第九章--熔喷法工艺课件.ppt

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1、第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-1 熔喷工艺应用的原料熔喷工艺应用的原料 9-2 熔喷工艺原理与过程熔喷工艺原理与过程 9-3 熔喷设备熔喷设备 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 发展简况：发展简况：熔喷法工艺是聚合物挤压法非织造工艺中的一种，起源于熔喷法工艺是聚合物挤压法非织造工艺中的一种，起源于20世世纪纪50年代初。年代初。1951年，美国年，美国Arther.D.LittllInc公司开始研究用气流喷射公司开始研究用气流喷射静电纺丝法生产聚苯乙烯超细纤维非织造布，取得了相关美静电纺丝法生产聚苯乙烯超细纤维非织造布，取得了相关美国专

2、利国专利。美国海军实验室研究并开发用于收集上层大气中放射美国海军实验室研究并开发用于收集上层大气中放射性微粒的过滤材料，性微粒的过滤材料，1954年发表研究成果。年发表研究成果。20世纪世纪60年代中期，美国年代中期，美国ESSO公司公司(今今Exxon公司公司)进一步对进一步对这一工艺进行改进，并取得了相关的美国专利。这一工艺进行改进，并取得了相关的美国专利。20世纪世纪80年代后期，由于熔喷法非织造布市场的开发，一些非年代后期，由于熔喷法非织造布市场的开发，一些非织造布机械制造商开始参与熔喷法生产设备的制造，其中有美织造布机械制造商开始参与熔喷法生产设备的制造，其中有美国的国的Accura

3、te公司和公司和J&M公司，德国的公司，德国的Reifenhaeuser公司等。公司等。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 从从20世纪世纪80年代开始，熔喷法非织造布增长迅速，保持了年代开始，熔喷法非织造布增长迅速，保持了1012的年增长率。的年增长率。1990年全世界已有年全世界已有70多条熔喷生产多条熔喷生产线，年产量达到线，年产量达到5万吨以上。万吨以上。美国的美国的Kimble-clark公司为了克服熔喷法非织造布强力低公司为了克服熔喷法非织造布强力低的缺点，开发了的缺点，开发了熔喷非织造布与纺丝成网非织造布叠层材熔喷非织造布与纺丝成网非织造布叠层材料，即料，即SMS复合材料复合材

4、料，大量应用于手术服、过滤材料等，大量应用于手术服、过滤材料等，有力地推动了熔喷非织造布的发展。有力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法非织造布的应用开发，随着复合技术的应用和熔喷法非织造布的应用开发，目前，世界熔喷法非织造布的年产量已超过目前，世界熔喷法非织造布的年产量已超过10万吨。万吨。我国熔喷法非织造工艺研究始于我国熔喷法非织造工艺研究始于20世纪世纪70年代中期，年代中期，80年代中后期，熔喷法非织造布在我国得到推广应用，主年代中后期，熔喷法非织造布在我国得到推广应用，主要产品有要产品有过滤材料、吸油材料、保暖材料、电池隔膜等过滤材料、吸油材料、保暖材料、电池隔膜等

5、。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 熔喷非织造工艺的特点：熔喷非织造工艺的特点：能耗大能耗大超细纤维纤网结构超细纤维纤网结构过滤、阻菌、吸附方面有突出的优点过滤、阻菌、吸附方面有突出的优点纤维取向度较差纤维取向度较差纤维强力低纤维强力低.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-1 熔喷工艺应用的原料熔喷工艺应用的原料 一、熔喷工艺对聚合物熔体性能的要求一、熔喷工艺对聚合物熔体性能的要求 从理论上讲，凡是热塑性聚合物切片原料均可用从理论上讲，凡是热塑性聚合物切片原料均可用于熔喷工艺。于熔喷工艺。聚丙烯聚丙烯是熔喷工艺应用最多的一种切片是熔喷工艺应用最多的一种切片原料，除此之外，熔喷工艺常用的

6、聚合物切片原料有原料，除此之外，熔喷工艺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与熔喷工艺密切相关，主聚合物切片原料的性能与熔喷工艺密切相关，主要的参数有：要的参数有：聚合物种类聚合物种类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状切片形状含杂含杂.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-1 熔喷工艺应用的原料熔喷工艺应用的原料 1 1、聚合物种类、聚合物种类 聚合物种类不同时，聚合物种类不同时，分子结构分子结构

7、差异很大，决定了差异很大，决定了熔点及流变性能的不同。对于每一种聚合物原料，均熔点及流变性能的不同。对于每一种聚合物原料，均有对应的有对应的熔喷工艺熔喷工艺，如在加热温度、螺杆长径比、螺，如在加热温度、螺杆长径比、螺杆形式、原料干燥工艺等方面都有一定的差异。杆形式、原料干燥工艺等方面都有一定的差异。烯烃类和酯类聚合物原料熔喷工艺的差异烯烃类和酯类聚合物原料熔喷工艺的差异 原料品种原料品种 模头温度模头温度热空气温度热空气温度干燥工艺干燥工艺烯烃类烯烃类较高较高较高较高一般不需要一般不需要酯类酯类较低较低较低较低需要需要.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-1 熔喷工艺应用的原料熔喷工艺应用

8、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响聚合物原料的分子量及分子量分布是影响熔喷工熔喷工艺和熔喷法非织造布性能艺和熔喷法非织造布性能最主要的因素。对熔喷工艺最主要的因素。对熔喷工艺来说，一般认为聚合物原料分子量低、分子量分布窄来说，一般认为聚合物原料分子量低、分子量分布窄有利于熔喷纤网的均匀性。有利于熔喷纤网的均匀性。聚合物分子量大小与其熔聚合物分子量大小与其熔融流动指数融流动指数(MFI)MFI)成反比，与聚合物熔体的熔融粘度成成反比，与聚合物熔体的熔融粘度成正比。正比。也即聚合物分子量越低，也即聚合物分子量越低，MFI越高，熔体粘度越高，熔体粘度

9、越低，越能适合于熔喷工艺较弱的牵伸作用。越低，越能适合于熔喷工艺较弱的牵伸作用。分分子子量量分分布布越越集集中中，大大分分子子的的分分子子量量均均等等性性好好，便便于于均均匀匀受受热热、熔熔融融并并得得到到均均匀匀的的纤纤网网，因因此此，熔熔喷喷工艺要求工艺要求聚合物原料的分子量分布尽量集中聚合物原料的分子量分布尽量集中。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-1 熔喷工艺应用的原料熔喷工艺应用的原料 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体粘度和分子量聚合物降解有助于修正聚合物熔体粘度和分子量分布。分布。通常有三种降解方式：化学、机械剪切和热降通常有三种降解方

10、式：化学、机械剪切和热降解。聚合物熔喷时或熔喷前，可采用氧或过氧衍生物解。聚合物熔喷时或熔喷前，可采用氧或过氧衍生物来实现化学降解，增加挤压速率、热量和熔体滞留时来实现化学降解，增加挤压速率、热量和熔体滞留时间均可达到机械剪切降解和热降解的目的。间均可达到机械剪切降解和热降解的目的。对于聚合物熔体来说，要求均匀发生降解，避免对于聚合物熔体来说，要求均匀发生降解，避免聚合物熔体降解不一致而造成粘度不均匀，分子量分聚合物熔体降解不一致而造成粘度不均匀，分子量分布离散。同时还要求不能过度降解。布离散。同时还要求不能过度降解。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-1 熔喷工艺应用的原料熔喷工艺应用

11、的原料 4 4、含杂、含杂 熔喷工艺所用的模头的喷丝孔直径较小，若聚合熔喷工艺所用的模头的喷丝孔直径较小，若聚合物原料含杂多，易引起喷丝孔堵塞。因此，改善聚合物原料含杂多，易引起喷丝孔堵塞。因此，改善聚合物切片原料生产环境，优化切片生产工艺，降低切片物切片原料生产环境，优化切片生产工艺，降低切片含杂量，可有效延长熔喷模头更换周期，减少耗能，含杂量，可有效延长熔喷模头更换周期，减少耗能，降低产品生产成本。降低产品生产成本。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-1 熔喷工艺应用的原料熔喷工艺应用的原料 二、常用原料二、常用原料1 1、聚丙烯、聚丙烯(PP)PP)聚丙烯是熔喷工艺应用最多的一种聚

12、合物。熔喷聚丙烯是熔喷工艺应用最多的一种聚合物。熔喷工艺最早应用的是普通纤维级聚丙烯原料，其分子量工艺最早应用的是普通纤维级聚丙烯原料，其分子量高，高，MFI较低，通常只有较低，通常只有12g/10min。该种聚丙烯在熔该种聚丙烯在熔喷时必须借助于螺杆挤出机的高温和剪切作用来降解。喷时必须借助于螺杆挤出机的高温和剪切作用来降解。随科技的进步，随科技的进步，MFI为为12的聚丙烯很快就为的聚丙烯很快就为MFI35的所取代，同时出现了专为熔喷工艺所用的聚丙烯，的所取代，同时出现了专为熔喷工艺所用的聚丙烯，其其MFI高达高达1500。聚丙烯。聚丙烯MFI的提高，可降低螺杆挤的提高，可降低螺杆挤出机的

13、工作温度，提高熔体流动速率，有利于减少过出机的工作温度，提高熔体流动速率，有利于减少过度降解聚合物的形成，延长熔喷模头寿命，减少能耗，度降解聚合物的形成，延长熔喷模头寿命，减少能耗，同时给选用添加剂以更大的灵活性。同时给选用添加剂以更大的灵活性。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-1 熔喷工艺应用的原料熔喷工艺应用的原料 2 2、聚酯、聚酯(PET)PET)参见第八章相关内容。参见第八章相关内容。3 3、聚酰胺、聚酰胺(PAPA)参见第八章相关内容。参见第八章相关内容。4 4、乙烯类聚合物、乙烯类聚合物 熔熔喷喷工工艺艺中中应应用用较较多多的的乙乙烯烯类类聚聚合合物物有有三三种种：线线性

14、性低低密密度度聚聚乙乙烯烯(LLDPE)，乙乙烯烯醋醋酸酸乙乙烯烯共共聚聚物物(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)。与与聚聚丙丙烯烯熔熔喷喷法法非非织织造造布布相相比比，采采用用LLDPE为为原原料料的的熔熔喷喷法法非非织织造造材材料料具具有有低低得得多多的的弯弯曲曲刚刚度度，因因此此手手感感更更柔柔软软，悬悬垂垂性性更更好好。因因为为LLDPE没没有有长长链链分分枝枝，而而且且MWD分分布布较较窄窄，所所以以LLDPE容容易易熔熔喷喷成成更更细细的的纤纤维维。此此外外，耐耐射射线线照照射射的的能能力力较较好好，因因此此更更适适合合于于医疗卫生产品。医疗卫生产

15、品。.9-2 熔喷工艺原理与过程熔喷工艺原理与过程一、熔喷工艺原理与过程一、熔喷工艺原理与过程 熔喷非织造工艺是采用高速热空气流对模头喷丝熔喷非织造工艺是采用高速热空气流对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸，由此形成超细纤孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸，由此形成超细纤维并收集在凝网帘或滚筒上，同时自身粘合而成为熔维并收集在凝网帘或滚筒上，同时自身粘合而成为熔喷法非织造布。喷法非织造布。熔喷工艺过程主要为：熔喷工艺过程主要为：熔体准备熔体准备过滤过滤计量计量熔体从喷丝孔挤出熔体从喷丝孔挤出熔体细流牵伸与冷却熔体细流牵伸与冷却成网成网.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-2 熔喷工艺原理与

16、过程熔喷工艺原理与过程熔喷工艺原理熔喷工艺原理 热空气热空气聚合物熔体聚合物熔体冷却空气冷却空气冷却空气冷却空气接收装置接收装置至后道工序至后道工序喷雾装置喷雾装置.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-2 熔喷工艺原理与过程熔喷工艺原理与过程熔喷过程熔喷过程 .第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-2 熔喷工艺原理与过程熔喷工艺原理与过程熔喷过程熔喷过程 .第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-2 熔喷工艺原理与过程熔喷工艺原理与过程1、熔体准备、熔体准备 熔喷非织造工艺使用聚酯、聚酰胺等切片原料时，熔喷非织造工艺使用聚酯、聚酰胺等切片原料时，必须对切片进行干燥预结晶。聚丙烯切片通常不

17、需要必须对切片进行干燥预结晶。聚丙烯切片通常不需要干燥。熔喷工艺主要采用螺杆挤出机对聚合物切片进干燥。熔喷工艺主要采用螺杆挤出机对聚合物切片进行熔融并压送熔体。行熔融并压送熔体。固体切片进入螺杆后，首先在螺杆进料段被输送固体切片进入螺杆后，首先在螺杆进料段被输送和预热，继而经螺杆压缩段压实、排气并逐渐熔化，和预热，继而经螺杆压缩段压实、排气并逐渐熔化，然后在螺杆计量段中进一步混和塑化，并达到一定的然后在螺杆计量段中进一步混和塑化，并达到一定的温度，以一定的压力输送到计量泵。温度，以一定的压力输送到计量泵。2 2、过滤、过滤 熔喷工艺中，聚合物熔体进入模头之前，应经过熔喷工艺中，聚合物熔体进入模

18、头之前，应经过过滤，以滤去杂质和聚合反应后残留的催化剂。常用过滤，以滤去杂质和聚合反应后残留的催化剂。常用过滤介质有细孔烧结金属、多层细目金属筛网、石英过滤介质有细孔烧结金属、多层细目金属筛网、石英砂等。砂等。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-2 熔喷工艺原理与过程熔喷工艺原理与过程3 3、计量、计量 熔喷工艺中采用齿轮计量泵进行熔体计量，高聚熔喷工艺中采用齿轮计量泵进行熔体计量，高聚物熔体经准确计量后才送至熔喷模头，以精确控制纤物熔体经准确计量后才送至熔喷模头，以精确控制纤维细度和熔喷法非织造布的均匀度。维细度和熔喷法非织造布的均匀度。4 4、熔体从喷丝孔挤出熔体从喷丝孔挤出 熔喷工

19、艺与传统纺丝具有相似原理，聚合物熔体熔喷工艺与传统纺丝具有相似原理，聚合物熔体从模头喷丝孔挤出的历程可分为入口区、孔流区和膨从模头喷丝孔挤出的历程可分为入口区、孔流区和膨化区。化区。熔体形成超细纤维首先要通过入口区和孔流区。熔体形成超细纤维首先要通过入口区和孔流区。在入口区，聚合物熔体由锲状导入口缩紧进入喷丝毛在入口区，聚合物熔体由锲状导入口缩紧进入喷丝毛细孔之前，在入口处熔体流速加快，散失的部分能量细孔之前，在入口处熔体流速加快，散失的部分能量以弹性能贮存在熔体内。其后，熔体细流进入喷丝孔以弹性能贮存在熔体内。其后，熔体细流进入喷丝孔孔流区，在该区域，剪切速率增大，大分子构象发生孔流区，在该

20、区域，剪切速率增大，大分子构象发生改变，排列比较规整。改变，排列比较规整。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-2 熔喷工艺原理与过程熔喷工艺原理与过程.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-2 熔喷工艺原理与过程熔喷工艺原理与过程5 5、熔体细流牵伸与冷却、熔体细流牵伸与冷却 熔喷工艺中，从模头喷丝孔挤出的熔体细流发生熔喷工艺中，从模头喷丝孔挤出的熔体细流发生膨化胀大的同时，受到两侧高速热空气流的牵伸，处膨化胀大的同时，受到两侧高速热空气流的牵伸，处于粘流态的熔体细流被迅速拉细。同时，两侧的室温于粘流态的熔体细流被迅速拉细。同时，两侧的室温空气掺入牵伸热空气流，使熔体细流冷却固化成形，

21、空气掺入牵伸热空气流，使熔体细流冷却固化成形，形成超细纤维。形成超细纤维。.9-3 熔喷设备熔喷设备一、熔喷系统组成一、熔喷系统组成 熔喷生产线的设备主要有：熔喷生产线的设备主要有：上料机上料机螺杆挤出机螺杆挤出机计量泵计量泵熔喷模头组合件熔喷模头组合件空压机空压机空气加热器空气加热器接收装置接收装置卷绕装置卷绕装置 生产聚酯及聚酰胺熔喷非织造材料时，还需要切生产聚酯及聚酰胺熔喷非织造材料时，还需要切片干燥保温装置。生产辅助设备主要有模头清洁炉、片干燥保温装置。生产辅助设备主要有模头清洁炉、静电施加装置和喷雾装置等。静电施加装置和喷雾装置等。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设

22、备熔喷设备1、上料机、上料机 安装于挤出机料斗之上。上料机的功能是将聚合安装于挤出机料斗之上。上料机的功能是将聚合物切片抽吸至螺杆挤出机料斗，通常具有自动功能，物切片抽吸至螺杆挤出机料斗，通常具有自动功能，可按整个生产线的产量来设定单位时间的送料量。可按整个生产线的产量来设定单位时间的送料量。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备2、螺杆挤出机、螺杆挤出机 参见第八章相关内容。参见第八章相关内容。3、计量泵、计量泵 参见第八章相关内容。参见第八章相关内容。4、熔喷模头组合件、熔喷模头组合件 模头组合件是熔喷设备中最关键的部分，通常由模头组合件是熔喷设备中最关键的部分，通

23、常由以下各部分组成：以下各部分组成：聚合物熔体分配系统聚合物熔体分配系统模头系统模头系统牵伸热空气管路通道牵伸热空气管路通道加热保温元件加热保温元件.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备Exxon公司早期研制的熔喷模头公司早期研制的熔喷模头.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备Exxon公司专利公司专利U.S.P 3,825,379中有关的熔喷模头中有关的熔喷模头.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备Accurate公司熔喷模头公司熔喷模头.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备5、空气加热器空气加热

24、器 熔熔喷喷工工艺艺需需用用大大量量的的热热空空气气。空空压压机机输输出出的的压压缩缩空空气气经经除除湿湿过过滤滤后后输输送送到到空空气气加加热热器器加加热热，然然后后再再送送至至熔熔喷喷模模头头组组合合件件。空空气气加加热热器器是是压压力力容容器器，同同时时要要抵抵抗抗高高温空气的氧化作用，因此材料必须选用不锈钢。温空气的氧化作用，因此材料必须选用不锈钢。6、接收装置、接收装置 滚筒式滚筒式 平网式平网式 立体成型立体成型(芯轴芯轴)7、辅助设备、辅助设备 熔熔喷喷生生产产线线最最主主要要的的辅辅助助设设备备就就是是模模头头清清洁洁炉炉。熔熔喷喷模模头头生生产产一一段段时时间间后后会会发发生

25、生堵堵孔孔现现象象，影影响响产产品品均均匀匀性和外观，这时需要更换熔喷模头。性和外观，这时需要更换熔喷模头。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备间歇式立体接收装置间歇式立体接收装置熔喷模头接收芯轴管状滤芯传动顶针往复移动活顶针.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备连续式立体接收装置连续式立体接收装置熔喷模头熔喷模头1熔喷模头熔喷模头1管状滤芯管状滤芯输出螺纹头接收芯轴螺纹头传动轴螺纹头传动轴.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备二、典型熔喷设备介绍二、典型熔喷设备介绍1、德国、德国Reifenhauser公司熔喷生产线公

26、司熔喷生产线 .第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备德国德国Reifenhauser公司的公司的Reicofil(SMS)生产线生产线.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备德国德国Reifenhauser公司的公司的Reicofil单头熔喷生产线单头熔喷生产线.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备德国德国Reifenhauser公司的公司的Reicofil双头熔喷生产线双头熔喷生产线.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备德国德国Reifenhauser公司的公司的Reicofil离线式离线式SMS复

27、合生产线复合生产线.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备德国德国Reifenhauser公司的公司的Reicofil熔喷生产线的熔喷模头熔喷生产线的熔喷模头.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备2、美国、美国Biax fiberfilm公司熔喷系统公司熔喷系统 .第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备美国美国Biax fiberfilm公司熔喷系统原理图公司熔喷系统原理图.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备美国美国Biax fiberfilm公司熔喷模头示意图公司熔喷模头示意图.第九章第九章 熔喷法

28、工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备3、NKK熔喷生产线熔喷生产线 .第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备4、美国、美国J&M公司熔喷设备公司熔喷设备 .第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备6、其他熔喷工艺与设备、其他熔喷工艺与设备 离心法熔喷工艺：离心法熔喷工艺：利用离心力使聚合物熔体变成短纤维并成网的熔利用离心力使聚合物熔体变成短纤维并成网的熔喷法工艺。聚合物由输送管喷法工艺。聚合物由输送管3经过泵的作用而压入到旋经过泵的作用而压入到旋转喷丝器转喷丝器2中，从喷丝孔挤出，形成细丝。熔体细丝受中，从喷丝孔挤出，形成细丝。熔体细丝受到旋转喷丝

29、器转动产生的离心力而牵伸成为短纤维，到旋转喷丝器转动产生的离心力而牵伸成为短纤维，并向四周飞散，凝集在环绕旋转喷丝器周围的凝网帘并向四周飞散，凝集在环绕旋转喷丝器周围的凝网帘1上，形成纤网后再经过轧辊上，形成纤网后再经过轧辊5加固后卷绕成布卷加固后卷绕成布卷6。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备离心法熔喷工艺离心法熔喷工艺.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-3 熔喷设备熔喷设备利用两股空气流的熔喷工艺利用两股空气流的熔喷工艺 .9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用一、熔喷法非织造布的结构与性能一、熔喷法非织造布的结构与性能 熔喷法非织造布的特点之一是熔

30、喷法非织造布的特点之一是纤维细度较小纤维细度较小，通，通常小于常小于10m，大多数纤维的细度在大多数纤维的细度在14m。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用 熔喷工艺是一个非稳态的纺丝过程，从熔喷模头熔喷工艺是一个非稳态的纺丝过程，从熔喷模头喷丝孔到接收装置的整条纺丝线上，各种作用力不能喷丝孔到接收装置的整条纺丝线上，各种作用力不能保持动平衡。由于这种区别于传统纺丝工艺条件的非保持动平衡。由于这种区别于传统纺丝工艺条件的非稳态纺丝过程，造成了稳态纺丝过程，造成了熔喷纤维粗细长短的不一致熔喷纤维粗细长短的不一致。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺

31、9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用 从从偏偏光光显显微微镜镜上上观观察察可可知知，这这种种在在非非均均匀匀牵牵伸伸和和冷却条件成形的纤维，其冷却条件成形的纤维，其结晶和取向也是不均匀的结晶和取向也是不均匀的。纺丝成网法非织造布纤网中纤维直径的均匀度明纺丝成网法非织造布纤网中纤维直径的均匀度明显好于熔喷纤维，纺粘工艺中，纺丝工艺条件是稳态显好于熔喷纤维，纺粘工艺中，纺丝工艺条件是稳态的，牵伸和冷却条件变化的，牵伸和冷却条件变化波动波动较小，纺丝线上各点每较小，纺丝线上各点每一瞬时所流经的聚合物质量相等，纺丝线上某点的聚一瞬时所流经的聚合物质量相等，纺丝线上某点的聚合物的密度、丝条横截面

32、面积和运动速度的乘积为常合物的密度、丝条横截面面积和运动速度的乘积为常数，即服从流动连续性方程所描述的规律，纺粘工艺数，即服从流动连续性方程所描述的规律，纺粘工艺形成的纤维是连续不断的长丝。形成的纤维是连续不断的长丝。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用二、影响熔喷法非织造布产品性能的因素二、影响熔喷法非织造布产品性能的因素 熔喷工艺的复杂性，决定了影响熔喷法非织造布熔喷工艺的复杂性，决定了影响熔喷法非织造布产品性能的因素较多。产品性能的因素较多。聚合物原料性能以及熔喷工艺聚合物原料性能以及熔喷工艺条件条件直接影响产品的性能。直接影响产品的性能。影

33、响熔喷法非织造布性能的工艺参数分在线参数影响熔喷法非织造布性能的工艺参数分在线参数和离线参数。在线参数是指在熔喷生产过程中可按需和离线参数。在线参数是指在熔喷生产过程中可按需调节的变量，主要有聚合物熔体挤出量与温度、牵伸调节的变量，主要有聚合物熔体挤出量与温度、牵伸热空气速度和温度以及熔喷接收距离等。离线参数是热空气速度和温度以及熔喷接收距离等。离线参数是指只能在设备不运转时才能调节的变量，如熔喷模头指只能在设备不运转时才能调节的变量，如熔喷模头喷丝孔形状、牵伸热空气通道尺寸及导入角度等等。喷丝孔形状、牵伸热空气通道尺寸及导入角度等等。研究表明，聚丙烯熔指越高，熔喷成形单纤维的研究表明，聚丙烯

34、熔指越高，熔喷成形单纤维的强力越低。强力越低。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用 聚丙烯熔融指数聚丙烯熔融指数(MFI)与熔喷法非织造布纵向强力与熔喷法非织造布纵向强力和顶破强力的关系和顶破强力的关系 .第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用聚丙烯熔融指数聚丙烯熔融指数(MFI)与熔喷法非织造布断裂伸长的关系与熔喷法非织造布断裂伸长的关系.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用 熔喷法非织造布的强度与熔喷法非织造布的强度与纤网单位面积质量以及纤网单位面积质量以及密

35、度密度相关。通常，随着纤网单位面积质量的增加，熔相关。通常，随着纤网单位面积质量的增加，熔喷法非织造布的纵横向强度均有所增加。喷法非织造布的纵横向强度均有所增加。但纤网密度对熔喷法非织造布强力的影响很大，但纤网密度对熔喷法非织造布强力的影响很大，对于一定单位面积质量的熔喷法非织造布，纤网密度对于一定单位面积质量的熔喷法非织造布，纤网密度越小，拉伸断裂强力越低，而拉伸断裂伸长越大。如越小，拉伸断裂强力越低，而拉伸断裂伸长越大。如纤网密度增加，则对提高纤网的断裂强力有利，但拉纤网密度增加，则对提高纤网的断裂强力有利，但拉伸断裂伸长减小。熔喷纤网中的纤维呈杂乱排列，对伸断裂伸长减小。熔喷纤网中的纤维

36、呈杂乱排列，对纤网强力的贡献除了纤维本身强力外还取决于纤维之纤网强力的贡献除了纤维本身强力外还取决于纤维之间的热粘合程度。根据研究，熔喷纤网中纤维之间的间的热粘合程度。根据研究，熔喷纤网中纤维之间的热粘合程度与熔喷工艺条件相关，其中熔喷接收距离热粘合程度与熔喷工艺条件相关，其中熔喷接收距离(DCD)的影响尤为显著。的影响尤为显著。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用熔喷法非织造布纤网定量和拉伸强力的关系熔喷法非织造布纤网定量和拉伸强力的关系 .第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用 熔喷接收距离熔喷接收距离

37、(DCD)影响熔喷纤网的蓬松度和纤维影响熔喷纤网的蓬松度和纤维之间的热粘合程度。之间的热粘合程度。通常情况下，减小接收距离，牵伸热空气冷却和通常情况下，减小接收距离，牵伸热空气冷却和扩散不充分，熔喷纤维之间的热粘合得到改善，但产扩散不充分，熔喷纤维之间的热粘合得到改善，但产品的蓬松度下降，密度增加，此时纤网中的纤维多数品的蓬松度下降，密度增加，此时纤网中的纤维多数呈团聚状排列。当接收距离增大时，纺丝线上纤维丝呈团聚状排列。当接收距离增大时，纺丝线上纤维丝条和牵伸热空气的温度均迅速下降，造成熔喷纤网中条和牵伸热空气的温度均迅速下降，造成熔喷纤网中纤维之间热粘合效率降低，纤维之间粘连频度下降，纤维

38、之间热粘合效率降低，纤维之间粘连频度下降，此时熔喷纤网具有较高的蓬松度，纤网强力仅取决于此时熔喷纤网具有较高的蓬松度，纤网强力仅取决于纤维之间的缠结和抱合，同时可观察到多数纤维呈伸纤维之间的缠结和抱合，同时可观察到多数纤维呈伸直状态，并出现较严重的并丝现象。随着熔喷接收距直状态，并出现较严重的并丝现象。随着熔喷接收距离的增大，熔喷法非织造布的断裂强力、顶破强力、离的增大，熔喷法非织造布的断裂强力、顶破强力、撕破强力以及弯曲刚度均呈下降趋势，而透气率呈增撕破强力以及弯曲刚度均呈下降趋势，而透气率呈增长趋势。长趋势。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用

39、团聚状排列的熔喷纤维团聚状排列的熔喷纤维.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用熔喷接收距离与纵向断裂强度及弯曲刚度的关系熔喷接收距离与纵向断裂强度及弯曲刚度的关系 .第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用熔喷接收距离与横向断裂强度及弯曲刚度的关系熔喷接收距离与横向断裂强度及弯曲刚度的关系 .第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用熔喷接收距离与顶破强度的关系熔喷接收距离与顶破强度的关系 .第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用熔

40、喷接收距离与撕破强度的关系熔喷接收距离与撕破强度的关系 .第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用熔喷接收距离与产品透气率的关系熔喷接收距离与产品透气率的关系 .第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用 聚合物熔体挤出量越大，则整条熔喷生产线的产聚合物熔体挤出量越大，则整条熔喷生产线的产量也越大。但对于一定的熔喷设备来讲，其产量受到量也越大。但对于一定的熔喷设备来讲，其产量受到工艺条件的制约，如熔喷模头喷丝孔数量、牵伸热空工艺条件的制约，如熔喷模头喷丝孔数量、牵伸热空气速度气速度(流量流量)等。等。对于一定的熔喷设

41、备，其牵伸热空气速度存在极对于一定的熔喷设备，其牵伸热空气速度存在极限。在其它工艺参数不变的条件下，增加聚合物熔体限。在其它工艺参数不变的条件下，增加聚合物熔体挤出量，将导致对每个喷丝孔挤出的熔体细流牵伸作挤出量，将导致对每个喷丝孔挤出的熔体细流牵伸作用的削弱，最终纤维平均直径变大，相对强力下降。用的削弱，最终纤维平均直径变大，相对强力下降。同时由于纤维直径变大，纤维根数减少，使纤维在接同时由于纤维直径变大，纤维根数减少，使纤维在接收装置上凝聚时相应的接触面积变小，发生自粘的部收装置上凝聚时相应的接触面积变小，发生自粘的部位也相应减小，从而最终导致熔喷法非织造布的相对位也相应减小，从而最终导致

42、熔喷法非织造布的相对强力减小。强力减小。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用螺杆转速、气阀开孔率螺杆转速、气阀开孔率与熔喷非织造布纵向与熔喷非织造布纵向强度的关系强度的关系.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用螺杆转速、气阀开孔螺杆转速、气阀开孔率与熔喷非织造布率与熔喷非织造布顶破强度的关系顶破强度的关系 .第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用熔喷纤维直径、产量和聚合物熔体挤出量之间的关系熔喷纤维直径、产量和聚合物熔体挤出量之间的关系 .第九章第九章 熔喷法工艺

43、熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用聚合物熔体挤出量、生产速度和纤网面密度之间的关系聚合物熔体挤出量、生产速度和纤网面密度之间的关系 .第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用 熔喷模头喷丝孔每分钟挤出的聚合物熔体克数越熔喷模头喷丝孔每分钟挤出的聚合物熔体克数越高，则纤维越粗。如牵伸热空气速度达到高，则纤维越粗。如牵伸热空气速度达到500m/s时，时，要得到平均直径为要得到平均直径为1m的纤维时，则聚合物熔体挤出的纤维时，则聚合物熔体挤出量只能控制在量只能控制在0.023g/h/min以下。因此，在保证熔喷法以下。因此，在保证熔喷法非

44、织造布产品纤维细度的前提下，要提高熔喷生产线非织造布产品纤维细度的前提下，要提高熔喷生产线的产量，必须增加熔喷模头喷丝孔的数量。的产量，必须增加熔喷模头喷丝孔的数量。牵伸热空气速度是熔喷工艺中重要的工艺参数，牵伸热空气速度是熔喷工艺中重要的工艺参数，直接影响到熔喷纤维细度。对于一定的聚合物熔体挤直接影响到熔喷纤维细度。对于一定的聚合物熔体挤出量及一定的熔体粘度，牵伸热空气速度越大，则纺出量及一定的熔体粘度，牵伸热空气速度越大，则纺丝线上聚合物熔体细丝受到的牵伸作用越大，纤维越丝线上聚合物熔体细丝受到的牵伸作用越大，纤维越易变细。采用易变细。采用MFI为为300的聚丙烯切片原料，在的聚丙烯切片原

45、料，在5种气种气阀开孔率阀开孔率(牵伸热空气速度牵伸热空气速度)与与3种螺杆转速种螺杆转速(熔体挤出熔体挤出量量)条件下进行熔喷试验，可得到纤维直径、气阀开孔条件下进行熔喷试验，可得到纤维直径、气阀开孔率和螺杆转速之间的关系。率和螺杆转速之间的关系。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用螺杆转速、气阀开孔螺杆转速、气阀开孔率与熔喷纤维直径率与熔喷纤维直径的关系的关系.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用 在每一种螺杆转速条件下，熔喷纤维直径都随牵在每一种螺杆转速条件下，熔喷纤维直径都随牵伸热空气速度增加而减

46、小；随聚合物熔体挤出量增加伸热空气速度增加而减小；随聚合物熔体挤出量增加而增大。同时，牵伸热空气速度增大到一定程度时，而增大。同时，牵伸热空气速度增大到一定程度时，对减小纤维直径的作用减弱。从另一方面看，牵伸热对减小纤维直径的作用减弱。从另一方面看，牵伸热空气速度增大到一定程度时，增加聚合物熔体挤出量，空气速度增大到一定程度时，增加聚合物熔体挤出量，纤维直径增大量不显著。因此，在工业化生产中，通纤维直径增大量不显著。因此，在工业化生产中，通常采取高牵伸热空气速度来补偿因聚合物挤出量增加常采取高牵伸热空气速度来补偿因聚合物挤出量增加而引起的纤维直径变化，也即牵伸热空气速度与聚合而引起的纤维直径变

47、化，也即牵伸热空气速度与聚合物挤出量必须相匹配。物挤出量必须相匹配。熔喷工艺中，牵伸热空气速度除了影响纤维细度熔喷工艺中，牵伸热空气速度除了影响纤维细度之外，还影响到产品的强度。通常，提高牵伸热空气之外，还影响到产品的强度。通常，提高牵伸热空气速度，有利于提高纤维单强并改善纤网中纤维之间的速度，有利于提高纤维单强并改善纤网中纤维之间的热粘合程度，从而提高熔喷法非织造布的拉伸强度和热粘合程度，从而提高熔喷法非织造布的拉伸强度和顶破强度。熔喷工艺中，在高聚合物熔体挤出量的条顶破强度。熔喷工艺中，在高聚合物熔体挤出量的条件下，需适当提高牵伸热空气速度来补偿高挤出量引件下，需适当提高牵伸热空气速度来补

48、偿高挤出量引起的产品强力下降的不良影响。起的产品强力下降的不良影响。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用 熔喷温度是指熔喷模头的工作温度，可用以调节熔喷温度是指熔喷模头的工作温度，可用以调节聚合物熔体的粘度。在其它工艺条件不变时，聚合物聚合物熔体的粘度。在其它工艺条件不变时，聚合物熔体粘度越低，熔体细丝可牵伸得越细。因此熔喷工熔体粘度越低，熔体细丝可牵伸得越细。因此熔喷工艺中采用较高艺中采用较高MFI的聚合物切片原料，较易得到超细的聚合物切片原料，较易得到超细纤维。但是，熔体粘度过小会造成熔体细丝的过度牵纤维。但是，熔体粘度过小会造成熔体细丝的过度

49、牵伸，形成的超短超细的纤维会飞散到空中而无法收集，伸，形成的超短超细的纤维会飞散到空中而无法收集，因此熔喷工艺中聚合物熔体粘度并不是越小越好，为因此熔喷工艺中聚合物熔体粘度并不是越小越好，为了防止熔体在剪切力作用下产生破裂，聚合物熔体粘了防止熔体在剪切力作用下产生破裂，聚合物熔体粘度应保持在一定的范围内。聚丙烯原料熔喷常用的熔度应保持在一定的范围内。聚丙烯原料熔喷常用的熔体粘度范围为体粘度范围为50300泊泊(Pas)。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用三、产品应用三、产品应用 目前，熔喷法非织造布的主要用于：目前，熔喷法非织造布的主要用于：过滤

50、材料过滤材料医疗卫生用材料医疗卫生用材料环境保护材料环境保护材料服装材料服装材料电池隔膜材料电池隔膜材料擦拭材料擦拭材料 其中过滤材料应用最广，其次是其中过滤材料应用最广，其次是医疗卫生用材料、医疗卫生用材料、环境保护材料、服装材料、电池隔膜材料以及擦拭材环境保护材料、服装材料、电池隔膜材料以及擦拭材料料等。等。.第九章第九章 熔喷法工艺熔喷法工艺 9-4 熔喷产品性能与应用熔喷产品性能与应用1、过滤材料过滤材料 熔喷法非织造布早期的应用主要是过滤材料，熔熔喷法非织造布早期的应用主要是过滤材料，熔喷法非织造布具有纤维细、结构蓬松、孔隙多而孔隙喷法非织造布具有纤维细、结构蓬松、孔隙多而孔隙尺寸小