随着 2020 年新冠疫情在全球迅速蔓延，N95 口罩的需求很快就超过了供应。全球供应链崩溃。此前进口大部分口罩的国家很快就意识到，他们没有足够的国内制造能力来满足医疗界的需求。
熔喷非织造材料是 N95 面罩以及过滤材料的关键组成部分。该高性能材料由聚丙烯制成，旨在满足严格的过滤规范。
Catbridge Machinery 总裁 Michael Pappas 表示：“我们的专业领域之一是无纺布加工，包括熔喷生产线。我们公司迅速着手制定解决方案，以帮助解决材料短缺问题。”
Catbridge Machinery 总部位于新泽西州蒙特维尔，是全球领先的卷料加工机械和独特的交钥匙解决方案供应商。该公司目前是北美地区唯一的交钥匙熔喷生产线供应商。
发挥专业知识的作用
在疫情爆发之前，Catbridge Machinery 的产品组合中就已经包含了紧凑型和多光束熔喷设备。此外，他们还开发了一条小规模的试验生产线，用于在贸易展览会上展示过程的关键要素。
“我们的解决方案总是包含一定程度的定制化，”Pappas 说。“在这种情况下，我们利用之前的工作专门为 N95 口罩材料包装了一条生产线。”
为了满足典型的过滤材料标准，该公司提供了一种卷幅为 1.6 米（5.2 英尺）的解决方案。该交钥匙生产线配备了夹层和工厂级设备，包括挤出机、熔喷成型系统、卷料处理设备、所有机械连接、控制包和电气面板。
复杂流程
该过程从夹层开始，聚丙烯颗粒被送入挤出机，挤出机将材料加热至约 240°C (470°F)。一束熔融聚合物通过一个具有一系列微小孔的模具组件被泵送出去。
同时，在孔出口两侧吹入高速热空气，以拉伸或衰减纤维。随着长丝冷却，它们被拉向下层的真空台和网处理设备。
“我们不断地在真空台上喷洒极细的聚合物丝，以形成网状结构，”Pappas 解释道。“这会形成一种过滤材料，既能让空气通过，也能捕捉大量颗粒物。”
“为了优化过滤效果，滤网还会带有静电荷，”Pappas 补充道。“因此，材料会产生‘静电吸附’，以捕捉更多颗粒。”
最终，材料被输送、纵切并卷绕以便装运。
强大的控制力 – 从源头开始
熔喷布生产线运行在罗克韦尔自动化控制平台上，该平台配备了 Allen-Bradley GuardLogix® 安全控制器、Allen-Bradley Kinetix® 伺服驱动器和 电机。该系统集成在 EtherNet/IP™ 网络中。
“通常，我们会为机器 HMI 使用图形终端，”Pappas 说。“但在这种情况下，我们选择了 Allen-Bradley ASEM™ 工业个人计算机和监视器。”
坚固耐用的 ASEM 产品在应用源头提供更强大的计算能力，并且在屏幕上访问和管理内容时更具灵活性。在这种情况下，系统运行 FactoryTalk® View Site Edition (SE) HMI 软件，满足多个利益相关方的需求。
操作员可以轻松访问显示屏、报警和系统范围的诊断。维护和工程人员可以快速开发应用程序并轻松维护系统。
模块化的美学 – 以及敏捷性
除了提供能够满足 N95 口罩材料即时需求的成套生产线外，Catbridge 还专注于易于扩展和机器灵活性。
“夹层的整个梁组件是独立的、模块化的，且易于扩展，”Pappas 说。“我们的客户可以简单地添加聚合物梁和成型台来提高产能或生产独特的混合产品。”
事实上，购买了第一条 N95 口罩生产线的客户已经询问如何增加第二个光束以提高产量。
熔喷布生产线还设计为易于切换。
“我们过去合作的许多客户并非只生产一种产品，”Pappas 说。“他们可能同时生产汽车空气过滤材料、吸水巾和口罩，而这些产品对纤维的要求各不相同。”
运行其他产品通常涉及更改模具配置。通常，唯一的机械更改是拆除和更换模具尖端。所有其他调整都通过从操作员界面更改配方来实现。
“新冠疫情对我们许多人来说就像过山车一样，”Pappas 说。“N95 口罩仍然供不应求，但什么会成为常态？我们根本不知道。在这些不确定的时期，机器的灵活性和性能同样重要。”