メルトブローン不織布機における「押出率」とは

で メルトブローン不織布機 、押出速度は、ダイに供給されるポリマー溶融スループットです。日常の制作では、これを次のように表現するのが最も便利です。

• 穴ごとのスループット (g/min/穴): 異なる穴数のダイを比較するのに最適です。
• ダイ幅あたりのスループット (kg/h/m): ラインレベルの計画と坪量管理に実用的です。
• 押出機の総生産量 (kg/h): 便利ですが、ダイ ジオメトリの効果が隠れてしまいます。

キーワードの意図「 押出速度が繊維の特性に与える影響 」は基本的に質量バランスの問題です。同じ減衰システム (熱風ダイジオメトリ DCD) を通してより多くのポリマー質量を押し込むと、それに比例して延伸エネルギーを増加させない限り、繊維形成の物理学が変化するはずです。

押出速度によって繊維形成が変化する理由

1) 質量流量と利用可能な描画エネルギー

メルトブローン繊維は高速の熱風によって細くなります。空気の速度/温度が変化せず、押出速度を上げると、空気は伸びる必要があります。 より多くの質量 単位時間当たり。典型的な結果は次のとおりです 平均繊維径が大きい そして より広い直径分布 空気エネルギー (温度、圧力/流量) を増やすか、ダイ/エアナイフの設定を変更しない限り。

2) 滞留時間と溶融温度の安定性

速度が高くなると、溶融物が押出機と溶融ポンプ内で費やす時間が短くなります。これにより、熱平衡が低下し、温度勾配が上昇する可能性があります。溶融温度がダイ全体で変化すると、繊維の直径とウェブの均一性が幅全体で変化します。

3) 粘性と弾性の効果

一般的な PP メルトブローン グレード (高メルトフロー) では、小さな粘度の変化が顕著な直径の変化につながります。押出速度が高くなると、ダイ内のせん断加熱が増加し、見かけの粘度が変化する可能性があり、温度制御の安定度に応じて減衰が促進される場合もあれば、悪化する場合もあります。実際: ラインの温度制御が厳密な場合、せん断力を高めると流れがわずかに促進されます。そうでない場合は、変動が増幅されます。

押出速度に最も影響を受けやすい繊維特性

繊維径と分布

ほとんどのメルトブローン設定では、一定の空気条件で押出速度を高めると繊維直径が増加します。濾過グレードの PP ラインでよく見られる実際の例:

• 「バランスの取れた」状態では、繊維は平均化される可能性があります ～2～4μm .
• 空気吸引量を増加させずにスループットを増加させた後、平均は次のように変動する可能性があります。 ～4～7μm 、粗い繊維が多くなり、極細繊維は少なくなります。

正確な変化は、ポリマーのレオロジー、ダイの穴の直径/間隔、エアスロットのギャップ、空気の圧力/流量、およびダイからコレクターまでの距離 (DCD) によって異なりますが、方向は一貫しています。同じ延伸で質量が増えると、より太い繊維が生成される傾向があります。

ショット、ビーズ、および「ロープ状」ファイバー

押出速度が減衰能力を超えて上昇すると、溶融ストリームが完全にフィブリル化しない可能性があります。症状には、ビーズ/ショット (ポリマー液滴)、リボン状の繊維、および局所的な繊維の束が含まれます。有用な運用ルールは、ショットの開始が通常、次のいずれかに一致することです。

• 空気の勢いが不十分 新しい質量流量 (空気圧/流量が速度に対して低すぎる)、または
• 溶融温度が低すぎる より高い出力では（溶融粘度が高すぎてスムーズに減衰できません）。

ウェブの均一性と坪量プロファイル

スループットが高くなると、ダイの圧力降下と温度分布が均一でない場合、横方向 (CD) の坪量縞が発生するリスクが高まります。実際には、ダイの温度が数度しか変化しない場合、プロセス ウィンドウが狭くなるため、レートが高い条件ではプロファイル欠陥がより目立つことがよくあります。

細孔サイズと表面積

繊維が粗いと比表面積が減少し、通常は有効細孔サイズが増加します。これは気流媒体にとっては有益ですが、製品が粒子を遮断するために細い繊維に依存している場合、バリア効率が低下する可能性があります。

ろ過およびバリア性能への影響

濾過 (マスク媒体、HVAC、工業用フィルター) の場合、繊維の直径分布が捕集効率と圧力損失の主な要因となります。押出速度が増加し、繊維直径が大きくなると（空気引き込みを補正しない場合）、一般的な変化は次のとおりです。

• 同じ坪量でも効率が低下する (超微粒子が少なく、表面積が小さい)。
• 圧力損失の低減 発生する可能性がありますが（毛穴が大きくなる）、効率が下がりすぎると必ずしも成功するとは限りません。
• バッチ間のばらつきが大きくなる 温度/圧力制御が限界である場合、より高いレートで動作すると安定ウィンドウが狭くなることが多いためです。

エレクトレット帯電を使用する場合、繊維の直径は依然として重要です。帯電した場合でも、主に ~2 ～ 4 μm の繊維から ~5 ～ 8 μm の繊維に移行すると、機械的捕捉の寄与が減少する可能性があり、同じ濾過定格を維持するにはより高い帯電レベルまたはより高い坪量が必要になります。

実際のプロセスウィンドウと、低押出速度と高押出速度で何が期待できるか

「安全な」ウィンドウを定義する実際的な方法は、ファイバー目標を設定し（たとえば、ろ過媒体は多くの場合、超微粒子の高い割合を優先します）、気温/圧力、DCD、コレクター速度が持続可能な設定値にあるときに、直径/ショットの制限を満たした最高の押出速度を見つけることです。

繊維の品質を損なうことなく押出速度を調整する方法

押し出し速度を上げるときは、メルトブローンの「描画パッケージ」全体にわたる調整された変化として扱います。目標は、減衰容量を質量流量に比例させて、ファイバーの特性を安定に保つことです。

段階的な調整ワークフロー

1. まず品質指標をロックします: ターゲット繊維直径範囲、最大許容ショット数、坪量許容差、濾過/通気性制限。
2. 押し出し速度を少しずつ増加させます (たとえば、 2～5% 自然な変化の方向を観察するためにコレクタ速度とエア設定を一定に保ちながら、ステップ)。
3. 繊維が粗くなった場合は、線引きエネルギーを増加して補償します。装置の制限内で一次空気流量/圧力および/または空気温度を上げてから、直径分布を再確認します。
4. ショットが現れた場合は、直ちに対処してください。速度を下げるか、空気の勢いや温度を上げてください。ダイゾーンでの溶融温度の安定性も検証します。
5. 基本重量の再バランス: ファイバーの品質が回復したら、新しい安定したファイバーの状態を維持しながら、gsm に達するようにコレクター速度を調整します。

通常どの機械設定が押し出し速度で動くか

• 一次空気温度と空気流量/圧力（吸引力を追加）。
• ダイからコレクターまでの距離 (DCD) と吸引力 (ファイバーの冷却、レイダウン、およびウェブの開放性に影響します)。
• 溶融温度プロファイルと溶融ポンプの安定性 (出力の増加に伴う CD 変動の低減)。

運用上のポイント: 押出速度を上げるだけで「無料で」生産量が増加することはほとんどありません。ほとんどの場合、同じ繊維特性を維持するには、空気/熱容量を追加するか、より粗い繊維構造を受け入れる必要があります。

押出速度が高いと欠陥が発生する場合のトラブルシューティング チェックリスト

よくある症状と考えられる原因

• ショット/ビーズの増加: 減衰能力を超えました。空気の勢いが低すぎる。ダイでの溶融が冷たすぎる/粘度が高すぎる。
• 繊維の直径が上にシフトします: 空気エネルギーを比例的に増加させることなく、スループットを増加させる。温度ドリフトによる粘度の変化。
• CD ストリークまたはヘビーバンド: 流量が高くなるとダイ温度の不均一性が増大します。汚れ/部分的な詰まり。メルトポンプリップル。
• 融合スポット/膜状領域: 熱すぎるレイダウン、短い DCD、または過剰な局所質量流束により、固化する前にファイバーが着地します。

迅速な是正措置 (最も効果的なものから順に)

1. 押出速度を最後の安定点まで下げ、欠陥がなくなることを確認します (能力限界とランダムなアップセットを証明します)。
2. 繊維の直径とショットを監視しながら、空気の引き込み (最初に流量/圧力、次に温度) を増やします。
3. ダイの温度プロファイルを安定させます (幅全体にわたるゾーン制御、絶縁、およびセンサーの精度を検証します)。
4. 縞模様や断続的なショットが続く場合は、溶融物の濾過、スクリーンパックの状態、およびダイの清浄度を確認してください。

ファイバーの特性を長期的に制御するために何を文書化するか

押出速度が製品の繊維特性にどのような影響を与えるかを一貫して管理するため メルトブローン不織布機 、各製品グレードの簡潔な「プロセス フィンガープリント」をキャプチャします。

• 押出速度は次のように表されます。 g/分/穴 (または kg/h/m) にメルトポンプの rpm とダイ圧力を加えます。
• 一次空気温度と空気圧力/流量の設定。
• DCD、吸引、コレクター速度、坪量の目標。
• 測定結果: 繊維直径 (平均および広がり)、ショット数 (または定性的評価)、空気透過性/圧力降下、および (該当する場合) 濾過効率。

これらの入力を一緒に追跡すると、押出速度の変化が予測可能になります。より高い速度が必要な場合は、事後的に品質の低下に対応するのではなく、それに合わせた空気/熱の調整を事前に計画できます。