熔喷法工艺PPT课件

第9章熔喷工艺、材料原理和工艺第9-2章熔喷工艺应用于第9-1章熔喷工艺第9-3章熔喷设备第9-4章熔喷产品性能和应用第2章第9章熔喷工艺发展概况熔喷工艺是聚合物挤出非织造工艺之一，起源于20世纪50年代初。1951年，美国阿瑟。利特尔公司开始研究通过空气喷射静电纺丝生产聚苯乙烯超细纤维非织造布，并获得了相关的美国专利。美国海军实验室研究并开发了用于收集高层大气中放射性粒子的过滤材料，并于1954年公布了研究结果。20世纪60年代中期，美国ESSO公司(现埃克森公司)进一步改进了这一工艺，并获得了相关的美国专利。20世纪80年代后期，由于熔喷非织造布市场的发展，一些非织造布机械制造商开始参与熔喷生产设备的制造，包括美国精确公司和JM公司、德国Reifenhaeuser公司等。第九章熔喷工艺自20世纪80年代以来，熔喷非织造布发展迅速，保持了10-12%的年增长率。1990年，全球共有70多条熔喷生产线，年产量超过50，000吨。为了克服熔喷非织造布强度低的缺点，美国金布尔-克拉克公司开发了熔喷非织造布和纺网非织造布的层压材料短纤复合材料，广泛应用于外科手术服、过滤材料等领域，极大地推动了熔喷非织造布的发展。随着复合技术的应用和熔喷非织造布的发展，世界熔喷非织造布年产量已超过10万吨。我国熔喷非织造布技术的研究始于20世纪70年代中期和80年代中后期。熔喷非织造布在中国得到推广和应用。其主要产品包括过滤材料、吸油材料、隔热材料、电池隔板等。第九章熔喷工艺，熔喷非织造工艺的特点：高能耗超细纤维网状结构过滤、抑菌、吸附、突出优点、纤维取向差、纤维强度低，第九章熔喷工艺9-1熔喷工艺原料，第一，熔喷工艺对聚合物熔体性能的要求理论上，所有热塑性聚合物切片原料都可用于熔喷工艺。聚丙烯是熔喷工艺中应用最广泛的切片材料之一。此外，熔喷工艺中常用的聚合物切片材料包括聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-醋酸乙烯酯、聚氨酯等。聚合物切片原料的性能与熔喷工艺密切相关。主要参数有：聚合物类型分子量及其分布；聚合物降解性能；碎片形状包含杂质。6，第9章熔喷工艺9-1熔喷工艺所用原料。1.不同的聚合物类型和聚合物类型具有不同的分子结构，这决定了不同的熔点和流变性质。每种聚合物原料都有相应的熔喷工艺，如加热温度、螺杆长径比、螺杆形状、原料干燥工艺等。烯烃和酯聚合物原料熔喷工艺的差异。7，第9章熔喷工艺9-1熔喷工艺原料，2，分子量及其分布聚合物原料的分子量和分子量分布是影响熔喷工艺和熔喷非织造布性能的最重要因素。对于熔喷工艺，通常认为聚合物原料的低分子量和窄分子量分布有利于熔喷纤网的均匀性。聚合物的分子量与其熔体流动指数(MFI)成反比，与聚合物熔体的熔体粘度成正比。也就是说，聚合物的分子量越低，MFI越高，并且熔体粘度越低，它越适合于熔喷工艺的较弱的牵伸效果。分子量分布越集中，大分子的分子量平衡越好。它便于均匀加热、熔化和获得均匀的网。因此，熔喷工艺要求聚合物原料的分子量分布尽可能集中。第9章熔喷工艺9-1熔喷工艺3的原材料。聚合物降解性能聚合物降解有助于在聚合物熔喷过程中或之前，氧或过氧衍生物可用于实现化学降解，机械剪切降解和热降解可通过增加挤出速率、热量和熔体停留时间来实现。对于聚合物熔体，需要均匀降解，以避免聚合物熔体降解不一致导致的粘度不均匀和分子量分布不连续。同时也要求不要过度降解。第9章熔喷工艺9-1熔喷工艺4中使用的原材料。用于含有杂质的熔喷工艺的模具的喷丝孔的直径相对较小。如果聚合物原料含有杂多酸，喷丝头孔可能容易堵塞。因此，改善聚合物芯片原料的生产环境，优化芯片生产工艺，降低芯片杂质含量，可以有效延长熔喷模具的更换周期，降低能耗，降低产品生产成本。第9章熔喷工艺9-1熔喷工艺2的原材料。常见原材料1。聚丙烯聚丙烯是熔喷工艺中应用最广泛的聚合物。熔喷工艺首先应用于普通纤维级聚丙烯原料，具有高分子量和低MFI，通常只有12g/10分钟。在熔喷过程中，聚丙烯必须通过螺杆挤出机的高温和剪切作用降解。随着科学技术的进步，MFI为12的聚丙烯很快被MFI为35的聚丙烯所取代。与此同时，出现了专门用于熔喷工艺的聚丙烯，MFI高达1500。聚丙烯MFI的增加可以降低螺杆挤出机的工作温度，提高熔体流动速率，有利于减少过度降解聚合物的形成，延长熔喷模头的使用寿命，降低能耗，同时给添加剂的选择以更大的灵活性。第9章熔喷工艺9-1熔喷工艺2的原材料。关于宠物，请参考第8章。3.关于聚酰胺(PA)，请参考第8章的相关内容。4.在乙烯聚合物的熔喷工艺中广泛使用的乙烯聚合物有三种：线性低密度聚乙烯(LLDPE)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)。与聚丙烯熔喷非织造布相比，以LLDPE为原料的熔喷非织造布具有更低的弯曲刚度，因此具有更柔软的手感和更好的悬垂性。因为LLDPE没有长链分支，而且它的MWD分布很窄，LLDPE很容易被熔喷成更细的纤维。此外，伽马射线的抗辐射性更好，因此它更适用于医疗保健产品。熔喷技术的原理和过程。首先，熔喷非织造技术的原理和工艺熔喷非织造技术使用高速热空气流牵引从模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流，从而形成超细纤维并将其收集在筛网或辊上，同时自身粘合形成熔喷非织造材料。熔喷工艺主要包括：熔体制备、过滤、计量、熔体从喷丝孔挤出、熔体滴流牵伸和冷却成网。13，第9章熔喷工艺9-2熔喷工艺原理和工艺，熔喷工艺原理，热风，热风，聚合物熔体，冷却空气，冷却空气，接收装置，至以下工艺，喷涂装置。14，第9章熔喷工艺9-2熔喷工艺原理和工艺，熔喷工艺，15，第9章熔喷工艺9-2熔喷工艺原理和工艺，熔喷工艺，16，第9章熔喷工艺9-2熔喷工艺原理和工艺，1。当熔体制备熔喷非织造工艺使用聚酯、聚酰胺和其他切片材料时，切片必须干燥和预结晶。聚丙烯切片通常不需要干燥。熔喷工艺主要使用螺杆挤出机来熔融聚合物切片并挤压熔体。固体切片进入螺杆后，首先在螺杆进料段输送和预热，然后在螺杆压缩段压实、排气和逐渐熔化，然后在螺杆计量段进一步混合和塑化，达到一定温度并在一定压力下输送到计量泵。2.在过滤熔喷工艺中，聚合物熔体应在进入模具之前过滤，以过滤掉聚合后残留的杂质和催化剂。常用的过滤介质包括细孔烧结金属、多层细金属网、石英砂等。第九章融冰4.熔体从喷丝孔挤出的熔喷工艺与传统纺丝原理相似。聚合物熔体从模头喷丝孔挤出的过程可分为入口区、孔流区和膨胀区。熔融成形微纤维首先通过入口区和孔流区。在入口区域，在聚合物熔体从楔形入口收缩到喷丝头毛细管之前，熔体的流速在入口增加，部分损失的能量作为弹性能量储存在熔体中。之后，熔体滴流进入喷丝板的喷丝孔流动区，剪切速率增加，大分子构象发生变化，排列相对规则。第9章熔喷工艺第9-2章熔喷工艺原理和工艺第9章熔喷工艺原理和工艺第9章熔喷工艺第9章熔喷工艺原理和工艺第5章熔体流线牵伸和冷却在熔喷工艺中，从模头喷丝孔挤出的熔体流线在被两侧高速热气流牵伸的同时膨胀，处于粘性流动状态的熔体流线迅速变细。同时，两侧的室温空气与牵伸热气流混合，冷却并固化熔体细流，形成超细纤维。熔喷设备，20，9-3。首先，熔喷系统由熔喷生产线设备组成，主要包括：喂料螺杆挤出机计量泵熔喷模具总成空气压缩机空气加热器接收装置卷绕装置生产聚酯和聚酰胺熔喷非织造材料时，还需要切片干燥和保温装置。生产辅助设备主要包括模具清洗炉、静电喷涂装置和喷涂装置等。第9章熔喷工艺9-3熔喷设备1。进料器安装在挤出机的料斗上。进料器的功能是将聚合物切片泵入螺杆挤出机的料斗中。通常具有自动功能，可根据整条生产线的产量设定单位时间的进料量。第9章熔喷工艺9-3熔喷设备和2。螺杆挤出机相关内容见第8章。3.计量泵参见第八章相关内容。4.熔喷模头组件模头组件是熔喷设备最关键的部分，通常由以下部分组成：聚合物熔体分配系统模头系统牵伸热风管道通道加热和隔热元件。23，第9章熔喷工艺9-3熔喷设备，早期由埃克森公司开发的熔喷模头，24，第9章熔喷工艺9-3熔喷设备，埃克森公司专利US3，825，379，第9章熔喷工艺9-3熔喷设备，精确熔喷模具，26，9章熔喷工艺9-3熔喷设备，5，空气加热器熔喷工艺需要大量的热空气。空气压缩机输出的压缩空气经过除湿和过滤，然后输送到空气加热器进行加热，然后输送到熔喷模头组件。空气加热器是一个压力容器，必须能抵抗高温空气的氧化，所以材料必须是不锈钢。6.接收装置鼓型平网立体成型(心轴)7。辅助设备熔喷生产线的主要辅助设备是模具清洗炉。熔喷模具在生产一段时间后会堵塞，这将影响产品的均匀性和外观。此时，有必要更换熔喷模具。第九章熔喷工艺第九章熔喷工艺第九章熔喷工艺第九章熔喷工艺第三章熔喷设备第九章熔喷工艺第九章熔喷工艺第三章熔喷工艺第九章熔喷工艺第九章熔喷工艺第九章熔喷工艺第九章熔喷设备第九章熔喷工艺第九章熔喷工艺第九章熔喷工艺第九章熔喷工艺第九章熔喷工艺第九章熔喷工艺第九章熔喷工艺第九章熔喷工艺第九章熔喷工艺第九章熔喷工艺第九章熔喷工艺第九章熔喷工艺第九章熔喷二。典型熔喷设备介绍1。德国莱芬豪瑟公司熔喷生产线。30，第9章熔喷工艺9-3熔喷设备，莱芬豪瑟公司的莱科菲尔(SMS)生产线。31，第9章熔喷工艺9-3熔喷设备，瑞芬豪瑟公司的瑞科菲尔单头熔喷生产线。32，第9章熔喷工艺9-3熔喷设备，德国莱芬豪瑟公司莱科菲尔双头熔喷生产线。33，第9章熔喷工艺9-3熔喷设备，德国瑞科菲尔公司的离线短信复合生产线。34，第9章熔喷工艺9-3熔喷设备，熔喷模头，35德国莱芬豪斯公司的Reicofil熔喷生产线，第9章熔喷工艺9-3熔喷设备，第2章美国Biaxfiberfilm的熔喷系统，第9章熔喷工艺9-3熔喷设备，美国Biaxfiberfilm的熔喷系统示意图，第37章，第9章熔喷工艺9-3熔喷设备，美国Biaxfiberfilm公司熔喷模具示意图。38，第9章熔喷工艺9-3熔喷设备，3，NKK熔喷生产线。39，第9章熔喷工艺9-3熔喷设备，4，美国JM公司熔喷设备，40，第9章熔体吹制工艺9-3熔体吹制设备，6，其它熔体吹制工艺和设备离心熔体吹制工艺：利用离心力将聚合物熔体转变成短纤维和网的熔体吹制工艺。聚合物在泵的作用下被输送管3压入旋转喷丝头2，并从喷丝头孔挤出形成长丝。熔融长丝通过旋转喷丝头旋转产生的离心力被拉成短纤维，并被分散和粘合在围绕旋转喷丝头的凝固网1上，以形成纤维网，该纤维网然后被辊5增强，然后被卷绕成布卷6。第9章熔体吹制工艺9-3熔体吹制设备，离心熔体吹制工艺，第9章熔体吹制工艺9-3熔体吹制设备，使用两股气流的熔体吹制工艺，熔体吹制产品的性能和应用第9章熔体吹制工艺9-4熔体吹制产品的性能和应用熔体吹制工艺是一个不稳定的纺丝过程，从熔体吹制模具的喷丝孔到接收装置的整个纺丝生产线，各种力不能保持动态平衡。由于这种与传统纺丝工艺条件不同的不稳定纺丝工艺，熔喷纤维的厚度和长度不一致。第9章熔喷工艺9-4熔喷产品性能和应用从偏光显微镜可以看出，在不均匀的牵伸和冷却条件下形成的这种纤维的结晶和取向也是不均匀的。纺粘非织造纤维网中纤维直径的均匀性明显好于熔喷纤维。在纺粘工艺中，纺丝工艺条件稳定，牵伸和冷却条件变化小，流经纺丝线上各点的聚合物质量相等，纺丝线上某点的聚合物密度、长丝横截面积和运动速度的乘积不变，即遵循流动连续性方程描述的规律，纺粘工艺形成的纤维为连续长丝。第9章熔喷工艺9-4熔喷产品特性和应用2。影响熔喷非织造布产品性能的因素熔喷工艺的复杂性决定了影响熔喷非织造布产品性能的因素很多。聚合物原料的性能和熔喷工艺条件直接影响产品的性能。影响熔喷非织造布性能的工艺参数分为在线参数和离线参数。在线参数是指熔喷生产过程中可以根据需要调整的变量，主要包括聚合物熔体挤出量和温度、牵伸热风速度和温度、熔喷接收距离等。离线参数是指只有在设备不运行时才能调整的变量，如熔喷模头喷丝孔的形状、牵伸热空气通道的尺寸和引入角度等。研究表明，聚丙烯的熔体指数越高，熔喷单纤维的强度越低。第9章熔喷工艺9-4熔喷产品性能和应用，聚丙烯熔体指数(MFI)与熔喷工艺非织造布纵向强度和破裂强度之间的关系，第9章熔喷工艺9-4熔喷产品性能和应用，聚丙烯熔体指数(MFI)与熔喷工艺非织造布断