第1章熔噴法纖維成形技術(shù)

1、第1章熔噴法纖維成形技術(shù)熔噴法纖維成形技術(shù)一、概述二、熔噴法纖維成形原理三、熔噴法纖維成形設(shè)備四、熔噴法主要生產(chǎn)工藝參數(shù) 五、熔噴法纖維（非織造布）產(chǎn)品特點(diǎn)及應(yīng)用一、概述1、定義熔噴法也是聚合物直接成網(wǎng)法中的一種，它是將螺桿擠出機(jī)擠出的高聚物熔體通過用高速高溫氣流噴吹或其它手段使熔體細(xì)流受到極度的拉伸而形成極細(xì)的纖維，然后聚集到成網(wǎng)滾筒或成網(wǎng)簾上形成纖網(wǎng)，最后經(jīng)自粘合作用得以加固而制成熔噴法纖維非織造布。2、熔噴法纖維非織造布的發(fā)展與現(xiàn)狀20世紀(jì)50年代初期 美國(guó)海軍研究所 研究氣流噴射紡絲法 放棄20世紀(jì)70年代后期 美國(guó)艾克森公司 將該技術(shù)轉(zhuǎn)為民用 得到發(fā)展我國(guó)開發(fā)較早，主要研究工藝?yán)碚摵?/p>

2、產(chǎn)品開發(fā)，在生產(chǎn)設(shè)備的研究、設(shè)計(jì)和制造方面落后 一、概述二、熔噴法纖維成形原理熔噴工藝原理1.與紡粘法的異同紡粘法亦稱紡絲直接成布法，它是利用熔融紡絲等方法將聚合物切片經(jīng)熔融紡絲拉伸而形成的連續(xù)長(zhǎng)絲進(jìn)行鋪網(wǎng)，然后經(jīng)粘合、后整理等工序制成產(chǎn)品。氣流成網(wǎng) 熱軋粘合針刺或 聚合物都要在熔融狀態(tài)下由噴絲孔擠出 纖網(wǎng)可經(jīng)熱粘合（面粘合或點(diǎn)粘合）或自身粘合加固成非織造布紡粘法中：驟冷空氣冷卻，同時(shí)拉伸，形成連續(xù)長(zhǎng)絲，鋪放到成網(wǎng)簾上 熔噴法中：高速熱空氣噴吹，受到極度拉伸，形成超細(xì)短纖維，以極高速度飛向成網(wǎng)簾或凝網(wǎng)滾筒形成纖網(wǎng)紡粘法：纖網(wǎng)加固方式多，除熱粘合外，還可采取針刺、水刺、化學(xué)粘合等多種手段 熔噴法

3、：主要依靠熱粘合或自身粘合相同點(diǎn)不同點(diǎn)1.與紡粘法的異同2.傳統(tǒng)工藝流程聚合物喂入熔融擠出纖維形成纖維冷卻成網(wǎng)粘合（固網(wǎng)） 切邊卷繞后整理或特殊整理聚合物喂入 聚合物一般制成小球狀、顆粒狀的切片，倒入料桶或料斗，輸入螺桿擠出機(jī)熔融擠出 在螺桿擠出機(jī)的進(jìn)料端，聚合物切片要與穩(wěn)定劑、增白劑等添加劑及色母粒等必需的原料，經(jīng)過充分?jǐn)嚢杌旌虾筮M(jìn)入螺桿擠出機(jī)，加熱成為熔體，最后由計(jì)量泵經(jīng)過濾器將熔體送入噴絲板。在熔噴工藝中，一般擠出機(jī)也借其剪切作用與熱降解作用來降低聚合物的分子量。纖維形成 經(jīng)過濾的清潔熔體要經(jīng)過分配系統(tǒng)，再均勻送入每組噴絲板，使每個(gè)噴絲孔的擠出量一致。熔噴纖維的噴絲板與其它紡絲成網(wǎng)法不同

4、，噴絲孔必須排成一直線，上下兩側(cè)開有高速氣流的噴出孔。傳統(tǒng)纖維成形熔噴法纖維成形纖維冷卻在噴絲板的兩側(cè)有大量的室溫空氣同時(shí)被吸入，與含有超細(xì)纖維的熱空氣流相混，使其降溫，熔融的超細(xì)纖維冷卻固化。水平放置垂直放置成網(wǎng)在熔噴法纖維非織造布生產(chǎn)中，噴絲板可以水平放置，也可以垂直放置。如果水平放置，那么超細(xì)纖維噴在一圓形收集滾筒上成網(wǎng)；如果垂直放置，那么纖維落到一頂水平移動(dòng)的成網(wǎng)簾上凝集成網(wǎng)。粘合（固網(wǎng)）上面談到的自身粘合加固，對(duì)于某些用途的熔噴布來說已經(jīng)足夠了，如：要求纖網(wǎng)有較蓬松的結(jié)構(gòu)、良好的空氣保有率或空隙率等。而對(duì)于很多其它用途來說，單有自身粘合加固還不夠，還需要熱軋粘合、超聲波粘合或其它加固

5、手段。 熱軋粘合保暖材料過濾材料熔噴法纖維非織造布工藝特點(diǎn)工藝流程短，生產(chǎn)效率高；纖維極細(xì)，纖網(wǎng)均勻度好，手感柔軟，在過濾、抗菌、吸附方面有突出的優(yōu)點(diǎn)；纖維取向度較差，纖網(wǎng)強(qiáng)度低；能耗大。三、熔噴法纖維成形設(shè)備熔噴生產(chǎn)線組成德國(guó)Reifenhauser(萊芬豪斯）公司的熔噴法纖維非織造布生產(chǎn)線示意圖電氣控制系統(tǒng)熔噴設(shè)備主機(jī)加熱系統(tǒng)潤(rùn)滑系統(tǒng)液壓系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)核心喂料系統(tǒng)螺桿擠壓機(jī)過濾系統(tǒng)紡絲組件噴絲模頭接收網(wǎng)系統(tǒng)卷繞機(jī)構(gòu)（1）喂料系統(tǒng)工大實(shí)驗(yàn)線喂入及螺桿擠出機(jī)（2）過濾系統(tǒng)（3）熔噴噴絲板（模頭）模頭使熔體流經(jīng)每個(gè)噴絲孔的阻力和流經(jīng)時(shí)間相等模尖（下部）均流管道：（上部） 過濾層：預(yù)成形板：噴絲板對(duì)

6、熔體起過濾作用，防止雜質(zhì)阻塞噴絲孔使熔體順利流入噴絲孔均流管道熔噴纖維噴絲板構(gòu)造噴絲板橫剖面示意圖噴絲板立體結(jié)構(gòu)圖一般熔噴噴絲板孔徑為0.30.4mm，噴絲孔間距為1216孔/cm。熔噴纖維噴絲孔結(jié)構(gòu)最初的熔噴設(shè)備，其模頭為狹縫式雙槽形噴頭，即長(zhǎng)而窄的熱空氣噴出口分布在一排圓形噴絲孔的兩側(cè)。1983年，Schwarz設(shè)計(jì)了方形和三角形紡絲孔，并申請(qǐng)了專利。這種噴頭不僅可以減少熔噴過程中聚合物的降解，還可以節(jié)約能量，在提高最終纖維強(qiáng)力的同時(shí)降低了成本。纖維的直徑能達(dá)到2m以下。1995年，Schwarz又申請(qǐng)了圓形紡絲孔的熔噴設(shè)備。其紡絲孔的紡絲板與特殊的空氣蓋板組合，可形成一級(jí)和二級(jí)兩個(gè)空氣腔

7、，保證了各個(gè)熔體孔周圍氣流的均勻分配，所以紡絲孔的排數(shù)可增加（至少4排），不僅提高了生產(chǎn)率，還保證了熔噴纖維的質(zhì)量。Reifenhauser公司的Reicofil熔噴模頭Accurate公司熔噴模頭Biax FiberFilm公司的多排孔熔噴模頭小型熔噴線正在生產(chǎn)的熔噴線Reifenhauser公司的Reicofil單頭熔噴生產(chǎn)線 Reifenhauser公司的Reicofil雙頭熔噴生產(chǎn)線 雙組分熔噴系統(tǒng)螺桿擠出機(jī) #1螺桿擠出機(jī) #2計(jì)量泵熔體過濾器熔體過濾器紡絲箱體冷卻空氣 (LH)冷卻空氣 (RH)空氣抽吸裝置成網(wǎng)簾隔熱層卷繞聚合物 A聚合物 B熱空氣通入 (LH) 熱空氣通入 (RH

8、)Bi-Component Meltblown雙組分模頭示意圖四、熔噴法主要生產(chǎn)工藝參數(shù)1、熔融指數(shù)（MFI）熔噴纖維布的強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率隨原料的MFI提高而降低。因此，為使熔體細(xì)流能在熱氣流噴吹過程中得到較好的牽伸，要求原料的MFI盡可能高一些。 2、熱氣流速度在相同溫度、螺桿轉(zhuǎn)速和接收距離等條件下：但氣流速度過大，易出現(xiàn)飛花，嚴(yán)重影響布面外觀熱空氣速度纖維直徑非織造布手感由硬變軟，纖維纏結(jié)增多，纖網(wǎng)密實(shí)、光滑，強(qiáng)度有所增加3、熱空氣噴射角主要影響拉伸效果和纖維形態(tài)角度細(xì)流形成平行纖維束非織造布均勻性差角度趨于90產(chǎn)生高度分散而湍動(dòng)的氣流纖維在成網(wǎng)簾上形成無規(guī)分布各向同性性能好氣流與噴絲孔軸

9、線不同夾角時(shí)的氣流速度場(chǎng)5、接收距離（DCD）縱橫向強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度，非織造布手感蓬松、柔軟，若用作過濾材料，過濾效率和過濾阻力接收距離6、螺桿擠出速度 當(dāng)擠出量過大時(shí)，熔噴布的強(qiáng)度反而下降，尤其是MFI1000時(shí)更明顯。 強(qiáng)度達(dá)一定值后下降，可能是因?yàn)閿D出量過高時(shí)，絲條牽伸不充分，并絲嚴(yán)重，導(dǎo)致布面粘結(jié)纖維減少，從而使強(qiáng)度在溫度不變的情況下：擠出量熔噴布定量，強(qiáng)度五、熔噴法纖維（非織造布）產(chǎn)品特點(diǎn)及應(yīng)用1、過濾材料 主要利用其超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，這也是它最早及最大的應(yīng)用領(lǐng)域；對(duì)新型過濾材料的需求也是推動(dòng)熔噴纖維非織造布發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α?用熔噴布進(jìn)行過濾，凈化后的氣體或液體中沒有濾材脫落的短絨現(xiàn)象。目

10、前全世界每年使用的熔噴濾材約2萬多噸，其中65用于液體過濾，如：飲料和食品衛(wèi)生過濾、水過濾、貴金屬回收過濾、油漆及涂料等化學(xué)產(chǎn)品過濾；35用于氣體過濾，如：室內(nèi)空調(diào)機(jī)過濾、氣水分離過濾、凈化室過濾等。 2、醫(yī)用材料是目前熔噴布的第二大應(yīng)用領(lǐng)域，全世界每年的用量在1萬噸以上。在該領(lǐng)域，用量最大的是外科手術(shù)衣、手術(shù)室帷簾及消毒包扎布，還有少量用作彈性繃帶、膠帶、消炎止痛膜等。3、衛(wèi)生材料（1）在衛(wèi)生巾方面 將熔噴布插入衛(wèi)生巾的吸收芯中間，起毛細(xì)管轉(zhuǎn)移層作用 利用熔噴布的阻隔作用作為對(duì)液體滲透的阻隔層，用兩層熔噴布取代聚乙烯防滲膜（2）在成人尿片方面 在生產(chǎn)過程中，將木漿粕的短纖維混入熔噴纖維流中，形成具有良好吸收性的特種熔噴布。4、吸油材料熔噴布作為吸油材料，吸油量可達(dá)自身重量的17倍。一般是將熔噴布塞入一根由PET長(zhǎng)絲針織而成的網(wǎng)眼長(zhǎng)管中作為海上阻油、吸油的浮動(dòng)水柵；也可在海上拖輪的頭部安裝由PP熔噴布制成的集油裝置，連續(xù)地在海面清除油污。5、服裝材料（1）保暖材料 應(yīng)用最成功的是美國(guó)3M公司開發(fā)的特殊熔噴布：在熔噴成纖過程中，混入PET短纖，形成由彈性良好的PET