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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（MeltBlown）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。牵伸气流及纤维喷射到在接收装置上后，纤维依靠余热凝聚成熔喷布。五、生产工艺及熔喷布产品的特点从图2可见，熔体制备流程与纺粘法工艺是完全一样的，生产流程中有差异的地方是：1.除了熔体进入纺丝箱外，热的牵伸气流也进入纺丝箱内，并一起从喷丝组件中喷出，生产现场的温度较高，牵伸气流噪音较大；2.在收集装置上依靠纤维的余热自固结成熔喷布，一般不需要其他固结设备（如热轧机等），主体设备配置较为简单。3.熔喷系统的收集装置有很多种形式，而纺粘法工艺一般只能用网带接收。在一些熔喷系统，接收装置甚至不需成网风机。4.熔喷法生产工艺的冷却装置并不是必需的，但在有冷却装置的情况下，产品的一些性能会得到改善，而纺粘法工艺必须配置冷却装置。5.熔喷法非织造布的纤维直径是杂乱、不一，而呈一定规律分布的，就是同一根纤维，其各处的直径也是不等的，但平均直径远小于纺粘布，而且结构较为致密。而纺粘法非织造布的纤维直径是均匀一致的，纤网的结构疏松。图3纺粘法纤维（左）与熔喷法纤维（右）6.熔喷法非织造布的纤维直径分布在2～10µm,因此，所需的牵伸速度可达音速或更高（340～500m/s），而纺粘法工艺的牵伸速度一般仅在40～100m/s。7.熔喷法非织造布的纤维之间是依靠余热自粘合的。因此，熔喷布的强度远低于纺粘布，断裂伸长也较小，不耐磨、不以独立使用。8.熔喷法工艺所用的喷丝板为单排孔，每一米幅宽的孔数仅有1380～1960个，在运行中不能有任何喷丝孔出现堵塞现象，使用周期较短；而纺粘法工艺孔数为5000～7000个，运行中允许堵塞一些喷丝孔。因此，在单孔流量相同的条件下，熔喷布的产量不到同幅宽纺粘布的1/3，目前每一米幅宽的平均产量仅在50kg/小时左右。9.熔喷布的质量与喷丝板与接收装置间的距离（接收距离DCD）的大小有关，DCD的大小决定了产品的特性和用途（使用领域），这是熔喷布生产过程中的一个非常重要的工艺参数。而纺粘工艺不一定需要调节接收距离，接收距离一般仅影响纺粘布的均匀度。10.由于熔喷工艺采用热气流牵伸，产量较低，而原料价格也比纺粘工艺高，因此，单产能耗会比纺粘法多2～4倍，生产成本较高。六、熔喷法非织造布生产工艺用的原料用于熔喷法非织造布用的原料种类很多，目前有90%以上的熔喷法非织造布都是使用PP（聚丙烯）原料制造的。熔喷法非织造布原料的熔体流动指数（MFI）比纺粘法非织造布原料高很多，可达800～1500。目前，国内市场已能提供一般的熔喷原料。此外：PET（聚酯）、PE（聚乙烯）、PLA（聚乳酸）、聚脂基PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯类聚合物）、弹性PU（聚氨酯）、NL6（聚酰胺6）、PEA（聚酰胺脂）、聚三氟氯乙烯、PPS（聚苯硫醚）等均可用作熔喷法非织造布的原料。七、影响熔喷布质量的主要因素聚合物的MFI大小：MFI越大，熔体越容易被牵伸为较细的纤维，产品的阻隔性能越好；熔体温度（Tm）和流量（Fm）：温度越高，熔体的流动性越好，但机械性能会下降；流量越小，产品的阻隔性能越好，过滤效率越高；牵伸气流温度（Ta）和流量（Fa）：温度越高，熔体越容易被牵伸为较细的纤维；流量越大，纤维越细，阻隔性能越好；成网气流：成网气流的均匀度影响产品的均匀度，流量的大小影响产品的密度和过滤效率；接收距离（DCD）：DCD的大小影响产品的基本特性，DCD较小时，产品的密度较高，成网幅宽较大，并丝量少，静水压增加，阻隔性提高；DCD较大时，产品蓬松，幅宽缩窄，静水压及过滤效率下降。八、熔喷法非织造布生产的特殊过程接收方法：熔喷法非织造布的特性与接收方法相关，有水平及垂直两种接收方向，接收设备则有网带，单辊筒，双辊筒三种，在小型的生产线，还有往复式接收方式。接收距离（DCD）：调节DCD是熔喷布生产过程中的重要操作，具体的方法有移动接收装置、而纺丝箱固定；及移动纺丝箱、而成网机固定不动两种形式，调节范围一般在100～600mm左右。在线/离线运动：是纺丝箱与接收装置在水平方向互相分离的运动，以便进行启动运行、停机、或维护喷丝组件的作业。有接收装置移动或纺丝箱移动等方式。视机型大小，移动距离可达2000～6000mm。九、熔喷技术及熔喷布的主要用途熔喷技术的应用有两个，一个是以独立的熔喷生产线形式生产熔喷布；另一个是作为多纺丝系统复合生产线中的一个系统，组成SMS，SMMS等形式的生产线，生产复合型非织造布产品。图4SMS产品中的纺粘纤维（粗）与熔喷纤维（细）熔喷布的一个重要用途是：与纺粘布，塑料薄膜，金属箔等复合，成为具备综合功能的新材料。喷法非织造布的其他用途有：气体过滤材料：空气净化、废气、除尘，70～200g/m2；液体过滤：光抗蚀剂、饮料、啤酒、浆液、电镀液、自来水、环境废水、制药、生物工程，血浆，油料过滤等，40～160g/m2；口罩材料：医用口罩,15～25g/m2：劳保护口罩,50～120g/m2；保暖材料：服装，床上用品，手套、鞋履等,35～200g/m2；吸音、隔热材料：200～400g/m2；卫生用品：医用隔离、防护产品等，30～120g/m2；吸油材料：吸油毡，吸油围栏等，100～500g/m2；洁净布（擦拭布）：精密仪器、设备、家庭生活擦拭布，40～80g/m2；电池隔膜：畜电池隔板，100～200g/m2；汽车内饰；车厢、门、顶篷、后备箱等，200～600g/m2。十、熔喷设备与熔喷产品市场自上世纪九十年代中期，连续式熔喷法非织造布生产技术进入我国后，其发展速度十分缓慢，企业生存环境较差；到了2003年后有所发展，但水平没有明显的提升，产能利用率较低；到了2008年，特别受2009年甲型H1N1流行病毒的影响，口罩和防护用品市场急剧扩张，生产能力呈现了粗犷的发展。现在，我国拥有近五万吨的生产能力，已成为全球的主要熔喷法非织造布及制品的生产、供应基地，并为人类的公共卫生安全做出了巨大的贡献。目前，我国除了已拥有世界上几种典型的单组分熔喷生产线外，还拥有先进的双组分熔喷生产线。宏大研究院是国内具备设计、制造最大幅宽为3200mm的系列化熔喷法非织造布生产系统的高新技术企业，并已有设备出口到国外市场。