第八章熔噴法(1)

1、第八章 熔噴法工藝,8-1 熔噴工藝原理與過程 8-2 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用,8-1 熔噴工藝原理與過程,一、熔噴工藝原理與過程 熔噴非織造工藝是采用高速熱空氣流對(duì)模頭噴絲孔擠出的聚合物熔體細(xì)流進(jìn)行牽伸，由此形成超細(xì)纖維并收集在凝網(wǎng)簾或滾筒上，同時(shí)自身粘合而成為熔噴法非織造布。 熔噴工藝過程主要為： 熔體準(zhǔn)備 過濾 計(jì)量 熔體從噴絲孔擠出 熔體細(xì)流牽伸與冷卻 成網(wǎng),熔噴工藝原理,熱空氣,熱空氣,聚合物熔體,冷卻空氣,冷卻空氣,接收裝置,至后道工序,噴霧裝置,1、熔體準(zhǔn)備 熔噴非織造工藝使用聚酯、聚酰胺等切片原料時(shí)，必須對(duì)切片進(jìn)行干燥預(yù)結(jié)晶。聚丙烯切片通常不需要干燥。熔噴工藝主要采用螺桿擠出機(jī)對(duì)聚

2、合物切片進(jìn)行熔融并壓送熔體。 固體切片進(jìn)入螺桿后，首先在螺桿進(jìn)料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實(shí)、排氣并逐漸熔化，然后在螺桿計(jì)量段中進(jìn)一步混和塑化，并達(dá)到一定的溫度，以一定的壓力輸送到計(jì)量泵。 2、過濾 熔噴工藝中，聚合物熔體進(jìn)入模頭之前，應(yīng)經(jīng)過過濾，以濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑。常用過濾介質(zhì)有細(xì)孔燒結(jié)金屬、多層細(xì)目金屬篩網(wǎng)、石英砂等。,3、計(jì)量 熔噴工藝中采用齒輪計(jì)量泵進(jìn)行熔體計(jì)量，高聚物熔體經(jīng)準(zhǔn)確計(jì)量后才送至熔噴模頭，以精確控制纖維細(xì)度和熔噴法非織造布的均勻度。 4、 熔體從噴絲孔擠出 熔噴工藝與傳統(tǒng)紡絲具有相似原理，聚合物熔體從模頭噴絲孔擠出的歷程可分為入口區(qū)、孔流區(qū)和膨化區(qū)。

3、 熔體形成超細(xì)纖維首先要通過入口區(qū)和孔流區(qū)。在入口區(qū)，聚合物熔體由鍥狀導(dǎo)入口縮緊進(jìn)入噴絲毛細(xì)孔之前，在入口處熔體流速加快，散失的部分能量以彈性能貯存在熔體內(nèi)。其后，熔體細(xì)流進(jìn)入噴絲孔孔流區(qū)，在該區(qū)域，剪切速率增大，大分子構(gòu)象發(fā)生改變，排列比較規(guī)整。,5、熔體細(xì)流牽伸與冷卻 熔噴工藝中，從模頭噴絲孔擠出的熔體細(xì)流發(fā)生膨化脹大的同時(shí)，受到兩側(cè)高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細(xì)流被迅速拉細(xì)。同時(shí)，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細(xì)流冷卻固化成形，形成超細(xì)纖維。,6、 成網(wǎng) 熔噴工藝中，經(jīng)牽伸和冷卻固化的超細(xì)纖維在牽伸氣流的作用下，吹向凝網(wǎng)簾或滾筒，凝網(wǎng)簾下部或滾筒內(nèi)部均設(shè)有真空抽吸裝置，由

4、此纖維收集在凝網(wǎng)簾或滾筒上，依靠自身熱粘合或其他加固方法成為熔噴法非織造布。 模頭噴絲孔出口處到接收簾網(wǎng)或滾筒的距離稱為熔噴接收距離DCD。,一、影響熔噴法非織造布產(chǎn)品性能的因素 熔噴工藝的復(fù)雜性，決定了影響熔噴法非織造布產(chǎn)品性能的因素較多。聚合物原料性能以及熔噴工藝條件直接影響產(chǎn)品的性能。 影響熔噴法非織造布性能的工藝參數(shù)分在線參數(shù)和離線參數(shù)。在線參數(shù)是指在熔噴生產(chǎn)過程中可按需調(diào)節(jié)的變量，主要有聚合物熔體擠出量與溫度、牽伸熱空氣速度和溫度以及熔噴接收距離等。離線參數(shù)是指只能在設(shè)備不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才能調(diào)節(jié)的變量，如熔噴模頭噴絲孔形狀、牽伸熱空氣通道尺寸及導(dǎo)入角度等等。 研究表明，聚丙烯熔指越高，熔噴成

5、形單纖維的強(qiáng)力越低。,8-2 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用,熔噴接收距離(DCD)影響熔噴纖網(wǎng)的蓬松度和纖維之間的熱粘合程度。 通常情況下，減小接收距離，牽伸熱空氣冷卻和擴(kuò)散不充分，熔噴纖維之間的熱粘合得到改善，但產(chǎn)品的蓬松度下降，密度增加，此時(shí)纖網(wǎng)中的纖維多數(shù)呈團(tuán)聚狀排列。 當(dāng)接收距離增大時(shí)，紡絲線上纖維絲條和牽伸熱空氣的溫度均迅速下降，造成熔噴纖網(wǎng)中纖維之間熱粘合效率降低，纖維之間粘連頻度下降，此時(shí)熔噴纖網(wǎng)具有較高的蓬松度，纖網(wǎng)強(qiáng)力僅取決于纖維之間的纏結(jié)和抱合，同時(shí)可觀察到多數(shù)纖維呈伸直狀態(tài)，并出現(xiàn)較嚴(yán)重的并絲現(xiàn)象。隨著熔噴接收距離的增大，熔噴法非織造布的斷裂強(qiáng)力、頂破強(qiáng)力、撕破強(qiáng)力以及彎曲剛度均呈

6、下降趨勢(shì)，而透氣率呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。,二、產(chǎn)品應(yīng)用 目前，熔噴法非織造布的主要用于： 過濾材料 醫(yī)療衛(wèi)生用材料 環(huán)境保護(hù)材料 服裝材料 電池隔膜材料 擦拭材料 其中過濾材料應(yīng)用最廣，其次是醫(yī)療衛(wèi)生用材料、環(huán)境保護(hù)材料、服裝材料、電池隔膜材料以及擦拭材料等。,1、過濾材料 熔噴法非織造布早期的應(yīng)用主要是過濾材料，熔噴法非織造布具有纖維細(xì)、結(jié)構(gòu)蓬松、孔隙多而孔隙尺寸小的優(yōu)點(diǎn)，通過適當(dāng)?shù)暮笳?，是一種性能優(yōu)良的過濾材料。 熔噴法非織造布在過濾領(lǐng)域的應(yīng)用有氣體過濾和液體過濾，氣體過濾方面有已經(jīng)大量推廣應(yīng)用的醫(yī)用防菌口罩、室內(nèi)空調(diào)機(jī)過濾材料、汽水分離過濾材料、凈化室過濾材料等。其中醫(yī)用防菌口罩采用熔噴法非織造

7、布作為過濾介質(zhì)可大大減少細(xì)菌的透過率，其阻菌率高達(dá)98以上，而且佩戴時(shí)沒有任何不舒服的感覺。在液體過濾方面，熔噴法非織造布可用于飲料和食品過濾、水過濾、貴金屬回收過濾、油漆和涂料等化學(xué)藥品過濾等。熔噴法非織造布可與其它材料復(fù)合并制成可換式濾芯或?yàn)V袋等用于各種過濾裝置中。,2、保暖材料 保暖材料應(yīng)具有良好的保暖性，可防止或減少由導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射所引起的熱損失，并能較長(zhǎng)期使用而不改變其保暖性。實(shí)驗(yàn)表明，纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)是影響保暖材料傳熱性能的主要因素之一。 熔噴復(fù)合保暖材料和聚酯纖維絮片的傳熱率均隨蓬松率的增加而提高。蓬松率提高，纖網(wǎng)中空氣流動(dòng)加快，對(duì)流熱損失也相應(yīng)加大。 對(duì)于熔噴復(fù)合保暖材料，其厚度對(duì)透

8、氣性能影響較小，而聚酯纖維絮片隨厚度減小透氣性迅速上升。熔噴復(fù)合保暖材料中的熔噴法非織造布具有超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，因此抗風(fēng)能力較強(qiáng)。,熔噴保暖材料應(yīng)用,3、吸油材料 聚丙烯熔噴法非織造布因其材料特性和微纖結(jié)構(gòu)而成為性能良好的吸油材料，在歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已得到廣泛應(yīng)用，如海上溢油事故、工廠設(shè)備漏油以及污水處理等。1989年春，美國(guó)阿拉斯加附近的威廉王子海峽發(fā)生油輪觸礁事故，造成大面積漏油。嚴(yán)重污染了海面。當(dāng)時(shí)空運(yùn)了大約2.6萬(wàn)噸以聚丙烯熔噴法非織造布為主的吸油材料到現(xiàn)場(chǎng)，僅用了幾天時(shí)間就清理了海面，這是熔噴法非織造布成功用于海上溢油事故處理的典范。,聚丙烯熔噴法非織造布具有疏水親油的特性，耐強(qiáng)酸強(qiáng)

9、堿，密度比水小，吸油后能長(zhǎng)期浮于水面上而不變形，可循環(huán)使用和長(zhǎng)期存放。聚丙烯熔噴法非織造布制成吸油纜、吸油索、吸油鏈、吸油枕等，吸油量可達(dá)到自身重量的1050倍。 動(dòng)態(tài)吸油試驗(yàn)中，采用10時(shí)苯在水中的飽和溶液466.5g(含0.163g苯/100g水)穿透聚丙烯熔噴非織造布(重量為8.21g)，濾液中苯含量降至0.033g/100g水，苯濾除率達(dá)到79.75，動(dòng)態(tài)吸油率達(dá)到7.4。 聚丙烯熔噴法非織造布用于壓縮空氣油水分離凈化器時(shí)，過濾精度可達(dá)到0.8m，過濾效率達(dá)到99.99，最高工作壓力1.0MPa，壓差0.1MPa，使用壽命超過8000h。,4、電池隔膜 隔膜材料是蓄電池的重要組成部件，通常置于正負(fù)