gia nhiệt hoặc dao khí phân đoạn, cải thiện tính đồng nhất. Hồ sơ sản xuất dài hạn hỗ trợ truy xuất nguồn gốc và nỗ lực cải tiến liên tục.

Cấu hình Spunmelt: S, SS, SMS, SMMS và hơn thế nữa

Máy kéo sợi không dệt có thể được cấu hình theo nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu hiệu suất và thị trường mục tiêu. Các chữ cái S và M đề cập đến các lớp spunbond và tan chảy, và trình tự của chúng mô tả cấu trúc của vải. Chọn cấu hình phù hợp là một quyết định chiến lược cân bằng giữa đầu tư, danh mục sản phẩm và khả năng cạnh tranh trong các phân khúc vệ sinh, y tế và công nghiệp.

Các lớp Spunbond chủ yếu cung cấp độ bền cơ học và độ ổn định kích thước, trong khi các lớp tan chảy đóng góp vào cấu trúc sợi mịn, hiệu suất rào cản và hiệu quả lọc. Ví dụ, máy spunmelt SMS và SMMS được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng y tế và bảo vệ, trong đó khả năng chống thấm chất lỏng, lọc vi khuẩn và khả năng thở phải được cân bằng cẩn thận. Cấu hình SSS và SSMMS tập trung nhiều hơn vào độ mềm mại, độ rủ và sự thoải mái, những điều cần thiết cho tã trẻ em và các sản phẩm vệ sinh phụ nữ.

Các ứng dụng điển hình của vải không dệt Spunmelt

Tính linh hoạt của máy spunmelt khiến chúng trở nên hấp dẫn đối với nhiều thị trường. Bằng cách điều chỉnh các loại polymer, cấu hình dây chuyền và các thông số quy trình, nhà sản xuất có thể điều chỉnh vải không dệt để đáp ứng các yêu cầu quy định và hiệu suất cụ thể. Dưới đây là các phân đoạn ứng dụng chính và cách công nghệ spunmelt hỗ trợ chúng.

Vệ sinh và chăm sóc cá nhân

Các sản phẩm vệ sinh đại diện cho thị trường lớn nhất và cạnh tranh nhất cho sản phẩm không dệt spunmelt. Tã giấy, sản phẩm không tự chủ dành cho người lớn và các mặt hàng vệ sinh phụ nữ đều phụ thuộc rất nhiều vào vải không dệt spunbond và SMS. Tấm phủ ngoài yêu cầu độ mềm mại, lớp hoàn thiện ưa nước và thân thiện với da, trong khi tấm lót nền yêu cầu đặc tính rào cản chất lỏng và khả năng thoáng khí. Máy kéo sợi không dệt được thiết kế để sản xuất các loại vải có trọng lượng thấp, độ đồng đều cao, tạo cảm giác thoải mái nhưng vẫn chịu được các hoạt động chuyển đổi ở tốc độ cao.

Sản phẩm y tế và bảo vệ

Trong lĩnh vực y tế, vải SMS và SMMS từ dây chuyền spunmelt được sử dụng để may áo choàng phẫu thuật, màn, khẩu trang, mũ và bao giày. Các sản phẩm này phải đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về khả năng kháng chất lỏng, xơ vải, lọc vi khuẩn và vô trùng. Máy spunmelt được cấu hình với chùm tia tan chảy hiệu suất cao và điều khiển quy trình chính xác có thể tạo ra các sản phẩm không dệt tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế trong khi vẫn duy trì sự thoải mái có thể chấp nhận được nhờ khả năng thoáng khí và trọng lượng thấp. Trong thời kỳ dịch bệnh và đại dịch, khả năng tăng cường sản xuất nhanh chóng trên các dây chuyền spunmelt hiện có trở thành một lợi thế quan trọng.

Lọc, đóng gói và nông nghiệp

Bên ngoài thị trường vệ sinh và y tế, sản phẩm không dệt spunmelt phục vụ trong phương tiện lọc không khí và chất lỏng, khăn lau công nghiệp, túi mua sắm và vỏ cây trồng nông nghiệp. Các lớp Meltblown cung cấp các lỗ lọc mịn, trong khi các lớp spunbond cung cấp khả năng hỗ trợ cơ học và khả năng xử lý. Trong nông nghiệp, vải spunbond ổn định tia cực tím giúp bảo vệ cây trồng khỏi sâu bệnh và thời tiết đồng thời cho phép ánh sáng và không khí đi qua. Đối với túi và bao bì có thể tái sử dụng, spunbond có trọng lượng cơ bản nặng hơn mang lại khả năng in và độ bền tốt, thường thay thế các loại vải dệt thoi truyền thống.

Các yếu tố thực tế khi lựa chọn máy Spunmelt không dệt

Lựa chọn máy kéo sợi không dệt là một quyết định đầu tư chiến lược có ảnh hưởng đến danh mục sản phẩm, chi phí sản xuất và khả năng cạnh tranh lâu dài. Ngoài công suất danh nghĩa của dây chuyền, người mua nên đánh giá cẩn thận tính linh hoạt của polyme, các tùy chọn cấu hình, mức độ tự động hóa và hỗ trợ sau bán hàng. Một đường dây ban đầu đắt hơn một chút có thể mang lại lợi nhuận cao hơn trong suốt thời gian sử dụng nếu nó mang lại thời gian hoạt động cao hơn, hiệu quả sử dụng năng lượng tốt hơn và phạm vi phủ thị trường rộng hơn.

Công suất, cấu hình và phạm vi sản phẩm

Bước đầu tiên là điều chỉnh công suất và cấu hình đường dây phù hợp với thị trường mục tiêu. Các dây chuyền spunmelt điển hình bao gồm từ dây chuyền thí điểm 1,2 m để phát triển đến dây chuyền sản xuất quy mô đầy đủ 3,2 m hoặc rộng hơn. Tốc độ cao hơn và chiều rộng rộng hơn giúp giảm chi phí trên mỗi tấn nhưng đòi hỏi nhu cầu ổn định và có thể dự đoán được. Các lựa chọn cấu hình như SS, SSS, SMS hoặc SMMS phải phản ánh sự kết hợp mong muốn giữa các sản phẩm vệ sinh, y tế và công nghiệp. Một số dây chuyền hiện đại cung cấp tính mô-đun, cho phép cùng một nền tảng chạy các kết hợp lớp khác nhau bằng cách bật hoặc tắt các chùm tia.

Nguyên liệu thô, phụ gia và tính bền vững

Một máy kéo sợi không dệt linh hoạt sẽ xử lý các loại polyme và gói phụ gia khác nhau, bao gồm PP, PE, sợi hai thành phần và các hạt màu cho màu sắc, tính ưa nước, chống tĩnh điện và chống tia cực tím. Thiết kế của hệ thống ép đùn và lọc xác định mức độ máy có thể xử lý các vật liệu tái chế hoặc hạ cấp mà không ảnh hưởng đến chất lượng. Với sự tập trung ngày càng tăng vào tính bền vững và nền kinh tế tuần hoàn, nhiều nhà sản xuất đang tìm kiếm các dây chuyền có thể kết hợp các chất tái chế sau công nghiệp hoặc sau tiêu dùng, cũng như các polyme có khả năng phân hủy sinh học hoặc dựa trên sinh học nếu khả thi.

Hiệu quả năng lượng, bảo trì và tổng chi phí sở hữu

Tiêu thụ năng lượng, tính sẵn có của phụ tùng thay thế và tính dễ bảo trì đều góp phần vào tổng chi phí sở hữu máy sản xuất vải không dệt. Bộ truyền động hiệu quả, hệ thống xử lý không khí được tối ưu hóa và dầm quay cách nhiệt tốt giúp giảm chi phí vận hành. Đồng thời, khả năng tiếp cận các thành phần quan trọng, sự sẵn có của kỹ thuật viên dịch vụ địa phương và sự rõ ràng của tài liệu ảnh hưởng đến thời gian ngừng hoạt động và thời gian học tập của người vận hành. Lợi nhuận lâu dài phụ thuộc nhiều vào thời gian hoạt động và năng suất hơn là chỉ dựa vào giá mua ban đầu.

Kiểm soát chất lượng và tối ưu hóa quy trình trên dây chuyền Spunmelt

Sau khi lắp đặt máy kéo sợi không dệt, việc tối ưu hóa liên tục là điều cần thiết để duy trì chất lượng và mức chi phí cạnh tranh. Các kỹ sư quy trình giám sát trọng lượng cơ bản, độ bền, độ giãn dài, độ mềm và hiệu suất lọc trong khi điều chỉnh tốc độ đường dây, nhiệt độ, luồng không khí và các điều kiện liên kết. Thử nghiệm có cấu trúc và phân tích dữ liệu giúp xác định thời điểm vận hành tối ưu cho từng sản phẩm và giảm thiểu các biến thể theo thời gian.

Các thông số quy trình chung và tác dụng của chúng

• Thông tin nhiệt độ máy đùn: ảnh hưởng đến độ nhớt nóng chảy, độ ổn định của sợi và nguy cơ thoái hóa hoặc tạo gel.
• Nhiệt độ và thể tích không khí làm nguội: ảnh hưởng đến đường kính sợi, độ kết tinh và hoạt động hình thành màng.
• Khoảng cách từ khuôn đến bộ thu và tốc độ dây đai: kiểm soát hướng sợi, phân bố trọng lượng cơ sở và hình thành vải.
• Nhiệt độ và áp suất của máy cán: xác định mức độ liên kết, độ bền kéo, độ mềm và đặc tính rào cản.
• Mức liều lượng phụ gia: tác động đến tính ưa nước, đặc tính chống tĩnh điện, màu sắc và độ ổn định tia cực tím của vải cuối cùng.

Bằng cách theo dõi các thông số này bằng các công cụ kỹ thuật số và tích hợp chúng với dữ liệu đo lường trực tuyến và trong phòng thí nghiệm, các nhà sản xuất có thể hướng tới sản xuất ổn định và có tính dự đoán hơn. Máy kéo sợi không dệt tiên tiến ngày càng kết hợp phân tích và giám sát từ xa để hỗ trợ cải tiến liên tục và khắc phục sự cố nhanh chóng trên các mạng sản xuất toàn cầu.