1、1第八章第八章 熔噴法熔噴法（Melt Blowing）2第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 熔噴的工藝原理與設(shè)備熔噴的工藝原理與設(shè)備第三節(jié)第三節(jié) 熔噴用原料熔噴用原料第四節(jié)第四節(jié) 熔噴產(chǎn)品性能和應(yīng)用熔噴產(chǎn)品性能和應(yīng)用第五節(jié)第五節(jié) 熔噴的技術(shù)進(jìn)展熔噴的技術(shù)進(jìn)展3 熔噴法工藝是熔噴法工藝是聚合物擠壓法非聚合物擠壓法非織造工藝中的一種，織造工藝中的一種，起起源于源于2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代初。年代初。 2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代初，美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室為收集核試驗(yàn)產(chǎn)生年代初，美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室為收集核試驗(yàn)產(chǎn)生的的放射性放射性微粒，開始研制具有微粒，開始研制具有超細(xì)過濾效果超細(xì)過濾效果的過濾材料，的過濾

2、材料，19541954年發(fā)表研究成果。年發(fā)表研究成果。 2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代中期，美國(guó)埃克森（年代中期，美國(guó)埃克森（ExxonExxon）公司進(jìn)一）公司進(jìn)一步對(duì)這一工藝進(jìn)行研究，與精確（步對(duì)這一工藝進(jìn)行研究，與精確（AccurateAccurate）公司合作）公司合作制造出了第一臺(tái)熔噴設(shè)備原型機(jī)，并申請(qǐng)了專利。目前，制造出了第一臺(tái)熔噴設(shè)備原型機(jī)，并申請(qǐng)了專利。目前，除了埃克森公司擁有熔噴技術(shù)的專有技術(shù)外，其它一些公除了埃克森公司擁有熔噴技術(shù)的專有技術(shù)外，其它一些公司（如美國(guó)司（如美國(guó)3M3M公司，公司，德國(guó)德國(guó)FreudenbergFreudenberg公司等）也成功開公司等）也成功開

3、發(fā)出了自己的熔噴非織造技術(shù)。發(fā)出了自己的熔噴非織造技術(shù)。 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述4 我國(guó)，熔噴非織造布研究大約在我國(guó)，熔噴非織造布研究大約在50年代末、年代末、60年代年代初，所研究的設(shè)備是初，所研究的設(shè)備是間歇式間歇式的。到的。到 60 年代末、年代末、 70 年代年代初中國(guó)間歇式熔噴設(shè)備的臺(tái)數(shù)已達(dá)到初中國(guó)間歇式熔噴設(shè)備的臺(tái)數(shù)已達(dá)到 200 臺(tái)以上。大約臺(tái)以上。大約在在 92-94 年間從美國(guó)、德國(guó)引進(jìn)年間從美國(guó)、德國(guó)引進(jìn)連續(xù)式連續(xù)式生產(chǎn)線。到目前生產(chǎn)線。到目前為止，估計(jì)全國(guó)仍有為止，估計(jì)全國(guó)仍有 300 臺(tái)以上的間歇式熔噴設(shè)備在運(yùn)臺(tái)以上的間歇式熔噴設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。2006 年全國(guó)熔噴非織

4、造布的產(chǎn)量已超過年全國(guó)熔噴非織造布的產(chǎn)量已超過 2萬萬 噸，其噸，其中中 70% 左右都是連續(xù)式熔噴設(shè)備生產(chǎn)的。由于連續(xù)熔噴左右都是連續(xù)式熔噴設(shè)備生產(chǎn)的。由于連續(xù)熔噴設(shè)備單線產(chǎn)量高、用人少、管理方便，今后發(fā)展熔噴非設(shè)備單線產(chǎn)量高、用人少、管理方便，今后發(fā)展熔噴非織造布生產(chǎn)，主要指發(fā)展連續(xù)式熔噴設(shè)備。織造布生產(chǎn)，主要指發(fā)展連續(xù)式熔噴設(shè)備。 從從20世紀(jì)世紀(jì)80年代開始，熔噴法非織造布增長(zhǎng)迅速，年代開始，熔噴法非織造布增長(zhǎng)迅速，保持了保持了1012的年增長(zhǎng)率。的年增長(zhǎng)率。5一、熔噴的工藝原理一、熔噴的工藝原理 熔噴非織造工藝是熔噴非織造工藝是利利用用高速熱空氣高速熱空氣對(duì)模頭噴絲孔擠對(duì)模頭噴絲孔擠

5、出的聚合物熔體細(xì)流進(jìn)行牽伸，由此形成超細(xì)纖維并出的聚合物熔體細(xì)流進(jìn)行牽伸，由此形成超細(xì)纖維并凝凝聚聚在凝網(wǎng)簾或滾筒上，在凝網(wǎng)簾或滾筒上，并依靠并依靠自身粘合而成為非織造布自身粘合而成為非織造布。第二節(jié)第二節(jié) 熔噴工藝原理與設(shè)備熔噴工藝原理與設(shè)備熱空氣熱空氣熱空氣熱空氣聚合物熔體聚合物熔體冷卻氣流冷卻氣流冷卻氣流冷卻氣流接收裝置接收裝置 熔噴工藝原理示意圖熔噴工藝原理示意圖6熔噴纖維和紡粘纖維比較：熔噴纖維和紡粘纖維比較：l纖維長(zhǎng)度：纖維長(zhǎng)度： 紡粘為長(zhǎng)絲，熔噴為紡粘為長(zhǎng)絲，熔噴為短纖維短纖維。l纖維強(qiáng)力：纖維強(qiáng)力： 紡粘纖維強(qiáng)力紡粘纖維強(qiáng)力熔噴纖維強(qiáng)力。熔噴纖維強(qiáng)力。l纖維細(xì)度：纖維細(xì)度： 熔

6、噴纖維比紡粘纖維細(xì)。熔噴纖維比紡粘纖維細(xì)。 7熔噴裝置按放置方式分有熔噴裝置按放置方式分有水平式和垂直式水平式和垂直式。熱空氣熱空氣熱空氣熱空氣聚合物熔體聚合物熔體冷卻氣流冷卻氣流冷卻氣流冷卻氣流接收裝置接收裝置水平式水平式垂直式垂直式8熔噴過程熔噴過程 紡粘法紡粘法9二、工藝流程與設(shè)備二、工藝流程與設(shè)備（一）（一）熔噴的工藝流程熔噴的工藝流程 聚合物準(zhǔn)備聚合物準(zhǔn)備熔融擠壓熔融擠壓計(jì)量泵計(jì)量泵熔噴模頭組合件熔噴模頭組合件熔體細(xì)流拉伸熔體細(xì)流拉伸冷卻冷卻接收裝置接收裝置（二）熔噴設(shè)備（二）熔噴設(shè)備 主要設(shè)備：上料機(jī)、螺桿擠出機(jī)、計(jì)量泵、主要設(shè)備：上料機(jī)、螺桿擠出機(jī)、計(jì)量泵、熔噴模頭熔噴模頭組合件

7、組合件、空壓機(jī)、空氣加熱器、接收裝置、卷繞裝置。、空壓機(jī)、空氣加熱器、接收裝置、卷繞裝置。 生產(chǎn)聚酯等原料，還需要切片干燥裝置。生產(chǎn)輔助生產(chǎn)聚酯等原料，還需要切片干燥裝置。生產(chǎn)輔助設(shè)備主要有設(shè)備主要有模頭模頭清潔爐、靜電施加裝置和噴霧裝置等。清潔爐、靜電施加裝置和噴霧裝置等。101.1.上料機(jī)上料機(jī) 安裝于擠出機(jī)料斗之上。上料機(jī)的功能是將聚合安裝于擠出機(jī)料斗之上。上料機(jī)的功能是將聚合物切片抽吸至螺桿擠出機(jī)料斗，通常具有自動(dòng)功能，物切片抽吸至螺桿擠出機(jī)料斗，通常具有自動(dòng)功能，可按整個(gè)生產(chǎn)線的產(chǎn)量來設(shè)定單位時(shí)間的送料量。可按整個(gè)生產(chǎn)線的產(chǎn)量來設(shè)定單位時(shí)間的送料量。112.2.螺桿擠出機(jī)螺桿擠出機(jī)

8、參見第六章相關(guān)內(nèi)容。參見第六章相關(guān)內(nèi)容。3.3.計(jì)量泵計(jì)量泵 參見第六章相關(guān)內(nèi)容。參見第六章相關(guān)內(nèi)容。4.4.熔噴模頭組合件熔噴模頭組合件 模頭組合件是熔噴設(shè)備中最關(guān)鍵的部分，其中最重模頭組合件是熔噴設(shè)備中最關(guān)鍵的部分，其中最重要的部分包括：要的部分包括：l(1)(1)聚合物熔體分配系統(tǒng)聚合物熔體分配系統(tǒng)l(2)(2)模頭系統(tǒng)模頭系統(tǒng)12（1）聚合物熔體分配系統(tǒng)聚合物熔體分配系統(tǒng) 保證聚合物熔體在保證聚合物熔體在整個(gè)熔噴模頭長(zhǎng)度方向上均勻流整個(gè)熔噴模頭長(zhǎng)度方向上均勻流動(dòng)動(dòng)并具有均一的滯留時(shí)間，從而保證熔噴法非織造布在并具有均一的滯留時(shí)間，從而保證熔噴法非織造布在整個(gè)寬度上具有較均勻的性質(zhì)。整個(gè)

9、寬度上具有較均勻的性質(zhì)。 目前熔噴工藝中主要采用目前熔噴工藝中主要采用衣架型衣架型聚合物熔體分配系聚合物熔體分配系統(tǒng)（統(tǒng)（T T型分配系統(tǒng)不能均勻分配流體）。型分配系統(tǒng)不能均勻分配流體）。 13 衣架型熔體分配系統(tǒng)示意圖衣架型熔體分配系統(tǒng)示意圖 歧管歧管14 研究表明，研究表明，歧管傾斜角度歧管傾斜角度對(duì)分配系統(tǒng)出口處的流率對(duì)分配系統(tǒng)出口處的流率分布情況有顯著影響。分布情況有顯著影響。增加，聚合物熔體在分配系統(tǒng)增加，聚合物熔體在分配系統(tǒng)中央處的流速減小，而兩邊的流速增加。中央處的流速減小，而兩邊的流速增加。 另外另外熔體本身的性質(zhì)熔體本身的性質(zhì)對(duì)熔體流速的均勻性也有影響，對(duì)熔體流速的均勻性也有

10、影響，因此分配系統(tǒng)的幾何形狀一旦確定，必定要求聚合物原因此分配系統(tǒng)的幾何形狀一旦確定，必定要求聚合物原料具有相應(yīng)的性能，故料具有相應(yīng)的性能，故熔噴熔噴必需必需開發(fā)專用原料開發(fā)專用原料。歧管歧管15（2）模頭系統(tǒng)（模頭系統(tǒng)（模頭模頭diedie） 噴絲板、氣板、加熱保溫元件等組成。噴絲板、氣板、加熱保溫元件等組成。 熔噴產(chǎn)品的均勻度與模頭密切關(guān)系。通常，熔噴模熔噴產(chǎn)品的均勻度與模頭密切關(guān)系。通常，熔噴模頭的加工精度要求高，故模頭制造成本昂貴。頭的加工精度要求高，故模頭制造成本昂貴。 噴絲孔噴絲孔常呈單排常呈單排排列，長(zhǎng)徑比大于排列，長(zhǎng)徑比大于1010。 16 該種結(jié)構(gòu)可得到該種結(jié)構(gòu)可得到較大較大

11、的噴絲孔的噴絲孔長(zhǎng)徑比長(zhǎng)徑比，模頭清潔，模頭清潔較方便，但加工精度和裝配精度要求高，目前應(yīng)用較方便，但加工精度和裝配精度要求高，目前應(yīng)用較少。較少。 Exxon Exxon公司早期研制的熔噴模頭，上下模體結(jié)合面公司早期研制的熔噴模頭，上下模體結(jié)合面上各自加工出微細(xì)的凹槽，然后上下模體貼合即可形上各自加工出微細(xì)的凹槽，然后上下模體貼合即可形成一排噴絲孔。成一排噴絲孔。17Kasen公司熔噴模頭公司熔噴模頭185.空氣加熱器空氣加熱器 熔噴工藝需用大量的熱空氣。空壓機(jī)輸出的壓縮空熔噴工藝需用大量的熱空氣。空壓機(jī)輸出的壓縮空氣經(jīng)除濕過濾后輸送到空氣加熱器加熱，然后再送至氣經(jīng)除濕過濾后輸送到空氣加熱器

12、加熱，然后再送至熔噴模頭組合件。空氣加熱器是壓力容器，同時(shí)要抵熔噴模頭組合件。空氣加熱器是壓力容器，同時(shí)要抵抗高溫空氣的氧化作用，因此材料必須選用不銹鋼。抗高溫空氣的氧化作用，因此材料必須選用不銹鋼。U形發(fā)熱元件形發(fā)熱元件折流板折流板測(cè)溫點(diǎn)測(cè)溫點(diǎn)接線端接線端196.接收裝置接收裝置 熔噴工藝接收裝置熔噴工藝接收裝置的類型的類型主要有：主要有：l 滾筒式滾筒式l 平網(wǎng)式平網(wǎng)式l 立體成型立體成型(芯軸芯軸) ：生產(chǎn)濾芯用裝置生產(chǎn)濾芯用裝置 2021美國(guó)美國(guó)J & M公司熔噴設(shè)備公司熔噴設(shè)備22濾芯濾芯 濾芯的結(jié)構(gòu)為外層纖維粗，內(nèi)層纖維細(xì)，外層疏松，內(nèi)層濾芯的結(jié)構(gòu)為外層纖維粗，內(nèi)層纖維細(xì)，

13、外層疏松，內(nèi)層緊密的漸變徑漸緊結(jié)構(gòu)。獨(dú)特的梯度深層過濾形成了立體濾緊密的漸變徑漸緊結(jié)構(gòu)。獨(dú)特的梯度深層過濾形成了立體濾渣效果，具有高孔隙率、高截留率、大納污量、大流量、低渣效果，具有高孔隙率、高截留率、大納污量、大流量、低壓降的特點(diǎn)。壓降的特點(diǎn)。 23立體成型立體成型(芯軸芯軸)： 采用采用立體立體接收裝置，分接收裝置，分間歇式接收和連續(xù)式接收間歇式接收和連續(xù)式接收。(1) 間歇式接收裝置間歇式接收裝置接收裝置來回移動(dòng)，纖維多層纏繞在芯軸上；接收裝置來回移動(dòng)，纖維多層纏繞在芯軸上；改變接收距離，生產(chǎn)具有密度梯度的濾芯；改變接收距離，生產(chǎn)具有密度梯度的濾芯；改變芯軸尺寸，生產(chǎn)不同內(nèi)徑的濾芯。改變

14、芯軸尺寸，生產(chǎn)不同內(nèi)徑的濾芯。 每根濾芯制成后需更換芯軸，因此每根濾芯制成后需更換芯軸，因此生產(chǎn)效率生產(chǎn)效率較低較低。 熔噴模頭熔噴模頭接收芯軸接收芯軸管狀濾芯管狀濾芯往復(fù)移動(dòng)往復(fù)移動(dòng)活頂活頂針針24管狀濾芯輸出螺紋頭熔噴模頭1熔噴模頭2管狀濾芯接收芯軸螺紋頭傳動(dòng)軸（2）連續(xù)）連續(xù)式接收裝置式接收裝置 接收芯軸呈懸臂梁形式，內(nèi)有輸出管狀濾芯的傳動(dòng)軸，接收芯軸呈懸臂梁形式，內(nèi)有輸出管狀濾芯的傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸頭端有螺紋，將管狀濾芯從接收芯軸上拔出并輸送傳動(dòng)軸頭端有螺紋，將管狀濾芯從接收芯軸上拔出并輸送至切割系統(tǒng)。至切割系統(tǒng)。 生產(chǎn)有密度梯度的濾芯時(shí)，應(yīng)配多個(gè)不同接收距離的生產(chǎn)有密度梯度的濾芯時(shí)，應(yīng)配

15、多個(gè)不同接收距離的模頭。模頭。257. 輔助設(shè)備輔助設(shè)備 熔噴生產(chǎn)線最主要的輔助設(shè)備就是模頭清潔爐。熔熔噴生產(chǎn)線最主要的輔助設(shè)備就是模頭清潔爐。熔噴模頭生產(chǎn)一段時(shí)間后會(huì)發(fā)生堵孔現(xiàn)象，這時(shí)需要更換噴模頭生產(chǎn)一段時(shí)間后會(huì)發(fā)生堵孔現(xiàn)象，這時(shí)需要更換熔噴模頭。熔噴模頭。 替換下來的熔噴模頭需要用焙燒的方式除去殘留在替換下來的熔噴模頭需要用焙燒的方式除去殘留在模頭內(nèi)的聚合物和雜質(zhì)。螺桿和噴絲板等通常均采用焙模頭內(nèi)的聚合物和雜質(zhì)。螺桿和噴絲板等通常均采用焙燒的方法來除去殘留聚合物及雜質(zhì)。燒的方法來除去殘留聚合物及雜質(zhì)。 26焙燒除去殘留聚合物及雜質(zhì)焙燒除去殘留聚合物及雜質(zhì) 27SCTR清潔爐清潔爐 28

16、理論上講，凡是理論上講，凡是熱塑性熱塑性（高溫熔融，低溫固化）（高溫熔融，低溫固化）聚合物聚合物切片原料均可用于熔噴工藝。切片原料均可用于熔噴工藝。聚丙烯聚丙烯是熔噴工是熔噴工藝應(yīng)用最多的一種切片原料，除此之外，熔噴工藝常藝應(yīng)用最多的一種切片原料，除此之外，熔噴工藝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。 第三節(jié)第三節(jié) 熔噴用原料熔噴用原料熔噴熔噴30 聚合物的種類決定了其聚合物的種類決定了其熔點(diǎn)及流變性能熔點(diǎn)及流變性能。對(duì)于每一。對(duì)于每一種聚合物原料，均有對(duì)應(yīng)的熔噴工藝，如

17、在加熱溫度、種聚合物原料，均有對(duì)應(yīng)的熔噴工藝，如在加熱溫度、螺桿長(zhǎng)徑比、螺桿形式、原料干燥工藝等方面都有一定螺桿長(zhǎng)徑比、螺桿形式、原料干燥工藝等方面都有一定的差異。的差異。原料品種原料品種 模頭溫度模頭溫度熱空氣溫度熱空氣溫度干燥工藝干燥工藝烯烴類烯烴類較高較高較高較高一般不需要一般不需要酯類酯類較低較低較低較低需要需要烯烴類和酯類聚合物原料熔噴工藝的差異烯烴類和酯類聚合物原料熔噴工藝的差異31 烯烴類聚合物原料烯烴類聚合物原料(如聚丙烯如聚丙烯)的聚合度較高，因此加的聚合度較高，因此加熱溫度高于其熱溫度高于其熔點(diǎn)熔點(diǎn)100以上方能順利熔噴，而聚酯加以上方能順利熔噴，而聚酯加熱溫度稍高于其熔點(diǎn)

18、就可熔噴。烯烴類原料一般不需要熱溫度稍高于其熔點(diǎn)就可熔噴。烯烴類原料一般不需要干燥。而聚酯必須進(jìn)行切片干燥。干燥。而聚酯必須進(jìn)行切片干燥。32 聚合物原料的分子量及分子量分布是影響熔噴工藝聚合物原料的分子量及分子量分布是影響熔噴工藝和熔噴法非織造布性能最主要的因素。對(duì)熔噴工藝來說，和熔噴法非織造布性能最主要的因素。對(duì)熔噴工藝來說，一般認(rèn)為聚合物原料一般認(rèn)為聚合物原料分子量低、分子量分布窄有利分子量低、分子量分布窄有利于熔于熔噴纖網(wǎng)的均勻性。噴纖網(wǎng)的均勻性。聚合物分子量越低，熔融流動(dòng)指數(shù)聚合物分子量越低，熔融流動(dòng)指數(shù)(MFI,melt flow index,(MFI,melt flow inde

19、x,指在一定的壓力及溫度下指在一定的壓力及溫度下,10,10分分鐘所流出的融體的重量克數(shù)鐘所流出的融體的重量克數(shù)) )越高，熔體粘度越低，越越高，熔體粘度越低，越能適合于熔噴工藝較弱的牽伸作用。能適合于熔噴工藝較弱的牽伸作用。33第四節(jié)第四節(jié) 熔噴產(chǎn)品性能和應(yīng)用熔噴產(chǎn)品性能和應(yīng)用 本節(jié)主要內(nèi)容：本節(jié)主要內(nèi)容：l一、熔噴非織造布的結(jié)構(gòu)與性能一、熔噴非織造布的結(jié)構(gòu)與性能l二、影響熔噴產(chǎn)品性能的因素二、影響熔噴產(chǎn)品性能的因素l三、熔噴產(chǎn)品的應(yīng)用三、熔噴產(chǎn)品的應(yīng)用34一、熔噴非織造布的結(jié)構(gòu)與性能一、熔噴非織造布的結(jié)構(gòu)與性能 熔噴法非織造布的熔噴法非織造布的特點(diǎn)之一是纖維細(xì)度較小特點(diǎn)之一是纖維細(xì)度較小，

20、通常，通常小于小于10m，大多數(shù)纖維細(xì)度在，大多數(shù)纖維細(xì)度在14m。 從熔噴模頭噴絲孔到接收裝置的整條紡絲線上各種從熔噴模頭噴絲孔到接收裝置的整條紡絲線上各種作用力無法保持平衡（高溫高速氣流的拉伸力波動(dòng)、作用力無法保持平衡（高溫高速氣流的拉伸力波動(dòng)、冷卻空氣的速度和溫度等的影響），冷卻空氣的速度和溫度等的影響），使熔噴纖維細(xì)度使熔噴纖維細(xì)度大小不一。大小不一。 紡粘法非織造布纖網(wǎng)中紡粘法非織造布纖網(wǎng)中纖維直徑的均勻度纖維直徑的均勻度明顯好于明顯好于熔噴纖維，因紡粘工藝中，紡絲工藝條件是穩(wěn)態(tài)的，熔噴纖維，因紡粘工藝中，紡絲工藝條件是穩(wěn)態(tài)的，牽伸和冷卻條件變化波動(dòng)較小。牽伸和冷卻條件變化波動(dòng)較小。

21、35熔噴非織造纖網(wǎng)的掃描電鏡熔噴非織造纖網(wǎng)的掃描電鏡36 熔噴纖維的結(jié)晶度和取向度比紡粘法的小。因此熔噴纖維的結(jié)晶度和取向度比紡粘法的小。因此熔噴纖維的熔噴纖維的強(qiáng)度較差，故纖網(wǎng)的強(qiáng)力也較差強(qiáng)度較差，故纖網(wǎng)的強(qiáng)力也較差。幾種。幾種PP纖維的強(qiáng)度如下表：纖維的強(qiáng)度如下表：PP短纖維短纖維紡粘紡粘PP纖維纖維熔噴熔噴PP纖維纖維纖維單強(qiáng)纖維單強(qiáng)（cN/dtex）3.96.42.94.91.52.0 因熔噴成形的纖維強(qiáng)度較差，熔噴法非織造布實(shí)因熔噴成形的纖維強(qiáng)度較差，熔噴法非織造布實(shí)際應(yīng)用時(shí)，主要是應(yīng)用際應(yīng)用時(shí)，主要是應(yīng)用其超細(xì)纖維其超細(xì)纖維的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。 37 二、影響熔噴產(chǎn)品性能的因素二、影響

22、熔噴產(chǎn)品性能的因素 熔噴產(chǎn)品的性能主要指物理機(jī)械性能，如產(chǎn)品的熔噴產(chǎn)品的性能主要指物理機(jī)械性能，如產(chǎn)品的強(qiáng)力、透氣性、纖維直徑等，因熔噴工藝復(fù)雜故影響強(qiáng)力、透氣性、纖維直徑等，因熔噴工藝復(fù)雜故影響因素較多。因素較多。 影響產(chǎn)品影響產(chǎn)品性能因素性能因素聚合物原料聚合物原料工藝參數(shù)工藝參數(shù)在線參數(shù)在線參數(shù)離線參數(shù)離線參數(shù)38 l在線參數(shù)在線參數(shù)：在熔噴生產(chǎn)過程中可按需要調(diào)節(jié)的參數(shù)，：在熔噴生產(chǎn)過程中可按需要調(diào)節(jié)的參數(shù)，如如熔體擠出量熔體擠出量、熔體溫度、拉伸熱空氣的溫度和初始、熔體溫度、拉伸熱空氣的溫度和初始速度、接收距離等。速度、接收距離等。l離線參數(shù)離線參數(shù)：只能在設(shè)備不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才能調(diào)節(jié)的參數(shù)，

23、：只能在設(shè)備不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才能調(diào)節(jié)的參數(shù)，如噴絲孔的形狀、拉伸熱空氣通道尺寸和夾角等。如噴絲孔的形狀、拉伸熱空氣通道尺寸和夾角等。 39 熔融指數(shù)熔融指數(shù)(MFI)與熔噴非織造布拉伸強(qiáng)力和頂破強(qiáng)力的關(guān)系與熔噴非織造布拉伸強(qiáng)力和頂破強(qiáng)力的關(guān)系 （一）聚合物（一）聚合物 聚合物分子量越低，熔融流動(dòng)指數(shù)聚合物分子量越低，熔融流動(dòng)指數(shù)(MFI)越高，熔越高，熔體粘度越低，越能適合于熔噴工藝較弱的牽伸作用。體粘度越低，越能適合于熔噴工藝較弱的牽伸作用。 熔融指數(shù)越高，熔噴形成單纖維的強(qiáng)力越低，纖網(wǎng)熔融指數(shù)越高，熔噴形成單纖維的強(qiáng)力越低，纖網(wǎng)的強(qiáng)力也低。的強(qiáng)力也低。40 熔融指數(shù)熔融指數(shù)(MFI)與熔噴非織造布

24、斷裂伸長(zhǎng)的關(guān)系與熔噴非織造布斷裂伸長(zhǎng)的關(guān)系 41 實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)選用實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)選用MFI大的聚丙烯還是小呢？大的聚丙烯還是小呢？ MFI小：可生產(chǎn)強(qiáng)力較高的熔噴非織造布。小：可生產(chǎn)強(qiáng)力較高的熔噴非織造布。 MFI大：產(chǎn)量高、能耗低。因此當(dāng)前趨勢(shì)是采用大：產(chǎn)量高、能耗低。因此當(dāng)前趨勢(shì)是采用較高較高的的MFI原料。原料。 最早應(yīng)用最早應(yīng)用的的聚丙烯，其分子量高，聚丙烯，其分子量高，MFI較低較低（12g/10min）。）。 隨科技的進(jìn)步，隨科技的進(jìn)步，MFI為為12的聚丙烯很快就為的聚丙烯很快就為MFI35的的所取代，同時(shí)出現(xiàn)了專為熔噴工藝所用的聚丙烯，其所取代，同時(shí)出現(xiàn)了專為熔噴工藝所用的聚

25、丙烯，其MFI高達(dá)高達(dá)1500（進(jìn)口）。（進(jìn)口）。42 1 1、噴孔直徑、噴孔直徑 孔徑小有利于紡制造超細(xì)纖維。但小的孔徑加工較孔徑小有利于紡制造超細(xì)纖維。但小的孔徑加工較為困難。為困難。2 2、熱空氣噴射角度、熱空氣噴射角度 氣流與模頭底面的夾角氣流與模頭底面的夾角。 （二）離線參數(shù)（二）離線參數(shù)43 氣流噴射角度的氣流噴射角度的大小大小對(duì)拉伸效果有很大影響。對(duì)拉伸效果有很大影響。 高溫高速的牽伸熱空氣從熔噴組合模頭的空氣通道高溫高速的牽伸熱空氣從熔噴組合模頭的空氣通道中噴射出來，中噴射出來，兩股氣流發(fā)生碰撞兩股氣流發(fā)生碰撞，形成了復(fù)雜的流場(chǎng)。，形成了復(fù)雜的流場(chǎng)。對(duì)此流場(chǎng)的數(shù)值模擬，首先是建

26、立理論模型，然后進(jìn)對(duì)此流場(chǎng)的數(shù)值模擬，首先是建立理論模型，然后進(jìn)行數(shù)值求解，最后用實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。行數(shù)值求解，最后用實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。44流流場(chǎng)場(chǎng)計(jì)計(jì)算算結(jié)結(jié)果果的的速速度度矢矢量量圖圖氣流氣流氣流氣流 氣流噴射角度為氣流噴射角度為6045 數(shù)值模擬的結(jié)果表明：數(shù)值模擬的結(jié)果表明：l噴絲孔軸線上和鄰近區(qū)域，氣流速度高，且沿噴絲孔噴絲孔軸線上和鄰近區(qū)域，氣流速度高，且沿噴絲孔軸線平行，對(duì)熔體細(xì)流牽伸的有利條件；軸線平行，對(duì)熔體細(xì)流牽伸的有利條件；l遠(yuǎn)離噴絲孔，速度減小；遠(yuǎn)離噴絲孔，速度減小；l夾角越大，氣流在噴絲孔軸線方向的分量越大。夾角越大，氣流在噴絲孔軸線方向的分量越大。 但是，但是，80

27、夾角和夾角和60夾角流場(chǎng)產(chǎn)生的效果相差不夾角流場(chǎng)產(chǎn)生的效果相差不大，同時(shí)，大，同時(shí)，80夾角在機(jī)械結(jié)構(gòu)上較難實(shí)現(xiàn)。夾角在機(jī)械結(jié)構(gòu)上較難實(shí)現(xiàn)。 因此生產(chǎn)上常采用因此生產(chǎn)上常采用60 的夾角的夾角。46 1 1、熱空氣的速度（壓力）、熱空氣的速度（壓力） 直接影響熔噴纖維細(xì)度。生產(chǎn)中用氣流的直接影響熔噴纖維細(xì)度。生產(chǎn)中用氣流的壓力壓力來表來表示氣流的速度，壓力大則速度大。示氣流的速度，壓力大則速度大。 熱空氣速度熱空氣速度：l纖維直徑纖維直徑；l單纖維相對(duì)強(qiáng)力單纖維相對(duì)強(qiáng)力 ；l纖網(wǎng)中纖維間的粘合效果纖網(wǎng)中纖維間的粘合效果，非織造布強(qiáng)度，非織造布強(qiáng)度。 （三）在線參數(shù)（三）在線參數(shù)47氣流壓力氣流

28、壓力(MPa)纖纖維維直直徑徑( m)氣流速度對(duì)纖維細(xì)度的影響氣流速度對(duì)纖維細(xì)度的影響48 2 2、熔噴溫度（熔體溫度）、熔噴溫度（熔體溫度） 指指熔噴模頭熔噴模頭的溫度。溫度越高，熔體粘度越低，纖的溫度。溫度越高，熔體粘度越低，纖維越細(xì)。維越細(xì)。 但熔體但熔體粘度過小粘度過小會(huì)造成熔體細(xì)絲的會(huì)造成熔體細(xì)絲的過度牽伸過度牽伸，形成，形成的的超短超細(xì)超短超細(xì)的纖維會(huì)飛散到空中而的纖維會(huì)飛散到空中而無法收集無法收集，因此熔，因此熔噴工藝中聚合物熔體粘度并不是越小越好。噴工藝中聚合物熔體粘度并不是越小越好。 49 纖網(wǎng)強(qiáng)力除取決于纖網(wǎng)強(qiáng)力除取決于纖維本身的強(qiáng)力纖維本身的強(qiáng)力外還取決于外還取決于纖維纖

29、維之間的熱粘合程度之間的熱粘合程度。熱粘合程度受。熱粘合程度受接收距離接收距離(DCD)(DCD)的影的影響尤為顯著。響尤為顯著。3 3、接收距離（、接收距離（DCD-Distance of Collector to DieDCD-Distance of Collector to Die）熱空氣熱空氣熱空氣熱空氣聚合物熔體聚合物熔體冷卻氣流冷卻氣流冷卻氣流冷卻氣流接收裝置接收裝置50 熱空氣熱空氣熱空氣熱空氣聚合物熔體聚合物熔體冷卻氣流冷卻氣流冷卻氣流冷卻氣流接收裝置接收裝置 DCD，熱空氣冷卻和擴(kuò)散不充分，粘合效果得到，熱空氣冷卻和擴(kuò)散不充分，粘合效果得到改善，產(chǎn)品蓬松度下降（改善，產(chǎn)品蓬松

30、度下降（纖維多呈團(tuán)聚狀纖維多呈團(tuán)聚狀）。）。產(chǎn)品強(qiáng)產(chǎn)品強(qiáng)力提高。力提高。 DCD，熔噴非織造布強(qiáng)力（拉伸、頂破撕破強(qiáng)力），熔噴非織造布強(qiáng)力（拉伸、頂破撕破強(qiáng)力）及彎曲剛度均下降；透氣率增長(zhǎng)。及彎曲剛度均下降；透氣率增長(zhǎng)。 51團(tuán)聚狀排列的熔噴纖維團(tuán)聚狀排列的熔噴纖維 524 4、熔體擠出量、熔體擠出量 單位：?jiǎn)挝唬篻/hole/min 該參數(shù)如何調(diào)節(jié)？如何測(cè)試？該參數(shù)如何調(diào)節(jié)？如何測(cè)試？ 擠出量增加，纖維直徑增加，熔噴非織造布的相對(duì)強(qiáng)擠出量增加，纖維直徑增加，熔噴非織造布的相對(duì)強(qiáng)度減小。度減小。擠出量增加擠出量增加 氣流作用力削氣流作用力削 弱，纖維直徑增加弱，纖維直徑增加纖維相對(duì)強(qiáng)度下降纖維

31、相對(duì)強(qiáng)度下降纖維根數(shù)減少纖維根數(shù)減少纖網(wǎng)相對(duì)強(qiáng)力下降纖網(wǎng)相對(duì)強(qiáng)力下降粘合部位減小，纖粘合部位減小，纖網(wǎng)相對(duì)強(qiáng)力下降網(wǎng)相對(duì)強(qiáng)力下降53擠出量 (g/hole/min)纖維直徑 ( m)擠出量與纖維直徑的關(guān)系擠出量與纖維直徑的關(guān)系54 熔噴纖網(wǎng)中常出現(xiàn)沒有牽伸成超細(xì)纖維的熔噴纖網(wǎng)中常出現(xiàn)沒有牽伸成超細(xì)纖維的團(tuán)塊狀聚團(tuán)塊狀聚合物合物，稱為，稱為“shot”現(xiàn)象。（亮點(diǎn)）現(xiàn)象。（亮點(diǎn)）熔噴纖網(wǎng)中出現(xiàn)的熔噴纖網(wǎng)中出現(xiàn)的“shot”現(xiàn)象現(xiàn)象55 “shot”現(xiàn)象成因主要有：現(xiàn)象成因主要有：l空氣速度太小或熔體粘度太高，部分熔體細(xì)絲未完空氣速度太小或熔體粘度太高，部分熔體細(xì)絲未完全牽伸；全牽伸；l熔體粘度太

32、小：空氣速度高時(shí)，噴絲孔對(duì)熔體的握熔體粘度太小：空氣速度高時(shí)，噴絲孔對(duì)熔體的握持作用減弱，熔體還沒有被牽伸成纖維便脫離噴絲孔；持作用減弱，熔體還沒有被牽伸成纖維便脫離噴絲孔； 可見，要生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，熔噴工藝應(yīng)根據(jù)不可見，要生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，熔噴工藝應(yīng)根據(jù)不同同MFI的聚合物原料，正確設(shè)置熔體擠出量、熔噴溫的聚合物原料，正確設(shè)置熔體擠出量、熔噴溫度和牽伸熱空氣速度，并應(yīng)注意到這些工藝參數(shù)之間度和牽伸熱空氣速度，并應(yīng)注意到這些工藝參數(shù)之間存在著相互依賴的關(guān)系。存在著相互依賴的關(guān)系。 56三、熔噴產(chǎn)品的應(yīng)用三、熔噴產(chǎn)品的應(yīng)用 目前，熔噴法非織造布主要用于：目前，熔噴法非織造布主要用于：l過濾材料

33、過濾材料l醫(yī)療衛(wèi)生材料醫(yī)療衛(wèi)生材料l環(huán)境保護(hù)材料環(huán)境保護(hù)材料l服裝材料服裝材料l電池隔膜材料電池隔膜材料57 過濾就是將分散于氣體或液體中的顆粒狀物質(zhì)分離過濾就是將分散于氣體或液體中的顆粒狀物質(zhì)分離出來。出來。 過濾機(jī)理：篩濾沉積、靜電沉積過濾機(jī)理：篩濾沉積、靜電沉積、擴(kuò)散沉積等。、擴(kuò)散沉積等。 1、過濾材料、過濾材料 58 是否顆粒大于過濾材料的孔徑尺寸才能被篩濾？是否顆粒大于過濾材料的孔徑尺寸才能被篩濾？ 研究表明：孔徑尺寸在十至幾十研究表明：孔徑尺寸在十至幾十微米微米之間的過濾材之間的過濾材料，能捕集料，能捕集1m的塵埃。的塵埃。 提高提高篩濾沉積篩濾沉積效果就要減小濾材孔徑，即效果就要

34、減小濾材孔徑，即減小纖減小纖維細(xì)度、提高材料的密度。維細(xì)度、提高材料的密度。59 熔噴非織造材料具有熔噴非織造材料具有纖維細(xì)、孔隙多而孔隙尺寸小纖維細(xì)、孔隙多而孔隙尺寸小的優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)。 應(yīng)用：應(yīng)用：l 氣體過濾：醫(yī)用口罩、室內(nèi)空調(diào)機(jī)過濾材料。氣體過濾：醫(yī)用口罩、室內(nèi)空調(diào)機(jī)過濾材料。l 液體過濾：飲料過濾、水過濾。液體過濾：飲料過濾、水過濾。 為提高過濾效果，可減小纖維細(xì)度、增加濾材的密為提高過濾效果，可減小纖維細(xì)度、增加濾材的密度，但會(huì)造成度，但會(huì)造成過濾阻力過濾阻力的明顯增加。的明顯增加。 因此讓熔噴非織造材料帶靜電，可通過靜電效應(yīng)提因此讓熔噴非織造材料帶靜電，可通過靜電效應(yīng)提高其過濾效果，

35、即進(jìn)行高其過濾效果，即進(jìn)行駐極處理駐極處理。60 駐極處理駐極處理的熔噴非織造布，因帶有持久的靜電，可的熔噴非織造布，因帶有持久的靜電，可依靠依靠靜電效應(yīng)靜電效應(yīng)捕集微細(xì)塵埃，因此具有過濾效率高，過捕集微細(xì)塵埃，因此具有過濾效率高，過濾阻力低等優(yōu)點(diǎn)。濾阻力低等優(yōu)點(diǎn)。 聚丙烯具有較高的電阻率聚丙烯具有較高的電阻率(71010cm)，注入電荷，注入電荷的容量較大，是一種制造駐極纖維的理想材料。實(shí)驗(yàn)表的容量較大，是一種制造駐極纖維的理想材料。實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)駐極整理的聚丙烯熔噴非織造布在自然狀態(tài)下存明，經(jīng)駐極整理的聚丙烯熔噴非織造布在自然狀態(tài)下存放放1440小時(shí)后，濾效保持不變。小時(shí)后，濾效保持不變。

36、61駐極整理對(duì)熔噴法非織造布濾效及阻力的影響駐極整理對(duì)熔噴法非織造布濾效及阻力的影響 接收距離接收距離(mm) 100150200250駐極駐極 未駐未駐極極 駐極駐極 未駐未駐極極 駐極駐極 未駐未駐極極 駐極駐極 未駐未駐極極 螺桿螺桿轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速(8rpm) 濾效濾效() 97.7553.2994.8836.594.1341.2592.543.5阻力阻力(Pa) 3.683.682.942.942.212.212.152.15螺桿螺桿轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速(12rpm) 濾效濾效() 94.525.7591.023.084.517.7583.7520.0阻力阻力(Pa) 2.942.941.961.960

37、.980.980.980.98 可見，駐極整理后熔噴非織造布的過濾阻力并無變化，而濾可見，駐極整理后熔噴非織造布的過濾阻力并無變化，而濾效卻提高很多，這是其它非織造布所無法比擬的。效卻提高很多，這是其它非織造布所無法比擬的。62 2、醫(yī)療衛(wèi)生材料、醫(yī)療衛(wèi)生材料 醫(yī)用口罩：里外兩層用紡粘材料，中間用熔噴材料制醫(yī)用口罩：里外兩層用紡粘材料，中間用熔噴材料制成的復(fù)合材料（成的復(fù)合材料（SMS）。）。63H1N1病毒大小：病毒大小：80nm120nm 。64 3、環(huán)境保護(hù)材料（吸油材料）、環(huán)境保護(hù)材料（吸油材料） 聚丙烯熔噴法非織造布因其聚丙烯熔噴法非織造布因其材料特性材料特性和微纖結(jié)構(gòu)和微纖結(jié)構(gòu)而成

38、為良好的吸油材料，在歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已而成為良好的吸油材料，在歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已得到廣泛應(yīng)用，如海上溢油事故、工廠設(shè)備漏油以及得到廣泛應(yīng)用，如海上溢油事故、工廠設(shè)備漏油以及污水處理等。污水處理等。65 1989年春，美國(guó)阿拉斯加附近的威廉王子海峽，年春，美國(guó)阿拉斯加附近的威廉王子海峽，埃克森公司的埃克森公司的“瓦爾德斯瓦爾德斯”號(hào)號(hào)油輪油輪觸礁事故，造成大觸礁事故，造成大面積漏油，原油泄漏導(dǎo)致成千上萬只海鳥和海洋生物面積漏油，原油泄漏導(dǎo)致成千上萬只海鳥和海洋生物死亡。當(dāng)時(shí)空運(yùn)了大約死亡。當(dāng)時(shí)空運(yùn)了大約2.6萬噸以聚丙烯熔噴非織造布萬噸以聚丙烯熔噴非織造布為主的吸油材料到現(xiàn)場(chǎng)，僅用了幾天

39、時(shí)間就清理了海為主的吸油材料到現(xiàn)場(chǎng)，僅用了幾天時(shí)間就清理了海面，這是熔噴法非織造布成功用于海上溢油事故處理面，這是熔噴法非織造布成功用于海上溢油事故處理的典范。的典范。 溢出溢出5000萬升原油，萬升原油，污染污染2000多公里的海多公里的海岸線岸線 工作人員在拯救一只工作人員在拯救一只被漏油污染的海鳥被漏油污染的海鳥 66 聚丙烯熔噴法非織造布具有聚丙烯熔噴法非織造布具有疏水親油疏水親油的特性，耐強(qiáng)的特性，耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿，酸強(qiáng)堿，密度比水小，吸油后能長(zhǎng)期浮于水面上而不密度比水小，吸油后能長(zhǎng)期浮于水面上而不變形變形，可循環(huán)使用和長(zhǎng)期存放。聚丙烯熔噴法非織造，可循環(huán)使用和長(zhǎng)期存放。聚丙烯熔噴法非織造

40、布制成吸油索、吸油鏈、吸油枕等，吸油量可達(dá)到自布制成吸油索、吸油鏈、吸油枕等，吸油量可達(dá)到自身重量的身重量的1050倍倍。吸油索吸油索 67吸油材料的應(yīng)用吸油材料的應(yīng)用68 4、服裝材料（保暖材料）、服裝材料（保暖材料） 保暖材料應(yīng)具有良好的保暖性，并能較長(zhǎng)期使用保暖材料應(yīng)具有良好的保暖性，并能較長(zhǎng)期使用而不改變其保暖性。而不改變其保暖性。69 實(shí)驗(yàn)表明，實(shí)驗(yàn)表明，纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)是影響保暖材料傳熱是影響保暖材料傳熱性能的主要因素之一。性能的主要因素之一。 對(duì)于熔噴復(fù)合保暖材料，其對(duì)于熔噴復(fù)合保暖材料，其厚度對(duì)透氣性厚度對(duì)透氣性能影響較小能影響較小，而聚酯纖維絮片，而聚酯纖維絮片隨厚度減小透氣

41、隨厚度減小透氣性迅速上升性迅速上升。因此熔噴復(fù)合保暖材料抗風(fēng)能力。因此熔噴復(fù)合保暖材料抗風(fēng)能力較強(qiáng)。較強(qiáng)。 70 5、電池隔膜、電池隔膜 隔膜材料是蓄電池的重要組成部件，常置于正負(fù)極板隔膜材料是蓄電池的重要組成部件，常置于正負(fù)極板之間，主要功能是絕緣正負(fù)極板，保證電介質(zhì)的流動(dòng)。之間，主要功能是絕緣正負(fù)極板，保證電介質(zhì)的流動(dòng)。 聚丙烯材料具有優(yōu)良的耐酸堿性能，聚丙烯熔噴法隔聚丙烯材料具有優(yōu)良的耐酸堿性能，聚丙烯熔噴法隔膜材料具有孔徑小、孔率大、電阻小以及產(chǎn)品變化多樣的膜材料具有孔徑小、孔率大、電阻小以及產(chǎn)品變化多樣的特點(diǎn)。特點(diǎn)。 正極板上是二氧化鉛（正極板上是二氧化鉛（PbO2），），負(fù)極板上是

42、絨狀鉛（負(fù)極板上是絨狀鉛（Pb）。）。 每一個(gè)每一個(gè)正、負(fù)極板之間都隔著正、負(fù)極板之間都隔著多孔的超細(xì)纖多孔的超細(xì)纖維物質(zhì)（電池隔膜），維物質(zhì)（電池隔膜），其中吸附著硫其中吸附著硫酸（酸（H2SO4）電解液，這個(gè)纖維物質(zhì)）電解液，這個(gè)纖維物質(zhì)（或硅膠物質(zhì)）是電化學(xué)反應(yīng)過程中（或硅膠物質(zhì)）是電化學(xué)反應(yīng)過程中液相傳輸和氣相傳輸?shù)耐ǖ溃驼⒁合鄠鬏敽蜌庀鄠鬏數(shù)耐ǖ溃驼⒇?fù)極板群被緊密地裝配在一起，形成負(fù)極板群被緊密地裝配在一起，形成一個(gè)一個(gè)2V的電池單體。圖中的電池單體。圖中6個(gè)個(gè)2V的單的單格串聯(lián)成格串聯(lián)成12V的電池的電池 71第五節(jié)第五節(jié) 熔噴技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)熔噴技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)72一、模頭寬度和個(gè)數(shù)的增加一、模頭寬度和個(gè)數(shù)的增加 l1967：精確公司制造世界首個(gè)：精確公司制造世界首個(gè)254mm(10)寬噴頭；寬噴頭；l1969：1016mm的噴頭；的噴頭；l19701979：25417