紡粘與熔噴相結(jié)合(紡熔技術(shù))的優(yōu)勢

紡粘與熔噴相結(jié)合(紡熔技術(shù))的優(yōu)勢

0紡粘法(sp)紡織法中的非紡織法是既注重工藝又注重非織造技術(shù)的典范。在聚合物紡織法的過程中，連續(xù)長的絲狀纖維被放置在網(wǎng)絡(luò)中，纖維網(wǎng)絡(luò)通過機(jī)械、化學(xué)或熱耦合加固。整個過程由一個設(shè)備完成。紡粘設(shè)備的發(fā)展經(jīng)歷了幾個過程:單S頭紡粘機(jī);雙S頭紡粘機(jī);多S頭紡粘機(jī);在雙S頭中間增加M頭熔噴機(jī),多臺機(jī)組成生產(chǎn)線,形成SMS、SMMS、SSMMS、SMMMS。紡粘法的技術(shù)核心是纖維牽伸問題,紡粘法生產(chǎn)的特點決定其采用氣流牽伸方式。目前世界上紡粘法的氣流牽伸分成管式牽伸,以意大利的STP生產(chǎn)線為代表;寬狹縫式牽伸,以德國Reifenhauser(萊芬豪舍)公司的工藝流程為代表;窄狹縫式牽伸,以意大利NWT公司為代表。其中寬狹縫式牽伸又分為正壓牽伸和負(fù)壓牽伸,Reifenhauser公司使用的是負(fù)壓牽伸。1紡織法生產(chǎn)工藝的特點及產(chǎn)品的應(yīng)用1.1紡粘法工藝特點紡粘非織造布的生產(chǎn)流程是:原料輸送→螺桿熔融→熔體過濾→熔體計量→紡絲→冷卻牽伸→分絲鋪網(wǎng)→熱軋定形→卷繞成形。有些原料,如滌綸,紡絲前還需預(yù)先干燥。從紡粘非織造布的生產(chǎn)流程可以看出,紡粘法實際是將化纖生產(chǎn)與非織造布生產(chǎn)兩者合二為一,在同一條生產(chǎn)線上同時進(jìn)行兩個工序生產(chǎn),其牽伸之前的部分與合成纖維的生產(chǎn)工藝基本相同,均有螺桿熔融、過濾、熔體計量、紡絲、冷卻。紡粘法屬于合成纖維的長絲類型,是一步法高速紡絲,纖維經(jīng)過牽伸有較高的取向度和結(jié)晶度。牽伸之后兩者的區(qū)別在于:1)合成纖維產(chǎn)品是短纖或長絲,最后是打包或卷裝,而紡粘法則是纖維經(jīng)過牽伸后直接鋪網(wǎng)一次成布;2)牽伸方式差異較大,合成纖維采用機(jī)械牽伸,容易控制,而紡粘法基本上是用氣流牽伸,較難控制。1.2成網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點紡粘法非織造布由連續(xù)的長纖維組成,纖維經(jīng)過高速氣流的牽伸,有較高的取向度和結(jié)晶度,纖維成網(wǎng)時縱橫交錯,纖網(wǎng)又經(jīng)過熱軋加固,因而具有以下特點:1)有較高的斷裂強(qiáng)力和較低的斷裂伸長率;2)縱橫強(qiáng)度比較小;3)纖度較低;4)可以在紡絲前加入各種不同性能的添加劑,使非織造布具有不同的性能。1.3農(nóng)業(yè)、醫(yī)療及衛(wèi)生相關(guān)產(chǎn)品1)工業(yè)方面:可用于制作汽車套、防塵罩、擦布、環(huán)保過濾物、土工布、CD套、房屋防滲材料、包裝材料;2)農(nóng)業(yè)方面:可用作農(nóng)用豐收布、香蕉袋、農(nóng)作物的培養(yǎng)基、保暖防蟲材料等;3)醫(yī)療方面:可用于制作手術(shù)衣帽子、口罩、鞋套、隔離服、病人床單等;4)衛(wèi)生方面:可用于嬰兒尿布及婦女衛(wèi)生巾的面料、導(dǎo)流層、背襯、防側(cè)漏邊、包裝物等;5)家居裝飾方面:可用于家私底襯、墻布、購物袋、桌布、窗簾等。2sms產(chǎn)品的工藝特征和產(chǎn)品應(yīng)用2.1紡粘、熔噴過程的技術(shù)差別SMS產(chǎn)品,實際上是在2個紡粘頭之間增加一個或多個熔噴頭,經(jīng)過復(fù)合而成的產(chǎn)品。熔噴法的工藝流程是:原料輸送→螺桿熔融→熔體過濾→熔體計量→紡絲→熱風(fēng)牽伸→鋪網(wǎng)→卷繞成形。由生產(chǎn)流程可以看出,熔噴法的工藝流程和紡粘法的工藝流程十分類似,鋪網(wǎng)前的工藝都是以合成纖維的生產(chǎn)工藝為基礎(chǔ),都是經(jīng)過熔融、過濾、熔體計量、噴絲、牽伸粘合、卷繞等過程。但是,從技術(shù)角度分析,紡粘和熔噴這兩種不同生產(chǎn)技術(shù)還是存在很大的差別,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:1)對原料的要求不同。紡粘法要求聚丙烯樹脂的MFI(熔體流動指數(shù))在20~40g/10min范圍內(nèi),熔噴法則通常采用MFI在400~1600g/10min之間的聚丙烯樹脂。這是因為聚丙烯樹脂MFI越高,熔融粘度越低,熔體的流動性越好,纖維就越容易被牽伸,因而容易獲得單纖線密度很低的纖維。2)纖維的牽伸速度不同。熔噴法纖維的牽伸速度可達(dá)30km/min以上,而紡粘法的纖維牽伸速度最高只能達(dá)到6km/min。3)牽伸距離不同。紡粘法的牽伸距離為2~4m,而熔噴法只有10~30cm。4)冷卻和牽伸的條件不同。紡粘法絲條的冷卻是靠空調(diào)冷卻風(fēng),即絲條先冷卻,形成初生纖維,然后在冷卻風(fēng)和抽吸風(fēng)的共同作用下牽伸;而熔噴法的纖維從噴絲孔出來后,在熱風(fēng)的作用下牽伸,絲條的冷卻是靠自然風(fēng)(實際上為車間內(nèi)的空調(diào)風(fēng))來完成。5)紡絲溫度不同。由于熔噴纖維的牽伸距離短,要求熔體有更好的流動性,因此其紡絲溫度要比紡粘法高50~80℃。2.2熔噴法sms(在線復(fù)合)由于紡粘法和熔噴法的工藝差異性,決定了熔噴產(chǎn)品具有以下特點:1)纖維纖度低,熔噴纖維線密度約為紡粘纖維的1%;2)成網(wǎng)均勻性好;3)產(chǎn)品的強(qiáng)度和伸長低;4)阻隔性能好;5)手感柔軟。將紡粘產(chǎn)品和1層或多層熔噴產(chǎn)品復(fù)合,充分利用了兩種技術(shù)的優(yōu)勢。紡粘層使產(chǎn)品增加了縱橫向強(qiáng)力,而超細(xì)纖維的熔噴層又大大地提高了產(chǎn)品的外觀均勻性和抗水性,彌補(bǔ)了紡粘布均勻性較差、熔噴布強(qiáng)度較低等不足,在用即棄產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛。SMS復(fù)合產(chǎn)品,其復(fù)合可以通過在同一條生產(chǎn)線上的紡粘和熔噴設(shè)備來實現(xiàn),即所謂的一步法SMS(在線復(fù)合),圖1為在線SMS的生產(chǎn)流程圖。SMS產(chǎn)品也可以用預(yù)先生產(chǎn)好的紡粘布和熔噴布,通過層壓或其它工藝將之復(fù)合,即所謂的二步法SMS(線外復(fù)合)。一步法SMS生產(chǎn)線,采用兩種不同的成網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合,具有許多優(yōu)點和靈活性,例如,可以根據(jù)產(chǎn)品的性能要求,隨機(jī)調(diào)整紡粘層和熔噴層結(jié)構(gòu)的比例;產(chǎn)品具有良好的透氣性;產(chǎn)品的過濾性能和抗靜水壓能力得以大大提高;而且可生產(chǎn)克重很低的SMS產(chǎn)品等等。二步法復(fù)合生產(chǎn)SMS產(chǎn)品,雖然靈活性高,但性能不夠理想。例如單獨生產(chǎn)的熔噴布,因沒有紡粘布的支撐作用,熔噴工藝難以靈活調(diào)整,很難改善產(chǎn)品的透氣性、抗靜水壓能力等。而且因熔噴布的強(qiáng)力低,很容易刮傷,因而破壞產(chǎn)品的阻隔性和抗靜水壓能力,采用這樣產(chǎn)品復(fù)合的SMS產(chǎn)品,其均勻性便很難得到控制。另外,二步法復(fù)合生產(chǎn)SMS產(chǎn)品經(jīng)過3次粘合,產(chǎn)品的透氣性大大降低,圖2與圖3為電子顯微鏡下觀察到的紡粘層和熔噴層的照片。可以看到,壓點壓過的地方,基本已經(jīng)沒有透氣性。還有,二步法生產(chǎn)SMS,成本較高,并且難以生產(chǎn)30g/m目前的SMS復(fù)合非織造布,主要是以PP為主原料,其具有如下的優(yōu)異特性:1)均勻美觀的外觀;2)高抗靜水壓能力;3)柔軟的手感;4)良好的透氣性;5)良好過濾效果;6)耐酸、耐堿能力強(qiáng)。另外,還可以對SMS非織造布進(jìn)行三抗(抗酒精、抗血、抗油)和抗靜電、抗菌、抗老化等處理,以適應(yīng)不同用途的需要。在某種程度上,SMS復(fù)合產(chǎn)品的很多方面,都超過了傳統(tǒng)的紡織品,這樣,就使得以化纖技術(shù)為基礎(chǔ)的紡熔非織造布應(yīng)用范圍更加廣泛。2.3s產(chǎn)品的應(yīng)用SMS產(chǎn)品優(yōu)異的特性決定了其廣泛的用途(以PP為主原料的SMS復(fù)合非織造布為例)。薄型的SMS產(chǎn)品,因其防水透氣性,特別適用于衛(wèi)生市場,如作衛(wèi)生巾、衛(wèi)生護(hù)墊、尿褲等的防側(cè)漏邊及背襯等。中等厚度的SMS產(chǎn)品,適合使用在醫(yī)療方面,制作外科手術(shù)服、手術(shù)包布、手術(shù)罩布、膏藥貼等,也適合于制作工作服、防護(hù)服等。在這一部分市場上,過去一直是水刺布的天下,因其具有良好的柔軟性、吸水性,外觀、性能又最接近傳統(tǒng)的紡織品,曾一度得到推廣并沿用至今。但水刺布抗靜水壓能力較差,阻隔能力也不夠理想,目前在醫(yī)療市場上,這兩種產(chǎn)品基本上平分秋色。如今,SMS產(chǎn)品以其良好的隔離性能,特別是經(jīng)過三抗和抗靜電處理的SMS產(chǎn)品,更加適合作為高品質(zhì)的醫(yī)療防護(hù)用品材料,在世界范圍內(nèi)已得到廣泛應(yīng)用。厚型SMS產(chǎn)品,廣泛用作各種氣體和液體的高效過濾材料,同時還是優(yōu)良的高效吸油材料,用在工業(yè)廢水除油、海洋油污清理和工業(yè)抹布等方面。3紡織法中非織布的發(fā)展3.1紡粘法非織造布生產(chǎn)線的發(fā)展我國紡粘法非織造布的工業(yè)化生產(chǎn)始于1986年,當(dāng)時廣州第二合成纖維廠從Reifenhauser公司引進(jìn)年產(chǎn)1000t的生產(chǎn)線,而后上海合成纖維研究所和紡織工業(yè)非織造布技術(shù)開發(fā)中心也相繼分別由意大利NWT公司引進(jìn)年產(chǎn)1000t的生產(chǎn)線。這3條生產(chǎn)線開拓了中國紡粘法非織造布工業(yè)之先河。此后,我國繼續(xù)從STP、NWT、Reifenhauser等公司引進(jìn)紡粘生產(chǎn)線,并成為世界紡粘法非織造布發(fā)展最快的國家。1991年全國僅有3條生產(chǎn)線,年生產(chǎn)能力3000t,到2002年,全國已有70條生產(chǎn)線,年生產(chǎn)能力達(dá)24萬t,產(chǎn)能增加23.7萬t,增長近80倍,到2003年底,我國已有110條生產(chǎn)線,估計到2004年底將達(dá)到130條生產(chǎn)線,總產(chǎn)能將達(dá)到45萬t。在這130條生產(chǎn)線之中,只有20多條是進(jìn)口設(shè)備,其它均為國產(chǎn)設(shè)備。SMS復(fù)合產(chǎn)品方面,20世紀(jì)90年代末期,我國江陰金鳳非織造布公司開始用線外復(fù)合的方法生產(chǎn)SMS產(chǎn)品。到目前,中國有3家同類生產(chǎn)企業(yè),估計到2005年初,將增加2~3家。1999年底,PGI南海南新無紡布有限公司從Reifenhauser公司引進(jìn)當(dāng)時最先進(jìn)的Reicofil-ⅢSMXS一步法非織造布生產(chǎn)線,該線于2000年4月正式投產(chǎn),填補(bǔ)了我國及亞洲在線SMS生產(chǎn)線的空白。2003年7月,該公司新增一個“M”頭,使原SMS產(chǎn)品升級為SMMS產(chǎn)品。2003年,湖北、浙江、河北、遼寧等地相繼引進(jìn)SMS一步法生產(chǎn)設(shè)備,將于2004年底或2005年初投產(chǎn),這樣,到2004年底,我國SMS復(fù)合產(chǎn)品的企業(yè)將達(dá)到10~12家。目前還有幾家企業(yè)正在做市場調(diào)查,具有上SMS生產(chǎn)線的意向。3.2紡粘、熔噴復(fù)合非織造布從國際上看,紡粘法、熔噴法非織造技術(shù)自推出后,在幾年的時間內(nèi)發(fā)展十分迅速。非織造布的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)十分成熟,很多大公司都把目光轉(zhuǎn)向SMS復(fù)合產(chǎn)品。目前,除了Kimberly-Clark,Reifenhauser、Nordson(諾信)、STP等公司的設(shè)備都能生產(chǎn)紡粘和熔噴復(fù)合產(chǎn)品,最薄可生產(chǎn)10g/m根據(jù)INDA非織造布聯(lián)合協(xié)會提供的數(shù)據(jù),在過去10年中,北美的紡粘/熔噴SMS復(fù)合材料的增長是所有非織造技術(shù)中增長最快的。2001年,其丙綸紡粘生產(chǎn)量為14.8萬t,而丙綸紡粘、熔噴復(fù)合布生產(chǎn)量為14.5萬t,兩者基本相等。從亞洲地區(qū)紡粘、熔噴復(fù)合非織造布發(fā)展情況來看,韓國ToraySaehanInc(東麗世韓株式會社)在2001年12月首次引進(jìn)SMMS設(shè)備,產(chǎn)能為3.2萬t/a,今年又決定再引進(jìn)Reifenhauser公司另一條1.3萬t/a的SMMS生產(chǎn)線,使其總產(chǎn)能達(dá)到4.5萬t/a;日本旭化成公司在日本境內(nèi)也引進(jìn)了產(chǎn)能為2.5萬t/a的SMMS設(shè)備;三井化學(xué)公司在日本和泰國擁有產(chǎn)能為5.1萬t的SMMS設(shè)備;沙特在2001年由Reifenhauser公司引進(jìn)1條產(chǎn)能為1.3萬t/a的SMMXS生產(chǎn)線;臺灣恒大集團(tuán)同年引進(jìn)1條Reifenhauser公司SMMS生產(chǎn)線,產(chǎn)能為1.3萬t/a;BBA公司在泰國投資的3.2m寬SMMXS生產(chǎn)線于2003年5月正式投產(chǎn);馬來西亞1條5個頭的SSMMS生產(chǎn)線于2003年投產(chǎn)。到目前為止,亞洲范圍內(nèi)已擁有超過10條SMS或SMMS非織造布生產(chǎn)線。另外,ToraySaehanInc正準(zhǔn)備在中國投資1條6個頭的SMS復(fù)合生產(chǎn)線,加上中國已經(jīng)上或準(zhǔn)備上的SMS復(fù)合生產(chǎn)線,到2004年底,估計亞洲的SMS復(fù)合生產(chǎn)線將超過20條,且還有進(jìn)一步發(fā)展的勢頭。3.3)我國已進(jìn)行研制、制造的部分生產(chǎn)設(shè)備我國是化纖工業(yè)大國,化纖產(chǎn)量和技術(shù)居世界前列。而紡粘法以化纖技術(shù)為基礎(chǔ),紡粘設(shè)備國產(chǎn)化已進(jìn)入日程。20世紀(jì)90年代初,沈陽非織造布開發(fā)中心開始模仿NWT設(shè)備的技術(shù),自己制造紡粘生產(chǎn)設(shè)備。2001年,江浙一帶開始模仿Reifenhauser設(shè)備的原理,制造紡粘生產(chǎn)設(shè)備。目前所有的設(shè)備部件都已經(jīng)逐步開始國產(chǎn)化。熱軋部分技術(shù)要求較高,制造相對較難,最早的國產(chǎn)紡粘設(shè)備均采用進(jìn)口的熱軋機(jī)。而現(xiàn)在,常州、沈陽也能生產(chǎn)熱軋機(jī),最大熱軋寬度已能達(dá)到5.2m。至于熔噴設(shè)備我國也正在加快研制步伐,熔噴流程中部分裝置,如螺桿、計量泵等部分,已經(jīng)可以國產(chǎn)化;紡絲和熱風(fēng)輸送部分目前還靠進(jìn)口。但是隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,純國產(chǎn)的熔噴生產(chǎn)設(shè)備已指日可待。4透氣性非織造布在防護(hù)紡織品上的應(yīng)用雖然,由紡粘布和熔噴布復(fù)合的SMS產(chǎn)品,有很多優(yōu)良的性能,可以應(yīng)用于多個領(lǐng)域。但由于熔噴層纖維與纖維之間的間隙比較大,對病毒級的微粒阻隔效果還是不夠理想。為了彌補(bǔ)SMS產(chǎn)品的不足,可利用PE透氣膜防水、透濕的特點,將其與紡熔非織造布復(fù)合,做成復(fù)合材料。這是最近研發(fā)出來并在市場上熱銷的產(chǎn)品。根據(jù)防護(hù)等級的不同要求,所采用的非織造布與薄膜可有所不同。PE透氣膜/非織造布復(fù)合材料,對于阻隔病毒粒子穿透和液體滲透