熔喷法非织造布技术进展及熔喷布的用途

熔喷非织造布的技术进展及熔喷织物的应用2011-04-22来源：刘玉军侯木易小雄(来源互联网)点击量：571关键词：熔喷非织造布；争议之丝；熔喷纤维；无纺布熔喷非织造技术发展迅速，尤其是近年来。随着工业的快速发展和环保的加强，熔喷非织造布的市场越来越大。超细纤维的特性已经被发现并广泛应用于许多工业和民用领域。随着宏达研究院有限公司加大对熔喷技术研发的投入，我国熔喷技术得到了很大发展。2006年5月，宏达研究所试验基地2400毫米宽幅熔喷生产线试运行成功，标志着我国宽幅熔喷生产线完全实现了设备国产化，为熔喷技术的进一步发展和纺粘熔喷复合材料技术的发展奠定了坚实的基础。1熔喷非织造布技术1.1工艺流程熔喷非织造布生产技术是将高分子树脂通过螺杆挤出机挤出、熔融、塑化，然后通过计量泵精确计量并送入喷丝头组件，在高速高压热气流的作用下将高分子树脂拉成超细纤维，在收集装置上形成熔喷非织造布。熔喷非织造布可以使用多种聚合物材料，如：聚丙烯、聚乙酸酯、聚胺等。1.2熔喷纺丝原理聚合物树脂经挤出熔融后，通过计量泵精确计量进入专用熔体分配室，经精馏后进入纺丝熔池，通过纺丝微孔喷成丝，在高速热风流的喷射拉伸下得到超细纤维，单丝直径可达1-2 m。该熔体分配室能够保证熔体沿宽度方向均匀分布(均匀流速、等流速和均匀压力分布)，气流沿宽度方向的喷射速度均匀，从而使丝束沿宽度方向均匀分布，长丝直径沿宽度方向均匀分布。如图1所示，在喷丝头组件的纺丝熔池下面有一排纺丝微孔。微孔的直径通常为0.3-0.4 mm。为了便于纺丝成形，长径比远大于常规熔融纺丝的长径比，通常为10-15。同时，在喷丝板组件和气刀之间形成一个特殊的气室高压热气流，通过气室狭缝以类似音速的速度喷出，气刀部分和喷丝板组件的顶端形成一个纺丝锥。熔体从纺丝微孔喷出，在纺丝锥处被高速气流夹拉变细，冷却后形成超细纤维。1.3熔喷纤维成形原理拉伸后的超细纤维随着喷射气流的体积膨胀而展开，在吸入空气的引导下均匀分布在收集装置上，并利用自身的余热相互粘附。通过调节收集装置的加工速度和计量泵的转数，可以获得不同规格的各种熔喷非织造布。2国内外熔喷技术现状及发展趋势2.1国内外熔喷技术的发展现状195 4年，当美国海军研究所研究喷气纺纱时，它纺出直径小于5克的极细纤维，并制成由这种超细纤维组成的非织造织物。随后，一些相关专利出现了。20世纪70年代末，美国埃克森美孚公司将这一技术转化为民用，使熔喷非织造技术迅速发展。到目前为止，已有320多项与熔喷技术及其产品相关的专利。比亚克斯纤维薄膜公司、埃克森美孚公司、精密产品公司、莱芬豪泽公司、金伯利-克拉克公司和诺德森公司都为熔喷技术的发展做出了杰出的贡献。Biax和Exxon公司设计的熔喷模具结构代表了世界上两种典型的技术类型。埃克森公司的熔体喷嘴是一种组合式喷嘴，由一个带有一排喷丝头的喷嘴头、一个斜角为300-900的喷嘴头和两个空气阻尼器组成。Biax熔体喷嘴由多排纺丝喷嘴和同心气孔组成在我国，熔融喷涂技术的研究也较早。20世纪50年代末，中国核工业第二研究所和北京化学工业研究所等机构也开始了这方面的研究。20世纪80年代，中国纺织大学开发了gap熔喷非织造布生产线。1988年，广州第二合成纤维厂的谢明、冯淑惠等人赴美国参观美国田纳西大学熔喷实验室、埃克森公司、精确公司和阿格公司的研究所，并将考察的熔喷技术介绍给国内同行。20世纪90年代初，由北京化工学院、中国纺织大学和北京朝伦公司设计的近百台熔喷设备在中国投入生产。当时，熔喷非织造布主要用于电池隔膜、过滤材料、吸油材料等领域。由于国内市场的限制，熔喷非织造布的市场发展长期缓慢。随后，安徽澳鸿超细过滤材料有限公司、江阴金丰无纺布制品有限公司、天津泰达有限公司、山东付军无纺布有限公司先后投产五条进口连续熔喷生产线，将我国熔喷无纺布生产技术推向一个新的水平。据不完全统计，目前中国有25条连续熔喷生产线(不包括SMS复合生产线中的熔喷生产线)，其中5条是进口的，其余大部分由宏达研究院控制的北京宏达最佳熔喷公司提供。中国熔喷非织造布产能已超过3万吨/年，约占世界总产量的10%。2.2熔喷非织造布技术的发展趋势随着各种无纺布加工技术的成熟和各种工艺的相互渗透，向混杂和复合方向发展是当前无纺布发展的趋势，尤其是各种工艺之间的复合越来越受到重视。未来非织造布工业的发展将集中在熔喷技术和纺粘技术的融合上。Reifenhauser公司和Exxon公司通过技术合作使熔喷纺粘复合材料商业化，极大地促进了熔喷技术的发展。目前，莱芬豪瑟、凯姆伯利-克拉克和诺顿的设备可以生产短消息非织造布。短消息复合技术中的熔喷技术代表了熔喷非织造布的先进技术，已成为一种先进的发展趋势。同时，采用多喷嘴技术提高熔喷产量。采用特殊结构的波形喷嘴和叠层熔体喷嘴可以获得纳米纤维也可能成为熔喷技术的发展趋势。3熔喷非织造布的应用由于熔喷工艺生产的细纤维和熔喷布的大比表面积、小空隙和大空隙率，其应用特性如过滤性、屏蔽性、隔热性和吸油性很难为其他单独工艺生产的无纺布所具备。因此，熔喷非织造布广泛应用于医疗和工业口罩、隔热材料、过滤材料、医疗和卫生材料、吸油材料、抹布、电池隔板、隔音材料等领域。3.1保健熔喷非织造布被用来替代传统的纺织产品和纺粘非织造布进行复合并应用于面罩织物。其特点是强度高，手感好，有效阻隔细菌渗透，不渗血但透气：可防止交叉感染，减少灰尘和毛羽的脱落，提供最佳的操作环境。减少护理人员的劳动量，便于储存、供应和更换：佩戴使用方便，价格低廉。由于上述特征，大量绷带、急救包、手术布和分娩包已在国外制造并应用于医疗行业，以及卫生领域，如妇女用卫生巾和尿布。目前，它在中国刚刚开始应用和广泛推广。2003年非典期间，熔喷非织造布在医疗卫生行业发挥了重要作用。目前，人类正面临非典、禽流感和其他空气传播疾病的危险。为了未雨绸缪，防患于未然，许多国家(尤其是发达国家)都把我带走了熔喷非织造布因其极小的纤维直径、小的孔径、高孔隙率、柔软的手感、非常好的抗风能力、良好的透气性和非常轻的重量而成为隔热服装的最佳材料。目前，它已在国内外广泛应用，市场增长速度也很快。根据国家测试单位，在同等重量的服装保温材料中，熔喷布的保温效果最好。天津TEDA率先开发熔喷非织造布保温材料，掀起了中国熔喷非织造布发展的高潮。熔喷非织造布和三维卷曲纤维生产的保温填料不仅具有良好的保温效果，而且具有很好的弹性和蓬松性能。3.3过滤材料熔喷布的纤维直径可达1-2g m，排列随机分布，具有一定的无序度。这种结构使其具有更大的比表面积和更小的孔径。它可用于生产非常高质量的过滤材料，主要用于许多领域，如空气过滤、水过滤、油过滤、油水分离等。采用静电驻极体处理作为过滤材料效果更好。3.4吸油材料因为熔喷布主要使用聚丙烯原料。由于聚丙烯几乎不吸水但具有良好的亲油性，熔喷布具有高孔隙率和大比表面积的特点，熔喷布具有良好的吸油性能。根据实验，它能吸收比自身重量多17-20倍的油。根据这些特点，可制成吸油毡、吸油滤芯等。应用于油水分离、环境保护、港口环境保护和船舶事故处理。结论随着社会的不断发展和人们环保意识的不断增强，无纺布的领域将会不断扩大。工业用纺织品市场将继续扩大。熔喷织物的应用将不仅局限于医疗卫生材料、隔热材料、过滤材料、电池隔膜、吸油材料等领域，而且必将继续应用于新的工业领域。熔喷技术的发展也将随着市场的扩大而继续发展。熔纺无纺布常识(一)浏览字体：大、中、小熔纺非织造织物是指纺粘织物和熔喷织物等产品。这部分是我在训练中写的。级别是有限的。请给我指引。这个张文分为两部分。第一部分主要介绍纺粘织物的一些知识，第二部分介绍熔喷织物的知识。第一章基本概念1.无纺布的定义和分类无纺布(也叫无纺布，无纺布，英文名字叫无纺布)2.熔纺非织造布的定义和分类熔纺非织造布是指将高聚物切片通过螺杆挤出机熔融，从喷丝孔挤出成细条，然后进行气流或机械拉伸而形成的纤维产品，其中熔体的细条被拉伸变细形成纤维级长丝，然后在网帘上铺设纤维层结构，最后进行热粘合或自粘合或机械增强。主要包括纺粘布、熔喷布、薄膜分裂无纺布等。第二章熔纺无纺布1.纺粘无纺布纺粘非织造布是一种非织造布，通过熔融纺丝高聚物形成长而细的纤维层，然后热轧或机械增强而形成。1.1纺粘布生产工艺从根本上说，纺丝网是化纤纺丝技术的延伸。在聚合物被挤出和拉伸以形成连续长丝后，连续长丝被铺成网，然后通过自粘合、热粘合、化学粘合或机械增强将网变成无纺织物。图2.1是纺粘布工艺的原理：纺粘法一般分为三个过程，即纺丝、拉伸和成型。这三个过程是在极端的时刻连续完成的。分别讨论了以下内容：1)纺纱纺粘布生产中使用的纺丝工艺与化学纤维基本相同，实现了聚合物颗粒向熔融长丝的转化。首先，聚合物芯片拉伸可以使从喷丝板挤出的熔融长丝逐渐变细，达到所需的细度；更重要的是，它使长丝的聚合物晶格有序排列，达到一定的取向，赋予纤维一定的强度。拉伸效果越好，纤维强度越高。普通纺粘设备使用空气拉伸。3)网络形成拉伸和冷却后，蓬松的长丝必须连续均匀地铺成网，网通常由较低的吸力形成。气流控制网是一种非常常见的方法。它利用丝束出口处的拉伸管中形成的气流有规律地运动，使丝束以一定的方式铺设在网帘上，或者利用侧吹风控制丝束来回铺设形成纤维网。热轧：热轧是纺粘布生产中常见的增强工艺。它利用一个油加热花辊和一个光滑辊成对滚动，将纤维网的纤维熔合粘合在一起形成滚动点，从而达到“锁定”纤维的目的。使得生产的纺粘布具有良好的强度。1.2纺粘布纺丝设备介绍纺纱孔是纺粘布生产中最重要的部分。其加工形式和加工精度直接影响纺纱质量和后续工序。喷丝孔通常是圆形的，其他的是Y形、三角形或其他形状。双组分纤维的喷丝孔形状复杂且倾斜，大多采用包芯复合喷丝孔。图2.2是喷丝头孔的示意图。熔体从锥形喷丝头孔挤出。孔口处的熔体具有“膨胀”现象(这是粘性流体的特征，这里不多讨论)。然后喷丝头将进入拉伸过程。图2.3是喷丝板的示意图。在板上钻出多排喷丝孔，以实现数千根纤维的同时生产。1.3纺粘布的特性通过以上研究，我们对纺粘布的生产有了一个基本的了解。现在我们来谈谈纺粘布的特点，加深我们对纺粘布的理解。结构特征：1)布表面的棉绒较少：由于纺粘布是通过铺一层长丝网形成的，因此布表面的棉绒通常较少，图2.4所示的手动比值法可用于识别它是否为长丝。注：这是纺粘布最重要的特点，也是判断纺粘布的主要方法。2)布表面有滚动点：图2.5为显微镜下纺粘布的表面状态。在这里我们可以清楚地看到长丝纤维和个小方块部分的滚动点。在介绍热轧工艺时，我们提出了轧制点的概念，在这里我们可以更好地理解轧制点的实际含义。值得注意的是，热轧只是一个强化过程，它不是纺粘织物的标准。熔纺无纺布常识(二)浏览字体：大、中、小续熔纺无纺布常识（上）2.熔喷非织造织物(称为熔喷织物)纺粘布是由高聚物熔融纺丝而成的无纺布，从喷丝孔挤出的熔体在高温高速气流的拉伸下形成超细短纤维，纤维落入网帘中自热粘合。2.1熔喷布生产工艺熔喷布生产工艺类似于纺粘布生产，即聚合物在熔融状态下通过喷丝孔挤出。之后，这两个过程就完全不同了。纺粘布应通过气流冷却熔体并拉伸熔体形成连续的长丝，长丝铺在网帘上，纤维细度一般为15微米-40 m。在熔喷过程中，离开喷丝孔的熔体在高温和高速气流的作用下被吹成超细短纤维，这些短纤维以极高的速度流向网帘，纤维细度仅为1微米-5 m熔喷布生产工艺工程：将聚合物注入熔体，挤出纤维，形成网粘合缠绕1)聚合物喂入和熔体挤出：这两个过程与纺粘布基本相同，即聚合物切片先喂入料筒，然后喂入螺杆挤出机，加热成熔体，最后喂入喷丝头；2)成纤：熔体通过分配系统均匀进入各喷丝板，挤出的熔体被拉伸成超细纤维图2.8是一家美国公司喷丝板设备的结构示意图。在超细纤维的形成过程中，热气流和喷丝孔是重要的影响因素1)热气流：从喷丝孔挤出的熔融长丝必须在两侧高速热气流的冲击下迅速变细和拉长，形成超细纤维。热风温度一般为204 307，风速为0.5 0.8马赫(声速的倍数)；2)喷丝孔：对于熔喷喷丝头，喷丝孔的直径大于普通化纤纺丝或