دمیدن مذاب

دمیدن مذاب یک روش مرسوم ساخت الیاف در ابعاد میکرو و نانو است که در آن مذاب پلیمری از طریق نازل های کوچک احاطه شده توسط گاز دمنده با سرعت بالا اکسترود می شود. در این روش مذاب پلمیرهای ترموپلاستیک در نازل ها قرار داده می شود و پلیمر مذاب به نوک اکسترودر می رسد و در انحا به کمک جریان گاز به سمت صفحه ای که در مقابل نازل قرار دارد به صورت رندوم پرتاب می شود. الیافی که به طور تصادفی بر صفحه مورد نظر رسوب داده شده اند یک محصول ورق نبافته را تشکیل می دهند. این محصولات به دلیل تخلخلی که ناشی از روش تولید مذاب دمشی است برای فیلتراسیون، جاذب ها، پوشاک و سیستم های دارو رسانی قابل استفاده است. مزایای قابل توجه روش مذاب دمشی، سادگی، بهره وری ویژه بالا و عملکرد بدون حلال ویژه است. دانشمندان با انتخاب ترکیب مناسبی از پلیمرها با خواص رئولوژیکی و سطحی بهینه، موفق به تولید الیاف ذوب شده با قطر متوسط ۳۶ نانومتر شدند.
نخستین تحقیقات در زمینه روش تولید مذاب دمشی در ایلات متحده انجام شد. زمانی که در یک سفر دریایی برای تولید مواد تصفیه برای اندازه گیری تشعشعات در هواپیماهای بدون سر نشین در دهه ۱۹۵۰ فعالیت های ویژه ای انجام می شد. بعدها شرکت اکسون نخستین فرایند صنعتی را برمبنی این روش تولید با سطح توان بالا توسعه داد. چین به عنوان بزرگ ترین تولیدکننده پارچه های بی بافت دنیا از روش تولید مذاب دمشی برای برای تولیدات خود استفاده می کند. چین به تنهایی ۴۰ درصد کل تولیدات پارچه بی بافت دنیا را در اختیار دارد.
پلیمرهای با رفتار ترموپلاستیک برای روش مذاب دمشی قابل استفاده هستند. ترموپلاستیک یاگرماپلاستیک، یک ماده پلیمری پلاستیکی است که در یک درجه حرارت خاص و مشخص، شکل پذیر و منعطف می شود و پس از سرد شدن، جامد می شود. ترموپلاستیک ها غالباً دارای جرم مولکولی بالایی هستند. زنجیره های پلیمری با نیروهای بین مولکولی به یکدیگر متصل می شوند، که با افزایش دما به سرعت ضعیف شده و یک مایع چسبناک تولید می کنند. در این حالت، از این مذاب پلیمری به منظور تولید قطعات پلیمری با روش های مختلف پردازش پلیمراستفاده می شود.
انواع پلیمرهای اصلی که معمولاً با دمیدن مذاب پردازش می شوند:[ ۱]
• پلی پروپیلن  :فرمول شیمیایی پلی پروپیلن –n– می باشد. پلی پروپیلن یکی از پرمصرف ترین و اساسی ترین پلیمرهای مورد استفاده در دنیا و بزرگ ترین مصرف کننده پروپیلن می باشد. پلی پروپیلن از پلیمریزاسیون پروپیلن در شرایط دما و فشار نسبتاً ملایم و در حضور کاتالیست انجام می شود. وجود این کاتالیزور، پلیمری به صورت ایزوتاکتیک را تشکیل می دهد که قادر به متبلور شدن تا حدود ۹۰ درصد می باشد. مولکول پروپیلن دارای ساختار شیمیایی نامتقارن می باشد. پلی پروپیلن یک پلیمر ترموپلاسیک می باشد که در یک بازه گسترده از کاربردها شامل فیلم و ورق، قالب گیری دمشی، قالب گیری تزریقی، بسته بندی غذایی، نساجی، تجهیزات آزمایشگاهی و پزشکی، لوله، کاربردهای صنعتی و ساختمانی و اجزاء خودرو مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر این، پلیمر تولیدشده از تک پار پروپیلن به طور معمول در برابر حلال های شیمیایی، بازها و اسیدها مقاوم می باشد.
• پلی استایرن: فرمول شیمیایی پلی استایرن ( n ( C8H۸ است. پلی استایرن یک پلیمر مصنوعی معطر از مونومر استایرن ( یک ماده پتروشیمی ) می باشد که به سه نوع معمولی، مقاوم و انبساطی وجود دارد. از نظر شیمیایی، پلی استیرن یک هیدروکربن طویل زنجیر است که در آن مراکز متغیر کربنی به گروه های فنیل متصلند. این ماده حاوی عناصر شیمیایی کربنی و هیدروژن است. پلی استایرین معمولاً دارای خواص نظیر مقاومت خوب در برابر حرارت، قدرت ضربه پذیری مناسب و استحکام است در خصوص استفاده از پلی استایرن در روش تولید مذاب دمشی باید به سیالت خوب پلی استایرن توجه داشت. این ماده دارای سیالیت خوبی در هنگام فرایند است که شرایط را برای روش مذاب دمشی مناسب می کند زیرا این روش بر مبنای پرتاب مذاب پلیمر بر صفحه مقابل خود انجام می شود لذا ویژگی سیالیت مناسب برای این روش تولید الزامی ست.
• پلی استر: گونه ای از پلیمرها است که دارای گروهای استر می باشند. با توجه به ساختار، پلی استرهای ممکن است ترموپلاستیک یا ترموست باشند ولی بیشتر پلی استرها ترموپلاستیک می باشندو دراثر حرارت تغییر حالت می دهد درحالی که در دمای بالا مشتعل می شود. ویژگی ترموپلاستیک مطابق با خواسته روش مذاب دمشی است. از دیگر ویژگی های پلی استر می توان به نیروی پارگی بسیار زیاد، الاستیسیتهٔ خوب، مقاومت سایشی، ثبات بسیار خوب نوری و مقاومت بالا در برابر اسیدهای معدنی و آلی اشاره کرد.
• پلی اورتان: به دسته ای از مواد شیمیایی گفته می شود که از واکنش پلی ال ها و ایزوسیانات ها به عنوان مواد اصلی تشکیل دهنده ساخته می شوند. پلی اورتان ها به شکل های مختلف از جمله فوم های نرم، فوم های سخت؛ الاستومرها، ترموپلاستیک الاستومرها، رزین، رنگ، پوشش و… در دنیا کاربرد دارند. این پلیمر نیز به علت ترموپلاستیک بودن در روش مذاب دمشی کاربرد دارد.
• پلی آمید: یک پلیمر با تکرار واحدهای آمیدی است. پلی آمید هم به صورت طبیعی و هم به صورت مصنوعی ساخته می شود. نمونه هایی از پلی آمید طبیعی، پروتئین ها ( پشم و ابریشم ) هستند. پلی آمید مصنوعی می تواند از طریق پلیمریزاسیون مرحله رشد یا سنتز فاز جامد مواد مانند نایلون، آرامیدها و پلی سدیم ( آسپارتات ) ساخته شود. پلی آمید مصنوعی به علت دوام بالا و قدرت خود استفاده می شود. در روش مذاب دمشی از پلی آمید مصنوعی و عمدتاً از نایلون استفاده می شود.
• پلی اتیلن ها: این مواد از خانواده ای از ترموپلاستیک ها هستند که ویژگی اصلی مورد استفاده در روش مذاب دمشی است. این پلیمر از طریق پلیمریزاسیون گاز اتیلن ( C2H4 ) به دست می آیند. از طریق کاتالیست و روش پلیمریزاسیون این ماده می توان خواص مختلفی همچون چگالی، شاخص جریان مذاب، بلورینگی، شاخه ها و شبکه ای شدن، وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی را در آن ها کنترل کرد. مهم ترین ویژگی های ذاتی پلی اتیلن ها چگالی، نمایهٔ مذاب و توزیع وزن مولکولی است. کاربردی ترین نشانهٔ ارتباط دهندهٔ ویژگی های پلی اتیلن به روش تولید مذاب دمشی، نمایهٔ مذاب یا شاخص جریان مذاب است که مرتبط با سیالیت پلی اتیلن می باشد که شاخص مهمی در استفاده از این ماده در روش مذاب دمشی می باشد.
• پلی کربنات: از خانواده پلیمرهای ترموپلاستیک است؛ و به گستردگی در زمینه های قالب سازی و تغییرات حرارتی کاربرد دارد. این نوع پلاستیک ها به گستردگی در صنایع شیمیایی نوین کاربرد دارند. ویژگی های حرارتی ویژه از جمله ترموپلاستیک بودن پلی کربنات، استفاده از این ماده را در روش مذاب دمشی را محتمل کرده است.