Research progress in refinement mechanism and influencing factors of melt⁃blown fibers

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.05.019

Abstract

Abstract:

This paper expounded the refinement mechanism of fiber diameter in the melt⁃blown process and discussed the influence of melt⁃blown process parameters on the preparation of ultrafine fibers， mainly including melt⁃blown air flow， temperature， melt extrusion capacity， and receiving distance. The general rules and principles of the effect of process methods on the attenuation of fiber diameter were summarized. Finally， the action modes of the mold type on the fiber diameter were introduced. Furthermore， the innovative design of traditional molds or their combination with the electrostatic technology based on the melt⁃blown technology will become an effective way to realize the refinement of melt⁃blown fibers to the nanoscale.

Key words: melt?blown technology, microfiber, polymer processing, electrostatic melt?blowing

CLC Number:

TQ320.6

LIU Wenlong, ZHOU Xiang, LOU Shuang, MA Xiuqing, LI Haoyi, LI Changjin, YANG Weimin. Research progress in refinement mechanism and influencing factors of melt⁃blown fibers[J]. China Plastics, 2025, 39(5): 118-122.

Figures/Tables 1

References 48

1	KARA Y， MOLNÁR K. A review of processing strategies to generate melt⁃blown nano/microfiber mats for high⁃efficiency filtration applications［J］. Journal of Industrial Textiles， 2022， 51（S1）： 137⁃180.
2	HIREMATH Nitilaksha， BHAT Gajanan. Melt blown polymeric nan⁃ofibers for medical applications： an overview［J］. Nano⁃science and Technology， 2015， 2（1）： 1⁃9．
3	洪粲. 熔喷非织造布生产应用及专用料的制备［J］. 化工进展， 2004， 23（7）： 778⁃781.
	HONG C. Manufacture and application about the melt⁃blown no⁃woven fabric and the preparation of the special material［J］. Chemical Industry and Engineering Progress， 2004， 23（7）： 778⁃781.
4	JIRI Drabek， MARTIN Zatloukal. Meltblown technology for production of polymeric micro/nano fibers： A review［J］. Physics of Fluids， 2019， 31（9）： 1⁃3.
5	YU Bin， Jian Han， SUN Hui， et al. The preparation and property of poly （lactic acid）/tourmaline blends and melt‐blown nonwoven［J］. Polymer Composites， 2015， 36（2）： 264⁃271.
6	刘琛，杨凯璐，陈明星，等. 熔喷非织造材料制备及其应用研究进展［J］. 现代纺织技术， 2024， 32（5）： 116⁃129.
	LIU C， YANG K L， CHEN M X， et al. Research progress in the preparation and application of melt⁃blown nonwovens［J］. Advanced Textile Technology， 2024， 32（5）： 116⁃129.
7	杨潇东，于斌，孙辉，等. 聚乙烯三氟氯乙烯熔喷非织造材料的制备及其过滤性能［J］. 纺织学报， 2023， 44（2）： 19⁃26.
	YANG X D， YU B， SUN H， et al. Preparation and filtration properties of polyethylene trifluoroethylene melt⁃blown nonwovens［J］. Journal of Textile Research， 2023， 44（2）： 19⁃26.
8	彭孟娜，马建伟. 熔喷工艺对PP/TPU非织造布结构与性能影响的研究［J］. 产业用纺织品， 2020， 38（6）： 11⁃15.
	PENG M N， MA J W. Study on effects of the melt blown technology on structure and properties of PP/TPU nonwovens［J］. Technical Textiles， 2020， 38（6）： 11⁃15.
9	邬治平，杨丽. 超细纤维的应用及其研究进展［J］. 科技创新与应用， 2016， 32： 88⁃89.
	WU Z P， YANG L. Application of microfiber and its research progress［J］. Technology Innovation and Application， 2016， 32： 88⁃89.
10	SANYAL A， Sinha⁃Ray S. Ultrafine PVDF nanofibers for filtration of air⁃borne particulate matters： a comprehensive review［J］. Polymers， 2021， 13（11）： 1864.
11	FULENCHEK Jennifer， Donna Glenn， Melissa Fite， et al. Comparing the microbial removal efficacy of new and reprocessed microfiber on health care surfaces［J］. American Journal of Infection Control， 2021， 13（11）： 1864.
12	Junghyuk KO， Mohtaram Nima Khadem， Farid Ahnmed， et al. Fabrication of poly （epsilon⁃caprolactone） microfiber scaffolds with varying topography and mechanical properties for stem cell⁃based tissue engineering applications［J］. Journal of Biomaterials Science⁃Polymer Edition， 2014， 25（1）： 1⁃17.
13	CHUNG Changkwon， Kumar Satish. Onset of whipping in the melt blowing process［J］. Journal of Non⁃Newtonian Fluid Mechanics， 2013， 192： 37⁃47.
14	LUISO Salvatore， HENRY James J， Behnam Pourdeyhimi， et al. Fabrication and characterization of meltblown poly（vinylidene difluoride） membranes［J］. ACS Applied Polymer Materials， 2022， 2（7）： 2 849–2 857.
15	TAN Dawud H， ZHOU Chunfeng， ELLISON Christopher J， et al. Meltblown fibers： Influence of viscosity and elasticity on diameter distribution［J］. Journal of Non⁃Newtonian Fluid Mechanics， 2010， 165（15/16）： 892⁃900.
16	DENG Nanping， HE Hongsheng， YAN Jing， et al. One⁃step melt⁃blowing of multi⁃scale micro/nano fabric membrane for advanced air⁃filtration［J］. Polymer， 2019， 165： 174⁃179.
17	BIER Alexander M， REEL Michael， SCHUBERT Dirk W. Model to predict polymer fibre diameter during melt spinning［J］. Advances in Polymer Technology， 2023： 1⁃11.
18	BRESEE Randall R， Wen⁃Chien KO. Fiber Formation during Melt Blowing［J］. International Nonwovens Journal， 2003， 12（2）： 21⁃28.
19	闫新，宋会芬，石素宇，等. 热塑性聚氨酯熔喷非织造布的制备及表征［J］. 现代纺织技术， 2019， 27（1）： 6⁃10.
	YAN X， SONG H F， SHI S Y， et al. Preparation and characterization of thermoplastic polyurethane meltblows［J］. Advanced Textile Technology， 2019， 27（1）： 6⁃10.
20	高林娜，吁苏云，钟贵云，等. 熔喷法乙烯⁃三氟氯乙烯共聚物膜的制备与性能研究［J］. 塑料工业， 2022， 50（3）： 73⁃78.
	GAO L N， YU S Y， ZHONG G Y， et al. Preparation and performance of melt⁃blown ethylene chlorotrifluoro⁃ethylene copolymer membrane［J］. China Plastics Industry， 2022， 50（3）： 73⁃78.
21	JAFARI Mehran， SHIM Eunkyoung， JOIJODE Abhay. Fabrication of poly （lactic acid） filter media via the meltblowing process and their filtration performances： A comparative study with polypropylene meltblown［J］. Separation and Purification Technology， 2021， 260： 118 185⁃118 199.
22	CHHABRA Rajeev. Nonwoven uniformity — measurements using image analysis［J］. International Nonwovens Journal， 2003，12（1）： 43⁃50.
23	ZHANG Haifeng， LIU Jinxin， ZHANG Xing， et al. Design of electret polypropylene melt blown air filtration material containing nucleating agent for effective PM2.5 capture［J］. RSC Advances， 2018， 8（15）： 7 932⁃7 941.
24	郑海明，陆国英，徐建明，等. 超细纤维结构的聚丙烯熔喷无纺布的制备及其性能研究［J］. 浙江化工， 2022， 53（2）： 23⁃26.
	ZHENG H M， LU G Y， XU J M， et al. Study on preparation and performance of polypropylene meltblown nonwoven material with ultrafine fiber structure ［J］. Zhejiang Chemical Industry， 2022， 53（2）： 23⁃26.
25	SUN Guangwu， CHEN Yu， RUAN Yanwen， et al. Modeling and experimental study of pore structure in melt⁃blown fiber assembly［J］. Journal of Industrial Textiles， 2022， 51（4）： 6 051⁃6 064.
26	XU Huawei， ZHOU Zhijun， LIU Jie， et al. Preliminary study of the effect of secondary airflow on fiber attenuation during melt blowing［J］. Fibers and Polymers， 2022， 23（11）： 3 039⁃3 045.
27	JIANG Taijun， ZENG Guangsheng， HU Can， et al. Optimization of processing parameters for particle filtration efficiency of polypropylene melt⁃blown fabric［J］. Fibers and Polymers， 2021， 22（4）： 957⁃963.
28	李志，赵增辉，贾国胜，等. 高熔融指数聚乙烯的性能分析及熔喷探索［J］. 合成纤维， 2023，52（11）： 1⁃6.
	LI Z， ZHAO Z H， JIA G S， et al. Performance analysis andmelt⁃blown research of high melting index polyethylene［J］. Synthetic Fiber in China， 2023，52（11）： 1⁃6
29	刘亚，程可为，赵义侠，等. 热塑性聚氨酯熔喷非织造材料制备与性能［J］. 纺织学报， 2022， 13（11）： 88⁃93.
	LIU Y， CHENG K W， ZHAO Y X， et al. Preparation and properties of thermoplastic polyurethane meltblowns ［J］. Journal of Textile Research， 2022， 13（11）： 88⁃93.
30	秦子轩，张恒，甘益，等. PLA /PCL@EBS 超细纤维贴肤材料的熔喷制备工艺及其柔软性［J］. 塑料工业， 2024， 52（2）： 16⁃23.
	QIN Z X， ZHANG H， GAN Y， et al. Preparation of the PLA/PCL@EBS microfibrous skin cover microfibrous via melt blowing process and softness ［J］. China Plastics Industry， 2024， 52（2）： 16⁃23.
31	潘晓娣，覃燕杰，陈海燕. PP熔喷非织造布原料性能及关键工艺研究［J］. 合成技术及应用， 2024， 39（1）： 33⁃38.
	PAN X D， QIN Y J， CHEN H Y. Research on the properties of polypropylene and key processes of melt blown non woven fabrics ［J］. Synthetic Technology & Application， 2024， 39（1）： 33⁃38.
32	XIE Sheng， HAN Wanli， JIANG Guojun， et al. Turbulent air flow field in slot⁃die melt blowing for manufacturing microfibrous nonwoven materials［J］. Journal of Materials Science， 2018，53（9）： 6 991⁃7 003.
33	于斌，张旭阳，孔瑾瑾，等 DCD对PLA熔喷纤网结构和性能的影响［J］. 稀有金属材料与工程， 2016， 45（S1）： 345⁃349.
	YU B， ZHANG X Y， KONG J J， et al. Influence of die⁃to⁃collector distance on structure and property of the PLA meltblowing web［J］. Rare Metal Materials and Engineering， 2016， 45（S1）： 345⁃349.
34	YESIL Yalcin， BHAT Gajanan S. Structure and mechanical properties of polyethylene melt blown nonwovens［J］. International Journal of Clothing Science and Technology， 2016， 28（6）： 780⁃793.
35	YU Yang， SHIM Eunkyoung. Process⁃structure⁃property relationship of meltblownpoly（styrene⁃ethylene/butylene⁃styrene）nonwo⁃vens［J］.Applied Polymer Science， 2021， 138（16）： 50 230⁃50 241.
36	BRESEE Randall R， QURESHI Uzair A. Influence of processing conditions on melt blown web structure： Part 1⁃DCD［J］. International Nonwovens Journal， 2004， 13（1）： 49⁃55.
37	胡声威，钱鑫，王素玉，等. 熔喷聚丙烯原料性能及加工工艺研究［J］. 塑料工业， 2021， 49（7）： 148⁃150.
	HU S W， QIAN X， WANG S Y， et al. Study on properties and processing technology of melt⁃blow poly⁃propylene raw material［J］. China Plastics Industry， 2021， 49（7）： 148⁃150.
38	方丽莉，李永贵，麻文效，等. 聚丙烯熔喷非织造布的制备工艺及其性能研究［J］. 化工新型材料， 2022， 50： 183⁃190.
	FANG L L， LI Y G， MA W X， et al. Preparation process and property of PP melt⁃blown nonwoven［J］. New Chemical Materials， 2022， 50： 183⁃190.
39	HODA Numan， MERT Firdevs， KARA Fatma， et al. Effect of process parameters on fiber diameter and fiber distribution of melt⁃blown polypropylene microfibers produced by biax line［J］ Fibers and Polymers， 2021， 22（1）： 285⁃293.
40	郑海明，陆国英，徐建明，等. 超细纤维结构的聚丙烯熔喷无纺布的制备及其性能研究［J］. 浙江化工， 2022， 53（2）： 23⁃26.
	ZHENG H M， LU G Y， XU J M， et al. Study on preparation and performance of polypropylene meltblown nonwoven material with ultrafine fiber structure［J］. Zhejiang Chemical Industry， 2022， 53（2）： 23⁃26.
41	辛三法，王新厚，胡守忠. 微纳米纤维的熔喷制作工艺［J］. 纺织学报， 2016， 36（7）： 7⁃11.
	XIN S F， WANG X H， HU S Z. Manufacture technology of micro⁃nano fiber by melt blowing ［J］. Journal of Textile Research， 2016， 36（7）： 7⁃11.
42	XIE Sheng， ZENG Yongchun. Turbulent air flow field and fiber whipping motion in the melt blowing process： experimental study［J］. Industrial & Engineering Chemistry Research， 2012， 51（14）： 5 346⁃5 352.
43	ELLISON Christopher J， PHATAK Alhad， GILES David W， et al. Melt blown nanofibers： Fiber diameter distributions and onset of fiber breakup［J］. Polymer， 2007， 48（11）： 3 306⁃3 316.
44	HASSAN Mohammad Abouelreesh， YEOM Bong Yeol， WILKIE Arnold， et al. Fabrication of nanofiber meltblown membranes and their filtration properties［J］. Journal of Membrane Science， 2013， 427： 336⁃344.
45	ZOU Fangdong， LI Yifei， LIN Meng， et al. Enhancement of fiber attenuation and filtration quality via electrostatic⁃induction⁃assisted melt blowing［J］. Textile Research Journal， 2022， 92（21/22）： 48⁃52.
46	LEE Y， WATANABE K， NAKAMURA T， et al. Development of melt blown electrospinning apparatus of isotactic polypropylene［J］. Nano Science and Technology Institute， 2010，1： 826⁃829.
47	ERBEN Jakub， JENCOVA Vera， CHVOJKA Jiri， et al. The combination of meltblown technology and electrospinning – The influence of the ratio of micro and nanofibers on cell viability［J］. Materials letters， 2016， 173： 153⁃157.
48	PU Yi， ZHANG Jie， CHEN Fuxing， et al. Preparation of Polypropylene Micro and Nanofibers by Electrostatic⁃Assisted Melt Blown and Their Application［J］. Polymers， 2018， 10（9）： 959.

[1]	SHEN Dantong, XUE Yuting, LI Rongjie, XU Fang, WENG Yunxuan. Study on preparation of poly（lactic acid）⁃based waterborne polyurethane and its application in synthetic leathers [J]. China Plastics, 2024, 38(4): 19-25.
[2]	ZHU Yuting, GU Lin, HE Jialong, JI Huajian, WANG Yu, ZHU Huihao, MA Yulu, XIE Linsheng. Preparation and Properties of PP/PA6/CNTs In⁃situ Microfiber Composite Films Based on Microlayer Coextrusion [J]. China Plastics, 2021, 35(10): 1-7.