Soplado de fusión

Método de fabricación de microfibras y nanofibras

El soplado por fusión es un método de fabricación convencional de microfibras y nanofibras en el que se extruye un polímero fundido a través de pequeñas boquillas rodeadas de gas de soplado a alta velocidad. Las fibras depositadas aleatoriamente forman un producto laminar no tejido que se puede utilizar para filtración, sorbentes, prendas de vestir y sistemas de administración de fármacos. Los beneficios sustanciales del soplado por fusión son la simplicidad, la alta productividad específica ^{[ jerga ] y el funcionamiento sin disolventes. Al elegir una combinación adecuada de polímeros con propiedades}reológicas y de superficie optimizadas , los científicos han podido producir fibras sopladas por fusión con un diámetro promedio de tan solo 36 nm. ^[1]

Historia

Durante la actividad volcánica, un fuerte viento puede extraer un material fibroso del magma basáltico fundido, llamado cabello de Pele . ^[2] El mismo fenómeno se aplica al soplado en estado fundido de polímeros. La primera investigación sobre el soplado en estado fundido fue un intento naval en los EE. UU. de producir materiales de filtración fina para mediciones de radiación en aviones no tripulados en la década de 1950. ^[3] Más tarde, Exxon Corporation desarrolló el primer proceso industrial basado en el principio del soplado en estado fundido con altos niveles de rendimiento. ^[4] China produce el 40% de la tela no tejida del mundo y la mayoría se produce en la provincia de Hebei (2018). ^[5]

Polímeros

Los polímeros con comportamiento termoplástico son aplicables para el soplado en fusión. Los principales tipos de polímeros que se procesan comúnmente con el soplado en fusión son: ^[6]

Proceso

El soplado por fusión es un proceso de fabricación que se utiliza para crear telas y materiales no tejidos. Es especialmente conocido por su capacidad para producir fibras finas, que se pueden utilizar en diversas aplicaciones. A continuación, se ofrece una descripción general de cómo funciona el soplado por fusión: ^[7]

Extrusión por fusión : el proceso comienza con una resina polimérica que se funde y se extruye a través de una hilera, que es un dispositivo con pequeños orificios.
Flujo de aire a alta velocidad : simultáneamente, se sopla aire caliente o gas a alta velocidad sobre las corrientes de polímero extruido.
Formación de fibras : La fuerza del aire estira y alarga el polímero fundido en fibras muy finas, que luego se recogen en una cinta transportadora o tambor en movimiento.

Usos

Los principales usos de los no tejidos fundidos por soplado y otros enfoques innovadores son los siguientes. ^[8]

Filtración

Las telas no tejidas fundidas por soplado son porosas, por lo que pueden filtrar líquidos y gases. Entre sus aplicaciones se incluyen el tratamiento de agua, las mascarillas y los filtros de aire acondicionado. Durante la pandemia de COVID-19, el precio de las telas fundidas por soplado se disparó de unos pocos miles de dólares por tonelada a aproximadamente 100 mil dólares por tonelada.

Absorbentes

Los materiales no tejidos pueden retener líquidos varias veces su propio peso, por lo que los fabricados con polipropileno son ideales para recoger la contaminación por aceite. ^[9]^[10]

Productos de higiene

La alta absorción de los tejidos fundidos por soplado se aprovecha en pañales desechables y productos de higiene femenina. ^[11]

Prendas de vestir

Los tejidos melt-blown tienen tres cualidades que los hacen útiles para la confección de prendas de vestir, especialmente en ambientes hostiles: aislamiento térmico , resistencia a la humedad relativa y transpirabilidad.

Entrega de medicamentos

El soplado en estado fundido puede producir fibras cargadas con fármaco para una administración controlada del fármaco . ^[12] La alta tasa de producción de fármaco (alimentación por extrusión), la operación sin solventes y la mayor área superficial del producto hacen del soplado en estado fundido una nueva técnica de formulación prometedora.

Referencias

^ Soltani, Iman; Macosko, Christopher W. (2018). "Influencia de la reología y las propiedades de la superficie en la morfología de las nanofibras derivadas de telas no tejidas fundidas de islas en el mar". Polímero . 145 : 21–30. doi : 10.1016/j.polymer.2018.04.051 . S2CID 139262140.
^ Shimozuru, D. (1994). "Parámetros físicos que rigen la formación del pelo y las lágrimas de Pele". Boletín de vulcanología . 56 (3): 217–219. Bibcode :1994BVol...56..217S. doi :10.1007/s004450050030.
^ Shaumbaugh, RL (1988). "Una visión macroscópica del proceso de soplado en fusión para producir microfibras". Ind. Eng. Chem. Res . 27 (12): 2363–2372. doi :10.1021/ie00084a021.
^ Ellison CJ, Phatak A, Giles DW, Macosko CW, Bates FS (2007). "Nanofibras fundidas por soplado: Distribuciones del diámetro de las fibras y comienzo de la ruptura de las fibras". Polímero . 48 (11): 3306–3316. doi :10.1016/j.polymer.2007.04.005.
^ "La compañía china de seguros de crédito a la exportación publica un análisis y una perspectiva de riesgo de la oferta y la demanda de mascarillas nacionales". Textile Net China . 17 de febrero de 2020.
^ Dutton, Kathryn C. (2008). "Descripción general y análisis del proceso de soplado en fusión y sus parámetros". Revista de tecnología y gestión de textiles y prendas de vestir . 6 .
^ proceso de no tejido fundido por soplado. Recuperado el 7 de junio de 2016.
^ McCulloch, John G. (1999). "La historia del desarrollo de la tecnología de soplado por fusión". International Nonwovens Journal . 8 : 1558925099OS–80. doi : 10.1177/1558925099os-800123 .
^ Wei, QF; Mather, RR; Fotheringham, AF y Yang, RD (2003). "Evaluación de absorbentes de petróleo de polipropileno no tejido en la recuperación de derrames de petróleo marinos". Boletín de contaminación marina . 46 (6): 780–783. doi :10.1016/s0025-326x(03)00042-0. PMID 12787586.
^ Sarbatly R.; Kamin, Z. y Krishnaiah D. (2016). "Una revisión de nanofibras de polímeros mediante electrohilado y su aplicación en la separación de agua y petróleo para la limpieza de derrames de petróleo en el mar". Boletín de contaminación marina . 106 (1–2): 8–16. doi :10.1016/j.marpolbul.2016.03.037. PMID 27016959.
^ Wehmann, Michael; McCulloch, W. John G. (2012). "Tecnología de soplado por fusión". En Karger-Kocsis, J. (ed.). Polipropileno: una referencia de la A a la Z. Serie de ciencia y tecnología de polímeros. Vol. 2. Springer Science & Business Media. págs. 415–420. doi :10.1007/978-94-011-4421-6_58. ISBN 978-94-010-5899-5.
^ Balogh, A.; Farkas, B.; Faragó, K.; Farkas, A.; Wagner, I.; Van Assche, I.; et al. (2015). "Esteras de fibra polimérica cargadas con fármacos mediante electrohilado y soplado en fusión para mejorar la disolución: un estudio comparativo" (PDF) . Journal of Pharmaceutical Sciences . 104 (5): 1767–1776. doi :10.1002/jps.24399. PMID 25761776.

Enlaces externos

¿Qué es la extrusión por soplado y cómo se utiliza para fabricar mascarillas?

[1] Soltani, Iman; Macosko, Christopher W. (2018). "Influencia de la reología y las propiedades de la superficie en la morfología de las nanofibras derivadas de telas no tejidas fundidas de islas en el mar". Polímero . 145 : 21–30. doi : 10.1016/j.polymer.2018.04.051 . S2CID 139262140.

[2] Shimozuru, D. (1994). "Parámetros físicos que rigen la formación del pelo y las lágrimas de Pele". Boletín de vulcanología . 56 (3): 217–219. Bibcode :1994BVol...56..217S. doi :10.1007/s004450050030.

[3] Shaumbaugh, RL (1988). "Una visión macroscópica del proceso de soplado en fusión para producir microfibras". Ind. Eng. Chem. Res . 27 (12): 2363–2372. doi :10.1021/ie00084a021.

[4] Ellison CJ, Phatak A, Giles DW, Macosko CW, Bates FS (2007). "Nanofibras fundidas por soplado: Distribuciones del diámetro de las fibras y comienzo de la ruptura de las fibras". Polímero . 48 (11): 3306–3316. doi :10.1016/j.polymer.2007.04.005.

[5] "La compañía china de seguros de crédito a la exportación publica un análisis y una perspectiva de riesgo de la oferta y la demanda de mascarillas nacionales". Textile Net China . 17 de febrero de 2020.

[6] Dutton, Kathryn C. (2008). "Descripción general y análisis del proceso de soplado en fusión y sus parámetros". Revista de tecnología y gestión de textiles y prendas de vestir . 6 .

[7] roceso de no tejido fundido por soplado. Recuperado el 7 de junio de 2016.

[8] McCulloch, John G. (1999). "La historia del desarrollo de la tecnología de soplado por fusión". International Nonwovens Journal . 8 : 1558925099OS–80. doi : 10.1177/1558925099os-800123 .

[9] Wei, QF; Mather, RR; Fotheringham, AF y Yang, RD (2003). "Evaluación de absorbentes de petróleo de polipropileno no tejido en la recuperación de derrames de petróleo marinos". Boletín de contaminación marina . 46 (6): 780–783. doi :10.1016/s0025-326x(03)00042-0. PMID 12787586.

[10] Sarbatly R.; Kamin, Z. y Krishnaiah D. (2016). "Una revisión de nanofibras de polímeros mediante electrohilado y su aplicación en la separación de agua y petróleo para la limpieza de derrames de petróleo en el mar". Boletín de contaminación marina . 106 (1–2): 8–16. doi :10.1016/j.marpolbul.2016.03.037. PMID 27016959.

[11] Wehmann, Michael; McCulloch, W. John G. (2012). "Tecnología de soplado por fusión". En Karger-Kocsis, J. (ed.). Polipropileno: una referencia de la A a la Z. Serie de ciencia y tecnología de polímeros. Vol. 2. Springer Science & Business Media. págs. 415–420. doi :10.1007/978-94-011-4421-6_58. ISBN 978-94-010-5899-5.

[12] Balogh, A.; Farkas, B.; Faragó, K.; Farkas, A.; Wagner, I.; Van Assche, I.; et al. (2015). "Esteras de fibra polimérica cargadas con fármacos mediante electrohilado y soplado en fusión para mejorar la disolución: un estudio comparativo" (PDF) . Journal of Pharmaceutical Sciences . 104 (5): 1767–1776. doi :10.1002/jps.24399. PMID 25761776.