熔喷法非织造布技术进展与熔喷布的用途

熔喷法非织造布技术进展及熔喷布的用途

2011-04-22 来源: 玉军侯幕毅肖小雄（来源互联网）点击次数：571

关键字：熔喷非织造布;纷丝;熔喷纤维;非织造布

熔喷法非织造布技术发展迅速特别是近几年，随着工业的飞速发展及对环境保护的加强熔喷法非织造布市场越来越大。其超细纤维的特点所表现出的特性，在许多工业、民用领域被人们发现并得到广泛的应用。随着宏大研究院在熔喷技术方面研发投入的加大我国熔喷技术已得到很大的发展。2006年5月幅宽2 400 mm的熔喷生产线在宏大研究院试验基地试车成功，标志着我国宽幅熔喷生产线已能完全实现设备国产化从而为熔喷技术的进一步发展以及SMS(纺粘熔喷复合) 技术的发展奠定了坚实的基础。

1 熔喷法非织造布技术

1.1 工艺流程

熔喷法非织造布生产技术，是将高聚物树脂通过螺杆挤出机挤压熔融塑化后，通过计量泵精确计量送给喷丝组件在高速高压热空气流的作用下拉成超细纤维在收集装置上形成熔喷非织造布。熔喷法非织造布可以使用多种聚合物材料.如:聚丙烯、聚醋、聚酸胺等。

1.2 熔喷法纺丝原理

聚合物树脂经挤压熔融后通过计量泵的精确计量送入一特殊的熔体分配腔再通过整流后进入纺丝熔体池，经纺丝微孔喷出成丝，在高速热风气流的喷射拉伸下得到超细纤维，其单丝直径能达到1一2 gm。熔体分配腔能保证熔体沿幅宽方向分布均匀(流速一致、流量相等、压力分布均匀)加上沿幅宽方向的气流喷射速度一致从而能保证丝束沿幅宽方向分布均匀丝径沿幅宽方向一致。

如图1所示喷丝组件中纺丝熔体池下有一排纺丝微孔，微孔直径一般为0.3一0.4 mm，为更有利于纺丝成型其长径比远远大于常规的熔融纺丝，一般为10一15。同时喷丝组件与气刀之间形成一特殊的气腔高压热风气流通过气腔狭缝以近似于音速的速度喷射，气刀刃部与喷丝组件尖端形成一纺丝锥。熔体从纺丝微孔中喷出在纺丝锥处被高速气流夹持牵伸拉细，经冷却后形成超细纤维。

1.3 熔喷纤维成布原理

经过牵伸的超细纤维，随着喷射气流的体积膨胀而扩散开来，在抽吸风的引导下均匀地铺在收集装置上，利用自身余热互相粘和在一起。调节收集装置的工艺速度及计量泵的转数便能得到各种不同规格的熔喷非织造布。

2 国外熔喷技术的现状和发展趋势

2.1 国外熔喷技术发展现状

195 4年美国海军研究所在研究气流喷射法纺丝时，纺得了极细的纤维，其直径在5 gm以下，并制得由这种超细纤维组成的非织造布，随后出现了一些相关的专利。20世纪70年代后期美国Exxon Mobil公司将此技术转为民用，使得熔喷法非织造布技术得到迅速发展。到目前已出现了 320多项与熔喷技术及其产品有关的专利。Biax Fiberfilm, Exxon Mobil, ACCURATE Products, Reifenhauser, Kimberly- Clark和Nordson等公司都为熔喷技术的发展作出了突出的贡献。Biax公司和Exxon公司设计的熔喷模头结构代表了世界上两种典型的技术类型。Exxon公司设计的熔喷头为组合式，由带有一排喷丝孔、坡口角度呈300一900 鼻型模头尖和两个气闸组成:Biax公司熔喷头则由多排纺丝喷嘴和同心气孔组成，可提高生产能力和效率及产品质量。

我国对熔喷技术的研究也较早，20世纪50年代末中国核工业二院、北京化工研究院等机构也开始了这方面的研究;20世纪80年代，中国纺织大学研制出了间隙式熔喷法非织造布生产线。1988年第二合成纤维厂谢明、冯烁辉等人赴美参观了美国田纳西大学熔喷试验室、Exxon 公司的研究院、Accurate公司、Agel公司，并将考察的熔喷技术介绍给国同行。20世纪90年代初北京化工研究院、中国纺织大学、北京超纶公司等单位设计出的熔喷设备，

在国投产了近百台。当时熔喷非织造布主要用于电池隔板、过滤材料、吸油材料等领域由于国市场的局限熔喷布的市场开发在较长时间一直发展较慢。

随后奥宏超细滤材、江阴金凤非织造布制品、天津泰达股份和俊富无纺布等陆续投产了5条引进的连续式熔喷生产线，使我国熔喷法非织造布生产技术上了一个新的台阶。据不完全统计目前国共有连续式熔喷生产线(不包括SMS复合生产线中的熔喷)25条其中进口5条，其余大部分由宏大研究院控股的北京宏大贝斯特熔喷公司提供。我国熔喷非织造布产能已超过3万t/a 约占世界总产量的10%。

2.2熔喷法非织造布技术的发展趋势

随着各种非织造布加工技术的成熟各工艺之间相互渗透，向混杂化、复合化方向发展是当前非织造布发展的趋势尤其是各工艺之间的复合愈来愈受到大家的重视。

今后非织造布工业的发展将围绕熔喷、纺粘两种技术的融合而展开。Reifenhauser公司和Exxon公司通过进行技术合作使熔喷纺粘复合(SMS )得以商业化生产极大地推动了熔喷技术的发展。目前Reifenhauser,Ki mberly-Clark 和Nordson等公司的设备均可生产SMS非织造布，SMS复合技术中的熔喷技术代表了熔喷法非织造布中的先进技术并成为了先进的发展趋势。同时采用多喷头技术提高熔喷产量，采用特殊结构的波形喷嘴以及叠片式熔喷头可以获得纳米级纤维也可能成为熔喷技术的发展趋势。

3 熔喷法非织造布的用途

由于熔喷技术生产的纤维很细同时熔喷布具有很大的比表面积、空隙小而空隙率大故其过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性等应用特性是用其它单独工艺生产的非织造布所难以具备的。所以熔喷法非织造布广泛应用于医用和工业用口罩、保暖材料、过滤材料、医疗卫生材料、吸油材料、擦拭布、电池隔板以及隔音材料等领域。

3.1 医疗卫生

用熔喷法非织造布代替传统纺织产品与纺粘法非织造布复合，应用于口罩布。其特点是强度高、手感好、有效地屏障细菌的穿透、不透血但可以透气:能够防止交叉感染、减少尘屑和毛羽的脱落、提供最佳的手术环境;减少护理人员的劳动量、方便储藏、供应和更换:穿戴及使用方便、价格低。由于其有上述特点，在国外已大量做成绷带、急救包、开刀布、接生包等应用于医疗行业，以及妇女卫生巾、尿布等卫生领域。国目前则刚刚开始应用并得到广泛推广。在2003年非典期间熔喷非织造布在医疗卫生行业发挥了重要作用。现在人类面临非典、禽流感，以及其它空气传播疾病的危险，为做到未雨绸缪，防患于未然，许多国家(特别是发达国家)已把熔喷布作为国家储备物资作为应急时用。

3.2 保暖材料

熔喷法非织造布由于其纤维直径特别细小、孔径小、孔率高，手感柔软，具有非常好的抗风能力透气性能良好且重量非常轻，是做保温服装的最佳材料。目前国外已大量使用，市场增长速度也较快。经过国家级检测单位测定，相同重量的服装保温材料中熔喷布保温效果最好。天津泰达率先开发出了用熔喷布做的保暖材料，从而带来了中国熔喷法非织造布发展的高潮。熔喷法非织造布与三维卷曲纤维共纺制出的保暖絮片不仅具有很好的保温效果，同时还具有非常好的弹性和蓬松性能。

3.3 过滤材料

熔喷布的纤维直径能达到1一2g m 且排列是随机分布的，具有一定的杂乱性这种结构使其具有更大的比表面积、更小的孔径，可以制作品质非常高的过滤材料主要应用于空气过滤、水过滤、油过滤、油水分离等诸多领域。如果通过静电驻极处理作为过滤材料其效果更好。

3.4 吸油材料

由于熔喷布主要采用PP原料。由于PP几乎不吸水但却有很好的亲油性以及熔喷布具有孔率

高且比表面积大的特点所以熔喷布具有很好的吸油性能。经过实验测得，它可以吸收比自身重量大17一20倍的油。根据它的这些特点可做成吸油毡、吸油滤芯等应用在油水分离、环境保护、港口环保以及海洋轮船事故处理中。

4 结语

随着社会的不断发展以及人们对环境保护意识的不断加强，非织造布领域将不断拓展产业用纺织品市场将继续得到扩大，熔喷布的应用不会只局限于医疗卫生材料、保暖材料、过滤材料、电池隔板、吸油材料等领域，必定会不断应用于新的产业领域熔喷技术的发展也将随着市场的拓展而得到不断发展。

熔纺无纺布常识（上）

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熔纺无纺布是指纺粘布、熔喷布一类的产品，该部分是本人在搞培训工作时攥写的容，水平有限，欢迎指导。

本文章分上下篇，上篇主要介绍些纺粘布的知识，下篇介绍熔喷布方面的知识

第一章基本概念

1.无纺布的定义及分类

无纺布（又称非织造布、不织布,英文名Nonwoven）

2.熔纺无纺布定义及分类

熔纺无纺布是指高聚物切片经过螺杆挤出机熔融，熔体从喷丝孔挤出成细条状，再经过气流或机械拉伸，熔体细条拉伸变细，形成纤维级丝条，然后在网帘上铺置成纤维层结构，最后通过热粘合或自身粘合或机械加固所形成的纤维制品。它主要包括：纺粘布、熔喷布、膜裂法非织造布等。

第二章熔纺无纺布

1.纺粘法无纺布

纺粘法无纺布是将高聚物熔融纺丝，形成长细纤维层再通过热轧或机械力加固所形成的无纺布。

1.1纺粘布生产工艺

从根本上说，纺丝成网是化学纤维纺丝技术的外延。它是在聚合物已被挤出、拉伸而形成连续长丝后，再设法使这些连续长丝铺置成网，然后经过自身粘合、热粘合、化学粘合或机械加固方法，使纤网变成无纺布。图2.1是纺粘布工艺原理：

纺粘法一般分为三个工序，即纺丝、拉伸、成网，这三个工序是在极端的时间一次连续完成的，下面分别加以讨论：

1）纺丝

纺粘布生产所用的纺丝工艺与化学纤维的纺丝工艺基本是一致的，它实现了高聚物颗粒状到熔体丝条状的转变。首先高聚物切片在挤出机里熔融，经过过滤网及齿轮泵的作用，通过纺丝箱体中喷丝孔作用将熔体变成丝条状。即图2.1挤出机到纺丝箱体部分。

2）拉伸

拉伸能够使从喷丝孔挤出的熔体丝条逐渐变细，获得所需细度；更重要的是它使长丝的高分子晶格排列整齐，达到一定的取向度，赋予纤维一定的强力，拉伸加工效果愈好，纤维强力愈高。一般纺粘设备使用气流拉伸。

3）成网

经过拉伸及冷却，蓬松的长丝必须连续而均匀地铺置成网，一般都采用下吸风的成网方式。气流控制成网是很常见的一种方式，它是利用长丝束出口处的拉伸管道形成的气流某种规律运动，使长丝束按一定方式铺放到网帘上，或者利用侧吹气流控制长丝束左右往复铺放，形成纤维网。

热轧：

热轧是纺粘布生产中常见的一种加固工艺，它是利用一支油加热花辊和一支光辊对轧，使纤维网纤维熔结、粘合，形成轧点，达到“锁定”纤维的目的。从而使生产出来的纺粘布具有很好的强力。

1.2纺粘布喷丝设备介绍

喷丝孔是纺粘布生产的最要部件，其加工形式、加工精度都直接影响这纺丝质量及后续工序的进行。喷丝孔的形状一般为圆形，其他的有Y形、三角形或其他形状，双组分纤维的喷丝孔形状要复杂斜，多数采用包芯复合喷丝孔。

图2.2为喷丝孔示意图，熔体从锥形的喷丝孔挤出，孔口处熔体有“胀大”现象（这是粘流体的特性，这里不多论述）随后喷丝丝条将进入拉伸工序。

图2.3为喷丝板示意图，板上钻有多排喷丝孔，以此实现同时生产上千条纤维。

1.3纺粘布特点

通过上面的学习我们对纺粘布的生产已有了基本的了解，现在我们来讲述纺粘布的特点，以加深对纺粘布的认识。

结构特征：

1）布表纤维毛头少：由于纺粘布是长丝铺网而成，一般情况下布表面纤维毛头少，可以用图2.4手比法鉴别是否为长丝。

注意：这是长丝铺网是纺粘布的最主要特征，也是判定纺粘布的主要方法。

2）布表有轧点：图2.5是显微镜下，纺粘布表面状态，这里我们可以清晰看见长丝纤维和轧点——小方块部分，在对热轧工艺介绍的时候，我们已经提出轧点的概念，在这里我们就能更加了解轧点的实际含义。值得注意的是：热轧只是一种加固工艺，它并非纺粘布的判别标准。

熔纺无纺布常识（下）

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2.熔喷法无纺布（简称熔喷布）

纺粘布是将高聚物熔融纺丝，由喷丝孔挤出的熔体在高温高速气流的拉伸下，形成超细短纤维，纤维落入网帘依靠自身的热量粘合所生产的无纺布。