一、概述
熔噴法非織造布主要用作復合材料、過濾材料、保溫材料、衛(wèi)生用品、吸油材料及潔凈布(擦布)、電池隔膜等,廣泛應用于如醫(yī)療衛(wèi)生、汽車工業(yè)、過濾材料、環(huán)境保護等領域。
從圖1-32可看到,在國外,熔噴法非織造布主要用作兩步法SMS材料和醫(yī)療衛(wèi)生用材料及包覆材料,另外擦拭和吸收材料、過濾及阻隔材料也是熔噴布的重要用途。各種典型用途的熔噴法非織造布規(guī)格見表1-8,國內熔噴法非織造布的應用領域及份額見表1-9。
(一)醫(yī)用防護
由于熔噴布與紡粘布復合的材料有較高耐靜水壓能力,有良好的透氣性和過濾效果,特別是與膜復合的材料,具有良好的阻隔性能,對非油性顆粒的過濾效率可達99%以上。
如用定量規(guī)格為60-100g/㎡d復合材料制成的醫(yī)用防護服,能有效地阻隔微生物、顆粒和流體,對類似SARS病毒(尺寸為45nm)、HIV病毒(尺寸為90nm)有很好的防護作用。
(二)空氣過濾用材料
經(jīng)過靜電駐極處理的熔噴復合材料,用于空氣過濾時,具有初始阻力低、容塵量大,過濾效率高【在32L/min流量狀態(tài)下,對0.3um粒徑的過濾效率可達99.9%,阻力僅為117.7Pa(12mm水柱)】等特點,廣泛用于電子制造、食品、材料、化工、機場、賓館等場所的空氣凈化處理。
熔噴法非織造布主要用作復合材料、過濾材料、保暖材料、衛(wèi)生用品、吸油材料及潔凈布(擦布)、電池隔膜等,廣泛用于如醫(yī)療衛(wèi)生、汽車工業(yè)、過濾材料、環(huán)境保護等領域。
(三)液體過濾用材料
熔噴法非織造布還可用作液體過濾材料,能過濾0.22~10um粒徑的顆粒。如細菌、血液及大分子物質。主要應用于電子工業(yè)的感光抗蝕劑的過濾,醫(yī)藥工業(yè)藥物、生物、合成血漿產(chǎn)品過濾,食品工業(yè)的飲料、啤酒和唐將過濾,電鍍液精濾,水廠凈水過濾,自來水凈化過濾,點解水制氫裝置,環(huán)境廢水過濾等。
(四)保溫材料
熔噴法非織造布具有比表面積大、空隙小、空隙率高等特點。如平均直徑為3um【相當于纖維平均線密度為0.0638dtex(纖度為0.058旦)】的熔噴法非織造布纖維的必變面積達14617cm2/g,而平均直徑為15.3um【相當于纖維平均線密度1.65dtex(纖度為1.5旦)】的紡粘法非織造布纖維的比表面積僅為2883cm2/g。
由于空氣的熱導系數(shù)比一般的纖維小很多,熔噴法非織造布孔隙內的空氣使其熱導系數(shù)變小,穿透熔噴法非織造布纖維材料傳導的熱量損失就很少,而且無數(shù)超細纖維表面積的靜止空氣阻止了由于空氣的流動而發(fā)生的熱交換,因而使其具有很好的隔熱、保溫作用。
聚丙烯(PP)纖維是現(xiàn)有纖維材料中熱導系數(shù)最小的品種,經(jīng)過特殊處理【如加入35%的高特(粗旦)PET三維卷曲纖維】的由PP纖維制造的熔噴保暖絮片,保溫性能是羽絨的1.5倍,是普通保暖棉的15倍。特別適用于制作滑雪服、登山服、被褥、睡袋、保暖內衣、手套鞋履等。定量為65~200g/m2的產(chǎn)品已被用于制作寒冷地區(qū)軍人的保暖服裝。
(五)吸油材料
由于PP纖維具有很好的疏水親油性,密度小(0.91g/cm3),吸水率低(0.01%),回潮率為0.05%,具有不溶于油類和耐酸堿等穩(wěn)定的化學特性,是非常優(yōu)良的吸油材料。PP原料生產(chǎn)的熔噴法非織造布的吸油量是自重的15~17倍,吸水量是自重的0.71~1倍。具有吸油速度快,吸油后能長期浮在水面,可重復使用等特點,是目前最常用的吸油材料。
(六)擦拭及產(chǎn)業(yè)用材料
熔噴布還是優(yōu)良的擦拭材料,可用于精密儀器、設備的清潔、擦拭,也可用作家庭生活擦拭布。為了防止在使用中纖維脫落,影響使用,常使用低溫熱軋工藝來增加熔噴布的表面強度。
熔噴布是優(yōu)良的隔音、緩沖材料,在建筑、汽車制造領域得到廣泛的應用。
熔噴法非織造布是采用熔噴法工藝制造的非織造布,也屬于直接使用熔體紡絲成網(wǎng)工藝制造的產(chǎn)品。
二、熔噴法非織造布生產(chǎn)流程
美國埃克森公司在20世紀60年代開始了熔噴技術的研究,并最早取得了技術專利。這個工藝目前仍為熔噴法非織造布行業(yè)廣泛使用的主流生產(chǎn)工藝,其特點是采用單排噴絲孔,用熱氣流牽伸,牽伸熱氣流從噴絲板的兩側呈一定角度吹出。
熔噴法非織造布生產(chǎn)工藝是采用高熔融指數(shù)(簡稱為MFI)的聚合物切片、經(jīng)過擠壓加熱、熔融成為流動性能很好的高溫熔體后,利用高溫、高速的熱氣流將從噴絲板中噴出的熔體細流吹散成很細的纖維,在接收裝置(如成網(wǎng)機)上聚集成纖網(wǎng)、并利用自身的余熱互相粘結成布的生產(chǎn)過程。
具有工藝流程短(從投料到形成產(chǎn)品僅需十多分鐘時間),設備簡單(如一般的生產(chǎn)線都不需要固結纖網(wǎng)的設備),纖維細(纖維直徑達到微米級甚至亞納米級),產(chǎn)品的性能多樣化等特點。
熔噴法是目前制造精細過濾材料及高阻隔性能材料的重要工藝,也是制造納米材料的一種方法,是一種仍在迅速發(fā)展的技術。
熔噴法非織造布工藝的首個英文字母為“M”,因此熔噴布也成為“M”布,熔噴系統(tǒng)也簡稱為“M”系統(tǒng),有時也稱為“MB”系統(tǒng)。一般獨立的熔噴法非織造布生產(chǎn)線大多僅有一個紡絲系統(tǒng),也可根據(jù)市場要求在生產(chǎn)線中配置兩個或更多個熔噴系統(tǒng),組成MM或MMM型生產(chǎn)線。
在SMS生產(chǎn)線中,MB系統(tǒng)是重要的系統(tǒng),對產(chǎn)品的應用性能(透氣性、阻隔能力)有很大的影響,為提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品的質量,在一條生產(chǎn)線中會配置有多個MB系統(tǒng)。
熔噴法非織造布是20世紀50年代首先在美國研制成功的,我國也曾在60年代初進行過研制。它由高熔融指數(shù)的聚丙烯切片直接紡絲成布,是一種高新技術產(chǎn)品。目前,美國的年產(chǎn)量約為l5萬,t我國的年產(chǎn)量為5000t。熔噴法非織造布的生產(chǎn)過程是:將聚丙烯切片(FR400-1200)通過螺桿擠壓機使其熔融,經(jīng)過噴絲孔將其噴出成為纖維狀,并在高速(13000m/min)熱氣流的噴吹下,使之受到強大拉伸,形成極細的短纖維,這些短纖維被吸附在成網(wǎng)簾上,由于纖維凝聚成網(wǎng)后仍能保持較高的溫度,從而使纖維間相互粘連成為熔噴法非織造布,最后進行成卷打包。
1、螺桿擠出機;2、計量泵;3、熔噴裝置;4、接收網(wǎng);5、卷繞裝置;6、喂料裝置。
熔噴法非織造布連續(xù)性生產(chǎn)線的設備高約6m,寬約5m,長約20m,其生產(chǎn)設備如下:
(1)螺桿擠壓機:螺桿直徑一般為100~120mm,長/徑比為30,其目的是將切片熔化。
(2)計量泵:其作用是精確計量,控制產(chǎn)量和纖維的細度,為齒輪泵,將熔體連續(xù)輸送到噴絲頭。
(3)熔體過濾器:其作用是將熔體中的雜質過濾掉,以免堵塞噴絲孔。
(4)輸送網(wǎng)簾:將熔噴纖維均勻接收鋪在網(wǎng)上,向前輸送,其下面有吸風機,將上面下來的熱風排出。
(5)紡絲箱體:是熔噴工藝的關鍵設備,有1塊長條形噴絲板,板上布滿一長列噴絲孔,一般每m長約有1500個噴孔。噴絲板兩側面裝有熱空氣噴管,下裝有熱空氣噴孔,與噴絲孔成50b角,使纖維噴出之后,即刻用高速熱空氣進行氣流拉伸,把纖維吹斷,成為超細纖維。
(6)喂料系統(tǒng):由3個計量斗組成,分別用于計量白色切片、色母粒、添加劑,3種組分進入下面的混合攪拌器混合均勻,即投入生產(chǎn)。
(7)熱風機與加熱器:提供紡絲氣流拉伸時所用的熱空氣的溫度與壓力,用電加熱,耗電量較大。
(8)卷取機采用全自動卷取,將熔噴布成卷包裝。熔噴法非織造布的纖維特點是超細,其纖維直徑最小可達到0.5Lm,一般在1~5Lm之間。纖維越細,熔噴布質量越好,但產(chǎn)量相對減少。由于纖維超細,其比表面積大,吸附能力強,這是熔噴布最突出的優(yōu)點。
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