【正文】 該熔噴數(shù)學(xué)模型可以算出沿紡絲線任何位置的纖維直徑、纖維應(yīng)力和纖維溫度，還可算出纖維振動(dòng)的幅度和頻率。 95 熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展 不同氣流通道寬度的氣流速度場(chǎng) 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展 氣流與噴絲孔軸線不同夾角時(shí)的氣流速度場(chǎng) 第九章 熔噴法工藝 167。計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)吻合，顯示了對(duì)熔噴關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)的應(yīng)用前景。 95 熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展 冪律指數(shù)顯著影響分配系統(tǒng)出口處的流率均勻性。 95 熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展 熔噴組合模頭衣架型熔體分配系統(tǒng)示意圖 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展 雙組分聚合物原料熔噴非織造布的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu) 第九章 熔噴法工藝 167。熔噴工藝與設(shè)備已有很大的進(jìn)展，從單一聚合物原料、圓截面紡絲發(fā)展為多種原料復(fù)合熔噴、異形截面纖維紡絲等，出現(xiàn)了利用高壓靜電場(chǎng)中的靜電力來(lái)生產(chǎn)超細(xì)纖維的靜電熔融紡絲工藝 (EMS工藝 )。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 電阻 (Ω) ≤ 水分 (％ ) ≤1 拉伸強(qiáng)度 (MPa) ≥ 酸失重 (％ ) ≤2 孔率 (％ ) ≥65 最大孔徑 (μm) ≤45 鐵含量 (％ ) ≤ 錳含量 (％ ) ≤ 游離氯含量 (％ ) ≤ 還原高錳酸鉀物(mL/g) ≤15 尺寸穩(wěn)定性 (％ ) ≤1 聚丙烯熔噴電池隔膜的理化性能要求 第九章 熔噴法工藝 167。 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(guò)濾精度可達(dá)到 ， 過(guò)濾效率達(dá)到 ％，最高工作壓力 ， 壓差 ， 使用壽命超過(guò) 8000h。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 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。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 保暖材料蓬松率與傳熱率的關(guān)系 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 第九章 熔噴法工藝 167。實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)駐極整理的聚丙烯熔噴非織造布在自然狀態(tài)下存放1440小時(shí)后，濾效保持不變。因此，要提高過(guò)濾效率，必須減小纖維直徑并增加熔噴非織造布的密度，但會(huì)造成過(guò)濾阻力的明顯增加。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 過(guò)濾材料 熔噴法非織造布早期的應(yīng)用主要是過(guò)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(guò)適當(dāng)?shù)暮笳?，是一種性能優(yōu)良的過(guò)濾材料。 第九章 熔噴法工藝 167。熔噴工藝中，在高聚合物熔體擠出量的條件下，需適當(dāng)提高牽伸熱空氣速度來(lái)補(bǔ)償高擠出量引起的產(chǎn)品強(qiáng)力下降的不良影響。 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 熔噴纖維直徑、產(chǎn)量和聚合物熔體擠出量之間的關(guān)系 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 聚合物熔體擠出量越大，則整條熔噴生產(chǎn)線的產(chǎn)量也越大。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下降趨勢(shì)，而透氣率呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。如纖網(wǎng)密度增加，則對(duì)提高纖網(wǎng)的斷裂強(qiáng)力有利，但拉伸斷裂伸長(zhǎng)減小。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。 第九章 熔噴法工藝 167。 第九章 熔噴法工藝 167。 93 熔噴設(shè)備 利用兩股空氣流的熔噴工藝 第九章 熔噴法工藝 167。 93 熔噴設(shè)備 其他熔噴工藝與設(shè)備 離心法熔噴工藝： 利用離心力使聚合物熔體變成短纖維并成網(wǎng)的熔噴法工藝。 93 熔噴設(shè)備 美國(guó) Biax fiberfilm公司熔噴系統(tǒng)原理圖 第九章 熔噴法工藝 167。 Biax fiberfilm公司熔噴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，熔噴模頭系統(tǒng)的加熱依靠牽伸熱空氣，沒(méi)有其他的電加熱裝置，設(shè)備投資較小。 1984年 Accurate公司開(kāi)發(fā)出第一條 20英寸寬的熔噴生產(chǎn)線，包括空壓機(jī)、空氣加熱器、樹(shù)脂喂料機(jī)、擠出機(jī)、過(guò)濾網(wǎng)切換裝置、計(jì)量泵、組合式熔噴模頭系統(tǒng)、收集裝置、卷繞機(jī)等，全套設(shè)備由計(jì)算機(jī)控制。 93 熔噴設(shè)備 德國(guó) Reifenhauser公司的 Reicofil雙頭熔噴生產(chǎn)線 第九章 熔噴法工藝 167。 93 熔噴設(shè)備 SCTR清潔爐 第九章 熔噴法工藝 167。 較小的熔噴模頭可采用一般的電阻爐加熱保溫 ， 保溫溫度 420～ 450℃ ， 保溫時(shí)間 4～ 8小時(shí) ， 并隨爐冷卻至常溫 。連續(xù)式接收裝置生產(chǎn)具有密度梯度的濾芯時(shí) ， 應(yīng)配置多個(gè)不同接收距離的熔噴模頭 。 93 熔噴設(shè)備 生產(chǎn)熔噴濾芯時(shí) ， 可采用立體接收裝置 ， 分間歇式立體接收和連續(xù)式立體接收 。 1℃ 的范圍內(nèi) 。 93 熔噴設(shè)備 Kasen公司熔噴模頭 第九章 熔噴法工藝 167。 93 熔噴設(shè)備 熔噴模頭中 ， 牽伸熱空氣通道的設(shè)計(jì)也是非常重要的 ， 要求在整個(gè)熔噴模頭長(zhǎng)度方向上保持熱空氣流噴出速度和流量一致 ， 以獲得均勻的熔噴纖網(wǎng) 。 93 熔噴設(shè)備 Exxon公司早期研制的熔噴模頭 第九章 熔噴法工藝 167。 93 熔噴設(shè)備 (2)模頭系統(tǒng) 熔噴模頭系統(tǒng)是整個(gè)組合件中另一重要部分。 第九章 熔噴法工藝 167。當(dāng)需要較大單位面積質(zhì)量的熔噴法非織造布時(shí)，通常將熔噴超細(xì)纖維一層層疊加上去，這樣，產(chǎn)品的均勻度比進(jìn)口設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品好，并可采用較小的接收距離，使產(chǎn)品密度增加，同時(shí)產(chǎn)品的彎曲剛度也比進(jìn)口設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品大得多。 第九章 熔噴法工藝 167。 紡粘法與熔噴法屬兩種完全不同的牽伸工藝，為了制取更細(xì)旦的纖網(wǎng)，紡粘法工藝中結(jié)合熔噴的牽伸原理，已有新的工藝突破。 92 熔噴工藝原理與過(guò)程 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)。 膨化區(qū)熔體細(xì)流直徑大于噴絲孔徑的膨化現(xiàn)象 ，表現(xiàn)出熔體彈性和流動(dòng)曲線的非牛頓性 ， 可解釋為高聚物柔性長(zhǎng)鏈分子的粘彈性的宏觀表現(xiàn) 。 92 熔噴工藝原理與過(guò)程 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。 92 熔噴工藝原理與過(guò)程 熔噴過(guò)程 第九章 熔噴法工藝 167。 由于 MA側(cè)鏈的存在 ，最終產(chǎn)品的模量低 、 彈性好 。 因?yàn)?LLDPE沒(méi)有長(zhǎng)鏈分枝 ，而且 MWD分布較窄 ， 所以 LLDPE容易熔噴成更細(xì)的纖維 。 某些高 MFI的樹(shù)脂中還加入了降解添加劑 ， 以便在擠出機(jī)中降低熔體粘度和縮小分子量分布范圍 ， 因此較適合熔噴加工工藝 。 對(duì)于吸油材料以及保暖材料等 ， 僅考慮纖維細(xì)度的話 ， 可使用高 MFI的切片 ， 產(chǎn)量高 ， 能耗低 。 重點(diǎn)應(yīng)考慮以下幾方面： ? 添加劑 為了保證聚合物切片的貯存 、 加工和最終應(yīng)用的穩(wěn)定性 ， 聚合物切片生產(chǎn)時(shí)一般都加入一些添加劑 。 (4)有利于制成超細(xì)纖維 與其他聚合物原料相比 ， 如果聚丙烯熔體的粘度很低 、 分子量分布很窄 ， 則熔噴時(shí) ， 同樣的能耗和同樣的牽伸條件下可得到較細(xì)的纖維 。 91 熔噴工藝應(yīng)用的原料 聚丙烯用于熔噴工藝有以下特點(diǎn)： (1)聚合物熔體粘度可以按需控制 熔體粘度控制方法主要有：使用氧化劑或過(guò)氧化劑；依靠螺桿擠出機(jī)的機(jī)械剪切作用；控制工作溫度進(jìn)行熱降解。因此，改善聚合物切片原料生產(chǎn)環(huán)境，優(yōu)化切片生產(chǎn)工藝，降低切片含雜量，可有效延長(zhǎng)熔噴模頭更換周期，減少耗能，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本。 分子量分布越集中，大分子的分子量均等性好，便于均勻受熱、熔融并得到均勻的纖網(wǎng)，因此，熔噴工藝要求聚合物原料的分子量分布盡量集中。對(duì)熔噴工藝來(lái)說(shuō)，一般認(rèn)為聚合物原料分子量低、分子量分布窄有利于熔噴纖網(wǎng)的均勻性。 聚合物切片原料的性能與熔噴工藝密切相關(guān)，主要的參數(shù)有： ? 聚合物種類 ? 分子量及其分布 ? 聚合物降解性能 ? 切片形狀 ? 含雜 第九章 熔噴法工藝 167。美國(guó)的 Kimbleclark公司為了克服熔噴法非織造布強(qiáng)力低的缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了熔噴非織造布與紡絲成網(wǎng)非織造布疊層材料，即 SMS復(fù)合材料，大量應(yīng)用于手術(shù)服、過(guò)濾材料等，有力地推動(dòng)了熔噴非織造布的發(fā)展。 95 熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展 第九章 熔噴法工藝 發(fā)展簡(jiǎn)況： ? 熔噴法工藝是聚合物擠壓法非織造工藝中的一種，起源于 20世紀(jì) 50年代初。 92 熔噴工藝原理與過(guò)程 167。 M公司，德國(guó)的Reifenhaeuser公司等。 第九章 熔噴法工藝 熔噴非織造工藝的特點(diǎn)： ? 能耗大 ? 超細(xì)纖維纖網(wǎng)結(jié)構(gòu) ? 過(guò)濾、阻菌、吸附方面有突出的優(yōu)點(diǎn) ? 纖維取向度較差 ? 纖維強(qiáng)力低 第九章 熔噴法工藝 167。烯烴類聚合物原料幾乎不含水，因此熔噴時(shí)一般不需要干燥。 而其他熱塑性高聚物熔噴時(shí)考慮用熔體粘度或特性粘度來(lái)反映原料的分子量大小 。 91 熔噴工藝應(yīng)用的原料 對(duì)于聚合物熔體來(lái)說(shuō) ， 要求均勻發(fā)生降解 ， 避免聚合物熔體降解不一致而造成粘度不均勻 ， 分子量分布離散 。 隨科技的進(jìn)步， MFI為 12的聚丙烯很快就為 MFI35的所取代，同時(shí)出現(xiàn)了專為熔噴工藝所用的聚丙烯，其 MFI高達(dá) 1500。 91 熔噴工藝應(yīng)用的原料 聚丙烯切片的 MFI、 MWD與牽伸空氣溫度的關(guān)系 第九章 熔噴法工藝 167。 91 熔噴工藝應(yīng)用的原料 不同 MFI聚丙烯切片的熔體粘度與切變率的關(guān)系 第九章 熔噴法工藝 167。 91 熔噴工藝應(yīng)用的原料 ? MFI 美國(guó)熔噴工藝常用的聚丙烯切片的 MFI達(dá)到 400、800、 1200等 ， 我國(guó)尚未批量生產(chǎn) ， 仍依賴于進(jìn)口 。 91 熔噴工藝應(yīng)用的原料 聚丙烯切片的 MFI與熔噴能耗的關(guān)系 第九章 熔噴法工藝 167。 聚酰胺 (PA) 參見(jiàn)第八章相關(guān)內(nèi)容 。 EVA熔噴法非織造布的纖維細(xì)度比聚丙烯的要粗 ， 通常為 8～ 10μm。 熔噴工藝過(guò)程主要為： ? 熔體準(zhǔn)備 ? 過(guò)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) 第九章 熔噴法工藝 167。 過(guò)濾 熔噴工藝中，聚合物熔體進(jìn)入模頭之前，應(yīng)經(jīng)過(guò)過(guò)濾，以濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑。 第九章 熔噴法工藝 167。根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察，聚丙烯熔噴工藝中最大膨化的位置根據(jù)不同工藝條件而變化，通常在距離噴絲孔 ～ 5mm的范圍內(nèi)，熔體細(xì)流膨化位置和大小與熔噴模頭結(jié)構(gòu)、噴絲孔的幾何形狀以及聚合物熔體在噴絲孔中流動(dòng)狀況等有關(guān)。 92 熔噴工藝原理與過(guò)程 紡絲速度可根據(jù) VF=Q 9000/d得出與纖度的函數(shù)關(guān)系。 Shambaugh研究了聚丙烯熔噴工藝的能耗，其要點(diǎn)如下： ? 纖維的細(xì)化主要取決于熱空氣的動(dòng)能。 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。 第九章 熔噴法工藝 167。目前熔噴工藝中主要采用衣架型聚合物熔體分配系統(tǒng)，詳細(xì)討論見(jiàn)167。先在上下模體結(jié)合面上各自加工出微細(xì)的凹槽，然后上下模體貼合，校正后即可形成一排噴絲孔。對(duì)于機(jī)械鉆孔等，由于加工上的難度，噴絲孔的長(zhǎng)徑比不能做到很大，但模頭壽命較長(zhǎng)。 93 熔噴設(shè)備 Nippon Kodoski公司熔噴模頭 第九章 熔噴法工藝 167。 加熱器內(nèi)腔設(shè)置多個(gè)折流板 ， 可延長(zhǎng)空氣在加熱器內(nèi)腔滯留時(shí)間 ， 以提高熱交換效率 。 美國(guó) Accurate公司熔噴生產(chǎn)線的模頭系統(tǒng)以及螺桿擠出機(jī)等安裝在一個(gè)升降平臺(tái)上 ， 通過(guò)升降平臺(tái)來(lái)調(diào)節(jié)熔噴接收距離 ， 接收滾筒的水平位置不可調(diào) 。 93 熔噴設(shè)備 連續(xù)式立體接收裝置 。 熔噴模頭生產(chǎn)一段時(shí)間后會(huì)發(fā)生堵孔現(xiàn)象 ， 影響產(chǎn)品均勻性和外觀 ， 這時(shí)需要更換熔噴模頭 。 燃油式清潔爐運(yùn)行成本低于電加熱方式 ， 但安裝和維護(hù)成本較高 。 93 熔噴設(shè)備 德國(guó) Reifenhauser公司的熔噴生產(chǎn)線 第九章 熔噴法工藝 167。 第九章 熔噴法工藝 167。 第九章 熔噴法工藝 167。該系統(tǒng)通過(guò)更換模頭，可生產(chǎn) 1～ 5