熔噴法工藝PPT課件

第9章熔噴工藝、材料原理和工藝第9-2章熔噴工藝應(yīng)用于第9-1章熔噴工藝第9-3章熔噴設(shè)備第9-4章熔噴產(chǎn)品性能和應(yīng)用第2章第9章熔噴工藝發(fā)展概況熔噴工藝是聚合物擠出非織造工藝之一，起源于20世紀(jì)50年代初。1951年，美國(guó)阿瑟。利特爾公司開始研究通過空氣噴射靜電紡絲生產(chǎn)聚苯乙烯超細(xì)纖維非織造布，并獲得了相關(guān)的美國(guó)專利。美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室研究并開發(fā)了用于收集高層大氣中放射性粒子的過濾材料，并于1954年公布了研究結(jié)果。20世紀(jì)60年代中期，美國(guó)ESSO公司(現(xiàn)埃克森公司)進(jìn)一步改進(jìn)了這一工藝，并獲得了相關(guān)的美國(guó)專利。20世紀(jì)80年代后期，由于熔噴非織造布市場(chǎng)的發(fā)展，一些非織造布機(jī)械制造商開始參與熔噴生產(chǎn)設(shè)備的制造，包括美國(guó)精確公司和JM公司、德國(guó)Reifenhaeuser公司等。第九章熔噴工藝自20世紀(jì)80年代以來(lái)，熔噴非織造布發(fā)展迅速，保持了10-12%的年增長(zhǎng)率。1990年，全球共有70多條熔噴生產(chǎn)線，年產(chǎn)量超過50，000噸。為了克服熔噴非織造布強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，美國(guó)金布爾-克拉克公司開發(fā)了熔噴非織造布和紡網(wǎng)非織造布的層壓材料短纖復(fù)合材料，廣泛應(yīng)用于外科手術(shù)服、過濾材料等領(lǐng)域，極大地推動(dòng)了熔噴非織造布的發(fā)展。隨著復(fù)合技術(shù)的應(yīng)用和熔噴非織造布的發(fā)展，世界熔噴非織造布年產(chǎn)量已超過10萬(wàn)噸。我國(guó)熔噴非織造布技術(shù)的研究始于20世紀(jì)70年代中期和80年代中后期。熔噴非織造布在中國(guó)得到推廣和應(yīng)用。其主要產(chǎn)品包括過濾材料、吸油材料、隔熱材料、電池隔板等。第九章熔噴工藝，熔噴非織造工藝的特點(diǎn)：高能耗超細(xì)纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)過濾、抑菌、吸附、突出優(yōu)點(diǎn)、纖維取向差、纖維強(qiáng)度低，第九章熔噴工藝9-1熔噴工藝原料，第一，熔噴工藝對(duì)聚合物熔體性能的要求理論上，所有熱塑性聚合物切片原料都可用于熔噴工藝。聚丙烯是熔噴工藝中應(yīng)用最廣泛的切片材料之一。此外，熔噴工藝中常用的聚合物切片材料包括聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-醋酸乙烯酯、聚氨酯等。聚合物切片原料的性能與熔噴工藝密切相關(guān)。主要參數(shù)有：聚合物類型分子量及其分布；聚合物降解性能；碎片形狀包含雜質(zhì)。6，第9章熔噴工藝9-1熔噴工藝所用原料。1.不同的聚合物類型和聚合物類型具有不同的分子結(jié)構(gòu)，這決定了不同的熔點(diǎn)和流變性質(zhì)。每種聚合物原料都有相應(yīng)的熔噴工藝，如加熱溫度、螺桿長(zhǎng)徑比、螺桿形狀、原料干燥工藝等。烯烴和酯聚合物原料熔噴工藝的差異。7，第9章熔噴工藝9-1熔噴工藝原料，2，分子量及其分布聚合物原料的分子量和分子量分布是影響熔噴工藝和熔噴非織造布性能的最重要因素。對(duì)于熔噴工藝，通常認(rèn)為聚合物原料的低分子量和窄分子量分布有利于熔噴纖網(wǎng)的均勻性。聚合物的分子量與其熔體流動(dòng)指數(shù)(MFI)成反比，與聚合物熔體的熔體粘度成正比。也就是說，聚合物的分子量越低，MFI越高，并且熔體粘度越低，它越適合于熔噴工藝的較弱的牽伸效果。分子量分布越集中，大分子的分子量平衡越好。它便于均勻加熱、熔化和獲得均勻的網(wǎng)。因此，熔噴工藝要求聚合物原料的分子量分布盡可能集中。第9章熔噴工藝9-1熔噴工藝3的原材料。聚合物降解性能聚合物降解有助于在聚合物熔噴過程中或之前，氧或過氧衍生物可用于實(shí)現(xiàn)化學(xué)降解，機(jī)械剪切降解和熱降解可通過增加擠出速率、熱量和熔體停留時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于聚合物熔體，需要均勻降解，以避免聚合物熔體降解不一致導(dǎo)致的粘度不均勻和分子量分布不連續(xù)。同時(shí)也要求不要過度降解。第9章熔噴工藝9-1熔噴工藝4中使用的原材料。用于含有雜質(zhì)的熔噴工藝的模具的噴絲孔的直徑相對(duì)較小。如果聚合物原料含有雜多酸，噴絲頭孔可能容易堵塞。因此，改善聚合物芯片原料的生產(chǎn)環(huán)境，優(yōu)化芯片生產(chǎn)工藝，降低芯片雜質(zhì)含量，可以有效延長(zhǎng)熔噴模具的更換周期，降低能耗，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本。第9章熔噴工藝9-1熔噴工藝2的原材料。常見原材料1。聚丙烯聚丙烯是熔噴工藝中應(yīng)用最廣泛的聚合物。熔噴工藝首先應(yīng)用于普通纖維級(jí)聚丙烯原料，具有高分子量和低MFI，通常只有12g/10分鐘。在熔噴過程中，聚丙烯必須通過螺桿擠出機(jī)的高溫和剪切作用降解。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，MFI為12的聚丙烯很快被MFI為35的聚丙烯所取代。與此同時(shí)，出現(xiàn)了專門用于熔噴工藝的聚丙烯，MFI高達(dá)1500。聚丙烯MFI的增加可以降低螺桿擠出機(jī)的工作溫度，提高熔體流動(dòng)速率，有利于減少過度降解聚合物的形成，延長(zhǎng)熔噴模頭的使用壽命，降低能耗，同時(shí)給添加劑的選擇以更大的靈活性。第9章熔噴工藝9-1熔噴工藝2的原材料。關(guān)于寵物，請(qǐng)參考第8章。3.關(guān)于聚酰胺(PA)，請(qǐng)參考第8章的相關(guān)內(nèi)容。4.在乙烯聚合物的熔噴工藝中廣泛使用的乙烯聚合物有三種：線性低密度聚乙烯(LLDPE)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)。與聚丙烯熔噴非織造布相比，以LLDPE為原料的熔噴非織造布具有更低的彎曲剛度，因此具有更柔軟的手感和更好的懸垂性。因?yàn)長(zhǎng)LDPE沒有長(zhǎng)鏈分支，而且它的MWD分布很窄，LLDPE很容易被熔噴成更細(xì)的纖維。此外，伽馬射線的抗輻射性更好，因此它更適用于醫(yī)療保健產(chǎn)品。熔噴技術(shù)的原理和過程。首先，熔噴非織造技術(shù)的原理和工藝熔噴非織造技術(shù)使用高速熱空氣流牽引從模頭噴絲孔擠出的聚合物熔體細(xì)流，從而形成超細(xì)纖維并將其收集在篩網(wǎng)或輥上，同時(shí)自身粘合形成熔噴非織造材料。熔噴工藝主要包括：熔體制備、過濾、計(jì)量、熔體從噴絲孔擠出、熔體滴流牽伸和冷卻成網(wǎng)。13，第9章熔噴工藝9-2熔噴工藝原理和工藝，熔噴工藝原理，熱風(fēng)，熱風(fēng)，聚合物熔體，冷卻空氣，冷卻空氣，接收裝置，至以下工藝，噴涂裝置。14，第9章熔噴工藝9-2熔噴工藝原理和工藝，熔噴工藝，15，第9章熔噴工藝9-2熔噴工藝原理和工藝，熔噴工藝，16，第9章熔噴工藝9-2熔噴工藝原理和工藝，1。當(dāng)熔體制備熔噴非織造工藝使用聚酯、聚酰胺和其他切片材料時(shí)，切片必須干燥和預(yù)結(jié)晶。聚丙烯切片通常不需要干燥。熔噴工藝主要使用螺桿擠出機(jī)來(lái)熔融聚合物切片并擠壓熔體。固體切片進(jìn)入螺桿后，首先在螺桿進(jìn)料段輸送和預(yù)熱，然后在螺桿壓縮段壓實(shí)、排氣和逐漸熔化，然后在螺桿計(jì)量段進(jìn)一步混合和塑化，達(dá)到一定溫度并在一定壓力下輸送到計(jì)量泵。2.在過濾熔噴工藝中，聚合物熔體應(yīng)在進(jìn)入模具之前過濾，以過濾掉聚合后殘留的雜質(zhì)和催化劑。常用的過濾介質(zhì)包括細(xì)孔燒結(jié)金屬、多層細(xì)金屬網(wǎng)、石英砂等。第九章融冰4.熔體從噴絲孔擠出的熔噴工藝與傳統(tǒng)紡絲原理相似。聚合物熔體從模頭噴絲孔擠出的過程可分為入口區(qū)、孔流區(qū)和膨脹區(qū)。熔融成形微纖維首先通過入口區(qū)和孔流區(qū)。在入口區(qū)域，在聚合物熔體從楔形入口收縮到噴絲頭毛細(xì)管之前，熔體的流速在入口增加，部分損失的能量作為彈性能量?jī)?chǔ)存在熔體中。之后，熔體滴流進(jìn)入噴絲板的噴絲孔流動(dòng)區(qū)，剪切速率增加，大分子構(gòu)象發(fā)生變化，排列相對(duì)規(guī)則。第9章熔噴工藝第9-2章熔噴工藝原理和工藝第9章熔噴工藝原理和工藝第9章熔噴工藝第9章熔噴工藝原理和工藝第5章熔體流線牽伸和冷卻在熔噴工藝中，從模頭噴絲孔擠出的熔體流線在被兩側(cè)高速熱氣流牽伸的同時(shí)膨脹，處于粘性流動(dòng)狀態(tài)的熔體流線迅速變細(xì)。同時(shí)，兩側(cè)的室溫空氣與牽伸熱氣流混合，冷卻并固化熔體細(xì)流，形成超細(xì)纖維。熔噴設(shè)備，20，9-3。首先，熔噴系統(tǒng)由熔噴生產(chǎn)線設(shè)備組成，主要包括：喂料螺桿擠出機(jī)計(jì)量泵熔噴模具總成空氣壓縮機(jī)空氣加熱器接收裝置卷繞裝置生產(chǎn)聚酯和聚酰胺熔噴非織造材料時(shí)，還需要切片干燥和保溫裝置。生產(chǎn)輔助設(shè)備主要包括模具清洗爐、靜電噴涂裝置和噴涂裝置等。第9章熔噴工藝9-3熔噴設(shè)備1。進(jìn)料器安裝在擠出機(jī)的料斗上。進(jìn)料器的功能是將聚合物切片泵入螺桿擠出機(jī)的料斗中。通常具有自動(dòng)功能，可根據(jù)整條生產(chǎn)線的產(chǎn)量設(shè)定單位時(shí)間的進(jìn)料量。第9章熔噴工藝9-3熔噴設(shè)備和2。螺桿擠出機(jī)相關(guān)內(nèi)容見第8章。3.計(jì)量泵參見第八章相關(guān)內(nèi)容。4.熔噴模頭組件模頭組件是熔噴設(shè)備最關(guān)鍵的部分，通常由以下部分組成：聚合物熔體分配系統(tǒng)模頭系統(tǒng)牽伸熱風(fēng)管道通道加熱和隔熱元件。23，第9章熔噴工藝9-3熔噴設(shè)備，早期由?？松鹃_發(fā)的熔噴模頭，24，第9章熔噴工藝9-3熔噴設(shè)備，?？松緦＠鸘S3，825，379，第9章熔噴工藝9-3熔噴設(shè)備，精確熔噴模具，26，9章熔噴工藝9-3熔噴設(shè)備，5，空氣加熱器熔噴工藝需要大量的熱空氣?？諝鈮嚎s機(jī)輸出的壓縮空氣經(jīng)過除濕和過濾，然后輸送到空氣加熱器進(jìn)行加熱，然后輸送到熔噴模頭組件。空氣加熱器是一個(gè)壓力容器，必須能抵抗高溫空氣的氧化，所以材料必須是不銹鋼。6.接收裝置鼓型平網(wǎng)立體成型(心軸)7。輔助設(shè)備熔噴生產(chǎn)線的主要輔助設(shè)備是模具清洗爐。熔噴模具在生產(chǎn)一段時(shí)間后會(huì)堵塞，這將影響產(chǎn)品的均勻性和外觀。此時(shí)，有必要更換熔噴模具。第九章熔噴工藝第九章熔噴工藝第九章熔噴工藝第九章熔噴工藝第三章熔噴設(shè)備第九章熔噴工藝第九章熔噴工藝第三章熔噴工藝第九章熔噴工藝第九章熔噴工藝第九章熔噴工藝第九章熔噴設(shè)備第九章熔噴工藝第九章熔噴工藝第九章熔噴工藝第九章熔噴工藝第九章熔噴工藝第九章熔噴工藝第九章熔噴工藝第九章熔噴工藝第九章熔噴工藝第九章熔噴工藝第九章熔噴工藝第九章熔噴工藝第九章熔噴二。典型熔噴設(shè)備介紹1。德國(guó)萊芬豪瑟公司熔噴生產(chǎn)線。30，第9章熔噴工藝9-3熔噴設(shè)備，萊芬豪瑟公司的萊科菲爾(SMS)生產(chǎn)線。31，第9章熔噴工藝9-3熔噴設(shè)備，瑞芬豪瑟公司的瑞科菲爾單頭熔噴生產(chǎn)線。32，第9章熔噴工藝9-3熔噴設(shè)備，德國(guó)萊芬豪瑟公司萊科菲爾雙頭熔噴生產(chǎn)線。33，第9章熔噴工藝9-3熔噴設(shè)備，德國(guó)瑞科菲爾公司的離線短信復(fù)合生產(chǎn)線。34，第9章熔噴工藝9-3熔噴設(shè)備，熔噴模頭，35德國(guó)萊芬豪斯公司的Reicofil熔噴生產(chǎn)線，第9章熔噴工藝9-3熔噴設(shè)備，第2章美國(guó)Biaxfiberfilm的熔噴系統(tǒng)，第9章熔噴工藝9-3熔噴設(shè)備，美國(guó)Biaxfiberfilm的熔噴系統(tǒng)示意圖，第37章，第9章熔噴工藝9-3熔噴設(shè)備，美國(guó)Biaxfiberfilm公司熔噴模具示意圖。38，第9章熔噴工藝9-3熔噴設(shè)備，3，NKK熔噴生產(chǎn)線。39，第9章熔噴工藝9-3熔噴設(shè)備，4，美國(guó)JM公司熔噴設(shè)備，40，第9章熔體吹制工藝9-3熔體吹制設(shè)備，6，其它熔體吹制工藝和設(shè)備離心熔體吹制工藝：利用離心力將聚合物熔體轉(zhuǎn)變成短纖維和網(wǎng)的熔體吹制工藝。聚合物在泵的作用下被輸送管3壓入旋轉(zhuǎn)噴絲頭2，并從噴絲頭孔擠出形成長(zhǎng)絲。熔融長(zhǎng)絲通過旋轉(zhuǎn)噴絲頭旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力被拉成短纖維，并被分散和粘合在圍繞旋轉(zhuǎn)噴絲頭的凝固網(wǎng)1上，以形成纖維網(wǎng)，該纖維網(wǎng)然后被輥5增強(qiáng)，然后被卷繞成布卷6。第9章熔體吹制工藝9-3熔體吹制設(shè)備，離心熔體吹制工藝，第9章熔體吹制工藝9-3熔體吹制設(shè)備，使用兩股氣流的熔體吹制工藝，熔體吹制產(chǎn)品的性能和應(yīng)用第9章熔體吹制工藝9-4熔體吹制產(chǎn)品的性能和應(yīng)用熔體吹制工藝是一個(gè)不穩(wěn)定的紡絲過程，從熔體吹制模具的噴絲孔到接收裝置的整個(gè)紡絲生產(chǎn)線，各種力不能保持動(dòng)態(tài)平衡。由于這種與傳統(tǒng)紡絲工藝條件不同的不穩(wěn)定紡絲工藝，熔噴纖維的厚度和長(zhǎng)度不一致。第9章熔噴工藝9-4熔噴產(chǎn)品性能和應(yīng)用從偏光顯微鏡可以看出，在不均勻的牽伸和冷卻條件下形成的這種纖維的結(jié)晶和取向也是不均勻的。紡粘非織造纖維網(wǎng)中纖維直徑的均勻性明顯好于熔噴纖維。在紡粘工藝中，紡絲工藝條件穩(wěn)定，牽伸和冷卻條件變化小，流經(jīng)紡絲線上各點(diǎn)的聚合物質(zhì)量相等，紡絲線上某點(diǎn)的聚合物密度、長(zhǎng)絲橫截面積和運(yùn)動(dòng)速度的乘積不變，即遵循流動(dòng)連續(xù)性方程描述的規(guī)律，紡粘工藝形成的纖維為連續(xù)長(zhǎng)絲。第9章熔噴工藝9-4熔噴產(chǎn)品特性和應(yīng)用2。影響熔噴非織造布產(chǎn)品性能的因素熔噴工藝的復(fù)雜性決定了影響熔噴非織造布產(chǎn)品性能的因素很多。聚合物原料的性能和熔噴工藝條件直接影響產(chǎn)品的性能。影響熔噴非織造布性能的工藝參數(shù)分為在線參數(shù)和離線參數(shù)。在線參數(shù)是指熔噴生產(chǎn)過程中可以根據(jù)需要調(diào)整的變量，主要包括聚合物熔體擠出量和溫度、牽伸熱風(fēng)速度和溫度、熔噴接收距離等。離線參數(shù)是指只有在設(shè)備不運(yùn)行時(shí)才能調(diào)整的變量，如熔噴模頭噴絲孔的形狀、牽伸熱空氣通道的尺寸和引入角度等。研究表明，聚丙烯的熔體指數(shù)越高，熔噴單纖維的強(qiáng)度越低。第9章熔噴工藝9-4熔噴產(chǎn)品性能和應(yīng)用，聚丙烯熔體指數(shù)(MFI)與熔噴工藝非織造布縱向強(qiáng)度和破裂強(qiáng)度之間的關(guān)系，第9章熔噴工藝9-4熔噴產(chǎn)品性能和應(yīng)用，聚丙烯熔體指數(shù)(MFI)與熔噴工藝非織造布斷