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名词说明.形变热由于轧混间的压力使处「轧辑钳口的高聚物产生宏观放热效益,导致纤网温度进一步上升.Clapeyron效应高聚物分子受压时熔融所需热量远比常压下多.面粘合热轧适用于生产婴儿尿片和妇女卫生巾包潼材料、药膏基布、胶带基布及其他薄型非织造材料,纤网面密度通常为18〜25g/m2少数甚至在10以下,制成的非织造材料表面结构比较光滑.ES纤维芯是聚丙烯材料,起主体纤维作的用,其皮是聚乙烯材料,起热熔粘合的作用超声波粘合利用超声波激励被粘合材料内部分子产生高频振动,分子运动加剧而熔融,再施以肯定压力使材料粘合热轧粘合热轧粘合是指用一对热辐对纤网进行加热,同时加以肯定压力的热粘合方式热辐加热方式有电加热、油加热、电感应加热等第七章.泳移现象所谓泳移即是在烘燥过程中聚合物分散液在加热时随水蒸发一起移向纤网的表层,因而烘燥后纤网的表面粘合剂含量多,而纤网内部粘合剂含量少未得到充分加固,导致了纤网分层疵病.接触角液体对固体表面润湿程度可用接触角0表示.它是在液滴、固体、气体接触的三相界面点,作液滴曲面的切线与固体表面的夹角液体在固体表面上的接触角越小,润湿程度越好.泡沫半衰期是指肯定的泡沫容积内部所含的液体流出一半所须要的时间它表征了泡沫的排液速度和稳定性化学粘合加固利用化学粘合剂的粘合作用使纤维间相互粘结,纤网得到加固的一种方法泡沫粘合利用刮涂或轧液等方式,将制备好的泡沫粘合剂匀称的施加到纤网中去的方法,待泡沫裂开后,释放出粘合剂,烘干成布.粘均分子量用稀溶液粘度法测得的平均相对分子质量.熔体指数MFI是纺丝成网、熔喷实际生产中对原料性能的主要指标,其定义为在肯定的温度下,熔融状态的高聚物在肯定负荷下,10分钟内从规定直径和长度的标准毛细管中流出的垂量,单位为g/lOmin熔体指数越大,流淌性越好..热裂解现象热裂解制程为间接加热将碳氢化合物分解后重组,将高沸点、巨大分子的有机物质裂解或分解为较低分了•的物质如轻油及柴油等高价物质.取向度把纤维素内大分子链主轴与纤维轴平行程度称为取向度.结晶度假如把庙聚物分成为晶相和非晶相两部分,其品相所占的重量或体积比因结晶度是描述高聚物超分子结构状态的一个参数.无定型区.“Tyvek美国Dupont公司开发的专利技术溶剂纺丝成网工艺的产品,具有高强度、抗撕裂、耐穿刺、防水透气、可印刷等特点L喷丝板过海网堵塞,喷丝速度不匀,冷却速度不一样,喷丝孔磨损更换纺丝组件
2.冷却不充分提高冷却效率
26.影响纺粘法非织造材料性能的主要因素)纺丝牵伸工艺影响单丝细度和强力在相同挤出量条件下,长丝细度下降,其强力增加,断裂伸长减小随着纺丝速度的加快,纤维线密度削减,纺丝线上丝束的张力增大,致使成网长丝分子取向度随之增高)喷丝孔吐出量Q对纤网的影响纺丝成网工艺中纺丝速度相同时,若喷丝孔的吐丝量下降,则丝条在纺程上所受压力相对增加,这有利于长丝的取向、结晶和长丝细化3)喷丝孔的孔数和孔径理论上讲纺丝成网喷丝板的孔径在
0.2〜
0.80mm范围内均可纺丝实际工程上选择孔径的依据是限制聚合物熔体出喷丝孔的剪切速率范围喷丝孔的排列和孔数对熔体细流的匀称冷却,良好凝固成形有很大关系圈形分布时喷丝板外圈的丝条能匀称冷却,但当孔数较多时,内圈的丝条往往不简洁充分冷却矩形分布,其优点是可以改进内层丝条的冷却,但缺点是侧吹风迎风侧和背风侧丝条的冷却条件不一样)冷却风条件a.风速冷却风速度过高,喷丝板温度过低,易产生断丝,但假如冷却风速过低,不能带走应解除的热量,丝条不能充分固化,拉伸时也易产生断丝现象b.冷却吹风温度温度10摄氏度以匕匀称分布c.相对温度比热容,睁电;d.单体抽吸风.典型纺粘工艺的设备(了解).纺丝成网工艺技术的进展(了解)多元化;纺丝速度提高;双组分技术趋于成熟;微细旦技术纺粘/熔喷复合材料比例快速增长.干法纺丝溶剂选择的原则.“极性相近”原则2).“溶度参数相近原则3).高分子-溶剂相互原则高分子溶剂相互作用参数以二分之一为界A.若是非极性选择溶度参数相近的溶剂,“相像相溶”B.若是极性溶度参数和极性都要与聚合物相近C.其次还要考虑运用的便利的程度,即溶剂的沸点、腐蚀性、毒性、蒸储提纯的难度、可燃烧及性价比等.干法纺丝中溶剂从纺丝线上除去的3种机理.闪蒸聚合物原液从喷丝孔中出来的瞬间,溶剂被压缩消退,突然从纺丝线的一侧穿透并逸出,此过程较短;.纺丝线内部的扩散纺丝线内部中由于溶剂浓度的不同而扩散,只不过为单扩散过程.纺丝线表面的蒸发纺丝线表面的溶剂,与介质之间发生对流传质.美国Dupont公司的闪蒸法将LPE(线性聚乙烯)溶于200C的二氯甲烷中,浓度为13%并以C02在
6.9Mpa的压力下饱和制成纺丝溶液,然后从刀口状的喷丝孔中喷出,长丝丝束直径约U20dlex喷出速度约为10llkm/min丝束喷出过程中,二氯甲烷瞬间挥发,丝束变细,并形成速度梯度,从而使丝束得到牵伸,形成O11-
0.17dtex的超细单纤维其取向度极高强度很大同时采纳岸电分丝和凝网技术使纤维成网再经热轧加固后成为溶剂纺丝成网法非织造材料.静电纺丝的原理、静电纺丝过程、静电纺丝设备的组成、静电纺丝的工艺参数的影响假如电场力的大小等于高分子溶液或熔体的表面张力时,带电的液滴就悬挂在毛细管的末端并处在平衡状态随着电场力的增大,在毛细管末端呈半球状的液滴在电场力的作用下被拉伸成阅锥状,这就是Taylor锥当电场力超过一个临界值后,排斥的电场力将克服液体的表面张力形成射流,喷射细流在外加电场中发生不稳定运动如“鞭动”并分裂,同时溶剂挥发或熔体固化得到纳米纤维,并落在接收装置上,形成非织造布静电纺丝过程聚合物射流的产生和射流沿直线的初步拉伸射流不稳定性的产生及进一步拉伸射流固化收集静电纺丝设备的组成静电纺丝机应有喷丝头及纺丝液供应系统、纤维收集装苴和高压发生器三个主要部分组成静电纺丝的工艺参数的影响静电纺丝的过程参量
①施加的电场强度
②电纺流体的流淌速率
③喷丝头与收集板间的距高,而且收集板可以固定静止或运动(通常为旋转),其次还有溶液浓度、液体流量、导电度等静电纺丝过程中涉及的物质主要是静电射流的流体(粘度或粘弹性、表面张力、电导率、比热、导热率及相变热)同时射流四周环境对过程也有肯定即响,如实空、空气或其它气氛、温度、湿度、气体流通速率等分子质量影响a.Mw过低,溶液粘度低,无法形成足够的缠结,电纺难b.Mw过高,电纺纤维直径大,得不到纳米纤维聚合物溶液性质影响:静电纺丝能形成纤维的必要条件是聚合物溶液需有•适当粘度溶液浓度的影响随着溶液浓度的增加,所形成的阅锥状会变成尖角状,其液体柱喷出柱会变长浓度过低溶液粘度低,大分子没有形成足够的缠结,简洁得到串珠状纤维bMw过高,粘度过大,溶液简洁在喷丝头处凝固而无法纺丝静电纺丝过程中由于聚合物溶液表面电荷的排斥使得液滴被拉伸聚合物不具备导电性则无法纺丝工艺条件的影响施加电压是生成纤维的前提条件聚合物熔体比溶液粘度大,需更高的静电纺丝起始电压当纺丝液上的静电力克服了纺丝液的表面张力时即起先静电纺丝随电压增大,高分子电纺液的射流有更大的表面电荷密度,因而有更大的静电斥力同时,更高的电场强度使射流获得更大的加速度这两个因素均能引起射流及形成的纤维有更大的拉伸应力,导致更高的拉伸应变速率有利于制得更细的纤维喷丝头与收集板间的距离(即电极间距)电极间距加大,则须要加一个较大的电压才能得到纤维电极间距减小,则须要较低的电压电极间距的大小还影响纤维束的干燥和劈裂细化,距离太短,溶剂得不到充分挥发就会粘连在一起,挥发不完仝也会引起纤维直径的变大液体流速:通常进料速率由进料泵(或喷头倾角)来限制太慢则纺丝速度低太快则使纤维束得不到充分拉伸,纤维的直径也就变大,更有甚者以大块液滴的形式落到接收板上喷丝头孔径(常用喷丝头的内径为
0.
41.2mm):小的内径可削减溶液的堵塞和纤维上珠状物的量,喷丝头端的液滴尺寸减小,表面张力下降,喷丝速度下降,溶液到达接收器的时间增多,纤维更细太小则在喷丝头出口处无法形成液滴.可用于制备超细纤维非织造布的几种方法1)熔喷法熔融的高聚物从喷丝板喷出,受到高速热空气喷吹,受到极度拉伸,形成超细纤维,以极高速度飞向网帘或凝网帘滚筒形成纤网2)静电法聚合物溶液或熔体在高压静电场的作用下,由Taylor锥形成的喷射流在电场中加速,在不稔定点处发生不稳定扰动,伴随着溶剂挥发或熔体冷却固化,最终在接收器上形成直径在几十纳米到几微米之间的超细纤维3)闪蒸法采纳线性聚乙烯为原料,溶解F200摄氏度的二氯甲烷溶剂中,浓度为13%并以C02在
6.9Mpa的压力下饱和制成纺丝溶液,从喷丝孔中高速喷出,由于溶剂的瞬间挥发,形成超细纤维,再经过静电分丝和凝网技术,使纤维成网,再经热轧加固后成为溶剂纺丝成网法非织造材料“橘涯型”双组分纺丝+水刺开纤将两种不同的高聚物熔体分成相同数量的等分,然后统一从一个喷丝孔中喷出,两个成分既不要溶化成一体,也不要彼此分别太散,形成纤网层后送入水刺机,利用高压水将纤维打散成单根超细纤维,并且使纤维凝合成布.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,吸附方面有突出优点;纤维取向度较差;纤维强力低.熔喷工艺对聚合物熔体性能的要求凡是热塑性聚合物切片原料均可用于熔喷工艺1)聚合物切片原料的性能,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、切片形态、含杂2)聚合物原料的分子量及分子量分布对熔喷工艺来说,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匀称性聚合物分子量越低,VFI越高,熔体粘度越低,越能适合于熔喷工艺较弱的牵伸作用3)聚合物种类聚合物种类不同时,分了•结构差异很大,确定了熔点及流变性能的不同.熔喷工艺原理采纳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匕同时自身粘合而成为熔喷法非织造布.熔喷法与纺粘法的异同点相同点一是聚合物都要在熔融状态下由喷丝孔挤出,二是纤网可经热粘合(面粘合或点粘合)或由自身粘合加固成非织造布不同点
1.成网工艺纺粘法骤冷空气冷却,同时拉伸,形成连续长丝,铺放到成网帘上熔喷法高速热空气喷吹,受到极度拉伸,形成超细纤维,以极速的速度匕向网帘或凝网滚筒形成纤网
2.纤网加固方式纺粘法加固方式多,除热粘合外,还有水刺,针刺,化学粘合等手段熔喷法主耍依靠热粘合或自身粘合
3.产品性能纺粘法纺粘非织造为细度匀称(15-40um)的长丝纤网结构,产品强度高熔喷法长短不一,粗细不匀称<l-5nm)的短纤维纤网结构,产品强度低.熔喷工艺过程聚合物打算螺杆挤出机(熔融挤压)过港装置计量未熔喷模头组合件-熔体细流拉伸・冷却-接收装置-卷绕装置-.熔喷工艺的设备(熔喷模头系统、空气加热器、接收装苴、协助设备等).影响熔喷法非织造布产品性能的主要因素分为在线参数和离线参数在线参数是指在熔喷生产过程中可按需调整的变量,主要有聚合物熔体挤出量与温度、牵伸热空气速度和温度以及熔喷接收距离等离线参数是指只能在设备不运转时才能调整的变量,如熔喷模头喷丝孔形态、牵伸热空气通道尺寸及导入角度等等
(1)纤网定量纤网定量t一纵横向强度t(不大)
(2)接收距离接收距离I一蓬松度I、密度t
(3)挤出量挤出星t一纤维的直径t、产量t
(4)热空气速度热空气速度f-纤维直径I热空气速度tf-纤维直径趋于稳定热空气速度f-纤维单强t、热粘合程度t-拉伸强度t、顶破强度t
(5)熔喷温度(即熔喷模头工作温度)可用以调整聚合物熔体的粘度在其它工艺条件不变时,聚合物熔体粘度越低,熔体细丝可牵伸得越细.熔喷非织造布的产品应用1)过滤材料熔喷非织造材料具有纤维细、孔隙多而孔隙尺寸小的优点2)医疗卫生用材料熔喷法非织造材料可有效地阻隔血液、体液、酒精及细菌的穿透,同时超细纤维的结构又可保证汗液蒸汽顺当透过3)环境爱护材料聚丙烯熔喷法非织造布具有疏水亲油的特性和微纤结构而成为良好的吸油材料,旦耐强酸强碱,密度比水小,吸油后能长期浮于水面上而不变形,可循环运用和长期存放4)服装材料熔喷复合保暖材料中的熔喷法非织造布具有超细纤维结构,因此抗风实力较强,具有良好的保暖性5)电池隔膜材料聚丙烯材料具有优良的耐酸碱性能,聚丙烯熔喷法隔膜材料具有孔径小、孔率大、电阻小以及产品变更多样的特点.典型熔喷技术和设备(了解)1)德国Reifenhauser公司熔喷生产线:德国Reifenhauser公司1984年起先生产纺粘法非织造布生产线,1988年与美国Exxon公司签订了技术转让协议,起先研制熔喷法非织造布生产线目前,该公司可供应单独的纺粘生.产线、熔喷生产线和生产SMS复合非织造布产品生产线中的熔喷部分以及全套SMS生产线2)美国Accurate(奥寇莱特)公司熔喷生产线廿十世纪80年头初,Accurate公司的Buehning博士运用流体动力学方面的学问,井利用公司为航天工业供应精密机械加工的阅历与技术,设计并制造出新型的组合式熔喷模头系统该组合式熔喷模头在熔喷成网匀称性、牵伸空气速度一样性以及操作维护的简洁性等方面取得了显著的效果Accurate公司熔喷生产线包括空压机、空气加热器、树脂喂料机、挤出机、过滤网切换装置、计量泵、组合式熔喷模头系统、收集装置、卷绕机等,全套设备由计算机限制3)美国Biaxfiberfilm(贝阿克斯)公司熔喷系统:具有多排喷丝孔并列排列的熔喷设备熔喷系统结构紧凑,熔喷模头系统的加热依靠牵伸热空气,没有其他的电加热装置设备投资较小由于采纳多排喷丝孔,因此熔喷模头每英寸长度上最多可有332孔,可大大提高生产速度,增加产量该系统通过更换模头,可生产1~50Mm纤维细度范围的熔喷非织造布NKK熔喷生产线日本高度纸(N.K.K)工业株式会社1986年起进行熔喷工艺技术探讨,目前已经可以供应商业化的熔喷生产线其熔喷生产线的特点是适应各种原料,如聚丙烯、聚酯、聚乙烯、生物降解树脂等均可运用,纤维细度可达到】Um纤网单位面积质量为3〜300g/m2纤网匀称度由于特殊的气流分布系统而达到极高的水平5)美国JM公司熔喷设备6)其他熔喷工艺与设备离心法熔喷工艺利用离心力使聚合物熔体变成短纤维并成网的熔喷法工艺.熔喷技术的发展趋势1).模头宽度和个数的增加2).可旋转模头;3).双组分设备4).纺粘、熔喷复合设备.SMS复合工艺的特点及常见的三种复合方式特点SMS更合非织造布同时具有纺粘材料和熔喷材料的优良性能薄型纺丝成网法非织造布具有良好的力学性能,但孔隙尺寸较大,抗渗透性较差而熔喷非织造材料具有超细纤维的纤网结构,其过滤和屏蔽性能很好,但抗拉强度较低复合而成的非织造布则弥补了彼此的不足,同时又保持了各自的优点三种复合方式:1一步法SVS复合可以在同一生产线上纺粘设备和熔喷设备实现同一条生产线上拥有2个纺粘模头和1个熔喷模头,先由第•个纺粘模头喷出长丝形成第•层纤网,再经过熔喷模头在上面形成其次层超细短纤维网,然后经过其次个纺粘模头喷丝孔形成第三层纤维网这三层纤网再经过热轧粘合加固2二步法用预先生产好的纺粘布和熔喷布通过热轧或其他工艺将之复合3一步半法将预先生产好的纺粘布铺在熔喷生产线的网帘上,在纺粘层上铺上一层熔喷布,形成SM层,再将另一预先生产好的纺粘布与之更合,最终形成SMS复合非织造布自然拉伸比拉伸前丝的干垂与拉伸后丝干电的比值螺杆压缩比螺杆加料段最终一个螺槽的容积与均化段最初一个螺槽容枳比挤出膨化比聚合物流体在膨化区最大直径与喷丝孔的微孔直径的比值泵供量计量汞单位时间内输送熔体的质量计量泵的效率容积效率与机械效率乘积.分子量分布宽度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匀称性.驻极处理.非移态的纺丝过程熔喷工艺是一个非稔态的纺丝过程,从熔喷模头喷丝孔到接收装置的整条纺丝线上,各种作用力不能保持动平衡.熔喷接收距离(DCD):模头喷丝孔出口处到接收帘网或滚筒的距离称为熔喷接收距离DCD.SMS材料熔喷和纺粘工艺技术的组合产生了的复合材料
2、分析热轧工艺三要素对非织造材料结构与性能的影响答工艺参数对热轧粘合非织造材料性能的影响粘合温度、轧馄压力和生产速度对热轧粘合非织造材料的性能具有很大影响⑴粘合温度温度「一断裂强度t温度tt-热熔纤维失去纤维结构一断裂强度I⑵轧轻压力线压力t-断裂强度t线压力tt―粘合区纤维物理特性破坏一断裂强度I⑶生产速度生产速度t-粘合温度t~断裂强度不变热轧粘合加固中三大工艺参数与产品性能的关系1)粘合温度温度较低,纤维粘结强度差,纤网强度较低;温度较高时,纤维粘结强度好,纤网强度高,温度过高,纤维遭到破坏,纤网强度下降2)粘合压力压力较小时,纤维的粘结轻缓,强力较小压力增大时,纤维的粘结增加,强度增加;压力过大时,纤维的粘结更大,强力下降3)时间(生产速度)时间增大,纤网的强度增加;时间过长,会使纤维破坏,从而使纤网强度下降时间的确定取决于生产速度,轧辑直径及压力ES纤维在热粘合加固中的优势?ES纤维是•种性能优异的热熔粘结纤维,在纤网中既做主体纤维,又作粘合纤维,这种纤维外层用聚乙烯(熔点110-130℃)内层用聚丙烯(熔点160-170C)其特点是在经过热处理后,外层部分熔融而起粘结作用,内层保持纤维状态,热粘合ES纤维非织造布的优点为改善非织造材料的结构,纤网内纤维交接点产生有效,匀称的粘合作用,非织造材料强力高,热粘合的温度范围宽,操作过程简洁限制,做成产品手感松软,强度和尺寸稳定性能好,能耗低,生产率高发泡机理纯液体不会形成泡沫,必需在该液体中至少加入一种能在气液界面上形成界面吸附的物质一一表面活性剂在表面活性剂溶液中通入空气,气泡被一层表面活性剂的单分子膜包围;当该气泡冲破了表面活性剂溶液/空气的界面时,则其次层表面活性剂包围着第•层表面活性剂膜而形成•种含有中间液层得泡沫薄膜层,在这种泡沫薄膜层中含有粘合剂液体当各个气泡相邻的聚集在一起时,就成为泡沫集合体请简述热轧过程中存在的热力学过程?.热传递过程含有热熔纤维的纤网在室温下进入两轧混钳口组成的热轧粘合区,因为轧辑表面具有较高的温度,所以热量将从轧辑表面传向纤网接触面,并渐渐传递到纤网内层;蓬松的纤网进入两轧轴钳口后,纤网的密度和厚度发生变更,热传递系数也随之发生了变更.形变过程两轧辑之间强大的压力使高聚物产生形变热而导致纤网温度进一步提高.克莱帕伦效应高聚物分子受压时熔融所需的热量远比常压下多,这就是所谓的克莱帕伦效应流淌过程在热轧粘合过程中,部分纤维在温度和压力作用下产生熔融,同时还伴随着熔融了的高聚物的流淌过程,这也是形成良好粘合的必备过程扩散过程在熔融高聚物的流淌过程中,同时存在着高聚物分子向相邻纤维表面的扩散冷却过程自然冷却,冷却速率不同产品性能不同,对布最终的强度有影响化学粘合加固方法分类1)浸渍法纤网喂入装有粘合剂的浸渍槽中,浸渍后经过一对轧辑或吸液装置除去多余的粘合剂,最终通过烘燥系统使纤维得到固化而成为非织造材料2)喷洒法采纳喷洒的方式把粘合剂工作液施加到纤网中,再使纤网受热固化而得到加固的一种方法3)泡沫浸渍法采纳刮涂或轧辐等方式,将制备好的泡沫粘合剂匀称地施加到纤网中去的方法,待泡沫破例后,释放出粘合剂,烘干成布4)印花法采纳花纹辐筒或圆网印花滚筒向纤网施加粘合剂的方法粘合剂玻璃化温度(TJ对非织造布材料性能的影响
①断裂强力玻璃化温度越高,粘合剂薄膜的断裂强度越大,则非织造材料的抗拉伸性能就越好
②松软性(悬垂性)玻璃化温度越高,则非织造材料的悬垂长度越高,即悬垂性越差
③抗皱性(折皱性)玻璃化温度越高,非织造材料的折痕复原角越小,说明抗皱性越差,折皱性越好玻璃化温度较低的软性化学粘合剂,不易起皱非织造材料的抗皱性随粘合剂的含量增加而增大玻璃化温度较低的硬性化学粘合剂,简洁起皱,非织造材料的折皱性随粘合剂含量的增加而提高
5、粘合剂玻璃化温度(Tg)对非织造布材料性能的影响
①断裂强力玻璃化温度越高,粘合剂薄膜的断裂强度越大,则非织造材料的抗拉伸性能就越好
②松软性(悬垂性)玻璃化温度越高,则非织造材料的悬垂长度越高,即悬垂性越差
③抗皱性(折皱性)玻璃化温度越高,非织造材料的折痕复原角越小,说明抗皱性越差,折皱性越好玻璃化温度较低的软性化学粘合剂,不易起皱;非织造材料的抗皱性随粘合剂的含量增加而增大玻璃化温度较低的硬性化学粘合剂,简洁起皱,非织造材料的折皱性随粘合剂含量的增加而提高试述超声波粘合的工作原理答超声波粘合工艺过程及机理超声波粘合的能量来自电能转换的机械振动能,换能器将电能转换为20kHz的高频机械振动,经过变幅杆振动传递到传振器,振幅进一步放大,达到lOOum左右在传振器的下方,安装有钢辐筒,其表面依据粘合点的设计花纹图案,植入很多钢销钉,销钉的直径约为2mm左右,露出辑筒约为2mm超声波粘合时,被粘合的纤网或叠层材料喂入传振器和较简之间形成的缝隙,纤网或叠层材料在植入销钉的局部区域将受到肯定的压力,在该区域内纤网中的纤维材料受到超声波的激励作用,纤维内部微结构之间产生摩擦而产生热量:,最终导致纤维熔融在压力的作用下,超声波粘合将发生和热轧粘合一样的熔融、流淌、扩散及冷却等工艺过程试从工艺原理、产品结构、性能角度,论述热轧与热熔工艺的异同答
①热轧粘合热轧粘合是利用一对加热辑对纤网进行加热,同时加以肯定的压力使纤网得到热粘合加固
②热熔粘合热熔粘合是利用烘房加热纤网使之得到粘合加固1)热轧粘合工艺过程及机理热轧粘合非织造工艺是利用一对或两对钢辐或包有其它材料的钢辑对纤网进行加热加压,导致纤网中部分纤维熔融而产生粘结,冷却后,纤网得到加固而成为热轧法非织造材料2)热熔粘合工艺过程及机理热熔粘合工艺是指利用烘房对混有热熔介质的纤网进行加热,使纤网中的热熔纤维或热熔粉末受热熔融,熔融的聚合物流淌并凝合在纤维交叉点上,冷却后纤网得到粘合加固而成为非织造材料和热轧粘合相像,热熔粘合工艺存在热传递过程、流淌过程、扩散过程、加压和冷却过程3)热轧粘合与热熔粘合的区分⑴热轧粘合适用于薄型和中厚型产品,产品单位面积质量大多在15-100g/mJ;⑵热熔粘合适合于生产薄型、厚型以及蓬松型产品,产品单位面积质量为15-1000g/m;⑶两者产品的粘合结构和风格存在较大的差异.熔触、干法、湿法纺丝的内容及特征熔融纺丝是将高分子聚合物加热熔融,经挤出机熔体从纺丝孔挤出进入空气中,熔体细流在空气中冷却的同时,以肯定速度拉伸变细变长,在该阶段高分子熔体细化同时凝固,而形成纤维后成网特征卷曲速度高,喷丝孔少数少或中,无需回收工序干法纺丝是高分子聚合物溶液从喷丝孔挤入加热气体中,使溶剂蒸发凝固形成纤维的过程,该过程中聚合物是以肯定速度拉伸而细化的纤维湿法纺丝是将高分子聚合物或高分子变性体溶液从喷丝孔挤出进入凝固浴中,然后进行脱溶剂或伴有化学反应的脱溶剂而凝固成纤维的工艺过程.熔体挤出细流的四种类型液滴型,漫流型,张大型(正常类型),裂开型.纺粘法工艺的生产特点、发展特点及与合成纤维生产的最大不同纺粘法与合成纤维生产的最大不同是牵伸方式和后段生产,合成纤维采纳机械牵伸,易限制,纺粘法基本用气流牵伸,较难限制,纺粘法后半段的铺网,热轧成布和卷取与合成纤维完全不同.纺粘法聚合物原料的基本性质)聚合物原料的分子量适中,过高或过低均不利于丝束强力的提高)高分子链结构,成纤高聚物大分子必需是线形的,能伸直的分子,支链应尽可能少,没有浩大的侧基,且大分子间无化学键)成纤高聚物分子间的作用力,大分子间作用力以氢键为最强,要求等规度较高)高分子结构与结晶实力,结晶度在很大程度上影响纺丝成网纤维的物理机械性能结晶度过低,加工性能不好,结晶度过高,不易熔融)成纤高聚物的热性质,高聚物制造纺丝成网上织造材料的可能性和纤维的性质与高聚物的热性质关系亲密,其的热性质取决于分子链结构.纺粘法工艺原理及的工艺过程将高分子聚合物加热熔融,经挤出机熔体从纺丝孔挤出空气中,熔体细流在空气中冷却的同时,以肯定速度拉伸变细变长,在该阶段高分子熔体细化同时凝固,而形成纤维后成网过程高聚物切片一熔融一纺丝一拉伸一成网一加固一成卷.纺粘法切片含水及切片干燥的目的切片含水a.吸附水吸附在表面和细小缝照中的水,所占比例较大简洁去除(必需解除,一股用加热抽真空去除)b.结合水存在切片内部的氢键结合水,不易去除干燥目的:a.除去切片的水分b.提高切片结晶度和软化点.熔纺基本过程具有可纺性的聚合物在其熔点以上的温度条件卜从喷丝板细孔挤出冷却细化成丝状固体,同时进行分丝铺网和加固的工艺过程.纺粘法的冷却过程该过程与熔体细流的变形同时进行从喷丝板挤出的丝束温度相当高,冷却可防止丝条之间的粘连和缠结,协作拉伸,使粘流态的熔体细流渐渐变成稳定的固态纤维纺丝成网工艺常采纳单面侧吹和双面偏吹的形式,冷却介质为干净空调风,风量应保证流淌方式为稔定的层流状态,从而避开丝条振动,影响丝条的匀称性冷却过程伴随看结晶过程,初期由于温度过高,分子的热运动过于猛烈,晶核不易生成或生成的晶核不稳定随着温度的降低,均相成核的速度渐渐加快,熔体粘度增大,链段的活动实力降低,晶体生长速度下降纺粘法牵伸工艺的作用、目的作用提高纤维的物理机械性能,粒伸时对丝条进行冷却,防止丝条之间粘连,缠结及削她并丝,保证后道成网质量稔定目的使大分子或聚集态结构单元发生伸展并沿纤维轴取向排列,提高纤维结晶度.纺粘法牵伸的三大流派
1.管式牵伸
2.宽狭缝式牵伸
3.窄狭缝牵伸.机械拉伸过程中纺程上作用力;气流拉伸过程中纺程上作用力式牵伸.气流牵伸的设备1)正压牵伸气流从上方狭缝入口部射入压缩空气形成拉伸气流,形式上有喷嘴牵伸和卒缝牵伸,气流速度达3OOO~4OOOm/min或更高日本NKK、美国诺信2)负压牵伸从狭缝底部进行大量吸气,抽动狭缝内的空气高速从上而下前进,从而带动纤维高速向前,形成牵伸,成为负压牵伸,德国莱芬嗫舍3)正负压相结合的牵伸下面抽风、上面射入压缩空气,使纤维在宽狭^内受到上推下拉的作用而高速向前,完成李伸这种牵伸方法可以使纤维前进的速度大大提高,莱芬豪舍公司的ReicofilN型设备即采纳此技术,效果特别好.纺粘法的三种分丝方法a.气流纺丝利用气流拉伸过程中的高速气流在拉伸装置某•部位截面积突然扩大而产生孔达效应造成气流在此扩散和减速,同时使纤维与纤维形成紊流,纤维的运动状态呈.无规则运动,以达到随机匀称分丝和成网的目的b.静电分丝法丝束在拉伸过程中,让纤维束通过一高压静电场或摩擦生电,使丝条带上同种电荷,利用同种电荷相斥的原理,取得分丝效果;c.机械分丝法利用挡板、摆丝短、振动板、问转导板等机械装置,使经拉伸后高速向下运动的丝束遇到机械装匿撞击反弹,从而变更/丝束原来的运动状态,使其呈无规则反弹运动,来达到分丝的目的.纺粘法的成网工艺熔融的聚合物通过喷丝板喷出后,由冷却风冷却,同时受到拉伸,形成连续长丝,铺放到成网帘上.切片干燥设备1)真空转鼓干燥设备干燥质量高,更换品种简洁,可在较低温度下干燥切片,适合易氧化或热敏性的高聚物干燥过程中特性粘度降低小,但干燥时间长,产量低,不适合连续化生产,-一般用于小批量、多品种及一些特殊品种的生产2)RD回转圆筒干燥设备设备结构简洁,连续化操作,生产实力大,干燥时间短,操作便利,干燥效率高,但由于切片停留时间不一样,造成干燥后的切片含水量不匀称因此,一般其后需设置填充干燥器3)充填式干燥装置可保证切片干燥时间一样,干燥质量较好,可干脆连续喂入螺杆挤出机料斗,设备也简洁4)沸腾式干燥设备连续式,干燥效率极高,适合大规模连续生产,但设备较困难5)组合式干燥设备预结品、充填干燥器和热风循环系统,较好地运用了切片干燥原理,故干燥效率高,干燥质量好且稳定.螺杆挤出机的构成及螺杆的结构特征由传动系统、挤出系统、加热和冷却系统、限制系统等几部分组成(另外还有一些协助设备)其中挤出系统是挤出成型的关攫部位,对挤出的成型质量和产量起重要作用挤出系统主要包括加料装置、料筒、螺杆、机头和口模等几个部分结构简洁,适合聚合物的塑化挤出,适合颗粒料的挤出加工对聚合物的剪切降解小,但物料在挤出机中停留时间长操纵轻易,工艺限制简洁.螺杆挤出机各分段螺杆的特点及各段其作用;1).进料段进料段螺纹深度是恒定不变的作用将固体的物料送往压缩段2).压缩段螺纹的容积是渐渐减小的作用压实物料,使该段的固体物转变成为熔融物料,并且解除物料的空气3).计量段螺槽的容积基本是恒定不变的作用将熔融的物料定量稳定挤压出并使螺杆产生肯定的背压力,进一步加强熔体的剪切混合作用,使物料进一步均化.熔体在均化段输送中的流淌形式1).正流(顺流)也是“摇曳流淌”,是沿着螺槽向机头方向的流淌,是螺杆旋转时螺纹斜棱的推动力在螺槽z轴方向作用的结果体积流量,用QD表示也正是由于这种正流,才使纤维挤出熔体在均化;2).逆流也是“压力流淌”,流淌方向与正流相反,是由机头、口模、过滤网等对塑料反压所引起的结果.逆流的体积流量,用QP表示3).漏流是在反压作用下,从螺杆与机筒的间隙沿着螺杆轴向料斗方向的流淌一般状况下,由于间隙很小,漏流比正流和逆流小得多漏流的体积流量,用QL表示4).横流沿x轴方向的流淌在螺杆中,横流形成一种环流,对总的生产率影响不大,但对塑料的混合、热交换和塑化影响很大横流的体积流量,用QT表示.挤出机生产实力的计算公式a、按阅历公式计算(对挤出机生产实力进行多次实际调查、实测,并分析总结而得,不全面)Q=nD2•fi上式中Q为挤出量,cm3/s;D为螺杆直径,cm;n为螺杆转速,r/s B为系数,一般为
0.003〜
0.007b、按理论公式计算Q=QD-QP-QL上式中,QD为正流流量QP为逆流流量QL为漏流流量.计量泵的工作原理当一对一相互喷合的齿轮转动时,在熔体吸入口形成负压,熔体就从吸入口吸入,充溢于齿轮的齿间隙之中齿谷间的熔体在齿轮的带动下紧贴着“8”字形孔的内壁回转近一周后送至出口腔,由于齿轮的齿隙容积是恒定的,所以计量汞每转动-转,输出的容积是恒定的,从而保证了计量汞具有高精度的计量.纺粘工艺的纺丝组件作用将计量汞送来的熔体或溶液进行最终一次过漉,混合匀称后安排到每一个喷丝孔中,形成匀称的细流组成熔体安排板、喷丝板、熔体过滤器、密封件等.单体抽吸装置的作用在纺丝过程中,特殊是对加入某些添加剂的共混纺丝,往往会有单体析出作用当单体从高聚物熔体中分别出来时,将这些分子量小的物质抽走,以免单体向上附着在喷丝板上,弄脏了喷丝板(孔)而影响纺丝,或向下被牵伸风吸走时,冷凝附着在牵伸器(或摆丝器)上导致并丝假如单体附在丝条上,会降低丝条的强度,使疵点增多,影响颜色.冷却吹风装置该过程与熔体细流的变形同时进行从喷丝板挤出的丝束温度相当高,冷却可防止丝条之间的粘连和缠结,协作拉伸,使粘流态的熔体细流渐渐变成稳定的固态纤维熔体离开喷丝板10mm左右对其进行冷却吹风要求在肯定长度内,对每根单丝均能进行匀称性冷却纺粘法的冷却吹风一般采纳侧吹风,即由一侧或相对两侧进行吹风纺丝成网工艺常采纳单面侧吹和双面侧吹的形式,冷却介质为干净空调风,风量应保证流淌方式为稳定的层流状态,从而避开丝条振动,影响丝条的匀称性对冷却吹风设备来说,耍求制冷效果好,满意生产工艺须要温控灵敏,冷风风温恒定平稳,误差范围小,所以在设计制造空调吹风机设备时,采纳水温限制、探针和风温限制,探针检测制冷效果并刚好反馈、刚好口动调整压缩机工作状态送风平稳可调,现在大部分制冷系统的风机采纳变频调速,可依据生产工艺须要调整送风量,保证风速、风压稳定.组件清洗的常用方法及其优缺点1)燧烧法及水蒸汽爱护娘烧法a.清洁效率较差,会增加后道补充清洗的难度;b.设备投资费用用对于碳钢结构的较低,其运行费用属中低等;c.大量废气散发,污染空气,炭黑粘附室内墙壁及机具,恶化环境d.应用范围最广e.对组件有损伤,甚至使喷丝板微孔处产生金相结构的破坏与腐蚀2)式空煨烧法汲取了燃烧法简便、不须要任何溶剂和协助材料的优点,克服了在空气中燃烧处理喷丝板不易干净和产生明火导致被处理件退火变形的缺点特殊适用于处理异形、细孔等喷丝板,亦可处理过滤器海芯、计量泵和其它纺丝部件该设备清洗效果较好,对环境无污染,操作便利,近年来推广较快3)三氧化二铝流淌传法被清洗物件上的聚合物、油污和有机物等快速高温分解对被清洗物的磨损量小,且控温效果好.粒径和积累密度较小的介质不但有利于流化,而且节约能量:但不能用于熔体过滤器滤芯的清洗4)三甘醇法具有温度低、平安、无毒、清洗效果好、对设备无损坏等特点,尤其适用于熔体过滤的清洗清洁周期长、需6T2h、清洁工序较多;基建与设备投资高;c.环境爱护难,三甘醇对人体有害,要集中特地处理:d.对组件的损伤较小,5)超声波清洗法可达到对组件全面清洗的效果,特殊是深孔,盲孔的清洗,不会影响任何组件及材质的精.纺丝生产常见的故障、疵点及处理方法(了解)1飘丝L熔体含水率高调整切片干燥工艺,降低含水率.喷丝板板面和喷丝孔不洁铲洁板面或更换组件.组件压力过低增加过滤层压力.组件过港破损更换组件.熔体温度过高降低箱体、熔体温度.•熔体粘度不匀调整各区温度,增加挤出机混合效果2并丝L熔体温度过高降低螺杆各区及箱体、熔体温度.侧吹风冷却不良增加侧吹风风速或降低风温.汞供量过大降低汞供量.喷丝板板面不洁铲洁板面或更换组件喷丝孔有弯头丝更换组件,休整喷丝孔3注头丝和硬头丝.断装组件的预热温度偏低提高组件预热箱温度和延长预热时间.熔体温度过低提高熔体温度.侧吹风冷却过快降低侧吹风风速或提高恻吹风风温.熔体与喷丝板剥离性能不良更换组件⑷集束不良L侧吹风风速过大调整侧吹风风速.冷却凝固点过长改善冷却凝固条件5丝条晃动过大.侧吹风风速过大或过小调整侧吹风风速.纺丝等空气流淌过大,回风严峻正确限制纺丝室气流状况.侧吹风风箱堵塞严峻,吹风不匀清理侧吹风过滤网6挂丝。