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 aplicable para filtración, sorbentes, indumentaria 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 superficiales optimizadas, los científicos han podido producir fibras fundidas por soplado con un diámetro promedio tan pequeño como 36 nm. [1]
Historia
Durante la actividad volcánica, un viento vigoroso puede extraer un material fibroso del magma basáltico fundido llamado cabello de Pele . [2] El mismo fenómeno se aplica al soplado de polímeros en estado fundido. La primera investigación sobre el soplado de fusión fue un intento naval en los EE. UU. de producir materiales de filtración finos para mediciones de radiación en aviones no tripulados en la década de 1950. [3] Posteriormente, Exxon Corporation desarrolló el primer proceso industrial basado en el principio de soplado por fusión con altos niveles de rendimiento. [4] China produce el 40% de los tejidos no tejidos 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 comúnmente procesados con soplado en fusión: [6]
El soplado por fusión es un proceso de fabricación que se utiliza para crear telas y materiales no tejidos. Es particularmente conocido por su capacidad para producir fibras finas, que pueden usarse 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 la fusión y extrusión de una resina polimérica a través de una hilera, que es un dispositivo con pequeños orificios.
Flujo de aire de alta velocidad : Simultáneamente, se sopla aire o gas caliente 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 y otros enfoques innovadores son los siguientes. [8]
Filtración
Las telas no tejidas fundidas por soplado son porosas. Como resultado, pueden filtrar líquidos y gases. Sus aplicaciones incluyen tratamiento de agua, mascarillas y filtros de aire acondicionado. Durante la pandemia de COVID-19, el precio del soplado por fusión se disparó de unos pocos miles de dólares por tonelada a aproximadamente 100 mil dólares por tonelada.
Sorbentes
Los materiales no tejidos pueden retener líquidos varias veces su propio peso. Por tanto, los fabricados en polipropileno son ideales para recoger la contaminación por petróleo. [9] [10]
Productos de higiene
La alta absorción de los tejidos fundidos se aprovecha en pañales desechables y productos de higiene femenina. [11]
Ropa
Los tejidos fundidos tienen tres cualidades que los hacen útiles para la ropa, especialmente en entornos hostiles: aislamiento térmico , relativa resistencia a la humedad y transpirabilidad.
Entrega de medicamentos
El soplado en fusión puede producir fibras cargadas de fármacos para la administración controlada de fármacos . [12] La alta tasa de rendimiento del fármaco (alimentación por extrusión), el funcionamiento sin disolventes y el aumento de la superficie del producto hacen que el soplado por fusión sea una nueva técnica de formulación prometedora.
Referencias
^ Soltani, Imán; 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 por soplado en 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 cabello y las lágrimas de Pele". Boletín de Vulcanología . 56 (3): 217–219. Código bibliográfico : 1994BVol...56..217S. doi :10.1007/s004450050030.
^ Shaumbaugh, RL (1988). "Una vista macroscópica del proceso de fusión-soplado para la producción de microfibras". Ing. de Indiana. Química. 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 inicio de la rotura de las fibras". Polímero . 48 (11): 3306–3316. doi :10.1016/j.polymer.2007.04.005.
^ "La compañía de seguros de crédito a la exportación de China publica perspectivas y análisis de riesgos de oferta y demanda de máscaras nacionales". Red textil China . 17 de febrero de 2020.
^ Dutton, Kathryn C. (2008). "Descripción general y análisis del proceso y parámetros de soplado en fusión". Revista de Textil y Confección, Tecnología y Gestión . 6 .
^ Proceso no tejido fundido por soplado Consultado el 7 de junio de 2016.
^ McCulloch, John G. (1999). "La historia del desarrollo de la tecnología de soplado por fusión". Revista internacional de telas no tejidas . 8 : 1558925099OS–80. doi : 10.1177/1558925099os-800123 .
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^ Sarbatly R.; Kamin, Z. y Krishnaiah D. (2016). "Una revisión de nanofibras poliméricas mediante electrohilado y su aplicación en la separación de agua y petróleo para la limpieza de derrames de petróleo marinos". 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 de fusión". En Karger-Kocsis, J. (ed.). Polipropileno: una referencia AZ . Serie de ciencia y tecnología de polímeros. vol. 2. Medios científicos y comerciales de Springer. págs. 415–420. doi :10.1007/978-94-011-4421-6_58. ISBN978-94-010-5899-5.
^ Balogh, A.; Farkas, B.; Faragó, K.; Farkas, A.; Wagner, I.; Van Assche, I.; et al. (2015). "Esteras de fibra polimérica cargadas con fármacos fundidas y electrohiladas para mejorar la disolución: un estudio comparativo" (PDF) . Revista de Ciencias Farmacéuticas . 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 máscaras?