熔喷法非织造布技术的新发展

第ｌ４卷第５期　２００６年ｌＯ月　非织造布　Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ　Ｖｏ１．１４。Ｎｏ．５　０ｃｔ．．２００６　熔　喷诸非　织遭带接：　甜耨发展　赵博　（中原工学院，河南郑州４５０００７）　摘要：介绍了熔喷法非织造布设备、原料等方面的近期发展情况，说明了只有不断研发新技术、新　产品，才能使熔喷法非织造布的应用领域越来越广泛。　关键词：非织造布；熔喷法；技术；发展　中图分类号：ＴＳ１７４．８１文献标识码：Ａ文章编号：１００５—２０５４（２００６）０５—０００９—０３　１　前言　熔喷法是本世纪５０年代发展起来，依靠高速、　高温气流喷吹聚合物熔体使其得到迅速拉仲而制备　超细纤维的一种方法－１］。聚合物切片通过挤压机　加热加压成为熔融状态后，经熔体分配流道到达喷　头前端的喷丝孔，挤压后再经两股收敛的高速、高温　气流拉伸使之超细化。超细化的纤维冷却固化沉积　于集网帘装置上形成纤度极细的熔喷法非织造布。　熔喷法非织造布所具有的超细纤维结构决定其产品　纤网的纵向和横向也发生了显著变化。熔喷法设备　喷头的安装形式已由最早的固定安装发展为活动安　装，同时实现了熔喷法模头能与纤网输出方向垂直　安装和倾斜安装，并且熔喷法设备的模头已由最早　的狭缝式发展为方形、圆形等形状的纺丝孔。这种　新型的喷头设备不仅能显著降低成本，节约能量，而　且还能显著提高产品质量。熔喷法非织造布设备的　自动化水平和机电一体化水平也在不断提高。生产　工艺已由早期的单组分纤维生产发展为双组分纤维　和多组分纤维生产，现在熔喷法设备已由单一型设　备发展为多种复合型设备。随着熔喷法用原料和技　非常适合做过滤介质等。熔喷法技术是一种将树脂　切片制成纤维网的一步法成布技术，可以生产出纤　维直径在２～５　ｍ，甚至可以制造出纤维平均直径　为１　ｍ的非织造布。　术的发展，其产品已由普通的单一型发展到多种复　合型。其产品的特点是保温性好，手感柔软，悬垂性　佳，强度低，耐磨性差，纤维很细，表面积大。　近年来，国外熔喷法非织造布设备有了创新性　的发展，主要包括以下几个方面。　熔喷法属于聚合物挤压法非织造布加工技　术－２　Ｊ，它利用气流对聚合物熔体进行快速拉伸制得　纤维，纤维在气流作用下落到收集网帘上，并随机铺　叠得到纤网，同时依靠纤维间的相互粘合使纤网固　（１）美国的ＪＭＩ公司更改了常规的熔喷法模　头［６卜［引，通过把熔喷法模头分成数个２．５４～　５．０８ｃｍ的并列装置来把热熔胶喷到基布上，这些并　列装置每个都有１个内阀，具有能快速更换模头的　特点。目前，该公司先后研制出用于形成不同纤维　花纹的新技术，且在组合热熔胶模头上，开发了新的　系统以及并列互换组件的积木式熔喷法模头结构的　新技术，该结构的显著特点是可通过增加或减去组　件而被很容易地改变模头长度。　（２）德国的莱芬豪舍公司研制了新型熔喷法模　头的改良结构，这种设备具有很高的生产效率，其产　结获得最终产品。目前，该技术主要用于过滤材料、　医用材料、卫生材料和服装材料等领域，还用于电气　电子产品等空气净化系统、吸油毡、铝蓄电池隔板、　细菌滤材及医用口罩等等领域。　２熔喷法非织造布设备的最新进展　最近几年，随着科学技术的不断发展，熔喷法设　备喷头的数目和喷头的宽度不断增加，同时喷头在　收稿日期：２００６．０６．０４　作者简介：赵博（１９６６一），男，河南南阳人，中原工学院讲师，现为东　华大学博士生，主要从事熔喷法和纺粘法非织造布技术等的研究。　维普资讯 http://www.cqvip.com

１０　非织造布　第１４卷第５期　品性能良好，并能用于拉伸及热定型粗纤维熔喷法　纤网的改进结构。　（３）美国３Ｍ公司开发了能生产高温稳定熔喷　法非织造布的设备，其产品特点是非织造布是由多　层熔喷法微纤维组成；美国另一家公司Ｂｉａｘ　Ｆｉｂｅｒ　Ｆｉｌｍ开发了多排喷丝孔的熔喷法新型设备，其特点　是具有非常高的生产效率。　（４）金佰利公司开发了能降低喷丝孔堵塞的狭　缝模头熔喷法新技术－９　Ｊ，同时，该公司还开发了熔　喷／纺粘用新型装置，该装置会使牵伸气流呈流线　状，其显著优点在于低耗下能生产出卷曲与非卷曲　纤维。　（５）日本的Ｃｈｉｓｓｏ公司开发了双组分共轭纤维　熔喷法纤网以及海岛纤维熔喷法纤网的新型设备。　（６）其它公司，如Ｔｅｎｄｅｃ公司已开发了非弹性　熔喷法纤网取得横向弹性的新型工艺技术；Ｆｉｂｅｒ　ｗｅｂ公司开发了使用毛细管熔喷法模头新技术；　Ｍｅｎｄｅ公司开发了利用高强优异屏蔽性的低旦和微　细旦纤维新技术和新工艺，其特点是利用多组分模　头来生产低取向度而且容易的中空长丝纤维。　３熔喷法非织造布的新型数学模型　。］　早期的熔喷法气流拉伸数学模型有两种，即基　本模型和二维模型。这两种模型的区别在于是不是　考虑纤维的横向运动［１１卜［　］，同时，这两种方法没　有包含设备参数，仅仅考虑了喷头到集网装置的距　离，该模型有显著的缺陷。最近，Ｓｈａｍｂａｕｇｈ研究了　熔喷法气流拉伸的三维数学模型，该模型不仅考虑　了纤维的横向运动，而且也考虑了纤维的纵向运动，　同时弥补了一维和二维模型的缺陷。这种模型较好　地反映了熔喷法气流拉伸过程，在生产实践中能减　少熔喷法非织造布的纵向和横向的强度差异，提高　了产品的强度。Ｓｈａｍｂａｕｇｈ建立的熔喷法非织造布　气流拉伸机理的三维数学模型标志着该研究已进入　一个新的发展领域。　熔喷法非织造布气流拉伸的模型包括４个方　程［　卜［１５］，即连续方程、动量方程、能量方程和本构　方程，这些方程考虑了气体拉伸力、流变力、重力等　等的平衡关系。　连续方程　＝一％　ｄｖ　动量方程　ＣＩ／￣ｒ＝　一寺兀Ｄ　Ｐｙｇ＋　能量方程　ｄＴ：　一Ｔ）＋　（　一Ｔ４）］　ｐ｛Ｃ　本构方程　Ｆｒ　３　７／。　ｄｖ　＝兀　式中：Ｑ——聚合物体积流量；　Ｄ——纤维直径；　、，，——纤维速度；　ｐ口——气体密度；　ｌＤｒ——聚合物熔体密度；　——气体拉伸系数；　ｇ——重力加速度；　——传热系数；　ｃ，——聚合物熔体比定压热容；　——气流密度；　——纤维密度；　——剪切粘度。　熔喷法聚合物拉伸理论模型中采用幂律流体的　本构方程无法给出其弹性特点，与实际情况有一定　的差距。进一步的研究应探求一个既能说明熔体粘　性的特点，又能说明弹性特征的本构方程，从而使聚　合物拉伸理论更加完善。进一步的研究应探求建立　一个气流拉伸机理的三维数学模型。　４熔喷法非织造布原料的开发［１　］　生产熔喷法非织造布的聚合物主要有聚酯、聚　乙烯、尼龙等聚合物。目前，生产熔喷法法双组分非　织造布的聚合物主要包括以下产品。　４．１皮芯层聚合物　这种类型有同心、偏心和异形的，一般情况下以　廉价材料做芯，具有特殊性能的聚合物做外皮层，例　如芯层为聚丙烯，外皮为可粘接用的低熔点聚乙烯　或改性聚丙烯等等。　４．２末端型聚合物　该类型是在具有三叶形或十字形的末梢复合另　一种聚合物，例如做导湿和导电纤维时，可以在顶尖　上复合防导电聚合物，这样不仅具有导湿导电和抗　静电的功能，而且还可以节省导电聚合物用量，降低　生产成本，提高经济效益。　４．３微细旦型聚合物　该类型不仅可以呈桔瓣型、条形剥离型，而且也　可以是海岛型纤维。用这两种不相容的聚合物剥离　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年（总第５７期）　赵博：熔喷法非织造布技术的新发展　１１　不仅做成超细纤维网，也可以做成纳米纤维网。　ｗｅｂ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｉｎｔ．Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ　Ｊ．，２００４，１３（１）：４９～５５．　４．４混合型聚合物　［７］　Ｋｒｕｔｋａ，Ｈ．Ｍ，Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆ　ａＭｅｈ－ｂｌｏｗｌｎｇＤｉｅ：　ｆｏＣＦＤ　ａｎｄ　该类型是将不同材料、不同颜色、不同纤维、不　￣ｔｓ［ｊ］．Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｒｎ．Ｒｅｓ．２００３，４３（１５）：５５４１－－５５５３．　［８］　Ｋｎａｋａ，Ｈ．Ｍ．，Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄＧｅｏｍｅｔｒｙｏｎｔｈｅ　ＦｌｏｗＲｅｌｄ　同截面形状，甚至和皮芯并列纤维混合的既有共混，　ｆｏｔｈｅＭｅｌｔ　Ｂｌｏｗｉｎｇ　Ｐｒｃｏ￣［Ｊ］Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ、Ｒｅｓ．２００４，４２（２２）：　又有双组分纤维的纤维网，这样就可以使纤维网具　４１９９－－４２１０．　有所需要的各种性能。　［９］　Ｖｅｌｕ，Ｙ．Ｋ．，Ｍｅｌｔｂ１ｏｗｎ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｆｏｒｍｅｄ　ｂｙ　ａ　Ｒｏｂｏｔｉｃ　ａｎｄ　Ｍｅｌｔ—　５结语　ｂｌｏｗｉｎｇ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｓｙｓｔｅｍ：Ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｎ　Ｐｏｒｅ　综上所述，在２ｌ世纪的今天，熔喷法非织造布　Ｓｉｚｅ［Ｊ］．ＴｅｘｔｉｌｅＲｅｓ．Ｊ．，２００３，７３（１１）：９７１～９７９．　［１Ｏ］　ＫｙｒａＤｏｒｓｅｙ　Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆ　Ｍｏｒｐｒ￣ｇｙｉｎ　Ｍｅｌｔｂｌｏｗ—　的发展将与其他非织造布工艺相结合，它将基于新　ｉｎｇＲｌａ珊∞ｔｓ［Ｊ］．Ｇｅ。ｒｇ．盥Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ　Ｔｅｃｈｎａｏｇｙ，２００１．　的机理，并开发新的产品，作为一种独特的非织造布　［１１］　Ｂｒｅｓｅｅ，Ｒ．Ｒ．Ｆｉｂｅｒ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｄｕｒｉｎｇ　ｍｅｌｔ　ｂｌｏｗｉｎｇ［Ｊ］．Ｉｎｔ．Ｎｏｎ—　技术，必将得到进一步的发展。随着科学技术的不　ｗｏｖｅｎｓ，２００３，１２（２）：２１～２８．　断发展，熔喷法非织造布生产已跨入一个崭新的新　［１２］　Ｍａｊｕｍｄａｒ　Ｂ，Ｓｈａｍｂａｕｇｈ　Ｒ　Ｌ．Ｖｅｌｃｏｉ￣ａｎｄ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｆｉｅｌｄｓ　ｏｆ　世纪。　Ａｎｎｕｌｒａ　Ｊｅｔｓ［Ｊ］．Ｉｎｄｕｓｔｒｉｌａ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　Ｆｕｎｄｓ—　ｍｅｎｔａｌｓ，１９９１，３０（６）：１３００～１３０８、　参考文献：　［１３］　Ｍａｊｕｍｄａｒ　Ｂ，Ｓｈａｍｂａｕｇｈ　Ｒ　Ｌ．Ａｉｒ　Ｄｒａｇ　ｏｎ　Ｆｉｌａｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｍｅｌｔ—　［１］Ｈａｙｎｅｓ　Ｂ，Ｍ曲　ｎ　Ｍ．ｗ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｈ，￣ａｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｅｌｔ　Ｂｌｏｗｉｎｇ　ｂｌｏｗｉｎｇ　Ｐｒｃｏｅ￣［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｈｅｏｌｏｇｙ，１９９０，３４（４）：５９１～　［ｃ］．ＩＮＤＡ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＮｏｎｗｏｖｅｎｓＲｅｓｅａｒｃｈ，１９９１，３（４）：２０－－２４．　５９５．　［２］ＺＨＡＯ　Ｒｏｎ．高性能熔喷法技术的进展［Ｊ］．产业用纺织品，　［１４］　Ｍａｓｔｕｉ　Ｍ．Ａｉｒ　Ｄｒａｇ　ｏｎ　ａ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｆｉｌａｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｍｅｈ　Ｓｐｉｎｎｉｎｇ　２００４，２２（９）：６～１１．　［Ｊ］．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ｒｈｅｏｌｏｇｙ，１９７６，２０（３）：４６５～　［３］Ｄｒ．Ｆ．Ｗｅｇｅｒ．Ａ　Ｎｅｗ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｔｏ　Ｐｒｏｄｕｃｅ　Ｓｐｕｎｂｏｎｄｅｄ　Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ　４６８．　［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｆｉｂｅｒ　Ｊｏｕｒｎａｌ，１９９４，３２（１２０）：１８２～１８６．　［１５］　Ｃｈｕｎｇ　Ｔ　Ｓ，Ａｂｄａｌｌａ　Ｓ．Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｏｆ　Ａｉｒｄｒａｇ　Ｓｐｉｎ—　［４］Ｗｕ　Ｔ．Ｔ。Ｓｈａｍｂａｕｇｈ　Ｒ　Ｌ¨Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｍｅｌｔ　Ｂｌｏｗｉｎｇ　ｎｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｎｏｎｗｏｖｅｎ　Ｆａｂｒｉｃｓ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｐｌａｓｔｉｃｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｗｉｔｈ　Ｌａｓｅｒ　Ｄｏｐｐｌｅｒ　Ｖｅｌｃｏｉｍｅｔｒｙ［Ｊ］．Ｉｎｄｕｓｔｒｉｌａ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉ．　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９８５，２４（２）：１１７～１２２．　ｎｅ￣ｉｎｇ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　Ｆｕｎｄａｍｅｎｔｌａｓ，１９９２，３１（１）：３７９～３８３．　［１６］　Ｓｈａｍｂａｕｇｈ　Ｒ　Ｌ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｎｅｘｔ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｅｌｔｂｌｏｗｉｎｇ　［５］Ｍａｒｉａ，Ｖ．Ｔ．，Ｔｈｒｅｅ．ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　Ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｍｅｌｔ．ｂｌｏｗｉｎｇ　Ｐｒｏ．　［Ｊ］．Ｔａｐｐｉ，１９９７，８０（９）：１６３～１６７．　ｃｅｓｓ［Ｊ］．Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．２００３，４２（２６）；６９９３－－７００５．　［１７］　ＳａｎｊｉｖＲ，Ｍａｌｋａｎ．Ａｎ　ｏｖｅｒｖｉｅｗ　ｏｆ　Ｓｐｕｎｂｏｎｄｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍｅｌｔｂｌｏｗｉｎｇ　［６］　Ｂｒｅｓｅｅ，Ｒ．Ｒ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｐｒｃｏｅｓｓｉｎｇ　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｍｅｌｔ　Ｂｌｏｗｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ［Ｊ］．Ｔａｐｐｉ，２００４，７８（６０）；１８５～１８９．　Ｎｅｗ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｍｅｌｔ—ｂｌｏｗｎ　Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＺＡｏ　Ｂ０　（Ｚｈｏｎｇｙｕａｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｃｏｌｌｅｇｅ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｌｔ—ｂｌｏｗｎ　ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｎｅａｒ　ｆｕｔｕｒｅ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏ—　ｄｕｃｅｄ．Ｉｔ　ｉｓ　ｅｘｐｌａｉｎｅｄ　ｔｈａｔ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　ｍｅｌｔ—ｂｌｏｗｎ　ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｂｒｏａｄ　ｂｙ　ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｎｅｗ　ｐｒｏｄｕｃｔ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ；Ｍｅｌｔ—ｂｌｏｗｎ；Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ