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NONWOVENS张立飞工艺与设备NONWOVEN聚合物直接成网法概述聚合物直接成网法非织造布的定义：利用化学纤维的纺丝原理，在聚合物的纺丝成形过程中使纤维直接铺置成网，然后纤网经机械、化学或加热方法加固而成非织造布，或利用薄膜的生产原理，直接使薄膜分裂成纤维状的制品（非织造布）。纺丝成网法（纺粘法、闪纺法、湿法纺丝成网）熔喷法膜裂法目前，纺丝成网工艺以熔融纺丝为主，溶剂纺较少，而湿纺未见有工业化生产的报道。NONWOVEN纺粘法工艺原理聚合物切片送入螺杆挤出机，经熔融、挤压、过滤、计量后，由喷丝孔喷出，长丝丝束经气流冷却牵伸后，均匀铺放在凝网帘上，形成的长丝纤网经热粘合、化学粘合或针刺加固后成为纺丝成网法非织造材料。工艺流程聚合物切片→切片烘燥→熔融挤压→纺丝→冷却→→牵伸→分丝→铺网→加固→切边→卷绕NONWOVEN螺杆挤出机至卷绕料斗计量泵纺丝箱冷却风牵伸装置分丝加固成网装置NONWOVEN原料输送及配料螺杆挤出机纺丝箱体计量泵纺丝组件冷却装置NONWOVEN熔体纺丝的主要设备——螺杆挤压机NONWOVEN去除水分防止水解：聚合度减低，强度降低防止气泡丝一般PA、PET湿切片的含水率0.4-0.5%常规纺：含水率0.01~0.02%高速纺：含水率0.003%~0.005%干燥后1、切片干燥目的一、切片干燥NONWOVEN提高切片的含水均匀性，使纺丝稳定吸附水吸附在切片表面和细小缝隙中的吸附水，所占比例较大，容易去除(必须排除，一般用加热抽真空出去)切片含水结合水存在于切片内部的氢键结合水，所占比例较小，难以去除（不能完全排除，干燥的关键是减少结合水）NONWOVEN提高切片的结晶度和软化点含水无定形PET：软化点70~80℃干燥后（0.01%）:软化点210℃这使得切片进入螺杆挤出机后，不易在进料段软化发生环结阻料现象。切片干燥的主要目的：提高切片的干燥质量，使其含水率尽可能低，并力求均匀，尽可能减少纺丝过程聚合物的粘度下降，保证成品质量。NONWOVEN无定形结构PET切片烘燥后具有一定结晶度的PET切片NONWOVEN通常以热空气干燥PET切片，可分两个阶段：第一阶段为预结晶阶段，热空气温度为120~150℃；第二阶段为干燥阶段，热空气温度为160~180℃。预结晶可提高PET切片的软化点，从而使切片不易粘连，为加快干燥速度创造有利条件。2、切片干燥原理NONWOVEN切片干燥设备间歇式干燥机（真空干燥机）连续干燥设备回转充填式BM式KF式连续式瓶片短纤切片干燥机FBM158系列连续干燥机倾斜式真空干燥机NONWOVEN3、切片干燥设备NONWOVEN切片进出口回转接头检修进出口夹层内通入蒸汽或导热油真空抽吸（一）真空转鼓干燥装置组成转鼓部分（主体，倾角250）抽真空部分（真空泵及附属装置）加热部分参数：容量700~6000kg，干燥时间10~24h，真空度一般大于740Pa。特点：干燥质量高，更换品种容易，可在较低温度下干燥切片，适合易氧化或热敏性的高聚物。干燥过程中特性粘度降低小，但干燥时间长，产量低，不适合连续化生产，一般用于小批量、多品种及一些特殊品种的生产。NONWOVEN15真空转鼓干燥装置NONWOVEN抽真空系统的管线与转鼓之间采用特殊的结构连接。轴头中有1根真空管，其左端与真空系统相连，右端伸入转鼓内，其上接弯管，弯管伸入转鼓上部空间，并在顶部装有除尘器，防止粉末通过真空管抽出。转动的轴头与不转动的真空管之间采用填料密封。抽真空部分NONWOVENNONWOVENNONWOVEN（二）RD型回转圆筒干燥装置（由回转圆筒和热风循环系统组成）设备结构简单，连续化操作，生产能力大，干燥时间短、操作方便、干燥效率高，但由于切片停留时间不一致，造成干燥后的切片含水量不均匀。因此，一般其后需设置充填干燥器。回风切片热风回转圆筒抄板NONWOVEN由于抄板形成的斜锥体内腔和下落时热风的吹动，切片被逐渐移向出料端。切片的剧烈运动，可防止切片在高温下发生粘结，但由于切片下落的高度不同，鼓风向前吹移的距离不同，因而不能保证切片先进先出．使得干燥后的切片含水不够均匀。湿切片进入回转圆筒后，随筒体缓慢旋转，被内壁上的抄板带到一定的高度，逐渐散落下来，并被热风吹拂，切片温度迅速升高，将水分蒸发并带走．同时发生结晶，软化点升高。NONWOVEN（三）充填式干燥装置可保证切片干燥时间一致，干燥质量较好，可直接连续喂入螺杆挤出机料斗，设备也较简单。直立圆筒，上半区装有立式搅拌装置，切片在搅拌下完成预结晶，经中部炉栅搅拌器落入下半区，再充分干燥至纺丝要求的含水率。切片空气干切片水平搅拌柱式搅拌NONWOVEN过滤器除湿器缓冲器加热器沸腾干燥器空气切片振动筛除尘器预结晶器干切片干燥效率极高，适合大规模连续生产，但设备较复杂。（四）沸腾式干燥装置连续式NONWOVENKF式干燥器（德国KarlFisher公司生产的连续式气流干燥设备）（五）组合式干燥装置：预结晶器、充填干燥器和热风循环系统较好地运用了切片干燥原理，故干燥效率高，干燥质量好且稳定。NONWOVEN（1）干燥塔干燥塔分上下两段，上段是预结晶器5，下段是充填式干燥器7。预结晶器内有一特殊设计的搅拌器4，能使切片保持不断运动。预结晶器与充填式干燥器之间用可调式料位管6连接。干燥塔的特点是预结晶器与干燥器均为充填式，安装在一个塔内，设备简单，管道少．占地空间小。（2）热风系统KF公司：上下两区由开小孔的倒锥形不锈钢板分割，小孔尺寸小于切片，热风经小孔上升NONWOVEN布勒式干燥器（德国Buhler公司，习惯上成为BM式）预结晶器与干燥塔分开安装BM式干燥的预结晶有间歇和连续两种形式。NONWOVEN（1）干燥塔中心杆上有撞击棒，切片不断撞击到，粘结的粒子团块破碎分开。中心杆由气缸带动上下提升振动2~3次，加强了撞击，使出料干净。（2）热风系统预结晶风机、预结晶加热器和旋风分离器构成了结晶回风的加热和循环系统。BM式设备干燥系统主要的三个特点：预结晶时间短、干燥均匀性好、切片可经过多次混合而得到充分干燥。NONWOVEN干燥用热空气采用压缩空气沸腾式预结晶设备与充填式干燥器连在一起。整个系统简单、高效，操作容易，维修量低，运转中无任何调整，质量稳定，改变各种工艺参数靠自动控制系统来调整；以压缩空气为干燥气源可得到露点极低的干燥空气；压缩空气除湿成本低，能耗也低。罗森式干燥器（英国Rosin公司）NONWOVEN4、切片干燥工艺条件预结晶时间和温度温度：Tg~Tm，越高，结晶完成时间越短；但是湿切片开始接触温度较高，易发生粘连。沸腾床：不易粘连，T可达160~180℃，t:8~15min搅拌式：T可达120~140℃，t:8~15min转鼓干燥：T：120℃以下，t:8~15minNONWOVEN干燥温度T越高，t越短，干燥效果越好，但T太高，切片粘度降增加，变黄。温度不超过180℃.转鼓真空干燥：120~140℃热风干燥：160℃以上。干燥时间与干燥温度有关，一般在4h以上。风速大，干燥时间缩短，太大，切片粉尘增多。NONWOVEN5、切片干燥应注意的问题不同批号的切片不能混合使用防止异物混入切片，以免堵塞管道及时清除切片中的粉末确保干切片含水率的均匀性注意气候变化对空气露点的影响。NONWOVEN干燥切片的贮存：干燥后的切片含水率极低，容易重新吸湿，应防止干切片贮存过程中的重新吸湿。一般是将干燥的切片放入切片贮桶，标上批号及净重。大规模生产中，一般是将干切片用空气或氮气流直接输送至螺杆挤出机上的干切片贮桶中供纺丝用。PA在较高的出料温度下与空气接触，易氧化变黄。PA干切片一般用氮气输送，PET切片对氧的敏感性小，采用减湿后的干空气输送。还可以使用加入料桶的切片不冷却而保持一定的温度，进行热料纺丝，并通入热氮气流进行循环，进一步干燥。NONWOVEN熔融挤压：固体切片进入螺杆后，首先在螺杆进料段被输送和预热，继而经螺杆压缩段压实、排气并逐渐熔化，然后在螺杆计量段中进一步混和塑化，并达到一定的温度，以一定的压力输送至后道工序。二、纺丝NONWOVEN纺丝纺丝工艺过程与传统纺丝类似，为：熔融挤压→过滤→静态混和→计量→熔体分配→→挤出成形→冷却过滤可去除聚合物熔体中一些凝胶和细小的固体粒子。静态混和，是指聚合物熔体输送管道中静态混和器对聚合物熔体的均匀混和作用。计量和熔体分配可精确控制产量和纤维细度的一致性。聚合物熔体从喷丝孔挤出，经历入流、微孔流动、出流、变形和稳定的流变过程。NONWOVEN入流区孔流区出流区挤出膨化胀大流动速度急剧增大，动能增加。分子构象发生改变，贮存变形弹性能，“入口效应”流速不同，靠近孔壁速度小，孔中心速度大，存在径向速度梯度。聚合物熔体从微孔挤出后即产生“膨化胀大”现象，其原因是高弹形变的迅速恢复。直径较大的空间较小的微孔熔体稳定：熔体细流固化成为纤维，直径稳定NONWOVENNONWOVENNONWOVEN纺丝成网的主要设备——螺杆挤压机NONWOVENNONWOVEN1、切片输送、原料配备原料由人工拆袋倒人料仓，在料仓底部插进吸嘴。A、B、C分别由吸嘴及其接管抽送到受料器上部，在受料器的底部装有电动机驱动的注料齿盘，物料通过齿孔落入搅拌器的料斗，混合后进入螺杆挤压机三组分原料配比设备采用三组分配料装置，一为白色切片．一为色母粒，还有一个为添加刘。远距离输送原料最常用的是气流输送法，根据输送气流压力高低不同，气流输送可分为高压气流输送和低压气流输送；低压气流输送方法较多，而最常见的是真空上料系统。NONWOVEN2、螺杆挤出机纺丝成网工艺一般使用单螺杆挤出机，主要由熔融挤出系统（螺杆和套筒）、传动系统、加热和冷却系统和电器控制系统等构成。NONWOVEN熔融挤出装置：主要由螺杆和套筒组成，作用是将固体的物料挤压，外加热，使其熔融成均匀的熔体，并以一定的温度、压力和排出量从螺杆头部挤出，经熔体管道送至纺丝装置进行纺丝。加热和冷却系统：主要由铝套加热器和水冷却夹套组成，其作用是通过对套简的加热和冷却，保证高聚物在工艺要求的温度范围内挤出。NONWOVEN传动系统：主要由变速电动机和齿轮传动箱组成，其作用是保证螺杆以需要的扭矩和转速稳定而均匀地工作。电器控制系统：由温度、压力和转速控制系统构成，一方面通过熔体压力传感控制电动机按所需要的转速运转，另一方面通过测温元件控制加热、冷却系统按设定温度工作。NONWOVEN由电动机、联轴或皮带及皮带轮、减速箱、轴承及减速箱冷却系统等组成。通常使用直流电动机或变频调速电动机，功率大小取决于挤出物料的品种、非织造布的生产能力及螺杆结构等因素。对于年产3000t的PP纺粘生产线或年产3500t的PET纺粘生产线，挤出机电动机的功率约为160~180kw。其传动系统应保持挤出机机头的熔体压力始终处于基本稳定，从而实现纤维细度均匀不变。维持机头（滤后）压力稳定最常用的方法是采用压力反馈控制装置。（1）传动部分NONWOVEN挤出机筒选用耐温、耐压、高强度、耐磨的合金钢或内衬合金钢的复合管材。机简加热系统：分为电阻加热器、电感加热器、以油或蒸汽为介质的夹套式加热器等几种形式。由于电加热器使用方便，不污染环境，易于控制。目前绝大多数非织造布生产线都直接使用电加热的方法。在电加热器中使用较多的是电阻加热器。机筒的冷却当物料温度过高时，需要及时将热量排出，以免影响产品性能。因此，在挤出机的每个加热处需要装一套冷却器(大部分国产设备末装)，实行热冷PID控制。（2）挤出机机筒及其加热冷却系统NONWOVEN机筒冷却方式主要有风冷、水冷两种。风冷却是在每个加热段设一台小型鼓风机，并在加热器的内或外表面设一定的沟槽，以提高冷却效果，提高加热均匀性，防止空气无规则流动。特点：温度波动小，冷却速度缓慢，系统体积大，噪音大。冷却效果与环境温度有关，也影响环境的温度。水冷却是在加热器内侧装设水管或水环，用通入的冷却水进行冷却