熔噴布技術核心是什么?如何提高熔噴布的產(chǎn)品質量?
熔噴法是依靠高溫、高速的氣流噴吹聚合物熔體,使其得到迅速拉伸而制備纖維的一種方法。聚合物切片通過螺桿擠壓機加熱加壓成熔融狀態(tài)后,經(jīng)熔體分配流道到達噴頭前端的噴絲孔,擠壓后再經(jīng)過兩束收斂的高速、高溫氣流的拉伸使其細化。細化的纖維冷卻固化于網(wǎng)簾裝置上形成熔噴非織造布。
連續(xù)式熔噴非織造布生產(chǎn)技術在我國已經(jīng)經(jīng)歷了20多年的發(fā)展過程,應用領域從初的電池隔板、過濾材料、吸油材料和保暖材料等擴展到醫(yī)療、衛(wèi)生、保健、防護等領域,其生產(chǎn)技術也從單一的熔噴生產(chǎn)向復合方向發(fā)展。其中,經(jīng)過靜電駐極處理的熔噴復合材料,由于其具有初始阻力低、容塵量大、過濾效率高等特點,可廣泛應用于電子制造、食品、飲料、化工、機場、賓館等場所的空氣凈化處理和醫(yī)用高性能口罩、工業(yè)與民用的除塵器濾袋。
聚丙烯材料的熔噴無紡布(是一種超細靜電纖維布,可以捕捉粉塵),纖維的孔徑、厚度等因素影響著過濾效果。不同直徑的顆粒通過不同原理的方式過濾,比如顆粒體積,撞擊,擴散原理導致被纖維阻攔,還有一些微粒通過靜電吸引原理被靜電纖維所過濾。過濾效率的測試是在標準規(guī)定的顆粒大小下進行的,不同標準會采用不同尺寸的顆粒進行測試。BFE常采用平均顆粒直徑3μm的細菌氣溶膠顆粒,而PFE一般采用氯化鈉直徑0.075μm的顆粒。單純從過濾效果看,PFE比BFE的效果要高。
KN95級別口罩的標準測試中以空氣動力學直徑0.3μm的微粒為測試對象,因為大于或小于這個直徑的微粒都比較容易被過濾纖維攔截,而0.3μm這樣中間尺寸的的微粒更難被過濾。病毒雖然體積很小,但是無法單獨在空氣中傳播,它需要飛沫和飛沫核作為載體在空氣中飄散,所以很容易被過濾掉。
影響熔噴布質量的因素
熔噴布技術核心是:在最低限度降低呼吸阻力的前提下,還能達到高效過濾效果,特別是N95以上熔噴布,VFE級別熔噴布對駐極母粒配方,熔噴料的性能,熔噴線的噴絲效果,特別是加了駐極母粒后會影響紡絲纖維的粗細和成網(wǎng)均勻性,做到低阻高效是最核心技術。
1、聚合物原料的MFI
熔噴布作為口罩最佳阻隔層,是一種極為細密的材質,內(nèi)部由許多縱橫交錯的超細纖維以隨機方向堆疊而成。以PP為例,MFI越高,熔噴加工時拉出的絲越細,過濾性能越好。
2、熱氣流噴射角度
熱空氣噴射角度主要影響拉伸效果和纖維形態(tài)。角度變小會促使細流形成平行纖維束,從而導致無紡布均勻性差。若角度趨于90°,將產(chǎn)生高度分散而湍動的氣流,有利于纖維在凝網(wǎng)簾上無規(guī)分布,最終得到的熔噴布各向異性性能好。
3、螺桿擠出速度
在溫度恒定的情況下,螺桿擠出速率應保持在一定范圍:在某一臨界點之前,擠出速度越快,熔噴布定量越高,強度越大;到超過該臨界值,熔噴布的強度反而下降,尤其是MFI>1000時更為明顯,可能是因為擠出速率過高導致絲條牽伸不充分,并絲嚴重,從而布面粘結纖維減少,熔噴布強度降低。
4、熱氣流速度
在相同溫度、螺桿轉速和接收距離(DCD)等條件下,熱空氣速度越快,纖維直徑越小,無紡布手感逐漸變軟,纖維纏結越多,從而導致纖網(wǎng)更加密實且光滑,強度提高。
5、接收距離(DCD)
過長的接受距離會導致縱橫向強度、彎曲強度下降,無紡布手感蓬松,在熔噴工藝中會導致過濾效率和過濾阻力下降。
6、熔噴模頭
市面上很多噴絲板模具用料都不是標準料,用一些低端模具鋼代替,使用過程會出現(xiàn)一些眼睛看不到的細微裂痕,孔徑加工毛糙,精度差,不經(jīng)過拋光處理,直接上機。造成噴絲不均勻,韌性差,噴絲粗細不一,容易產(chǎn)生結晶。
7、駐極母粒的足量添加和靜電駐極處理
通過高壓電暈處理可使熔噴成型纖維帶有持久的靜電荷,從而使熔噴布在不阻礙呼吸的前提下額外具有靜電吸附效應。經(jīng)過駐極處理后過濾性可提高至 95%。
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