熔噴布的需求高居不下,很多行業(yè)精英也在咨詢:熔噴pp料沒問題,機器運轉(zhuǎn)正常,生產(chǎn)出來的熔噴布,拿到檢測機構(gòu)檢測卻達(dá)不到95標(biāo)準(zhǔn),這到底是哪里出問題了呢?
一、原料的選擇
聚丙烯容易成絲,且在熔融指數(shù)較高(MFI≥1500g/10min)的情況下,能成為相當(dāng)細(xì)的纖維(直徑為2~3μm)。雖然生產(chǎn)的熔噴布空隙相較于新型冠狀病毒尺寸(0.1μm左右)而言大得多,但是其對于環(huán)境中病毒的過濾能力依然很強。
因為,病毒無法獨立存在,其傳播途徑主要有分泌物和打噴嚏時的飛沫,飛沫的大小在5μm左右;熔噴布本質(zhì)上是一種纖維過濾器,含有病毒的飛沫靠近熔噴布后,也會被靜電吸附在表面,無法透過。
二、生產(chǎn)工藝
熔噴布生產(chǎn)工藝主要分為熔融擠出、熔噴工藝以及駐極處理三大部分。其流程如圖所示。
熔噴布的生產(chǎn)工藝 圖源ePolymer高分子平臺
依靠螺桿擠出機將聚合物顆粒熔融送至熔融模頭組合件,包括聚合物分配系統(tǒng)、模頭系統(tǒng)、牽伸熱空氣管路通道和加熱保溫元件,并由模頭的噴絲孔擠出(圖a、b)。熔噴工藝的噴絲孔直徑遠(yuǎn)小于內(nèi)外層紡粘布中所用的噴絲孔,是因為熔噴布纖維直徑僅為紡粘布纖維的十分之一。
模頭結(jié)構(gòu) 圖源ePolymer高分子平臺
為達(dá)到所需細(xì)度,除了依靠更小的噴絲孔外,還需要在噴絲孔擠出的同時使熔體纖維受到兩側(cè)高速熱空氣流的牽伸(圖c),此外兩側(cè)室溫空氣混入了熱流空氣,可以使被拉細(xì)的熔體冷卻固化成形。
噴絲孔
經(jīng)牽伸和冷卻固化的超細(xì)纖維在牽伸氣流的作用下吹向凝網(wǎng)簾,凝網(wǎng)簾下部有真空抽吸裝置,可以將纖維吸附在凝網(wǎng)簾上,利用自身余熱黏合成網(wǎng)。
到結(jié)尾,是至關(guān)重要的是駐極處理,紡絲線上的發(fā)射電極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(yīng)。熔噴法生產(chǎn)的無紡布自身具備35%的過濾性能,經(jīng)過駐極處理后過濾性可提高至95%。
影響熔噴布質(zhì)量的因素
聚合物原料的MFI
熔噴布作為口罩優(yōu)秀的阻隔層,是一種極為細(xì)密的材質(zhì),內(nèi)部由許多縱橫交錯的超細(xì)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(xì),過濾性能越好。
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(xì)流形成平行纖維束,從而導(dǎo)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,得到的熔噴布各向異性性能好。
螺桿擠出速度
在溫度恒定的情況下,螺桿擠出速率應(yīng)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(dǎo)致絲條牽伸不充分,并絲嚴(yán)重,從而布面粘結(jié)纖維減少,熔噴布強度降低。
熱氣流速度
在相同溫度、螺桿轉(zhuǎn)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(jié)越多,從而導(dǎo)致纖網(wǎng)更加密實且光滑,強度提高。
接收距離(DCD)
過長的接受距離會導(dǎo)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(dǎo)致過濾效率和過濾阻力下降。
熔噴模頭
市面上很多噴絲板模具用料都不是標(biāo)準(zhǔn)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(xì)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(xì)不一,容易產(chǎn)生結(jié)晶。
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