熔噴工藝知識課件

熔噴工藝知識2023/9/17熔噴工藝知識2023/8/612內(nèi)容§8-1熔噴工藝應(yīng)用的原料§8-2熔噴工藝原理與過程§8-3熔噴設(shè)備§8-4熔噴產(chǎn)品性能與應(yīng)用§8-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展2內(nèi)容§8-1熔噴工藝應(yīng)用的原料3一、熔噴法工藝是聚合物擠壓法非織造工藝中的一種，起源于20世紀(jì)50年代初。

1951年，美國Arther.D.Littll’Inc公司開始研究用氣流噴射－靜電紡絲法生產(chǎn)聚苯乙烯超細(xì)纖維非織造布，取得了相關(guān)美國專利。美國海軍實(shí)驗(yàn)室研究并開發(fā)用于收集上層大氣中放射性微粒的過濾材料，1954年發(fā)表研究成果。20世紀(jì)60年代中期，美國ESSO公司(今Exxon公司)進(jìn)一步對這一工藝進(jìn)行改進(jìn)，并取得了相關(guān)的美國專利。

20世紀(jì)80年代后期，由于熔噴法非織造布市場的開發(fā)，一些非織造布機(jī)械制造商開始參與熔噴法生產(chǎn)設(shè)備的制造，其中有美國的Accurate公司和J&M公司，德國的Reifenhaeuser公司等。

熔噴非織造工藝發(fā)展概況3一、熔噴法工藝是聚合物擠壓法非織造工藝中的一種，起源于204二、從20世紀(jì)80年代開始，熔噴法非織造布增長迅速，保持了10～12％的年增長率。1990年全世界已有70多條熔噴生產(chǎn)線，年產(chǎn)量達(dá)到5萬噸以上。

美國的Kimble-clark公司為了克服熔噴法非織造布強(qiáng)力低的缺點(diǎn)，開發(fā)了熔噴非織造布與紡絲成網(wǎng)非織造布疊層材料，即SMS復(fù)合材料，大量應(yīng)用于手術(shù)服、過濾材料等，有力地推動了熔噴非織造布的發(fā)展。隨著復(fù)合技術(shù)的應(yīng)用和熔噴法非織造布的應(yīng)用開發(fā)，目前，世界熔噴法非織造布的年產(chǎn)量已超過10萬噸。

4二、從20世紀(jì)80年代開始，熔噴法非織造布增長迅速，保持了5我國熔噴法非織造工藝研究始于20世紀(jì)70年代中期，80年代中后期，熔噴法非織造布在我國得到推廣應(yīng)用，主要產(chǎn)品有過濾材料、吸油材料、保暖材料、電池隔膜等。我國現(xiàn)有熔噴法非織造布生產(chǎn)線60多條，其中引進(jìn)1.5m~2.5m幅寬生產(chǎn)線6條，其余為國產(chǎn)間歇式生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力為1萬噸/年。由于間歇式與連續(xù)式熔噴非織造布產(chǎn)品相互間具有不可替代性，因此兩種工藝方法仍將相輔相成。

三、我國熔噴非織造工藝的發(fā)展情況5我國熔噴法非織造工藝研究始于20世紀(jì)76

1、能耗大；2、超細(xì)纖維纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)；3、過濾、阻菌、吸附方面有突出的優(yōu)點(diǎn)；4、纖維取向度較差；5、纖維強(qiáng)力低；四、熔噴非織造工藝的特點(diǎn)：61、能耗大；四、熔噴非織造工藝的特點(diǎn)：7§8-1熔噴聚合物原料及性能一、熔噴工藝對聚合物熔體性能的要求

從理論上講，凡是熱塑性聚合物切片原料均可用于熔噴工藝。聚丙烯是熔噴工藝應(yīng)用最多的一種切片原料，除此之外，熔噴工藝常用的聚合物切片原料有聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、PBT、EMA、EVA、聚氨基甲酸酯等。

聚合物切片原料的性能與熔噴工藝密切相關(guān)，主要的參數(shù)有：聚合物種類、分子量及其分布、聚合物降解性能、切片形狀、含雜等。7§8-1熔噴聚合物原料及性能一、熔噴工藝對聚合物熔體性8二、聚合物種類

聚合物種類不同時，分子結(jié)構(gòu)差異很大，決定了熔點(diǎn)及流變性能的不同。對于每一種聚合物原料，均有對應(yīng)的熔噴工藝，如在加熱溫度、螺桿長徑比、螺桿形式、原料干燥工藝等方面都有一定的差異。烯烴類和酯類聚合物原料熔噴工藝的差異原料品種

模頭溫度熱空氣溫度干燥工藝烯烴類較高較高一般不需要酯類較低較低需要8二、聚合物種類

聚合物種類不同時，分子結(jié)構(gòu)差異9

烯烴類聚合物原料(如聚丙烯)的聚合度較高，因此加熱溫度高于其熔點(diǎn)100℃以上方能順利熔噴，而聚酯加熱溫度稍高于其熔點(diǎn)就可熔噴。烯烴類聚合物原料幾乎不含水，因此熔噴時一般不需要干燥。而聚酯中含有微量水分，加熱后由于水分的存在會導(dǎo)致酯類的水解，產(chǎn)生不利于非織造布產(chǎn)品質(zhì)量的副反應(yīng)物，因此必須進(jìn)行切片干燥。三、分子量及其分布（P267-268）

聚合物原料的分子量及分子量分布是影響熔噴工藝和熔噴法非織造布性能最主要的因素。對熔噴工藝來說，一般認(rèn)為聚合物原料分子量低、分子量分布窄有利于熔噴纖網(wǎng)的均勻性。聚合物分子量大小與其熔體指數(shù)(MFI)成反比，與聚合物熔體的熔融粘度成正比。也即聚合物分子量越低，MFI越高，熔體粘度越低，越能適合于熔噴工藝較弱的牽伸作用。

9烯烴類聚合物原料(如聚丙烯)的聚合度較高，因此10

通常，聚丙烯、聚乙烯及其共聚物在熔噴工藝設(shè)計(jì)時主要考慮MFI。而其他熱塑性高聚物熔噴時考慮用熔體粘度或特性粘度來反映原料的分子量大小。采用MFI較低的聚丙烯原料可生產(chǎn)出強(qiáng)力較高的熔噴法非織造布。但目前的趨勢是采用較高的MFI切片原料，這樣可提高產(chǎn)量，降低加熱溫度，從而降低能耗。分子量分布越集中，大分子的分子量均等性好，便于均勻受熱、熔融并得到均勻的纖網(wǎng)，因此，熔噴工藝要求聚合物原料的分子量分布盡量集中。

10通常，聚丙烯、聚乙烯及其共聚物在11

聚丙烯切片的MFI、MWD與牽伸空氣溫度的關(guān)系11聚丙烯切片的MFI、MWD與牽伸空氣溫度的關(guān)系12四、聚合物熔體粘度與流動特性熔體粘度是熔體流變性能的表征，影響纖維成形好壞；溫度升高，熔體粘度下降；熔體粘度與分子質(zhì)量有關(guān)，聚酯分子量低于20000時，熔體粘度與溫度呈線性關(guān)系；而高于20000時呈非線性關(guān)系；切力變稀----剪切速率提高，剪切應(yīng)力增長緩慢。原因：隨著剪切速率提高，拆散聚合物大分子鏈之間纏結(jié)點(diǎn)的作用越來越強(qiáng)，纏結(jié)點(diǎn)數(shù)量減少相應(yīng)使熔體粘度下降；（P270圖9-7）單體含量增加，熔體粘度降低。12四、聚合物熔體粘度與流動特性熔體粘度是熔體流變性能的表征13

MFI為800的聚丙烯切片在不同溫度下的熔體粘度與切變率的關(guān)系13MFI為800的聚丙烯切片在不同溫度下的熔體粘度與14五、聚合物降解性能聚合物降解有助于修正聚合物熔體粘度和分子量分布。通常有三種降解方式：化學(xué)、機(jī)械剪切和熱降解。聚合物熔噴時或熔噴前，可采用氧或過氧衍生物來實(shí)現(xiàn)化學(xué)降解，增加擠壓速率、熱量和熔體滯留時間均可達(dá)到機(jī)械剪切降解和熱降解的目的。對于聚合物熔體來說，要求均勻發(fā)生降解，避免聚合物熔體降解不一致而造成粘度不均勻，分子量分布離散。同時還要求不能過度降解。

14五、聚合物降解性能聚合物降解有助于修正聚合物15六、含雜

熔噴工藝所用的模頭的噴絲孔直徑較小，若聚合物原料含雜多，易引起噴絲孔堵塞。因此，改善聚合物切片原料生產(chǎn)環(huán)境，優(yōu)化切片生產(chǎn)工藝，降低切片含雜量，可有效延長熔噴模頭更換周期，減少耗能，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本。15六、含雜熔噴工藝所用的模頭的噴絲孔直徑較小，16作業(yè)與思考題1、簡述熔噴非織造工藝發(fā)展概況？2、熔噴聚合物原料及性能？16作業(yè)與思考題1、簡述熔噴非織造工藝發(fā)展概況？17§8-2熔噴工藝與設(shè)備一、熔噴工藝原理

熔噴非織造工藝是采用高速熱空氣流對模頭噴絲孔擠出的聚合物熔體細(xì)流進(jìn)行拉伸，然后冷卻空氣在模頭下方一定位置從兩側(cè)補(bǔ)入，使纖維冷卻結(jié)晶，再對形成的超細(xì)纖維收集在凝網(wǎng)簾或滾筒上，同時自身粘合而成為熔噴法非織造布。

17§8-2熔噴工藝與設(shè)備一、熔噴工藝原理18熔噴工藝原理

熱空氣熱空氣聚合物熔體冷卻空氣冷卻空氣接收裝置至后道工序噴霧裝置18熔噴工藝原理熱空氣熱空氣聚合物熔體冷卻空氣冷19二、熔噴工藝流程與設(shè)備1、熔噴非織造工藝過程：（P271）熔體準(zhǔn)備→過濾→計(jì)量→熔體從噴絲孔擠出→熔體細(xì)流拉伸→冷卻→成網(wǎng)

2、熔噴非織造設(shè)備及工作原理（1）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，必須對切片進(jìn)行干燥預(yù)結(jié)晶。聚丙烯切片通常不需要干燥。熔噴工藝主要采用螺桿擠出機(jī)對聚合物切片進(jìn)行熔融并壓送熔體。固體切片進(jìn)入螺桿后，首先在螺桿進(jìn)料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實(shí)、排氣并逐漸熔化，然后在螺桿計(jì)量段中進(jìn)一步混和塑化，并達(dá)到一定的溫度，以一定的壓力輸送到計(jì)量泵。19二、熔噴工藝流程與設(shè)備1、熔噴非織造工藝過程：（P27120（2）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。常用過濾介質(zhì)有細(xì)孔燒結(jié)金屬、多層細(xì)目金屬篩網(wǎng)、石英砂等。

（3）計(jì)量熔噴工藝中采用齒輪計(jì)量泵進(jìn)行熔體計(jì)量，高聚物熔體經(jīng)準(zhǔn)確計(jì)量后才送至熔噴模頭，以精確控制纖維細(xì)度和熔噴法非織造布的均勻度。20（2）過濾熔噴工藝中，聚合物熔體進(jìn)入模頭之前21（4）熔噴模頭組合件及工作原理模頭組合件是熔噴設(shè)備中最關(guān)鍵的部分；①聚合物熔體分配系統(tǒng)的作用：保證聚合物熔體在整個熔噴模頭長度方向上均勻流動并具有均一的滯留時間，從而保證熔噴法非織造布在整個寬度上的具有較小的單位面積質(zhì)量偏差和其它物理機(jī)械性能的差異；目前熔噴工藝中主要采用衣架型聚合物熔體分配系統(tǒng)；圖9-10歧管傾斜角α影響：α增加，熔體在分配系統(tǒng)中央處的流動速率減小，兩邊流動速率增加，傾斜角α須保證分配系統(tǒng)出口處流動速率一致；21（4）熔噴模頭組合件及工作原理模頭組合件是熔噴設(shè)備中最關(guān)22熔噴組合模頭衣架型熔體分配系統(tǒng)示意圖22熔噴組合模頭衣架型熔體分配系統(tǒng)示意圖23歧管傾斜角度對分配系統(tǒng)出口處熔體流率分布的影響

23歧管傾斜角度對分配系統(tǒng)出口處熔體流率分布的影響24分配系統(tǒng)高度影響：系統(tǒng)高度增加，熔體在系統(tǒng)出口處的流動速率更加均勻；聚合物熔體分配系統(tǒng)幾何形狀一旦確定，必須確定相應(yīng)的聚合物原料性能指標(biāo)。②熔噴模頭系統(tǒng)是整個組合件中另一重要部分：熔噴法非織造布的均勻度與模頭設(shè)計(jì)、制造有密切關(guān)系。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。噴絲孔直徑0.2~0.4mm，長徑比≥10，要求整個寬度上每個噴絲孔擠出聚合物量相等；24分配系統(tǒng)高度影響：系統(tǒng)高度增加，熔體在系統(tǒng)出口處的流動速25分配系統(tǒng)高度對分配系統(tǒng)出口處熔體流率分布的影響25分配系統(tǒng)高度對分配系統(tǒng)出口處熔體流率分布的影響26熔噴工藝需用大量的熱空氣。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。空氣加熱器是壓力容器，同時要抵抗高溫空氣的氧化作用，因此材料必須選用不銹鋼。熔噴工藝對拉伸空氣加熱器的溫度控制精度要求較高，要求穩(wěn)定在±1℃的范圍內(nèi)。拉伸熱空氣風(fēng)道夾角θ為60o，保證整個工作寬度上熱空氣噴出速度和流量一致，對熔體細(xì)流均勻拉伸，采用迷宮式熱空氣分配系統(tǒng)；P273圖9-1226熔噴工藝需用大量的熱空氣。空壓機(jī)輸出的壓縮空氣經(jīng)除濕過濾27NipponKodoski公司迷宮式熔噴模頭27NipponKodoski公司迷宮式熔噴模頭28熔噴模頭設(shè)備Exxon公司早期研制的熔噴模頭，共有192個噴絲孔，分成4個區(qū)域，每個區(qū)域有48個噴絲孔，區(qū)域之間被25.4mm寬的空間所隔開，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。先在上下模體結(jié)合面上各自加工出微細(xì)的凹槽，然后上下模體貼合，校正后即可形成一排噴絲孔。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。28熔噴模頭設(shè)備Exxon公司早期研制的熔噴模頭，共有19229Exxon公司早期研制的熔噴模頭29Exxon公司早期研制的熔噴模頭30

Exxon公司專利U.S.P3,825,379中有關(guān)的熔噴模頭，這也是目前熔噴工藝中常用的結(jié)構(gòu)。其噴絲孔采用毛細(xì)管，通過焊接與模頭成為一體。其他噴絲孔的加工方法有機(jī)械鉆孔、電弧深孔加工等。對于毛細(xì)管焊接模頭，噴絲孔長徑比大，但模頭工作壽命短。對于機(jī)械鉆孔等，由于加工上的難度，噴絲孔的長徑比不能做到很大，但模頭壽命較長。

30Exxon公司專利U.S.P3,8231Exxon公司專利U.S.P3,825,379中有關(guān)的熔噴模頭31Exxon公司專利U.S.P3,825,379中有關(guān)的32Reifenhaeuser公司熔噴模頭32Reifenhaeuser公司熔噴模頭33

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)。目前，世界上熔噴非織造生產(chǎn)線的制造商均有自己的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。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。熔噴模頭清潔處理時應(yīng)注意防止變形和損傷。

33熔噴模頭中，牽伸熱空氣通道的設(shè)計(jì)也是非常34（5）熔噴超細(xì)纖維成形機(jī)理1）

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)。

熔體形成超細(xì)纖維首先要通過入口區(qū)和孔流區(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)。其后，熔體細(xì)流進(jìn)入噴絲孔孔流區(qū)，在該區(qū)域，剪切速率增大，大分子構(gòu)象發(fā)生改變，排列比較規(guī)整。34（5）熔噴超細(xì)纖維成形機(jī)理1）熔體從噴絲孔擠出35熔體從噴絲孔擠出歷程

熔噴工藝中，從模頭噴絲孔擠出的熔體細(xì)流發(fā)生膨化脹大的同時，受到兩側(cè)高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細(xì)流被迅速拉細(xì)。同時，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。35熔體從噴絲孔擠出歷程熔噴工藝中，從模頭噴絲孔擠出36

熔體細(xì)流的流速在毛細(xì)管中呈拋物線分布，孔壁速度小，中心速度大，形成明顯的徑向速度梯度，這是非牛頓流體的特征。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。膨化區(qū)熔體細(xì)流直徑大于噴絲孔徑的膨化現(xiàn)象，表現(xiàn)出熔體彈性和流動曲線的非牛頓性，可解釋為高聚物柔性長鏈分子的粘彈性的宏觀表現(xiàn)。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，尤其是拉伸熱空氣流速度較低時。36熔體細(xì)流的流速在毛細(xì)管中呈拋物線分布，孔壁速37

聚合物熔體的膨化脹大與聚合物分子量、熔體溫度以及噴絲孔長徑比有關(guān)，通常，聚合物分子量減小、熔體溫度升高以及噴絲孔長徑比增大，熔體膨化脹大率減小。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0.1～5mm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狀況等有關(guān)。熔噴工藝要求膨化脹大率X的值較小，這樣可保證纖維牽伸平穩(wěn)，斷頭減小，纖維條干均勻性好。37聚合物熔體的膨化脹大與聚合物分子量、熔體溫度382）熔體細(xì)流拉伸與冷卻高溫高速拉伸熱空氣從噴絲模頭的風(fēng)道中噴射出來，兩股氣流發(fā)生碰撞，形成復(fù)雜的流場，Harpham和Shambaugh采用粘性流體的定常運(yùn)動，通過k-ε紊流模型來建立數(shù)學(xué)方程：質(zhì)量連續(xù)方程；（P274式9-1）動量方程：x方向和y方向；（P274式9-2）能量方程：紊流動能方程、紊流動能耗散率方程；（P275式9-4）Shambaugh經(jīng)驗(yàn)公式；

（P275式9-7）數(shù)學(xué)模型、經(jīng)驗(yàn)公式與實(shí)驗(yàn)結(jié)果能較好的吻合一致。（P275圖9-15）382）熔體細(xì)流拉伸與冷卻高溫高速拉伸熱空氣從噴絲模頭的風(fēng)道39氣流風(fēng)道夾角和風(fēng)道寬度對熔體拉伸影響：風(fēng)道夾角越小，噴絲孔附近氣流紊流減弱，氣流在噴絲孔軸線方向的分量越大，在模頭中心線兩側(cè)分布梯度也越大，有利于對聚合物熔體細(xì)流進(jìn)行氣流拉伸；風(fēng)道寬度越大，氣流在噴絲孔軸線方向的分量越大，在模頭中心線兩側(cè)分布梯度也越大，有利于熔體細(xì)流進(jìn)行氣流拉伸，但氣流流量增加引起能耗增大。39氣流風(fēng)道夾角和風(fēng)道寬度對熔體拉伸影響：風(fēng)道夾角越小，噴絲40氣流與噴絲孔軸線不同夾角時的氣流速度場

40氣流與噴絲孔軸線不同夾角時的氣流速度場414142

改變氣流與噴絲孔軸線的夾角，其它條件保持不變，數(shù)值模擬表明，夾角越小，噴絲孔附近的氣流紊亂減弱，氣流在噴絲孔軸線方向的分量越大，在模頭中心線兩側(cè)的分布梯度也越大，有利于對聚合物熔體細(xì)流進(jìn)行牽伸。但是，10°夾角和30°夾角流場產(chǎn)生的效果相差不大，同時，10°夾角在機(jī)械結(jié)構(gòu)上較難實(shí)現(xiàn)。改變牽伸氣流通道的寬度，其它條件保持不變，數(shù)值模擬表明，寬度越大，氣流在噴絲孔軸線方向的分量越大，在模頭中心線兩側(cè)的分布梯度也越大，有利于對聚合物熔體細(xì)流進(jìn)行牽伸，但氣流流量增加引起能耗增加。42改變氣流與噴絲孔軸線的夾角，其它條43不同氣流通道寬度的氣流速度場

43不同氣流通道寬度的氣流速度場444445拉伸氣流速度與熔噴纖網(wǎng)中纖維平均直徑關(guān)系Vf=1.273×106Q/(ρd2)；紡絲成網(wǎng)法工藝很難紡制5μm直徑以下的超細(xì)纖維，而熔噴法拉伸熱空氣速度在400~600m/s就可以實(shí)現(xiàn)超細(xì)纖維；（P277圖9-18）45拉伸氣流速度與熔噴纖網(wǎng)中纖維平均直徑關(guān)系Vf=1.27346紡絲成網(wǎng)法工藝中紡絲速度(VF)與纖維細(xì)度的關(guān)系

46紡絲成網(wǎng)法工藝中紡絲速度(VF)與纖維細(xì)度的關(guān)系47熔噴工藝中牽伸熱空氣速度與纖維細(xì)度的關(guān)系

47熔噴工藝中牽伸熱空氣速度與纖維細(xì)度的關(guān)系48

紡絲速度可根據(jù)VF=Q×9000/d得出與纖度的函數(shù)關(guān)系。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0.35g/hm時，如要制得同樣0.7d（10μm）纖度的纖維，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。比較而言，熔噴工藝就比較容易生產(chǎn)超細(xì)纖度的纖網(wǎng)，熱空氣速度400～600(m/s)在實(shí)際生產(chǎn)中已被普遍應(yīng)用。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。

48紡絲速度可根據(jù)VF=Q×9000/d得出與纖度493）熔噴紡絲線上的力平衡

熔體細(xì)流從噴絲孔擠出，立即受到左右兩側(cè)高速熱氣流拉伸，不存在空氣對運(yùn)動絲條的摩擦阻力Ff;493）熔噴紡絲線上的力平衡熔體細(xì)流從噴絲孔擠出，立50

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)動經(jīng)常會造成纖維明顯的力學(xué)波動，式9-9所描述的動平衡隨之打破，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。

PET熔噴時，通常在牽伸氣流兩側(cè)噴水，以加快熔體細(xì)流冷卻固化的過程。該方法對熔噴紡絲過程的穩(wěn)定性存在一定的影響。

熔噴工藝對熔體細(xì)流拉伸在5×10-4s時間內(nèi)完成，纖維垂直于紡絲線運(yùn)動；（P278圖9-21）50熔噴工藝中，紡絲線上高聚物熔體離開噴絲孔后的51熔噴工藝采用振動的氣流拉伸方式，當(dāng)氣流振動頻率高于25Hz時，纖維直徑顯著減??；拉伸空氣流量增加也可減小纖維直徑。

（P278圖9-22和9-23）51熔噴工藝采用振動的氣流拉伸方式，當(dāng)氣流振動頻率高于25H52熔噴模頭下2cm處紡絲線多次曝光的頻閃照片

52熔噴模頭下2cm處紡絲線多次曝光的頻閃照片53纖維振動顯著時的熔噴工藝

53纖維振動顯著時的熔噴工藝54熔噴數(shù)學(xué)模型模擬的纖維橫向運(yùn)動位置預(yù)示了二十五次頻閃(間隔時間為0.01秒)的纖維位置，擬合結(jié)果較精確。

54熔噴數(shù)學(xué)模型模擬的纖維橫向運(yùn)動位置55氣流流量為54L/min時氣流振動頻率對纖維直徑的影響

55氣流流量為54L/min時氣流振動頻率對纖維直徑的影響56氣流流量為100L/min時氣流振動頻率對纖維直徑的影響

56氣流流量為100L/min時氣流振動頻率對纖維直徑的影響57作業(yè)與思考題1、試從聚合物性能和熔噴工藝角度，論述獲得超細(xì)纖維的途徑與規(guī)律？2、熔噴工藝中拉伸氣流風(fēng)道夾角與風(fēng)道寬度如何影響聚合物熔體細(xì)流的拉伸效果？57作業(yè)與思考題1、試從聚合物性能和熔噴工藝角度，論述獲得超583、成網(wǎng)

（1）熔噴工藝中，經(jīng)拉伸和冷卻固化的超細(xì)纖維在拉伸氣流的作用下，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。

（2）模頭噴絲孔出口處到接收簾網(wǎng)或滾筒的距離稱為熔噴接收距離DCD。

583、成網(wǎng)（1）熔噴工藝中，經(jīng)拉伸和冷卻固化的超細(xì)59

滾筒式平網(wǎng)式立體成型(芯軸)

美國Accurate公司熔噴生產(chǎn)線的專利接收滾筒，其內(nèi)部吸風(fēng)通道分多層，以保證滾筒延軸線方向吸風(fēng)量的一致。美國Accurate公司熔噴生產(chǎn)線的模頭系統(tǒng)以及螺桿擠出機(jī)等安裝在一個升降平臺上，通過升降平臺來調(diào)節(jié)熔噴接收距離，接收滾筒的水平位置不可調(diào)。

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)動輥可左右移動，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xDCD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。（3）熔噴工藝中的接收裝置主要有：59滾筒式（3）熔噴工藝中的接收裝置主要有：60美國Accurate公司熔噴生產(chǎn)線的專利接收滾筒60美國Accurate公司熔噴生產(chǎn)線的專利接收滾筒61

國內(nèi)間歇式熔噴生產(chǎn)設(shè)備的接收方式與進(jìn)口連續(xù)式生產(chǎn)線相比有很大差異，國產(chǎn)間歇式熔噴生產(chǎn)線的接收滾筒由不銹鋼鋼板卷成，熔噴超細(xì)纖維直接接收在滾筒上，沒有真空抽吸作用。當(dāng)需要較大單位面積質(zhì)量的熔噴法非織造布時，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。間歇式熔噴生產(chǎn)線的產(chǎn)品是塊狀的，產(chǎn)量也比進(jìn)口設(shè)備低。61國內(nèi)間歇式熔噴生產(chǎn)設(shè)備的接收方式與進(jìn)口連續(xù)式62間歇式立體接收裝置熔噴模頭接收芯軸管狀濾芯傳動頂針往復(fù)移動活頂針62間歇式立體接收裝置熔噴模頭接收芯軸管狀濾芯傳動頂針往復(fù)移63

連續(xù)式立體接收裝置。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軸，該傳動軸頭端配有螺紋，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)。定長切割系統(tǒng)控制較復(fù)雜，一是正確計(jì)量切割濾芯的長度，二是切割時刀具移動速度應(yīng)與管狀濾芯輸出速度保持同步。連續(xù)式接收裝置生產(chǎn)具有密度梯度的濾芯時，應(yīng)配置多個不同接收距離的熔噴模頭。和間歇式立體接收方式相比，連續(xù)式接收裝置正常生產(chǎn)時沒有邊角料，因此制成率要高得多。63連續(xù)式立體接收裝置。該裝置的接收芯軸呈懸臂梁64連續(xù)式立體接收裝置熔噴模頭1熔噴模頭1管狀濾芯管狀濾芯輸出螺紋頭接收芯軸螺紋頭傳動軸64連續(xù)式立體接收裝置熔噴模頭1熔噴模頭1管狀濾芯管狀濾芯輸654、熔噴工藝的能耗

Shambaugh研究了聚丙烯熔噴工藝的能耗，其要點(diǎn)如下：（1）纖維的細(xì)化主要取決于熱空氣的動能；（2）當(dāng)?shù)玫捷^粗的纖維時，拉伸熱空氣的大部分動能未被充分利用而造成浪費(fèi)；（3）纖維直徑分布呈多分散性時，將消耗更多的動能；（4）熔體指數(shù)提高，可有效降低熔噴工藝的能耗。

（P279圖9-25）

654、熔噴工藝的能耗Shambaugh研究了聚丙烯熔66聚丙烯切片的MFI與熔噴能耗的關(guān)系66聚丙烯切片的MFI與熔噴能耗的關(guān)系675、熔噴工藝的發(fā)展熔噴工藝自身的拓展和其它非織造工藝組合交叉應(yīng)用；由單一聚合物原料、圓形截面向多種原料、異形截面纖維熔噴紡絲發(fā)展；發(fā)展靜電熔融紡絲非織造工藝；熔噴與水刺、針刺非織造工藝組合應(yīng)用；熔噴與其它材料疊層復(fù)合應(yīng)用。675、熔噴工藝的發(fā)展熔噴工藝自身的拓展和其它非織造工藝組合68三、典型熔噴生產(chǎn)設(shè)備1、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。熔噴生產(chǎn)線模頭水平位置固定，通過平網(wǎng)式接收裝置傳動輥的左右移動來調(diào)節(jié)熔噴工藝接收距離，目前，該公司可提供單獨(dú)的紡粘生產(chǎn)線、熔噴生產(chǎn)線和生產(chǎn)SMS復(fù)合非織造布產(chǎn)品生產(chǎn)線中的熔噴部分以及全套SMS生產(chǎn)線。

68三、典型熔噴生產(chǎn)設(shè)備1、德國Reifenhauser公司69德國Reifenhauser公司的熔噴生產(chǎn)線

69德國Reifenhauser公司的熔噴生產(chǎn)線70德國Reifenhauser公司的Reicofil(SMS)生產(chǎn)線

70德國Reifenhauser公司的Reicofil(SM71德國Reifenhauser公司的Reicofil單頭熔噴生產(chǎn)線71德國Reifenhauser公司的Reicofil72德國Reifenhauser公司的Reicofil雙頭熔噴生產(chǎn)線

72德國Reifenhauser公司的Reicofil雙頭熔73德國Reifenhauser公司的Reicofil離線式SMS復(fù)合生產(chǎn)線

73德國Reifenhauser公司的Reicofil離74德國Reifenhauser公司的Reicofil熔噴生產(chǎn)線的熔噴模頭74德國Reifenhauser公司的Reicofil75

美國Accurate公司與Exxon公司在熔噴領(lǐng)域的合作始于1967年，當(dāng)時Accurate公司根據(jù)Exxon公司的要求制作了第一個10英寸（24.5cm）的熔噴模頭。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Kimberly-Clerk公司在美國密西西比省的Corinth工廠使用。

2、美國Accurate公司熔噴生產(chǎn)線

75美國Accurate公司與Exxon公司在熔76Accurate公司熔噴模頭

76Accurate公司熔噴模頭77

20世紀(jì)80年代初，Accurate公司運(yùn)用流體動力學(xué)方面的知識，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)。該組合式熔噴模頭在熔噴成網(wǎng)均勻性、牽伸空氣速度一致性以及操作維護(hù)的簡單性等方面取得了顯著的效果。

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。

7720世紀(jì)80年代初，Accurate公司78

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。Accurate公司的熔噴設(shè)備目前作了一些改進(jìn)，在原來連續(xù)生產(chǎn)卷材的設(shè)備上可生產(chǎn)濾芯，而且濾芯的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了自動切換。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，1.6m寬的生產(chǎn)線可以生產(chǎn)1～1.6m寬的任何產(chǎn)品。78Accurate公司目前可提供Accuwe793、美國Biaxfiberfilm公司熔噴系統(tǒng)

美國Biaxfiberfilm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。該熔噴系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與Exxon公司不同，已申請美國專利(USP5476616；USP4380570)。

Biaxfiberfilm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。

793、美國Biaxfiberfilm公司熔噴系統(tǒng)80Biaxfiberfilm熔噴模頭原理：

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。由于采用多排噴絲孔，因此熔噴模頭每英寸長度上最多可有332孔，這樣就大大提高了生產(chǎn)速度，增加了產(chǎn)量。工作寬度較大時，配置多個計(jì)量泵，以保證熔噴纖網(wǎng)單位面積質(zhì)量的均勻性。該系統(tǒng)通過更換模頭，可生產(chǎn)1～50μm纖維細(xì)度范圍的熔噴非織造布，模頭工作寬度為20英寸時，產(chǎn)量為300kg/h(纖維直徑10μm)。80Biaxfiberfilm熔噴模頭原理：81美國Biaxfiberfilm公司的熔噴系統(tǒng)

81美國Biaxfiberfilm公司的熔噴系統(tǒng)82美國Biaxfiberfilm公司熔噴系統(tǒng)原理圖

82美國Biaxfiberfilm公司熔噴系統(tǒng)原理圖83美國Biaxfiberfilm公司熔噴模頭示意圖

83美國Biaxfiberfilm公司熔噴模頭示意圖844、NKK熔噴生產(chǎn)線

日本高度紙(N.K.K)工業(yè)株式會社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。其熔噴生產(chǎn)線的特點(diǎn)是適應(yīng)各種原料，如聚丙烯、聚酯、聚乙烯、生物降解樹脂等均可使用，纖維細(xì)度可達(dá)到1μm，纖網(wǎng)單位面積質(zhì)量為3～300g/m2，纖網(wǎng)均勻度由于特殊的氣流分布系統(tǒng)而達(dá)到極高的水平。

844、NKK熔噴生產(chǎn)線日本高度紙(N.K.K)工業(yè)85NKK熔噴生產(chǎn)線

85NKK熔噴生產(chǎn)線865、美國J&M公司熔噴設(shè)備

865、美國J&M公司熔噴設(shè)備876、其他熔噴工藝與設(shè)備

（1）離心法熔噴工藝：

利用離心力使聚合物熔體變成短纖維并成網(wǎng)的熔噴法工藝。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。熔體細(xì)絲受到旋轉(zhuǎn)噴絲器轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的離心力而牽伸成為短纖維，并向四周飛散，凝集在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)噴絲器周圍的凝網(wǎng)簾1上，形成纖網(wǎng)后再經(jīng)過軋輥5加固后卷繞成布卷6。876、其他熔噴工藝與設(shè)備（1）離心法熔噴工藝：88離心法熔噴工藝88離心法熔噴工藝89（2）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。由于纖維在成網(wǎng)時尚未完全冷卻，因此纖維間可粘合，使纖網(wǎng)具有一定的強(qiáng)力，此外纖網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也較蓬松、孔隙度高。

89（2）利用兩股空氣流的熔噴工藝聚合物熔體由90利用兩股空氣流的熔噴工藝

90利用兩股空氣流的熔噴工藝91§9-3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10μm，大多數(shù)纖維的細(xì)度在1～4μm。

91§9-3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92

熔噴工藝是一個非穩(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平衡。由于這種區(qū)別于傳統(tǒng)紡絲工藝條件的非穩(wěn)態(tài)紡絲過程，造成了熔噴纖維粗細(xì)長短的不一致。

92熔噴工藝是一個非穩(wěn)態(tài)的紡絲過程，從熔93

從偏光顯微鏡上觀察可知，這種在非均勻牽伸和冷卻條件成形的纖維，其結(jié)晶和取向也是不均勻的。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，紡絲工藝條件是穩(wěn)態(tài)的，牽伸和冷卻條件變化波動較小，紡絲線上各點(diǎn)每一瞬時所流經(jīng)的聚合物質(zhì)量相等，紡絲線上某點(diǎn)的聚合物的密度、絲條橫截面面積和運(yùn)動速度的乘積為常數(shù)，即服從流動連續(xù)性方程所描述的規(guī)律，紡粘工藝形成的纖維是連續(xù)不斷的長絲。

93從偏光顯微鏡上觀察可知，這種在非均勻94

熔噴聚丙烯纖維的X光衍射圖只有2個明顯的衍射峰，峰形不尖銳，且有平臺出現(xiàn)，所表征的晶胞結(jié)構(gòu)主要是近于擬六方醞晶結(jié)構(gòu)和α晶型的2種變體，其中醞晶變體占優(yōu)勢。(P283圖9-36-a)紡粘聚丙烯纖維具有4個明顯的衍射峰，比較尖銳衍射峰所表征的晶胞結(jié)構(gòu)主要是α晶型，屬單斜晶系。(P283圖9-36-b)

94熔噴聚丙烯纖維的X光衍射圖只有2個明顯的衍95紡粘聚丙烯纖維的X衍射強(qiáng)度顯著高于熔噴聚丙烯纖維。

熔噴紡粘普纖95紡粘聚丙烯纖維的X衍射強(qiáng)度顯著高于熔噴紡粘普纖96

熔噴和紡粘聚丙烯纖維的雙折射Δn均隨拉伸倍數(shù)的增加而提高，而且紡粘聚丙烯纖維的雙折射比熔噴聚丙烯纖維要高得多。由此，熔噴成形的纖維強(qiáng)度較差，熔噴法非織造布實(shí)際應(yīng)用時，主要是應(yīng)用其超細(xì)纖維的特點(diǎn)。(P284圖9-38)熔噴纖維的強(qiáng)度差，常規(guī)聚丙烯短纖維強(qiáng)度為3.9~6.4cN/dtex；紡絲成網(wǎng)聚丙烯纖維強(qiáng)度為2.9~4.9cN/dtex；而熔噴單纖維強(qiáng)度為1.5~2.0cN/dtex。96熔噴和紡粘聚丙烯纖維的雙折射Δn均隨拉97雙組分熔噴非織造材料纖維呈卷曲形狀，由每一種聚合物熔體的熱性能和流變性能差異引起；雙組分熔噴非織造材料具有更好的蓬松性、彈性和抗?jié)B性。（P284圖9-39)97雙組分熔噴非織造材料纖維呈卷曲形狀，由每一種聚合物熔體的98雙組分聚合物原料熔噴非織造布的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)98雙組分聚合物原料熔噴非織造布的99雙組分聚合物原料熔噴非織造布的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)99雙組分聚合物原料熔噴非織造布的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)100聚丙烯熔噴非織造布透氣率與熔噴工藝接收距離呈線性正比關(guān)系；原因是熔噴工藝接收距離增大，熔噴纖維運(yùn)行速度變慢，在成網(wǎng)簾上形成蓬松纖網(wǎng)，纖網(wǎng)蓬松度增加，使聚丙烯熔噴非織造材料最大孔徑和平均孔徑變大；聚丙烯熔體指數(shù)對纖網(wǎng)透氣率和最大孔徑影響較小，但對纖網(wǎng)平均孔徑影響顯著；較低熔體指數(shù)造成熔噴纖維變粗，纖網(wǎng)平均孔徑變大；聚丙烯熔噴非織造材料最大孔徑、平均孔徑和透氣率隨纖網(wǎng)面密度增加而減小，纖網(wǎng)面密度超過50g/m2，平均孔徑和透氣率變化平緩。（P285圖9-41和9-42)100聚丙烯熔噴非織造布透氣率與熔噴工藝接收距離呈線性正比關(guān)101熔噴接收距離與產(chǎn)品透氣率的關(guān)系

101熔噴接收距離與產(chǎn)品透氣率的關(guān)系102二、熔噴非織造材料的物理機(jī)械性能(一)、熔噴工藝的復(fù)雜性，決定了影響熔噴非織造布產(chǎn)品性能的因素較多。聚合物原料性能以及熔噴工藝條件直接影響產(chǎn)品的性能。1、影響熔噴非織造布性能的工藝參數(shù)可分為在線參數(shù)和離線參數(shù)。

在線參數(shù)是指在熔噴生產(chǎn)過程中可按需調(diào)節(jié)的變量，主要有聚合物熔體擠出量與溫度、牽伸熱空氣速度和溫度以及熔噴接收距離等。

離線參數(shù)是指只能在設(shè)備不運(yùn)轉(zhuǎn)時才能調(diào)節(jié)的變量，如熔噴模頭噴絲孔形狀、牽伸熱空氣通道尺寸及導(dǎo)入角度等。

102二、熔噴非織造材料的物理機(jī)械性能(一)、熔噴工藝的復(fù)雜103

2、熔噴法非織造布的強(qiáng)度與纖網(wǎng)單位面積質(zhì)量以及密度相關(guān)。通常，隨著纖網(wǎng)單位面積質(zhì)量的增加，熔噴法非織造布的縱橫向強(qiáng)度均有所增加。但纖網(wǎng)密度對熔噴法非織造布強(qiáng)力的影響很大，對于一定單位面積質(zhì)量的熔噴法非織造布，纖網(wǎng)密度越小，拉伸斷裂強(qiáng)力越低，而拉伸斷裂伸長越大。如纖網(wǎng)密度增加，則對提高纖網(wǎng)的斷裂強(qiáng)力有利，但拉伸斷裂伸長減小。熔噴纖網(wǎng)中的纖維呈雜亂排列，對纖網(wǎng)強(qiáng)力的貢獻(xiàn)除了纖維本身強(qiáng)力外還取決于纖維之間的熱粘合程度。根據(jù)研究，熔噴纖網(wǎng)中纖維之間的熱粘合程度與熔噴工藝條件相關(guān)，其中熔噴接收距離(DCD)的影響尤為顯著。

1032、熔噴法非織造布的強(qiáng)度與纖網(wǎng)單位面積質(zhì)量以及密度相104熔噴非織造纖網(wǎng)面密度和拉伸強(qiáng)力的關(guān)系

104熔噴非織造纖網(wǎng)面密度和拉伸強(qiáng)力的關(guān)系105

3、熔噴接收距離(DCD)影響熔噴纖網(wǎng)的蓬松度和纖維之間的熱粘合程度：通常情況下，減小接收距離，牽伸熱空氣冷卻和擴(kuò)散不充分，熔噴纖維之間的熱粘合得到改善，但產(chǎn)品的蓬松度下降，密度增加，此時纖網(wǎng)中的纖維多數(shù)呈團(tuán)聚狀排列。（P286圖9-44)當(dāng)接收距離增大時，紡絲線上纖維絲條和牽伸熱空氣的溫度均迅速下降，造成熔噴纖網(wǎng)中纖維之間熱粘合效率降低，纖維之間粘連頻度下降，此時熔噴纖網(wǎng)具有較高的蓬松度，纖網(wǎng)強(qiáng)力僅取決于纖維之間的纏結(jié)和抱合，同時可觀察到多數(shù)纖維呈伸直狀態(tài)，并出現(xiàn)較嚴(yán)重的并絲現(xiàn)象。隨著熔噴接收距離的增大，熔噴法非織造布的斷裂強(qiáng)力、頂破強(qiáng)力、撕破強(qiáng)力以及彎曲剛度均呈下降趨勢，而透氣率呈增長趨勢。

1053、熔噴接收距離(DCD)影響熔噴纖網(wǎng)的蓬松度和纖維106團(tuán)聚狀排列的熔噴纖維

106團(tuán)聚狀排列的熔噴纖維107熔噴接收距離與縱向斷裂強(qiáng)度及彎曲剛度的關(guān)系

107熔噴接收距離與縱向斷裂強(qiáng)度及彎曲剛度的關(guān)系108熔噴接收距離與橫向斷裂強(qiáng)度及彎曲剛度的關(guān)系

108熔噴接收距離與橫向斷裂強(qiáng)度及彎曲剛度的關(guān)系109熔噴接收距離與頂破強(qiáng)度的關(guān)系

109熔噴接收距離與頂破強(qiáng)度的關(guān)系110熔噴接收距離與撕破強(qiáng)度的關(guān)系

110熔噴接收距離與撕破強(qiáng)度的關(guān)系111

4、聚合物熔體擠出量越大，則整條熔噴生產(chǎn)線的產(chǎn)量也越大。但對于一定的熔噴設(shè)備來講，其產(chǎn)量受到工藝條件的制約，如熔噴模頭噴絲孔數(shù)量、牽伸熱空氣速度(流量)等。對于一定的熔噴設(shè)備，其牽伸熱空氣速度存在極限。在其它工藝參數(shù)不變的條件下，增加聚合物熔體擠出量，將導(dǎo)致對每個噴絲孔擠出的熔體細(xì)流牽伸作用的削弱，最終纖維平均直徑變大，相對強(qiáng)力下降。同時由于纖維直徑變大，纖維根數(shù)減少，使纖維在接收裝置上凝聚時相應(yīng)的接觸面積變小，發(fā)生自粘的部位也相應(yīng)減小，從而最終導(dǎo)致熔噴非織造布的相對強(qiáng)力減小。1114、聚合物熔體擠出量越大，則整條熔噴生產(chǎn)線的產(chǎn)量也112

螺桿轉(zhuǎn)速、氣閥開孔率與熔噴非織造布縱向強(qiáng)度的關(guān)系

112螺桿轉(zhuǎn)速、氣閥開孔率與熔噴非織造布縱向強(qiáng)度113

螺桿轉(zhuǎn)速、氣閥開孔率與熔噴非織造布頂破強(qiáng)度的關(guān)系

113螺桿轉(zhuǎn)速、氣閥開孔率與熔噴非織造布頂破強(qiáng)度的關(guān)114熔噴纖維直徑、產(chǎn)量和聚合物熔體擠出量之間的關(guān)系

114熔噴纖維直徑、產(chǎn)量和聚合物熔體擠出量之間的關(guān)系115聚合物熔體擠出量、生產(chǎn)速度和纖網(wǎng)面密度之間的關(guān)系115聚合物熔體擠出量、生產(chǎn)速度和纖網(wǎng)面密度之間的關(guān)系116

5、熔噴模頭噴絲孔每分鐘擠出的聚合物熔體克數(shù)越高，則纖維越粗。如牽伸熱空氣速度達(dá)到500m/s時，要得到平均直徑為1μm的纖維時，則聚合物熔體擠出量只能控制在0.023g/（孔min）以下。因此，在保證熔噴法非織造布產(chǎn)品纖維細(xì)度的前提下，要提高熔噴生產(chǎn)線的產(chǎn)量，必須增加熔噴模頭噴絲孔的數(shù)量。牽伸熱空氣速度是熔噴工藝中重要的工藝參數(shù)，直接影響到熔噴纖維細(xì)度。對于一定的聚合物熔體擠出量及一定的熔體粘度，拉伸熱空氣速度越大，則紡絲線上聚合物熔體細(xì)絲受到的牽伸作用越大，纖維越易變細(xì)。采用MFI為300的聚丙烯切片原料，在5種氣閥開孔率(拉伸熱空氣速度)與3種螺桿轉(zhuǎn)速(熔體擠出量)條件下進(jìn)行熔噴試驗(yàn)，可得到纖維直徑、氣閥開孔率和螺桿轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。（P289圖9-53)

1165、熔噴模頭噴絲孔每分鐘擠出的聚合物熔體克數(shù)越高，則117

螺桿轉(zhuǎn)速、氣閥打開率與熔噴纖維直徑的關(guān)系

117螺桿轉(zhuǎn)速、氣閥打開率與熔噴纖維直徑的關(guān)系118

6、在每一種螺桿轉(zhuǎn)速條件下，熔噴纖維直徑都隨牽伸熱空氣速度增加而減??；隨聚合物熔體擠出量增加而增大。同時，牽伸熱空氣速度增大到一定程度時，對減小纖維直徑的作用減弱。從另一方面看，牽伸熱空氣速度增大到一定程度時，增加聚合物熔體擠出量，纖維直徑增大量不顯著。因此，在工業(yè)化生產(chǎn)中，通常采取高拉伸熱空氣速度來補(bǔ)償因聚合物擠出量增加而引起的纖維直徑變化，也即拉伸熱空氣速度與聚合物擠出量必須相匹配。熔噴工藝中，拉伸熱空氣速度除了影響纖維細(xì)度之外，還影響到產(chǎn)品的強(qiáng)度。通常，提高拉伸熱空氣速度，有利于提高纖維單強(qiáng)并改善纖網(wǎng)中纖維之間的熱粘合程度，從而提高熔噴法非織造布的拉伸強(qiáng)度和頂破強(qiáng)度。熔噴工藝中，在高聚合物熔體擠出量的條件下，需適當(dāng)提高拉伸熱空氣速度來補(bǔ)償高擠出量引起的產(chǎn)品強(qiáng)力下降的不良影響。1186、在每一種螺桿轉(zhuǎn)速條件下，熔噴纖維直徑都隨牽伸熱空119

7、熔噴溫度是指熔噴模頭的工作溫度，可以調(diào)節(jié)聚合物熔體的粘度。在其它工藝條件不變時，聚合物熔體粘度越低，熔體細(xì)絲可牽伸得越細(xì)。因此熔噴工藝中采用較高M(jìn)FI的聚合物切片原料，較易得到超細(xì)纖維。但是，熔體粘度過小會造成熔體細(xì)絲的過度牽伸，形成的超短超細(xì)的纖維會飛散到空中而無法收集，形成“飛花”現(xiàn)象。因此熔噴工藝中聚合物熔體粘度并不是越小越好，為了防止熔體在剪切力作用下產(chǎn)生破裂，聚合物熔體粘度應(yīng)保持在一定的范圍內(nèi)。聚丙烯原料熔噴常用的熔體粘度范圍為50～300帕(Pa·s)。

1197、熔噴溫度是指熔噴模頭的工作溫度，可以調(diào)節(jié)聚合物120

8、熔噴纖網(wǎng)中常出現(xiàn)沒有拉伸成超細(xì)纖維的團(tuán)塊狀聚合物，稱為“shot”現(xiàn)象。造成“shot”現(xiàn)象的原因主要有：①拉伸熱空氣的速度太小或熔體粘度太高，部分熔體細(xì)絲的牽伸不徹底，熔體細(xì)絲未及完全拉伸就脫離噴絲孔并與其他纖維一起收集到成網(wǎng)裝置上；②熔體粘度太低，拉伸熱空氣速度高時，噴絲孔對熔體的握持作用減弱，造成某些熔體還沒有被拉伸成纖維便脫離噴絲孔；③正常生產(chǎn)時突然減小擠出量，聚合物原料在螺桿擠出機(jī)及熔噴模頭中停留時間過長，造成過度熱降解而引起熔體粘度減小。由此可見，要生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，熔噴工藝應(yīng)根據(jù)不同MFI的聚合物原料，正確設(shè)置熔體擠出量、熔噴溫度和拉伸熱空氣速度，并應(yīng)注意到這些工藝參數(shù)之間存在著相互依賴的關(guān)系。

1208、熔噴纖網(wǎng)中常出現(xiàn)沒有拉伸成超細(xì)纖維的團(tuán)塊狀聚合121熔噴纖網(wǎng)中出現(xiàn)的“shot”（料滴）現(xiàn)象121熔噴纖網(wǎng)中出現(xiàn)的“shot”（料滴）現(xiàn)象122三、熔噴非織造材料的過濾性能

目前，熔噴法非織造布的主要用途：過濾材料醫(yī)療衛(wèi)生用材料環(huán)境保護(hù)材料服裝材料電池隔膜材料擦拭材料

其中過濾材料應(yīng)用最廣，其次是醫(yī)療衛(wèi)生用材料、環(huán)境保護(hù)材料、服裝材料、電池隔膜材料以及擦拭材料等。

122三、熔噴非織造材料的過濾性能目前，熔噴法非織造布的123（一）過濾材料

1、熔噴法非織造布早期的應(yīng)用主要是過濾材料，熔噴法非織造布具有纖維細(xì)、結(jié)構(gòu)蓬松、孔隙多而孔隙尺寸小的優(yōu)點(diǎn)，通過適當(dāng)?shù)暮笳?，是一種性能優(yōu)良的過濾材料。熔噴法非織造布在過濾領(lǐng)域的應(yīng)用有氣體過濾和液體過濾，氣體過濾方面有已經(jīng)大量推廣應(yīng)用的醫(yī)用防菌口罩、室內(nèi)空調(diào)機(jī)過濾材料、汽水分離過濾材料、凈化室過濾材料等。其中醫(yī)用防菌口罩采用熔噴法非織造布作為過濾介質(zhì)可大大減少細(xì)菌的透過率，其阻菌率高達(dá)98％以上，而且佩戴時沒有任何不舒服的感覺。在液體過濾方面，熔噴法非織造布可用于飲料和食品過濾、水過濾、貴金屬回收過濾、油漆和涂料等化學(xué)藥品過濾等。熔噴法非織造布可與其它材料復(fù)合并制成可換式濾芯或?yàn)V袋等用于各種過濾裝置中。123（一）過濾材料1、熔噴法非織造布早期的應(yīng)用主要124

一般認(rèn)為，過濾材料對固體塵埃的阻截作用是5種機(jī)理聯(lián)合作用的結(jié)果。未經(jīng)后整理的熔噴法非織造布作為過濾材料，主要依靠直接捕獲、慣性沉積、擴(kuò)散效應(yīng)和重力效應(yīng)的作用。因此，要提高過濾效率，必須減小纖維直徑并增加熔噴非織造布的密度，但會造成過濾阻力的明顯增加。2、熔噴非織造材料過濾機(jī)理124一般認(rèn)為，過濾材料對固體塵埃的阻截作用是5種機(jī)理1253、熔噴非織造材料的駐極處理

熔噴非織造布的駐極處理是提高其過濾效率的重要后整理技術(shù)。經(jīng)過駐極整理的熔噴法非織造布，帶有持久的靜電，可依靠靜電效應(yīng)捕集微細(xì)塵埃，因此具有過濾效率高，過濾阻力低等優(yōu)點(diǎn)。駐極熔噴法非織造布除對0.005～1mm的固體塵粒有很好的過濾效果外，對大氣中的氣溶膠、細(xì)菌、香煙煙霧、各種花粉等均有很好的阻截效果。（P290圖9-55）

熔噴工藝中，借助紡絲線上的發(fā)射電極可使熔噴成形纖維帶有持久的靜電荷。聚丙烯具有較高的電阻率(7×1010Ω·cm)，注入電荷的容量較大，射頻損耗極小，因此是一種制造駐極纖維的理想材料。實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)駐極整理的聚丙烯熔噴非織造布在自然狀態(tài)下存放1440小時后，濾效保持不變。

1253、熔噴非織造材料的駐極處理熔噴非織造布的126熔噴非織造材料對微顆粒的捕集126熔噴非織造材料對微顆粒的捕集127

4、根據(jù)庫侖沉積原理，可用EQq表示因庫侖力而產(chǎn)生的捕集系數(shù)：

式中：q－微粒電荷Q－纖維每單位長度上的電荷dp－微粒直徑df－纖維直徑U0－流體速度η－動力粘度1274、根據(jù)庫侖沉積原理，可用EQq表示因庫侖力而產(chǎn)生128

由此可見，纖維單位長度上的電荷與捕集系數(shù)成正比，而纖維直徑與捕集系數(shù)成反比。駐極整理后熔噴非織造布的過濾阻力并無變化，而濾效卻提高很多，這是其它非織造材料所無法比擬的。當(dāng)纖網(wǎng)單位面積質(zhì)量不變時，熔噴接收距離增加造成纖網(wǎng)蓬松度增加，則濾效下降，阻力減小；減小螺桿擠出量時，纖維變細(xì)，則濾效提高。

128由此可見，纖維單位長度上的電荷與捕集系數(shù)成129駐極整理對熔噴法非織造布濾效及阻力的影響

接收距離(mm)100150200250駐極

未駐極

駐極

未駐極

駐極

未駐極

駐極

未駐極

螺桿轉(zhuǎn)速(8rpm)濾效(％)97.7553.2994.8836.594.1341.2592.543.5阻力(Pa)3.683.682.942.942.212.212.152.15螺桿轉(zhuǎn)速(12rpm)濾效(％)94.525.7591.023.084.517.7583.7520.0阻力(Pa)2.942.941.961.960.980.980.980.98129駐極整理對熔噴法非織造布濾效及阻力的影響接收距離10130（二）保暖材料1、

保暖材料應(yīng)具有良好的保暖性，可防止或減少由導(dǎo)熱、對流和輻射所引起的熱損失，并能較長期使用而不改變其保暖性。實(shí)驗(yàn)表明，纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)是影響保暖材料傳熱性能的主要因素之一。2、熔噴復(fù)合保暖材料和聚酯纖維絮片的傳熱率均隨蓬松率的增加而提高。蓬松率提高，纖網(wǎng)中空氣流動加快，對流熱損失也相應(yīng)加大。3、對于熔噴復(fù)合保暖材料，其厚度對透氣性能影響較小，而聚酯纖維絮片隨厚度減小透氣性迅速上升。熔噴復(fù)合保暖材料中的熔噴非織造布具有超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，因此抗風(fēng)能力較強(qiáng)。（P292圖9-57）

130（二）保暖材料1、保暖材料應(yīng)具有良好的保暖性，可131保暖材料蓬松率與傳熱率的關(guān)系131保暖材料蓬松率與傳熱率的關(guān)系132

保暖材料厚度與透氣性能的關(guān)系132保暖材料厚度與透氣性能的關(guān)系1334、熔噴復(fù)合保暖材料在輕定量時，含聚丙烯超細(xì)纖維的比例較高，在厚度與聚酯纖維絮片接近的情況下，其熱阻比聚酯纖維絮片大。超細(xì)纖維配合一定的纖網(wǎng)密度，容易形成貼附于纖維表面的靜止空氣層，從而削弱對流熱損失。美國3M公司開發(fā)了一種特殊熔噴保暖材料，在聚合物熔噴成形時，采用另外的氣流導(dǎo)入聚酯短纖，熔噴成形的超細(xì)纖維與聚酯短纖充分混合，形成了具有良好彈性和保暖性的復(fù)合保暖材料。1334、熔噴復(fù)合保暖材料在輕定量時，含聚丙烯超細(xì)纖134保暖材料厚度與熱阻的關(guān)系

134保暖材料厚度與熱阻的關(guān)系135熔噴保暖材料應(yīng)用

135熔噴保暖材料應(yīng)用136（三）吸油材料1、

聚丙烯熔噴法非織造布因其材料特性和微纖結(jié)構(gòu)而成為性能良好的吸油材料，在歐美、日本等發(fā)達(dá)國家已得到廣泛應(yīng)用，如海上溢油事故、工廠設(shè)備漏油以及污水處理等。1989年春，美國阿拉斯加附近的威廉王子海峽發(fā)生油輪觸礁事故，造成大面積漏油。嚴(yán)重污染了海面。當(dāng)時空運(yùn)了大約2.6萬噸以聚丙烯熔噴法非織造布為主的吸油材料到現(xiàn)場，僅用了幾天時間就清理了海面，這是熔噴法非織造布成功用于海上溢油事故處理的典范。

136（三）吸油材料1、聚丙烯熔噴法非織造布因其材料特1372、

聚丙烯熔噴法非織造布具有疏水親油的特性，耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿，密度比水小，吸油后能長期浮于水面上而不變形，可循環(huán)使用和長期存放。聚丙烯熔噴法非織造布制成吸油纜、吸油索、吸油鏈、吸油枕等，吸油量可達(dá)到自身重量的10～50倍。動態(tài)吸油試驗(yàn)中，采用10℃時苯在水中的飽和溶液466.5g(含0.163g苯/100g水)穿透聚丙烯熔噴非織造布(重量為8.21g)，濾液中苯含量降至0.033g/100g水，苯濾除率達(dá)到79.75％，動態(tài)吸油率達(dá)到7.4％。3、聚丙烯熔噴法非織造布用于壓縮空氣油水分離凈化器時，過濾精度可達(dá)到0.8μm，過濾效率達(dá)到99.99％，最高工作壓力1.0MPa，壓差0.1MPa，使用壽命超過8000h。

1372、聚丙烯熔噴法非織造布具有疏水親油的特性，耐強(qiáng)138吸油材料的應(yīng)用138吸油材料的應(yīng)用139（四）醫(yī)用材料熔噴非織造布與紡黏法非織造布復(fù)合材料可代替?zhèn)鹘y(tǒng)紡織品作為口罩的阻隔層，特點(diǎn)是強(qiáng)度高、手感好、有效屏障細(xì)菌的穿透，不透血但可以透氣；能防止交叉感染、減少塵屑和毛羽的脫落、穿戴使用方便、價格低；2003年非典期間，通過對熔噴超細(xì)纖維慮材的研究及口罩結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，制成的非典防護(hù)口罩的過濾效率大于95%，氣流阻力小于343.2Pa，能隔離病毒，過濾性能強(qiáng)，空氣阻力小，密閉性能好，可滿足抗非典一線醫(yī)務(wù)人員的防護(hù)需要。139（四）醫(yī)用材料熔噴非織造布與紡黏法非織造布復(fù)合材料可代140熔噴法非織造布成為非典時期非織造布市場上最為緊俏的產(chǎn)品；在人類面臨非典、禽流感以及其他空氣傳播疾病的危險時，為做到未雨綢繆，防患于未然，歐美、日本、中國等許多國家已經(jīng)把熔噴法非織造布作為國家儲備物資，以便應(yīng)急時使用。140熔噴法非織造布成為非典時期非織造布市場上最為緊俏的產(chǎn)品141（五）電池隔膜隔膜材料是蓄電池的重要組成部件，通常置于正負(fù)極板之間，主要功能是絕緣正負(fù)極板，并保證電介質(zhì)的流動。隨著蓄電池工業(yè)的發(fā)展，對隔膜材料的電性能、化學(xué)性能和機(jī)械性能的要求越來越高。聚丙烯材料具有優(yōu)良的耐酸堿性能，越來越受到電池行業(yè)的親睞。聚丙烯熔噴法隔膜材料具有孔徑小、孔率大、電阻小以及產(chǎn)品變化多樣的特點(diǎn)，在我國得到迅速推廣應(yīng)用。141（五）電池隔膜隔膜材料是蓄電池的重要組成部142電阻(Ω)≤0.001水分(％)≤1拉伸強(qiáng)度(MPa)≥3.00酸失重(％)≤2孔率(％)≥65最大孔徑(μm)≤45鐵含量(％)≤0.04錳含量(％)≤0.003游離氯含量(％)≤0.003還原高錳酸鉀物(mL/g)≤15尺寸穩(wěn)定性(％)≤1聚丙烯熔噴電池隔膜的理化性能要求142電阻(Ω)≤0.001水分(％)≤1拉伸強(qiáng)度(MPa)143（六）復(fù)合材料143（六）復(fù)合材料144作業(yè)與思考題1、典型熔噴設(shè)備及特點(diǎn)？2、什么是熔噴工藝中的“飛花”和“料滴”現(xiàn)象，并解釋原因？3、熔噴非織造材料的過濾機(jī)理和駐極處理？4、熔噴非織造布的主要應(yīng)用？144作業(yè)與思考題1、典型熔噴設(shè)備及特點(diǎn)？145第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展氣流流量為144l/min時氣流振動頻率對纖維直徑的影響

145第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)146第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展一、工藝進(jìn)展熔噴工藝技術(shù)的誕生比紡粘工藝要早，但其商業(yè)化卻比紡粘法工藝遲，其原因主要是熔噴法非織造布的強(qiáng)度差、生產(chǎn)成本高。因此紡粘法非織造布超前于熔噴法非織造布推廣應(yīng)用是可以理解的。但在產(chǎn)品特性方面，熔噴法非織造布的超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)是紡粘法非織造布所難以相比的，這也使熔噴法非織造布始終受人關(guān)注的原因。

146第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)147第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展

熔噴工藝近期進(jìn)展主要有工藝自身的拓展及與其他非織造工藝的組合交叉應(yīng)用。熔噴工藝與設(shè)備已有很大的進(jìn)展，從單一聚合物原料、圓截面紡絲發(fā)展為多種原料復(fù)合熔噴、異形截面纖維紡絲等，出現(xiàn)了利用高壓靜電場中的靜電力來生產(chǎn)超細(xì)纖維的靜電熔融紡絲工藝(EMS工藝)。熔噴工藝與其它非織造工藝的結(jié)合可擴(kuò)大熔噴法非織造布的產(chǎn)品品種、拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，如干法梳理工藝引入熔噴工藝，可得到彈性良好的保暖材料。此外，熔噴工藝可與水刺、針刺以及縫編等非織造工藝交叉組合應(yīng)用，熔噴法非織造布可與其它材料疊層復(fù)合。

147第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)148第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展

從德國Reicofil雙組分熔噴生產(chǎn)線上制成的雙組分聚合物原料熔噴法非織造布的電鏡照片中可觀察到，雙組分熔噴纖維呈卷曲或扭曲的形狀，這是因?yàn)樵诶w維成形過程中，雙組分中的每一種聚合物熔體的熱性能和流變性能是不同的，同時在冷卻過程中具有不同的收縮率。研究表明，與單組分熔噴法非織造布相比，雙組分熔噴法非織造布具有更好的蓬松性、彈性以及較好的抗?jié)B性，而且，通過纖維分裂的方式可以得到更細(xì)的纖維。148第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)149第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展二、理論研究的進(jìn)展在所有的非織造工藝技術(shù)中，熔噴技術(shù)比較復(fù)雜，理論研究對熔噴新的工藝技術(shù)和設(shè)備起了積極的支持作用。以下主要介紹聚合物熔體分配、牽伸氣流流場數(shù)值模擬及熔噴纖維牽伸時振動等方面的理論研究進(jìn)展。

149第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)150第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展1、熔噴組合模頭衣架型熔體分配系統(tǒng)的有限元分析熔噴組合模頭衣架型熔體分配系統(tǒng)具有線形漸細(xì)并傾斜的歧管，可采用有限元方法對整個分配系統(tǒng)中的聚合物熔體流動進(jìn)行三維分析。采用有限元方法對聚合物加工過程進(jìn)行數(shù)值模擬是今后理論研究發(fā)展的趨勢，這是因?yàn)橛邢拊椒ㄌ貏e適合求解具有復(fù)雜幾何邊界條件的非牛頓流體的流動問題。150第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)151第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展

由此，聚合物熔體分配系統(tǒng)的幾何形狀一旦確定，必定對聚合物原料的性能指標(biāo)有相應(yīng)的要求，這是熔噴工藝為何要開發(fā)專用原料的原因之一。151第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)152第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展2、熔噴牽伸氣流流場的數(shù)值模擬熔噴工藝中，高溫高速的牽伸熱空氣從熔噴組合模頭的空氣通道中噴射出來，兩股氣流發(fā)生碰撞，形成了復(fù)雜的流場。對此流場的數(shù)值模擬，首先是建立理論模型，然后采用有限差分方法對模型進(jìn)行數(shù)值求解。計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)吻合，顯示了對熔噴關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)的應(yīng)用前景。152第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)153第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展

研究表明，牽伸氣流與噴絲孔軸線夾角為30°時，在噴絲孔附近的氣流比較紊亂，在噴絲孔軸線上和鄰近區(qū)域，氣流速度相當(dāng)高，而且是沿噴絲孔軸線方向平行分布，從而形成了對聚合物熔體細(xì)流牽伸的有利條件。氣流逐漸遠(yuǎn)離噴絲孔時，其速度逐漸減小，且逐漸偏離噴絲孔軸線方向。153第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)154第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展3、熔噴纖維牽伸時振動的研究熔噴工藝中對聚合物熔體細(xì)流的牽伸過程通常在50微秒的時間內(nèi)完成，研究熔噴數(shù)學(xué)模型雖然十分困難，但對指導(dǎo)熔噴工藝和熔噴設(shè)備的改進(jìn)有較積極的意義。154第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)155第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)展

1990年，shambaugh等人建立了“非等溫性、非牛頓性流體”熔噴數(shù)學(xué)模型，但該熔噴數(shù)學(xué)模型局限于較低的熔噴牽伸速度，即熔噴纖維不會發(fā)生嚴(yán)重的振動情況。熔噴模頭下2cm處紡絲線25次曝光的頻閃照片，顯示熔噴纖維垂直于紡絲線的運(yùn)動是非常明顯的。美國奧克荷馬大學(xué)的研究小組研究了新的熔噴數(shù)學(xué)模型，該熔噴數(shù)學(xué)模型基于shambaugh等人建立的“非等溫性、非牛頓性流體”熔噴數(shù)學(xué)模型，但在纖維牽伸、振動和非等溫噴絲時的連續(xù)性、動量和能量方程方面的研究取得了各種進(jìn)展。該熔噴數(shù)學(xué)模型可以算出沿紡絲線任何位置的纖維直徑、纖維應(yīng)力和纖維溫度，還可算出纖維振動的幅度和頻率。155第九章熔噴法工藝§9-5熔噴工藝?yán)碚撆c進(jìn)156第10章SMS復(fù)合非織造布§10-1SMS非織造布概述§10-2SMS復(fù)合技術(shù)分類§10-3Reifenhauser的ReicofilⅢ型在線復(fù)合生產(chǎn)技術(shù)

§10-4ReicofilⅢ型與ReicofilⅡ型紡黏設(shè)備比較§10-5SMS產(chǎn)品特性與應(yīng)用156第10章SMS復(fù)合非織造布§10-1SMS非織157§10-1SMS非織造布概述一、非織造布復(fù)合技術(shù)概念將兩種或兩種以上性能各異的非織造布或其他材料經(jīng)過復(fù)合加工，制成具有多功能、高性能、適用性強(qiáng)的多層非織造布的加工技術(shù)。二、SMS復(fù)合非織造布1、定義：SMS復(fù)合非織造布是紡黏（Spunbond）和熔噴（Meltblow）的英文字頭縮寫；157§10-1SMS非織造布概述一、非織造布復(fù)合技術(shù)概1582、發(fā)展SMS復(fù)合非織造布目的紡黏法非織造布特點(diǎn)：長絲纖維結(jié)構(gòu)，線密度范圍大，強(qiáng)度高，縱橫向比性能優(yōu)越，但纖網(wǎng)均勻度和表面覆蓋性較差；熔噴法非織造布特點(diǎn)：超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，纖維比表面積大，纖網(wǎng)孔隙率小，過濾效率高，纖網(wǎng)蓬松、柔軟，表面覆蓋性好，但強(qiáng)度低，耐磨性較差；兩者結(jié)合形成SMS復(fù)合非織造布：彌補(bǔ)彼此弱點(diǎn)，不僅強(qiáng)度高、耐磨性好，同時具有優(yōu)異的過濾和屏蔽性能；主要以聚丙烯為主要原料。1582、發(fā)展SMS復(fù)合非織造布目的紡黏法非織造布特點(diǎn)：長絲1593、紡黏---熔噴復(fù)合非織造布種類SMSMSSMMSSMXS（X可以是M或S）1593、紡黏---熔噴復(fù)合非織造布種類SM1604、SMS復(fù)合非織造布發(fā)展20世紀(jì)80年代，人們開始研究SMS復(fù)合技術(shù)；90年代初，美國公司開發(fā)出SMS復(fù)合非織造布，SMS復(fù)合技術(shù)獲得廣泛應(yīng)用；德國Reifenhauser公司與美國EXXON公司合作進(jìn)一步開發(fā)SMS復(fù)合技術(shù)，使SMS復(fù)合非織造布商業(yè)化生產(chǎn)；Kimberly-Clark公司和Nordson公司的設(shè)備均可生產(chǎn)SMS復(fù)合非織造布。1604、SMS復(fù)合非織造布發(fā)展20世紀(jì)80年代，人們開始研161§10-2SMS復(fù)合技術(shù)分類根據(jù)生產(chǎn)過程中紡黏和熔噴兩種組合方式不同，可分為在線復(fù)合、離線復(fù)合和一步半法復(fù)