【正文】 熔噴法工藝 167。 熔噴工藝過程主要為： ? 熔體準(zhǔn)備 ? 過濾 ? 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。 92 熔噴工藝原理與過程 熔噴過程 第九章 熔噴法工藝 167。 92 熔噴工藝原理與過程 熔體準(zhǔn)備 熔噴非織造工藝使用聚酯、聚酰胺等切片原料時(shí)，必須對(duì)切片進(jìn)行干燥預(yù)結(jié)晶。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。 過濾 熔噴工藝中，聚合物熔體進(jìn)入模頭之前，應(yīng)經(jīng)過過濾，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。 熔體從噴絲孔擠出 熔噴工藝與傳統(tǒng)紡絲具有相似原理，聚合物熔體從模頭噴絲孔擠出的歷程可分為入口區(qū)、孔流區(qū)和膨化區(qū)。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)。 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。 和傳統(tǒng)聚合物紡絲工藝中存在的膨化現(xiàn)象一樣 ， 熔噴工藝過程中聚合物熔體從大的空間進(jìn)入模頭噴絲孔時(shí)的彈性變形和通過噴絲孔后的松弛所產(chǎn)生的膨化現(xiàn)象是明顯的 ，尤其是牽伸熱空氣流速度較低時(shí) 。 92 熔噴工藝原理與過程 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)。 第九章 熔噴法工藝 167。同時(shí)，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細(xì)流冷卻固化成形，形成超細(xì)纖維。 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 紡絲速度可根據(jù) VF=Q179。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。 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程是非穩(wěn)態(tài)的。該方法對(duì)熔噴紡絲過程的穩(wěn)定性存在一定的影響。 ? 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)。 第九章 熔噴法工藝 167。 92 熔噴工藝原理與過程 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。 成網(wǎng) 熔噴工藝中 ， 經(jīng)牽伸和冷卻固化的超細(xì)纖維在牽伸氣流的作用下 ， 吹向凝網(wǎng)簾或滾筒 ， 凝網(wǎng)簾下部或滾筒內(nèi)部均設(shè)有真空抽吸裝置 ， 由此纖維收集在凝網(wǎng)簾或滾筒上 ， 依靠自身熱粘合或其他加固方法成為熔噴法非織造布 。 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。生產(chǎn)輔助設(shè)備主要有模頭清潔爐、靜電施加裝置和噴霧裝置等。 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。 計(jì)量泵 參見第八章相關(guān)內(nèi)容。 93 熔噴設(shè)備 (1)聚合物熔體分配系統(tǒng) 聚合物熔體分配系統(tǒng)的作用是保證聚合物熔體在整個(gè)熔噴模頭長度方向上均勻流動(dòng)并具有均一的滯留時(shí)間，從而保證熔噴法非織造布在整個(gè)寬度上的具有較小的單位面積質(zhì)量偏差、纖網(wǎng) cv值及其它物理機(jī)械性能的差異。 95。 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。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。 93 熔噴設(shè)備 Exxon公司早期研制的熔噴模頭，共有 192個(gè)噴絲孔，分成 4個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域有 48個(gè)噴絲孔，區(qū)域之間被 ，該空間用于固定上下兩塊模體，因此，該熔噴模頭的噴絲孔實(shí)際上是由上下模體配合形成的。 該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，可得到較大的噴絲孔長徑比，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。 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。其噴絲孔采用毛細(xì)管，通過焊接與模頭成為一體。對(duì)于毛細(xì)管焊接模頭，噴絲孔長徑比大，但模頭工作壽命短。 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) 。 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。 93 熔噴設(shè)備 Reifenhaeuser公司熔噴模頭 第九章 熔噴法工藝 167。 93 熔噴設(shè)備 Kasen公司熔噴模頭 第九章 熔噴法工藝 167。 空壓機(jī)輸出的壓縮空氣經(jīng)除濕過濾后輸送到空氣加熱器加熱 ， 然后再送至熔噴模頭組合件 。 空氣加熱器的發(fā)熱元件為不銹鋼電加熱管 。 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 。 1℃ 的范圍內(nèi) 。 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。 德國 Reifenhaeuser公司的熔噴生產(chǎn)線采用了平網(wǎng)接收裝置 ， 其簾網(wǎng)周長固定 ， 轉(zhuǎn)動(dòng)輥可左右移動(dòng) ， 以調(diào)節(jié)簾網(wǎng)成網(wǎng)工作面的水平位置 ， 從而達(dá)到改變?nèi)蹏娊邮站嚯x DCD的目的 ， Reifenhaeuser公司熔噴生產(chǎn)線的模頭系統(tǒng)的位置是固定的 。 第九章 熔噴法工藝 167。 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 。 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 。 93 熔噴設(shè)備 間歇式立體接收裝置 熔噴模頭 接收芯軸 管狀濾芯 傳動(dòng)頂針 往復(fù)移動(dòng) 活頂針 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切割系統(tǒng) 。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 。 第九章 熔噴法工藝 167。 93 熔噴設(shè)備 輔助設(shè)備 熔噴生產(chǎn)線最主要的輔助設(shè)備就是模頭清潔爐 。 替換下來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) 。 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 。 第九章 熔噴法工藝 167。該清潔爐采用輕質(zhì)柴油直燃加熱 ， 循環(huán)風(fēng)保證加熱溫度均勻 ， 自動(dòng)噴水裝置防止?fàn)t溫過高 。 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。 93 熔噴設(shè)備 二、典型熔噴設(shè)備介紹 德國 Reifenhauser公司熔噴生產(chǎn)線 德國 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 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。 93 熔噴設(shè)備 德國 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 德國 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 德國 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。 1970年～ 1980年期間， Accurate公司向幾乎所有的 Exxon專利被許可者提供熔噴模頭，規(guī)格從 10英寸實(shí)驗(yàn)室用熔噴模頭、 20英寸、 40英寸、 68英寸，一直到 106英寸熔噴模頭， 106英寸熔噴模頭于 1976年提供給 KimberlyClerk公司在美國密西西比省的 Corinth工廠使用。 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)。 1984年 Accurate公司開發(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、樹脂喂料機(jī)、擠出機(jī)、過濾網(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 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。其次，熔噴模頭可與纖網(wǎng)輸出方向垂直安裝，也可以斜裝，因此改變產(chǎn)品門幅十分方便， 1～ 。 93 熔噴設(shè)備 美國 Biax fiberfilm公司熔噴系統(tǒng) 美國 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。 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，沒有其他的電加熱裝置，設(shè)備投資較小。 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。工作寬度較大時(shí)，配置多個(gè)計(jì)量泵，以保證熔噴纖網(wǎng)單位面積質(zhì)量的均勻性。 第九章 熔噴法工藝 167。 93 熔噴設(shè)備 美國 Biax fiberfilm公司熔噴系統(tǒng)原理圖 第九章 熔噴法工藝 167。 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 美國 J M公司 熔噴設(shè)備 第九章 熔噴法工藝 167。聚合物由輸送管 3經(jīng)過泵的作用而壓入到旋轉(zhuǎn)噴絲器 2中，從噴絲孔擠出，形成細(xì)絲。 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。 94 熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用 一、熔噴法非織造布的結(jié)構(gòu)與性能 熔噴法非織造布的特點(diǎn)之一是纖維細(xì)度較小，通常小于 10μ m， 大多數(shù)纖維的細(xì)度在 1～ 4μ m。 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。 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