粗细皆宜的Nanoval裂丝纺丝技术
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非织造技术
粗细皆宜的 N anoval裂丝纺丝技术
L. G erk ing, M . Stob ik N anoval公司 ( 德国 )
摘 要: 化学纤维纺丝时, 纤维拉细过程 主要是, 在纤维末端通过导丝轮以 及卷绕筒管 在机械拉伸力的作用下或者在纤维 表面通 过纺粘、熔 喷工艺在 空气动 力的作 用下将其沿纵向拉伸完成。 N anova l的纤维成 型技术与此完 全不同, 主要是通 过将液流分裂细化并冷却成多根细 单丝, 单丝 数目可 以在连续 的情况 下多达 数百根。
右, 并产生同样的反作用力。
由于纤维的分裂效应, Nanova l
的生产速度较低, 比如低于熔喷,
但其数目更高。如果熔喷工艺 通
过牵伸生产 2 m 的纤维, 纺丝速
度一般低于音速的 300 m / s, 对 应 喷丝孔的产量低于 0. 06 cm3 /m in,
对于
非织造技术
V# =
∀d2 ( u ∃ 4
分布的反作用力, 对于两种不同的
情况, 1和 2, 以 d、l 以及同样 ! 下
的 V#
p1 = p2
u1
d
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( 3)
如果 Nanova l的产量是熔喷的
10倍, 喷丝孔直径就要超过 2倍左
&产业用纺织品 ∋由 东华大 学和 全国产 业用 纺织 品科技 情 报站主办, 已入编 &中国知识资源总库 # 科 技精品数据库 ∋、&中 国学术期刊 (光盘版 ) ∋、&万 方数据 ∀ ∀ ∀ 数字 化期刊 群 ∋、&中 文 科技期刊数据 库 ( 全文 版 ) ∋。 &产 业用 纺织 品 ∋主 要刊 登国 内 外各种产业用纺织品 和非织造布的 综述; 科研、生产技 术报告; 国内外有关新产品、新材料、新技术、新设 备报导; 有关 专利、标 准和测试方 法 介绍; 国 内 外有 关 动态、市场 信 息和 新 闻 简讯。 &产业用纺织品 ∋将继 续努 力成为 纺织、冶 金、化工、电子、医 疗
当产量很高时, 假设 20 g /m in 孔数甚至更多, 在碰到伴随聚合 物的高热量前纺丝气流可以冷却。 因此不需要专门的冷却空气和通
图 1 细 旦 长丝 制成 的 非织 造布 ( 平 均直径 0. 9 m )
图 2 粗旦长丝制成的非织造布 (平 均 直径 7 m )
道, 以及像纺粘工艺一样的牵伸通 道, 拉瓦尔喷嘴就完成了。
根据现有的知识, 所有熔融可 纺聚合物的分裂都通过其 自身活 化的 N anoval效应 !, 以及 像芳族 聚酰胺和纤维素等需要溶 解的纤 维成型材料, 一般采用标准样, 像 PP 中的 MFR30。熔融温度不需要 降低, 因为冷却时没有热空 气了。 为了获得直径小于 1 m 的纤维, 压缩后纺丝气流最好加热 到其温 度之上。
Nanoval splitsp inning- from coarse to nano
L der G erk ing, M artin Stobik, Nanoval Gm bH & Co. KG, B erlin /G erm any
Abs tract:
Synthetic o r chem ical fiber sp inn ing reduces a fiber form ing m ateria l by draw ing it long itudina lly to filam en ts by m echan ical draw forces applied at the ir ends through godets, bobb insw inding them up or at their sk in by aerodynam ic forces spunbond, m eltb lown. Nanova l differs fu lly from this m ethod as filam ents are form ed by splitt ing a liqu id stream under a ttenuation and quench ing it into a mu lt itude o f finer filam en ts, at m ost con tinuous, its num ber can be up to severa l hundreds from one m onofilam en.t
滤材料以及卫生材料等产品, 而后 者用于增强材料、屋顶材料以及土 工材料等产业用产品。
为了获得较粗的纤维, 可以控 制分裂, 但无论是否分裂, N anoval 装置相对还是较为简单, 只有喷丝 孔和集聚 - 扩散通道, 即所谓的拉 瓦尔喷嘴。这样细化、取向以及冷 却都可以完成了, 由于是冷空气, 能耗相对较低。
图 3 多排 系统中的熔体和空气的喂入
国际纺织导报 2007年第 12期
图 4 3排的多喷头系统
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较 低。 假 设 PP 的 产 量 为 1. 5 g /m in# 孔, 通 过分 裂后 的 直 接 d50约为 1 m, 当喷头和拉瓦尔 喷嘴之间的隔距为 12 mm, 可通过 3排喷头或是 5 排喷头方便的生 产 20 kg /h# m 或是 50 kg /h# m 的微米 /亚微米的纤维网。行距可 设为 10 mm (参加图 4所示的喷丝 板 )。
K eyword s: splitsp inn ing, nonvow en, chem ica l fiber
欢迎订阅 & 产业用纺织品 ∋
&产业用纺织品 ∋ ( 月刊 ), 大 16开, 80克双 胶纸印 刷, 定 价 8元, 全年 96元, 中国 标准连 续出 版物 号: CN 31 1595 /TS, 邮 发 代号: 4 492
是其一 个主要特性。连续长丝的
纠缠主要不是通过其线性的拉伸,
而是通过分裂效应产 生的侧向运
动。在很多应用领域, 比如 医药、 卫生或者过滤产品, 其自身的纠缠 就足够了, 而不需要压、交叉放置、 水刺或者其他额外的粘接作用。
网的 强力
能够达到 PP熔 喷网经 过压后
的 1 /3, 举 例 来 说 17 g /m2 时 为 12 N / 5 cm, 伸长的 50% , 没有任何 粘接作用只是 固有强度 !。
对于非织造产品来说, 必须非 常重视成网 的均匀性。尽 管不可 能完全避免, 沿网运行方向的重量 偏差要尽可 能降到最低。横向和 沿机器方向网的强力在纤 维放置 前可以通过特殊的矫正方 法加以 控制, 这里不做具体介绍。
为了获得均匀的网, 最重要的 是熔融或者溶解在喷丝板 宽度方 向必须分布均匀, 以保证所有的喷 丝孔都得到 均匀喂入。然 而这也 不是很容易能够达到的, 更重要的 是喷丝孔会带来很高的反作用力。 对于 Nanova l工艺来说, 每个喷丝 孔的产量更高, 超过熔喷的 10 倍, 但是 喷丝 孔大 点更 有 利于 操 作。 管道 层 流 压 力 下 降 ( H agen Po i seu ille) , 与 直径 d、平均 速度 u 以 及长度 l的关系如下
中分劈开来, 而无法仅仅通过纵向
的拉伸实现。N anoval工艺能够生
产平均直径为 2 m 的纤维并保证 产量 为 2 ~ 3 cm3 /m in, 而 对 于
1 m的 纤 维 则 能 够保 证 产 量 为
1~ 1. 5 cm3 /m in, 也 就 是 高 于
100 倍。
Nanova l非织造产品的一致性
在开始纺丝时, 拉瓦尔喷头被 抬高, 以便纺丝喷头从孔中 伸出, 避免刚刚流出的熔体粘附在侧面。 此后, 喷丝板都低于预先设定的位 置以 确保 精确 的空 气 动力 拉 伸。 图 4显示了 3排的喷头。
根据两板之间的空气, 可以设 置 5排或是更多的喷头, 使其生产 能力可达到普通熔喷单排 喷头的 几倍。这样 的喷丝头尤其 适用于 生产较细的长丝, 其单孔产量通常
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=
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% 10- 9 m 3 s
=
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( 4)
1 m 的纤维则产量低于 0. 015 cm3 /m in, 也 就 是 pp 低 于 0. 01 cm3 /m in。
熔喷工艺生 产的单纤 维直径
可能 低于 2 m, 但必 须是从主束
显然每排喷头的喂入聚合物可 以不同, 例如纤维网中的基质和加 固长丝。当然 也可 纺制 双组分 长 丝, 但是设备的要求也很高而且纺 制细旦纤维时 Nanova l无法用于双 组分或是多组分长丝的纺制。
本工艺可 提 高非 织造 布的 性 能。其唯一不利于市场快速发展的 缺点是花式单一。
薛文良 译 李毓陵 校
出版单位: 东华大 学情报研究所 地 址: 上海延 安西路 1882号教学大楼 15层 邮政编码: 200051 电 话: ( 021) 62752920 ( 021) 62373227 传 真: ( 021) 62754501 E m a i:l techtex@ dhu. edu. cn
Байду номын сангаас
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国际纺织导报 2007年第 12期
与裂缝上配置单排喷嘴相比, 纺丝液喷射的旋转对称的环境可 提高产品的性能, 并在保持其它纺 丝条件相同的条件下可纺制更细 的长丝。新型喷头喷 嘴不仅可增
加超细长丝的生产能力, 也可用于 纤维含量较低的生产系统, 例如
非织造技术
图 5 3排的纤维素纺丝
Lyoce ll或粘胶 中的 纤维 素都可 以 用 N anoval系统纺制。纤维素大分 子链必须从纺丝液中凝固出来, 再 次形成连续长丝。图 5是纤维素的 纺制。
卫生、农林、水利、建 材及 国防 工业 各科 研、生产 和使 用单 位之 间信息联络的纽带, 促 进我国 产业 用纺 织品 的研 究、生产 和应 用的发展。欢迎读者踊跃订阅, 订单函索即寄。
&产业用纺织品 ∋承接 相关 广告, 并热 情为 客户 宣传, 欢迎 有意者来电来函或发 E ma il联系。
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国际纺织导报 2007年第 12期
p = 64 1 u2 Re 2 d
= 64! 1 u2 ud 2 d
=
32!
1 d2
u
( 1)
式中: !∀ ∀ ∀ 为动力粘度。
每个喷丝孔的产量为
V# = M# = ∀d2 u
( 2)
4
通常情况测量可以是 g或者 cm3 /m in, 压力下降, 喷丝孔上流体
关键词: 裂丝纺丝, 非织造布, 化学纤维
N anoval工艺的特性已在相关 文献中做了描述, 并可以概括如 下: 喷丝孔高产出, 直径小, 能够达 到纳米范围, 有点类似熔喷工艺但 所需的喷丝孔和 冷却空气大大 减 少。这就使得每 米宽度上的产 量 ( kg / h)就极高, 与熔喷相比能耗也 仅为 其 1 /5, 而且 设 备 也 更 加 简 单。该工艺开发 的重点是扩大 其 加工范围, 不仅包括细旦和粗旦的 纤维, 原则上纱和线也可以。图 1 为细旦纤维制成 的非织造产品 照 片, 图 2为粗旦纤维制成的非织造 产品照片。前者用于医药材料、过
纤维强力可以 通过调节 熔融
温度和气流速度进行控制, 这样能 够 达 到 PP 短 纤 维 的 强 力 2. 5 cN / dtex, 以及 60% 的伸长。
新型的喷丝板有利于 N anova l 工艺的适用 性和经济性。迄今为 止, 喷丝孔都在裂缝下排列成一条 直线, 形成 拉瓦尔喷头。现在, 在 单个拉瓦尔喷头上方配置 成行的 纺丝喷头, 自然平行排列的几行就 形成了: 喷丝板, 其 上面是喷头下 方是拉瓦尔喷头, 并在两者之间形 成纺丝气隙。如图 3所示。
粗细皆宜的 N anoval裂丝纺丝技术
L. G erk ing, M . Stob ik N anoval公司 ( 德国 )
摘 要: 化学纤维纺丝时, 纤维拉细过程 主要是, 在纤维末端通过导丝轮以 及卷绕筒管 在机械拉伸力的作用下或者在纤维 表面通 过纺粘、熔 喷工艺在 空气动 力的作 用下将其沿纵向拉伸完成。 N anova l的纤维成 型技术与此完 全不同, 主要是通 过将液流分裂细化并冷却成多根细 单丝, 单丝 数目可 以在连续 的情况 下多达 数百根。
右, 并产生同样的反作用力。
由于纤维的分裂效应, Nanova l
的生产速度较低, 比如低于熔喷,
但其数目更高。如果熔喷工艺 通
过牵伸生产 2 m 的纤维, 纺丝速
度一般低于音速的 300 m / s, 对 应 喷丝孔的产量低于 0. 06 cm3 /m in,
对于
非织造技术
V# =
∀d2 ( u ∃ 4
分布的反作用力, 对于两种不同的
情况, 1和 2, 以 d、l 以及同样 ! 下
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p1 = p2
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l1 /d1 l2 /2
( 3)
如果 Nanova l的产量是熔喷的
10倍, 喷丝孔直径就要超过 2倍左
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当产量很高时, 假设 20 g /m in 孔数甚至更多, 在碰到伴随聚合 物的高热量前纺丝气流可以冷却。 因此不需要专门的冷却空气和通
图 1 细 旦 长丝 制成 的 非织 造布 ( 平 均直径 0. 9 m )
图 2 粗旦长丝制成的非织造布 (平 均 直径 7 m )
道, 以及像纺粘工艺一样的牵伸通 道, 拉瓦尔喷嘴就完成了。
根据现有的知识, 所有熔融可 纺聚合物的分裂都通过其 自身活 化的 N anoval效应 !, 以及 像芳族 聚酰胺和纤维素等需要溶 解的纤 维成型材料, 一般采用标准样, 像 PP 中的 MFR30。熔融温度不需要 降低, 因为冷却时没有热空 气了。 为了获得直径小于 1 m 的纤维, 压缩后纺丝气流最好加热 到其温 度之上。
Nanoval splitsp inning- from coarse to nano
L der G erk ing, M artin Stobik, Nanoval Gm bH & Co. KG, B erlin /G erm any
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滤材料以及卫生材料等产品, 而后 者用于增强材料、屋顶材料以及土 工材料等产业用产品。
为了获得较粗的纤维, 可以控 制分裂, 但无论是否分裂, N anoval 装置相对还是较为简单, 只有喷丝 孔和集聚 - 扩散通道, 即所谓的拉 瓦尔喷嘴。这样细化、取向以及冷 却都可以完成了, 由于是冷空气, 能耗相对较低。
图 3 多排 系统中的熔体和空气的喂入
国际纺织导报 2007年第 12期
图 4 3排的多喷头系统
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较 低。 假 设 PP 的 产 量 为 1. 5 g /m in# 孔, 通 过分 裂后 的 直 接 d50约为 1 m, 当喷头和拉瓦尔 喷嘴之间的隔距为 12 mm, 可通过 3排喷头或是 5 排喷头方便的生 产 20 kg /h# m 或是 50 kg /h# m 的微米 /亚微米的纤维网。行距可 设为 10 mm (参加图 4所示的喷丝 板 )。
K eyword s: splitsp inn ing, nonvow en, chem ica l fiber
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是其一 个主要特性。连续长丝的
纠缠主要不是通过其线性的拉伸,
而是通过分裂效应产 生的侧向运
动。在很多应用领域, 比如 医药、 卫生或者过滤产品, 其自身的纠缠 就足够了, 而不需要压、交叉放置、 水刺或者其他额外的粘接作用。
网的 强力
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的 1 /3, 举 例 来 说 17 g /m2 时 为 12 N / 5 cm, 伸长的 50% , 没有任何 粘接作用只是 固有强度 !。
对于非织造产品来说, 必须非 常重视成网 的均匀性。尽 管不可 能完全避免, 沿网运行方向的重量 偏差要尽可 能降到最低。横向和 沿机器方向网的强力在纤 维放置 前可以通过特殊的矫正方 法加以 控制, 这里不做具体介绍。
为了获得均匀的网, 最重要的 是熔融或者溶解在喷丝板 宽度方 向必须分布均匀, 以保证所有的喷 丝孔都得到 均匀喂入。然 而这也 不是很容易能够达到的, 更重要的 是喷丝孔会带来很高的反作用力。 对于 Nanova l工艺来说, 每个喷丝 孔的产量更高, 超过熔喷的 10 倍, 但是 喷丝 孔大 点更 有 利于 操 作。 管道 层 流 压 力 下 降 ( H agen Po i seu ille) , 与 直径 d、平均 速度 u 以 及长度 l的关系如下
中分劈开来, 而无法仅仅通过纵向
的拉伸实现。N anoval工艺能够生
产平均直径为 2 m 的纤维并保证 产量 为 2 ~ 3 cm3 /m in, 而 对 于
1 m的 纤 维 则 能 够保 证 产 量 为
1~ 1. 5 cm3 /m in, 也 就 是 高 于
100 倍。
Nanova l非织造产品的一致性
在开始纺丝时, 拉瓦尔喷头被 抬高, 以便纺丝喷头从孔中 伸出, 避免刚刚流出的熔体粘附在侧面。 此后, 喷丝板都低于预先设定的位 置以 确保 精确 的空 气 动力 拉 伸。 图 4显示了 3排的喷头。
根据两板之间的空气, 可以设 置 5排或是更多的喷头, 使其生产 能力可达到普通熔喷单排 喷头的 几倍。这样 的喷丝头尤其 适用于 生产较细的长丝, 其单孔产量通常
uSON IC )
=
∀4# 10- 12 # 300m 3
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cm3 m in
( 4)
1 m 的纤维则产量低于 0. 015 cm3 /m in, 也 就 是 pp 低 于 0. 01 cm3 /m in。
熔喷工艺生 产的单纤 维直径
可能 低于 2 m, 但必 须是从主束
显然每排喷头的喂入聚合物可 以不同, 例如纤维网中的基质和加 固长丝。当然 也可 纺制 双组分 长 丝, 但是设备的要求也很高而且纺 制细旦纤维时 Nanova l无法用于双 组分或是多组分长丝的纺制。
本工艺可 提 高非 织造 布的 性 能。其唯一不利于市场快速发展的 缺点是花式单一。
薛文良 译 李毓陵 校
出版单位: 东华大 学情报研究所 地 址: 上海延 安西路 1882号教学大楼 15层 邮政编码: 200051 电 话: ( 021) 62752920 ( 021) 62373227 传 真: ( 021) 62754501 E m a i:l techtex@ dhu. edu. cn
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国际纺织导报 2007年第 12期
与裂缝上配置单排喷嘴相比, 纺丝液喷射的旋转对称的环境可 提高产品的性能, 并在保持其它纺 丝条件相同的条件下可纺制更细 的长丝。新型喷头喷 嘴不仅可增
加超细长丝的生产能力, 也可用于 纤维含量较低的生产系统, 例如
非织造技术
图 5 3排的纤维素纺丝
Lyoce ll或粘胶 中的 纤维 素都可 以 用 N anoval系统纺制。纤维素大分 子链必须从纺丝液中凝固出来, 再 次形成连续长丝。图 5是纤维素的 纺制。
卫生、农林、水利、建 材及 国防 工业 各科 研、生产 和使 用单 位之 间信息联络的纽带, 促 进我国 产业 用纺 织品 的研 究、生产 和应 用的发展。欢迎读者踊跃订阅, 订单函索即寄。
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国际纺织导报 2007年第 12期
p = 64 1 u2 Re 2 d
= 64! 1 u2 ud 2 d
=
32!
1 d2
u
( 1)
式中: !∀ ∀ ∀ 为动力粘度。
每个喷丝孔的产量为
V# = M# = ∀d2 u
( 2)
4
通常情况测量可以是 g或者 cm3 /m in, 压力下降, 喷丝孔上流体
关键词: 裂丝纺丝, 非织造布, 化学纤维
N anoval工艺的特性已在相关 文献中做了描述, 并可以概括如 下: 喷丝孔高产出, 直径小, 能够达 到纳米范围, 有点类似熔喷工艺但 所需的喷丝孔和 冷却空气大大 减 少。这就使得每 米宽度上的产 量 ( kg / h)就极高, 与熔喷相比能耗也 仅为 其 1 /5, 而且 设 备 也 更 加 简 单。该工艺开发 的重点是扩大 其 加工范围, 不仅包括细旦和粗旦的 纤维, 原则上纱和线也可以。图 1 为细旦纤维制成 的非织造产品 照 片, 图 2为粗旦纤维制成的非织造 产品照片。前者用于医药材料、过
纤维强力可以 通过调节 熔融
温度和气流速度进行控制, 这样能 够 达 到 PP 短 纤 维 的 强 力 2. 5 cN / dtex, 以及 60% 的伸长。
新型的喷丝板有利于 N anova l 工艺的适用 性和经济性。迄今为 止, 喷丝孔都在裂缝下排列成一条 直线, 形成 拉瓦尔喷头。现在, 在 单个拉瓦尔喷头上方配置 成行的 纺丝喷头, 自然平行排列的几行就 形成了: 喷丝板, 其 上面是喷头下 方是拉瓦尔喷头, 并在两者之间形 成纺丝气隙。如图 3所示。