熔噴法非織造布技術(shù)進(jìn)展與熔噴布的用途

1、熔噴法非織造布技術(shù)進(jìn)展及熔噴布的用途2011-04-22 來源 : 劉玉軍 侯幕毅 肖小雄（來源互聯(lián)網(wǎng)） 點(diǎn)擊次數(shù)： 571關(guān)鍵字： 熔噴非織造布 ;紛絲;熔噴纖維 ;非織造布熔噴法非織造布技術(shù)發(fā)展迅速特別是近幾年， 隨著工業(yè)的飛速發(fā)展及對環(huán)境保護(hù)的加強(qiáng)熔噴 法非織造布市場越來越大。 其超細(xì)纖維的特點(diǎn)所表現(xiàn)出的特性， 在許多工業(yè)、 民用領(lǐng)域被人 們發(fā)現(xiàn)并得到廣泛的應(yīng)用。隨著 宏 大 研究院有限公司在熔噴技術(shù)方面研發(fā)投入的加大我國熔噴技術(shù)已得到很大的發(fā)展。2006年5月幅寬2 400 mm的熔噴生產(chǎn)線在宏大研究院試驗基地試車成功， 標(biāo)志著我國寬幅熔噴生產(chǎn)線已能完全實現(xiàn)設(shè)備國產(chǎn)化從而為熔噴技術(shù)的進(jìn)

2、一 步發(fā)展以及SMS紡粘熔噴復(fù)合）技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。1 熔噴法非織造布技術(shù)1.1 工藝流程熔噴法非織造布生產(chǎn)技術(shù)， 是將高聚物樹脂通過螺桿擠出機(jī)擠壓熔融塑化后， 通過計量泵精 確計量送給噴絲組件在高速高壓熱空氣流的作用下拉成超細(xì)纖維在收集裝置上形成熔噴非 織造布。熔噴法非織造布可以使用多種聚合物材料.如: 聚丙烯、聚醋、聚酸胺等。1.2 熔噴法紡絲原理 聚合物樹脂經(jīng)擠壓熔融后通過計量泵的精確計量送入一特殊的熔體分配腔再通過整流后進(jìn) 入紡絲熔體池， 經(jīng)紡絲微孔噴出成絲， 在高速熱風(fēng)氣流的噴射拉伸下得到超細(xì)纖維， 其單絲 直徑能達(dá)到1 一 2 gm。熔體分配腔能保證熔體沿幅寬方向分布均勻

3、（流速一致、流量相等、壓力分布均勻 ） 加上沿幅寬方向的氣流噴射速度一致從而能保證絲束沿幅寬方向分布均勻絲 徑沿幅寬方向一致。如圖1所示噴絲組件中紡絲熔體池下有一排紡絲微孔，微孔直徑一般為0.3 0.4 mm，為更有利于紡絲成型其長徑比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)的熔融紡絲，一般為10一15。同時噴絲組件與氣刀之間形成一特殊的氣腔高壓熱風(fēng)氣流通過氣腔狹縫以近似于音速的速度噴射，氣刀刃部與噴絲組件尖端形成一紡絲錐。熔體從紡絲微孔中噴出在紡絲錐處被高速氣流夾持牽伸拉細(xì)， 經(jīng)冷卻后形成超細(xì)纖維。圖1熔噴法紡絲示意圖1.3熔噴纖維成布原理經(jīng)過牽伸的超細(xì)纖維，隨著噴射氣流的體積膨脹而擴(kuò)散開來，在抽吸風(fēng)的引導(dǎo)下均勻地鋪在

4、收集裝置上，利用自身余熱互相粘和在一起。調(diào)節(jié)收集裝置的工藝速度及計量泵的轉(zhuǎn)數(shù)便能 得到各種不同規(guī)格的熔噴非織造布。2國內(nèi)外熔噴技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢2.1國內(nèi)外熔噴技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀195 4年美國海軍研究所在研究氣流噴射法紡絲時，紡得了極細(xì)的纖維，其直徑在5 gm以下，并制得由這種超細(xì)纖維組成的非織造布，隨后出現(xiàn)了一些相關(guān)的專利。20世紀(jì)70年代后期美國Exxon Mobil公司將此技術(shù)轉(zhuǎn)為民用，使得熔噴法非織造布技術(shù)得到迅速發(fā)展。到目前已出現(xiàn)了 320多項與熔噴技術(shù)及其產(chǎn)品有關(guān)的專利。Biax Fiberfilm, Exxon Mobil,ACCURATE Products, Reifenhaus

5、er, Kimberly- Clark和 Nordson 等公司都為熔噴技術(shù)的發(fā)展作出了突出的貢獻(xiàn)。Biax公司和Exxon公司設(shè)計的熔噴模頭結(jié)構(gòu)代表了世界上兩種典型的技術(shù)類型。Exxon公司設(shè)計的熔噴頭為組合式，由帶有一排噴絲孔、坡口角度呈300 900鼻型模頭尖和兩個氣閘組成：Biax公司熔噴頭則由多排紡絲噴嘴和同心氣孔組成，可提高生產(chǎn)能力和效率及產(chǎn)品質(zhì)量。我國對熔噴技術(shù)的研究也較早，20世紀(jì)50年代末中國核工業(yè)二院、北京化工研究院等 機(jī)構(gòu)也開始了這方面的研究 ;20世紀(jì)80年代，中國紡織大學(xué)研制出了間隙式熔噴法非織造 布生產(chǎn)線。1988年廣州第二合成纖維廠謝明、馮爍輝等人赴美參觀了美國田

6、納西大學(xué)熔噴 試驗室、Exxon公司的研究院、Accurate公司、Agel公司，并將考察的熔噴技術(shù)介紹給國 內(nèi)同行。20世紀(jì)90年代初北京化工研究院、中國紡織大學(xué)、北京超綸公司等單位設(shè)計出的 熔噴設(shè)備， 在國內(nèi)投產(chǎn)了近百臺。當(dāng)時熔噴非織造布主要用于電池隔板、過濾材料、吸油材 料等領(lǐng)域由于國內(nèi)市場的局限熔噴布的市場開發(fā)在較長時間內(nèi)一直發(fā)展較慢。隨后安徽奧宏超細(xì)濾材有限公司、 江陰金鳳非織造布制品有限公司、 天津泰達(dá)股份有限公司 和山東俊富無紡布有限公司等陸續(xù)投產(chǎn)了 5 條引進(jìn)的連續(xù)式熔噴生產(chǎn)線， 使我國熔噴法非織 造布生產(chǎn)技術(shù)上了一個新的臺階。據(jù)不完全統(tǒng)計目前國內(nèi)共有連續(xù)式熔噴生產(chǎn)線（ 不包括

7、SMS復(fù)合生產(chǎn)線中的熔噴）25條其中進(jìn)口 5條，其余大部分由宏大研究院控股的北京宏大貝 斯特熔噴公司提供。我國熔噴非織造布產(chǎn)能已超過 3萬 t/a 約占世界總產(chǎn)量的 10%。2.2 熔噴法非織造布技術(shù)的發(fā)展趨勢 隨著各種非織造布加工技術(shù)的成熟各工藝之間相互滲透，向混雜化、 復(fù)合化方向發(fā)展是當(dāng)前非織造布發(fā)展的趨勢尤其是各工藝之間的復(fù)合愈來愈受到大家的重視。 今后非織造布工業(yè)的發(fā)展將圍繞熔噴、紡粘兩種技術(shù)的融合而展開。Reifenhauser 公司和Exxon公司通過進(jìn)行技術(shù)合作使熔噴紡粘復(fù)合（SMS ）得以商業(yè)化生產(chǎn)極大地推動了熔噴技術(shù)的發(fā)展。目前 Reifenhauser,Ki mberly-

8、Clark 和Nordson等公司的設(shè)備均可生產(chǎn) SMS非織 造布，SMS復(fù)合技術(shù)中的熔噴技術(shù)代表了熔噴法非織造布中的先進(jìn)技術(shù)并成為了先進(jìn)的發(fā)展 趨勢。同時采用多噴頭技術(shù)提高熔噴產(chǎn)量， 采用特殊結(jié)構(gòu)的波形噴嘴以及疊片式熔噴頭可以 獲得納米級纖維也可能成為熔噴技術(shù)的發(fā)展趨勢。3 熔噴法非織造布的用途由于熔噴技術(shù)生產(chǎn)的纖維很細(xì)同時熔噴布具有很大的比表面積、 空隙小而空隙率大故其過濾 性、屏蔽性、絕熱性和吸油性等應(yīng)用特性是用其它單獨(dú)工藝生產(chǎn)的非織造布所難以具備的。 所以熔噴法非織造布廣泛應(yīng)用于醫(yī)用和工業(yè)用口罩、保暖材料、過濾材料、醫(yī)療衛(wèi)生材料、 吸油材料、擦拭布、電池隔板以及隔音材料等領(lǐng)域。3.1

9、醫(yī)療衛(wèi)生用熔噴法非織造布代替?zhèn)鹘y(tǒng)紡織產(chǎn)品與紡粘法非織造布復(fù)合，應(yīng)用于口罩布。 其特點(diǎn)是強(qiáng)度高、手感好、有效地屏障細(xì)菌的穿透、不透血但可以透氣 : 能夠防止交叉感染、減少塵屑和 毛羽的脫落、 提供最佳的手術(shù)環(huán)境 ; 減少護(hù)理人員的勞動量、 方便儲藏、 供應(yīng)和更換 :穿戴及 使用方便、價格低。由于其有上述特點(diǎn)，在國外已大量做成繃帶、急救包、開刀布、接生包 等應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)， 以及婦女衛(wèi)生巾、 尿布等衛(wèi)生領(lǐng)域。 國內(nèi)目前則剛剛開始應(yīng)用并得到廣 泛推廣。在 2003 年非典期間熔噴非織造布在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)發(fā)揮了重要作用?，F(xiàn)在人類面臨 非典、禽流感， 以及其它空氣傳播疾病的危險， 為做到未雨綢繆， 防患于

10、未然， 許多國家 （特 別是發(fā)達(dá)國家 ） 已把熔噴布作為國家儲備物資作為應(yīng)急時用。3.2 保暖材料熔噴法非織造布由于其纖維直徑特別細(xì)小、孔徑小、孔率高，手感柔軟， 具有非常好的抗風(fēng)能力透氣性能良好且重量非常輕， 是做保溫服裝的最佳材料。 目前國內(nèi)外已大量使用， 市場 增長速度也較快。 經(jīng)過國家級檢測單位測定， 相同重量的服裝保溫材料中熔噴布保溫效果最 好。天津泰達(dá)率先開發(fā)出了用熔噴布做的保暖材料， 從而帶來了中國熔噴法非織造布發(fā)展的 高潮。熔噴法非織造布與三維卷曲纖維共紡制出的保暖絮片不僅具有很好的保溫效果，同時還具有非常好的彈性和蓬松性能。3.3 過濾材料熔噴布的纖維直徑能達(dá)到 1 一 2g

11、 m且排列是隨機(jī)分布的，具有一定的雜亂性這種結(jié)構(gòu)使其 具有更大的比表面積、更小的孔徑，可以制作品質(zhì)非常高的過濾材料主要應(yīng)用于空氣過濾、 水過濾、油過濾、油水分離等諸多領(lǐng)域。如果通過靜電駐極處理作為過濾材料其效果更好。3.4 吸油材料由于熔噴布主要采用 PP原料。由于PP幾乎不吸水但卻有很好的親油性以及熔噴布具有孔率高且比表面積大的特點(diǎn)所以熔噴布具有很好的吸油性能。 重量大 17一 20倍的油。 根據(jù)它的這些特點(diǎn)可做成吸油氈、 境保護(hù)、港口環(huán)保以及海洋輪船事故處理中。經(jīng)過實驗測得， 它可以吸收比自身吸油濾芯等應(yīng)用在油水分離、 環(huán)非織造布領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣巩a(chǎn)業(yè)用4 結(jié)語 隨著社會的不斷發(fā)展以及人們對環(huán)

12、境保護(hù)意識的不斷加強(qiáng)， 紡織品市場將繼續(xù)得到擴(kuò)大， 熔噴布的應(yīng)用不會只局限于醫(yī)療衛(wèi)生材料、 保暖材料、 過濾材 料、電池隔板、 吸油材料等領(lǐng)域， 必定會不斷應(yīng)用于新的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域熔噴技術(shù)的發(fā)展也將隨著 市場的拓展而得到不斷發(fā)展。熔紡無紡布常識（上）瀏覽字體： 大 中 小熔紡無紡布是指紡粘布、 熔噴布一類的產(chǎn)品， 該部分是本人在搞培訓(xùn)工作時攥寫 的內(nèi)容，水平有限，歡迎指導(dǎo)。本文章分上下篇，上篇主要介紹些紡粘布的知識，下篇介紹熔噴布方面的知識第一章 基本概念1. 無紡布的定義及分類 無紡布（又稱非織造布、不織布 , 英文名 Nonwoven）2. 熔紡無紡布定義及分類 熔紡無紡布是指高聚物切片經(jīng)過螺桿

13、擠出機(jī)熔融，熔體從噴絲孔擠出成細(xì)條狀， 再經(jīng)過氣流或機(jī)械拉伸， 熔體細(xì)條拉伸變細(xì)， 形成纖維級絲條， 然后在網(wǎng)簾上鋪 置成纖維層結(jié)構(gòu)， 最后通過熱粘合或自身粘合或機(jī)械加固所形成的纖維制品。 它 主要包括：紡粘布、熔噴布、膜裂法非織造布等。第二章 熔紡無紡布1. 紡粘法無紡布紡粘法無紡布是將高聚物熔融紡絲， 形成長細(xì)纖維層再通過熱軋或機(jī)械力加固所 形成的無紡布。1.1 紡粘布生產(chǎn)工藝從根本上說， 紡絲成網(wǎng)是化學(xué)纖維紡絲技術(shù)的外延。 它是在聚合物已被擠出、 拉 伸而形成連續(xù)長絲后， 再設(shè)法使這些連續(xù)長絲鋪置成網(wǎng)， 然后經(jīng)過自身粘合、 熱 粘合、化學(xué)粘合或機(jī)械加固方法， 使纖網(wǎng)變成無紡布。 圖 2.

14、1 是紡粘布工藝原理： 紡粘法一般分為三個工序，即紡絲、拉伸、成網(wǎng)，這三個工序是在極端的時間一 次連續(xù)完成的，下面分別加以討論：1）紡絲 紡粘布生產(chǎn)所用的紡絲工藝與化學(xué)纖維的紡絲工藝基本是一致的， 它實現(xiàn)了高聚 物顆粒狀到熔體絲條狀的轉(zhuǎn)變。 首先高聚物切片在擠出機(jī)里熔融， 經(jīng)過過濾網(wǎng)及 齒輪泵的作用，通過紡絲箱體中噴絲孔作用將熔體變成絲條狀。 即圖 2.1 擠出機(jī) 到紡絲箱體部分。2）拉伸 拉伸能夠使從噴絲孔擠出的熔體絲條逐漸變細(xì)， 獲得所需細(xì)度； 更重要的是它使 長絲的高分子晶格排列整齊， 達(dá)到一定的取向度， 賦予纖維一定的強(qiáng)力， 拉伸加 工效果愈好，纖維強(qiáng)力愈高。一般紡粘設(shè)備使用氣流拉伸。

15、3）成網(wǎng)經(jīng)過拉伸及冷卻， 蓬松的長絲必須連續(xù)而均勻地鋪置成網(wǎng)， 一般都采用下吸風(fēng)的 成網(wǎng)方式。 氣流控制成網(wǎng)是很常見的一種方式， 它是利用長絲束出口處的拉伸管 道內(nèi)形成的氣流某種規(guī)律運(yùn)動， 使長絲束按一定方式鋪放到網(wǎng)簾上， 或者利用側(cè) 吹氣流控制長絲束左右往復(fù)鋪放，形成纖維網(wǎng)。熱軋：熱軋是紡粘布生產(chǎn)中常見的一種加固工藝， 它是利用一支油加熱花輥和一支光輥 對軋，使纖維網(wǎng)纖維熔結(jié)、粘合，形成軋點(diǎn)，達(dá)到“鎖定”纖維的目的。從而使 生產(chǎn)出來的紡粘布具有很好的強(qiáng)力。1.2 紡粘布噴絲設(shè)備介紹 噴絲孔是紡粘布生產(chǎn)的最要部件， 其加工形式、 加工精度都直接影響這紡絲質(zhì)量 及后續(xù)工序的進(jìn)行。 噴絲孔的形狀一

16、般為圓形， 其他的有 Y 形、三角形或其他形 狀，雙組分纖維的噴絲孔形狀要復(fù)雜斜，多數(shù)采用包芯復(fù)合噴絲孔。圖 2.2 為噴絲孔示意圖， 熔體從錐形的噴絲孔擠出， 孔口處熔體有“脹大”現(xiàn)象 （這是粘流體的特性，這里不多論述）隨后噴絲絲條將進(jìn)入拉伸工序。圖 2.3 為噴絲板示意圖，板上鉆有多排噴絲孔，以此實現(xiàn)同時生產(chǎn)上千條纖維1.3 紡粘布特點(diǎn) 通過上面的學(xué)習(xí)我們對紡粘布的生產(chǎn)已有了基本的了解， 現(xiàn)在我們來講述紡粘布 的特點(diǎn)，以加深對紡粘布的認(rèn)識。結(jié)構(gòu)特征：1）布表纖維毛頭少：由于紡粘布是長絲鋪網(wǎng)而成，一般情況下布表面纖維毛頭 少，可以用圖 2.4 手比法鑒別是否為長絲。注意：這是長絲鋪網(wǎng)是紡粘布

17、的最主要特征，也是判定紡粘布的主要方法。2）布表有軋點(diǎn)：圖 2.5 是顯微鏡下，紡粘布表面狀態(tài)，這里我們可以清晰看見 長絲纖維和軋點(diǎn)小方塊部分， 在對熱軋工藝介紹的時候， 我們已經(jīng)提出軋點(diǎn) 的概念，在這里我們就能更加了解軋點(diǎn)的實際含義。 值得注意的是： 熱軋只是一 種加固工藝，它并非紡粘布的判別標(biāo)準(zhǔn)。熔紡無紡布常識（下）瀏覽字體： 大 中 小續(xù)熔紡無紡布常識（上） 2. 熔噴法無紡布（簡稱熔噴布）紡粘布是將高聚物熔融紡絲， 由噴絲孔擠出的熔體在高溫高速氣流的拉伸下， 形 成超細(xì)短纖維，纖維落入網(wǎng)簾依靠自身的熱量粘合所生產(chǎn)的無紡布。2.1 熔噴布生產(chǎn)工藝 熔噴布生產(chǎn)工藝和紡粘布生產(chǎn)有相似之處，

18、即聚合物都要在熔融狀態(tài)下由噴絲孔 擠出，此后，兩種工藝就出現(xiàn)根本差別。紡粘布要通過氣流對熔體進(jìn)行冷卻，并 使熔體拉伸，形成連續(xù)長絲，鋪放到網(wǎng)簾上，纖維纖度一般為15卩m 40卩m。熔噴法過程中， 離開噴絲孔的熔體在高溫高速氣流作用下吹成超細(xì)短纖維， 它已 極高的速度飛向網(wǎng)簾，纖維纖度僅有 1卩m 5卩m。熔噴布的生產(chǎn)工藝工程： 高聚物喂入熔體擠出纖維形成成網(wǎng)粘 合卷取1 ）高聚物喂入、熔體擠出：這兩個過程和紡粘布基本相同，即將高聚物切片喂 入料桶，再進(jìn)入螺桿擠壓機(jī)，加熱成為熔體，最后送到噴絲板；2）纖維形成：熔體經(jīng)過分配系統(tǒng)均勻地進(jìn)入每個噴絲孔，在熱氣流的作用下， 擠出的熔體被拉伸成超細(xì)纖維。

19、（詳見下噴絲設(shè)備介紹）3）成網(wǎng)、粘合：帶有負(fù)壓抽吸裝置的網(wǎng)簾能將超細(xì)纖維吸附到網(wǎng)簾表面，纖維 凝聚在網(wǎng)簾上時，仍帶有余溫，十分柔軟，有粘性；4）卷?。簩⑸a(chǎn)出來的熔噴布收集成卷。2.2 熔噴法噴絲設(shè)備介紹 圖 2.8 為美國某公司噴絲設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖， 在超細(xì)纖維形成過程中， 熱氣流、 噴 絲孔是重要的影響因素 :1）熱氣流：由于噴絲孔擠出的熔體細(xì)絲必須在兩側(cè)高速熱空氣流的沖擊作用下迅速變細(xì)伸長才能形成超細(xì)纖維。熱空氣溫度一般為204C307C，空氣速率為馬赫數(shù)0.50.8 （音速的倍數(shù)）；2）噴絲孔：對于熔噴噴絲板來說，噴絲孔的直徑要比一般化纖紡絲或紡粘布噴 絲孔大。一種典型熔噴噴絲孔直徑約為

20、 0.38mm,噴絲孔間距為每厘米長度12孔 16 孔。2.3 熔噴布特點(diǎn)：熔噴布由超細(xì)纖維制成，超細(xì)纖維形成致密的3D結(jié)構(gòu)使熔噴布具有高效的過濾性能，但由于纖維加固方式為自身熱熔粘合，所以熔噴布強(qiáng)力往往較低。1）超細(xì)纖維和易起絲：超細(xì)纖維是一個比較模糊的概念，國內(nèi)外對超細(xì)纖維的 定義也有差別。 熔噴布是自身熱粘合加固， 纖維粘結(jié)強(qiáng)力小， 布面受摩擦很容易 起絲；2）高效過濾性能：超細(xì)纖維的3D結(jié)構(gòu)，使得熔噴布的空隙更小，能過濾粒徑 很小的粉塵，有高效過濾效果。3.SMS無紡布3.1SMS定義SMS即紡粘布、熔噴布、紡粘布層壓復(fù)合產(chǎn)品。S紡粘布（Spunbond / M熔噴布（ Meltbon

21、d ）.3.2SMS生產(chǎn)工藝SMS的復(fù)合工藝主要有三種，即在線復(fù)合（一步法）、離線復(fù)合（兩步法），近 年又出現(xiàn)了一步半法復(fù)合，現(xiàn)在我們逐一介紹：1）在線復(fù)合（一步法）在線復(fù)合工藝是指SMS復(fù)合可以通過在同一條生產(chǎn)線上的紡粘和熔噴設(shè)備來實 現(xiàn)，既所謂的一步法SMS S、M S均鋪在一條運(yùn)動的網(wǎng)簾上，形成紡粘、熔噴、 紡粘的復(fù)合纖維層，然后經(jīng)過熱軋機(jī)進(jìn)行熱粘合，最后經(jīng)過卷繞機(jī)形成SMS非織 造布。如圖 2.11 所示。在線復(fù)合SMS生產(chǎn)線，采用兩種不同的成網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，具有許多優(yōu)點(diǎn)和靈活性， 例如，可以根據(jù)產(chǎn)品的性能要求， 隨機(jī)調(diào)整紡粘層和熔噴層結(jié)構(gòu)的比例； 產(chǎn)品具 有良好的透氣性； 產(chǎn)品的過濾性能和抗靜水壓能力得以大大提高， 可生產(chǎn)克重很 低的SMS產(chǎn)品等等。同時，在線復(fù)合工藝存在投資大，建設(shè)周期長，設(shè)備制造時 間長，對小定單很難適應(yīng)等缺點(diǎn)。生產(chǎn)效率來說，M模頭起了決定性作用，因熔噴生產(chǎn)速度底，所以在線SMS紡粘線速度也因根據(jù)熔噴速度響應(yīng)調(diào)整， 為了解決 這個缺點(diǎn)，現(xiàn)已開發(fā)出SMMS/SMM等先進(jìn)生產(chǎn)線，增加M模頭以