【正文】 轉速(8rpm) 濾效(％ ) 阻力(Pa) 螺桿轉速(12rpm) 濾效(％ ) 阻力(Pa) 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應用 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應用 保暖材料 保暖材料應具有良好的保暖性，可防止或減少由導熱、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。實驗表明，纖網(wǎng)結構是影響保暖材料傳熱性能的主要因素之一。 熔噴復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)中空氣流動加快，對流熱損失也相應加大。 對于熔噴復合保暖材料，其厚度對透氣性能影響較小，而聚酯纖維絮片隨厚度減小透氣性迅速上升。熔噴復合保暖材料中的熔噴法非織造布具有超細纖維結構，因此抗風能力較強。 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應用 保暖材料蓬松率與傳熱率的關系 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應用 保暖材料厚度與透氣性能的關系 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應用 熔噴復合保暖材料在輕定量時 ， 含聚丙烯超細纖維的比例較高 ， 在厚度與聚酯纖維絮片接近的情況下 ，其熱阻比聚酯纖維絮片大 。 超細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 ， 從而削弱對流熱損失 。 美國 3M公司開發(fā)了一種特殊熔噴保暖材料，在聚合物熔噴成形時，采用另外的氣流導入聚酯短纖，熔噴成形的超細纖維與聚酯短纖充分混合，形成了具有良好彈性和保暖性的復合保暖材料。 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應用 保暖材料厚度與熱阻的關系 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應用 熔噴保暖材料應用 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應用 吸油 材料 聚丙烯熔噴法非織造布因其材料特性和微纖結構而成為性能良好的吸油材料，在歐美、日本等發(fā)達國家已得到廣泛應用，如海上溢油事故、工廠設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。嚴重污染了海面。當時空運了大約 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。 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應用 聚丙烯熔噴法非織造布具有疏水親油的特性，耐強酸強堿，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，吸油量可達到自身重量的 10～ 50倍。 動態(tài)吸油試驗中 ， 采用 10℃ 時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 ， 苯濾除率達到 ％ ， 動態(tài)吸油率達到 ％ 。 聚丙烯熔噴法非織造布用于壓縮空氣油水分離凈化器時，過濾精度可達到 ， 過濾效率達到 ％，最高工作壓力 ， 壓差 ， 使用壽命超過 8000h。 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應用 吸油材料的應用 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應用 電池隔膜 隔膜材料是蓄電池的重要組成部件，通常置于正負極板之間，主要功能是絕緣正負極板，并保證電介質(zhì)的流動。隨著蓄電池工業(yè)的發(fā)展，對隔膜材料的電性能、化學性能和機械性能的要求越來越高。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。聚丙烯熔噴法隔膜材料具有孔徑小、孔率大、電阻小以及產(chǎn)品變化多樣的特點，在我國得到迅速推廣應用。 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應用 電阻 (Ω) ≤ 水分 (％ ) ≤1 拉伸強度 (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。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應用 復合材料 參見第八章相關內(nèi)容。 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 一、工藝進展 熔噴工藝技術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度差、生產(chǎn)成本高。因此紡粘法非織造布超前于熔噴法非織造布推廣應用是可以理解的。但在產(chǎn)品特性方面，熔噴法非織造布的超細纖維結構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注的原因。 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 熔噴工藝近期進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用。熔噴工藝與設備已有很大的進展，從單一聚合物原料、圓截面紡絲發(fā)展為多種原料復合熔噴、異形截面纖維紡絲等，出現(xiàn)了利用高壓靜電場中的靜電力來生產(chǎn)超細纖維的靜電熔融紡絲工藝 (EMS工藝 )。熔噴工藝與其它非織造工藝的結合可擴大熔噴法非織造布的產(chǎn)品品種、拓展其應用領域，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。此外，熔噴工藝可與水刺、針刺以及縫編等非織造工藝交叉組合應用，熔噴法非織造布可與其它材料疊層復合。 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 從德國 Reicofil雙組分熔噴生產(chǎn)線上制成的雙組分聚合物原料熔噴法非織造布的電鏡照片中可觀察到，雙組分熔噴纖維呈卷曲或扭曲的形狀，這是因為在纖維成形過程中，雙組分中的每一種聚合物熔體的熱性能和流變性能是不同的，同時在冷卻過程中具有不同的收縮率。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的纖維。 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 雙組分聚合物原料熔噴非織造布的纖網(wǎng)結構 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 雙組分聚合物原料熔噴非織造布的纖網(wǎng)結構 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 雙組分聚合物原料熔噴非織造布的纖網(wǎng)結構 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 二、理論研究的進展 在所有的非織造工藝技術中，熔噴技術比較復雜，理論研究對熔噴新的工藝技術和設備起了積極的支持作用。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振動等方面的理論研究進展。 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 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)具有線形漸細并傾斜的歧管，可采用有限元方法對整個分配系統(tǒng)中的聚合物熔體流動進行三維分析。采用有限元方法對聚合物加工過程進行數(shù)值模擬是今后理論研究發(fā)展的趨勢，這是因為有限元方法特別適合求解具有復雜幾何邊界條件的非牛頓流體的流動問題。 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 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 熔噴工藝理論與進展 研究表明，歧管傾斜角度對分配系統(tǒng)出口處的流率分布情況有顯著影響。隨著歧管傾斜角度的增加，聚合物熔體在分配系統(tǒng)中央處的流率趨于減小，而兩邊的流率明顯增加，其流率分布曲線由典型的中間凸、兩邊凹轉變?yōu)橹虚g凹、兩邊凸的形狀。 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 歧管傾斜角度對分配系統(tǒng)出口處熔體流率分布的影響 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 系統(tǒng)高度對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，特別是對中央熔體輸送管道處小范圍內(nèi)較大的流率波動有較好的均勻作用。 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 分配系統(tǒng)高度對分配系統(tǒng)出口處熔體流率分布的影響 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 冪律指數(shù)顯著影響分配系統(tǒng)出口處的流率均勻性。當冪律指數(shù)變化時，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。 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 不同冪律指數(shù)下的出口流率分布 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 由此，聚合物熔體分配系統(tǒng)的幾何形狀一旦確定，必定對聚合物原料的性能指標有相應的要求，這是熔噴工藝為何要開發(fā)專用原料的原因之一。 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 熔噴牽伸氣流流場的數(shù)值模擬 熔噴工藝中，高溫高速的牽伸熱空氣從熔噴組合模頭的空氣通道中噴射出來，兩股氣流發(fā)生碰撞，形成了復雜的流場。對此流場的數(shù)值模擬，首先是建立理論模型，然后采用有限差分方法對模型進行數(shù)值求解。計算結果與實驗結果相當吻合，顯示了對熔噴關鍵設備進行計算機模擬設計的應用前景。 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 研究表明，牽伸氣流與噴絲孔軸線夾角為 30176。時，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，氣流速度相當高，而且是沿噴絲孔軸線方向平行分布，從而形成了對聚合物熔體細流牽伸的有利條件。氣流逐漸遠離噴絲孔時，其速度逐漸減小，且逐漸偏離噴絲孔軸線方向。 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 氣流與噴絲孔軸線不同夾角時的氣流速度場 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 氣流與噴絲孔軸線不同夾角時的氣流速度場 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 氣流與噴絲孔軸線不同夾角時的氣流速度場 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 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 ， 在模頭中心線兩側的分布梯度也越大 ， 有利于對聚合物熔體細流進行牽伸 。 但是 ， 10176。 夾角和 30176。 夾角流場產(chǎn)生的效果相差不大 ， 同時 ， 10176。 夾角在機械結構上較難實現(xiàn) 。 改變牽伸氣流通道的寬度，其它條件保持不變，數(shù)值模擬表明，寬度越大，氣流在噴絲孔軸線方向的分量越大，在模頭中心線兩側的分布梯度也越大，有利于對聚合物熔體細流進行牽伸，但氣流流量增加引起能耗增加。 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 不同氣流通道寬度的氣流速度場 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 不同氣流通道寬度的氣流速度場 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 不同氣流通道寬度的氣流速度場 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 熔噴纖維牽伸時振動的研究 熔噴工藝中對聚合物熔體細流的牽伸過程通常在50微秒的時間內(nèi)完成，研究熔噴數(shù)學模型雖然十分困難，但對指導熔噴工藝和熔噴設備的改進有較積極的意義。 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 1990年， shambaugh等人建立了“非等溫性、非牛頓性流體”熔噴數(shù)學模型，但該熔噴數(shù)學模型局限于較低的熔噴牽伸速度，即熔噴纖維不會發(fā)生嚴重的振動情況。熔噴模頭下 2cm處紡絲線 25次曝光的頻閃照片，顯示熔噴纖維垂直于紡絲線的運動是非常明顯的。美國奧克荷馬大學的研究小組研究了新的熔噴數(shù)學模型，該熔噴數(shù)學模型基于 shambaugh等人建立的“非等溫性、非牛頓性流體”熔噴數(shù)學模型，但在纖維牽伸、振動和非等溫噴絲時的連續(xù)性、動量和能量方程方面的研究取得了各種進展。該熔噴數(shù)學模型可以算出沿紡絲線任何位置的纖維直徑、纖維應力和纖維溫度，還可算出纖維振動的幅度和頻率。 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 熔噴模頭下 2cm處紡絲線多次曝光的頻閃照片 第九章 熔噴法工藝 167。 95 熔噴工藝理論與進展 纖維振動顯著時的熔噴工藝 第九章 熔噴法工藝 167。 95