Experimental Study and Numerical Analysis for Prediction of the Fibre Diameter of Polylactic Acid (PLA) Spunbonded Nonwovens

• Autorzy: Bo Z.

Warianty tytułu

PL

Eksperymentalne i numeryczne studium dla analizy przewidywania średnicy włókien z kwasu polimlekowego w procesie otrzymywania włóknin metodą spun-bonded

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

An air-drawing model of the polylactic acid (PLA) spunbonding process is presented and solved by introducing numerical computation results of the air jet flow field of an aerodynamic device. At the same time, the model is also verified by experimental results obtained with our university’s equipment. The influence of the density and specific heat capacity of polymer melt at a constant pressure changing with the polymer temperature on the fibre diameter was studied. The fibre diameters predicted is in good agreement with experimental data. The effects of processing parameters on the fibre diameter are further analysed. We find that a lower polymer throughput rate, a higher initial temperature of the melt ,a higher initial temperature, velocity, and suction speed of the air can all produce finer fibres, but during the incruse in the venturi gap, the fibre diameters first decrease and next increase again. The results encourage us to further investigate how fine a fibre diameter can be obtained in the spunbonding process and what factors influence the fibre diameter formed. Furthermore, the results also show the great perspective of this research in the field of the (CAD), of the spunbonding process and technology.

PL

Przedstawiono model wyciągania włókien z kwasu polimlekowego za pomocą powietrza w procesie produkcji włóknin metodą spun-bonded. Model ten został rozwiązany przez zastosowanie numerycznych obliczeń komputerowych biorąc pod uwagę warunki przepływu powietrza w dyszach areodynamicznych, jednocześnie model ten został zweryfikowany eksperymentalnie przy wykorzystaniu zaprojektowanego przez nas urządzenia. Badano wpływ gęstości i ciepła właściwego stopu polimeru przy stałym ciśnieniu, zależnych od temperatury polimeru na średnicę włókien. Przewidywana średnica włókien jest dobrze skorelowana z danymi eksperymentalnymi. Wpływ parametrów procesu na średnicę włókien był również analizowany. Stwierdzono, że niski wydatek polimeru, wyższa temperatura początkowa stopu jak również wyższa początkowa temperatura, początkowa prędkość i prędkość ssania powietrza powodują otrzymywanie cieńszych włókien. Stwierdzono również, że podczas wzrostu szczeliny dyszy średnica włókien początkowo zmniejsza się ale następnie ponownie wzrasta. Otrzymane wyniki obserwacji skłoniły autorów do dalszych badań dla określenia jak cienkie włókna można uzyskać w procesie spun-bonded i jakie inne czynniki wpływają na średnicę włókien. Przeprowadzone badania wskazują na duże możliwości wykorzystania ich przy komputerowo wspomaganym projektowaniu procesu spun-bonded.˙

Słowa kluczowe

EN

polylactic acid; spunbonding; nonwovens; fibre diameter; air drawing; computer modelling

PL

kwas mlekowy; włókniny; średnica włókna; proces spun-bonded; modelowanie komputerowe

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 17, no. 5 (76)
• Strony: 82--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 41 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bo Z.

• College of Textiles, Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou, P. R. China

Bibliografia

• 1. Malkan, S. R.; Tappi 1994 Nonwovens Conference, pp. 31-37 (1994).
• 2. Lu, F. M.; Tappi 1998 Nonwovens Conference, pp. 125-132 (1998).
• 3. Bhat, G. S., Malkan, S. R.; J. Appl. Polym. Sci., 83, 3, pp. 572-585 (2002).
• 4. Smorada, R. L.; INDA J. Nonwovens Res., 3, 4, p. 26 (1991).
• 5. Kothari, V. K.; The Indian Textile Journal, 46, 2, pp. 17-24 (2004).
• 6. Lewandowski Z., Ziabicki A., et al.; Fibres & Textiles in Eastern Europe, 15, 5-6 (6465), pp. 7782 (2007).
• 7. Qu, Y.-H.; Proceed. of The Textile Institute 83rd World Conf., pp. 1056-1059 (2004).
• 8. Linnemann, B., et al.; Chemical Fibres International, 53, pp. 426-433 (2006).
• 9. Hagen, R.; Chemical Fibres International, 50, pp. 540-542 (2000).
• 10. Bogaert, J. C., Coszach, P.; Nonwovens World, 9, pp. 83-91 (2000).
• 11. Woodings, C.; Nonwovens World, 10, 2, pp. 71-78 (2001).
• 12. Lunt, J.; Int. Fibre J., 15, 3, pp. 48-52 (2000).
• 13. Matsui, M., Kondo, Y.; Chemical Fibres International, 46, p. 318 (1996).
• 14. Lunt, J., Shafer, A.; Journal of Industrial Textiles, 29,pp. 191-205 (2000).
• 15. Sawyer, D. J.; Nonwovens World, 10, 2, pp. 49-53 (2001).
• 16. Dugan, J. S.; Int. Nonwovens J., 10, 3,pp. 29-33 (2001).
• 17. Lunt, J.; Technical Textiles Int., 9, 10, pp. 11-13 (2000).
• 18. Wojciechowska E., Fabia J., Slusarczyk Cz., Gawlowski A., Wysocki M., Graczyk T.; Fibres & Textiles in Eastern Europe, 13, 5(53), pp. 126-128 (2005).
• 19. Zachara A., Lewandowski Z.; Fibres & Textiles in Eastern Europe, 16, 4(69), pp. 17-23 (2008).
• 20. Jarecki L., Ziabicki A.; Fibres & Textiles in Eastern Europe, 16, 5(70), pp. 17-24 (2008).
• 21. Jarecki L., Lewandowski Z.; Fibres & Textiles in Eastern Europe, 17, 1(72), pp. 75-80 (2009).
• 22. Malkan, S. R., et al.; Int. Nonwovens J., 6, 2, pp. 24-50 (1994).
• 23. Chen, C. H., et al.; Textile Res. J., 53, 1, pp. 44-51 (1983).
• 24. Beyreuther, R., Malcome, H. J.; Melliand Textilber., 74, 4, pp. 287-289 (1993).
• 25. Hajji, N., Spruiell, J. E.; INDA J. Nonwovens Res., 4, 2, pp. 16-21 (1992).
• 26. Misra, S., Spruiell, J. E.; INDA J. Nonwovens Res., 5, 3, pp. 13-19 (1993).
• 27. Gagon, D. K., et al.; Polym. Eng. Sci., 21, 13, pp. 844-853 (1981).
• 28. Ziabicke, A., Kawai, H.; “High-speed fibre spinning science and engineering aspects”, John Wiley & Sons, Inc., 1985.
• 29. Guo, D.-S., Wang, W.-K.; China Textile Press, Beijing, China, 2001.
• 30. Oh, T., Polym. Eng. Sci., 46, 5, pp. 609616 (2006).
• 31. Cao, J. N. Takeshi K.; J. Appl. Polym. Sci., 32, 5, pp. 2683-2697 (1988).
• 32. Bhuvanesh, Y. C., Gupta, V. B.; J. Appl. Polym. Sci., 58, 3, pp. 663-674 (1995).
• 33. Takeshi, K.; J. Appl. Polym. Sci., 62, 8, pp. 1913-1924 (1996).
• 34. Zieiminski, K. F., and Spruiell, J. E.; Synthet. Fibres, 25, 4, 1986, pp. 1-36.
• 35. Mastui, M.; Trans. Soc. Rheol., 20, 3, pp. 465-467 (1976).
• 36. Abbott, L. E., White, J. L.; Appl. Polym. Symp., 20, pp. 247-268 (1973).
• 37. Bankar, V. G., et al.; J. Appl. Polym. Sci., 21, pp. 2135-2155 (1977).
• 38. Patel, R. M., Spruiell, J. E.; Polym. Eng. Sci., 31, 6, pp. 730-736 (1991).
• 39. Smith, A. C.; Int. Nonwovens J., 6, 1, pp. 31-41 (1994).
• 40. Jeon, B. S.; Textile Res. J., 71, 6, pp. 509-513 (2001).
• 41. Miller, C.; AIChE J., 50, 5, pp. 898-905(2004).