【正文】 0μm纖維細(xì)度范圍的熔噴非織造布，模頭工作寬度為 20英寸時(shí)，產(chǎn)量為 300kg/h(纖維直徑 10μm)， 纖維直徑為 10μm時(shí)，能耗分別為 、。 93 熔噴設(shè)備 NKK熔噴生產(chǎn)線 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 聚合物熔體由泵打入噴絲器 2并從噴絲孔中擠出，一股高壓空氣流由管道 3導(dǎo)入噴絲孔的外側(cè)噴口，同時(shí)另一股空氣流進(jìn)入成網(wǎng)管道 5，噴絲孔擠出的聚合物熔體細(xì)流牽伸成短纖維并收集在成網(wǎng)簾 6上，形成纖網(wǎng) 7后卷成布卷 8。 第九章 熔噴法工藝 167。 熔噴 紡粘 普纖 第九章 熔噴法工藝 167。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。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 熔噴法非織造布的強(qiáng)度與纖網(wǎng)單位面積質(zhì)量以及密度相關(guān)。 94 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。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 熔噴接收距離與頂破強(qiáng)度的關(guān)系 第九章 熔噴法工藝 167。 第九章 熔噴法工藝 167。 牽伸熱空氣速度是熔噴工藝中重要的工藝參數(shù)，直接影響到熔噴纖維細(xì)度。因此，在工業(yè)化生產(chǎn)中，通常采取高牽伸熱空氣速度來補(bǔ)償因聚合物擠出量增加而引起的纖維直徑變化，也即牽伸熱空氣速度與聚合物擠出量必須相匹配。但是，熔體粘度過小會(huì)造成熔體細(xì)絲的過度牽伸，形成的超短超細(xì)的纖維會(huì)飛散到空中而無法收集，因此熔噴工藝中聚合物熔體粘度并不是越小越好，為了防止熔體在剪切力作用下產(chǎn)生破裂，聚合物熔體粘度應(yīng)保持在一定的范圍內(nèi)。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 熔噴纖網(wǎng)中出現(xiàn)的“ shot”現(xiàn)象 第九章 熔噴法工藝 167。 第九章 熔噴法工藝 167。 熔噴工藝中，借助紡絲線上的發(fā)射電極可使熔噴成形纖維帶有持久的靜電荷。 當(dāng)纖網(wǎng)單位面積質(zhì) 量不變時(shí)，熔噴接收距 離增加造成纖網(wǎng)蓬松度 增加，則濾效下降，阻 力減??；減小螺桿擠出 量時(shí)，纖維變細(xì)，則濾 效提高。 對(duì)于熔噴復(fù)合保暖材料，其厚度對(duì)透氣性能影響較小，而聚酯纖維絮片隨厚度減小透氣性迅速上升。 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 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)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。聚丙烯材料具有優(yōu)良的耐酸堿性能，越來越受到電池行業(yè)的親睞。但在產(chǎn)品特性方面，熔噴法非織造布的超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)是紡粘法非織造布所難以相比的，這也使熔噴法非織造布始終受人關(guān)注的原因。研究表明，與單組分熔噴法非織造布相比，雙組分熔噴法非織造布具有更好的蓬松性、彈性以及較好的抗?jié)B性，而且，通過纖維分裂的方式可以得到更細(xì)的纖維。 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)的有限元分析 熔噴組合模頭衣架型熔體分配系統(tǒng)具有線形漸細(xì)并傾斜的歧管，可采用有限元方法對(duì)整個(gè)分配系統(tǒng)中的聚合物熔體流動(dòng)進(jìn)行三維分析。 95 熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展 系統(tǒng)高度對(duì)聚合物熔體分配有較明顯的影響，系統(tǒng)高度增加，聚合物熔體在分配系統(tǒng)出口處的流率分布更加趨于均勻，特別是對(duì)中央熔體輸送管道處小范圍內(nèi)較大的流率波動(dòng)有較好的均勻作用。 第九章 熔噴法工藝 167。 第九章 熔噴法工藝 167。 夾角在機(jī)械結(jié)構(gòu)上較難實(shí)現(xiàn) 。 95 熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展 1990年， shambaugh等人建立了“非等溫性、非牛頓性流體”熔噴數(shù)學(xué)模型，但該熔噴數(shù)學(xué)模型局限于較低的熔噴牽伸速度，即熔噴纖維不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的振動(dòng)情況。 95 熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展 纖維振動(dòng)顯著時(shí)的熔噴工藝 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展 熔噴纖維牽伸時(shí)振動(dòng)的研究 熔噴工藝中對(duì)聚合物熔體細(xì)流的牽伸過程通常在50微秒的時(shí)間內(nèi)完成，研究熔噴數(shù)學(xué)模型雖然十分困難，但對(duì)指導(dǎo)熔噴工藝和熔噴設(shè)備的改進(jìn)有較積極的意義。 夾角和 30176。時(shí)，在噴絲孔附近的氣流比較紊亂，在噴絲孔軸線上和鄰近區(qū)域，氣流速度相當(dāng)高，而且是沿噴絲孔軸線方向平行分布，從而形成了對(duì)聚合物熔體細(xì)流牽伸的有利條件。 95 熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展 不同冪律指數(shù)下的出口流率分布 第九章 熔噴法工藝 167。 第九章 熔噴法工藝 167。以下主要介紹聚合物熔體分配、牽伸氣流流場數(shù)值模擬及熔噴纖維牽伸時(shí)振動(dòng)等方面的理論研究進(jìn)展。 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展 一、工藝進(jìn)展 熔噴工藝技術(shù)的誕生比紡粘工藝要早，但其商業(yè)化卻比紡粘法工藝遲，其原因主要是熔噴法非織造布的強(qiáng)度差、生產(chǎn)成本高。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 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)極板之間，主要功能是絕緣正負(fù)極板，并保證電介質(zhì)的流動(dòng)。當(dāng)時(shí)空運(yùn)了大約 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。 超細(xì)纖維配合一定的纖網(wǎng)密度 ， 容易形成貼附于纖維表面的靜止空氣層 ， 從而削弱對(duì)流熱損失 。 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。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 由此可見，纖維單位長度上的電荷與捕集系數(shù)成正比，而纖維直徑與捕集系數(shù)成反比。經(jīng)過駐極整理的熔噴法非織造布，帶有持久的靜電，可依靠靜電效應(yīng)捕集微細(xì)塵埃，因此具有過濾效率高，過濾阻力低等優(yōu)點(diǎn)。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。 由此可見，要生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，熔噴工藝應(yīng)根據(jù)不同 MFI的聚合物原料，正確設(shè)置熔體擠出量、熔噴溫度和牽伸熱空氣速度，并應(yīng)注意到這些工藝參數(shù)之間存在著相互依賴的關(guān)系。在其它工藝條件不變時(shí)，聚合物熔體粘度越低，熔體細(xì)絲可牽伸得越細(xì)。同時(shí)，牽伸熱空氣速度增大到一定程度時(shí)，對(duì)減小纖維直徑的作用減弱。如牽伸熱空氣速度達(dá)到 500m/s時(shí)，要得到平均直徑為 1μm的纖維時(shí)，則聚合物熔體擠出量只能控制在 。在其它工藝參數(shù)不變的條件下，增加聚合物熔體擠出量，將導(dǎo)致對(duì)每個(gè)噴絲孔擠出的熔體細(xì)流牽伸作用的削弱，最終纖維平均直徑變大，相對(duì)強(qiáng)力下降。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 熔噴接收距離與縱向斷裂強(qiáng)度及彎曲剛度的關(guān)系 第九章 熔噴法工藝 167。 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 聚丙烯熔融指數(shù) (MFI)與熔噴法非織造布縱向強(qiáng)力和頂破強(qiáng)力的關(guān)系 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。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 熔噴工藝是一個(gè)非穩(wěn)態(tài)的紡絲過程，從熔噴模頭噴絲孔到接收裝置的整條紡絲線上，各種作用力不能保持動(dòng)平衡。 第九章 熔噴法工藝 167。其熔噴生產(chǎn)線的特點(diǎn)是適應(yīng)各種原料，如聚丙烯、聚酯、聚乙烯、生物降解樹脂等均可使用，纖維細(xì)度可達(dá)到 1μ m， 纖網(wǎng)單位面積質(zhì)量為 3～ 300g/m2，纖網(wǎng)均勻度由于特殊的氣流分布系統(tǒng)而達(dá)到極高的水平。由于采用多排噴絲孔，因此熔噴模頭每英寸長度上最多可有 332孔，這樣就大大提高了生產(chǎn)速度，增加了產(chǎn)量。 Accurate公司的熔噴設(shè)備目前作了一些改進(jìn)，在原來連續(xù)生產(chǎn)卷材的設(shè)備上可生產(chǎn)濾芯，而且濾芯的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)切換。 93 熔噴設(shè)備 美國 Accurate公司熔噴生產(chǎn)線 美國 Accurate公司與 Exxon公司在熔噴領(lǐng)域的合作始于 1967年，當(dāng)時(shí) Accurate公司根據(jù) Exxon公司的要求制作了第一個(gè) 10英寸的熔噴模頭。目前，該公司可提供單獨(dú)的紡粘生產(chǎn)線、熔噴生產(chǎn)線和生產(chǎn) SMS復(fù)合非織造布產(chǎn)品生產(chǎn)線中的熔噴部分以及全套 SMS生產(chǎn)線。 93 熔噴設(shè)備 美國 Pollution Control Products公司的 SCTR系列清潔爐 ， 可設(shè)定的加熱溫度范圍為 428～ 482℃ ， 爐膛最長可達(dá)到 ， 采用推車將模頭或螺桿等送入爐膛 。 93 熔噴設(shè)備 連續(xù)式立體接收裝置 熔噴模頭 1 熔噴模頭 1 管狀濾芯 管狀濾芯輸出螺紋頭 接收芯軸 螺紋頭傳動(dòng)軸 第九章 熔噴法工藝 167。 第九章 熔噴法工藝 167。 93 熔噴設(shè)備 接收裝置 熔噴工藝中的接收裝置主要有： ? 滾筒式 ? 平網(wǎng)式 ? 立體成型 (芯軸 ) 美國 Accurate公司熔噴生產(chǎn)線的專利接收滾筒 ， 其內(nèi)部吸風(fēng)通道分多層 ， 以保證滾筒延軸線方向吸風(fēng)量的一致 。 空氣加熱器是壓力容器 ， 同時(shí)要抵抗高溫空氣的氧化作用 ， 因此材料必須選用不銹鋼 。 熔噴模頭清潔處理時(shí)應(yīng)注意防止變形和損傷。其他噴絲孔的加工方法有機(jī)械鉆孔、電弧深孔加工等。 第九章 熔噴法工藝 167。 熔噴模頭組合件 模頭組合件是熔噴設(shè)備中最關(guān)鍵的部分，通常由以下各部分組成： ? 聚合物熔體分配系統(tǒng) ? 模頭系統(tǒng) ? 牽伸熱空氣管路通道 ? 加熱保溫元件 第九章 熔噴法工藝 167。 93 熔噴設(shè)備 一、熔噴系統(tǒng)組成 熔噴生產(chǎn)線的設(shè)備主要有： ? 上料機(jī) ? 螺桿擠出機(jī) ? 計(jì)量泵 ? 熔噴模頭組合件 ? 空壓機(jī) ? 空氣加熱器 ? 接收裝置 ? 卷繞裝置 生產(chǎn)聚酯及聚酰胺熔噴非織造材料時(shí)，還需要切片干燥保溫裝置。 計(jì)算結(jié)果表明，對(duì)于相同平均纖維直徑而言，纖維細(xì)化所消耗的動(dòng)能，單分散性分布纖維比多分散性分布纖維要低得多。 PET熔噴時(shí)，通常在牽伸氣流兩側(cè)噴水，以加快熔體細(xì)流冷卻固化的過程。 92 熔噴工藝原理與過程 熔噴工藝中牽伸熱空氣速度與纖維細(xì)度的關(guān)系 第九章 熔噴法工藝 167。 92 熔噴工藝原理與過程 第九章 熔噴法工藝 167。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)。熔噴工藝主要采用螺桿擠出機(jī)對(duì)聚合物切片進(jìn)行熔融并壓送熔體。 第九章 熔噴法工藝 167。 91 熔噴工藝應(yīng)用的原料 EVA廣泛用于包裝材料和熱熔膠 ， 其特點(diǎn)是模量低 ， 延伸性好 。 第九章 熔噴法工藝 167。這種高 MFI的切片具有更好的熔融指數(shù)均勻性 ， 而且越過了造粒階段 ， 減少了樹脂受熱時(shí)間 ， 因此其應(yīng)用迅速增長 。 ? 均勻性 要求切片每包 、 每桶或每箱的 MFI和添加劑等指標(biāo)保持一致 ， 以保證熔噴生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 。 第九章 熔噴法工藝 167。新的催化技術(shù)，使聚合物生產(chǎn)商可以生產(chǎn)出 MFI極高而 MWD極窄的聚丙烯原料，前述的三種降解措施可進(jìn)一步降低分子量分布。熔噴工藝最早應(yīng)用的是普通纖維級(jí)聚丙烯原料，其分子量高， MFI較低，通常只有 12g/10min。聚合物熔噴時(shí)或熔噴前，可采用氧或過氧衍生物來實(shí)現(xiàn)化學(xué)降解，增加擠壓速率、熱量和熔體滯留時(shí)間均可達(dá)到機(jī)械剪切降解和熱降解的目的。 第九章 熔噴法工藝 167。 烯烴類和酯類聚合物原料熔噴工藝的差異 原料品種 模頭溫度 熱空氣溫度 干燥工藝 烯烴類 較高 較高 一般不需要 酯類 較低 較低 需要 第九章 熔噴法工藝 167。我國現(xiàn)有熔噴法非織造布生產(chǎn)線 60多條，其中引進(jìn)~ 6條，其余為國產(chǎn)間歇式生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力為 1萬噸 /年。 ? 20世紀(jì) 60年代中期，美國 ESSO公司 (今 Exxon公司 )進(jìn)一步對(duì)這一工藝進(jìn)行改進(jìn)，并取得了相關(guān)的美國專利。第九章 熔噴法工藝 167。 美國海軍實(shí)驗(yàn)室研究并開發(fā)用于收集上層大氣中放射性微粒的過濾材料， 1954年發(fā)表研究成果。 第九章 熔噴法工藝 我國 熔噴非織造 工藝的發(fā)展情況 我國熔噴法非織造工藝研究始于 20世紀(jì) 70年代中期，80年代中后期，熔噴法非織造布在我國得到推廣應(yīng)用，主要產(chǎn)品有過濾材料、吸油材料、保暖材料、電池隔膜等。對(duì)于每一種聚合物原料，均有對(duì)應(yīng)的熔噴工藝，如在加熱溫度、螺桿長徑比、螺桿形式、原料干燥工藝等方面都有一定的差異。也即聚合物分子量越低， MFI越高，熔體粘度越低，越能適合于熔噴工藝較弱的牽伸作用。通常有三種降解方式：化學(xué)、機(jī)械剪切和熱降解。 91 熔噴工藝應(yīng)用的原料 二、常用原料 聚丙烯 (PP) 聚丙烯是熔噴工藝應(yīng)用最多的一種聚合物。 (2)分子量分布 (MWD)可