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無紡布的三種主要加工技術

2020-07-25 09:03:22

無紡布(無紡布)是指通過將紡絲狀的纖維排列或噴霧在基材上并使其固化而得到的有序或無序的纖維無紡布。無紡布具有成本低廉和應用廣泛的優點。

一、紡粘法

紡絲熔合是用于形成非織造織物的廣泛使用的一步紡絲成型方法。紡粘無紡布由連續長絲纖維形成,生產線速度高,產品強度高,尺寸穩定性好,但蓬松度低,幅材均勻性和表面覆蓋率稍差。

紡粘法將纖維紡絲技術與無紡布成型技術相結合,利用熔體紡絲原理,將原料通過擠出機熔融混合,然后通過紡絲頭的噴絲頭進行擠出,形成細流熔體。高速驟冷空氣用于冷卻擠出的熔體流,在冷卻過程中,纖維通過拉伸氣流而拉伸,從而形成具有更高強度和更穩定性能的連續長絲。在將細絲分成細絲以形成均勻分布的單絲結構之后,將它們在負壓下置于網簾上以形成非織造纖網。纖維網通過后續的加固設備,熱軋加固,針刺加固或水刺加固定式加固之后,產品將通過卷取設備進行纏繞。關鍵步驟是熔紡,初生纖維的空氣拉伸,纖維網的形成和纖維網的凝固。

1、熔紡

原料需要進行預干燥,以避免在高溫加熱和熔化過程中降解,尤其是防止水分在高溫下蒸發形成“氣泡絲”,這可能會導致羊毛或斷頭,從而影響產品質量和正常生產。紡絲過程的控制主要從以下幾個方面進行。

紡絲溫度控制:主要控制噴絲頭等紡絲部件的溫度。合適的紡絲溫度應保持熔融液足夠以確保順利紡絲,并且熔融均勻性和可紡性高,以便隨后的氣流拉伸過程可以順利進行且纖維取向高。紡絲溫度控制在熔點和分解溫度之間。適當提高紡絲溫度可以改善熔體流動性。

控制紡絲熔體壓力:主要控制紡絲箱中熔體的壓力。如果熔體壓力太低,則熔體流動將不均勻地分布在噴絲板上,并且擠出的熔體流的直徑將不均勻。如果熔體壓力太高,則在擠出噴絲頭時容易引起熔體破裂。

無紡布

控制紡絲速度:紡絲速度會影響纖維線密度的大小和均勻度,以及非織造布的質量。紡絲速度太低并且擠出的熔滴流冷卻太快,這會導致長絲拉絲和斷裂。并且紡絲速度太高,熔體流不能及時冷卻,導致發生合并并影響非織造織物的質量。

2、初生纖維的空氣拉伸

為了改善非織造織物的性能,還需要拉伸新生纖維以改善纖維的取向和結晶度,從而改善纖維的物理和機械性能。在紡粘非織造布的生產中,由于后續的過程(如紡紗,拉伸,分割,鋪網和增強)是連續且高速的,因此纖維的拉伸在短時間內完成,并且纖維可提供理想的冷卻效果,因此紡粘非織造布的生產大多采用空氣拉伸。

氣流拉伸過程的原理:將線從紡絲孔中擠出并通過側面吹氣冷卻,然后直接吸入到抽氣設備的吸入口中。在拉伸設備的氣流管道中,通過纖維方向測量將拉伸氣流吹入,并在高速和高壓拉伸氣流的夾持作用下迅速加速纖維,并通過拉伸來實現拉伸。拉伸噴嘴。氣流拉伸設備主要包括管狀牽伸機,窄縫牽伸機和寬縫牽伸機。

氣流拉伸過程的控制主要是通過牽伸機的結構(在恒定風量的條件下,牽伸噴嘴和風道越小,牽伸速度越高,纖維強度越高),牽伸風的空氣溫度,以及牽伸風的壓力和風速,冷卻條件。

3、纖維形成

成纖是將熔融紡絲和氣流拉伸后形成的連續長絲分開的過程,使單絲均勻地分散,然后鋪在網眼簾上以形成均勻的網。對于紡粘非織造布的形成過程,由于使用連續的長絲來形成網狀物,因此分離和鋪設時間短,并且高速拉伸氣流受到嚴重干擾,因此難以控制纖維的運動。長絲并影響纖維的形成因此,紡粘工藝無法形成薄的無紡布。

纖維網的形成過程首先需要分裂被氣流拉伸的長絲。目的是將絲束分開成單絲,以防止纖維網鋪設過程中纖維粘連并影響纖維網的均勻性。分離方法主要包括靜電分離法,機械分離法和氣流分離法。分離過程之后的纖維絲通過不同的過程均勻地鋪在網簾上以形成非織造纖維網。幅材鋪設過程需要根據設定的軌跡控制纖維絲的運動,以確保所形成的纖維幅材牢固而均勻。纖維運動的控制可以是機械的和氣流的。因此,鋪設網的方法主要包括筆式鋪設,破碎式鋪設,噴射式鋪設和流道式鋪設。在鋪設網的過程中,為了快速固定纖維網的結構并避免外界因素的影響,采用負壓鋪設的方法,即在網簾下方的空間采用真空吸力。用于形成網的簾子的上表面產生負壓,從而促進纖維絲的收集和固定。一方面,負壓法對纖維有一定的拉伸作用,另一方面,可以消散來自筒式牽伸機的高速氣流,防止纖維因猛烈氣流飛走。騷亂。因此,在鋪設網的過程中,對纖維網簾的要求較高。通常要求網狀簾具有良好的透氣性,高抗拉強度,足夠的網狀簾寬度和良好的抗靜電性能,并且還配備有網狀簾密封裝置,以滿足支架,輸送網和分離氣流的要求。

4、纖維網成型

通過劃分和鋪設網的過程形成的非織造纖維僅僅是纖維絲之間的簡單物理纏結,并且結構不牢固。因此,需要對其進行加固和成形,以生產出高強度,低伸長率的無紡布。固定類型的添加方法包括熱軋增強方法,針刺增強方法和水刺增強方法。

熱軋加固方法:主要適用于熱塑性聚合物材料(如PP)的纖維網。其原理是使聚合物纖維在熱軋機中加熱并熔融,并在壓力下在熱軋點/表面融為一體,從而顯著提高纖維強度并實現固定型無紡布布。熱軋機由加熱的剛性輥和彈性輥組成,可以通過點粘結和表面粘結來粘結。對于點粘合,具有不同壓區形狀的雕刻輥用于表面粘合,而拋光的剛性輥用于表面粘合。

針刺加固方法:使用一排具有三角形橫截面(或其他橫截面)和倒刺邊緣的針刺來反復刺穿纖維網。在穿刺針的穿刺過程中,纖維網表面層中的纖維被迫進入纖維網內部并形成纏結的結構,該結構不再恢復。在纖維之間的摩擦和纏結的作用下,蓬松的纖網被壓縮,并且在反復刺穿之后,形成許多纏結點,并且纖網被固定。針刺加固技術主要包括預針刺,主針刺,花樣針刺,環針刺和管針刺。針刺的運動方向通常垂直于纖維網,但也有向上或向下的傾斜沖孔方向。斜沖可以增加針刺的深度,大大增加產品的強度,并提高產品的尺寸穩定性。針刺無紡布在纖維之間具有柔軟的纏結,因此它們具有良好的尺寸穩定性和彈性,良好的滲透性和過濾性,以及飽滿的手感。

水刺增強方法:使用許多很細的高壓水射流,高速射流到鋪設的纖維網,水流刺穿纖維網并撞擊底部的輸送網,彈跳的水流再次滲透到纖維網中,在水刺中,纖維網中的纖維在反復滲透和復雜的湍流作用下,會產生不同形式的纏結結構和大量的纏結點,從而使纖維網固定。水刺增強方法可以提高紡粘無紡布的單線生產速度。該方法具有許多纏結點,并且不會損壞纖維。所生產的無紡布具有高強度,柔軟的手感并且沒有粘合劑。

二、熔噴法

熔噴(melt-blowing)是用高速和高溫氣流噴射由螺桿擠出的熔體,從而使熔體的細流以較高的速率拉伸以形成超細短纖維,然后將其堆放在冷凝篩上或放入網鼓中,形成連續的短纖維網,然后通過自粘或其他加固工藝制成無紡布。

熔噴非織造織物的加工還使用熔紡法,即,從噴絲孔擠出熔滴形成纖維。但是,與紡粘法的不同之處在于,熔噴法中使用的噴絲頭在噴絲孔的兩側均具有經過特殊設計的風道(氣隙)。加熱的高壓空氣從風道中吹出,影響熔體。細流高速拉伸,吹成超細短纖維。將超細短纖維通過噴絲頭下方的冷空氣冷卻后,將其以非常高的速率噴涂到負壓的纖維收集裝置上,主要是網簾或網狀成型鼓,以形成纖維網。之后,通過諸如自粘或熱粘合的方法添加固定類型來獲得成型無紡布。

該方法可以制成薄片或較厚的氈狀材料。熔噴非織造織物由超短細纖維形成,具有低的生產線速度和短的工藝流程,但是更復雜。熔噴非織造產品具有大的比表面積,高的膨松度,低的過渡阻力,高的過濾效率,良好的表面覆蓋率和屏蔽性能,但是強度低,尺寸穩定性差,耐磨性差,加工過程中的空氣消耗大,能耗高。

盡管熔噴無紡布的生產過程比紡粘生產的過程短,但該過程更為復雜并且具有許多影響因素:

1、熔紡

在熔噴紡絲過程中,紡絲纖維細,加工量大,牽伸速度快,因此對擠出紡絲的熔體有更高的要求。為了滿足更高的產品質量要求,擠出熔體壓力穩定,熔體流均勻,原料完全塑化。為了防止熔體中過多的雜質阻塞噴絲頭并影響噴絲頭的連續性,熔體需要在進入熔噴模之前通過過濾裝置。

2、吹氣和拉伸

在生產過程中,加熱的高壓空氣從拉伸風道以很高的速度吹出,從噴絲頭擠出的稀薄的熔體流以高速拉伸,從而噴射成超細短纖維。因此,拉伸氣流的速度和溫度對熔噴短纖維的形成和拉伸有很大影響。拉伸空氣速度越高,吹出的短纖維的直徑越細,但是過高的速度會影響纖維的收集。拉伸的熱空氣的溫度不應太低,并且應能夠將熔體保持在粘性流動狀態。

3、面料成型

將通過熱風吹塑和拉伸而獲得的超細短纖維吹塑并通過吹氣冷卻,然后吹到收集裝置上,例如網狀網或帶網眼的輥子上。網簾的下部或多孔輥的內部被真空抽吸。該設備形成負壓,纖維依靠自粘或加熱的方式收集在凝結的網狀簾或多孔輥上,從而形成纖維網。類型。從機頭噴絲頭的出口到冷凝的篩網或多孔輥表面的垂直距離稱為紙幅的接收距離。幅材的接收距離對非織造產品的透氣性和強度具有更大的影響,并且還影響短纖維的拉伸比和纖維的鋪設范圍。纖維網的接收距離增加,噴灑的短纖維到達收集裝置表面的時間延長,在相同位置收集的纖維數量減少,纖維網絡結構更加蓬松,因此無紡布的細孔尺寸和孔隙率變大,并且透氣性性能變得更好,過濾效果得到改善,并且手感松軟,但是無紡布的拉伸強度和破裂強度降低。接收距離減小,纖維冷卻效果差,并且纖維易于粘結并成為卷曲的團聚狀態,因此降低了纖維網的蓬松性。從外部,根據接收距離對纖維網結構的影響,如果在纖維網的形成過程中采用連續改變接收距離的過程,則可以生產出具有密度梯度的無紡布。 ,可用作分級過濾的濾芯材料。

三、復合法

為了克服熔噴非織造布強度低和尺寸穩定性差的缺點,美國金伯利公司首先開發了一種復合無紡布生產工藝,該工藝由兩個或多個熔噴機和紡粘機組成。噴涂復合法(SM或SMS)。

SMS復合方法的原理是在兩臺紡粘非織造布成型機之間添加熔噴非織造布成型機,以形成復合生產線,以生產紡粘纖維網和熔噴纖維網彼此堆疊的無紡布層。該工藝結合了長纖維網的高強度和良好的尺寸穩定性的優點,以及超細短纖維網的高膨松性和良好的透氣性的優點,從而復合了具有優異綜合性能的無紡布,并具有廣泛用于手術衣,過濾材料等。

在SMS混合過程中,同一條生產線上有兩個紡粘噴絲頭和一個熔噴模頭。頭一紡粘噴絲頭噴出長絲以形成頭一網。它是連續的長纖維網,主要為復合無紡布提供強度和剛度。因此,通過控制紡粘纖維網的量,可以調節復合無紡布的強度,柔軟性和手感。形成纖維網的二層,其是熔噴超細短纖維網,并且可以通過控制噴射量來控制復合無紡布的透氣性和過濾性能。通過熱軋機將三層纖維網粘合或自粘合,以形成SMS非織造織物。由于熔噴生產效率低,需要犧牲紡粘生產線速度以確保產品質量和性能。通過增加熔噴模頭的數量可以提高生產率。

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