Ảnh hưởng của các thông số áp suất nước trong quá trình trục quay đối với sức mạnh của các loại vải không dệt hỗn hợp PET/PULP
Các loại vải không dệt pet/pulp composite được sử dụng rộng rãi trong y tế, vệ sinh, lọc và các lĩnh vực khác do các đặc tính độc đáo của chúng. Là một phương pháp xử lý quan trọng, công nghệ xoay đóng vai trò quyết định trong việc thực hiện các loại vải không dệt, trong đó các thông số áp lực nước là các yếu tố cốt lõi ảnh hưởng đến sức mạnh của các loại vải không dệt. Khám phá chuyên sâu về ảnh hưởng của các thông số áp suất nước đến sức mạnh của các loại vải không dệt hỗn hợp PET/PULP có ý nghĩa lớn để tối ưu hóa quy trình xoay và cải thiện chất lượng và hiệu suất của sản phẩm.
1. Tổng quan về PET/Pulp composite Spunlace Fabul
(I) Đặc điểm của nguyên liệu thô
Sợi PET có những ưu điểm của cường độ cao, mô đun cao, khả năng chống ăn mòn hóa học và độ ổn định nhiệt tốt, cung cấp hỗ trợ sức mạnh cơ bản cho các loại vải không dệt. Sợi bột cung cấp cho các loại vải không dệt hấp thụ độ ẩm tốt, độ mềm và sự thoải mái, và có thể cải thiện hiệu ứng vướng víu giữa các sợi. Sự kết hợp của cả hai có thể làm cho các loại vải không dệt có nhiều tính chất tuyệt vời.
(Ii) Nguyên tắc của quá trình trục quay
Quá trình quay vòng sử dụng các máy bay nước áp suất cao để tác động đến web sợi, khiến các sợi bị vướng vào và củng cố lẫn nhau. Trong việc sản xuất các loại vải không dệt tổng hợp PET/PULP, máy bay phản lực nước xâm nhập vào web sợi bao gồm các sợi PET và bột giấy. Dưới tác động trực tiếp của máy bay phản lực và dòng nước hồi phục, các sợi bị dịch chuyển, xen kẽ, vướng víu và ôm, tạo thành vô số điểm vướng víu linh hoạt, do đó mang lại cho vải không dệt một sức mạnh nhất định.
2. Cơ chế ảnh hưởng của các thông số áp suất nước đối với sức mạnh của các loại vải không dệt
(I) Mối quan hệ giữa mức độ vướng víu và sức mạnh
Khi áp suất nước thấp, năng lượng phản lực nước bị hạn chế và chỉ có thể khiến một số sợi di chuyển và ban đầu bị vướng mắc. Các sợi không bị vướng vào chặt chẽ, và số lượng điểm vướng víu được hình thành là nhỏ và cường độ thấp, vì vậy sức mạnh tổng thể của vải không dệt cũng thấp. Khi áp suất nước tăng lên, năng lượng của máy bay phản lực nước tăng lên, nhiều sợi được điều khiển để tham gia vào sự vướng víu, mức độ vướng víu sâu hơn, số lượng điểm vướng víu tăng lên và sức mạnh được tăng cường và sức mạnh của vải không dệt được cải thiện đáng kể. Tuy nhiên, khi áp suất nước quá cao, nó có thể gây ra thiệt hại quá mức hoặc thậm chí phá vỡ các sợi, từ đó làm suy yếu lực liên kết giữa các sợi và làm giảm sức mạnh của vải không dệt.
(Ii) Ảnh hưởng của thiệt hại sợi đối với sức mạnh
Áp lực nước quá mức sẽ gây ra lực tác động quá mức lên sợi, dẫn đến hao mòn trên bề mặt sợi, thiệt hại cho cấu trúc bên trong hoặc thậm chí là vỡ. Mặc dù sợi PET có cường độ cao, nhưng nó cũng sẽ bị hư hại dưới áp lực nước quá mức. Chuỗi phân tử của nó có thể phá vỡ hoặc thay đổi định hướng, ảnh hưởng đến sức mạnh và khả năng chịu tải của sợi. Sợi bột tương đối dễ vỡ và dễ bị tổn thương hơn dưới áp lực nước cao. Sau khi sợi bị hỏng, khu vực chịu tải hiệu quả của nó trong vải không dệt bị giảm và cơ chế truyền lực giữa các sợi bị phá hủy, do đó làm giảm sức mạnh tổng thể của vải không dệt.
3. Chiến lược tối ưu hóa của các thông số áp lực nước
(I) Điều chỉnh áp lực nước theo số lượng vải không dệt và tốc độ sản xuất
Các loại vải phi dệt tổng hợp PET/PULP định lượng khác nhau đòi hỏi áp lực nước khác nhau. Các loại vải không dệt có trọng lượng định lượng lớn hơn có các lớp sợi dày hơn và yêu cầu áp suất nước cao hơn để cho phép máy bay nước xâm nhập vào web sợi và đạt được sự vướng víu hiệu quả; Các loại vải không dệt với trọng lượng định lượng nhỏ hơn có thể làm giảm áp lực nước một cách thích hợp. Tốc độ sản xuất cũng liên quan chặt chẽ đến áp lực nước. Tốc độ sản xuất càng nhanh, web càng ngắn trong khu vực quay và áp suất nước cao hơn để hoàn thành sự vướng víu của sợi trong một thời gian ngắn để đảm bảo sức mạnh của vải không dệt. Ví dụ, đối với vải cơ sở da tổng hợp 45g/m2, khi tốc độ sản xuất là 8m/phút, áp suất nước có thể được đặt thành phân phối từ thấp đến cao và sau đó xuống, chẳng hạn như 9MPa cho đường chuyền thứ nhất (phía trước) bên). Điều này có thể giảm tiêu thụ năng lượng và chi phí sản xuất trong khi đảm bảo chất lượng sản phẩm.
(Ii) Sử dụng phun nước nhiều giai đoạn và phân phối áp suất nước hợp lý
Việc sử dụng trục quay nhiều giai đoạn có thể dần dần vướng vào các sợi, tránh thiệt hại quá mức cho các sợi gây ra bởi áp lực nước quá mức trong một lần quay. Trong quy trình quay vòng nhiều giai đoạn, sự phân phối áp lực nước hợp lý là rất quan trọng. Nói chung, một vài vòng quay đầu tiên sử dụng áp lực nước thấp hơn để ban đầu nhỏ gọn trên mạng sợi và bắt đầu vướng víu sợi; Một số trung bình vượt qua tăng dần áp lực nước để tăng cường sự vướng víu của sợi; Một vài lần cuối cùng làm giảm áp lực nước để làm cho bề mặt không dệt mượt mà và tinh tế hơn, đồng thời giảm thiệt hại sợi. Ví dụ, trong một quy trình sản xuất nhất định, giai đoạn thứ nhất và thứ hai là trục quay trống quay với áp suất nước thấp lần lượt là 60 bar và 80 bar, được sử dụng để củng cố ban đầu trên web sợi; Giai đoạn thứ ba là trục quay bằng phẳng và áp suất nước được tăng lên 120 bar để tăng cường hơn nữa sự vướng víu của sợi. Theo cách này, sức mạnh của vải không dệt có thể được cải thiện một cách hiệu quả.
Các thông số áp lực nước có ảnh hưởng phức tạp và quan trọng đến sức mạnh của các loại vải không dệt composite PET/Pulp. Áp lực nước thích hợp có thể thúc đẩy sự vướng víu của sợi hiệu quả và cải thiện sức mạnh của các loại vải không dệt; Áp lực nước quá cao hoặc quá thấp sẽ có ảnh hưởng xấu đến sức mạnh. Trong sản xuất thực tế, cần phải xem xét toàn diện các yếu tố như số lượng vải không dệt và tốc độ sản xuất. Bằng cách điều chỉnh hợp lý các thông số áp suất nước, việc áp dụng các chiến lược phân phối áp suất nước nhiều giai đoạn và tối ưu hóa, sức mạnh của các loại vải không dệt có thể được kiểm soát chính xác, do đó tạo ra các loại vải không tiết kiệm được chất lượng PET/bột giấy chất lượng cao đáp ứng các yêu cầu ứng dụng khác nhau.
Làm thế nào để tối ưu hóa tính thấm không khí và hiệu quả lọc của vật nuôi/bột composite composite không dệt
Các sản phẩm không có dây kéo spunlace tổng hợp PET/PULP được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, như lọc không khí, lọc chất lỏng, chăm sóc y tế và sức khỏe, v.v. Trong các kịch bản ứng dụng này, tính thấm không khí và hiệu quả lọc là các chỉ số hiệu suất chính. Tính thấm không khí tốt đảm bảo sự thoải mái và mịn màng trong khi sử dụng, trong khi hiệu quả lọc cao đảm bảo đánh chặn hiệu quả các chất cụ thể. Tuy nhiên, thường có một mâu thuẫn nhất định giữa hai màn trình diễn này. Khi tối ưu hóa, cần phải xem xét toàn diện nhiều yếu tố và tìm kiếm sự cân bằng giữa hai.
1. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính thấm không khí và hiệu quả lọc
(I) Đặc điểm sợi
Độ dày, chiều dài và hình dạng của sợi PET có ảnh hưởng đáng kể đến tính thấm không khí và hiệu quả lọc của các loại vải không dệt. Sợi thú cưng tốt hơn có thể tạo thành một mạng sợi dày hơn, có thể cải thiện hiệu quả lọc, nhưng sẽ làm giảm tính thấm không khí ở một mức độ nhất định; Ngược lại, các sợi dày hơn có thể cải thiện tính thấm của không khí, nhưng hiệu quả lọc có thể giảm. Về chiều dài sợi, các sợi dài hơn có lợi cho việc hình thành cấu trúc sợi ổn định hơn, ít ảnh hưởng đến tính thấm của không khí, đồng thời giúp cải thiện hiệu quả lọc ở một mức độ nhất định. Tính không đều của hình dạng sợi cũng sẽ ảnh hưởng đến sự phân bố các khoảng trống giữa các sợi, do đó ảnh hưởng đến tính thấm không khí và hiệu quả lọc. Việc bổ sung các sợi bột giấy làm tăng tính đa dạng của các loại sợi, và độ mềm và độ hút ẩm của nó sẽ thay đổi cấu trúc vi mô của mạng lưới sợi, ảnh hưởng đến đường đi của không khí và chất lỏng, và có ảnh hưởng phức tạp đến tính thấm không khí và hiệu quả lọc.
(Ii) Sự sắp xếp và vướng víu sợi
Trong quá trình hydroentangal, sự sắp xếp và mức độ vướng víu của sợi có tác động đáng kể đến hiệu suất của các loại vải không dệt. Sự phân bố lỗ rỗng được hình thành bởi các sợi bị rối loạn là tương đối ngẫu nhiên và tính thấm không khí là tương đối tốt, nhưng hiệu quả lọc có thể bị giới hạn ở một mức độ nhất định, bởi vì các hạt lớn có thể đi qua các lỗ chân lông không đều dễ dàng hơn. Các sợi có sự sắp xếp có trật tự hơn, đặc biệt là các loại được sắp xếp chặt chẽ theo một số hướng nhất định, có thể cải thiện hiệu quả lọc, đặc biệt là khả năng đánh chặn của các chất trong một phạm vi kích thước hạt cụ thể, nhưng sẽ làm giảm tính thấm của không khí. Mức độ vướng víu sợi cũng rất quan trọng. Một mạng lưới sợi bị vướng vào chặt chẽ sẽ làm giảm kích thước và số lượng lỗ chân lông và giảm tính thấm không khí, nhưng có thể cải thiện hiệu quả lọc; Không đủ vướng víu có thể dẫn đến giảm hiệu quả lọc, trong khi sự cải thiện tính thấm của không khí bị hạn chế và thậm chí có thể ảnh hưởng đến hiệu suất chung do mất ổn định cấu trúc.
(Iii) Các thông số cấu trúc vải không dệt
Định lượng (khối lượng trên một đơn vị diện tích), độ dày và độ xốp của các loại vải không dệt là các thông số cấu trúc ảnh hưởng trực tiếp đến tính thấm không khí và hiệu quả lọc. Sự gia tăng định lượng thường làm cho vải không dệt dày hơn, làm tăng số lượng lớp sợi, giảm số lượng lỗ chân lông và giảm kích thước lỗ rỗng, có lợi để cải thiện hiệu quả lọc, nhưng làm giảm nghiêm trọng tính thấm của không khí. Ngược lại, việc giảm định lượng có thể làm tăng tính thấm không khí, nhưng hiệu quả lọc có thể khó đáp ứng các yêu cầu. Độ dày liên quan chặt chẽ đến định lượng. Các loại vải không dệt dày hơn đã tăng khả năng chống lại không khí và chất lỏng và giảm tính thấm không khí, nhưng có thể có tác dụng lọc tốt hơn đối với vật chất hạt. Độ xốp là một tham số quan trọng phản ánh tỷ lệ không gian lỗ rỗng bên trong các loại vải không dệt. Độ xốp cao có nghĩa là tính thấm không khí tốt, nhưng hiệu quả lọc có thể giảm; Độ xốp thấp có nghĩa là hiệu quả lọc cao và tính thấm không khí kém.
2. Phương pháp tối ưu hóa tính thấm không khí và hiệu quả lọc
(I) Lựa chọn sợi và tối ưu hóa tỷ lệ
Theo các yêu cầu ứng dụng cụ thể, các thông số kỹ thuật và thông số hiệu suất của sợi PET và sợi bột giấy được chọn chính xác. Ví dụ, trong lĩnh vực tinh chế không khí, có yêu cầu cực kỳ cao về hiệu quả lọc và các yêu cầu tương đối thấp đối với tính thấm của không khí, có thể chọn sợi PET tốt hơn và tỷ lệ của nó theo tỷ lệ sợi có thể được tăng lên một cách thích hợp, và một lượng chất xơ thích hợp có thể được thêm vào để cải thiện cảm giác và linh hoạt. Đối với một số ứng dụng có yêu cầu cao về tính thấm của không khí và không đặc biệt nghiêm ngặt về độ chính xác của lọc, chẳng hạn như các bộ lọc thông gió thông thường, các sợi PET thô có thể được chọn để tăng khoảng cách giữa các sợi và hàm lượng sợi bột có thể được kiểm soát hợp lý để đảm bảo khả năng lọc nhất định. Thông qua các thí nghiệm và tính toán mô phỏng, tỷ lệ tối ưu của sợi PET so với sợi bột trong các kịch bản ứng dụng khác nhau được xác định để tối đa hóa tính thấm không khí trong khi đáp ứng hiệu quả lọc.
(Ii) Điều chỉnh các tham số quy trình trục quay
l Áp lực nước và số lượng đầu quay : Áp lực nước là một tham số chính của quá trình quay và có ảnh hưởng quan trọng đến sự vướng víu của sợi và cấu trúc vải không dệt. Giảm một cách thích hợp áp lực nước có thể làm giảm sự vướng víu của sợi quá mức, duy trì nhiều lỗ chân lông lớn hơn, và do đó cải thiện tính thấm của không khí. Tuy nhiên, áp lực nước quá thấp sẽ dẫn đến sự vướng víu không đủ chất xơ, ảnh hưởng đến sức mạnh và hiệu quả lọc của vải không dệt. Do đó, cần phải tìm một phạm vi áp suất nước thấp phù hợp trên cơ sở đảm bảo hiệu quả và sức mạnh lọc. Việc tăng số lượng đầu quay có thể làm cho sự vướng víu của sợi đồng đều hơn, tối ưu hóa cấu trúc lỗ chân lông ở một mức độ nhất định và giúp cải thiện hiệu quả lọc. Đồng thời, bằng cách kiểm soát hợp lý sự phân bố áp suất nước của từng đầu quay, tính thấm không khí cũng có thể được tính đến. Ví dụ, sử dụng trục quay nhiều giai đoạn, một vài giai đoạn đầu tiên của đầu xoay sử dụng áp lực nước thấp hơn để vướng vào các sợi và giữ lại một lượng lỗ chân lông nhất định, và các giai đoạn sau của đầu quay mạnh mẽ làm tăng áp lực nước để tăng cường hơn nữa sự tăng cường của sợi.
l Phương pháp xoay : Các phương pháp xoay khác nhau có tác dụng khác nhau trong việc sắp xếp sợi và cấu trúc vải không dệt. Sự kết hợp giữa trục quay trống và trục xoay phẳng có những lợi thế độc đáo. Trong giai đoạn quay trống, web sợi được hấp phụ trên trống và di chuyển trên một bề mặt cong. Bên nhận được spunlace được nới lỏng, và mặt ngược được nén, có lợi cho sự xâm nhập của máy bay phản lực nước và sự vướng víu của sợi. Nó có thể duy trì tính thấm không khí tốt trong khi đảm bảo hiệu quả lọc nhất định; Ghế quay lưới phẳng có thể sắp xếp và củng cố các sợi và điều chỉnh cấu trúc lỗ rỗng. Bằng cách sắp xếp hợp lý các thứ tự và các thông số của trục quay trống và trục quay lưới phẳng, tính thấm không khí và hiệu quả lọc có thể được tối ưu hóa.
(Iii) Quá trình xử lý hậu kỳ
l Điều trị nhiệt : Xử lý nhiệt thích hợp của vải không dệt tổng hợp PET/PULP sau khi quay có thể gây ra một mức độ co ngót nhiệt nhất định và kết tinh của sợi PET, thay đổi chế độ liên kết và cấu trúc lỗ rỗng giữa các sợi. Trong điều kiện nhiệt độ và thời gian thích hợp, xử lý nhiệt có thể làm cho mạng lưới sợi nhỏ gọn và có trật tự hơn, cải thiện hiệu quả lọc, đồng thời, bằng cách kiểm soát mức độ co ngót nhiệt, tránh co ngót quá mức dẫn đến giảm đáng kể tính thấm của không khí. Ví dụ, xử lý nhiệt của các loại vải không dệt ở 180-200 trong 5-10 phút có thể tối ưu hóa tính thấm không khí và hiệu quả lọc của nó ở một mức độ nhất định.
l Điều trị hóa học : Phương pháp xử lý hóa học, chẳng hạn như sửa đổi bề mặt của các loại vải không dệt hoặc bổ sung các chất phụ gia chức năng, có thể cải thiện tính chất bề mặt và đặc điểm lỗ rỗng của chúng. Bằng cách giới thiệu các nhóm chức năng cụ thể trên bề mặt của các loại vải không dệt thông qua việc ghép hóa học hoặc xử lý lớp phủ, khả năng hấp phụ và lọc của một số chất có thể được cải thiện mà không ảnh hưởng đáng kể đến tính thấm của không khí. Thêm một lượng chất bôi trơn hoặc chất làm mềm thích hợp có thể cải thiện các đặc tính trượt giữa các sợi, điều chỉnh kích thước lỗ rỗng và phân phối và có tác động tích cực đến tính thấm không khí và hiệu quả lọc. Tuy nhiên, trong quá trình xử lý hóa học, cần phải chú ý đến việc lựa chọn các thuốc thử hóa chất và quy trình xử lý thích hợp để tránh ô nhiễm đến môi trường và tác động tiêu cực đến hiệu suất của các loại vải không dệt.
Tối ưu hóa tính thấm của không khí và hiệu quả lọc của các chất không có dòng nước quay composite PET/PULP là một dự án phức tạp và có hệ thống, đòi hỏi phải xem xét toàn diện nhiều yếu tố như đặc tính sợi, sắp xếp sợi và vướng víu và các thông số cấu trúc vải không dệt. Bằng cách lựa chọn một cách hợp lý các nguyên liệu và tỷ lệ sợi, điều chỉnh các thông số quy trình trục quay và sử dụng đúng các quy trình sau xử lý, sự cân bằng giữa tính thấm không khí và hiệu quả lọc có thể đạt được ở một mức độ nhất định. Trong sản xuất thực tế, các phương pháp tối ưu hóa này nên được áp dụng linh hoạt theo các yêu cầu ứng dụng khác nhau, kết hợp với kết quả thử nghiệm và kinh nghiệm sản xuất, để sản xuất các sản phẩm không tiết kiệm được composite Pul/Pulp với hiệu suất tuyệt vời đáp ứng nhu cầu thị trường.
