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1SMS复合非织造布生产技术一.SMS复合法非织造布1.非织造布的定义非织造布也叫“无纺布”、台湾地区称“不织布”，国家标准称为“非织造布”。简单说就是一种不用“织”的布。非织造布生产技术是融合了化纤、纺织、造纸、皮革、塑料等行业特点的新技术。SMS复合非织造布是由纺粘法，熔喷法两种不同纺丝工艺纤网复合的产品，具有三层以上的多层结构。国际标准化组织和我国对“非织造布”都有标准的定义。2.符号的意义S:是英文SpunBond的第一个字母，是“纺粘法纺丝系统”的代号，有时也称“SB”系统M:是英文MeltBlown的第一个字母，是“熔喷法纺丝系统”的代号，有时也称“MB”系统SMS：是英文SpunBond/MeltBlown/SpunBond的第一个字母的缩写，是“纺粘法/熔喷法/纺粘法复合式非织造布”的统称，在一般表述时，并不考虑具体产品中所包含的各种纤网的层数及排列结构。生产SMS产品的设备叫SMS生产线，在设备型号或生产线标识中还经常有其他符号，其具体含义如下：X；是生产线中的一个未定系统，一般预留出安装位置，只有在描述设备时才出现“X”，而在描述产品时是不能带上这个“X”的。符号后面的“数字”是纺丝系统的编号，目前各制造商的数字2编号的方法和定义不统一，常见的有如下两类：一种是《纺丝系统代号》＋《由上游至下游的顺序编号》，这种编号的特点是能清晰表示某一个系统的纺丝工艺、及在成网机上的具体位置。如一条SSMMMS生产线，各系统的编号为；SB1，SB2，MB3，MB4，MB5，SB6。第二种是《同类型纺丝系统代号》＋《由上游至下游同类型纺丝系统的顺序编号》。这种编号的特点是明确表示采用同一纺丝工艺的系统数量、但无法确定在成网机上的具体位置。如一条SSMMMS生产线，各系统的编号为；SB1，SB2，MB1，MB2，MB3，SB3。SMS非织造布是阻隔型产品，产品的上、下两个表面必须为“纺粘纤网”，纺粘纤维直径较粗、较均匀、耐磨，纤维间的空隙很大，具有较好的机械力学性能，除了能为夹在中间的熔喷层纤网提供防护、加强作用外，在纤维直径较细时，还能提供一定的阻隔功能。SMS非织造布的阻隔性能主要由“熔喷层纤网”提供，熔喷纤维直径比SMS型产品更细，结构致密、平均孔径更小，但机械性能差。熔喷层的纤维密度越高，产品的阻隔性能也越好。4.制造SMS产品的主要方法目前，制造SMS产品的主要工艺有“一步法”，“两步法”，“一步半法”三种方法。（1）一步法这种工艺的特点是使用原料切片，利用纺粘法、熔喷法两种工艺，直接将原料熔融后纺丝成网，只要合理排列不同工艺的纺丝系统，就3可以使产品具有不同的结构，将各层纤网叠层复合后，一般都是用热轧机固结成布。图1莱芬豪舍公司“一步法”SMMS生产线示意图采用“一步法”工艺的生产线结构复杂，是当今技术含量最高的设备，代表了一个国家的非织造布装备的最高水平，购置价格很高。“一步法”的特点是熔体直接纺丝成网，各个纺丝系统的状态可独立调节，生产过程的可控性强，卫生条件好，运行速度高，能随意调整各层纤网的比例、可生产各种规格的SMS型产品，是当今的主流工艺。（2）二步法用二步法生产SMS产品时，按一定顺序，将纺粘布成品，熔喷布成品退卷，按顺序叠层，然后用热轧机固结，复合成SMS产品。实际上“两步法”工艺也就是广泛应用的叠层复合技术，还可以复合其他材料，并可根据材料或最终产品的要求，采用不同的方法，如超声波、热熔胶等将三层（或更多层）材料固结在一起。4（3）“一步半法”在二步法中，还可以将现场生产的熔喷层纤网代替熔喷布产品，从而派生出所谓“一步半法”复合工艺。这种一步法工艺的熔喷层含量能随意调节，能生产熔喷层含量较少的产品，运行速度也较快，有较高的生产效率，产品的质量也优于“两步法”。虽然设备的价格低于“一步法”、但要比“两步法”设备高很多。二．SMS生产线的经济技术指标1.代表性机型由于不同商家制造的SMS生产线基本都是使用Exxon的熔喷纺丝工艺，因此其差异主要表现在纺粘系统所使用的纺丝工艺。按应用机型的数量排序，目前我国SMS生产线纺粘系统应用的纺丝工艺顺次是：宽狭缝负压牵伸工艺，这是全球的主流工艺，其典型代表为德国的莱芬豪舍公司（Reifenhauser）的设备、绝大部分的国产机型也属这种工艺；其次是管式牵伸工艺，如意大利STP公司的设备；宽狭缝正压牵伸工艺，如美国诺信（Nordson）公司、日本NKK公司的生产线等。2.纺丝系统的组合方式目前我国几乎拥有世界上流行的所有机型，包括：SMS，SSMS，SMXS，SMMS，SSMMS，SSM-MS，SSMMXS，SMMMS，SMMM-S，SMMMXS，SSMMMS，SSMMMMS等，其中还有一次成网及二次成网两种成网方式。目前国产SMS生产线的纺丝系统组合形式有：5SMS，SSMS，SMXS，SMMS，SSMMS，SSM-MS五种。使用一次成网工艺的生产线只有一台成网机，所有纺丝系统的纤网都铺放在这台成网机上，这是当今常见的主流工艺（图2）。图2使用一次成网工艺的SMS生产线使用二次成网工艺的生产线有两台成网机，所有纺丝系统分别布置在两台成网机上，而产生的所有纤网最终都铺放在第一成网机上、并进行叠层复合，这是一种已有二十多年历史的成网方式（图3）。图3使用二次成网工艺的SMS生产线3.主要设备配置在SMS生产线中，主要的设备配置有：6纺粘法纺丝系统：宽狭缝（负压、正压）牵伸，管式牵伸；熔喷法纺丝系统：EXXON系统，快装式喷丝板：成网机：高速型，大型生产线一般配抗静电网带：热轧机：双辊、三辊，轧辊挠度补偿方式:S辊自动挠度补偿；中凸＋轴线交叉＋外加弯矩补偿型，小幅宽生产线会用加大辊径＋中凸＋轴线交叉补偿；在线后整理系统（选配系统）：KissRoll或喷盘上液系统，热风干燥；在线检测装置（选配系统）；表面缺陷检测；卷绕机：单接触辊或双接触辊型，锯齿形刀横切断，母卷直径≥1600～3200mm；注：“母卷”是指直接从生产线卷绕机卸下的未经切边及分切的长度很长，卷径较大的布卷。离线分切机：主动放卷型，圆盘形分切刀，母卷直径≥2000mm，自卷直径≥1000mm。注：“子卷”是指已经分切加工的、长度较短，卷径较小的最终产品布卷。4.生产线的技术指标SMS产品的性能、质量是纺粘法、熔喷法非织造布生产技术的综合反映，也代表了相关工艺技术的水平。（1）纺丝系统数量及排列方式目前国内已能制造有5个纺丝系统的生产线，引进生产线的纺丝7系统可达7个，都是使用聚丙烯（PP）原料，个别双组分生产线还用到PE；（2）产品定量范围（g/m2）一般为15～80g/m2，最新机型能生产10g/m2规格的产品，产品的定量越小，生产线的技术水平也越高；（3）薄型产品的均匀度均匀度CV值可达到≤3的水平，比一般的纺粘布好,有时用单个样品的最大偏差率来表示，一般应控制在±（4～6）%。（4）产品名义幅宽规格（m）生产线的规格以最终产品的幅宽来定义，有1.6m，2.4m，3.2m，4.2m，5.0m等。引进设备的幅宽都≥3.2m，国内还有一些与1.6m，2.4m幅宽规格相近的生产线。国产设备的幅宽主要有1.6m，2.4m，3.2m三种规格。（5）运行速度（m/min）国产设备的运行速度在200～400m/min，引进设备的运行速度在400～600m/min，最高可达800～1000m/min；（6）装机容量（kW或kVA）是指生产线中所有设备主流程设备、辅助设备、公用工程系统的装机功率（kW）或装机容量（kVA），与所使用的纺丝工艺和生产能力相关。装机容量偏小，可以节省投资成本，但设备的负载率会较高，可靠性下降，进行工艺调节的余地少，反应慢、调控能力较差。当设备8的负载率大于80%、甚至经常满载运行时，就是设备容量偏小的表现。装机容量偏大，会增加投资成本（包括公用工程系统），及供电系统的运行费用。但设备的负载率较低，可靠性上升，工艺调节空间较宽，反应快、调控能力较强。宽幅、多纺丝系统生产线的装机容量可大于5000kW。装机容量是决定生产线供电系统容量的依据，供电系统的容量（或变压器的容量）一般在装机容量的55%～65%范围。5.SMS生产线的经济指标（1）生产能力（kg/h）a.纺丝系统的生产能力（kg/m·h）是一个纺丝系统每一米幅宽在一小时内的“熔体挤出量”，是不考虑产品的合格品率的，计量单位为（kg/m·h），能便于对不同的系统进行比较。纺丝系统的总生产能力等于单位幅宽“产能”乘以“幅宽”，常用来估算原料的消耗量。国外PP纺粘系统的最大产能为240kg/m·h，熔喷系统为80kg/m·h；国产纺粘系统的最大产能为180kg/m·h，熔喷系统为50kg/m·h。在SMS产品中熔喷层的比例为20%时，引进生产线的SMS产品产能为400kg/m·h，SMMS产品产能为600kg/m·h，国产的SMS产能为250kg/m·h，SMMS产能为450kg/m·h，均比引进设备小。b.生产线的生产能力（kg/h）生产线的“生产能力”是所有纺丝系统生产能力的总和，这是一个理论值，除了在技术上用“kg/h”表示外，有时还会用一年的生产9能力“t/a”表示，与“实际产量”是不同的概念。当以“t/a”表示时，将与设备利用率或生产线的有效运行时间有关，更能体现生产线的技术水平，因此必须注明每一年的有效生产时间及产品的规格，否则没有实际意义。目前对“年有效运行时间”定义混乱，一般在7200～8000小时之间，导致同样配置的生产线，不同制造商报告的生产能力有很大差异。c.SMS生产线的生产能力由于SMS产品中的熔喷层比例会随着产品的性能要求而改变，因此SMS型生产线的生产能力除了与产品的定量规格有关外，还与纤网的比例分配、投入运行的纺丝系统数量等因素有关。另外，由于单个熔喷系统的挤出量仅为纺粘系统挤出量的四分之一左右，在SMS生产线中，在最大挤出量状态，熔喷层的最高比例仅为20%，如果大于此数，纺粘系统就要降速运行，生产线的实际挤出量就小于理论挤出量。而在比例小于20%时，如果生产线不能以更高的速度使纺粘系统满载运行，生产线的实际挤出量也小于理论挤出量，这也是一些生产线由于无法高速运行而导致实际产能偏低的原因。（2）产量（kg/h或t/a）产量是指纺丝系统或生产线在单位时间内的“合格产品”数量，实际“产量”会受市场因素，产品结构，管理水平，技术水平，合格品率，设备有效运行时间，人员素质等因素的影响。10（3）产能利用率生产线的“生产能力”是按理论挤出量计算的，并没有考核“设备利用率”和产品的“合格品率”；而“产量”则是真实的合格产品数量。因此，生产线的实际产量一般小于生产能力，一般为后者的（60～90）%，这个指标称为“产能利用率”，是反映生产线技术水平，企业管理水平，经营状况的最客观指标。目前，运营管理较好的生产线，其产能利用率可达80%～90%、甚至更高，而我国全行业的产能利用率多年来均处于＜70%的水平。（4）影响产能利用率的主要因素由于SMS型生产线的纺丝系统较多，正常情况下的设备利用率会比纺丝系统较少的生产线低，直接影响产能利用率，主要原因：a.由于熔喷系统喷丝板使用周期比纺粘系统短，换喷丝板的次数、频度会增加，会占用生产线较多的有效生产时间；b.与单个纺丝系统的生产线相比，设备数量多、故障也较多，停机时间增加；c.运行速度较快、设备容易发生故障，导致生产线停产的几率增加；d.正常情况下，SMS产品的一次合格品率会较低，主要原因：*.由于熔喷层外露容易发生缠热轧机轧辊现象，加上运行速度较快，“缩幅”现象增加。因此SMS生产线正常的铺网宽度要比独立的纺粘系统或熔喷系统更宽，因此要切除的边料较多，原料的一11次利用率（合格品数量/投料量）偏低。*.不同幅宽生产线的边料损耗率也不一样，生产线或产品的幅宽越窄，原料的利用率越低；按边料总幅宽均为250mm计算，不同幅宽生产线的边料损耗率如下：表1不同幅宽生产线边料损耗率幅宽（mm）16002400320042005200损耗率（%）13.519.437.255.