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，而透氣率呈增長趨勢。,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、對流和輻射所引起的熱損失，并能較長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，對流熱損失也相應(yīng)加大。 對于熔噴復(fù)合保暖材料，其厚度對透

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2.6萬噸以聚丙烯熔噴法非織造布為主的吸油材料到現(xiàn)場，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，吸油后能長期浮于水面上而不變形，可循環(huán)使用和長期存放。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)