第八章《熔喷非织造布》 非织造布技术
熔喷非织造布技术
熔喷非织造布技术令狐采学一、熔喷非织造布技术简介1、熔喷法熔喷法是将高聚物熔体通过高速高温气流喷吹，使熔体细流受到极度拉伸而形成超细纤维，然后凝聚到多孔滚筒或成网帘上形成纤网，再经自身粘合或热粘合作用得以加固而制成非织造布的一种生产技术。
熔喷工艺流程示意图2.熔喷非织造布工艺特点熔喷工艺流程短，设备简单(不需要固结纤网的设备)，生产效率高；能耗大，成本较高，对其应用领域的扩大有一定的消极影响；纤维极细(纤维直径达微米级甚至纳米级)，比表面积大，纤网孔隙率高，纤网均匀度好，柔软蓬松，尤其适用于过滤、吸液和保暖材料等；纤维和纤网强度低，取向度低，耐磨性差。
二、熔喷非织造布生产设备以Reifenhause公司的MB2400全自动熔喷生产线为例：整套熔喷设备由主机、加热系统、润滑系统、液压系统、冷却系统、电气控制系统等。
主机主要由喂入系统、螺杆挤出机、过滤装置、计量泵、熔喷模头组合件、接收装置和卷取机构。
生产聚酯及聚酰胺等熔喷非织造材料时，还需要进行切片干燥、预结晶。
1.喂料系统喂料系统采用德国AZOGMOHCO公司的P-320-38G 型三级料箱计量混料系统。
喂料系统由3个料桶组成：1个主料桶、2辅料桶，主料桶加入聚合物切片，两个辅料桶分别加入色母粒和功能母粒，且通过PLC/SBBL自动控制主料、色母粒及抗静电剂的比例和喂入量。
三级料箱计量混料系统料桶示意图实行定时定量喂料，满足挤出量的要求通过PLC/SBBL 控制系统自动控制切片、色母粒和功能母粒的比例；每一料桶有一料位水平指示仪，显示计量桶中料的高度，由程序监控。
混合作用定量加入的粒料在混合计量桶内进一步混合，桶内有一个螺旋搅拌器，通过搅拌使各种粒料混合均匀，再通过喂入管喂入螺杆挤压机。
2.螺杆挤压机在螺杆挤出机的进料端，聚合物切片要与稳定剂、增白剂等添加剂及色母粒等必须的原料，经过充分搅拌混合后进入螺杆挤出机，加热成熔体。
采用RH801单螺杆挤压机。
熔喷法非织造布—熔喷工艺流程
—— 熔喷工艺流程
熔喷工艺流程
熔喷工艺流程
熔喷法基本工艺流程：
熔体准备
过滤
计量
熔体从喷丝孔挤出
熔体细流牵伸与冷却
加固
NONW熔体准备 :
聚酯、聚酰胺等切片进行干燥，干燥后采用 螺杆挤压机对切片进行熔融并输送熔体（过 程同纺粘法）。
过滤： 计量： 熔体从喷丝孔挤出 :
滤去杂质和聚合反应后残留的催化剂。
采用齿轮计量泵精确控制纤维细度和产品的 均匀度。
熔体从模头喷丝孔挤出的历程同纺粘法。
熔体细流牵伸与冷却 :
同纺粘法。
第八章《熔喷非织造布》 非织造布技术 教学课件
§8-3 熔喷生产流程与设备
德国Reifenhauser公司的熔喷生产线
§8-3 熔喷生产流程与设备
区段温度不同。 生产过程顺利与否
影响 产品性能
例： 产品 进料段 /ºC 压缩段 /ºC 计量段 /ºC
甲 170
270
275
乙 175
275
280
丙 180
280
290
§8-4 熔喷产品性能与应用
3、热气流速度
熔喷工艺中重要的工艺参数，影响纤维细度与产 品性能。
当其他参数一定，热空气速度越大，则聚合物熔 体细丝受到的牵伸作用越大，纤维越细，手感软。
聚合物挤压法非织造布
定义： 利用化学纤维的纺丝原理，在聚合物纺丝成
形过程中将纤维直接铺置成网，然后采用机械 的、化学的或热的方法来加固纤维网而制成的 非织造布。
分类： 熔喷法 纺丝成网法 膜裂法
§8-1 熔喷工艺发展历史与特点
三、熔喷非织造工艺的特点
➢ 工艺流程短，生产效率高。 ➢ 超细纤维网结构，均匀度好，手感柔软。 ➢ 过滤、阻菌、吸附、屏蔽、绝热等方面有突出的优点。 ➢ 纤维取向度较差，强力低。 ➢ 能源消耗大，1千克熔喷非织造布需3-8度电。
5、螺杆挤压机的挤出速度 影响产品强度与生产速度。 其他条件一定，挤出速度增大，形成纤维
直径较粗，强度增大；挤出速度过大，牵伸不 充分，粘合纤维数量减少，强度减小。
聚合物熔体挤出量越大，则整条熔喷生产 线的生产速度越高，产量也越大。
熔喷知识
熔喷法非织造布基本知识一、熔喷法非织造布熔喷技术源于20世纪50年代，是冷战时期，美国海军为了收集高层大气中的放射性微粒而研发的一种制造具有超细过滤效果材料的空气过滤技术。
熔喷法非织造布生产工艺（Melt Blown）是一种由熔体直接纺丝成网工艺，熔喷法非织造布是采用熔喷法工艺制造的非织造布。
常将熔喷法非织造布简称成为熔喷布，用“M”，“MB”代表熔喷法非织造布生产系统或产品。
二、熔喷法非织造布生产工艺图1熔喷法非织造布工艺流程示意图注：图中的T—温度，F—流量，V—速度目前，熔喷法非织造布生产工艺主要有Exxon和Biax两种，其中绝大部分为埃克森（Exxon）工艺，其特点是采用单排喷丝孔，高温的聚合物熔体从喷丝板中央的喷丝孔喷出，然后被从两侧以一定角度吹出的高温气流牵伸，最后在收集装置上依靠纤维的余热自固结成熔喷布。
三、熔喷法非织造布生产线的组成熔喷法生产线的设备简单，各系统的功能与基本设备包括：1.熔体制备系统，将聚合物原料加工成品质均匀，压力稳定的纺丝熔体：原料输送、计量混合、螺杆挤压机、熔体过滤器、纺丝泵；2.牵伸气流系统，产生高温牵伸气流：牵伸风机、空气加热器；3.纺丝系统，将熔体纺制成超细纤维：纺丝箱、喷丝板组件；4.接收装置，接收纤网并凝聚成布：接收装置、成网风机；5.收卷装置，收卷熔喷布并进行分切：卷绕机四、熔喷法非织造布生产工艺流程熔喷法非织造布生产工艺具有工艺流程短（从投料到形成产品仅需十多分钟时间），图2 熔喷法非织造布的生产流程聚合物原料由输送装置经过计量、混合后，进入螺杆挤压机加工熔融成为熔体。
在滤除杂质后，进入纺丝泵（计量泵）。
经过计量加压后，即成为压力稳定、流量稳定、分布均匀的熔体，这些高温熔体进入纺丝箱后，由其内部的熔体通道均匀分配至喷丝组件。
另一方面，由牵伸风机产生的压力气流进入空气加热器后，便成为高温的牵伸气流，由管道送入纺丝箱内的牵伸气流通道，然后从喷丝板两侧的通道对着从熔喷头喷出的熔体喷射，熔体在这种高温、高速气流的作用下被牵伸成微米级的超细纤维。
熔喷法无纺布生产工艺的介绍(完整版)
聚合物原料
工艺参数
在线参数
离线参数
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在线参数：在熔喷生产过程中可按需要调节的参数， 如熔体挤出量、熔体温度、拉伸热空气的温度和初始 速度、接收距离等。 离线参数：只能在设备不运转时才能调节的参数，如 喷丝孔的形状、拉伸热空气通道尺寸和夹角等。
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（一）聚合物 聚合物分子量越低，熔融流动指数(MFI)越高，熔
第八章 熔喷法 （Melt Blowing）
1
第一节 概述 第二节 熔喷的工艺原理与设备 第三节 熔喷用原料 第四节 熔喷产品性能和应用 第五节 熔喷的技术进展
2
第一节 概 述
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世纪50年代初。
20世纪50年代初，美国海军实验室为收集核试验产生 的放射性微粒，开始研制具有超细过滤效果的过滤材料， 1954年发表研究成果。
体粘度越低，越能适合于熔喷工艺较弱的牵伸作用。 熔融指数越高，熔喷形成单纤维的强力越低，纤网
的强力也低。
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熔融指数(MFI)与熔喷非织造布拉伸强力和顶破强力的关系
熔融指数(MFI)与熔喷非织造布断裂伸长的关系
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实际生产中，应选用MFI大的聚丙烯还是小呢？ MFI小：可生产强力较高的熔喷非织造布。 MFI大：产量高、能耗低。因此当前趋势是采用较高 的MFI原料。 最早应用的聚丙烯，其分子量高，MFI较低 （12g/10min）。 随科技的进步，MFI为12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，其MFI 高达1500（进口）。
9
1.上料机 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， 可按整个生产线的产量来设定单位时间的送料量。
熔喷法无纺布生产工艺介绍
二、工艺流程与设备 （一）熔喷的工艺流程
聚合物准备→熔融挤压→计量泵→熔喷模头组合件→ 备：上料机、螺杆挤出机、计量泵、熔喷模头 组合件、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 设备主要有模头清洁炉、静电施加装置和喷雾装置等。
头的加工精度要求高，故模头制造成本昂贵。 喷丝孔常呈单排排列，长径比大于10。
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Exxon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 成一排喷丝孔。
该种结构可得到较大的喷丝孔长径比，模头清洁
较方便，但加工精度和装配精度要求高，目前应用
较少。
16
Kasen公司熔喷模头
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（1）聚合物熔体分配系统 保证聚合物熔体在整个熔喷模头长度方向上均匀流
动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。
目前熔喷工艺中主要采用衣架型聚合物熔体分配系 统（T型分配系统不能均匀分配流体）。
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衣架型熔体分配系统示意图
歧管
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研究表明，歧管倾斜角度对分配系统出口处的流率
纤网强力除取决于纤维本身的强力外还取决于纤维 之间的热粘合程度。热粘合程度受接收距离(DCD)的影 响尤为显著。
热空气
聚合物熔体
热空气
冷却气流
冷却气流 接收装置
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DCD↓，热空气冷却和扩散不充分，粘合效果得到 改善，产品蓬松度下降（纤维多呈团聚状）。产品强 力提高。
DCD↑，熔喷非织造布强力（拉伸、顶破撕破强力） 及弯曲刚度均下降；透气率增长。
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1.上料机 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， 可按整个生产线的产量来设定单位时间的送料量。
熔喷法无纺布生产工艺介绍
熔喷法无纺布生产工艺介绍在现代工业生产中，熔喷法无纺布作为一种重要的非织造材料，具有广泛的应用领域和独特的性能优势。
那么，什么是熔喷法无纺布生产工艺呢？让我们一起来了解一下。
熔喷法无纺布的生产工艺原理其实并不复杂。
简单来说，就是将高分子聚合物，比如聚丙烯，通过加热融化成熔体，然后让这些熔体从特制的喷丝孔中高速喷出，形成纤细的纤维。
这些纤维在喷出的瞬间，受到高速热空气的拉伸和冷却作用，迅速固化并形成超细的纤维，最终随机地沉积在接收装置上，形成无纺布。
要实现这一生产过程，需要一系列复杂而精密的设备和工艺步骤。
首先是原料的准备。
通常选用的聚丙烯原料需要具备特定的分子量和分子量分布，以保证熔体的流动性和纤维的质量。
在进入生产环节之前，原料要经过严格的干燥处理，去除其中的水分，否则会影响产品的质量。
接下来是熔喷的核心环节——挤出和喷丝。
原料在挤出机中被加热到熔融状态，然后通过计量泵精确地输送到喷丝板。
喷丝板上有成千上万的细小喷丝孔，每个孔的直径通常在 01 到 05 毫米之间。
熔体在高压作用下从这些小孔中喷出，形成纤细的纤维流。
在纤维喷出的同时，高速热空气从喷丝板两侧吹出。
热空气的作用至关重要，一方面它能够对纤维进行拉伸，使其变得更细更长，从而提高纤维的细度和强度；另一方面，它能够迅速冷却纤维，使其固化定型。
纤维在空气中飞行一段距离后，会随机地沉积在接收装置上，形成无纺布。
为了增加无纺布的强度和均匀性，通常会在接收装置上施加一定的静电场，使纤维能够更有序地排列和沉积。
在生产过程中，工艺参数的控制对于产品的质量起着关键作用。
例如，熔体的温度、挤出压力、热空气的温度和速度、接收距离等都会影响纤维的细度、长度、强度和分布，进而影响无纺布的性能。
熔喷法无纺布具有许多优异的性能。
由于纤维非常细，其表面积大，因此具有良好的过滤性能，能够有效地过滤空气中的微小颗粒，如灰尘、细菌和病毒等，这使得熔喷法无纺布在医疗卫生、环境保护等领域得到了广泛的应用，比如制作口罩、防护服和空气过滤器等。
非织造布主要工艺技术及特性
非织造布主要工艺技术及特性非织造布主要工艺技术及特性1、纺粘非织造布技术纺粘非织造布是利用化学纤维纺丝成型原理，将聚合物挤出、拉伸而形成连续长丝后铺置成网，纤网再经过自身粘合、热粘合、化学粘合或机械加固方法制成非织造布。
在纺粘非织造布中，丙纶纺粘布比重最大可占到70%左右，其次是涤纶纺粘布约占18%左右，另外还有锦纶纺粘布及少量的功能化纺粘布。
丙纶纺粘布的特性：（1）丙纶纺粘布以聚丙烯树脂为主要生产原料，密度仅0.91，较多元酯、锦纶等材质为轻；（2）同基重制品厚度较厚，具有蓬松性；（3）成品柔软度适中，具有舒适感；（4）拨水透气性好。
PP树脂不吸水，含水率零，制品拨水性佳，且由100%纤维组成，具有多孔性，制品透气性佳，易保持布面干爽；（5）无毒、无刺激性。
PP纺粘制品不含其他化学成分，无毒、无异味且不刺激人体皮肤；（6）抗化学药剂。
PP树脂属化学成分钝性物质，抗化学侵蚀强度佳，产品不受侵蚀而影响强度；（7）抗菌性较好。
不发霉并能隔离存在液体内细菌及虫类的侵蚀；（8）物理机械性能佳。
制品强度较一般短纤产品为佳，强度无方向性，纵横向强度相近；（9）加工容易。
PP树脂属热可塑型树脂，除可以用一般针车加工外，亦可以用高周波热熔缝合方式加工；涤纶纺粘布的特性：（1）高强度，具有较好的拉力强度；（2）具有良好的耐热性，可在120℃环境中长期使用，在150℃环境中也可使用一段时间；（3）耐老化、抗紫外线、延伸率高、隔音； (4) 具有较好的稳定性和透气性；(5) 耐腐蚀性较好，对酸及一般非极性有机溶剂有极强的抵抗力；（6）无毒、耐微生物、能防蛀、不受霉菌等作用；纺粘非织造布广泛应用于家庭用品、包装用品、装饰行业、农业用布、防水材料、高档透气（湿）防水材料基布、过滤材料、绝缘材料、电器、加固材料、支撑材料、汽车装饰材料、复合膜基布、婴儿和成人尿布、卫生巾、防护用品、一次性卫生材料等领域。
纺粘无纺布工艺流程聚合物（聚丙烯+回料）――大螺秆高温熔融挤出――过滤器――计量泵（定量输送）――纺丝（纺丝入口上下拉伸抽吸）――冷却――气流牵引――网帘成网――上下压辊（加固）――轧机热轧（加固）――卷绕――倒布分切――称重包装――成品入库纺粘无纺布的技术类型世界上纺粘无纺布技术主要有德国莱芬的莱科菲尔技术、意大利的STP技术、日本的神户制钢技术等。
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§8-2 熔喷工艺采用原料
2、聚酯(PET) 聚酯纤维工业化生产始于1953年，其性能优 良，强度和弹性模量较高，耐热和耐日晒性能优 良，熔喷工艺应用较多的原料之一。 聚酯的熔点比聚丙烯要高得多，MFI比聚丙 烯低。
§8-2 熔喷工艺采用原料
3、聚酰胺(PA) 聚酰胺纤维是世界上最早投入工业化生产的 合成纤维。聚酰胺66发明于1935年，通过进一步的 研究，于 1937 年又发明了用熔体纺丝法制造 PA66 纤维的技术。 1938 年，德国的 Schlack 发明了制取 PA6及生产纤维的技术，于1941年开始工业化生产。 熔喷工艺所用的聚酰胺主要是PA6，但用量不 及PP和PET。
§8-3 熔喷生产流程与设备
一、熔喷工艺流程 熔喷非织造工艺是采用高速高压热空气流 对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸， 由此形成超细纤维并收集在凝网帘或滚筒上， 再经自身粘合或热粘合而成为熔喷法非织造布。 熔喷工艺流程为： 聚合物喂入→熔融挤出→纤维形成→纤维 冷却粘合→切边卷取→后整理
§8-3 熔喷生产流程与设备
§8-1 熔喷工艺发展历史与特点
三、熔喷非织造工艺的特点
工艺流程短，生产效率高。 超细纤维网结构，均匀度好，手感柔软。 过滤、阻菌、吸附、屏蔽、绝热等方面有突出的优点。 纤维取向度较差，强力低。 能源消耗大，1千克熔喷非织造布需3-8度电。
§8-2 熔喷工艺采用原料
1、聚丙烯(PP) 聚丙烯是熔喷工艺应用最多最早的一种聚合 物。熔喷工艺应用的是普通纤维级聚丙烯原料， 其分子量高，熔融流动指数（MFI）较低，通常 只有12g/10min。该种聚丙烯在熔喷时必须借助 于螺杆挤出机的超高温和剪切作用来降解。 随科技的进步，MFI为12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，其MFI高达1500 g/10min 。聚丙烯 MFI的提高，可降低螺杆挤出机的工作温度，提 高熔体流动速率，延长熔喷模头寿命，降低能耗， 同时给选用添加剂以更大的灵活性。
§8-1 熔喷工艺发展历史与特点
二、国内发展简况
20世纪50年代末，核工业部、北京化工研究院开始研究。
20世纪80年代，上海纺织科学研究院和中国纺织大学联合研制 出了间歇式熔喷非织造生产线，数十条简易设备投入生产。 20世纪90年代天津泰达、安徽奥宏、江阴金凤引进了3条连续 式熔喷非织造布生产线；02年，天津泰达又引进2条生产线； 04年，山东俊富引进1条生产线。 截至2005年底，国内共有连续式生产线23条，间歇式生产线 300余条，年生产能力为3万吨，约占世界总产量的10%。
熔融流动指数定义
在一定的温度下，熔融状态的高聚物在 一定负荷下，10分钟内从规定直径和长度的 标准毛细管中流出的重量，单位为g/10min， 熔体指数越大，流动性越好。通常情况下， 聚合物分子量提高，则熔融指数减小。
§8-2 熔喷工艺采用原料
美 国 熔 喷 工 艺 常 用 的 聚 丙 烯 切 片 的 MFI 通 常 在 400~1200g/10min 之间，我国尚未批量生产，仍依赖于 进口。聚丙烯切片的MFI越高，则熔喷时能耗越小，但 强力低。 MFI高低选择视产品用途而定，对于吸油材料以及 保暖材料等，仅考虑纤维细度的话，可使用高MFI的切 片，产量高，能耗低。
生产辅助设备：模头清洁炉、喷雾装置等
§8-3 熔喷生产流程与设备
1、上料机 安装于挤出机料斗之上。主要作用是将聚合物切片定 时定量的喂给螺杆挤压机，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。 2、螺杆挤压机 主要作用是将聚合物切片加热成熔体，也可借其剪切 作用与热降解作用降低聚合物分子量，利于纤维成形。 3、计量泵 主要作用是定量地将聚合物熔体输出经过滤器过滤后 输入熔喷模头。 4、熔喷模头组合件 模头组合件是熔喷设备中最关键的部分，通常由以下 各部分组成：聚合物熔体分配系统，模头系统，牵伸热空 气管路通道，加热保温元件。
§8-2 熔喷工艺采用原料
4、乙烯类聚合物 熔喷工艺中应用较多的乙烯类聚合物有三种： 线性低密度聚乙烯 (LLDPE)，乙烯－醋酸乙烯共 聚物(EV用最多，与聚丙烯熔喷法非织造布 相比，采用 LLDPE为原料的熔喷法非织造材料具 有低得多的弯曲刚度，因此手感更柔软，悬垂性 更好。LLDPE耐γ射线照射的能力较好，因此更适 合于医疗卫生产品。
聚合物挤压法非织造布
定义： 利用化学纤维的纺丝原理，在聚合物纺丝成 形过程中将纤维直接铺置成网，然后采用机械 的、化学的或热的方法来加固纤维网而制成的 非织造布。
分类： 熔喷法 纺丝成网法 膜裂法
§8-1 熔喷工艺发展历史与特点
一、国外发展简况
1951年—1954年，美国海军研究所开始研究开发超细纤维过 滤材料，用气流喷射纺丝法生产出超细纤维非织造布，是熔 喷法非织造布的先驱。 20世纪60年代中期，美国Exxon公司进一步对熔喷工艺进行 改进，5年后生产出超细纤维，申请了专利。 20世纪70年代，其他公司研制熔喷非织造布技术，如美国３ Ｍ、德国Freudenberg、日本的旭化成、ＮＫＫ等 ；美国 Exxon公司将此技术转为民用，进入工业化生产。 20世纪80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，主 要供应商有美国的Accurate公司和J & M公司，德国的 Reifenhaeuser公司等。 21世纪，朝着复合化、细旦化、自动化等方向发展 。
第八章 熔喷法非织造布
§8-1 §8-2 §8-3 §8-4 熔喷工艺发展历史与特点 熔喷工艺采用原料 熔喷生产流程与设备 熔喷产品性能与应用
§8-1 熔喷工艺发展历史与特点
熔喷法非织造布是聚合物挤压法非织造布的 一种，它是指在抽丝的同时，采用高速高压热气 流或其他手段（如离心力、静电力）对挤出的熔 体进行拉伸，使其成为超细的无规则的短纤维， 然后凝聚到带有许多小孔的滚筒或网帘上形成纤 维网，再经自身粘合、热粘合或其他粘合方式加 固而制成的非织造布。
熔喷工艺原理
聚合物熔体 热空气 热空气
冷却空气 冷却空气
喷雾装置
至后道工序
接收装置
§8-3 熔喷生产流程与设备
熔喷过程
§8-3 熔喷生产流程与设备
二、熔喷系统组成 熔喷生产线的设备主要有： 上料机 螺杆挤压机 计量泵 熔喷模头组合件 空压机 空气加热器 接收装置 卷绕装置