熔喷法无纺布生产工艺介绍.ppt

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1、1第八章第八章 熔喷法熔喷法（Melt Blowing）2第一节第一节 概述概述第二节第二节 熔喷的工艺原理与设备熔喷的工艺原理与设备第三节第三节 熔喷用原料熔喷用原料第四节第四节 熔喷产品性能和应用熔喷产品性能和应用第五节第五节 熔喷的技术进展熔喷的技术进展3 熔喷法工艺是熔喷法工艺是聚合物挤压法非聚合物挤压法非织造工艺中的一种，织造工艺中的一种，起起源于源于2020世纪世纪5050年代初。年代初。 2020世纪世纪5050年代初，美国海军实验室为收集核试验产生年代初，美国海军实验室为收集核试验产生的的放射性放射性微粒，开始研制具有微粒，开始研制具有超细过滤效果超细过滤效果的过滤材料，的过滤

2、材料，19541954年发表研究成果。年发表研究成果。 2020世纪世纪6060年代中期，美国埃克森（年代中期，美国埃克森（ExxonExxon）公司进一）公司进一步对这一工艺进行研究，与精确（步对这一工艺进行研究，与精确（AccurateAccurate）公司合作）公司合作制造出了第一台熔喷设备原型机，并申请了专利。目前，制造出了第一台熔喷设备原型机，并申请了专利。目前，除了埃克森公司拥有熔喷技术的专有技术外，其它一些公除了埃克森公司拥有熔喷技术的专有技术外，其它一些公司（如美国司（如美国3M3M公司，公司，德国德国FreudenbergFreudenberg公司等）也成功开公司等）也成功开

3、发出了自己的熔喷非织造技术。发出了自己的熔喷非织造技术。 第一节第一节 概概 述述4 我国，熔喷非织造布研究大约在我国，熔喷非织造布研究大约在50年代末、年代末、60年代年代初，所研究的设备是初，所研究的设备是间歇式间歇式的。到的。到 60 年代末、年代末、 70 年代年代初中国间歇式熔喷设备的台数已达到初中国间歇式熔喷设备的台数已达到 200 台以上。大约台以上。大约在在 92-94 年间从美国、德国引进年间从美国、德国引进连续式连续式生产线。到目前生产线。到目前为止，估计全国仍有为止，估计全国仍有 300 台以上的间歇式熔喷设备在运台以上的间歇式熔喷设备在运转。转。2006 年全国熔喷非织

4、造布的产量已超过年全国熔喷非织造布的产量已超过 2万万 吨，其吨，其中中 70% 左右都是连续式熔喷设备生产的。由于连续熔喷左右都是连续式熔喷设备生产的。由于连续熔喷设备单线产量高、用人少、管理方便，今后发展熔喷非设备单线产量高、用人少、管理方便，今后发展熔喷非织造布生产，主要指发展连续式熔喷设备。织造布生产，主要指发展连续式熔喷设备。 从从20世纪世纪80年代开始，熔喷法非织造布增长迅速，年代开始，熔喷法非织造布增长迅速，保持了保持了1012的年增长率。的年增长率。5一、熔喷的工艺原理一、熔喷的工艺原理 熔喷非织造工艺是熔喷非织造工艺是利利用用高速热空气高速热空气对模头喷丝孔挤对模头喷丝孔挤

5、出的聚合物熔体细流进行牵伸，由此形成超细纤维并出的聚合物熔体细流进行牵伸，由此形成超细纤维并凝凝聚聚在凝网帘或滚筒上，在凝网帘或滚筒上，并依靠并依靠自身粘合而成为非织造布自身粘合而成为非织造布。第二节第二节 熔喷工艺原理与设备熔喷工艺原理与设备热空气热空气热空气热空气聚合物熔体聚合物熔体冷却气流冷却气流冷却气流冷却气流接收装置接收装置 熔喷工艺原理示意图熔喷工艺原理示意图6熔喷纤维和纺粘纤维比较：熔喷纤维和纺粘纤维比较：l纤维长度：纤维长度： 纺粘为长丝，熔喷为纺粘为长丝，熔喷为短纤维短纤维。l纤维强力：纤维强力： 纺粘纤维强力纺粘纤维强力熔喷纤维强力。熔喷纤维强力。l纤维细度：纤维细度： 熔

6、喷纤维比纺粘纤维细。熔喷纤维比纺粘纤维细。 7熔喷装置按放置方式分有熔喷装置按放置方式分有水平式和垂直式水平式和垂直式。热空气热空气热空气热空气聚合物熔体聚合物熔体冷却气流冷却气流冷却气流冷却气流接收装置接收装置水平式水平式垂直式垂直式8熔喷过程熔喷过程 纺粘法纺粘法9二、工艺流程与设备二、工艺流程与设备（一）（一）熔喷的工艺流程熔喷的工艺流程 聚合物准备聚合物准备熔融挤压熔融挤压计量泵计量泵熔喷模头组合件熔喷模头组合件熔体细流拉伸熔体细流拉伸冷却冷却接收装置接收装置（二）熔喷设备（二）熔喷设备 主要设备：上料机、螺杆挤出机、计量泵、主要设备：上料机、螺杆挤出机、计量泵、熔喷模头熔喷模头组合件

7、组合件、空压机、空气加热器、接收装置、卷绕装置。、空压机、空气加热器、接收装置、卷绕装置。 生产聚酯等原料，还需要切片干燥装置。生产辅助生产聚酯等原料，还需要切片干燥装置。生产辅助设备主要有设备主要有模头模头清洁炉、静电施加装置和喷雾装置等。清洁炉、静电施加装置和喷雾装置等。101.1.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。112.2.螺杆挤出机螺杆挤出机

8、参见第六章相关内容。参见第六章相关内容。3.3.计量泵计量泵 参见第六章相关内容。参见第六章相关内容。4.4.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，其中最重模头组合件是熔喷设备中最关键的部分，其中最重要的部分包括：要的部分包括：l(1)(1)聚合物熔体分配系统聚合物熔体分配系统l(2)(2)模头系统模头系统12（1）聚合物熔体分配系统聚合物熔体分配系统 保证聚合物熔体在保证聚合物熔体在整个熔喷模头长度方向上均匀流整个熔喷模头长度方向上均匀流动动并具有均一的滞留时间，从而保证熔喷法非织造布在并具有均一的滞留时间，从而保证熔喷法非织造布在整个宽度上具有较均匀的性质。整个

9、宽度上具有较均匀的性质。 目前熔喷工艺中主要采用目前熔喷工艺中主要采用衣架型衣架型聚合物熔体分配系聚合物熔体分配系统（统（T T型分配系统不能均匀分配流体）。型分配系统不能均匀分配流体）。 13 衣架型熔体分配系统示意图衣架型熔体分配系统示意图 歧管歧管14 研究表明，研究表明，歧管倾斜角度歧管倾斜角度对分配系统出口处的流率对分配系统出口处的流率分布情况有显著影响。分布情况有显著影响。增加，聚合物熔体在分配系统增加，聚合物熔体在分配系统中央处的流速减小，而两边的流速增加。中央处的流速减小，而两边的流速增加。 另外另外熔体本身的性质熔体本身的性质对熔体流速的均匀性也有影响，对熔体流速的均匀性也有

10、影响，因此分配系统的几何形状一旦确定，必定要求聚合物原因此分配系统的几何形状一旦确定，必定要求聚合物原料具有相应的性能，故料具有相应的性能，故熔喷熔喷必需必需开发专用原料开发专用原料。歧管歧管15（2）模头系统（模头系统（模头模头diedie） 喷丝板、气板、加热保温元件等组成。喷丝板、气板、加热保温元件等组成。 熔喷产品的均匀度与模头密切关系。通常，熔喷模熔喷产品的均匀度与模头密切关系。通常，熔喷模头的加工精度要求高，故模头制造成本昂贵。头的加工精度要求高，故模头制造成本昂贵。 喷丝孔喷丝孔常呈单排常呈单排排列，长径比大于排列，长径比大于1010。 16 该种结构可得到该种结构可得到较大较大

11、的喷丝孔的喷丝孔长径比长径比，模头清洁，模头清洁较方便，但加工精度和装配精度要求高，目前应用较方便，但加工精度和装配精度要求高，目前应用较少。较少。 Exxon Exxon公司早期研制的熔喷模头，上下模体结合面公司早期研制的熔喷模头，上下模体结合面上各自加工出微细的凹槽，然后上下模体贴合即可形上各自加工出微细的凹槽，然后上下模体贴合即可形成一排喷丝孔。成一排喷丝孔。17Kasen公司熔喷模头公司熔喷模头185.空气加热器空气加热器 熔喷工艺需用大量的热空气。空压机输出的压缩空熔喷工艺需用大量的热空气。空压机输出的压缩空气经除湿过滤后输送到空气加热器加热，然后再送至气经除湿过滤后输送到空气加热器

12、加热，然后再送至熔喷模头组合件。空气加热器是压力容器，同时要抵熔喷模头组合件。空气加热器是压力容器，同时要抵抗高温空气的氧化作用，因此材料必须选用不锈钢。抗高温空气的氧化作用，因此材料必须选用不锈钢。U形发热元件形发热元件折流板折流板测温点测温点接线端接线端196.接收装置接收装置 熔喷工艺接收装置熔喷工艺接收装置的类型的类型主要有：主要有：l 滚筒式滚筒式l 平网式平网式l 立体成型立体成型(芯轴芯轴) ：生产滤芯用装置生产滤芯用装置 2021美国美国J & M公司熔喷设备公司熔喷设备22滤芯滤芯 滤芯的结构为外层纤维粗，内层纤维细，外层疏松，内层滤芯的结构为外层纤维粗，内层纤维细，外层疏松

13、，内层紧密的渐变径渐紧结构。独特的梯度深层过滤形成了立体滤紧密的渐变径渐紧结构。独特的梯度深层过滤形成了立体滤渣效果，具有高孔隙率、高截留率、大纳污量、大流量、低渣效果，具有高孔隙率、高截留率、大纳污量、大流量、低压降的特点。压降的特点。 23立体成型立体成型(芯轴芯轴)： 采用采用立体立体接收装置，分接收装置，分间歇式接收和连续式接收间歇式接收和连续式接收。(1) 间歇式接收装置间歇式接收装置接收装置来回移动，纤维多层缠绕在芯轴上；接收装置来回移动，纤维多层缠绕在芯轴上；改变接收距离，生产具有密度梯度的滤芯；改变接收距离，生产具有密度梯度的滤芯；改变芯轴尺寸，生产不同内径的滤芯。改变芯轴尺寸

14、，生产不同内径的滤芯。 每根滤芯制成后需更换芯轴，因此每根滤芯制成后需更换芯轴，因此生产效率生产效率较低较低。 熔喷模头熔喷模头接收芯轴接收芯轴管状滤芯管状滤芯往复移动往复移动活顶活顶针针24管状滤芯输出螺纹头熔喷模头1熔喷模头2管状滤芯接收芯轴螺纹头传动轴（2）连续）连续式接收装置式接收装置 接收芯轴呈悬臂梁形式，内有输出管状滤芯的传动轴，接收芯轴呈悬臂梁形式，内有输出管状滤芯的传动轴，传动轴头端有螺纹，将管状滤芯从接收芯轴上拔出并输送传动轴头端有螺纹，将管状滤芯从接收芯轴上拔出并输送至切割系统。至切割系统。 生产有密度梯度的滤芯时，应配多个不同接收距离的生产有密度梯度的滤芯时，应配多个不同

15、接收距离的模头。模头。257. 辅助设备辅助设备 熔喷生产线最主要的辅助设备就是模头清洁炉。熔熔喷生产线最主要的辅助设备就是模头清洁炉。熔喷模头生产一段时间后会发生堵孔现象，这时需要更换喷模头生产一段时间后会发生堵孔现象，这时需要更换熔喷模头。熔喷模头。 替换下来的熔喷模头需要用焙烧的方式除去残留在替换下来的熔喷模头需要用焙烧的方式除去残留在模头内的聚合物和杂质。螺杆和喷丝板等通常均采用焙模头内的聚合物和杂质。螺杆和喷丝板等通常均采用焙烧的方法来除去残留聚合物及杂质。烧的方法来除去残留聚合物及杂质。 26焙烧除去残留聚合物及杂质焙烧除去残留聚合物及杂质 27SCTR清洁炉清洁炉 28 理论上讲

16、，凡是理论上讲，凡是热塑性热塑性（高温熔融，低温固化）（高温熔融，低温固化）聚合物聚合物切片原料均可用于熔喷工艺。切片原料均可用于熔喷工艺。聚丙烯聚丙烯是熔喷工是熔喷工艺应用最多的一种切片原料，除此之外，熔喷工艺常艺应用最多的一种切片原料，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、氟乙烯、聚苯乙烯、PBT、EMA、EVA等。等。 第三节第三节 熔喷用原料熔喷用原料熔喷熔喷30 聚合物的种类决定了其聚合物的种类决定了其熔点及流变性能熔点及流变性能。对于每一。对于每一种聚合物原料，均有对应的熔喷工艺，如在加热温度、种聚合物原料，均有对应的熔喷工艺，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。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31 烯烃类聚