第一章熔噴法纖維成形技術

熔噴法纖維成形技術一、概述二、熔噴法纖維成形原理三、熔噴法纖維成形設備四、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)品特點及應用當前1頁，總共43頁。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流受到極度的拉伸而形成極細的纖維，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。當前2頁，總共43頁。2、熔噴法纖維非織造布的發(fā)展與現(xiàn)狀20世紀50年代初期美國海軍研究所研究氣流噴射紡絲法放棄20世紀70年代后期美國艾克森公司將該技術轉為民用得到發(fā)展我國開發(fā)較早，主要研究工藝理論和產(chǎn)品開發(fā)，在生產(chǎn)設備的研究、設計和制造方面落后一、概述當前3頁，總共43頁。二、熔噴法纖維成形原理當前4頁，總共43頁。熔噴工藝原理當前5頁，總共43頁。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)長絲進行鋪網(wǎng)，然后經(jīng)粘合、后整理等工序制成產(chǎn)品。氣流成網(wǎng)熱軋粘合針刺或當前6頁，總共43頁。①聚合物都要在熔融狀態(tài)下由噴絲孔擠出②纖網(wǎng)可經(jīng)熱粘合（面粘合或點粘合）或自身粘合加固成非織造布①紡粘法中：驟冷空氣冷卻，同時拉伸，形成連續(xù)長絲，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)②紡粘法：纖網(wǎng)加固方式多，除熱粘合外，還可采取針刺、水刺、化學粘合等多種手段熔噴法：主要依靠熱粘合或自身粘合相同點不同點1.與紡粘法的異同當前7頁，總共43頁。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—→后整理或特殊整理當前8頁，總共43頁。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，輸入螺桿擠出機當前9頁，總共43頁。 熔融擠出——在螺桿擠出機的進料端，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)過充分攪拌混合后進入螺桿擠出機，加熱成為熔體，最后由計量泵經(jīng)過濾器將熔體送入噴絲板。在熔噴工藝中，一般擠出機也借其剪切作用與熱降解作用來降低聚合物的分子量。當前10頁，總共43頁。 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，噴絲孔必須排成一直線，上下兩側開有高速氣流的噴出孔。傳統(tǒng)纖維成形熔噴法纖維成形當前11頁，總共43頁。 纖維冷卻——在噴絲板的兩側有大量的室溫空氣同時被吸入，與含有超細纖維的熱空氣流相混，使其降溫，熔融的超細纖維冷卻固化。當前12頁，總共43頁。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的成網(wǎng)簾上凝集成網(wǎng)。當前13頁，總共43頁。 粘合（固網(wǎng)）——上面談到的自身粘合加固，對于某些用途的熔噴布來說已經(jīng)足夠了，如：要求纖網(wǎng)有較蓬松的結構、良好的空氣保有率或空隙率等。而對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手段。熱軋粘合當前14頁，總共43頁。保暖材料過濾材料當前15頁，總共43頁。熔噴法纖維非織造布工藝特點⑴工藝流程短，生產(chǎn)效率高；⑵纖維極細，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；⑶纖維取向度較差，纖網(wǎng)強度低；⑷能耗大。當前16頁，總共43頁。三、熔噴法纖維成形設備熔噴生產(chǎn)線組成德國Reifenhauser(萊芬豪斯）公司的熔噴法纖維非織造布生產(chǎn)線示意圖當前17頁，總共43頁。電氣控制系統(tǒng)熔噴設備主機加熱系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)液壓系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)核心喂料系統(tǒng)螺桿擠壓機過濾系統(tǒng)紡絲組件噴絲模頭接收網(wǎng)系統(tǒng)卷繞機構當前18頁，總共43頁。（1）喂料系統(tǒng)工大實驗線喂入及螺桿擠出機當前19頁，總共43頁。（2）過濾系統(tǒng)（3）熔噴噴絲板（模頭）當前20頁，總共43頁。模頭使熔體流經(jīng)每個噴絲孔的阻力和流經(jīng)時間相等模尖（下部）均流管道：（上部）

過濾層：預成形板：噴絲板對熔體起過濾作用，防止雜質阻塞噴絲孔使熔體順利流入噴絲孔當前21頁，總共43頁。均流管道當前22頁，總共43頁。熔噴纖維噴絲板構造噴絲板橫剖面示意圖噴絲板立體結構圖一般熔噴噴絲板孔徑為0.3～0.4mm，噴絲孔間距為12～16孔/cm。當前23頁，總共43頁。熔噴纖維噴絲孔結構最初的熔噴設備，其模頭為狹縫式雙槽形噴頭，即長而窄的熱空氣噴出口分布在一排圓形噴絲孔的兩側。1983年，Schwarz設計了方形和三角形紡絲孔，并申請了專利。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，在提高最終纖維強力的同時降低了成本。纖維的直徑能達到2μm以下。當前24頁，總共43頁。 1995年，Schwarz又申請了圓形紡絲孔的熔噴設備。其紡絲孔的紡絲板與特殊的空氣蓋板組合，可形成一級和二級兩個空氣腔，保證了各個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量。當前25頁，總共43頁。Reifenhauser公司的Reicofil熔噴模頭Accurate公司熔噴模頭當前26頁，總共43頁。BiaxFiberFilm公司的多排孔熔噴模頭當前27頁，總共43頁。小型熔噴線當前28頁，總共43頁。正在生產(chǎn)的熔噴線當前29頁，總共43頁。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)線當前30頁，總共43頁。雙組分熔噴系統(tǒng)螺桿擠出機#1螺桿擠出機#2計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)當前31頁，總共43頁。Bi-ComponentMeltblown雙組分模頭示意圖當前32頁，總共43頁。四、熔噴法主要生產(chǎn)工藝參數(shù)1、熔融指數(shù)（MFI） 熔噴纖維布的強度和斷裂伸長率隨原料的MFI提高而降低。因此，為使熔體細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。當前33頁，總共43頁。

2、熱氣流速度 在相同溫度、螺桿轉速和接收距離等條件下：但氣流速度過大，易出現(xiàn)飛花，嚴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，纖維纏結增多，纖網(wǎng)密實、光滑，強度有所增加當前34頁，總共43頁。3、熱空氣噴射角

主要影響拉伸效果和纖維形態(tài)角度↓細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當前35頁，總共43頁。氣流與噴絲孔軸線不同夾角時的氣流速度場當前36頁，總共43頁。5、接收距離（DCD）縱橫向強度↓，彎曲強度↓，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↑當前37頁，總共43頁。6、螺桿擠出速度當擠出量過大時，熔噴布的強度反而下降，尤其是MFI＞1000時更明顯。強度達一定值后下降，可能是因為擠出量過高時，絲條牽伸不充分，并絲嚴重，導致布面粘結纖維減少，從而使強度↓在溫度不變的情況下：擠出量↑熔噴布定量↑，強度↑當前38頁，總共43頁。五、熔噴法纖維（非織造布）

產(chǎn)品特點及應用1、過濾材料主要利用其超細纖維結構，這也是它最早及最大的應用領域；對新型過濾材料的需求也是推動熔噴纖維非織造布發(fā)展的主要動力。用熔噴布進行過濾，凈化后的氣體或液體中沒有濾材脫落的短絨現(xiàn)象。當前39頁，總共43頁。目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、油漆及涂料等化學產(chǎn)品過濾；35％用于氣體過濾，如：室內(nèi)空調(diào)機過濾、氣水分離過濾、凈化室過濾等。

當前40頁，總共43頁。2、醫(yī)用材料是目前熔噴布的第二大應用領域，全世界每年的用量在1萬噸以上。在該領域，用量最大的是外科手術衣、手術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。當前41頁，總共43頁。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，起毛細管轉移層作用★利用熔噴布的阻隔作用作為對液體滲透的阻隔層，用兩層熔噴布取代