תהליך שחול נפוח נפוח הוא תהליך אחד-שלבי, המשתמש בזרימת אוויר-במהירות גבוהה כדי להפריח שרף תרמופלסטי מותך מתבנית האקסטרודר אל המסוע או מה שנקרא-מסך סלילים. תהליך זה קיים מאז שנות ה-50, ומשמעותו הולכת ונעשית משמעותית מאז תחילתו. התהליך הבסיסי מוצג באיור 1, באמצעות מכבש בד ניפוח נמס שתוכנן במיוחד לניהול ובקרה של התהליך.
המרכיבים הבסיסיים של התהליך הם מערכת הזנת שרף, מכלול אקסטרודר, משאבת מדידה, מכלול מות נפוח, אספן ויחידת מתפתל.
מערכת אספקת שרף
חומר הגלם של תהליך ניפוח ההיתוך הוא שרף תרמופלסטי בצורת חלקיקים, המאוחסן בשקיות שרף ומועבר אל הופר המכבש באמצעות כוח הכבידה. ישנם פולימרים רבים ושונים זמינים עבור שחול נפוח נמס. פולימרים אלה כוללים:
פוליפרופילן PP
פוליקרבונט
פוליבוטילן טרפתלאט
פוליאמיד PA
פוליאוריטן תרמופלסטי TPU
פוליפרופילן אלסטי EPP
מכלול אקסטרודר
מכלול האקסטרודר מקבל הזנת חלקיקים ממערכת הזנת השרף. אימפלר סליל הדומה לספירלת ארכימדים מעביר את החלקיקים דרך גליל החימום של מכלול האקסטרודר, שם החלקיקים יוצרים קשר עם דופן החימום ונמסים. ישנם שלושה אזורים באימפלר הסליל - באזור ההזנה, באזור המעבר ובאזור המדידה. אזור ההזנה הוא החלק של האימפלר שבו החומר נכנס למכבש ומתחיל להמיס. אזור המעבר מאופיין בעומק מופחת ומשמש להומוגנית ולדחיסת הזנת הפולימר. ברגע שהפולימר מגיע למצב מותך, הוא נשלח לאזור המדידה, מה שמגביר את הלחץ כדי להכין את החומר לפריקה דרך מכלול התבנית המנופחת. ישנה קבוצת מסך מסננים בקצה הפלט של אזור מדידת בורג האימפלר, המשמשת כמסנן ליירט כל לכלוך או בלוק פולימרי המגיע למשאבת המדידה.
משאבת מדידה
The output temperature of the molten polymer is 250oC – 300oC and pressurized, and then transmitted to the metering pump. The metering pump is a positive displacement pump designed to deliver a constant volume of clean polymer mixture to the mold assembly, taking into account the process changes in temperature, pressure or viscosity of the molten polymer. There are two counter rotating gears meshing with each other in the pump. When the gears rotate, they draw molten polymer from the suction side or suction side of the pump and deliver it to the discharge side of the pump. The output of the metering pump is then sent to the die assembly.
מכלול תבנית מנופחת
ישנם שלושה מרכיבים מרכזיים במכלול ההזנה -, ראש התבנית וסעפת האוויר. בדרך כלל משתמשים בשני סוגים של חלוקת הזנה; אלה הם מסוג T- (יכול להיות מחודד או ללא דחוס) וסוג מתלה. בשל זרימת הפולימר האחידה, פיזור המתלה נפוץ יותר.
ראש התבנית הוא מרכיב המפתח לקביעת האחידות של רשת חומר נמס המיוצר על ידי המכונה. ראש התבנית הוא חלק מתכתי רחב, חלול וחרוט בעל סובלנות הדוקה, המכיל מספר רב של חורים קטנים דרכם הפולימר המותך יוצר אריגים לא ארוגים נמסים.
The air manifold provides high{{0}}speed heated air to the extruded fibers, which are output from the head. The air compressor provides compressed air flow, which first drives the gas or electric furnace through the heat exchanger to raise the air temperature to 230 degree C – 360 degree C at a speed of 0.5 – 0.8 sonic speed (560 – 900 ft / s).
אַסְפָן
לאחר מכן, הפולימר המותך שחולץ דרך חור ראש התבנית מונע על ידי זרימת אוויר חם במהירות גבוהה {{0}}} מסעפת האוויר ויוצר מיקרו סיבים כאשר הפולימר מורחב עוד יותר בזרימת האוויר (ראה איור .2). הקוטר של מיקרופייבר אלו נע בין 0.1 מיקרון ל-15 מיקרון. (לעומת זאת, סיבי תאית הם בקוטר של כ-50 מיקרון וקוטר שיער אדם הוא 120 מיקרון.) כאשר הסיבים מתרחבים, הם נשפים יחדיו במצב חצי מותך ולכיוון מסך הקולט. זרימת האוויר החם גורמת גם לשאיבה של אוויר משני מאוויר הסביבה ומסייעת לקירור ולמצק את רשת חומרי האיסוף שנוצרת על הקולט, שהיא רשת מתכת מתוחה המחוברת למסוע. לאחר ריפוי הסיבים, הם מונחים באקראי על האספן, נכרכים ונקשרים זה לזה ליצירת רשת. על ידי שינוי מהירות האספן ומרחק ההפרדה בין ראש התבנית לאספן, ניתן לממש את השינוי בצפיפות הרשת כדי להתאים ליישומים שונים. משאבת הוואקום משמשת בדרך כלל לשאיבת ואקום בתוך לוח הקולט. זה עוזר להסיר את זרימת האוויר החם ולשפר את תהליך הרשת על הקולט.
וינדר
בד הקירור מהאספן מלופף סביב ליבת הקרטון ביחידת המלבישה. עבור סוגים רבים של חומרי לא ארוגים נפוחים, קיימת הדבקה מספקת בין סיבים, כך שהחומר מתאים לשימוש ללא הדבקה נוספת. ביישומים מסוימים, ייתכן שיידרש עיבוד נוסף של החומר כדי לשנות את תכונות החומר. כאשר נדרשת הדבקה נוספת, הדבקה תרמית היא טכנולוגיה נפוצה, שיכולה להגביר את חוזק החומר, אך תוביל לקשיחות מוגברת ואובדן תחושת הבד.
לאחר כל הדבקה נדרשת, תהליך הייצור של שחול נפוח נפוח של בד לא- הושלם. בהתאם לשימוש הסופי של החומר, ניתן להשתמש בתהליכי פוסט ייצור נוספים לפי הצורך, כגון הוספת כימיקלים מעכבי בעירה. הבד הלא-נמכר לאחר מכן לממיר, המשתמש בבד הלא-ארוג כחומר גלם לייצור מוצרי סינון, מסנני קפה, חומרי בידוד או מסכות רפואיות וכירורגיות הנדונות להלן.
משתנה תהליך
על ידי שינוי כמה תנאי הפעלה ותשומות תהליך, ניתן להשפיע ולשלוט על המאפיינים של חומרי לא ארוגים מנופחים בהמסה במידה מסוימת. גורמים אלה כוללים:
סוג הפולימר המשמש ותכונות החומר שלו, כגון משקל מולקולרי
תנאי הפעלה של מכבש, כגון טמפרטורה
הגיאומטריה של ראש התבנית, כגון גודל הפתח ומספר הפתחים
תנאי זרימת אוויר חם (טמפרטורה, מהירות)
מרחק בין ראש התבנית למסך האספן
מהירות אספן