منسوجات بی بافت اسپان باند دوجزئی

دکتر شاهین کاظمی

– دکتری مهندسی شیمی نساجی و علوم الیاف، دانشگاه صنعتی امیرکبیر
– عضو هیئت رئیسه جامعه متخصصین نساجی ایران

مقدمه

منسوجات بی بافت اسپان باند یکی از جدیدترین و پرمصرفترین اعضای خانواده منسوجات بی بافت می باشد که توانسته است در کاربردهای متعددی از جمله کاربردهای بهداشتی و پزشکی جایگزین بسیاری از انواع مختلف منسوجات، فیلم و یا حتی کاغذ گردد.

بر اساس مکانیزم تشکیل لایه، این منسوجات در دسته منسوجات بی بافت ذوب ریزی (Melt Lay) قرار می گیرند. هرچند در گذشته تنها از غلطکهای گرم کالندر به منظور ایجاد اتصال حرارتی در لایه تشکیل شده به این روش استفاده می شد، اما امروزه با پیشرفت در سایر روشهای ایجاد استحکام می توان از سیستم های سوزن زنی، درگیرسازی به وسیله جت آب (اسپان لیث) و … نیز به صورت مجزا و یا ترکیبی جهت ایجاد استحکام در لایه های تشکیل شده به این روش استفاده نمود (شکل ۱).

شکل ۱ – تصویر شماتیک ادوات موجود در خط تولید اسپان باند

در ابتدا تنها از پلیمر پلی پروپیلن جهت تولید منسوجات بی بافت اسپان باند استفاده می گردید، اما با گذشت زمان سایر پلیمرها از جمله پلی استر نیز در این فرآیند مورد استفاده قرار گرفتند و توانستند سهم مناسبی از بازار را خصوصاً در کاربردهایی نظیر ژئوتکستایلها بدست آورند.

با تجاری سازی تولید الیاف دوجزئی، این تکنولوژی به سرعت توانست در حوزه تولید منسوجات بی بافت اسپان باند نیز رسوخ نماید. در فرآیند تولید منسوجات بی بافت اسپان باند می توان انواع مختلفی از الیاف دوجزئی نظیر حالتهای پوسته-مغزی (Sheath & Core) و پهلو به پهلو (Side by Side) را نیز تولید نمود.

در یکی از رایجترین حالتهای تولید منسوجات بی بافت اسپان باند دوجزئی، از پلیمر پلی پروپیلن به عنوان جزء مغزی و از پلیمر پلی اتیلن به عنوان جز پوسته استفاده می شود. در این حالت پایداری فرآیند ذوب ریزی و همچنین استحکام لایه تشکیل شده به مراتب کمتر از حالتی است که از پلیمر پلی پروپیلن به صورت تک جزئی استفاده می شود، اما از طرف مقابل نرمی لایه تشکیل شده در اینحالت به مراتب بهتر و برتر از حالت اسپان باند تک جزئی می باشد که به همین دلیل حتی با وجود این نواقص، استفاده از منسوج بی بافت اسپان باند دوجزئی ترجیح داده می شود.

البته باید توجه داشت که با کاهش دمای اتصال حرارتی در غلطکهای کالندر می توان نرمی منسوج بی بافت را ارتقا داد که این مساله متقابلاً تاثیر منفی بر روی استحکام منسوج بی بافت نهایی دارد.

با توجه به این موضوع، محققان مختلف همواره در حال بررسی و پژوهش در خصوص یافتن راه حلی جهت ارتقای خصوصیات منسوجات بی بافت اسپان باند دوجزئی می باشند. یکی از این راه حلها اضافه نمودن مواد افزودنی به پلیمر پلی پروپیلن در جزء مغزی می باشد. به کمک این مواد افزودنی می توان پایداری عملیات ذوب ریسی را که متاثر از جزء مغزی است ارتقا داد و از طرف دیگر هیچ تاثیر منفی بر روی نرمی لایه که عمدتاً متاثر از جزء پوسته می باشد نیز اتفاق نمی افتد. این مواد افزودنی کمک می نمایند که آرایش یافتگی مولکولهای پلیمری در جزء مغزی بیشتر شود و به همین دلیل خصوصیات فیزیکی از جمله استحکام الیاف ارتقا یابد.

یکی از مهمترین تاثیرات این مواد افزودنی در تسریع قابلیت ایجاد تبلور در لایه می باشد. در شکل ۲ مقایسه ای بین میزان تبلور در لایه بی بافت پلی پروپیلنی دارای این مواد افزودنی و پلی پروپیلن خالص در هنگام فرآیند خنک کردن صورت پذیرفته است. همانگونه که از نتایج عکسبرداری میکروسکوپی نیزمشخص است استفاده از مواد افزودنی سبب می گردد که پلیمر پلی پروپیلن زودتر متبلور شود و در نتیجه از خصوصیات فیزیکی و مکانیکی بهتری برخوردار گردد.

شکل ۲ – مکانیزم بلوری شدن پلی پروپیلن خالص و پلی پروپیلن در کنار مواد هسته گذار در حین فرآیند خنک شدن لایه بی بافت اسپان باند

در شکل ۳ و ۴ نیز مقایسه ای بین استحکام و ازدیاد طول تاحد پارگی لایه تولید شده از پلی پرویپلن ایزوتاکتیک خالص (PP I) و پلی پروپیلن دارای مواد افزودنی هسته گذار (PP I – NU) انجام پذیرفته است. البته باید توجه داشت که در منسوجات بی بافت استحکام در دو جهت تولید (MD) و جهت عمود بر راستای تولید یا همان جهت عرضی لایه (CD) حائز اهمیت است که در شکل ۳ هر دوی این موارد گزارش شده است.

شکل ۳ – مقایسه استحکام لایه بی بافت تولید شده از پلی پروپیلن خالص و پلی پروپیلن دارای مواد افزودنی هسته گذار (جهت طولی / جهت عرضی)

شکل ۴ – مقایسه ازدیاد طول تاحد پارگی لایه بی بافت تولید شده از پلی پروپیلن خالص و پلی پروپیلن دارای مواد افزودنی هسته گذار (جهت طولی / جهت عرضی)

همانگونه که گفته شد کاهش دمای غلطکهای کالندر ایجاد کننده اتصال حرارتی از عوامل بسیار مهم و تاثیرگذار بر روی نرمی لایه بی بافت می باشد. استفاده از مواد افزودنی در پلیمر پلی پروپیلن می تواند منجر به گسترش بازه دمایی نرم شدن این پلیمر و در نتیجه افزایش محدوده دمایی قابل استفاده در غلطکهای کالندر گردد که به کمک آن می توان لایه های بی بافت نرمی را حتی در دمای پایین ایجاد اتصال حرارتی تولید نمود که از یک سو پاسخگوی نیاز مشتریان است و از سوی دیگر به دلیل کاهش مصرف انرژی مطلوب نظر تولیدکنندگان نیز خواهد بود.

باید توجه داشت که استفاده از مواد افزودنی در کنار پلی پروپیلن متالوسن تنها منحصر به تولید منسوجات بی بافت اسپان باند دوجزئی نیست و از آن می توان در حالت تک جزئی نیز استفاده نمود. در اینحالت نیز گسترش بازه دمایی نرم شدن پلیمر و ایجاد قابلیت اتصال حرارتی مناسب حتی در دماهای نسبتاً پایین غلطکهای کالندر که منجر به نرمی لایه بی بافت نهایی می شود و از طرف دیگر آرایش یافتگی مناسب زنجیرهای مولکولی پلیمری که منجر به دستیابی خصوصیات مکانیکی و فیزیکی مناسب می گردد از جمله مزایای قابل انتظار می باشد.

آزمایشهای متعدد صورت گرفته بر روی لایه های تشکیل شده به این روش حاکی از آن است که در استفاده از این لایه ها در کاربردهای پزشکی و بهداشتی هیچ محدودیتی ندارند و می توان به راحتی و بدون نگرانی از ایجاد مسائل آلرژی و … از این منسوجات استفاده نمود.

ماخذ:

“Spunbond nonwoven fabrics with added value”, AVR Allgemeiner Vliesstoff Report, 2/2015, pp. 101-102.

منبع : شماره ۳۰ مجله کهن

————————————————————————————