实验四 熔喷实验

实验四熔喷实验

一、导言

熔喷法工艺就是聚合物挤压法非织造工艺中的一种。熔喷非织造加工工艺过程就是聚合物经熔融挤压,从喷丝孔喷出,离开喷丝孔的熔体在高速热空气作用下吹成超细的短纤维,它以极高的速率飞向凝网帘或滚筒形成纤网,纤网经热粘合或自身粘合加固而成的非织造材料。

聚合物熔体挤出后在高速热气流喷射下,形成超细纤维状,最后凝集成网,无需采取复杂的合纤超细纤维纺丝工艺,就可一步法形成超细纤维非织造布,超细纤维非织造布因在过滤、阻菌、吸附等方面的突出优点而被广泛应用。聚丙烯(PP)就是在熔喷工艺中使用最广泛的原料,其她的一些高聚物如聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚氨基甲酸酯、乙烯共聚物及一些热塑性的弹性体等也可以用来进行熔喷加工。

ROC-MB300熔喷实验设备

1、螺杆挤出机;

2、加热片;

3、滤网;

4、计量泵;

5、喷丝板组件;

6、送网帘;

7、吸风装置;8、送网辊;9、收卷装置

熔喷工艺过程

1、熔体准备——

熔喷非织造工艺使用聚酯、聚酰胺等切片原料时,必须对切片进行干燥预结晶。聚丙烯切片通常不需要干燥。熔喷工艺主要采用螺杆挤出机对聚合物切片进行熔融并压送熔体。

固体切片进入螺杆后,首先在螺杆进料段被输送与预热,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与塑化,并达到一定的温度,以一定的压力输送到计量泵。

2、过滤——

熔喷工艺中,聚合物熔体进入模头之前,应经过过滤,以滤去杂质与聚合反应后残留的催化剂。常用过滤介质有细孔烧结金属、多层细目金属筛网、石英砂等。

3、计量——

熔喷工艺中采用齿轮计量泵进行熔体计量,高聚物熔体经准确计量后才送至熔喷模头,以精确控制纤维细度与熔喷法非织造布的均匀度。

4、熔体从喷丝孔挤出——

熔喷工艺与传统纺丝具有相似原理,聚合物熔体从模头喷丝孔挤出的历程可分为入口区、孔流区与膨化区。

熔体形成超细纤维首先要通过入口区与孔流区。在入口区,聚合物熔体由锲状导入口缩紧进入喷丝毛细孔之前,在入口处熔体流速加快,散失的部分能量以弹性能贮存在熔体内。其后,熔体细流进入喷丝孔孔流区,在该区域,剪切速率增大,大分子构象发生改变,排列比较规整。

熔体细流的流速在毛细管中呈抛物线分布,孔壁速度小,中心速度大,形成明显的径向速度梯度,这就是非牛顿流体的特征。在孔流区,剪切速率达到最大,熔体一出喷丝孔,由于剪切速率与剪切应力迅速减小,由此产生的弹性回复与应力松弛,将导致熔体细流膨化胀大。

膨化区熔体细流直径大于喷丝孔径的膨化现象,表现出熔体弹性与流动曲线的非牛顿性,可解释为高聚物柔性长链分子的粘弹性的宏观表现。与传统聚合物纺丝工艺中存在的膨化现象一样,熔喷工艺过程中聚合物熔体从大的空间进入模头喷丝孔时的弹性变形与通过喷丝孔后的松弛所产生的膨化现象就是明显的,尤其就是牵伸热空气流速度较低时。

膨化区

二、实验目的与要求

1、掌握熔喷非织造布的生产工艺流程;

2、熟悉熔喷设备的构造原理;

3、掌握熔喷工艺与产品性能的关系。

三、实验设备与仪器

1、ROC-MB300熔喷实验设备

2、圆盘取样刀

3、电子天平

四、实验步骤与方法

1、先熟悉熔喷设备的结构、特点,了解设备的操作规范以及注意事项。

2、打开电源,依次接通挤出机、计量磅、喷丝板组件的加热器。

3、打开风机,接通气流加热开关对气流进行加热。

先开风机后接通气流加热喷丝板横剖面示意图 喷丝板立体结构图

开关。

4、当温度达到加工温度后,加入聚合物切片,先开计量磅再开挤出机,有纤维喷出时打开送网帘。

5、对收卷辊充气,进行熔喷材料收集。

6、调节相关工艺参数(热风的温度、速度,接受距离,送网帘的速度等)观察纤网性能形态的改变。

7、结束喂料,待没有纤维喷出后,关闭电源。

8、收卷辊放气,去下试样,对试样的相关性能进行测试。

五、实验报告与思考题

1、熔喷法非织造布的生产工艺原理就是什么？

2、熔喷法非织造布的特性及主要工艺参数有哪些？