【纺熔非织造材料后整理技术的进展】熔纺

【纺熔非织造材料后整理技术的进展】熔纺 本文主要介绍了纺粘法和熔喷法非织造材料常用的在线后及离线复合加工生产技术。其中,在线技术中着重介绍了剂的施加方法,施加剂后产品的烘干方法和生产技术;离线复合生产技术中重点介绍了热轧复合、超声波复合、淋膜复合及热熔胶复合等 4 种后工艺技术,为生产企业提高产品的差异化水平、提升企业的竞争优势提供一定的借鉴和指导。 As the largest spunbond and meltblown nonwoven supplier in the world, Chinese nonwoven producers have to improve their petitive advantage via taking use of finishing technologies which have been widely used in textile industry, though it is still at the early age. Online and offline finishing technology were introduced in this article. While in the online treatment technologies, finishing agent supply process and equipment as well as drying method were introduced, and the offline laminating technologies including calendaring technology, ultra-sonic laminated technology, film laminating technology and hot melt glue posite technology were also presented, which may provide some references for nonwoven producers to select right finishing technology. 1概述 纺熔非织造材料是最重要的非织造材料之一,目前全球纺熔非织造材料的产量约占全部非织造材料的 50%。我国是世界最大的纺熔非织造材料生产国,xx年的产能达到 127 万t,实际产量已经超过 87 万t,超过全球其他地区纺熔非织造材料总量的 25%。后生产技术已经广泛应用于纺织、服装面料甚至丝绸等产品的生产加工中,成为企业获取产品和技术的相对竞争优势、实现企业持续稳定发展的重要手段。 随着非织造材料市场竞争的日趋激烈,后技术已经逐渐在非织造材料行业中得到推广应用并成为提高产品附加值,规避产品同质化竞争,实现差异化的重要技术手段。但是,由于非织造材料生产采用的原料、生产工艺与产品的最终用途和传统的纺织及丝绸产品有较大差异,因此只有结合非织造材料的技术特点,将目前较为成熟的后技术进行消化、吸收再创新,才能实现非织造产品的价值提升。本文以纺粘法和熔喷法非织造材料为重点,讨论后技术在其生产中的应用。 2纺熔非织造材料后的类型 对产品进行后就是在生产线的纤网固结成布后,采用适当的方法使产品改性,从而具备特定的功能。广义的非织造材料产品后技术包括:抗静电、阻隔、液体吸收、抗老化、防污、防滑、剥离、阻燃、卫生、芳香、柔软、定形、烧毛、压光等纤网成布后的及后加工(如印花、打孔、复合等)技术。 常规的后方法包括使用剂的化学和不使用剂的物理两大类。如熔喷布的驻极处理和等离子体法是干式的物理技术。根据后装置放置的位置,可以分为“在线”及“离线”两种。 在线就是将设备布置在生产线的主流程中,即在纤网固结设备(如热轧机、针刺机、水刺系统)与卷绕机之间,过程随着产品形成过程一气呵成。 在线设备简单,仅需配套剂施加设备和干燥装置,运行管理较为容易,产品利用率较高,卫生条件较好。但处理工艺会与正常生产工艺互相牵制,受干燥能力影响,经常要降速运行,而且难于处理带液量较多或要求干燥时间较长的产品。 离线就是非织造材料在生产线上制造好,离开生产线后、再在另外的后生产线上进行加工、。 离线生产线除了要配套一种或多种剂施加设备及干燥装置外,还要增加退卷装置及卷绕装置。由于配置不受场地限制,功能较为完备,不影响原来生产线的运行,能以灵活优化的工艺实现产品,产品质量有保障。 但离线需要另外占用场地和增加岗位人员编制,运行管理较复杂,由于要反复中转运输,原料损耗较大,产品出现污染的机会增大。离线特别适用于带液量大、干燥时间长的产品。 3纺熔非织造材料在线后装置及技术 3.1剂施加设备 把剂施加到非织造材料上去的方法有很多,常用的有喷淋法、涂层法和浸轧法等 3 种。 (1)喷淋设备 喷淋设备主要有压力雾化型喷淋设备、离心雾化式喷淋设备两种。其中压力雾化型喷淋设备是在水泵以一定的压力将处理液输送给喷嘴后,被同时送至喷嘴的压缩空气雾化,然后喷在非织造材料的表面(单面或双面),达到喷淋处理液的目的。该方法所用的设备简单,主要用于处理液黏度较低的场合,适用于一些要求不高的产品加工。而离心雾化式喷淋设备是依靠喷盘高速(约 4 500 r/min)旋转时所产生的离心力作用,使处理液加速,并在高速运动中与空气碰撞分散成很小的液滴,从而达到雾化的目的。 (2)涂层设备 涂层设备主要有Kiss Roll(吻油辊)型涂布设备、泡沫涂层设备等。其中Kiss Roll型涂布机是一种用途广泛的涂布设备,除了单辊的基本型外,还衍生出多种不同用途的机型。因此,能适应不同黏度、不同速度、不同施加量的产品处理(图 1)。 此外,根据涂料的施加层方式,涂层设备有刮刀式、光辊式、网纹辊式、圆网式等多种,当所涂布的是胶料时,常用作涂层复合设备。 (3)浸轧设备 浸轧设备适用于带液量大、剂黏度高的大定量非织造材料,一般要与轧液装置联合运行,以便控制轧液量。 3.2干燥装置 加热干燥就是利用热能加热产品,使其中的水分升温、气化,达到脱水干燥的目的。常用的干燥方法有辐射式干燥与远红外干燥、热风(气流)干燥、烘筒干燥和热风穿透式干燥等。 (1)远红外干燥 远红外干燥是利用红外线辐射原理而设计的干燥设备,水在吸收红外线辐射的能量后,本身将被加热、升温成为蒸汽挥发,使产品得到干燥(图 2)。 (2)热风(气流)干燥 热风干燥就是利用热气流的能量使产品中的水分被加热、升温蒸发,并被气流带走。为提高干燥效率,产品要在干燥设备中停留较长的时间,干燥箱体的尺寸较大。 热风干燥过程较为温和,温度均匀,干燥后的产品仍保持良好的手感,因此,热风干燥目前仍是非织造材料的后处理干燥较为普遍使用的工艺。 (3)烘筒式干燥 烘筒(缸)式干燥就是让含湿量较高的非织造材料直接紧贴高温的烘筒表面,通过热传导使非织造材料升温,从而使其中的水分气化蒸发,达到干燥目的,这也是非织造材料后生产线中较常用的一种干燥设备。 (4)热风穿透式干燥 热风穿透干燥采用了空气对流的原理,让热空气直接穿透覆盖在开孔圆网表面的非织造材料,同时将热量传递给非织造材料以蒸发水分,并将水分带走,实现了高效的传热、传质过程,使产品快速干燥。 4纺熔非织造材料的离线复合加工技术 离线复合加工技术是目前采用最多的一种提高产品附加值的工艺生产技术,它具有灵活、方便、适应性广等特点,多种材料、不同工艺的复合加工,可以制造出很多性能优异的新材料。常用的离线复合的方法有热轧复合、超声波复合、淋膜复合、热熔胶复合等。 (1)热轧复合 热轧复合是采用热轧机将多层材料固结在一起的常用的复合工艺。热轧复合可以有较高的生产速度,工艺成熟、可靠,运行管理也较为简单,产品有较高的强力和较好的阻隔性能。为了保证粘合强度,各层材料的熔点不能相差太大,且产品的总克重在 150 g/m2以下比较适合。该工艺的缺点是产品经过热轧后手感变差,透气量会下降。该工艺不但可以用于纺粘布、熔喷布等的复合,还可以应用于包括水刺布、针刺布、无尘纸(气流成网非织造材料)、珍珠棉等非织造产品以及使用PP、PE、EVA(乙烯 ? 醋酸乙烯共聚物)等热熔性原料制造的其他产品。 (2)超声波复合 超声波复合是利用超声波对多层材料进行固结的工艺。采用超声波复合工艺时,对各层材料的熔点要求不严格,适用于熔点相差较大的材料(如非织造材料与金属膜等),该生产工艺的运行管理也较为简单。超声波焊接缝合技术广泛应用于口罩、帽子、衣服、购物袋等制品的生产。 超声波复合有较高的生产速度,产品有较高的强力和较好的阻隔性能,通过改变模具的形状还能在产品上形成美观的花纹,也便于产品的回收处理;但产品的强度不如热轧粘合,对各层材料的表面清洁状态也有较高的要求。超声波复合的基本工艺流程如下: (3)淋膜复合 淋膜复合是将多层材料进行固结复合,制造高阻隔性能产品的重要方法。在实际生产中可有“一布一膜”、“两布一膜”及“三布两膜”等复合方式。淋膜复合的工艺也比较成熟、膜层的厚度可控性强,并且可有较高的生产速度 (100 m/min左右),运行管理也较为简单,产品有较高的强力和很好的阻隔性能。 采用淋膜复合工艺时,膜层材料一般为熔点较低的PE,而常用的PP、PET非织造材料基材的熔点都较高,PE熔体的温度不会导致其他材料受损,因此对各层材料的熔点要求不严格,但对基材的均匀度要求较严,不允许有破洞或严重的稀网缺陷,以免在加工过程中发生“漏浆”现象。一般情况下,采用淋膜复合的基材克重宜 18 g/m2。 淋膜复合系统主要由上料系统、螺杆挤压机、挤出箱体(模头)、冷却装置、退卷装置、卷绕装置等组成。其主要生产流程如下: (4)热熔胶复合 热熔胶复合是利用加热后热熔胶的流动性浸润被粘物品的表面,降温冷却后会固化或反应固化而实现粘合。热熔胶喷胶复合是非接触型复合,对基材的最小克重、均匀度及退卷张力要求较低;由于喷胶量很少,对基材的透气性能影响小,耐温要求较低。 热熔胶复合工艺的主要特点有粘结速度快、不含溶剂、生产过程工艺简单等,可用于多种材料如非织造材料、纺织品、纸张、金属膜、塑料膜、包装材料等的加工中。 常用的热熔胶粘合剂有PA、EVA、PU、TPU等,典型的工作温度在 180 230 ,黏度范围在 3 000 150 000 cPs。 热熔胶复合生产线主要由退卷装置(2 套)、喷胶设备(2 套)、复合装置、分切卷绕装置组成,装机容量较小。同时热熔胶喷涂与涂布法相比,具有生产速度快、效率高、施胶量小、调节容易、成本低、设备占地小、投资回收期短等优点。 热熔胶复合产品具有手感柔软、屏蔽性强、阻隔能力高、透气性能好等优点,而且透气不透液,