Todo produtor de não-tecidos atinge a mesma barreira em algum momento: o tecido parece certo, parece certo, mas se recusa a molhar. Um lenço é colocado em uma bancada de teste e se transforma em gotículas. Um forro de fralda permite que o líquido escorra em vez de puxá-lo. A causa usual é fácil de identificar. O polipropileno é inerentemente hidrofóbico e, a menos que a superfície da fibra seja modificada, a teia acabada repelirá a água. A solução padrão, usada na produção de produtos de higiene, médicos e lenços umedecidos, é o masterbatch hidrofílico.

O que é Masterbatch Hidrofílico?

Masterbatch hidrofílico é um composto plástico concentrado que introduz uma química que atrai água em um polímero normalmente repelente à água. Consiste em uma resina transportadora, geralmente polipropileno ou uma mistura de poliolefinas compatível com o polímero base, e um ou mais aditivos hidrofílicos, como surfactantes, agentes umectantes ou modificadores poliméricos polares. O aditivo é disperso no transportador e posteriormente descido na corrente principal de polímero durante a extrusão. Quando a fibra é formada e resfriada, uma porção do aditivo permanece na superfície ou próximo a ela, diminuindo a energia superficial o suficiente para que a água se espalhe e passe.

A dosagem não é fixa. A maioria das formulações comerciais começa na faixa de 2 a 8 por cento em peso, mas o nível final depende do peso alvo do tecido, da finura da fibra, da velocidade da linha e se o produto deve permanecer hidrofílico após envelhecimento ou esterilização. É por isso que os ensaios são mais importantes do que as promessas das folhas de dados. Para produtores que são novos em nãotecidos funcionais, um máquina não tecida spunbond de feixe único é uma plataforma prática para primeiros testes: é mais fácil de controlar, mais simples de purgar e ainda flexível o suficiente para operar uma ampla variedade de tecidos.

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Como funciona o masterbatch hidrofílico em linhas Spunbond e Meltblown

O masterbatch normalmente é adicionado na etapa de extrusão através de um sistema de dosagem gravimétrica. Os pellets são misturados com grânulos de PP antes de entrarem na rosca. A mistura fundida deve ser uniforme; se o aditivo não for completamente disperso, a teia pode desenvolver manchas que ficam molhadas de maneira desigual. O controle da temperatura é igualmente importante. Os surfactantes e outros agentes umectantes podem se degradar quando as temperaturas de fusão sobem muito, portanto a máquina deve oferecer temperaturas estáveis ​​do cilindro e da matriz, em vez de um único ponto de ajuste nominal.

A configuração do feixe altera o comportamento do masterbatch. Numa camada fundida, as fibras são muito mais finas, de modo que a área superficial é grande e o efeito de uma determinada dose de aditivo é diferente. As fibras finas também esfriam rapidamente, o que pode influenciar a migração aditiva. Uma linha com múltiplos feixes exige que o masterbatch seja compatível com as configurações de processo de cada camada. Se a camada fundida sofrer uma overdose, ela pode se tornar muito quebradiça; se for subdosado, o tecido não ficará molhado.

A configuração do feixe determina quanta flexibilidade você tem. As linhas de feixe único são simples e econômicas para produtos onde toda a trama apresenta a mesma hidrofilicidade. Para lenços umedecidos e tecidos higiênicos leves, uma máquina de não tecido spunbond de feixe duplo é uma escolha comum porque combina alto rendimento com boa cobertura. Quando você adiciona camadas fundidas em estruturas SMS, SMMS ou SSMMSS, a questão se torna mais complexa, mas também mais gratificante: o núcleo fundido pode fornecer desempenho de barreira enquanto as camadas spunbond controlam a molhabilidade.

Principais aplicações para nãotecidos hidrofílicos

O masterbatch hidrofílico raramente é usado porque um cliente solicita um aditivo. É usado porque um produto final deve fazer alguma coisa com o líquido. Na prática, os nãotecidos hidrofílicos aparecem em diversas categorias:

• Lenços umedecidos e panos de limpeza, onde o substrato deve absorver o líquido rapidamente e liberá-lo de maneira uniforme.
• Folhas superiores de fraldas e camadas de distribuição de aquisição, onde a passagem rápida e o baixo reumedecimento são essenciais.
• Produtos de higiene feminina, que necessitam de absorção controlada sem molhar a superfície.
• Batas médicas, campos cirúrgicos e curativos para feridas, onde o tecido deve resistir à passagem de fluidos enquanto permanece confortável.

Nem todas essas aplicações precisam da mesma química ou da mesma máquina. Um tecido leve feito em linha spunbond pode precisar apenas de uma dose modesta. Um tecido de barreira médica deve equilibrar a hidrofilicidade com os requisitos de repelência que variam de acordo com o padrão. Para produtores que buscam barreira e absorção, uma máquina de tecido não tecido fiado SMMS costuma ser o caminho mais direto porque combina camadas fiadas com um núcleo fundido e cada camada pode executar uma formulação diferente.

O que considerar ao comprar uma linha de produção para nãotecidos hidrofílicos

O masterbatch hidrofílico não é um material plug-and-play. Afeta toda a linha, desde a dosagem até o enrolamento. Ao avaliar o equipamento, mantenha estes pontos na lista:

• Precisão de dosagem. Alimentadores por perda de peso ou gravimétricos fornecem dosagem mais estável do que roscas volumétricas.
• Projeto de parafuso e mistura. Uma relação L/D mais longa e elementos de mistura adicionais ajudam a dispersar os aditivos uniformemente sem cisalhar demais o fundido.
• Controle de temperatura. As temperaturas do barril, da matriz e do ar fundido devem ser ajustáveis ​​em uma faixa prática, sem pontos quentes.
• Acesso para purga e limpeza. Mudanças frequentes de produto são normais em nãotecidos funcionais, portanto a acessibilidade das matrizes e dos pacotes de rotação é importante.
• Compatibilidade com seu masterbatch. A resina transportadora deve corresponder à MFI do seu PP base, e o fornecedor deve estar disposto a realizar testes antes que a linha seja finalizada.

Vale a pena perguntar como o fornecedor do equipamento lidou com os aditivos em projetos anteriores. A relação entre a química dos aditivos e as configurações da máquina é explicada com mais detalhes em nosso guia técnico para como os aditivos melhoram os tecidos não tecidos spunbond . Se um fornecedor não puder falar sobre essa interação, a máquina provavelmente irá decepcioná-lo após a instalação.

Dosagem e Controle de Processo na Prática

A maioria dos produtores de masterbatch hidrofílico recomenda uma dose inicial na faixa de 2 a 8 por cento, mas a porcentagem por si só não é suficiente. Uma rota de desenvolvimento prática é assim:

1. Defina o desempenho desejado: apenas molhabilidade inicial ou absorção sustentada após envelhecimento e manuseio.
2. Selecione um masterbatch cuja resina transportadora seja compatível com seu grau de PP e temperaturas de linha.
3. Execute testes com vários níveis de dose e registre o ângulo de contato, o tempo de passagem e o reumedecimento.
4. Ajuste a velocidade da linha, a temperatura da matriz e as configurações de resfriamento para melhorar a distribuição de aditivos.
5. Valide o resultado em relação à especificação do produto acabado, não apenas em relação a um cupom de laboratório.

Isto parece simples, mas é fácil pular uma etapa quando a pressão da produção é alta. Uma linha que não seja projetada com aditivos em mente tornará essas etapas muito mais difíceis.

O masterbatch hidrofílico não é uma solução mágica, mas é uma maneira comprovada e econômica de passar de não-tecidos commodities para produtos funcionais. A chave é construir a linha em torno da química em vez de forçar a entrada da química na linha após o comissionamento. Se você está planejando um novo projeto de spunbond, SS, SMS ou SMMS e precisa saber se seus produtos alvo são realistas em uma determinada configuração, entre em contato com nossa equipe de engenharia com o peso do tecido, aplicação e dados de desempenho. A resposta geralmente se resume ao design da máquina, à estabilidade da dosagem e a alguns testes bem planejados, e é exatamente aí que o fornecedor certo faz a diferença.