Experimental study of the meltblowing process for adhesive applications

Resum

Los elementos que componen los productos de higiene personal, tales como los pañales de bebés, pañales de incontinencia para adultos y toallas femeninas, se encuentran unidos por adhesivos termofusibles. El adhesivo juega un rol fundamental en este tipo de productos: no sólo debe presentar una alta fuerza de adhesión, sino que también debe mantener la permeabilidad, absorción y el confort del producto. Los adhesivos termofusibles en base caucho sintético permiten satisfacer estas prestaciones y son aplicados por medio de diferentes boquillas de meltblowing, las cuales permiten convertir el adhesivo fundido en fibras finas. Esta tesis adopta un enfoque experimental para estudiar la producción de fibras adhesivas de meltblowing para productos higiénicos. Esta tesis comienza con dos capítulos introductorios, los cuales son meramente descriptivos, y continúa con los cuatro capítulos principales de la tesis, cada uno de ellos trata un aspecto particular del proceso de fabricación de fibras adhesivas por medio de meltblowing. El último capítulo de la tesis presenta las conclusiones que se extraen en ésta. El capítulo 1 describe la esencia del proceso de soplado de fibras, introduce los fundamentos de la adhesión y la manufactura de fibras adhesivas, y describe el proceso de meltblowing, incluyendo: las condiciones de operación, los diseños de boquillas y sus defectos. El siguiente capítulo se dedica a describir los materiales, las condiciones de operación y los bancos experimentales, técnicas y procedimientos que son utilizados en esta tesis. El comportamiento complejo del polímero fundido y el uso de condiciones de operación extremas puede originar la aparición de inestabilidades en el flujo de adhesivo, las cuales limitan la ventana de operación del proceso, por lo cual el capítulo 3 se focaliza en dos inestabilidades que se presentan en las aplicaciones de meltblowing: la rotura de la fibra y la formación de gotas. La dinámica de la fibra representa un factor clave en la fabricación de fibras adhesivas de meltblowing porque determina las características del patrón de adhesivo que se deposita, incluyendo su cobertura, entrecruzamiento y control de borde. Por ende, el capítulo 4 aborda este asunto desde un enfoque experimental. Dado que la producción de fibras adhesivas de meltblowing de alta calidad depende de la atenuación de la fibra, en el capítulo 5 se desarrolla un modelo semi-empírico que permite estimar la eficiencia de atenuación de la boquilla de meltblowing. Mientras es soplada por los chorros de aire, la fibra experimenta las mayores transformaciones térmicas y morfológicas, por lo cual el estudio térmico de la fibra adhesiva representa un factor clave en las aplicaciones de meltblowing. El capítulo 6 presenta un procedimiento general para obtener medidas precisas de la temperatura de la fibra a partir de imágenes termográficas, el cual se aplica a la medición del perfil de temperatura de fibras adhesivas de meltblowing. Finalmente, el capítulo 7 presenta las conclusiones que emergen de esta tesis y también sugerencias para investigaciones futuras.