Technika pneumotermiczna
Technika pneumotermiczna (ang. melt blowing - rozdmuchiwanie stopu) to metoda wytwarzania mikro- i nanowłókien, w której stopiony polimer jest wytłaczany pod ciśnieniem przez małe dysze w otoczeniu rozdmuchowanego gazu o dużej prędkości. Tworzące się włókna pod wpływem strumieni powietrza plączą się, tworząc włókninę, którą następnie można stosować do filtracji, sorpcji, produkcji odzieży i systemów dostarczania leków.
Istotnymi korzyściami tej techniki są prostota, wysoka wydajność właściwa i działanie bez rozpuszczalników. Wybierając odpowiednią kombinację polimerów o zoptymalizowanych właściwościach reologicznych i powierzchniowych, naukowcy byli w stanie wytworzyć włókna o średniej średnicy zaledwie 36 nm.[1]
Włókniny wytworzone tą techniką nazywane są włókninami meltblown[2].
Historia
edytujPodczas aktywności wulkanicznej silny wiatr może wyciągnąć włóknisty materiał ze stopionej bazaltowej magmy zwanej włosami Pele[3]. To samo zjawisko zachodzi w trakcie rozdmuchiwania stopionych polimerów.
Pierwsze badania nad rozdmuchiwaniem stopu były odbyły się w USA, w celu wyprodukowania materiałów filtrujących do pomiarów promieniowania w dronach powietrznych w latach 50. XX wieku[4].
W późniejszym okresie firma Exxon Corporation opracowała pierwszy przemysłowy proces oparty na rozdmuchiwaniu stopu o wysokim poziomie przepustowości[5].
W roku 2018 największym producentem włóknin były Chiny wytwarzające 40% włóknin na świecie, przy czym większość jest produkowana w prowincji Hebei[6].
Polimery
edytujW produkcji włóknin techniką pneumotermiczną wykorzystuje się polimery o właściwościach termoplastycznych. Główne typy polimerów stosowane przy pomocy tej techniki to:[7]
Zastosowania
edytuj.jpg)
Poniżej wymieniono główne zastosowania włóknun meltblown[8].
Włókniny typu meltblown są porowate. Dzięki temu mogą filtrować ciecze i gazy. Do ich zastosowań należą: uzdatnianie wody, produkcja maseczek i filtrów do klimatyzacji. Podczas pandemii COVID-19 cena włóknin meltblown wzrosła z kilku tysięcy dolarów za tonę do około 100 tysięcy dolarów za tonę.
Materiały włókninowe mogą zatrzymywać płyny o masie przekraczającej kilkukrotnie ich własną. Dlatego te włókniny, które są wykonane z polipropylenu są idealne do zbierania zanieczyszczeń olejowych z powierzchni wody[9][10].
Produkty higieniczne
edytujWysoka chłonność materiałów typu meltblown jest wykorzystywana w jednorazowych pieluchach i produktach higieny kobiecej[11].
Odzież
edytujWłókniny meltblown mają cechy, które sprawiają, że są przydatne w odzieży: izolacyjność termiczna, odporność na wilgoć i przepuszczalność powietrza.
Dostarczanie leków
edytujRozdmuchiwanie w stanie stopionym może wytwarzać włókna stworzone do dostarczania leków[12]. Wysoka przepuszczalność, działanie bez rozpuszczalników i zwiększona powierzchnia produktu sprawiają, że technika pneumotermiczna jest obiecującą techniką dostarczania leków.
Przypisy
edytuj- ↑ Soltani Iman, Chrisotpher W. Macosko. Influence of rheology and surface properties on morphology of nanofibers derived from islands-in-the-sea meltblown nonwovens. „Polymer”. 145, s. 21–30, 2018-06-06. DOI: 10.1016/j.polymer.2018.04.051.
- ↑ Włóknina Meltblown - Berotex.net [online], www.berotex.net [dostęp 2021-06-15].
- ↑ Daisuke Shimozuru. Physical parameters governing the formation of Pele's hair and tears". Bulletin of Volcanology.. „Bulletin of Volcanology”. 56, s. 217–219, 1944. DOI: 10.1007/s004450050030. Bibcode: 1994BVol...56..217S.
- ↑ Robert L. Shambaugh. A macroscopic view of the melt-blowing process for producing microfibers. „Ind. Eng. Chem. Res”. 27 (12), s. 2363–2372, 1988. DOI: 10.1021/ie00084a021.
- ↑ Ellison C.J., Phatak A., Giles D.W., Macosko C.W. i inni. Melt blown nanofibers: Fiber diameter distributions and onset of fiber breakup. „Polymer”. 48 (11), s. 3306–3316, 2007-09-27. DOI: 10.1016/j.polymer.2007.04.005.
- ↑ China export credit insurance company releases domestic mask supply and demand risk analysis and outlook [online], Textile Net China [dostęp 2021-06-15].
- ↑ K.C. Dutton, Overview and analysis of the meltblown process and parameters, „Journal of Textile and Apparel, Technology and Management”, 6 (1), 2008.
- ↑ John G McCulloch. The history of the development of melt blowing technology. „International Nonwovens Journal”. 8, 1999. DOI: 10.1177/1558925099os-800123.
- ↑ Wei, Q. F., Mather, R. R., Fotheringham, A. F, Yang, R. D. Evaluation of nonwoven polypropylene oil sorbents in marine oil-spill recovery. „Marine Pollution Bulletin”. DOI: 10.1016/s0025-326x(03)00042-0. PMID: 12787586.
- ↑ Sarbatly R., Kamin Z., Krishnaiah D. A review of polymer nanofibres by electrospinning and their application in oil-water separation for cleaning up marine oil spills. „Marine Pollution Bulletin”. 106. s. 8–16. 2016. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2016.03.037. PMID: 27016959.
- ↑ Wehmann Michael, John G. McCulloch: Polymer Science and Technology. DOI: 10.1007/978-94-011-4421-6_58. ISBN 978-94-010-5899-5.
- ↑ Balogh, A., Farkas, B., Faragó, K, Farkas, A. i inni. Melt‐blown and electrospun drug‐loaded polymer fiber mats for dissolution enhancement: A comparative study. „Journal of Pharmaceutical Sciences”. DOI: 10.1002/jps.24399. PMID: 25761776.