熔喷知识

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一、熔喷法非织造布
熔喷技术源于20世纪50年代,是冷战时期,美国海军为了收集高层大气中的放射性微粒而研发的一种制造具有超细过滤效果材料的空气过滤技术。
熔喷法非织造布生产工艺(Melt Blown)是一种由熔体直接纺丝成网工艺,熔喷法非织造布是采用熔喷法工艺制造的非织造布。常将熔喷法非织造布简称成为熔喷布,用“M”,“MB”代表熔喷法非织造布生产系统或产品。
二、熔喷法非织造布生产工艺
图1熔喷法非织造布工艺流程示意图
白世峰注:图中的T—温度,F—流量,V—速度
目前,熔喷法非织造布生产工艺主要有Exxon和Biax两种,其中绝大部分为埃克森(Exxon)工艺,其特点是采用单排喷丝孔,高温的聚合物熔体从喷丝板中央的喷丝孔喷出,然后被从两侧以一定角
度吹出的高温气流牵伸,最后在收集装置上依靠纤维的余热自固结成熔喷布。
三、熔喷法非织造布生产线的组成
熔喷法生产线的设备简单,各系统的功能与基本设备包括:
1.熔体制备系统,将聚合物原料加工成品质均匀,压力稳定的纺丝熔体:原料输送、计量混合、螺杆挤压机、熔体过滤器、纺丝泵;
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2.牵伸气流系统,产生高温牵伸气流:牵伸风机、空气加热器;
3.纺丝系统,将熔体纺制成超细纤维:纺丝箱、喷丝板组件;
4.接收装置,接收纤网并凝聚成布:接收装置、成网风机;
5.收卷装置,收卷熔喷布并进行分切:卷绕机
四、熔喷法非织造布生产工艺流程
熔喷法非织造布生产工艺具有工艺流程短(从投料到形成产品仅需十多分钟时间),
图2 熔喷法非织造布的生产流程
聚合物原料由输送装置经过计量、混合后,进入螺杆挤压机加工熔融成为熔体。在滤除杂质后,进入纺丝泵(计量泵)。经过计量加压后,即成为压力稳定、流量稳定、分布均匀的熔体,这些高温熔体进入纺丝箱后,由其内部的熔体通道均匀分配至喷丝组件。
另一方面,由牵伸风机产生的压力气流进入空气加热器后,便成为高温的牵伸气流,由管道送入纺丝
箱内的牵伸气流通道,然后从喷丝板两侧的通道对着从熔喷头喷出的熔体喷射,熔体在这种高温、高速气流的作用下被牵伸成微米级的超细纤维。
牵伸气流及纤维喷射到在接收装置上后,纤维依靠余热凝聚成熔喷布。
五、生产工艺及熔喷布产品的特点
从图2可见,熔体制备流程与纺粘法工艺是完全一样的,生产流程中有差异的地方是:
1.除了熔体进入纺丝箱外,热的牵伸气流也进入纺丝箱内,并一起从喷丝组件中喷出,生产现场的温度较高,牵伸气流噪音较大;
2. 在收集装置上依靠纤维的余热自固结成熔喷布,一般不需要其他固结设备(如热轧机等),主体设备配置较为简单。
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3.熔喷系统的收集装置有很多种形式,而纺粘法工艺一般只能用网带接收。在一些熔喷系统,接收装置甚至不需成网风机。
4.熔喷法生产工艺的冷却装置并不是必需的,但在有冷却装置的情况下,产品的一些性能会得到改善,而纺粘法工艺必须配置冷却装置。
5.熔喷法非织造布的纤维直径是杂乱、不一,而呈一定规律分布的,就是同一根纤维,其各处的直径也是不等的,但平均直径远小于纺粘布,而且结构较为致密。而纺粘法非织造布的纤维直径是均匀一致的,纤网的结构疏松。
图3 纺粘法纤维(左)与熔喷法纤维(右)
6.熔喷法非织造布的纤维直径分布在2~10µm,因此,所需的牵伸速度可达音速或更高(340~500m/s),而纺粘法工艺的牵伸速度一般仅在40~100m/s。
7. 熔喷法非织造布的纤维之间是依靠余热自粘合的。因此,熔喷布的强度远低于纺粘布,断裂伸长也较小,不耐磨、不以独立使用。
8. 熔喷法工艺所用的喷丝板为单排孔,每一米幅宽的孔数仅有1380~1960个,在运行中不能有任何喷丝孔出现堵塞现象,使用周期较短;而纺粘法工艺孔数为5000~7000个,运行中允许堵塞一些喷丝孔。因此,在单孔流量相同的条件下,熔喷布的产量不到同幅宽纺粘布的1/3,目前每一米幅宽的平均产量仅在50kg/小时左右。
9. 熔喷布的质量与喷丝板与接收装置间的距离(接收距离DCD)的大小有关,DCD的大小决定了产品的特性和用途(使用领域),这是熔喷布生产过程中的一个非常重要的工艺参数。而纺粘工艺不一定需要调节接收距离,接收距离一般仅影响纺粘布的均匀度。
10. 由于熔喷工艺采用热气流牵伸,产量较低,而原料价格也比纺粘工艺高,因此,单产能耗会比纺粘法多2~4倍,生产成本较高。
六、熔喷法非织造布生产工艺用的原料
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用于熔喷法非织造布用的原料种类很多,目前有90%以上的熔喷法非织造布都是使用PP(聚丙烯)原料制造的。熔喷法非织造布原料的熔体流动指数(MFI)比纺粘法非织造布原料高很多,可达800~1500。目前,国内市场已能提供一般的熔喷原料。
此外:PET(聚酯)、PE(聚乙烯)、PLA(聚乳酸)、聚脂基PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯类聚合物)、弹性PU(聚氨酯)、NL6(聚酰胺6)、PEA(聚酰胺脂)、聚三氟氯乙烯、PPS(聚苯硫醚)等均可用作熔喷法非织造布的原料。
七、影响熔喷布质量的主要因素
聚合物的MFI大小:MFI越大,熔体越容易被牵伸为较细的纤维,产品的阻隔性能越好;
熔体温度(Tm)和流量(Fm):温度越高,熔体的流动性越好,但机械性能会下降;流量越小,产品的阻隔性能越好,过滤效率越高;
牵伸气流温度(Ta)和流量(Fa):温度越高,熔体越容易被牵伸为较细的纤维;流量越大,纤维越细,阻隔性能越好;
成网气流:成网气流的均匀度影响产品的均匀度,流量的大小影响产品的密度和过滤效率;
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接收距离(DCD):DCD的大小影响产品的基本特性,DCD较小时,产品的密度较高,成网幅宽较大,并丝量少,静水压增加,阻隔性提高;DCD较大时,产品蓬松,幅宽缩窄,静水压及过滤效率下降。
八、熔喷法非织造布生产的特殊过程
接收方法:熔喷法非织造布的特性与接收方法相关,有水平及垂

本文发布于:2024-09-22 05:42:28,感谢您对本站的认可!

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