【正文】 證纖維牽伸平穩(wěn)，斷頭減小，纖維條干均勻性好。 92 熔噴工藝原理與過(guò)程 熔體細(xì)流的流速在毛細(xì)管中呈拋物線分布，孔壁速度小，中心速度大，形成明顯的徑向速度梯度，這是非牛頓流體的特征。常用過(guò)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。 92 熔噴工藝原理與過(guò)程 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 第九章 熔噴法工藝 167。 溫度超過(guò) 230℃ 時(shí) ， EVA將發(fā)生熱降解 ， 因此其應(yīng)用會(huì)受到一定的限制 。 乙烯類(lèi)聚合物 熔噴工藝中應(yīng)用較多的乙烯類(lèi)聚合物有三種：線性低密度聚乙烯 (LLDPE)， 乙烯－醋酸乙烯共聚物(EVA)， 以及乙烯－丙烯酸甲酯共聚物 (EMA)。 91 熔噴工藝應(yīng)用的原料 ? MWD 分子量分布寬度對(duì)熔體流動(dòng)性能有明顯影響 ， 分子量分布越窄 ， 越容易制得細(xì)纖維 。 聚丙烯切片的 MFI越高 ， 則熔噴時(shí)能耗越小 ， 參見(jiàn)圖 94。 91 熔噴工藝應(yīng)用的原料 MFI為 800的聚丙烯切片在不同溫度下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 (3)較寬的熔融溫度范圍 聚丙烯具有較寬的熔融溫度范圍 ， 對(duì)非織造工藝中常用的熱粘合加工工藝較為有利 。聚丙烯 MFI的提高，可降低螺桿擠出機(jī)的工作溫度，提高熔體流動(dòng)速率，有利于減少過(guò)度降解聚合物的形成，延長(zhǎng)熔噴模頭壽命，減少能耗，同時(shí)給選用添加劑以更大的靈活性。 同時(shí)還要求不能過(guò)度降解 。 采用 MFI較低的聚丙烯原料可生產(chǎn)出強(qiáng)力較高的熔噴法非織造布 。而聚酯中含有微量水分，加熱后由于水分的存在會(huì)導(dǎo)致酯類(lèi)的水解，產(chǎn)生不利于非織造布產(chǎn)品質(zhì)量的副反應(yīng)物，因此必須進(jìn)行切片干燥。 91 熔噴工藝應(yīng)用的原料 一、熔噴工藝對(duì)聚合物熔體性能的要求 從理論上講，凡是熱塑性聚合物切片原料均可用于熔噴工藝。 第九章 熔噴法工藝 ? 從 20世紀(jì) 80年代開(kāi)始，熔噴法非織造布增長(zhǎng)迅速，保持了 10～ 12％的年增長(zhǎng)率。 93 熔噴設(shè)備 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 167。 1990年全世界已有 70多條熔噴生產(chǎn)線，年產(chǎn)量達(dá)到 5萬(wàn)噸以上。聚丙烯是熔噴工藝應(yīng)用最多的一種切片原料，除此之外，熔噴工藝常用的聚合物切片原料有聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、PBT、 EMA、 EVA、 聚氨基甲酸酯等。 分子量及其分布 聚合物原料的分子量及分子量分布是影響熔噴工藝和熔噴法非織造布性能最主要的因素。 但目前的趨勢(shì)是采用較高的 MFI切片原料 ， 這樣可提高產(chǎn)量 ， 降低加熱溫度 ， 從而降低能耗 。 含雜 熔噴工藝所用的模頭的噴絲孔直徑較小，若聚合物原料含雜多，易引起噴絲孔堵塞。 第九章 熔噴法工藝 167。 常規(guī)應(yīng)用中 ， 聚丙烯的耐熱性已足夠 。 91 熔噴工藝應(yīng)用的原料 熔噴工藝中 ， 必須根據(jù)最終產(chǎn)品的質(zhì)量 、 性能要求以及工藝特性來(lái)選擇聚丙烯切片原料 。如要求熔噴法非織造布的強(qiáng)度高 ， 一般可使用MFI30~35的聚丙烯切片 ， 但生產(chǎn)能耗要高一些 。 分子量分布寬 ，造成熔體切變速率下降 ， 增加了熔體的彈性 ， 會(huì)影響熱空氣流對(duì)熔體細(xì)絲的牽伸 ， 從而影響纖維細(xì)度和產(chǎn)品的手感 。 與聚丙烯熔噴法非織造布相比 ， 采用 LLDPE為原料的熔噴法非織造材料具有低得多的彎曲剛度 ， 因此手感更柔軟 ， 懸垂性更好 。 EMA的制造過(guò)程與 EVA相似 ， 丙烯酸甲酯 (MA)在共聚物中的含量一般為 15～ 25％ 。 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。 第九章 熔噴法工藝 167。在孔流區(qū)，剪切速率達(dá)到最大，熔體一出噴絲孔，由于剪切速率和剪切應(yīng)力迅速減小，由此產(chǎn)生的彈性回復(fù)和應(yīng)力松弛，將導(dǎo)致熔體細(xì)流膨化脹大。 第九章 熔噴法工藝 167。比較而言，熔噴工藝就比較容易生產(chǎn)超細(xì)纖度的纖網(wǎng)，熱空氣速度 400～ 600(m/s)在實(shí)際生產(chǎn)中已被普遍應(yīng)用。 ? 纖維直徑分布呈多分散性時(shí)，將消耗更多的動(dòng)能。 92 熔噴工藝原理與過(guò)程 國(guó)內(nèi)間歇式熔噴生產(chǎn)設(shè)備的接收方式與進(jìn)口連續(xù)式生產(chǎn)線相比有很大差異，國(guó)產(chǎn)間歇式熔噴生產(chǎn)線的接收滾筒由不銹鋼鋼板卷成，熔噴超細(xì)纖維直接接收在滾筒上，沒(méi)有真空抽吸作用。上料機(jī)的功能是將聚合物切片抽吸至螺桿擠出機(jī)料斗，通常具有自動(dòng)功能，可按整個(gè)生產(chǎn)線的產(chǎn)量來(lái)設(shè)定單位時(shí)間的送料量。 第九章 熔噴法工藝 167。 第九章 熔噴法工藝 167。 93 熔噴設(shè)備 Exxon公司專(zhuān)利 3,825,379中有關(guān)的熔噴模頭 第九章 熔噴法工藝 167。 93 熔噴設(shè)備 Accurate公司熔噴模頭 第九章 熔噴法工藝 167。 熔噴工藝對(duì)牽伸空氣加熱器的溫度控制精度要求較高 ， 牽伸空氣溫度要求穩(wěn)定在 177。 93 熔噴設(shè)備 美國(guó) Accurate公司熔噴生產(chǎn)線的專(zhuān)利接收滾筒 第九章 熔噴法工藝 167。 定長(zhǎng)切割系統(tǒng)控制較復(fù)雜 ， 一是正確計(jì)量切割濾芯的長(zhǎng)度 ， 二是切割時(shí)刀具移動(dòng)速度應(yīng)與管狀濾芯輸出速度保持同步 。螺桿和噴絲板等通常均采用焙燒的方法來(lái)除去殘留聚合物及雜質(zhì) 。 93 熔噴設(shè)備 焙燒除去殘留聚合物及雜質(zhì) 第九章 熔噴法工藝 167。 93 熔噴設(shè)備 德國(guó) Reifenhauser公司的 Reicofil單頭熔噴生產(chǎn)線 第九章 熔噴法工藝 167。該組合式熔噴模頭在熔噴成網(wǎng)均勻性、牽伸空氣速度一致性以及操作維護(hù)的簡(jiǎn)單性等方面取得了顯著的效果。該熔噴系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與 Exxon公司不同，已申請(qǐng)美國(guó)專(zhuān)利 (USP 5476616； USP 4380570)。 93 熔噴設(shè)備 美國(guó) Biax fiberfilm公司的熔噴系統(tǒng) 第九章 熔噴法工藝 167。 M公司 熔噴設(shè)備 第九章 熔噴法工藝 167。 第九章 熔噴法工藝 167。 紡絲成網(wǎng)法非織造布纖網(wǎng)中纖維直徑的均勻度明顯好于熔噴纖維，紡粘工藝中，紡絲工藝條件是穩(wěn)態(tài)的，牽伸和冷卻條件變化波動(dòng)較小，紡絲線上各點(diǎn)每一瞬時(shí)所流經(jīng)的聚合物質(zhì)量相等，紡絲線上某點(diǎn)的聚合物的密度、絲條橫截面面積和運(yùn)動(dòng)速度的乘積為常數(shù)，即服從流動(dòng)連續(xù)性方程所描述的規(guī)律，紡粘工藝形成的纖維是連續(xù)不斷的長(zhǎng)絲。 紡粘聚丙烯纖維的德拜環(huán)上的弧狀斑點(diǎn)比較明顯 ， 纖維結(jié)晶區(qū)取向程度明顯要高于熔噴聚丙烯纖維 。在線參數(shù)是指在熔噴生產(chǎn)過(guò)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。 但纖網(wǎng)密度對(duì)熔噴法非織造布強(qiáng)力的影響很大，對(duì)于一定單位面積質(zhì)量的熔噴法非織造布，纖網(wǎng)密度越小，拉伸斷裂強(qiáng)力越低，而拉伸斷裂伸長(zhǎng)越大。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。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 熔噴接收距離與產(chǎn)品透氣率的關(guān)系 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 螺桿轉(zhuǎn)速、氣閥開(kāi)孔率與熔噴非織造布頂破強(qiáng)度的關(guān)系 第九章 熔噴法工藝 167。采用 MFI為 300的聚丙烯切片原料，在 5種氣閥開(kāi)孔率 (牽伸熱空氣速度 )與 3種螺桿轉(zhuǎn)速 (熔體擠出量 )條件下進(jìn)行熔噴試驗(yàn)，可得到纖維直徑、氣閥開(kāi)孔率和螺桿轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。通常，提高牽伸熱空氣速度，有利于提高纖維單強(qiáng)并改善纖網(wǎng)中纖維之間的熱粘合程度，從而提高熔噴法非織造布的拉伸強(qiáng)度和頂破強(qiáng)度。s)。 第九章 熔噴法工藝 167。未經(jīng)后整理的熔噴法非織造布作為過(guò)濾材料，主要依靠直接捕獲、慣性沉積、擴(kuò)散效應(yīng)和重力效應(yīng)的作用。cm)， 注入電荷的容量較大，射頻損耗極小，因此是一種制造駐極纖維的理想材料。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 駐極整理對(duì)熔噴法非織造布濾效及阻力的影響 接收距離 (mm) 100 150 200 250 駐極 未駐 極 駐極 未駐 極 駐極 未駐 極 駐極 未駐 極 螺桿轉(zhuǎn)速(8rpm) 濾效(％ ) 阻力(Pa) 螺桿轉(zhuǎn)速(12rpm) 濾效(％ ) 阻力(Pa) 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 熔噴保暖材料應(yīng)用 第九章 熔噴法工藝 167。 動(dòng)態(tài)吸油試驗(yàn)中 ， 采用 10℃ 時(shí)苯在水中的飽和溶液(含 /100g水 )穿透聚丙烯熔噴非織造布(重量為 )， 濾液中苯含量降至 ， 苯濾除率達(dá)到 ％ ， 動(dòng)態(tài)吸油率達(dá)到 ％ 。 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展 熔噴工藝近期進(jìn)展主要有工藝自身的拓展及與其他非織造工藝的組合交叉應(yīng)用。 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。 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展 分配系統(tǒng)高度對(duì)分配系統(tǒng)出口處熔體流率分布的影響 第九章 熔噴法工藝 167。對(duì)此流場(chǎng)的數(shù)值模擬，首先是建立理論模型，然后采用有限差分方法對(duì)模型進(jìn)行數(shù)值求解。 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。 第九章 熔噴法工藝 167。美國(guó)奧克荷馬大學(xué)的研究小組研究了新的熔噴數(shù)學(xué)模型，該熔噴數(shù)學(xué)模型基于 shambaugh等人建立的“非等溫性、非牛頓性流體”熔噴數(shù)學(xué)模型，但在纖維牽伸、振動(dòng)和非等溫噴絲時(shí)的連續(xù)性、動(dòng)量和能量方程方面的研究取得了各種進(jìn)展。 第九章 熔噴法工藝 167。 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 改變氣流與噴絲孔軸線的夾角 ， 其它條件保持不變 ， 數(shù)值模擬表明 ， 夾角越小 ， 噴絲孔附近的氣流紊亂減弱 ， 氣流在噴絲孔軸線方向的分量越大 ， 在模頭中心線兩側(cè)的分布梯度也越大 ， 有利于對(duì)聚合物熔體細(xì)流進(jìn)行牽伸 。 第九章 熔噴法工藝 167。當(dāng)冪律指數(shù)變化時(shí)，原本均勻的分配效果均趨于惡化，特別是冪律指數(shù)降低時(shí)。 95 熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展 研究表明，歧管傾斜角度對(duì)分配系統(tǒng)出口處的流率分布情況有顯著影響。 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。熔噴工藝與其它非織造工藝的結(jié)合可擴(kuò)大熔噴法非織造布的產(chǎn)品品種、拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，如干法梳理工藝引入熔噴工藝，可得到彈性良好的保暖材料。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 復(fù)合材料 參見(jiàn)第八章相關(guān)內(nèi)容。 第九章 熔噴法工藝 167。 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。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 保暖材料厚度與透氣性能的關(guān)系 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 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。 第九章 熔噴法工藝 167。 第九章 熔噴法工藝 167。熔噴法非織造布在過(guò)濾領(lǐng)域的應(yīng)用有氣體過(guò)濾和液體過(guò)濾，氣體過(guò)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(guò)濾材料、汽水分離過(guò)濾材料、凈化室過(guò)濾材料等。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 熔噴纖網(wǎng)中常出現(xiàn)沒(méi)有牽伸成超細(xì)纖維的團(tuán)塊狀聚合物，稱(chēng)為“ shot”現(xiàn)象。 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 螺桿轉(zhuǎn)速、氣閥開(kāi)孔率與熔噴纖維直徑的關(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、生產(chǎn)速度和纖網(wǎng)面密度之間的關(guān)系 第九章 熔噴法工藝 167。但對(duì)于一定的熔噴設(shè)備來(lái)講，其產(chǎn)量受到工藝條件的制約，如熔噴模頭噴絲孔數(shù)量、牽伸熱空氣速度 (流量 )等。 第九章 熔噴法工藝 167。熔噴纖網(wǎng)中的纖維呈雜亂排列，對(duì)纖網(wǎng)強(qiáng)力的貢獻(xiàn)除了纖維本身強(qiáng)力外還取決于纖維之間的熱粘合程度。 研究表明，聚丙烯熔指越高，熔噴成形單纖維的強(qiáng)力越低。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用