Обладнання та процес сполучення нетканих полімерних матеріалів з дисперсними наповнювачами

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorЄвлашкін, Михайло Валерійович
dc.contributor.authorСівецький, Володимир Іванович
dc.contributor.authorСокольський, Олександр Леонідович
dc.contributor.authorШвачко, Денис Григорович
dc.date.accessioned2026-04-09T09:37:05Z
dc.date.available2026-04-09T09:37:05Z
dc.date.issued2026
dc.description.abstractРозглянуто процеси формування композитних нетканих полімерних полотен методом melt-blown із післяфільєрним термоконтактним введенням дисперсних наповнювачів у зоні укладання полотна. Мета досліджень – вдосконалення конструкції та режимів створення композиційного нетканого матеріалу шляхом запровадження гарячої віброподачі дисперсних частинок на приймальну підкладку. Для експериментальної перевірки пропонованого метода створено стенд модуля гарячої вібродепозиції. Модуль складався з нагрітого вібраційного лотка, який подавав частинки при температурі, близької до температури плавлення матриці, інфрачервоного підсвічування волокнистого матеріалу, вібруючого колектора та закритої камери подачі повітряного потоку. Інфрачервоне підсвічування сприяє термоконтактному зв'язку дисперсних частинок з волокнами без додавання зв’язуючого, збереженню відкритої пористості та покращеній однорідності матеріалу. Відсутність імпрегнацій/сушіння робить процес коротким і «сухим», що знижує енергоспоживання процесу та дозволяє відмовитися від великогабаритних сушильних секцій. Оптична мікроморфологія підтвердила селективну фіксацію частинок у вузлах без закупорення пор, що разом із відмовою від клеїв і розчинників та замкненим пилоконтуром забезпечує високий рівень енергоефективності й екологічності процесу. Результати мікроскопічного аналізу показали, що структура отриманих волоконно-дисперсних композиційних матеріалів є однорідною, стабільною і придатною для використання як фільтрувальні, адсорбційні та абразивні матеріали.
dc.description.abstractotherThe paper examines the formation of composite nonwoven polymer webs produced by the melt-blown process with post-die thermocontact incorporation of dispersed fillers in the web deposition zone. The study aims to improve the design and operating conditions for producing composite nonwoven materials by introducing a hot vibro-feeding system for dispersed particles onto the receiving substrate. Such an approach enables the controlled integration of functional particles into the fibrous structure without the use of adhesives or solvent-based binders. A mоdерnized experimental installation was developed and implemented in the web-forming area downstream of the die. The system includes a heated vibrating tray for preheating dispersed particles to a temperature close to the melting temperature of the polymer matrix (T_add ≈ T_m ± 5 °C), an infrared (IR) module for softening the surface of microfibers, and a vibrating receiving platform that promotes partial embedding of particles into the fiber junctions. The installation is equipped with a closed hood with aspiration, cyclone separation, and HEPA filtration to ensure recirculation of fine particles and reduce dust emissions. Such a “dry” thermocontact method stabilizes filler distribution across the web width and minimizes particle losses. Experimental studies were conducted using a melt-blown nonwoven structure characterized by a typical randomly oriented fiber network. Optical micromorphology analysis showed that the average fiber diameter ranged from 15 to 19 µm, while the median pore size of the initial material was about 118–132 µm with a porosity of approximately 92–93 %. After particle deposition, the dispersed fillers were selectively localized in the fiber intersection nodes, where they were surrounded by polymer halos with diameters of about 15–40 µm formed by partial polymer flow under infrared heating. This selective fixation prevented pore blockage while maintaining the open porous structure of the material. As a result, the median pore size decreased to approximately 80–86 µm and the pore structure became more isotropic. Energy analysis of the process showed that heating the particles to the polymer melting temperature requires relatively low additional energy consumption. For filler contents of about 20–50 wt.%, the total additional energy demand of the vibro-deposition module is estimated at approximately 0.03–0.07 kWh kg⁻¹, including infrared heating, vibration drive operation, and air aspiration. These values are significantly lower than those typical for adhesive or impregnation technologies that require drying stages. The absence of solvents and the implementation of a closed dust-recirculation loop considerably reduce volatile emissions and improve the environmental compatibility of the process. The obtained results confirm that hot vibro-deposition at temperatures close to the polymer melting point enables controlled fixation of solid particles within the nodes of the fiber network without adhesive agents. The developed technological scheme demonstrates a balanced combination of filtration efficiency, pressure drop, energy consumption, and environmental performance. The structure of the resulting composite nonwoven materials is homogeneous and stable, making them suitable for applications as filtration, adsorption, and abrasive materials.
dc.format.pagerangeС. 28-39
dc.identifier.citationОбладнання та процес сполучення нетканих полімерних матеріалів з дисперсними наповнювачами / Євлашкін М. В., Сівецький В. І., Сокольський О. Л., Швачко Д. Г. // Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження». – 2026. – № 1(25). – С. 28-39. – Бібліогр.: 30 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2617-9741.1.2026.354344
dc.identifier.orcid0009-0005-6641-9546
dc.identifier.orcid0000-0001-8402-0874
dc.identifier.orcid0000-0002-7929-3576
dc.identifier.orcid0000-0001-6031-1490
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/80067
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofВісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження», № 1 (25), 2026
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectmelt blown
dc.subjectдисперсні наповнювачі
dc.subjectвіброподача
dc.subjectтермоконтакт
dc.subjectенергоефективність
dc.subjectmelt blown
dc.subjectparticulate fillers
dc.subjectvibro feeding
dc.subjectthermal contact
dc.subjectenergy efficiency
dc.subject.udc677.076
dc.titleОбладнання та процес сполучення нетканих полімерних матеріалів з дисперсними наповнювачами
dc.title.alternativeEquipment and process for joining nonwoven polymer materials with dispersed fillers
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
28-39.pdf
Розмір:
1.67 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження»: збірник наукових праць, № 1 (25)