熔噴法纖維成形技術(shù)

1、.1 第一章第一章 熔噴法纖維成形技術(shù)熔噴法纖維成形技術(shù) .2 熔噴法纖維成形技術(shù) 一、概述一、概述 二、熔噴法纖維成形原理二、熔噴法纖維成形原理 三、熔噴法纖維成形設(shè)備三、熔噴法纖維成形設(shè)備 四、熔噴法主要生產(chǎn)工藝參數(shù)四、熔噴法主要生產(chǎn)工藝參數(shù) 五、熔噴法纖維（非織造布）產(chǎn)品特點(diǎn)及應(yīng)用五、熔噴法纖維（非織造布）產(chǎn)品特點(diǎn)及應(yīng)用 .3 一、概述一、概述 1 1、定義、定義 熔噴法也是聚合物直接成網(wǎng)法中的一種，它是將熔噴法也是聚合物直接成網(wǎng)法中的一種，它是將 螺桿擠出機(jī)擠出的高聚物熔體通過(guò)用螺桿擠出機(jī)擠出的高聚物熔體通過(guò)用高速高溫氣流噴高速高溫氣流噴 吹吹或或其它手段其它手段使熔體細(xì)流受到使熔體細(xì)

2、流受到極度的拉伸極度的拉伸而形成而形成極細(xì)極細(xì) 的纖維的纖維，然后聚集到成網(wǎng)滾筒或成網(wǎng)簾上形成纖網(wǎng)，然后聚集到成網(wǎng)滾筒或成網(wǎng)簾上形成纖網(wǎng)， 最后經(jīng)最后經(jīng)自粘合作用自粘合作用得以加固而制成熔噴法纖維非織造得以加固而制成熔噴法纖維非織造 布。布。 .4 2 2、熔噴法纖維非織造布的發(fā)展與現(xiàn)狀、熔噴法纖維非織造布的發(fā)展與現(xiàn)狀 2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代初期年代初期 美國(guó)海軍研究所美國(guó)海軍研究所 研究氣流研究氣流 噴射紡絲法噴射紡絲法 放棄放棄 2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代后期年代后期 美國(guó)艾克森公司美國(guó)艾克森公司 將該技將該技 術(shù)轉(zhuǎn)為民用術(shù)轉(zhuǎn)為民用 得到發(fā)展得到發(fā)展 我國(guó)開(kāi)發(fā)較早，主要研究工藝?yán)碚?/p>

3、和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，我國(guó)開(kāi)發(fā)較早，主要研究工藝?yán)碚摵彤a(chǎn)品開(kāi)發(fā)， 在生產(chǎn)設(shè)備的研究、設(shè)計(jì)和制造方面落后在生產(chǎn)設(shè)備的研究、設(shè)計(jì)和制造方面落后 一、概述一、概述 .5 二、熔噴法纖維成形原理二、熔噴法纖維成形原理 .6 熔噴工藝原理熔噴工藝原理 .7 1.1.與紡粘法的異同與紡粘法的異同 紡粘法紡粘法 亦稱(chēng)亦稱(chēng)紡絲直接成布法紡絲直接成布法，它是利用熔融紡絲等方，它是利用熔融紡絲等方 法將聚合物切片經(jīng)熔融紡絲拉伸而形成的法將聚合物切片經(jīng)熔融紡絲拉伸而形成的連續(xù)長(zhǎng)連續(xù)長(zhǎng) 絲絲進(jìn)行鋪網(wǎng)，然后經(jīng)粘合、后整理等工序制成產(chǎn)進(jìn)行鋪網(wǎng)，然后經(jīng)粘合、后整理等工序制成產(chǎn) 品。品。 氣流成網(wǎng) 熱軋粘合針刺 或 .8 聚合物都要在

4、聚合物都要在 熔融狀態(tài)下由噴絲熔融狀態(tài)下由噴絲 孔擠出孔擠出 纖網(wǎng)可經(jīng)熱粘纖網(wǎng)可經(jīng)熱粘 合（面粘合或點(diǎn)粘合（面粘合或點(diǎn)粘 合）或自身粘合加合）或自身粘合加 固成非織造布固成非織造布 紡粘法紡粘法中：中：驟冷空氣驟冷空氣冷卻，同時(shí)拉伸，冷卻，同時(shí)拉伸， 形成形成連續(xù)長(zhǎng)絲連續(xù)長(zhǎng)絲，鋪放到成網(wǎng)簾上，鋪放到成網(wǎng)簾上 熔噴法熔噴法中：高速中：高速熱空氣熱空氣噴吹，受到極噴吹，受到極 度拉伸，形成度拉伸，形成超細(xì)短纖維超細(xì)短纖維，以，以極高速度極高速度 飛向成網(wǎng)簾或凝網(wǎng)滾筒形成纖網(wǎng)飛向成網(wǎng)簾或凝網(wǎng)滾筒形成纖網(wǎng) 紡粘法紡粘法：纖網(wǎng)加固方式多，除熱粘：纖網(wǎng)加固方式多，除熱粘 合外，還可采取針刺、水刺、化學(xué)粘合

5、外，還可采取針刺、水刺、化學(xué)粘 合等多種手段合等多種手段 熔噴法熔噴法：主要依靠熱粘合或自身粘：主要依靠熱粘合或自身粘 合合 相同點(diǎn)相同點(diǎn) 不同點(diǎn)不同點(diǎn) 1.1.與紡粘法的異同與紡粘法的異同 .9 2.2.傳統(tǒng)工藝流程傳統(tǒng)工藝流程 聚合物喂入聚合物喂入熔融擠出熔融擠出纖維形成纖維形成纖維冷纖維冷 卻卻成網(wǎng)成網(wǎng)粘合（固網(wǎng)）粘合（固網(wǎng)） 切邊卷繞切邊卷繞后整后整 理或特殊整理理或特殊整理 .10 聚合物喂入聚合物喂入 聚合物一般制成聚合物一般制成小球狀小球狀、顆粒顆粒 狀狀的切片，倒入料桶或料斗，輸入螺桿擠出機(jī)的切片，倒入料桶或料斗，輸入螺桿擠出機(jī) .11 熔融擠出熔融擠出 在螺桿擠出機(jī)的進(jìn)料端，

6、聚合物在螺桿擠出機(jī)的進(jìn)料端，聚合物 切片要與穩(wěn)定劑、增白劑等添加劑及色母粒等必切片要與穩(wěn)定劑、增白劑等添加劑及色母粒等必 需的原料，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢杌旌虾筮M(jìn)入螺桿擠出機(jī)，需的原料，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢杌旌虾筮M(jìn)入螺桿擠出機(jī)， 加熱成為熔體，最后由計(jì)量泵經(jīng)過(guò)濾器將熔體送加熱成為熔體，最后由計(jì)量泵經(jīng)過(guò)濾器將熔體送 入噴絲板。在熔噴工藝中，一般擠出機(jī)也借其剪入噴絲板。在熔噴工藝中，一般擠出機(jī)也借其剪 切作用與熱降解作用來(lái)降低聚合物的分子量。切作用與熱降解作用來(lái)降低聚合物的分子量。 .12 纖維形成纖維形成 經(jīng)過(guò)濾的清潔熔體要經(jīng)過(guò)分配系經(jīng)過(guò)濾的清潔熔體要經(jīng)過(guò)分配系 統(tǒng)，再均勻送入每組噴絲板，使每個(gè)噴絲孔的統(tǒng)，再均勻

7、送入每組噴絲板，使每個(gè)噴絲孔的擠擠 出量一致出量一致。熔噴纖維的噴絲板與其它紡絲成網(wǎng)法。熔噴纖維的噴絲板與其它紡絲成網(wǎng)法 不同，噴絲孔必須不同，噴絲孔必須排成一直線排成一直線，上下兩側(cè)開(kāi)有，上下兩側(cè)開(kāi)有高高 速氣流的噴出孔速氣流的噴出孔。 傳統(tǒng)纖維成形 熔噴法纖維成形 .13 纖維冷卻纖維冷卻在噴絲板的兩側(cè)有大量的在噴絲板的兩側(cè)有大量的室溫空氣室溫空氣 同時(shí)被吸入，與含有超細(xì)纖維的熱空氣流相混，同時(shí)被吸入，與含有超細(xì)纖維的熱空氣流相混， 使其降溫，熔融的超細(xì)纖維使其降溫，熔融的超細(xì)纖維冷卻固化冷卻固化。 .14 水平放置 垂直放置 成網(wǎng)成網(wǎng)在熔噴法纖維非織造布生產(chǎn)中，噴絲板可以水平放在熔噴法纖

8、維非織造布生產(chǎn)中，噴絲板可以水平放 置，也可以垂直放置。如果水平放置，那么超細(xì)纖維噴在置，也可以垂直放置。如果水平放置，那么超細(xì)纖維噴在一圓一圓 形收集滾筒形收集滾筒上成網(wǎng)；如果垂直放置，那么纖維落到一上成網(wǎng)；如果垂直放置，那么纖維落到一頂水平移頂水平移 動(dòng)的成網(wǎng)簾動(dòng)的成網(wǎng)簾上凝集成網(wǎng)。上凝集成網(wǎng)。 .15 粘合（固網(wǎng)）粘合（固網(wǎng)）上面談到的自身粘合加固，對(duì)上面談到的自身粘合加固，對(duì) 于某些用途的熔噴布來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了，如：要求于某些用途的熔噴布來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了，如：要求 纖網(wǎng)有較蓬松的結(jié)構(gòu)、良好的空氣保有率或空隙纖網(wǎng)有較蓬松的結(jié)構(gòu)、良好的空氣保有率或空隙 率等。而對(duì)于很多其它用途來(lái)說(shuō)，單有自身粘

9、合率等。而對(duì)于很多其它用途來(lái)說(shuō)，單有自身粘合 加固還不夠，還需要熱軋粘合、超聲波粘合或其加固還不夠，還需要熱軋粘合、超聲波粘合或其 它加固手段。它加固手段。 熱軋粘合 .16 保暖材料過(guò)濾材料 .17 熔噴法纖維非織造布工藝特點(diǎn)熔噴法纖維非織造布工藝特點(diǎn) 工藝流程短，生產(chǎn)效率高；工藝流程短，生產(chǎn)效率高； 纖維極細(xì)，纖網(wǎng)均勻度好，手感柔軟，在纖維極細(xì)，纖網(wǎng)均勻度好，手感柔軟，在過(guò)濾、過(guò)濾、 抗菌、吸附方面有突出的優(yōu)點(diǎn)抗菌、吸附方面有突出的優(yōu)點(diǎn)； 纖維取向度較差，纖維取向度較差，纖網(wǎng)強(qiáng)度低；纖網(wǎng)強(qiáng)度低； 能耗大。能耗大。 .18 三、熔噴法纖維成形設(shè)備三、熔噴法纖維成形設(shè)備 熔噴生產(chǎn)線組成熔噴生產(chǎn)

10、線組成 德國(guó)德國(guó)Reifenhauser(Reifenhauser(萊芬豪斯）萊芬豪斯）公司的熔噴法纖維非織造布生產(chǎn)線示意圖公司的熔噴法纖維非織造布生產(chǎn)線示意圖 .19 電氣控制系統(tǒng) 熔 噴 設(shè) 備 主機(jī) 加熱系統(tǒng) 潤(rùn)滑系統(tǒng) 液壓系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng) 核心 喂料系統(tǒng) 螺桿擠壓機(jī) 過(guò)濾系統(tǒng) 紡絲組件 噴絲模頭 接收網(wǎng)系統(tǒng) 卷繞機(jī)構(gòu) .20 （1 1）喂料系統(tǒng)）喂料系統(tǒng) 工大實(shí)驗(yàn)線喂入及螺桿擠出機(jī) .21 （2 2）過(guò)濾系統(tǒng)）過(guò)濾系統(tǒng) （3 3）熔噴噴絲板（模頭）熔噴噴絲板（模頭） .22 模 頭 使熔體流經(jīng)每個(gè)噴絲孔的 阻力和流經(jīng)時(shí)間相等 模尖 （下部） 均流管道： （上部） 過(guò)濾層： 預(yù)成形板： 噴

11、絲板 對(duì)熔體起過(guò)濾作用， 防止雜質(zhì)阻塞噴絲孔 使熔體順利流入噴絲孔 .23 均流管道 .24 熔噴纖維噴絲板構(gòu)造熔噴纖維噴絲板構(gòu)造 噴絲板橫剖面示意圖 噴絲板立體結(jié)構(gòu)圖 一般熔噴噴絲板孔徑為一般熔噴噴絲板孔徑為0.30.4mm，噴絲孔間距為，噴絲孔間距為1216孔孔/cm。 .25 熔噴纖維噴絲孔結(jié)構(gòu)熔噴纖維噴絲孔結(jié)構(gòu) 最初的熔噴設(shè)備，其模頭為最初的熔噴設(shè)備，其模頭為狹縫式雙槽形噴頭狹縫式雙槽形噴頭，即長(zhǎng)而窄，即長(zhǎng)而窄 的熱空氣噴出口分布在一排圓形噴絲孔的兩側(cè)。的熱空氣噴出口分布在一排圓形噴絲孔的兩側(cè)。 1983年，年，Schwarz設(shè)計(jì)了設(shè)計(jì)了方形方形和和三三 角形紡絲孔角形紡絲孔，并申請(qǐng)了

12、專(zhuān)利。這種，并申請(qǐng)了專(zhuān)利。這種 噴頭不僅可以噴頭不僅可以減少減少熔噴過(guò)程中熔噴過(guò)程中聚合聚合 物的降解物的降解，還可以，還可以節(jié)約能量節(jié)約能量，在，在提提 高最終纖維強(qiáng)力的同時(shí)降低了成本高最終纖維強(qiáng)力的同時(shí)降低了成本。 纖維的直徑能達(dá)到纖維的直徑能達(dá)到2m以下。以下。 .26 1995年，年，Schwarz又申請(qǐng)了又申請(qǐng)了圓形紡絲孔圓形紡絲孔的熔噴設(shè)備。的熔噴設(shè)備。 其紡絲孔的其紡絲孔的紡絲板與特殊的空氣蓋板組合紡絲板與特殊的空氣蓋板組合，可形成，可形成一級(jí)和一級(jí)和 二級(jí)兩個(gè)空氣腔二級(jí)兩個(gè)空氣腔，保證了各個(gè)熔體孔周?chē)鷼饬鞯木鶆蚍峙浔ＷC了各個(gè)熔體孔周?chē)鷼饬鞯木鶆蚍峙洌?所以所以紡絲孔的排數(shù)可增加

13、紡絲孔的排數(shù)可增加（至少（至少4排），不僅排），不僅提高了生產(chǎn)提高了生產(chǎn) 率率，還，還保證了熔噴纖維的質(zhì)量保證了熔噴纖維的質(zhì)量。 .27 Reifenhauser公司的公司的Reicofil熔噴模頭熔噴模頭 Accurate公司熔噴模頭公司熔噴模頭 .28 Biax FiberFilm公司的多排孔熔噴模頭公司的多排孔熔噴模頭 .29 小型熔噴線小型熔噴線 .30 正在生產(chǎn)的熔噴線正在生產(chǎn)的熔噴線 .31 Reifenhauser公司的公司的Reicofil單頭熔噴生產(chǎn)線單頭熔噴生產(chǎn)線 Reifenhauser公司的公司的Reicofil雙頭熔噴生產(chǎn)線雙頭熔噴生產(chǎn)線 .32雙組分熔噴系統(tǒng)雙組分熔

14、噴系統(tǒng) 聚合物聚合物 A 聚合物聚合物 B .33 雙組分模頭示意圖雙組分模頭示意圖 .34 四、熔噴法主要生產(chǎn)工藝參數(shù)四、熔噴法主要生產(chǎn)工藝參數(shù) 1、熔融指數(shù)（、熔融指數(shù)（MFI） 熔噴纖維布的強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率隨原料的熔噴纖維布的強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率隨原料的MFI 提高而降低。因此，為使熔體細(xì)流能在熱氣流噴提高而降低。因此，為使熔體細(xì)流能在熱氣流噴 吹過(guò)程中得到較好的牽伸，要求原料的吹過(guò)程中得到較好的牽伸，要求原料的MFI盡可盡可 能高一些。能高一些。 .35 2、熱氣流速度、熱氣流速度 在相同溫度、螺桿轉(zhuǎn)速和接收距離等條件下：在相同溫度、螺桿轉(zhuǎn)速和接收距離等條件下： 但氣流速度過(guò)大，易出現(xiàn)飛花

15、，嚴(yán)重影響布面外觀但氣流速度過(guò)大，易出現(xiàn)飛花，嚴(yán)重影響布面外觀 熱空氣速度熱空氣速度纖維直徑纖維直徑非織造布手感非織造布手感 由硬變軟，纖維纏結(jié)增多，纖網(wǎng)密實(shí)、光滑，由硬變軟，纖維纏結(jié)增多，纖網(wǎng)密實(shí)、光滑， 強(qiáng)度有所增加強(qiáng)度有所增加 .36 3、熱空氣噴射角、熱空氣噴射角 主要影響主要影響拉伸效果拉伸效果和和纖維形態(tài)纖維形態(tài) 角度角度 細(xì)流形成平細(xì)流形成平 行纖維束行纖維束 非織造布非織造布 均勻性差均勻性差 角度角度 趨于趨于 9090 產(chǎn)生高度產(chǎn)生高度 分散而湍分散而湍 動(dòng)的氣流動(dòng)的氣流 纖維在成網(wǎng)纖維在成網(wǎng) 簾上形成無(wú)簾上形成無(wú) 規(guī)分布規(guī)分布 各向同各向同 性性能性性能 好好 .37 氣

16、流與噴絲孔軸線不同夾角時(shí)的氣流速度場(chǎng)氣流與噴絲孔軸線不同夾角時(shí)的氣流速度場(chǎng) .38 5、接收距離（、接收距離（DCD） 縱橫向強(qiáng)度縱橫向強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度，非織，非織 造布手感蓬松、柔軟，若用作過(guò)濾造布手感蓬松、柔軟，若用作過(guò)濾 材料，過(guò)濾效率和過(guò)濾阻力材料，過(guò)濾效率和過(guò)濾阻力 接收距離接收距離 .39 6、螺桿擠出速度、螺桿擠出速度 當(dāng)擠出量過(guò)大時(shí)，熔噴布的強(qiáng)度反而下降，尤其是當(dāng)擠出量過(guò)大時(shí)，熔噴布的強(qiáng)度反而下降，尤其是MFI 1000時(shí)更明顯。時(shí)更明顯。 強(qiáng)度達(dá)一定值后下降，可能是因?yàn)閿D出量過(guò)高時(shí)，絲條強(qiáng)度達(dá)一定值后下降，可能是因?yàn)閿D出量過(guò)高時(shí)，絲條 牽伸不充分，并絲嚴(yán)重，導(dǎo)致布面粘

17、結(jié)纖維減少，從而使強(qiáng)牽伸不充分，并絲嚴(yán)重，導(dǎo)致布面粘結(jié)纖維減少，從而使強(qiáng) 度度 在溫度不變的情況下：在溫度不變的情況下： 擠出量擠出量熔噴布定量熔噴布定量，強(qiáng)度，強(qiáng)度 .40 五、熔噴法纖維（非織造布）五、熔噴法纖維（非織造布） 產(chǎn)品特點(diǎn)及應(yīng)用產(chǎn)品特點(diǎn)及應(yīng)用 1 1、過(guò)濾材料、過(guò)濾材料 主要利用其主要利用其超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，這也是它最早及，這也是它最早及 最大的應(yīng)用領(lǐng)域；對(duì)新型過(guò)濾材料的需求也是推最大的應(yīng)用領(lǐng)域；對(duì)新型過(guò)濾材料的需求也是推 動(dòng)熔噴纖維非織造布發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α?dòng)熔噴纖維非織造布發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α?用熔噴布進(jìn)行過(guò)濾，凈化后的氣體或液體中用熔噴布進(jìn)行過(guò)濾，凈化后的氣體或液體中

18、沒(méi)有濾材脫落的短絨現(xiàn)象沒(méi)有濾材脫落的短絨現(xiàn)象。 .41 目前全世界每年使用的熔噴濾材約目前全世界每年使用的熔噴濾材約2 2萬(wàn)多噸，其中萬(wàn)多噸，其中6565 用于液體過(guò)濾，如：飲料和食品衛(wèi)生過(guò)濾、水過(guò)濾、貴金屬用于液體過(guò)濾，如：飲料和食品衛(wèi)生過(guò)濾、水過(guò)濾、貴金屬 回收過(guò)濾、油漆及涂料等化學(xué)產(chǎn)品過(guò)濾；回收過(guò)濾、油漆及涂料等化學(xué)產(chǎn)品過(guò)濾；3535用于氣體過(guò)濾，用于氣體過(guò)濾， 如：室內(nèi)空調(diào)機(jī)過(guò)濾、氣水分離過(guò)濾、凈化室過(guò)濾等。如：室內(nèi)空調(diào)機(jī)過(guò)濾、氣水分離過(guò)濾、凈化室過(guò)濾等。 .42 2 2、醫(yī)用材料、醫(yī)用材料 是目前熔噴布的第二大應(yīng)用領(lǐng)域，全世界每年的用量在是目前熔噴布的第二大應(yīng)用領(lǐng)域，全世界每年的用量

19、在 1 1萬(wàn)噸以上。萬(wàn)噸以上。 在該領(lǐng)域，用量最大的是外科手術(shù)衣、手術(shù)室帷簾及消在該領(lǐng)域，用量最大的是外科手術(shù)衣、手術(shù)室帷簾及消 毒包扎布，還有少量用作彈性繃帶、膠帶、消炎止痛膜等。毒包扎布，還有少量用作彈性繃帶、膠帶、消炎止痛膜等。 .43 3 3、衛(wèi)生材料、衛(wèi)生材料 （1 1）在）在衛(wèi)生巾衛(wèi)生巾方面方面 將熔噴布插入衛(wèi)生巾的吸收芯中間，起毛細(xì)管轉(zhuǎn)移層作用將熔噴布插入衛(wèi)生巾的吸收芯中間，起毛細(xì)管轉(zhuǎn)移層作用 利用熔噴布的阻隔作用作為對(duì)液體滲透的阻隔層，用兩層利用熔噴布的阻隔作用作為對(duì)液體滲透的阻隔層，用兩層 熔噴布取代聚乙烯防滲膜熔噴布取代聚乙烯防滲膜 （2 2）在）在成人尿片成人尿片方面方面 在生產(chǎn)過(guò)程中，將木漿粕的短纖維混入熔噴纖維流中，在生產(chǎn)過(guò)程中，將木漿粕的短纖維混入熔噴纖維流中， 形成具有良好吸收性的特種熔噴布。形成具有良好吸收性的特種熔噴布。 .44 4 4、吸油材料、吸油材料 熔噴布作為吸油材料，吸油量可達(dá)自身重量的熔噴布作為吸油材料，