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[材料介紹 ] 【最熱門】口罩中的熔噴布是怎么成形的?35+圖片詳解

P: 2020-04-18 21:55:39

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熔噴法纖維非織造布


熔噴法也是聚合物直接成網法中的一種,它是將螺桿擠出機擠出的高聚物熔體通過用高速高溫氣流噴吹或其它手段使熔體細流受到極度的拉伸而形成極細的纖維,然后聚集到成網滾筒或成網簾上形成纖網,最后經自粘合作用得以加固而制成熔噴法纖維非織造布。



熔噴法纖維成形原理



熔噴工藝原理




1.與紡粘法的異同


紡粘法

亦稱紡絲直接成布法,它是利用熔融紡絲等方法將聚合物切片經熔融紡絲拉伸而形成的連續長絲進行鋪網,然后經粘合、后整理等工序制成產品。



 a    相同點


①  聚合物都要在熔融狀態下由噴絲孔擠出 

②  纖網可經熱粘合(面粘合或點粘合)或自身粘合加固成非織造布

 b    不同點


紡粘法中:驟冷空氣冷卻,同時拉伸,形成連續長絲,鋪放到成網簾上

  熔噴法中:高速熱空氣噴吹,受到極度拉伸,形成超細短纖維,以極高速度飛向成網簾或凝網滾筒形成纖網


紡粘法:纖網加固方式多,除熱粘合外,還可采取針刺、水刺、化學粘合等多種手段

  熔噴法:主要依靠熱粘合或自身粘合


2.傳統工藝流程


聚合物喂入→熔融擠出→纖維形成→纖維冷卻→成網→粘合(固網)→ 切邊卷繞→后整理或特殊整理



  • 聚合物喂入 —— 聚合物一般制成小球狀、顆粒狀的切片,倒入料桶或料斗,輸入螺桿擠出機



  • 熔融擠出 —— 在螺桿擠出機的進料端,聚合物切片要與穩定劑、增白劑等添加劑及色母粒等必需的原料,經過充分攪拌混合后進入螺桿擠出機,加熱成為熔體,最后由計量泵經過濾器將熔體送入噴絲板。在熔噴工藝中,一般擠出機也借其剪切作用與熱降解作用來降低聚合物的分子量。


  • 纖維形成 —— 經過濾的清潔熔體要經過分配系統,再均勻送入每組噴絲板,使每個噴絲孔的擠出量一致。熔噴纖維的噴絲板與其它紡絲成網法不同,噴絲孔必須排成一直線,上下兩側開有高速氣流的噴出孔。



  • 纖維冷卻——在噴絲板的兩側有大量的室溫空氣同時被吸入,與含有超細纖維的熱空氣流相混,使其降溫,熔融的超細纖維冷卻固化。



  • 成網——在熔噴法纖維非織造布生產中,噴絲板可以水平放置,也可以垂直放置。如果水平放置,那么超細纖維噴在一圓形收集滾筒上成網;如果垂直放置,那么纖維落到一頂水平移動的成網簾上凝集成網。



  • 粘合(固網)——上面談到的自身粘合加固,對于某些用途的熔噴布來說已經足夠了,如:要求纖網有較蓬松的結構、良好的空氣保有率或空隙率等。而對于很多其它用途來說,單有自身粘合加固還不夠,還需要熱軋粘合、超聲波粘合或其它加固手段。


    熱軋粘合



3.熔噴法纖維非織造布工藝特點


⑴工藝流程短,生產效率高;

⑵纖維極細,纖網均勻度好,手感柔軟,在過濾、抗菌、吸附方面有突出的優點;

⑶纖維取向度較差,纖網強度低;

⑷能耗大。



熔噴法纖維成形設備


熔噴生產線組成

德國Reifenhauser(萊芬豪斯)

公司的熔噴法纖維非織造布生產線示意圖


(1)喂料系統


工大實驗線喂入及螺桿擠出機


(2)過濾系統

(3)熔噴噴絲板(模頭)


均流管道

熔噴纖維噴絲板構造

一般熔噴噴絲板孔徑為0.3~0.4mm,噴絲孔間距為12~16孔/cm.


熔噴纖維噴絲孔結構


最初的熔噴設備,其模頭為狹縫式雙槽形噴頭,即長而窄的熱空氣噴出口分布在一排圓形噴絲孔的兩側。



1983年,Schwarz設計了方形和三角形紡絲孔,并申請了專利。這種噴頭不僅可以減少熔噴過程中聚合物的降解,還可以節約能量,在提高最終纖維強力的同時降低了成本。纖維的直徑能達到2μm以下。


1995年,Schwarz又申請了圓形紡絲孔的熔噴設備。其紡絲孔的紡絲板與特殊的空氣蓋板組合,可形成一級和二級兩個空氣腔,保證了各個熔體孔周圍氣流的均勻分配,所以紡絲孔的排數可增加(至少4排),不僅提高了生產率,還保證了熔噴纖維的質量。




Reifenhauser公司的Reicofil單頭熔噴生產線


Reifenhauser公司的Reicofil雙頭熔噴生產線 




熔噴法主要生產工藝參數


1、熔融指數(MFI) 


熔噴纖維布的強度和斷裂伸長率隨原料的MFI提高而降低。因此,為使熔體細流能在熱氣流噴吹過程中得到較好的牽伸,要求原料的MFI盡可能高一些。



2、熱氣流速度


在相同溫度、螺桿轉速和接收距離等條件下:


熱空氣速度↑ →纖維直徑↓ →非織造布手感由硬變軟,纖維纏結增多,纖網密實、光滑,強度有所增加


但氣流速度過大,易出現飛花,嚴重影響布面外觀


3、熱空氣噴射角


主要影響拉伸效果和纖維形態。



氣流與噴絲孔軸線不同夾角時的氣流速度場


4、接收距離(DCD)


5、螺桿擠出速度


在溫度不變的情況下:

擠出量↑ → 熔噴布定量↑,強度↑


  • 當擠出量過大時,熔噴布的強度反而下降,尤其是MFI>1000時更明顯。

  • 強度達一定值后下降,可能是因為擠出量過高時,絲條牽伸不充分,并絲嚴重,導致布面粘結纖維減少,從而使強度↓



熔噴法纖維(非織造布)產品特點及應用


1、過濾材料


主要利用其超細纖維結構,這也是它最早及最大的應用領域;對新型過濾材料的需求也是推動熔噴纖維非織造布發展的主要動力。


用熔噴布進行過濾,凈化后的氣體或液體中沒有濾材脫落的短絨現象。


目前全世界每年使用的熔噴濾材約2萬多噸,其中65%用于液體過濾,如:飲料和食品衛生過濾、水過濾、貴金屬回收過濾、油漆及涂料等化學產品過濾;35%用于氣體過濾,如:室內空調機過濾、氣水分離過濾、凈化室過濾等。



2、醫用材料


是目前熔噴布的第二大應用領域,全世界每年的用量在1萬噸以上。


在該領域,用量最大的是外科手術衣、手術室帷簾及消毒包扎布,還有少量用作彈性繃帶、膠帶、消炎止痛膜等。



3、衛生材料


(1)在衛生巾方面

★ 將熔噴布插入衛生巾的吸收芯中間,起毛細管轉移層作用

★ 利用熔噴布的阻隔作用作為對液體滲透的阻隔層,用兩層熔噴布取代聚乙烯防滲膜


(2)在成人尿片方面

     在生產過程中,將木漿粕的短纖維混入熔噴纖維流中,形成具有良好吸收性的特種熔噴布。


4、吸油材料


熔噴布作為吸油材料,吸油量可達自身重量的17倍。


一般是將熔噴布塞入一根由PET長絲針織而成的網眼長管中作為海上阻油、吸油的浮動水柵;也可在海上拖輪的頭部安裝由PP熔噴布制成的集油裝置,連續地在海面清除油污。



5、服裝材料


(1)保暖材料

 應用最成功的是美國3M公司開發的特殊熔噴布:在熔噴成纖過程中,混入PET短纖,形成由彈性良好的PET短纖與PP超細纖維構成的空氣保暖結構。


(2)用即棄勞動服

  主要采用SMS復合布,除手術衣外,已成功用于工業用途的保護服。



6、擦布


主要是利用PP天然的吸油性,制成各種用于有油污染工作環境的擦布。


隨著熔噴加工技術的進步,采用適當的加濕添加劑,可制成具有親水性的PP熔噴擦布,用作醫院、高凈化室、精密機件、儀表、計算機房等處使用的高級擦布。


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