SMS不織布とは何か、なぜ構造が重要なのか

SMS不織布は、次のように作られた3層複合体です。 スパンボンド – メルトブローン – スパンボンド 。外側のスパンボンド層は強度と耐摩耗性を提供し、メルトブローン中間層は細繊維のバリア性能 (濾過と耐流体性) を提供します。この「強度バリア強度」アーキテクチャにより、SMS は医療用ガウン、ドレープ、マスク、工業用保護カバーに広く使用されています。

人々が尋ねると、「 SMS不織布はどのように製造されるのですか？ 」 簡単な答えは、ポリプロピレン (PP) を溶融して押し出し、スパンボンド層用の連続フィラメント、メルトブローン用のマイクロファイバーにし、次に 3 つのウェブを組み合わせて熱接着して、坪量、細孔構造、結合パターンが制御された 1 つのロールにします。

SMS作成に使用する原材料と回線構成

ポリマーの選択と溶融品質

ほとんどの SMS はポリプロピレンから製造されています。これは、ポリプロピレンがクリーンに処理され、安定したフィラメント/マイクロファイバーを形成し、優れたコストパフォーマンス比を提供するためです。製造においては、樹脂の一貫性が重要です。水分管理、濾過 (スクリーン パック)、安定したメルト フローにより、バリア層に弱点やピンホールを生じる可能性のあるゲルやショットが減少します。

機器配置の実践図

SMS ラインには通常、移動する成形ベルト上に配置された 3 つのウェブ成形ステーション (S M S) が統合されており、その後、接着 (多くの場合カレンダー加工)、仕上げ (スリット、巻き取り)、およびインライン検査が行われます。重要な設計原則は、各ウェブが統合されるまで安定した状態を保つことです。メルトブローン層は、空気流、静電気、ドラフトの影響を特に受けやすくなります。

• 安定したスループットを実現するメルトポンプを備えた押出機 (スパンボンド用とメルトブローン用に分かれていることが多い)
• 紡糸口金/ダイ: 熱風減衰システムを備えたスパンボンド フィラメント ダイおよびメルトブローン ダイ
• 延伸/エア処理: スパンボンド用の急冷エア、メルトブローン用の高速熱風
• ウェブのレイダウンと静電気制御 (ウェブのバタつきや欠陥を軽減するため)
• 熱接着（カレンダーロール）およびオプションの表面処理（親水仕上げなど）

ステップバイステップ: SMS 不織布の製造方法

以下は、ほとんどの統合 SMS ラインで使用される実際の生産シーケンスです。正確な温度とライン速度は、樹脂のグレード、対象となる GSM、接着パターン、および最終用途要件 (医療用または工業用) によって異なります。

1. PP 樹脂は（必要に応じて）乾燥/調整され、押出機に供給されて安定したポリマー溶融物が生成されます。
2. 最初のスパンボンド (S1): 溶融物をフィラメント ダイを通して押し出し、急冷し、延伸して連続フィラメントを形成します。これらのフィラメントは均一なウェブとして移動ベルト上に置かれます。
3. メルトブローン (M): ポリマーはメルトブローン ダイを通して押し出され、高速熱風によって細化されてマイクロファイバーが作成されます。マイクロファイバーの流れは、スパンボンド層上（またはスパンボンド層の間）に直接、微細で表面積の大きなウェブとして収集されます。
4. 第 2 のスパンボンド (S2): メルトブローン層の上に第 2 のスパンボンド ウェブが形成され、サンドイッチ構造が完成します。
5. 熱接着: 3 層複合材料が加熱されたカレンダー ロールを通過します。結合点は細孔ネットワークを完全に崩壊させることなく層を融合します。接着パターンとニップ圧力は、強度とバリアのバランスを取るように調整されています。
6. 仕上げ：最終用途に応じて、オプションの局所処理（吸収性を高める親水性界面活性剤、帯電防止仕上げなど）が適用されます。
7. 巻き取りと加工: 生地はトリミングされ、幅に合わせてスリットされ、ロールに巻き取られ、ロット追跡可能性のラベルが付けられます。インライン検査により、穴、薄い箇所、汚染が検出されます。

製造に関する洞察: 通常、メルトブローン層はバリア性能を高めますが、スパンボンド層は走行性と機械的耐久性に大きく影響します。したがって、SMS の最適化はバランスをとる行為であり、「どんな犠牲を払ってでもメルトブローンを最大化する」ものではありません。

GSM、強度、バリアを制御する主要なプロセスパラメータ

坪量 (GSM) ターゲットとレイヤー分割

SMS は通常、用途に応じて幅広い坪量で製造されます。実際の基準点として、多くの医療および衛生 SMS 製品は、 ~15 ～ 60 GSM 耐穿刺性/引裂き性が重要な場合には、より重いグレードが使用されます。頻繁に使用されるエンジニアリング レバーは、通気性とバリアを調整するための S/M/S 分割 (各層にどれだけ GSM が割り当てられるか) です。

メルトブローン減衰と細孔構造

バリア性能は、メルトブローン繊維の直径とウェブの均一性に強く関係しています。より細い繊維（多くの場合、 ～1～5μm ）表面積を増やし、細孔サイズを小さくし、濾過と流体抵抗を改善します。ただし、過度に積極的な減衰や不安定な空気処理は、「不安定な」繊維、細い斑点、または不均一な坪量を引き起こす可能性があり、これがバリアの破損の一般的な原因です。

熱接着ウィンドウ (強度と通気性)

カレンダー温度、ニップ圧力、および結合パターンによって、結合点で繊維がどの程度融着するかが決まります。結合が少なすぎると、引張/引裂強度が低下し、層間剥離が発生する可能性があります。接着が多すぎると、毛穴が潰れ、柔らかさと通気性が低下する可能性があります。実際の最適化では、通常、メルトブローン層を過剰な圧壊から保護しながら、安定した結合の完全性を目標とします。

SMS 生産ラインで使用される品質管理チェック

SMS は規制された用途や信頼性の高い用途向けに製造されることが多いため、品質管理では通常、インライン モニタリング (重量の均一性、穴) とラボでのテスト (強度、バリア) が組み合わされます。目標は、メルトブローン層が連続的であること、および加工中や最終使用中に層間剥離を防ぐのに十分な結合強度があることを確認することです。

一般的なインラインおよびラボ測定

• 薄いバンドや縞を検出するための坪量マッピング (幅方向の GSM プロファイル)
• スパンボンドの完全性と接着の適切性を検証するための引張および引裂き性能
• 静水圧ヘッドまたは合成血液浸透などのバリアチェック (アプリケーションに応じて)
• 医療用マスクまたはフィルターグレードの SMS を製造する場合の濾過指標 (BFE/PFE など)
• 外観欠陥検査：ピンホール、ゲル、異物、剥離、貼り合わせムラ

実用的な受け入れロジック: ロールが機械的ターゲットには合格したが、バリア ターゲットには合格しなかった場合、根本的な原因は多くの場合、メルトブローンの均一性 (エア バランス、ダイの状態、スループットの安定性) にあります。バリアは良好でも強度が弱い場合は、ボンディング ウィンドウまたはスパンボンドの寄与がボトルネックになることがよくあります。

トラブルシューティング: 一般的な製造上の欠陥とその修正方法

SMS は繊細なメルトブローン中間層に依存しているため、多くの製造上の問題がバリアの破損、縞模様、または外観の不一致として現れます。最も効率的なトラブルシューティングのアプローチは、問題の原因がメルト フロー、空気処理、ウェブのレイダウン、または接着のいずれにあるのかを切り分けることです。

典型的な症状と対処法

• ピンホールまたは低バリアゾーン: メルトブローンダイの清浄度、スクリーンパックの状態、およびエアバランスをチェックします。 M 層の坪量の安定性を検証します。
• ウェブのフラッター/不均一なレイダウン: 成形領域周囲のドラフト、静電気制御、およびコレクターの真空設定を確認します。
• 層間の剥離: 接着温度/ニップ圧を確認します。複合材が安定したウェブ張力と汚染のない状態でカレンダーに入るようにします。
• 硬い手触りや潰れた構造: 結合強度 (温度/圧力) を下げるか、結合パターンを調整します。カレンダーロールの状態を確認します。
• 幅方向の縞または帯: ダイリップの損傷、不均一な空気の分配、または一貫性のないポリマーのスループットを探します。

アプリケーション別の一般的な SMS 仕様

SMS は、単一の「万能の」ファブリックではありません。メーカーは通常、最終用途の性能範囲に基づいて坪量、層分割、および結合パターンを選択します。以下の例は、実際の要件が製造上の選択肢にどのように対応するかを示しています。

結論: メルトブローン層が均一で保護されており、スパンボンド層が設計された細孔構造を犠牲にすることなく耐久性のある取り扱いができるほど十分に結合している場合、SMS 製造は成功します。