第九章 熔喷法工艺[研究材料]
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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
• 分子量及其分布
• 聚合物降解性能
• 切片形状 • 含杂
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第九章 熔喷法工艺 §9-1 熔喷工艺应用的原料
1、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。
与聚丙烯熔喷法非织造布相比，采用LLDPE为原 料的熔喷法非织造材料具有低得多的弯曲刚度，因此 手感更柔软，悬垂性更好。因为LLDPE没有长链分枝， 而且MWD分布较窄，所以LLDPE容易熔喷成更细的 纤维。此外，耐γ射线照射的能力较好，因此更适合于 医疗卫生产品。
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§9-2 熔喷工艺原理与过程
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。
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第九章 熔喷法工艺
熔喷非织造工艺的特点：
• 能耗大 • 超细纤维纤网结构 • 过滤、阻菌、吸附方面有突出的优点 • 纤维取向度较差 • 纤维强力低
第九章 熔喷法工艺
§9-1 熔喷工艺应用的原料 §9-2 熔喷工艺原理与过程 §9-3 熔喷设备 §9-4 熔喷产品性能与应用
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第九章 熔喷法工艺
来自百度文库
发展简况：
▪ 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。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。
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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第九章 熔喷法工艺 §9-1 熔喷工艺应用的原料
4、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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第九章 熔喷法工艺 §9-1 熔喷工艺应用的原料
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。
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第九章 熔喷法工艺 §9-1 熔喷工艺应用的原料
2、聚酯(PET)
参见第八章相关内容。
3、聚酰胺(PA)
参见第八章相关内容。
4、乙烯类聚合物
熔喷工艺中应用较多的乙烯类聚合物有三种：线
性低密度聚乙烯 (LLDPE)， 乙烯－醋酸乙烯共聚物 (EVA)，以及乙烯－丙烯酸甲酯共聚物(EMA)。
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第九章 熔喷法工艺 §9-1 熔喷工艺应用的原料
二、常用原料
1、聚丙烯(PP)
聚丙烯是熔喷工艺应用最多的一种聚合物。熔喷 工艺最早应用的是普通纤维级聚丙烯原料，其分子量 高，MFI较低，通常只有12g/10min。该种聚丙烯在熔 喷时必须借助于螺杆挤出机的高温和剪切作用来降解。
随科技的进步，MFI为12的聚丙烯很快就为 MFI35的所取代，同时出现了专为熔喷工艺所用的聚 丙烯，其MFI高达1500。聚丙烯MFI的提高，可降低 螺杆挤出机的工作温度，提高熔体流动速率，有利于 减少过度降解聚合物的形成，延长熔喷模头寿命，减 少能耗，同时给选用添加剂以更大的灵活性。
▪ 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。
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子量分布尽量集中。
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第九章 熔喷法工艺 §9-1 熔喷工艺应用的原料
3、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。聚合物熔喷时或熔喷前，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。
一、熔喷工艺原理与过程
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牵伸，由此形成超细纤 维并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。
烯烃类和酯类聚合物原料熔喷工艺的差异
原料品种
模头温度 热空气温度 干燥工艺
烯烃类
较高
较高
一般不需要
酯类
较低
较低
需要
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第九章 熔喷法工艺 §9-1 熔喷工艺应用的原料
2、分子量及其分布
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 融流动指数(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。
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第九章 熔喷法工艺
▪ 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。
• 聚合物种类
• 分子量及其分布
• 聚合物降解性能
• 切片形状 • 含杂
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第九章 熔喷法工艺 §9-1 熔喷工艺应用的原料
1、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。
与聚丙烯熔喷法非织造布相比，采用LLDPE为原 料的熔喷法非织造材料具有低得多的弯曲刚度，因此 手感更柔软，悬垂性更好。因为LLDPE没有长链分枝， 而且MWD分布较窄，所以LLDPE容易熔喷成更细的 纤维。此外，耐γ射线照射的能力较好，因此更适合于 医疗卫生产品。
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§9-2 熔喷工艺原理与过程
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。
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第九章 熔喷法工艺
熔喷非织造工艺的特点：
• 能耗大 • 超细纤维纤网结构 • 过滤、阻菌、吸附方面有突出的优点 • 纤维取向度较差 • 纤维强力低
第九章 熔喷法工艺
§9-1 熔喷工艺应用的原料 §9-2 熔喷工艺原理与过程 §9-3 熔喷设备 §9-4 熔喷产品性能与应用
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第九章 熔喷法工艺
来自百度文库
发展简况：
▪ 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。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。
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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第九章 熔喷法工艺 §9-1 熔喷工艺应用的原料
4、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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第九章 熔喷法工艺 §9-1 熔喷工艺应用的原料
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。
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第九章 熔喷法工艺 §9-1 熔喷工艺应用的原料
2、聚酯(PET)
参见第八章相关内容。
3、聚酰胺(PA)
参见第八章相关内容。
4、乙烯类聚合物
熔喷工艺中应用较多的乙烯类聚合物有三种：线
性低密度聚乙烯 (LLDPE)， 乙烯－醋酸乙烯共聚物 (EVA)，以及乙烯－丙烯酸甲酯共聚物(EMA)。
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第九章 熔喷法工艺 §9-1 熔喷工艺应用的原料
二、常用原料
1、聚丙烯(PP)
聚丙烯是熔喷工艺应用最多的一种聚合物。熔喷 工艺最早应用的是普通纤维级聚丙烯原料，其分子量 高，MFI较低，通常只有12g/10min。该种聚丙烯在熔 喷时必须借助于螺杆挤出机的高温和剪切作用来降解。
随科技的进步，MFI为12的聚丙烯很快就为 MFI35的所取代，同时出现了专为熔喷工艺所用的聚 丙烯，其MFI高达1500。聚丙烯MFI的提高，可降低 螺杆挤出机的工作温度，提高熔体流动速率，有利于 减少过度降解聚合物的形成，延长熔喷模头寿命，减 少能耗，同时给选用添加剂以更大的灵活性。
▪ 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。
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子量分布尽量集中。
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第九章 熔喷法工艺 §9-1 熔喷工艺应用的原料
3、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。聚合物熔喷时或熔喷前，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。
一、熔喷工艺原理与过程
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牵伸，由此形成超细纤 维并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。
烯烃类和酯类聚合物原料熔喷工艺的差异
原料品种
模头温度 热空气温度 干燥工艺
烯烃类
较高
较高
一般不需要
酯类
较低
较低
需要
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第九章 熔喷法工艺 §9-1 熔喷工艺应用的原料
2、分子量及其分布
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 融流动指数(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。
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第九章 熔喷法工艺
▪ 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。