熔噴法工藝的新特點(diǎn)

熔噴法工藝的新特點(diǎn)

隨著工業(yè)的快速發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的加強(qiáng)，非織造布技術(shù)的市場日益繁榮。其超細(xì)纖維的特點(diǎn)所表現(xiàn)出的特性,在許多工業(yè)、民用領(lǐng)域被人們發(fā)現(xiàn)并得到廣泛的應(yīng)用。隨著宏大研究院有限公司在熔噴技術(shù)方面研發(fā)投入的加大,我國熔噴技術(shù)已得到很大的發(fā)展。2006年5月,幅寬2400mm的熔噴生產(chǎn)線在宏大研究院試驗(yàn)基地試車成功,標(biāo)志著我國寬幅熔噴生產(chǎn)線已能完全實(shí)現(xiàn)設(shè)備國產(chǎn)化,從而為熔噴技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展以及SMS(紡粘熔噴復(fù)合)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1熔噴法、非織布技術(shù)1.1熔噴非織造布的制備熔噴法非織造布生產(chǎn)技術(shù),是將高聚物樹脂通過螺桿擠出機(jī)擠壓熔融塑化后,通過計(jì)量泵精確計(jì)量送給噴絲組件,在高速高壓熱空氣流的作用下拉成超細(xì)纖維,在收集裝置上形成熔噴非織造布。熔噴法非織造布可以使用多種聚合物材料,如:聚丙烯、聚酯、聚酰胺等。1.2熔噴非織造材料的噴絲組件聚合物樹脂經(jīng)擠壓熔融后,通過計(jì)量泵的精確計(jì)量送入一特殊的熔體分配腔,再通過整流后進(jìn)入紡絲熔體池,經(jīng)紡絲微孔噴出成絲,在高速熱風(fēng)氣流的噴射拉伸下得到超細(xì)纖維,其單絲直徑能達(dá)到1～2μm。熔體分配腔能保證熔體沿幅寬方向分布均勻(流速一致、流量相等、壓力分布均勻),加上沿幅寬方向的氣流噴射速度一致,從而能保證絲束沿幅寬方向分布均勻,絲徑沿幅寬方向一致。如圖1所示,噴絲組件中紡絲熔體池下有一排紡絲微孔,微孔直徑一般為0.3～0.4mm,為更有利于紡絲成型,其長徑比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)的熔融紡絲,一般為10～15。同時噴絲組件與氣刀之間形成一特殊的氣腔,高壓熱風(fēng)氣流通過氣腔狹縫以近似于音速的速度噴射,氣刀刃部與噴絲組件尖端形成一紡絲錐。熔體從紡絲微孔中噴出,在紡絲錐處被高速氣流夾持牽伸拉細(xì),經(jīng)冷卻后形成超細(xì)纖維。1.3設(shè)置吸風(fēng)引導(dǎo)裝置經(jīng)過牽伸的超細(xì)纖維,隨著噴射氣流的體積膨脹而擴(kuò)散開來,在抽吸風(fēng)的引導(dǎo)下,均勻地鋪在收集裝置上,利用自身余熱互相粘和在一起。調(diào)節(jié)收集裝置的工藝速度及計(jì)量泵的轉(zhuǎn)數(shù)便能得到各種不同規(guī)格的熔噴非織造布。2國內(nèi)外熔噴技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢2.1熔噴法非織造布生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展歷程1954年美國海軍研究所在研究氣流噴射法紡絲時,紡得了極細(xì)的纖維,其直徑在5μm以下,并制得由這種超細(xì)纖維組成的非織造布,隨后出現(xiàn)了一些相關(guān)的專利。20世紀(jì)70年代后期,美國ExxonMobil公司將此技術(shù)轉(zhuǎn)為民用,使得熔噴法非織造布技術(shù)得到迅速發(fā)展。到目前已出現(xiàn)了320多項(xiàng)與熔噴技術(shù)及其產(chǎn)品有關(guān)的專利。BiaxFiberfilm、ExxonMobil、ACCURATEProducts、Reifenhauser、Kimberly-Clark和Nordson等公司都為熔噴技術(shù)的發(fā)展作出了突出的貢獻(xiàn)。Biax公司和Exxon公司設(shè)計(jì)的熔噴模頭結(jié)構(gòu)代表了世界上兩種典型的技術(shù)類型。Exxon公司設(shè)計(jì)的熔噴頭為組合式,由帶有一排噴絲孔、坡口角度呈30°～90°鼻型模頭尖和兩個氣閘組成;Biax公司熔噴頭則由多排紡絲噴嘴和同心氣孔組成,可提高生產(chǎn)能力和效率及產(chǎn)品質(zhì)量。我國對熔噴技術(shù)的研究也較早,20世紀(jì)50年代末,中國核工業(yè)二院、北京化工研究院等機(jī)構(gòu)也開始了這方面的研究;20世紀(jì)80年代,中國紡織大學(xué)研制出了間隙式熔噴法非織造布生產(chǎn)線。1988年廣州第二合成纖維廠謝明、馮爍輝等人赴美參觀了美國田納西大學(xué)熔噴試驗(yàn)室、Exxon公司的研究院、Accurate公司、Agel公司,并將考察的熔噴技術(shù)介紹給國內(nèi)同行。20世紀(jì)90年代初,北京化工研究院、中國紡織大學(xué)、北京超綸公司等單位設(shè)計(jì)出的熔噴設(shè)備,在國內(nèi)投產(chǎn)了近百臺。當(dāng)時熔噴非織造布主要用于電池隔板、過濾材料、吸油材料等領(lǐng)域,由于國內(nèi)市場的局限,熔噴布的市場開發(fā)在較長時間內(nèi)一直發(fā)展較慢。隨后安徽奧宏超細(xì)濾材有限公司、江陰金鳳非織造布制品有限公司、天津泰達(dá)股份有限公司和山東俊富無紡布有限公司等陸續(xù)投產(chǎn)了5條引進(jìn)的連續(xù)式熔噴生產(chǎn)線,使我國熔噴法非織造布生產(chǎn)技術(shù)上了一個新的臺階。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前國內(nèi)共有連續(xù)式熔噴生產(chǎn)線(不包括SMS復(fù)合生產(chǎn)線中的熔噴)25條,其中進(jìn)口5條,其余大部分由宏大研究院控股的北京宏大貝斯特熔噴公司提供。我國熔噴非織造布產(chǎn)能已超過3萬t/a,約占世界總產(chǎn)量的10%。2.2熔噴、紡粘技術(shù)的融合隨著各種非織造布加工技術(shù)的成熟,各工藝之間相互滲透,向混雜化、復(fù)合化方向發(fā)展是當(dāng)前非織造布發(fā)展的趨勢,尤其是各工藝之間的復(fù)合愈來愈受到大家的重視。今后非織造布工業(yè)的發(fā)展將圍繞熔噴、紡粘兩種技術(shù)的融合而展開。Reifenhauser公司和Exxon公司通過進(jìn)行技術(shù)合作,使熔噴紡粘復(fù)合(SMS)得以商業(yè)化生產(chǎn),極大地推動了熔噴技術(shù)的發(fā)展。目前Reifenhauser、Kimberly—Clark和Nordson等公司的設(shè)備均可生產(chǎn)SMS非織造布,SMS復(fù)合技術(shù)中的熔噴技術(shù)代表了熔噴法非織造布中的先進(jìn)技術(shù),并成為了先進(jìn)的發(fā)展趨勢。同時采用多噴頭技術(shù)提高熔噴產(chǎn)量,采用特殊結(jié)構(gòu)的波形噴嘴以及疊片式熔噴頭,可以獲得納米級纖維,也可能成為熔噴技術(shù)的發(fā)展趨勢。3非織造布的應(yīng)用特性由于熔噴技術(shù)生產(chǎn)的纖維很細(xì),同時熔噴布具有很大的比表面積、空隙小而空隙率大,故其過濾性、屏蔽性、絕熱性和吸油性等應(yīng)用特性是用其它單獨(dú)工藝生產(chǎn)的非織造布所難以具備的。所以熔噴法非織造布廣泛應(yīng)用于醫(yī)用和工業(yè)用口罩、保暖材料、過濾材料、醫(yī)療衛(wèi)生材料、吸油材料、擦拭布、電池隔板以及隔音材料等領(lǐng)域。3.1醫(yī)用非織造布用熔噴法非織造布代替?zhèn)鹘y(tǒng)紡織產(chǎn)品與紡粘法非織造布復(fù)合,應(yīng)用于口罩布。其特點(diǎn)是強(qiáng)度高、手感好、有效地屏障細(xì)菌的穿透、不透血但可以透氣;能夠防止交叉感染、減少塵屑和毛羽的脫落、提供最佳的手術(shù)環(huán)境;減少護(hù)理人員的勞動量、方便儲藏、供應(yīng)和更換;穿戴及使用方便、價(jià)格低。由于其有上述特點(diǎn),在國外已大量做成繃帶、急救包、開刀布、接生包等應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè),以及婦女衛(wèi)生巾、尿布等衛(wèi)生領(lǐng)域。國內(nèi)目前則剛剛開始應(yīng)用并得到廣泛推廣。在2003年非典期間,熔噴非織造布在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)發(fā)揮了重要作用?，F(xiàn)在人類面臨非典、禽流感,以及其它空氣傳播疾病的危險(xiǎn),為做到未雨綢繆,防患于未然,許多國家(特別是發(fā)達(dá)國家)已把熔噴布作為國家儲備物資作為應(yīng)急時用。3.2熔噴布在服裝材料中的應(yīng)用熔噴法非織造布由于其纖維直徑特別細(xì)小、孔徑小、孔率高,手感柔軟,具有非常好的抗風(fēng)能力,透氣性能良好,且重量非常輕,是做保溫服裝的最佳材料。目前國內(nèi)外已大量使用,市場增長速度也較快。經(jīng)過國家級檢測單位測定,相同重量的服裝保溫材料中,熔噴布保溫效果最好。天津泰達(dá)率先開發(fā)出了用熔噴布做的保暖材料,從而帶來了中國熔噴法非織造布發(fā)展的高潮。熔噴法非織造布與三維卷曲纖維共紡制出的保暖絮片,不僅具有很好的保溫效果,同時還具有非常好的彈性和蓬松性能。(下轉(zhuǎn)P83)3.3空氣過濾材料意涵雜性一般分為3個領(lǐng)域(2.熔噴布的纖維直徑能達(dá)到1～2μm,且排列是隨機(jī)分布的,具有一定的雜亂性,這種結(jié)構(gòu)使其具有更大的比表面積、更小的孔徑,可以制作品質(zhì)非常高的過濾材料,主要應(yīng)用于空氣過濾、水過濾、油過濾、油水分離等諸多領(lǐng)域。如果通過靜電駐極處理,作為過濾材料其效果更好。3.4吸油性能好由于熔噴布主要采用PP原料。由于PP幾乎不吸水但卻有很好的親油性以及熔噴布具有孔率高且比表面積大的特點(diǎn),所以熔噴布具有很好的吸油性能。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測得,它可以吸收比自身重量大17～20倍的油。根據(jù)它的這些特點(diǎn),可做成吸油氈、吸油濾芯等應(yīng)用在油水分離、環(huán)境