熔喷工艺知识

MFI为800的聚丙烯切片在不同温度下的熔体粘度与切变率的关系
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五、聚合物降解性能
聚合物降解有助于修正聚合物熔体粘度 和分子量分布。
通常有三种降解方式：化学、机械剪切 和热降解。
聚合物熔喷时或ห้องสมุดไป่ตู้喷前，可采用氧或过 氧衍生物来实现化学降解，增加挤压速率、 热量和熔体滞留时间均可达到机械剪切降解 和热降解的目的。
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作业与思考题
•1、简述熔喷非织造工艺发展概况？ •2、熔喷聚合物原料及性能？
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§8-2 熔喷工艺与设备
一、熔喷工艺原理
熔喷非织造工艺是采用高速热空气流对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行拉伸，然 后冷却空气在模头下方一定位置从两侧补入，使纤维冷却结晶，再对形成的超细纤维收集在凝网帘 或滚筒上，同时自身粘合而成为熔喷法非织造布。
对于聚合物熔体来说，要求均匀发生降 解，避免聚合物熔体降解不一致而造成粘度 不均匀，分子量分布离散。同时还要求不能 过度降解。
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六、含杂
熔喷工艺所用的模头的喷丝孔直径较小，若聚合物原料含 杂多，易引起喷丝孔堵塞。因此，改善聚合物切片原料生产环 境，优化切片生产工艺，降低切片含杂量，可有效延长熔喷模 头更换周期，减少耗能，降低产品生产成本。
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二、从20世纪80年代开始，熔喷法非织造布增 长迅速，保持了10～12％的年增长率。1990 年全世界已有70多条熔喷生产线，年产量达到 5万吨以上。
美国的Kimble-clark公司为了克服熔喷法 非织造布强力低的缺点，开发了熔喷非织造布 与纺丝成网非织造布叠层材料，即SMS复合材 料，大量应用于手术服、过滤材料等，有力地 推动了熔喷非织造布的发展。随着复合技术的 应用和熔喷法非织造布的应用开发，目前，世 界熔喷法非织造布的年产量已超过10万吨。
聚合物切片原料的性能与熔喷工艺密切相 关，主要的参数有：聚合物种类、分子量及其
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二、聚合物种类
聚合物种类不同时，分子结构差异很大，决
定了熔点及流变性能的不同。对于每一种聚合物原
料，均有对应的熔喷工艺，如在加热温度、螺杆长
径比、螺杆形式、原料干燥工艺等方面都有一定的
差异。
烯烃类和酯类聚合物原料熔喷工艺的差异
三、分子量及其分布（P267-268）
聚合物原料的分子量及分子量分布是影响熔喷 工艺和熔喷法非织造布性能最主要的因素。对熔喷工 艺来说，一般认为聚合物原料分子量低、分子量分布 窄有利于熔喷纤网的均匀性。聚合物分子量大小与其 熔体指数(MFI)成反比，与聚合物熔体的熔融粘度成正 比。也即聚合物分子量越低，MFI越高，熔体粘度越 低，越能适合于熔喷工艺较弱的牵伸作用。
原料品种 烯烃类 酯类
模头温度 较高 较低
热空气温度 干燥工艺
较高
一般不需要
较低
需要
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烯烃类聚合物原料(如聚丙烯)的聚合度较高， 因此加热温度高于其熔点100℃以上方能顺利熔喷， 而聚酯加热温度稍高于其熔点就可熔喷。烯烃类聚合 物原料几乎不含水，因此熔喷时一般不需要干燥。而 聚酯中含有微量水分，加热后由于水分的存在会导致 酯类的水解，产生不利于非织造布产品质量的副反应 物，因此必须进行切片干燥。
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三、我国熔喷非织造工艺的发展情况
我国熔喷法非织造工艺研究始于20世纪 70年代中期，80年代中后期，熔喷法非织造布 在我国得到推广应用，主要产品有过滤材料、 吸油材料、保暖材料、电池隔膜等。
我国现有熔喷法非织造布生产线60多条， 其中引进1.5m~2.5m幅宽生产线6条，其余为 国产间歇式生产线，生产能力为1万吨/年。由 于间歇式与连续式熔喷非织造布产品相互间具 有不可替代性，因此两种工艺方法仍将相辅相
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通常，聚丙烯、聚乙烯及其共聚物在 熔喷工艺设计时主要考虑MFI。而其他热塑性 高聚物熔喷时考虑用熔体粘度或特性粘度来 反映原料的分子量大小。
采用MFI较低的聚丙烯原料可生产出强 力较高的熔喷法非织造布。但目前的趋势是 采用较高的MFI切片原料，这样可提高产量， 降低加热温度，从而降低能耗。
分子量分布越集中，大分子的分子量均 等性好，便于均匀受热、熔融并得到均匀的 纤网，因此，熔喷工艺要求聚合物原料的分10
聚 丙 烯 切 片 的 MFI、MWD 与 牵 伸 空气温度的关系
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四、聚合物熔体粘度与流动特性
• 熔体粘度是熔体流变性能的表征，影响纤维 成形好坏；温度升高，熔体粘度下降；
• 熔体粘度与分子质量有关，聚酯分子量低于 20000时，熔体粘度与温度呈线性关系；而 高于20000时呈非线性关系；
• 切力变稀----剪切速率提高，剪切应力增长缓 慢。原因：随着剪切速率提高，拆散聚合物 大分子链之间缠结点的作用越来越强，缠结 点数量减少相应使熔体粘度下降；（P270图12
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四、熔喷非织造工艺的特点：
1、能耗大； • 2、超细纤维纤网结构； • 3、过滤、阻菌、吸附方面有突出的优点； • 4、纤维取向度较差； • 5、纤维强力低；
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§8-1 熔喷聚合物原料及性能
一、熔喷工艺对聚合物熔体性能的要求
从理论上讲，凡是热塑性聚合物切片原料 均可用于熔喷工艺。聚丙烯是熔喷工艺应用最 多的一种切片原料，除此之外，熔喷工艺常用 的聚合物切片原料有聚酯、聚酰胺、聚乙烯、 聚四氟乙烯、聚苯乙烯、PBT、EMA、EVA、 聚氨基甲酸酯等。
美国海军实验室研究并开发用于收集上层大气中 放射性微粒的过滤材料，1954年发表研究成果。 ▪ 20世纪60年代中期，美国ESSO公司(今Exxon公 司)进一步对这一工艺进行改进，并取得了相关的美国 专利。 ▪ 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，其中有美国的Accurate公司和J & M公司， 德国的Reifenhaeuser公司等。
熔喷工艺知识
2020/11/22
内容
§8-1 熔喷工艺应用的原料 §8-2 熔喷工艺原理与过程 §8-3 熔喷设备 §8-4 熔喷产品性能与应用 §8-5 熔喷工艺理论与进展
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熔喷非织造工艺发展概况
一、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。
1951年，美国Arther.D.Littll’Inc公司开始研究 用气流喷射－静电纺丝法生产聚苯乙烯超细纤维非织造 布，取得了相关美国专利。