1、第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-1 熔噴工藝應用的原料熔噴工藝應用的原料 9-2 熔噴工藝原理與過程熔噴工藝原理與過程 9-3 熔噴設備熔噴設備 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 發展簡況：發展簡況： 熔噴法工藝是聚合物擠壓法非織造工藝中的一種，起源于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世紀世紀50年代初。年代初。 1951年，美國年，美國Arther.D.LittllInc公司開始研究用氣流噴射公司開始研究用氣流噴射靜電紡絲法生產聚苯乙烯超細纖維非織造布，取得了相關靜電紡絲法生產聚苯乙烯超細纖維非織造布，取得了相關美國

2、專利美國專利。美國海軍實驗室研究并開發用于收集上層大氣中美國海軍實驗室研究并開發用于收集上層大氣中放射性微粒的過濾材料，放射性微粒的過濾材料，1954年發表研究成果。年發表研究成果。 20世紀世紀60年代中期，美國年代中期，美國ESSO公司公司(今今Exxon公司公司)進一步對進一步對這一工藝進行改進，并取得了相關的美國專利。這一工藝進行改進，并取得了相關的美國專利。 20世紀世紀80年代后期，由于熔噴法非織造布市場的開發，一些年代后期，由于熔噴法非織造布市場的開發，一些非織造布機械制造商開始參與熔噴法生產設備的制造，其中非織造布機械制造商開始參與熔噴法生產設備的制造，其中有美國的有美國的Ac

3、curate公司和公司和J & M公司，德國的公司，德國的Reifenhaeuser公公司等。司等。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 從從20世紀世紀80年代開始，熔噴法非織造布增長迅速，保持了年代開始，熔噴法非織造布增長迅速，保持了1012的年增長率。的年增長率。1990年全世界已有年全世界已有70多條熔噴生產多條熔噴生產線，年產量達到線，年產量達到5萬噸以上。萬噸以上。 美國的美國的Kimble-clark公司為了克服熔噴法非織造布強力低公司為了克服熔噴法非織造布強力低的缺點，開發了的缺點，開發了熔噴非織造布與紡絲成網非織造布疊層材熔噴非織造布與紡絲成網非織造布疊層材料，即料，即SMS

4、復合材料復合材料，大量應用于手術服、過濾材料等，大量應用于手術服、過濾材料等，有力地推動了熔噴非織造布的發展。有力地推動了熔噴非織造布的發展。 隨著復合技術的應用和熔噴法非織造布的應用開發，隨著復合技術的應用和熔噴法非織造布的應用開發，目前，世界熔噴法非織造布的年產量已超過目前，世界熔噴法非織造布的年產量已超過10萬噸。萬噸。 我國熔噴法非織造工藝研究始于我國熔噴法非織造工藝研究始于20世紀世紀70年代中期，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用，主年代中后期，熔噴法非織造布在我國得到推廣應用，主要產品有要產品有過濾材料、吸油材料、保暖材料、電池隔膜等過濾材料、吸油材料、保

5、暖材料、電池隔膜等。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 熔噴非織造工藝的特點：熔噴非織造工藝的特點： 能耗大能耗大 超細纖維纖網結構超細纖維纖網結構 過濾、阻菌、吸附方面有突出的優點過濾、阻菌、吸附方面有突出的優點 纖維取向度較差纖維取向度較差 纖維強力低纖維強力低第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-1 熔噴工藝應用的原料熔噴工藝應用的原料 一、熔噴工藝對聚合物熔體性能的要求一、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。于熔噴工藝。聚丙烯聚丙烯是熔噴工藝應用最多的一種切片是熔噴工藝應用最多的一種切片原料

6、，除此之外，熔噴工藝常用的聚合物切片原料有原料，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、聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、PBTPBT、EMAEMA、EVAEVA、聚氨基甲酸酯聚氨基甲酸酯等。等。 聚合物切片原料的性能與熔噴工藝密切相關，主聚合物切片原料的性能與熔噴工藝密切相關，主要的參數有：要的參數有： 聚合物種類聚合物種類 分子量及其分布分子量及其分布 聚合物降解性能聚合物降解性能 切片形狀切片形狀 含雜含雜第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-1 熔噴工藝應用的原料熔噴工藝應用的原料 1 1、聚合物種類、聚合物種類 聚合物種類不同時

7、，聚合物種類不同時，分子結構分子結構差異很大，決定了差異很大，決定了熔點及流變性能的不同。對于每一種聚合物原料，均熔點及流變性能的不同。對于每一種聚合物原料，均有對應的有對應的熔噴工藝熔噴工藝，如在加熱溫度、螺桿長徑比、螺，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。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烯烴類和酯類聚合物原料熔噴工藝的差異 原料品種原料品種 模頭溫度模頭溫度熱空氣溫度熱空氣溫度干燥工藝干燥工藝烯烴類烯烴類較高較高較高較高一般不需要一般不需要酯類酯類較低較低較低較低需要需要第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-

8、1 熔噴工藝應用的原料熔噴工藝應用的原料 2 2、分子量及其分布、分子量及其分布 聚合物原料的分子量及分子量分布是影響聚合物原料的分子量及分子量分布是影響熔噴工熔噴工藝和熔噴法非織造布性能藝和熔噴法非織造布性能最主要的因素。對熔噴工藝最主要的因素。對熔噴工藝來說，一般認為聚合物原料分子量低、分子量分布窄來說，一般認為聚合物原料分子量低、分子量分布窄有利于熔噴纖網的均勻性。有利于熔噴纖網的均勻性。聚合物分子量大小與其熔聚合物分子量大小與其熔融流動指數融流動指數( (MFI)MFI)成反比，與聚合物熔體的熔融粘度成成反比，與聚合物熔體的熔融粘度成正比。正比。也即聚合物分子量越低，也即聚合物分子量越

9、低，MFI越高，熔體粘度越高，熔體粘度越低，越能適合于熔噴工藝較弱的牽伸作用。越低，越能適合于熔噴工藝較弱的牽伸作用。 分子量分布越集中，大分子的分子量均等性好，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，因此，熔噴便于均勻受熱、熔融并得到均勻的纖網，因此，熔噴工藝要求工藝要求聚合物原料的分子量分布盡量集中聚合物原料的分子量分布盡量集中。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-1 熔噴工藝應用的原料熔噴工藝應用的原料 3 3、聚合物降解性能、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聚合物降解有助于修正聚合物熔體粘度和分子量分布。分布。通常有

10、三種降解方式：化學、機械剪切和熱降通常有三種降解方式：化學、機械剪切和熱降解。聚合物熔噴時或熔噴前，可采用氧或過氧衍生物解。聚合物熔噴時或熔噴前，可采用氧或過氧衍生物來實現化學降解，增加擠壓速率、熱量和熔體滯留時來實現化學降解，增加擠壓速率、熱量和熔體滯留時間均可達到機械剪切降解和熱降解的目的。間均可達到機械剪切降解和熱降解的目的。 對于聚合物熔體來說，要求均勻發生降解，避免對于聚合物熔體來說，要求均勻發生降解，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。布離散。同時還要求不能過度降解。 第九章第九章 熔噴法工

11、藝熔噴法工藝 9-1 熔噴工藝應用的原料熔噴工藝應用的原料 4 4、含雜、含雜 熔噴工藝所用的模頭的噴絲孔直徑較小，若聚合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環境，優化切片生產工藝，降低切片物切片原料生產環境，優化切片生產工藝，降低切片含雜量，可有效延長熔噴模頭更換周期，減少耗能，含雜量，可有效延長熔噴模頭更換周期，減少耗能，降低產品生產成本。降低產品生產成本。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-1 熔噴工藝應用的原料熔噴工藝應用的原料 二、常用原料二、常用原料1 1、聚丙烯、

12、聚丙烯( (PP)PP) 聚丙烯是熔噴工藝應用最多的一種聚合物。熔噴聚丙烯是熔噴工藝應用最多的一種聚合物。熔噴工藝最早應用的是普通纖維級聚丙烯原料，其分子量工藝最早應用的是普通纖維級聚丙烯原料，其分子量高，高，MFI較低，通常只有較低，通常只有12g/10min。該種聚丙烯在熔該種聚丙烯在熔噴時必須借助于螺桿擠出機的高溫和剪切作用來降解。噴時必須借助于螺桿擠出機的高溫和剪切作用來降解。 隨科技的進步，隨科技的進步，MFI為為12的聚丙烯很快就為的聚丙烯很快就為MFI35的所取代，同時出現了專為熔噴工藝所用的聚的所取代，同時出現了專為熔噴工藝所用的聚丙烯，其丙烯，其MFI高達高達1500。聚丙烯

13、。聚丙烯MFI的提高，可降低的提高，可降低螺桿擠出機的工作溫度，提高熔體流動速率，有利于螺桿擠出機的工作溫度，提高熔體流動速率，有利于減少過度降解聚合物的形成，延長熔噴模頭壽命，減減少過度降解聚合物的形成，延長熔噴模頭壽命，減少能耗，同時給選用添加劑以更大的靈活性。少能耗，同時給選用添加劑以更大的靈活性。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-1 熔噴工藝應用的原料熔噴工藝應用的原料 2 2、聚酯、聚酯( (PET) PET) 參見第八章相關內容。參見第八章相關內容。3 3、聚酰胺、聚酰胺( (PAPA) ) 參見第八章相關內容。參見第八章相關內容。4 4、乙烯類聚合物、乙烯類聚合物 熔噴工

14、藝中應用較多的乙烯類聚合物有三種：線熔噴工藝中應用較多的乙烯類聚合物有三種：線性低密度聚乙烯性低密度聚乙烯(LLDPE)，乙烯醋酸乙烯共聚物乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)，以及乙烯丙烯酸甲酯共聚物以及乙烯丙烯酸甲酯共聚物(EMA)。 與聚丙烯熔噴法非織造布相比，采用與聚丙烯熔噴法非織造布相比，采用LLDPE為原為原料的熔噴法非織造材料具有低得多的彎曲剛度，因此料的熔噴法非織造材料具有低得多的彎曲剛度，因此手感更柔軟，懸垂性更好。因為手感更柔軟，懸垂性更好。因為LLDPE沒有長鏈分枝，沒有長鏈分枝，而且而且MWD分布較窄，所以分布較窄，所以LLDPE容易熔噴成更細的容易熔噴成更細的纖維。此外，耐纖

15、維。此外，耐射線照射的能力較好，因此更適合于射線照射的能力較好，因此更適合于醫療衛生產品。醫療衛生產品。 9-2 熔噴工藝原理與過程熔噴工藝原理與過程一、熔噴工藝原理與過程一、熔噴工藝原理與過程 熔噴非織造工藝是采用高速熱空氣流對模頭噴絲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流進行牽伸，由此形成超細纖孔擠出的聚合物熔體細流進行牽伸，由此形成超細纖維并收集在凝網簾或滾筒上，同時自身粘合而成為熔維并收集在凝網簾或滾筒上，同時自身粘合而成為熔噴法非織造布。噴法非織造布。 熔噴工藝過程主要為：熔噴工藝過程主要為： 熔體準備熔體準備 過濾過濾 計量計量 熔體從噴絲孔擠出熔體從噴絲

16、孔擠出 熔體細流牽伸與冷卻熔體細流牽伸與冷卻 成網成網 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-2 熔噴工藝原理與過程熔噴工藝原理與過程熔噴工藝原理熔噴工藝原理 熱空氣熱空氣聚合物熔體聚合物熔體冷卻空氣冷卻空氣冷卻空氣冷卻空氣接收裝置接收裝置至后道工序至后道工序噴霧裝置噴霧裝置第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-2 熔噴工藝原理與過程熔噴工藝原理與過程熔噴過程熔噴過程 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-2 熔噴工藝原理與過程熔噴工藝原理與過程熔噴過程熔噴過程 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-2 熔噴工藝原理與過程熔噴工藝原理與過程1、熔體準備、熔體準備 熔噴非織造工藝使用聚酯

17、、聚酰胺等切片原料時，熔噴非織造工藝使用聚酯、聚酰胺等切片原料時，必須對切片進行干燥預結晶。聚丙烯切片通常不需要必須對切片進行干燥預結晶。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對聚合物切片進干燥。熔噴工藝主要采用螺桿擠出機對聚合物切片進行熔融并壓送熔體。行熔融并壓送熔體。 固體切片進入螺桿后，首先在螺桿進料段被輸送固體切片進入螺桿后，首先在螺桿進料段被輸送和預熱，繼而經螺桿壓縮段壓實、排氣并逐漸熔化，和預熱，繼而經螺桿壓縮段壓實、排氣并逐漸熔化，然后在螺桿計量段中進一步混和塑化，并達到一定的然后在螺桿計量段中進一步混和塑化，并達到一定的溫度，以一定的壓力輸送到計量泵。溫度，以一定

18、的壓力輸送到計量泵。2 2、過濾、過濾 熔噴工藝中，聚合物熔體進入模頭之前，應經過熔噴工藝中，聚合物熔體進入模頭之前，應經過過濾，以濾去雜質和聚合反應后殘留的催化劑。常用過濾，以濾去雜質和聚合反應后殘留的催化劑。常用過濾介質有細孔燒結金屬、多層細目金屬篩網、石英過濾介質有細孔燒結金屬、多層細目金屬篩網、石英砂等。砂等。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-2 熔噴工藝原理與過程熔噴工藝原理與過程3 3、計量、計量 熔噴工藝中采用齒輪計量泵進行熔體計量，高聚熔噴工藝中采用齒輪計量泵進行熔體計量，高聚物熔體經準確計量后才送至熔噴模頭，以精確控制纖物熔體經準確計量后才送至熔噴模頭，以精確控制纖維

19、細度和熔噴法非織造布的均勻度。維細度和熔噴法非織造布的均勻度。4 4、 熔體從噴絲孔擠出熔體從噴絲孔擠出 熔噴工藝與傳統紡絲具有相似原理，聚合物熔體熔噴工藝與傳統紡絲具有相似原理，聚合物熔體從模頭噴絲孔擠出的歷程可分為入口區、孔流區和膨從模頭噴絲孔擠出的歷程可分為入口區、孔流區和膨化區。化區。 熔體形成超細纖維首先要通過入口區和孔流區。熔體形成超細纖維首先要通過入口區和孔流區。在入口區，聚合物熔體由鍥狀導入口縮緊進入噴絲毛在入口區，聚合物熔體由鍥狀導入口縮緊進入噴絲毛細孔之前，在入口處熔體流速加快，散失的部分能量細孔之前，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。其后，熔體細流

20、進入噴絲孔以彈性能貯存在熔體內。其后，熔體細流進入噴絲孔孔流區，在該區域，剪切速率增大，大分子構象發生孔流區，在該區域，剪切速率增大，大分子構象發生改變，排列比較規整。改變，排列比較規整。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-2 熔噴工藝原理與過程熔噴工藝原理與過程第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-2 熔噴工藝原理與過程熔噴工藝原理與過程5 5、熔體細流牽伸與冷卻、熔體細流牽伸與冷卻 熔噴工藝中，從模頭噴絲孔擠出的熔體細流發生熔噴工藝中，從模頭噴絲孔擠出的熔體細流發生膨化脹大的同時，受到兩側高速熱空氣流的牽伸，處膨化脹大的同時，受到兩側高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態的熔體細流被迅速拉

21、細。同時，兩側的室溫于粘流態的熔體細流被迅速拉細。同時，兩側的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細流冷卻固化成形，空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細流冷卻固化成形，形成超細纖維。形成超細纖維。 9-3 熔噴設備熔噴設備一、熔噴系統組成一、熔噴系統組成 熔噴生產線的設備主要有：熔噴生產線的設備主要有： 上料機上料機 螺桿擠出機螺桿擠出機 計量泵計量泵 熔噴模頭組合件熔噴模頭組合件 空壓機空壓機 空氣加熱器空氣加熱器 接收裝置接收裝置 卷繞裝置卷繞裝置 生產聚酯及聚酰胺熔噴非織造材料時，還需要切生產聚酯及聚酰胺熔噴非織造材料時，還需要切片干燥保溫裝置。生產輔助設備主要有模頭清潔爐、片干燥保溫裝置。生產輔

22、助設備主要有模頭清潔爐、靜電施加裝置和噴霧裝置等。靜電施加裝置和噴霧裝置等。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備1、上料機、上料機 安裝于擠出機料斗之上。上料機的功能是將聚合安裝于擠出機料斗之上。上料機的功能是將聚合物切片抽吸至螺桿擠出機料斗，通常具有自動功能，物切片抽吸至螺桿擠出機料斗，通常具有自動功能，可按整個生產線的產量來設定單位時間的送料量。可按整個生產線的產量來設定單位時間的送料量。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備2、螺桿擠出機、螺桿擠出機 參見第八章相關內容。參見第八章相關內容。3、計量泵、計量泵 參見第八章相關內容。參見第八

23、章相關內容。4、熔噴模頭組合件、熔噴模頭組合件 模頭組合件是熔噴設備中最關鍵的部分，通常由模頭組合件是熔噴設備中最關鍵的部分，通常由以下各部分組成：以下各部分組成： 聚合物熔體分配系統聚合物熔體分配系統 模頭系統模頭系統 牽伸熱空氣管路通道牽伸熱空氣管路通道 加熱保溫元件加熱保溫元件第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備Exxon公司早期研制的熔噴模頭公司早期研制的熔噴模頭第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備Exxon公司專利公司專利U.S.P 3,825,379中有關的熔噴模頭中有關的熔噴模頭第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔

24、噴設備Accurate公司熔噴模頭公司熔噴模頭 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備5、空氣加熱器空氣加熱器 熔噴工藝需用大量的熱空氣。空壓機輸出的壓縮空熔噴工藝需用大量的熱空氣。空壓機輸出的壓縮空氣經除濕過濾后輸送到空氣加熱器加熱，然后再送至熔氣經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。溫空氣的氧化作用，因此材料必須選用不銹鋼。6、接收裝置、接收裝置 滾筒式滾筒式 平網式平網式 立體成型立體成型(芯軸芯軸) 7、輔助設備、輔助設

25、備 熔噴生產線最主要的輔助設備就是熔噴生產線最主要的輔助設備就是模頭清潔爐模頭清潔爐。熔。熔噴模頭生產一段時間后會發生堵孔現象，影響產品均勻噴模頭生產一段時間后會發生堵孔現象，影響產品均勻性和外觀，這時需要更換熔噴模頭。性和外觀，這時需要更換熔噴模頭。第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備間歇式立體接收裝置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移動活頂針第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備連續式立體接收裝置連續式立體接收裝置熔噴模頭熔噴模頭1熔噴模頭熔噴模頭1管狀濾芯管狀濾芯輸出螺紋頭接收芯軸螺紋頭傳動軸螺紋頭傳動軸第九章第九章 熔

26、噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備二、典型熔噴設備介紹二、典型熔噴設備介紹1、德國、德國Reifenhauser公司熔噴生產線公司熔噴生產線 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備德國德國Reifenhauser公司的公司的Reicofil(SMS)生產線生產線 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備德國德國Reifenhauser公司的公司的Reicofil單頭熔噴生產線單頭熔噴生產線 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備德國德國Reifenhauser公司的公司的Reicofil雙頭熔噴生產線雙頭熔噴生產線 第九

27、章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備德國德國Reifenhauser公司的公司的Reicofil離線式離線式SMS復合生產線復合生產線 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備德國德國Reifenhauser公司的公司的Reicofil熔噴生產線的熔噴模頭熔噴生產線的熔噴模頭 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備2、美國、美國Biax fiberfilm公司熔噴系統公司熔噴系統 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備美國美國Biax fiberfilm公司熔噴系統原理圖公司熔噴系統原理圖 第九章第九章 熔噴法

28、工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備美國美國Biax fiberfilm公司熔噴模頭示意圖公司熔噴模頭示意圖 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備3、NKK熔噴生產線熔噴生產線 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備4、美國、美國J & M公司熔噴設備公司熔噴設備 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備6、其他熔噴工藝與設備、其他熔噴工藝與設備 離心法熔噴工藝：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的熔利用離心力使聚合物熔體變成短纖維并成網的熔噴法工藝。聚合物由輸送管噴法工藝。聚合物由輸送管3經過泵的作用

29、而壓入到旋經過泵的作用而壓入到旋轉噴絲器轉噴絲器2中，從噴絲孔擠出，形成細絲。熔體細絲受中，從噴絲孔擠出，形成細絲。熔體細絲受到旋轉噴絲器轉動產生的離心力而牽伸成為短纖維，到旋轉噴絲器轉動產生的離心力而牽伸成為短纖維，并向四周飛散，凝集在環繞旋轉噴絲器周圍的凝網簾并向四周飛散，凝集在環繞旋轉噴絲器周圍的凝網簾1上，形成纖網后再經過軋輥上，形成纖網后再經過軋輥5加固后卷繞成布卷加固后卷繞成布卷6。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備離心法熔噴工藝離心法熔噴工藝第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-3 熔噴設備熔噴設備利用兩股空氣流的熔噴工藝利用兩股空氣流的熔噴工藝 9

30、-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用一、熔噴法非織造布的結構與性能一、熔噴法非織造布的結構與性能 熔噴法非織造布的特點之一是熔噴法非織造布的特點之一是纖維細度較小纖維細度較小，通，通常小于常小于10m，大多數纖維的細度在大多數纖維的細度在14m。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用 熔噴工藝是一個非穩態的紡絲過程，從熔噴模頭熔噴工藝是一個非穩態的紡絲過程，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。由于這種區別于傳統紡絲工藝條件的非保持動平衡。由于這種區別于傳統紡絲工藝條件

31、的非穩態紡絲過程，造成了穩態紡絲過程，造成了熔噴纖維粗細長短的不一致熔噴纖維粗細長短的不一致。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用 從偏光顯微鏡上觀察可知，這種在非均勻牽伸和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，其冷卻條件成形的纖維，其結晶和取向也是不均勻的結晶和取向也是不均勻的。 紡絲成網法非織造布纖網中纖維直徑的均勻度明紡絲成網法非織造布纖網中纖維直徑的均勻度明顯好于熔噴纖維，紡粘工藝中，紡絲工藝條件是穩態顯好于熔噴纖維，紡粘工藝中，紡絲工藝條件是穩態的，牽伸和冷卻條件變化的，牽伸和冷卻條件變化波動波動較小，紡絲線上各點

32、每較小，紡絲線上各點每一瞬時所流經的聚合物質量相等，紡絲線上某點的聚一瞬時所流經的聚合物質量相等，紡絲線上某點的聚合物的密度、絲條橫截面面積和運動速度的乘積為常合物的密度、絲條橫截面面積和運動速度的乘積為常數，即服從流動連續性方程所描述的規律，紡粘工藝數，即服從流動連續性方程所描述的規律，紡粘工藝形成的纖維是連續不斷的長絲。形成的纖維是連續不斷的長絲。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用二、影響熔噴法非織造布產品性能的因素二、影響熔噴法非織造布產品性能的因素 熔噴工藝的復雜性，決定了影響熔噴法非織造布熔噴工藝的復雜性，決定了影響熔噴法非織造布產品性

33、能的因素較多。產品性能的因素較多。聚合物原料性能以及熔噴工藝聚合物原料性能以及熔噴工藝條件條件直接影響產品的性能。直接影響產品的性能。 影響熔噴法非織造布性能的工藝參數分在線參數影響熔噴法非織造布性能的工藝參數分在線參數和離線參數。在線參數是指在熔噴生產過程中可按需和離線參數。在線參數是指在熔噴生產過程中可按需調節的變量，主要有聚合物熔體擠出量與溫度、牽伸調節的變量，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。離線參數是熱空氣速度和溫度以及熔噴接收距離等。離線參數是指只能在設備不運轉時才能調節的變量，如熔噴模頭指只能在設備不運轉時才能調節的變量，如熔噴模頭噴絲孔形狀、

34、牽伸熱空氣通道尺寸及導入角度等等。噴絲孔形狀、牽伸熱空氣通道尺寸及導入角度等等。 研究表明，聚丙烯熔指越高，熔噴成形單纖維的研究表明，聚丙烯熔指越高，熔噴成形單纖維的強力越低。強力越低。第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用 聚丙烯熔融指數聚丙烯熔融指數(MFI)與熔噴法非織造布縱向強與熔噴法非織造布縱向強力和頂破強力的關系力和頂破強力的關系 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用聚丙烯熔融指數聚丙烯熔融指數(MFI)與熔噴法非織造布斷裂伸長的關系與熔噴法非織造布斷裂伸長的關系 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工

35、藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用 熔噴法非織造布的強度與熔噴法非織造布的強度與纖網單位面積質量以及纖網單位面積質量以及密度密度相關。通常，隨著纖網單位面積質量的增加，熔相關。通常，隨著纖網單位面積質量的增加，熔噴法非織造布的縱橫向強度均有所增加。噴法非織造布的縱橫向強度均有所增加。 但纖網密度對熔噴法非織造布強力的影響很大，但纖網密度對熔噴法非織造布強力的影響很大，對于一定單位面積質量的熔噴法非織造布，纖網密度對于一定單位面積質量的熔噴法非織造布，纖網密度越小，拉伸斷裂強力越低，而拉伸斷裂伸長越大。如越小，拉伸斷裂強力越低，而拉伸斷裂伸長越大。如纖網密度增加，則對提高纖網的斷裂

36、強力有利，但拉纖網密度增加，則對提高纖網的斷裂強力有利，但拉伸斷裂伸長減小。熔噴纖網中的纖維呈雜亂排列，對伸斷裂伸長減小。熔噴纖網中的纖維呈雜亂排列，對纖網強力的貢獻除了纖維本身強力外還取決于纖維之纖網強力的貢獻除了纖維本身強力外還取決于纖維之間的熱粘合程度。根據研究，熔噴纖網中纖維之間的間的熱粘合程度。根據研究，熔噴纖網中纖維之間的熱粘合程度與熔噴工藝條件相關，其中熔噴接收距離熱粘合程度與熔噴工藝條件相關，其中熔噴接收距離(DCD)的影響尤為顯著。的影響尤為顯著。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用熔噴法非織造布纖網定量和拉伸強力的關系熔噴法非織

37、造布纖網定量和拉伸強力的關系 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用 熔噴接收距離熔噴接收距離(DCD)影響熔噴纖網的蓬松度和纖影響熔噴纖網的蓬松度和纖維之間的熱粘合程度。維之間的熱粘合程度。 通常情況下，減小接收距離，牽伸熱空氣冷卻和通常情況下，減小接收距離，牽伸熱空氣冷卻和擴散不充分，熔噴纖維之間的熱粘合得到改善，但產擴散不充分，熔噴纖維之間的熱粘合得到改善，但產品的蓬松度下降，密度增加，此時纖網中的纖維多數品的蓬松度下降，密度增加，此時纖網中的纖維多數呈團聚狀排列。當接收距離增大時，紡絲線上纖維絲呈團聚狀排列。當接收距離增大時，紡絲線上纖維絲條和

38、牽伸熱空氣的溫度均迅速下降，造成熔噴纖網中條和牽伸熱空氣的溫度均迅速下降，造成熔噴纖網中纖維之間熱粘合效率降低，纖維之間粘連頻度下降，纖維之間熱粘合效率降低，纖維之間粘連頻度下降，此時熔噴纖網具有較高的蓬松度，纖網強力僅取決于此時熔噴纖網具有較高的蓬松度，纖網強力僅取決于纖維之間的纏結和抱合，同時可觀察到多數纖維呈伸纖維之間的纏結和抱合，同時可觀察到多數纖維呈伸直狀態，并出現較嚴重的并絲現象。隨著熔噴接收距直狀態，并出現較嚴重的并絲現象。隨著熔噴接收距離的增大，熔噴法非織造布的斷裂強力、頂破強力、離的增大，熔噴法非織造布的斷裂強力、頂破強力、撕破強力以及彎曲剛度均呈下降趨勢，而透氣率呈增撕破強

39、力以及彎曲剛度均呈下降趨勢，而透氣率呈增長趨勢。長趨勢。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用團聚狀排列的熔噴纖維團聚狀排列的熔噴纖維 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用熔噴接收距離與縱向斷裂強度及彎曲剛度的關系熔噴接收距離與縱向斷裂強度及彎曲剛度的關系 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用熔噴接收距離與橫向斷裂強度及彎曲剛度的關系熔噴接收距離與橫向斷裂強度及彎曲剛度的關系 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用熔噴接收

40、距離與頂破強度的關系熔噴接收距離與頂破強度的關系 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用熔噴接收距離與撕破強度的關系熔噴接收距離與撕破強度的關系 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用熔噴接收距離與產品透氣率的關系熔噴接收距離與產品透氣率的關系 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用 聚合物熔體擠出量越大，則整條熔噴生產線的產聚合物熔體擠出量越大，則整條熔噴生產線的產量也越大。但對于一定的熔噴設備來講，其產量受到量也越大。但對于一定的熔噴設備來講，其產量受到工藝條件的制

41、約，如熔噴模頭噴絲孔數量、牽伸熱空工藝條件的制約，如熔噴模頭噴絲孔數量、牽伸熱空氣速度氣速度(流量流量)等。等。 對于一定的熔噴設備，其牽伸熱空氣速度存在極對于一定的熔噴設備，其牽伸熱空氣速度存在極限。在其它工藝參數不變的條件下，增加聚合物熔體限。在其它工藝參數不變的條件下，增加聚合物熔體擠出量，將導致對每個噴絲孔擠出的熔體細流牽伸作擠出量，將導致對每個噴絲孔擠出的熔體細流牽伸作用的削弱，最終纖維平均直徑變大，相對強力下降。用的削弱，最終纖維平均直徑變大，相對強力下降。同時由于纖維直徑變大，纖維根數減少，使纖維在接同時由于纖維直徑變大，纖維根數減少，使纖維在接收裝置上凝聚時相應的接觸面積變小，

42、發生自粘的部收裝置上凝聚時相應的接觸面積變小，發生自粘的部位也相應減小，從而最終導致熔噴法非織造布的相對位也相應減小，從而最終導致熔噴法非織造布的相對強力減小。強力減小。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用螺桿轉速、氣閥開孔率螺桿轉速、氣閥開孔率與熔噴非織造布縱向與熔噴非織造布縱向強度的關系強度的關系 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用螺桿轉速、氣閥開孔螺桿轉速、氣閥開孔率與熔噴非織造布率與熔噴非織造布頂破強度的關系頂破強度的關系 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性

43、能與應用熔噴纖維直徑、產量和聚合物熔體擠出量之間的關系熔噴纖維直徑、產量和聚合物熔體擠出量之間的關系 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用聚合物熔體擠出量、生產速度和纖網面密度之間的關系聚合物熔體擠出量、生產速度和纖網面密度之間的關系 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用 熔噴模頭噴絲孔每分鐘擠出的聚合物熔體克數越熔噴模頭噴絲孔每分鐘擠出的聚合物熔體克數越高，則纖維越粗。如牽伸熱空氣速度達到高，則纖維越粗。如牽伸熱空氣速度達到500m/s時，時，要得到平均直徑為要得到平均直徑為1m的纖維時，則聚合物熔體擠出

44、的纖維時，則聚合物熔體擠出量只能控制在量只能控制在0.023g/h/min以下。因此，在保證熔噴法以下。因此，在保證熔噴法非織造布產品纖維細度的前提下，要提高熔噴生產線非織造布產品纖維細度的前提下，要提高熔噴生產線的產量，必須增加熔噴模頭噴絲孔的數量。的產量，必須增加熔噴模頭噴絲孔的數量。 牽伸熱空氣速度是熔噴工藝中重要的工藝參數，牽伸熱空氣速度是熔噴工藝中重要的工藝參數，直接影響到熔噴纖維細度。對于一定的聚合物熔體擠直接影響到熔噴纖維細度。對于一定的聚合物熔體擠出量及一定的熔體粘度，牽伸熱空氣速度越大，則紡出量及一定的熔體粘度，牽伸熱空氣速度越大，則紡絲線上聚合物熔體細絲受到的牽伸作用越大，

45、纖維越絲線上聚合物熔體細絲受到的牽伸作用越大，纖維越易變細。采用易變細。采用MFI為為300的聚丙烯切片原料，在的聚丙烯切片原料，在5種氣種氣閥開孔率閥開孔率 (牽伸熱空氣速度牽伸熱空氣速度)與與3種螺桿轉速種螺桿轉速 (熔體擠出熔體擠出量量)條件下進行熔噴試驗，可得到纖維直徑、氣閥開孔條件下進行熔噴試驗，可得到纖維直徑、氣閥開孔率和螺桿轉速之間的關系。率和螺桿轉速之間的關系。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用螺桿轉速、氣閥開孔螺桿轉速、氣閥開孔率與熔噴纖維直徑率與熔噴纖維直徑的關系的關系 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能

46、與應用熔噴產品性能與應用 在每一種螺桿轉速條件下，熔噴纖維直徑都隨牽在每一種螺桿轉速條件下，熔噴纖維直徑都隨牽伸熱空氣速度增加而減小；隨聚合物熔體擠出量增加伸熱空氣速度增加而減小；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，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，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，在工業化生產中，通纖維直徑增大量不顯著。因此，在工業化生產中，通常采取高牽伸熱空氣速度來補

47、償因聚合物擠出量增加常采取高牽伸熱空氣速度來補償因聚合物擠出量增加而引起的纖維直徑變化，也即牽伸熱空氣速度與聚合而引起的纖維直徑變化，也即牽伸熱空氣速度與聚合物擠出量必須相匹配。物擠出量必須相匹配。 熔噴工藝中，牽伸熱空氣速度除了影響纖維細度熔噴工藝中，牽伸熱空氣速度除了影響纖維細度之外，還影響到產品的強度。通常，提高牽伸熱空氣之外，還影響到產品的強度。通常，提高牽伸熱空氣速度，有利于提高纖維單強并改善纖網中纖維之間的速度，有利于提高纖維單強并改善纖網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度和熱粘合程度，從而提高熔噴法非織造布的拉伸強度和頂破強度。熔噴工藝中，在高聚合物熔體擠出

48、量的條頂破強度。熔噴工藝中，在高聚合物熔體擠出量的條件下，需適當提高牽伸熱空氣速度來補償高擠出量引件下，需適當提高牽伸熱空氣速度來補償高擠出量引起的產品強力下降的不良影響。起的產品強力下降的不良影響。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用 熔噴溫度是指熔噴模頭的工作溫度，可用以調節熔噴溫度是指熔噴模頭的工作溫度，可用以調節聚合物熔體的粘度。在其它工藝條件不變時，聚合物聚合物熔體的粘度。在其它工藝條件不變時，聚合物熔體粘度越低，熔體細絲可牽伸得越細。因此熔噴工熔體粘度越低，熔體細絲可牽伸得越細。因此熔噴工藝中采用較高藝中采用較高MFI的聚合物切片原料，

49、較易得到超細的聚合物切片原料，較易得到超細纖維。但是，熔體粘度過小會造成熔體細絲的過度牽纖維。但是，熔體粘度過小會造成熔體細絲的過度牽伸，形成的超短超細的纖維會飛散到空中而無法收集，伸，形成的超短超細的纖維會飛散到空中而無法收集，因此熔噴工藝中聚合物熔體粘度并不是越小越好，為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生破裂，聚合物熔體粘了防止熔體在剪切力作用下產生破裂，聚合物熔體粘度應保持在一定的范圍內。聚丙烯原料熔噴常用的熔度應保持在一定的范圍內。聚丙烯原料熔噴常用的熔體粘度范圍為體粘度范圍為50300泊泊(Pas)。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4

50、 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用三、產品應用三、產品應用 目前，熔噴法非織造布的主要用于：目前，熔噴法非織造布的主要用于： 過濾材料過濾材料 醫療衛生用材料醫療衛生用材料 環境保護材料環境保護材料 服裝材料服裝材料 電池隔膜材料電池隔膜材料 擦拭材料擦拭材料 其中過濾材料應用最廣，其次是其中過濾材料應用最廣，其次是醫療衛生用材料、醫療衛生用材料、環境保護材料、服裝材料、電池隔膜材料以及擦拭材環境保護材料、服裝材料、電池隔膜材料以及擦拭材料料等。等。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用1、過濾材料過濾材料 熔噴法非織造布早期的應用主要是過濾材料

51、，熔熔噴法非織造布早期的應用主要是過濾材料，熔噴法非織造布具有纖維細、結構蓬松、孔隙多而孔隙噴法非織造布具有纖維細、結構蓬松、孔隙多而孔隙尺寸小的優點，通過適當的后整理，是一種性能優良尺寸小的優點，通過適當的后整理，是一種性能優良的過濾材料。的過濾材料。 熔噴法非織造布在過濾領域的應用有氣體過濾和熔噴法非織造布在過濾領域的應用有氣體過濾和液體過濾，氣體過濾方面有已經大量推廣應用的醫用液體過濾，氣體過濾方面有已經大量推廣應用的醫用防菌口罩、室內空調機過濾材料、汽水分離過濾材料、防菌口罩、室內空調機過濾材料、汽水分離過濾材料、凈化室過濾材料等。其中醫用防菌口罩采用熔噴法非凈化室過濾材料等。其中醫用

52、防菌口罩采用熔噴法非織造布作為過濾介質可大大減少細菌的透過率，其阻織造布作為過濾介質可大大減少細菌的透過率，其阻菌率高達菌率高達98以上，而且佩戴時沒有任何不舒服的感以上，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、油漆和涂料等食品過濾、水過濾、貴金屬回收過濾、油漆和涂料等化學藥品過濾等。熔噴法非織造布可與其它材料復合化學藥品過濾等。熔噴法非織造布可與其它材料復合并制成可換式濾芯或濾袋等用于各種過濾裝置中。并制成可換式濾芯或濾袋等用于各種過濾裝置中。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝

53、 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用 一般認為，過濾材料對固體塵埃的阻截作用是一般認為，過濾材料對固體塵埃的阻截作用是5 5種機理聯合作用的結果。未經后整理的熔噴法非織種機理聯合作用的結果。未經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、造布作為過濾材料，主要依靠直接捕獲、慣性沉積、擴散效應和重力效應的作用。因此，要提高過濾效擴散效應和重力效應的作用。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，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。但會造成過濾阻力的明顯增加。 第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用第九章第九章 熔噴法工藝熔噴法工藝 9-4 熔噴產品性能與應用熔噴產品性能與應用2、保暖材料保暖材料 保暖材料應具有良好的保暖性，可防止或減少由保暖材料應具有良好的保暖性，可防止或減少由導熱、對流和輻射所引起的熱損失，并能較長期使用導熱、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。實驗表明，而不改變其保暖性。實驗表明，纖網結構是影響保暖纖網結構是影響保暖材料傳熱性能的主要