该种结构可得到较大的喷丝孔长径比,模头清洁 较方便,但加工精度和装配精度要求高,目前应用 较少。
5.空气加热器 熔喷工艺需用大量的热空气。空压机输出的压缩空 气经除湿过滤后输送到空气加热器加热,然后再送至 熔喷模头组合件。空气加热器是压力容器,同时要抵 抗高温空气的氧化作用,因此材料必须选用不锈钢。
接线.接收装置 熔喷工艺接收装置的类型主要有: 滚筒式 平网式 立体成型(芯轴) :生产滤芯用装置
滤芯的结构为外层纤维粗,内层纤维细,外层疏松,内层 紧密的渐变径渐紧结构。独特的梯度深层过滤形成了立体滤 渣效果,具有高孔隙率、高截留率、大纳污量、大流量、低 压降的特点。
本节主要内容: 一、熔喷非织造布的结构与性能 二、影响熔喷产品性能的因素 三、熔喷产品的应用
熔喷法非织造布的特点之一是纤维细度较小,通常 小于10μm,大多数纤维细度在1~4μm。 从熔喷模头喷丝孔到接收装置的整条纺丝线上各种 作用力无法保持平衡(高温高速气流的拉伸力波动、 冷却空气的速度和温度等的影响),使熔喷纤维细度 大小不一。 纺粘法非织造布纤网中纤维直径的均匀度明显好于 熔喷纤维,因纺粘工艺中,纺丝工艺条件是稳态的, 牵伸和冷却条件变化波动较小。
一、熔喷的工艺原理 熔喷非织造工艺是利用高速热空气对模头喷丝孔挤 出的聚合物熔体细流进行牵伸,由此形成超细纤维并凝 聚在凝网帘或滚筒上,并依靠自身粘合而成为非织造布。
熔喷纤维和纺粘纤维比较: 纤维长度: 纺粘为长丝,熔喷为短纤维。 纤维强力: 纺粘纤维强力熔喷纤维强力。 纤维细度: 熔喷纤维比纺粘纤维细。
1.上料机 安装于挤出机料斗之上。上料机的功能是将聚合 物切片抽吸至螺杆挤出机料斗,通常具有自动功能, 可按整个生产线的产量来设定单位时间的送料量。
2.螺杆挤出机 参见第六章相关内容。 3.计量泵 参见第六章相关内容。 4.熔喷模头组合件 模头组合件是熔喷设备中最关键的部分,其中最重 要的部分包括: (1)聚合物熔体分配系统 (2)模头系统
4、熔体挤出量 单位:g/hole/min 该参数如何调节?如何测试? 挤出量增加,纤维直径增加,熔喷非织造布的相对强 度减小。
(2)模头系统(模头-die) 喷丝板、气板、加热保温元件等组成。 熔喷产品的均匀度与模头密切关系。通常,熔喷模 头的加工精度要求高,故模头制造成本昂贵。 喷丝孔常呈单排排列,长径比大于10。
Exxon公司早期研制的熔喷模头,上下模体结合面 上各自加工出微细的凹槽,然后上下模体贴合即可形 成一排喷丝孔。
二、工艺流程与设备 (一)熔喷的工艺流程 聚合物准备→熔融挤压→计量泵→熔喷模头组合件→ 熔体细流拉伸→冷却→接收装置 (二)熔喷设备 主要设备:上料机、螺杆挤出机、计量泵、熔喷模头 组合件、空压机、空气加热器、接收装置、卷绕装置。 生产聚酯等原料,还需要切片干燥装置。生产辅助 设备主要有模头清洁炉、静电施加装置和喷雾装置等。
离线参数:只能在设备不运转时才能调节的参数,如 喷丝孔的形状、拉伸热空气通道尺寸和夹角等。
(一)聚合物 聚合物分子量越低,熔融流动指数(MFI)越高,熔 体粘度越低,越能适合于熔喷工艺较弱的牵伸作用。 熔融指数越高,熔喷形成单纤维的强力越低,纤网 的强力也低。
立体成型(芯轴): 采用立体接收装置,分间歇式接收和连续式接收。 (1) 间歇式接收装置 接收装置来回移动,纤维多层缠绕在芯轴上; 改变接收距离,生产具有密度梯度的滤芯; 改变芯轴尺寸,生产不同内径的滤芯。 每根滤芯制成后需更换芯轴,因此生产效率较低。
DCD↓,热空气冷却和扩散不充分,粘合效果得到 改善,产品蓬松度下降(纤维多呈团聚状)。产品强 力提高。 DCD↑,熔喷非织造布强力(拉伸、顶破撕破强力) 及弯曲刚度均下降;透气率增长。
熔喷纤维的结晶度和取向度比纺粘法的小。因此 熔喷纤维的强度较差,故纤网的强力也较差。几种PP 纤维的强度如下表: PP短纤维 纺粘PP纤维 熔喷PP纤维 纤维单强 3.9~6.4 (cN/dtex) 2.9~4.9 1.5~2.0
因熔喷成形的纤维强度较差,熔喷法非织造布实 际应用时,主要是应用其超细纤维的特点。
我国,熔喷非织造布研究大约在50年代末、60年代 初,所研究的设备是间歇式的。到 60 年代末、 70 年代 初中国间歇式熔喷设备的台数已达到 200 台以上。大约 在 92-94 年间从美国、德国引进连续式生产线。到目前 为止,估计全国仍有 300 台以上的间歇式熔喷设备在运 转。2006 年全国熔喷非织造布的产量已超过 2万 吨,其 中 70% 左右都是连续式熔喷设备生产的。由于连续熔喷 设备单线产量高、用人少、管理方便,今后发展熔喷非 织造布生产,主要指发展连续式熔喷设备。 从20世纪80年代开始,熔喷法非织造布增长迅速, 保持了10%~12%的年增长率。
2、熔喷温度(熔体温度) 指熔喷模头的温度。温度越高,熔体粘度越低,纤 维越细。 但熔体粘度过小会造成熔体细丝的过度牵伸,形成 的超短超细的纤维会飞散到空中而无法收集,因此熔 喷工艺中聚合物熔体粘度并不是越小越好。
3、接收距离(DCD-Distance of Collector to Die) 纤网强力除取决于纤维本身的强力外还取决于纤维 之间的热粘合程度。热粘合程度受接收距离(DCD)的影 响尤为显著。
种聚合物原料,均有对应的熔喷工艺,如在加热温度、 螺杆长径比、螺杆形式、原料干燥工艺等方面都有一定 的差异。
烯烃类和酯类聚合物原料熔喷工艺的差异 原料品种 模头温度 热空气温度 干燥工艺
烯烃类聚合物原料(如聚丙烯)的聚合度较高,因此加 热温度高于其熔点100℃以上方能顺利熔喷,而聚酯加 热温度稍高于其熔点就可熔喷。烯烃类原料一般不需要 干燥。而聚酯必须进行切片干燥。
熔喷产品的性能主要指物理机械性能,如产品的 强力、透气性、纤维直径等,因熔喷工艺复杂故影响 因素较多。 影响产品 性能因素 聚合物原料 工艺参数
在线参数:在熔喷生产过程中可按需要调节的参数, 如熔体挤出量、熔体温度、拉伸热空气的温度和初始 速度、接收距离等。
(2)连续式接收装置 接收芯轴呈悬臂梁形式,内有输出管状滤芯的传动轴, 传动轴头端有螺纹,将管状滤芯从接收芯轴上拔出并输送 至切割系统。 生产有密度梯度的滤芯时,应配多个不同接收距离的 模头。 熔喷模头1 熔喷模头2 管状滤芯
7. 辅助设备 熔喷生产线最主要的辅助设备就是模头清洁炉。熔 喷模头生产一段时间后会发生堵孔现。