【正文】 95 熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)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。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(yùn)動(dòng)是非常明顯的。 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。 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(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，但氣流流量增加引起能耗增加。 但是 ， 10176。 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。 95 熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展 研究表明，牽伸氣流與噴絲孔軸線夾角為 30176。 95 熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展 熔噴牽伸氣流流場(chǎng)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(lái)，兩股氣流發(fā)生碰撞，形成了復(fù)雜的流場(chǎng)。 第九章 熔噴法工藝 167。 第九章 熔噴法工藝 167。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(zhuǎn)變?yōu)橹虚g凹、兩邊凸的形狀。采用有限元方法對(duì)聚合物加工過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬是今后理論研究發(fā)展的趨勢(shì)，這是因?yàn)橛邢拊椒ㄌ貏e適合求解具有復(fù)雜幾何邊界條件的非牛頓流體的流動(dòng)問(wèn)題。 95 熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展 二、理論研究的進(jìn)展 在所有的非織造工藝技術(shù)中，熔噴技術(shù)比較復(fù)雜，理論研究對(duì)熔噴新的工藝技術(shù)和設(shè)備起了積極的支持作用。 第九章 熔噴法工藝 167。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(yīng)用，熔噴法非織造布可與其它材料疊層復(fù)合。 第九章 熔噴法工藝 167。 第九章 熔噴法工藝 167。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(diǎn)，在我國(guó)得到迅速推廣應(yīng)用。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 吸油材料的應(yīng)用 第九章 熔噴法工藝 167。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 10～ 50倍。嚴(yán)重污染了海面。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 保暖材料厚度與熱阻的關(guān)系 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 熔噴復(fù)合保暖材料在輕定量時(shí) ， 含聚丙烯超細(xì)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 。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)。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。 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 根據(jù)庫(kù)侖沉積原理，可用 EQq表示因庫(kù)侖力而產(chǎn)生的捕集系數(shù)： 034UddQqEfpQq ???? ?式中： q－ 微粒電荷 Q－ 纖維每單位長(zhǎng)度上的電荷 dp－ 微粒直徑 df － 纖維直徑 U0－ 流體速度 η － 動(dòng)力粘度 第九章 熔噴法工藝 167。聚丙烯具有較高的電阻率 (7 1010Ω 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 熔噴法非織造布的駐極處理是提高其過(guò)濾效率的重要后整理技術(shù)。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 一般認(rèn)為，過(guò)濾材料對(duì)固體塵埃的阻截作用是 5種機(jī)理聯(lián)合作用的結(jié)果。其中醫(yī)用防菌口罩采用熔噴法非織造布作為過(guò)濾介質(zhì)可大大減少細(xì)菌的透過(guò)率，其阻菌率高達(dá) 98％以上，而且佩戴時(shí)沒(méi)有任何不舒服的感覺(jué)。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 三、產(chǎn)品應(yīng)用 目前，熔噴法非織造布的主要用于： ? 過(guò)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(guò)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。造成“ shot”現(xiàn)象的原因主要有： 牽伸熱空氣的速度太小或熔體粘度太高，部分熔體細(xì)絲的牽伸不徹底，熔體細(xì)絲未及完全牽伸就脫離噴絲孔并與其他纖維一起收集到成網(wǎng)裝置上；熔體粘度太低，牽伸熱空氣速度高時(shí)，噴絲孔對(duì)熔體的握持作用減弱，造成某些熔體還沒(méi)有被牽伸成纖維便脫離噴絲孔；正常生產(chǎn)時(shí)突然減小擠出量，聚合物原料在螺桿擠出機(jī)及熔噴模頭中停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成過(guò)度熱降解而引起熔體粘度減小。聚丙烯原料熔噴常用的熔體粘度范圍為 50～ 300泊 (Pa 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 熔噴溫度是指熔噴模頭的工作溫度，可用以調(diào)節(jié)聚合物熔體的粘度。 熔噴工藝中，牽伸熱空氣速度除了影響纖維細(xì)度之外，還影響到產(chǎn)品的強(qiáng)度。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 在每一種螺桿轉(zhuǎn)速條件下，熔噴纖維直徑都隨牽伸熱空氣速度增加而減??；隨聚合物熔體擠出量增加而增大。對(duì)于一定的聚合物熔體擠出量及一定的熔體粘度，牽伸熱空氣速度越大，則紡絲線上聚合物熔體細(xì)絲受到的牽伸作用越大，纖維越易變細(xì)。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 熔噴模頭噴絲孔每分鐘擠出的聚合物熔體克數(shù)越高，則纖維越粗。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 螺桿轉(zhuǎn)速、氣閥開孔率與熔噴非織造布縱向強(qiáng)度的關(guān)系 第九章 熔噴法工藝 167。 對(duì)于一定的熔噴設(shè)備，其牽伸熱空氣速度存在極限。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 熔噴接收距離與撕破強(qiáng)度的關(guān)系 第九章 熔噴法工藝 167。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 團(tuán)聚狀排列的熔噴纖維 第九章 熔噴法工藝 167。 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。根據(jù)研究，熔噴纖網(wǎng)中纖維之間的熱粘合程度與熔噴工藝條件相關(guān)，其中熔噴接收距離(DCD)的影響尤為顯著。通常，隨著纖網(wǎng)單位面積質(zhì)量的增加，熔噴法非織造布的縱橫向強(qiáng)度均有所增加。 第九章 熔噴法工藝 167。 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)。 由此 ， 熔噴成形的纖維強(qiáng)度較差 ， 熔噴法非織造布實(shí)際應(yīng)用時(shí) ， 主要是應(yīng)用其超細(xì)纖維的特點(diǎn) 。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 觀察熔噴聚丙烯纖維和紡粘聚丙烯纖維的 X衍射照片 ， 兩者晶區(qū)取向程度和晶格大小是不同的 。 紡粘聚丙烯纖維具有 4個(gè)明顯的衍射峰 ， 比較尖銳衍射峰所表征的晶胞結(jié)構(gòu)主要是 α 晶型 ， 屬單斜晶系 。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 從偏光顯微鏡上觀察可知 ， 這種在非均勻牽伸和冷卻條件成形的纖維 ， 其結(jié)晶和取向也是不均勻的 。 第九章 熔噴法工藝 167。由于纖維在成網(wǎng)時(shí)尚未完全冷卻，因此纖維間可粘合，使纖網(wǎng)具有一定的強(qiáng)力，此外纖網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也較蓬松、孔隙度高。熔體細(xì)絲受到旋轉(zhuǎn)噴絲器轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力而牽伸成為短纖維，并向四周飛散，凝集在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)噴絲器周圍的凝網(wǎng)簾 1上，形成纖網(wǎng)后再經(jīng)過(guò)軋輥 5加固后卷繞成布卷 6。 93 熔噴設(shè)備 美國(guó) J amp。 93 熔噴設(shè)備 NKK熔噴生產(chǎn)線 日本高度紙 ()工業(yè)株式會(huì)社 1986年起進(jìn)行熔噴工藝技術(shù)研究，目前已經(jīng)可以提供商業(yè)化的熔噴生產(chǎn)線。 第九章 熔噴法工藝 167。 93 熔噴設(shè)備 聚合物熔體 1從毛細(xì)管 3中擠出，空氣腔 2中的牽伸熱空氣 4從篩網(wǎng) 5與毛細(xì)管 3組成的縫隙中噴出，并將從毛細(xì)管 3中擠出的聚合物熔體牽伸成超細(xì)纖維 7。 93 熔噴設(shè)備 美國(guó) Biax fiberfilm公司熔噴系統(tǒng) 美國(guó) Biax fiberfilm公司開發(fā)出一種具有多排噴絲孔并列排列的熔噴設(shè)備。 93 熔噴設(shè)備 Accurate公司目前可提供 Accuweb標(biāo)準(zhǔn)熔噴系統(tǒng)以及 Ffwcm纖維成網(wǎng)系統(tǒng)，后者包括熔噴生產(chǎn)線主要部件和軟件部分，客戶可使用已有的擠出機(jī)和卷繞機(jī)等。 93 熔噴設(shè)備 廿十世紀(jì) 80年代初， Accurate公司的 Buehning博士運(yùn)用流體動(dòng)力學(xué)方面的知識(shí)，并利用公司為航天工業(yè)提供精密機(jī)械加工的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)，設(shè)計(jì)并制造出新型的組合式熔噴模頭系統(tǒng)。 93 熔噴設(shè)備 德國(guó) Reifenhauser公司的 Reicofil熔噴生產(chǎn)線的熔噴模頭 第九章 熔噴法工藝 167。 93 熔噴設(shè)備 德國(guó) Reifenhauser公司的 Reicofil(SMS)生產(chǎn)線 第九章 熔噴法工藝 167。 93 熔噴設(shè)備 二、典型熔噴設(shè)備介紹 德國(guó) Reifenhauser公司熔噴生產(chǎn)線 德國(guó) Reifenhauser公司 1984年開始生產(chǎn)紡粘法非織造布生產(chǎn)線， 1988年與美國(guó) Exxon公司簽訂了技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議，開始研制熔噴法非織造布生產(chǎn)線。 第九章 熔噴法工藝 167。 第九章 熔噴法工藝 167。 替換下來(lái)的熔噴模頭需要用焙燒的方式除去殘留在模頭內(nèi)的聚合物和雜質(zhì) 。 第九章 熔噴法工藝 167。 該裝置的接收芯軸呈懸臂梁形式 ， 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 ， 接收芯軸呈空心狀 ， 內(nèi)配有用來(lái)輸出管狀濾芯的傳動(dòng)軸 ， 該傳動(dòng)軸頭端配有螺紋 ， 依靠管狀濾芯 (接收芯軸 )和螺紋頭的速度差產(chǎn)生的推力將管狀濾芯從接收芯軸上拔出并輸送至定長(zhǎng)切割系統(tǒng) 。 由于每根濾芯制成后需更換芯軸 ， 因此間歇式立體接收方式的制成率較低 。 第九章 熔噴法工藝 167。 93 熔噴設(shè)備 臥式空氣加熱器 U形發(fā)熱元件 折流板 測(cè)溫點(diǎn) 接線端 第九章 熔噴法工藝 167。 適當(dāng)增加加熱管數(shù)量 ， 提高空氣加熱器的裝機(jī)功率 ， 可縮短生產(chǎn)線開車升溫時(shí)間 。 空壓機(jī)輸出的壓縮空氣經(jīng)除濕過(guò)濾后輸送到空氣加熱器加熱 ， 然后再送至熔噴模頭組合件 。 93 熔噴設(shè)備 Reifenhaeuser公司熔噴模頭 第九章 熔噴法工藝 167。 通常的方法是盡量保證每孔聚合物和熱空氣的流量相等 ， 可采用了較長(zhǎng)的聚合物熔體分配通道以及迷宮式熱空氣通道 。 第九章 熔噴法工藝 167。其噴絲孔采用毛細(xì)管，通過(guò)焊接與模頭成為一體。 該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，可得到較大的噴絲孔長(zhǎng)徑比，模頭清潔較方便，但加工精度和裝配精度要求較高，目前已較少應(yīng)用。通常，熔噴模頭的加工精度要求很高，因此熔噴模頭制造成本較昂貴。 95。 計(jì)量泵 參見第八章相關(guān)內(nèi)容。 93 熔噴設(shè)備 上料機(jī) 安裝于擠出機(jī)料斗之上。 第九章 熔噴法工藝 167。 第九章 熔噴法工藝 167。 92 熔噴工藝原理與過(guò)程 其中， E1是纖維直徑為 10μm的單分散分布的纖維動(dòng)能， E2是直徑 3μm和 17μm的 50:50(纖維根數(shù) )混和雙峰分布的纖維動(dòng)能， E3是直徑 1μm和 19μm的 50:50(纖維根數(shù) )混和雙峰分布的纖維動(dòng)能。 ? 當(dāng)?shù)玫捷^粗的纖維時(shí)，牽伸熱空氣的大部分動(dòng)能未被充分利用而造成浪費(fèi)。 92 熔噴工藝原理與過(guò)程 熔噴工藝中，紡絲線上高聚物熔體離開噴絲孔后的流變行為強(qiáng)烈依靠高溫高速氣流的牽伸，其開放式的氣流運(yùn)動(dòng)經(jīng)常會(huì)造成纖維明顯的力學(xué)波動(dòng)，式 92所描述的動(dòng)平衡隨之打破，造成斷絲現(xiàn)象，因此，熔噴工藝中的紡絲過(guò)程是非穩(wěn)態(tài)的。如果用熔噴工藝的氣流速度比較紡粘法的紡絲速度，在噴絲孔吐出量為 ，如要制得同樣，紡粘法紡絲速度約為 4500m/min， 這在目前紡粘法工藝是可以做到的，但要做到 5μm纖度的纖維，按上述函數(shù)關(guān)系，其紡絲速度為 35000m/min， 這樣傳統(tǒng)的紡絲條件就存在極大困難。 第九章 熔噴法工藝 167。熔噴工藝要求膨化脹大率 X的值較小，這樣可保證纖維牽伸平穩(wěn)，斷頭減小，纖維條干均勻性好。 第九章 熔噴法工藝 167。 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。 熔體形成超細(xì)纖維首先要通過(guò)入口區(qū)和孔流區(qū)。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。聚丙烯切片通常不需要干燥。 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。 EMA熔噴非織造材料通常用作熱粘合材料 ， 用于生產(chǎn)各種疊層復(fù)合材料 。 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 。 第九章 熔噴法工藝