工業(yè)化紡粘技術(shù)研究
1、紡粘非織造布 紡粘非織造布被定義為由長(zhǎng)絲制成的產(chǎn)品,聚合物切片經(jīng)過(guò)擠壓、拉伸形成的長(zhǎng)絲捕放在傳送帶上,并經(jīng)熱粘合、化學(xué)粘合或機(jī)械粘合而成。通常紡粘非織造布也可以定義為連續(xù)長(zhǎng)絲的纖維狀結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)可做成織物、薄片和帶子,并在一個(gè)與纖維紡制相結(jié)合的工序中由合成聚合物制備而成。紡粘法是唯一的一種改性的聚合物、科技和紡織研究結(jié)合在一起的加工工藝,包括成網(wǎng)(擠壓、拉伸和長(zhǎng)絲束的集合)及纖網(wǎng)的粘合,以獲得強(qiáng)力、粘結(jié)力和整體性的結(jié)構(gòu)。 1.1 粘法的歷史 紡粘法既可看作是現(xiàn)有短纖非織造布生產(chǎn)概念的發(fā)展,也可看作是20世紀(jì)40年代-50年代商業(yè)化的合成長(zhǎng)絲紡絲工序的延伸。紡粘法的起源似乎可以追溯到20世紀(jì)委40年代,當(dāng)時(shí)Corning公司的Slather和Thomas申請(qǐng)了相似的專利,用于從熔融硅土中制備礦物纖維。 工業(yè)化生產(chǎn)的合成聚合物紡粘非織造布是基于20世紀(jì)50年代聯(lián)邦德國(guó)Freudenberg公司和藹20世紀(jì)60年代美國(guó)DuPont公司的專利技術(shù)。1965年Dupont公司工業(yè)化生產(chǎn)了名為Reemany的聚酯紡粘非織造布,隨后是Typar聚丙烯紡粘非織造布和閃紡Tyvek聚乙烯非織造布。與此同時(shí),F(xiàn)reudenberg公司推出了一種名為L(zhǎng)utravil的混紡聚酰胺紡粘非織造布的生產(chǎn)工藝。5年后德國(guó)的Lurgi Konle & Mineral-Oltechnik公司提出名為Docan的紡粘法。1984年德國(guó)的Reifenhauser公司推出Reicofil紡粘工藝,主要用于生產(chǎn)聚丙烯紡粘非織造布。 盡管美國(guó)和西歐在20世紀(jì)錄60年代初,日本在70年代初實(shí)現(xiàn)了紡粘法的工業(yè)化生產(chǎn),但最具戲劇性的發(fā)展是在以后的20年中。不斷增長(zhǎng)的數(shù)不勝數(shù)的專利和革新推動(dòng)了該方法的推廣及其產(chǎn)品的發(fā)展。目前紡粘非織造布的年增長(zhǎng)率保持在6%-8%。全世界許多國(guó)家都安裝了生產(chǎn)線。毫無(wú)疑問(wèn),以目前的發(fā)展和影響而言,紡粘法是世界織造布工業(yè)中一種主要技術(shù),并且是最具競(jìng)爭(zhēng)力的領(lǐng)域。 1.2 紡粘織造布的應(yīng)用 紡粘非織造布可分為用可棄型和耐用型。紡粘非織造布的應(yīng)用范圍從嬰兒尿布到汽車,從手術(shù)衣到土工布?,F(xiàn)在汽車行業(yè)中紡粘非織造布廣泛用作簇絨毯的底布、內(nèi)飾部件、卡車內(nèi)襯、門閃板以及座位套。紡粘土工布推廣應(yīng)用到許多相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域,如土壤侵蝕的控制、護(hù)岸工程、鐵路路基加固、運(yùn)河和水庫(kù)內(nèi)襯保護(hù)、公路和飛機(jī)跑道裂縫防治、屋頂防水等。紡粘非織造布作為覆面料還廣泛用于衛(wèi)生巾和失禁產(chǎn)品;醫(yī)療應(yīng)用包括可棄手術(shù)服、鞋套、可消毒的包裝材料;包裝材料的例子包括電纜金屬芯線包纏、醫(yī)療消毒包裝、軟盤襯墊、各種高性能信封和文具產(chǎn)品。 未來(lái)對(duì)紡粘非織造布的需求增長(zhǎng)將在兩個(gè)主要方面。第一,在現(xiàn)有應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)使用數(shù)量的增加,例如可棄嬰兒尿布、婦女衛(wèi)生用品(衛(wèi)生巾和止血栓)、成人失禁產(chǎn)品和醫(yī)用產(chǎn)品。非織造布最有影響的市場(chǎng)是嬰兒尿布,這是一個(gè)年產(chǎn)160億片、市值達(dá)40多億美元的領(lǐng)域,今后幾年特別是在發(fā)展中國(guó)家的需求將迅速增長(zhǎng)。與嬰兒尿布市場(chǎng)相關(guān)的是婦女衛(wèi)生用品和成人失禁產(chǎn)品行業(yè),在這些行業(yè)中產(chǎn)品和設(shè)備是互通的,這意味著類似的公司都會(huì)涉足這些業(yè)務(wù)。同樣,嬰兒擦布也與嬰兒尿布市場(chǎng)相聯(lián)系,嬰兒擦布是尿布產(chǎn)品的延伸。其他擦布包括工業(yè)、食品、家庭清潔、制藥和無(wú)塵室用產(chǎn)品。第二,紡粘非織造布的需求也將隨著新應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)而增加,例如紡粘法內(nèi)在特性的改進(jìn)使之可以生產(chǎn)更細(xì)、質(zhì)量更好的隔膜,更均勻、強(qiáng)力更高的產(chǎn)品以及更高效的生產(chǎn)方法。這就迫使設(shè)備制造商和織物生產(chǎn)商給市場(chǎng)提供滿足將來(lái)所需特性的織物和最終用途產(chǎn)品。 以下將根據(jù)文獻(xiàn)回顧并集中現(xiàn)有工業(yè)化的紡粘法技術(shù),如Reicofil,Ason和Kobelco紡粘法等,簡(jiǎn)要地回顧已工業(yè)化的紡粘法技術(shù)。 2、紡粘技術(shù) 2.1 Ason Ason工程公司1997年7月15日在弗羅里達(dá)的墨爾本啟用了他們新的主控/生產(chǎn)機(jī)器。年輕但迅速發(fā)展的Ason紡粘機(jī)由于其靈活、高速、簡(jiǎn)潔,并能夠以高的生產(chǎn)率生產(chǎn)超細(xì)紡粘纖維,因而已成為市場(chǎng)上具有競(jìng)爭(zhēng)力的紡粘機(jī)之一。 Ason紡粘法使用帶有0.1Mpa-0.4Mpa空氣壓力的狹縫衰減器,其獨(dú)特的性能在于從噴線頭到狹縫和從狹縫到成網(wǎng)帶的兩個(gè)距離可以調(diào)節(jié)。 高速紡絲是Ason紡粘法最重要的特點(diǎn),與其他紡粘法相比主要有四個(gè)方面的不同:①0.3-1m的短且可變的紡絲生產(chǎn)線;②加工過(guò)程中長(zhǎng)絲保持高溫;③高效的牽伸裝置產(chǎn)生強(qiáng)勁的拉伸力;④狹縫和傳送帶之間的距離可調(diào)。因此,Ason紡粘機(jī)的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔,可獲得很細(xì)的纖維(0.5dpf-2dpf)和高速的生產(chǎn)(100kg/h·hm-240kg/h·m)。一條3m寬的生產(chǎn)線總共只需高7m、寬7m、長(zhǎng)25m的空間(包括操作空間)。 Ason紡粘生產(chǎn)線的生產(chǎn)速度可達(dá)600m/min,還可生產(chǎn)雙組分和三組分紡粘纖維產(chǎn)品,并可使用各種聚合物,如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酯(PET)和聚酰胺(PA)。 Ason紡粘法可看作是紡粘和熔噴技術(shù)的結(jié)合或是一種介于紡粘法和熔噴法之間的方法。紡粘工序的長(zhǎng)絲速度PP可達(dá)6000m/min,PET可達(dá)8000/min,介于傳統(tǒng)的紡粘和熔噴法工藝之間。Ason超細(xì)技術(shù)認(rèn)為SMS不是一種經(jīng)濟(jì)的能生產(chǎn)擁有更好阻隔性能材料的技術(shù)創(chuàng)新的解決方法。用TANDEC的光學(xué)顯微鏡觀察Ason超細(xì)PP紡粘纖網(wǎng)圖像,測(cè)得其纖維直長(zhǎng)為9.8?m,顯示該纖網(wǎng)有極好的柔軟手感和強(qiáng)力。 2.2 Kobelco紡粘技術(shù) Kobe鋼鐵有限公司是日本一家領(lǐng)先的工程和機(jī)械公司。Kobe鋼鐵公司的工程公司通常稱作Kobelco,在供應(yīng)其紡粘設(shè)備方面很活躍,還提供多噴頭紡粘/熔噴/紡粘復(fù)合材料(SMS)非織造設(shè)備。 2.2.1 Kobelco的關(guān)鍵技術(shù) Kobelco的關(guān)鍵技術(shù)是可靈活地進(jìn)行多種聚合物的加工,可在同一條生產(chǎn)線上加工PP和PET;可紡纖度為0.7dpf的細(xì)旦長(zhǎng)絲。 2.2.2 Kobelco紡粘裝置的特點(diǎn) 1999年Kobelco開發(fā)了一套新的全幅拉伸噴射裝置,可比傳統(tǒng)裝置加工更多的長(zhǎng)絲。該裝置具有很高的生產(chǎn)能力及優(yōu)良的片材均勻性。纖度為2dpf的PP纖網(wǎng)產(chǎn)量是210kg/h·m,而PET纖網(wǎng)產(chǎn)量則為240kg/h·m,相當(dāng)于1.1dtex絲束每米寬的產(chǎn)量是130kg/h。PP的紡絲速度超過(guò)3500m/min,PET的紡絲速度是5000m/min。生產(chǎn)線的最高速度可達(dá)450m/min。 Kobelco在工業(yè)化的生產(chǎn)規(guī)模上使用過(guò)的PET瓶制成PET薄片,建立起使用100%回收PET的PET紡粘生產(chǎn)技術(shù),該簿片是比PP更為經(jīng)濟(jì)的原材料,因而是最經(jīng)濟(jì)的原料。據(jù)說(shuō)其質(zhì)量與純PET產(chǎn)品相當(dāng)。 Kobelco生產(chǎn)線特點(diǎn)是: 1、具有紡制細(xì)旦長(zhǎng)絲的能力,PP0.78dtex,PET1.1dtex(纖維直徑10?m); 2、根據(jù)需要PP和PET可在同一條生產(chǎn)線上生產(chǎn); 3、有全幅標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的紡絲噴頭和牽伸裝置; 4、有雙側(cè)開口空氣驟冷裝置,可方便地改變紡絲參數(shù)和清潔噴絲頭。 2.3 紡粘技術(shù) Reifenhauser是德國(guó)一家生產(chǎn)塑料加工機(jī)械為主的家族企業(yè),以生產(chǎn)世界非織造布行業(yè)應(yīng)用最廣泛的Reicofil熔噴和紡粘設(shè)備著稱。 由最初的Reicofil 1發(fā)展到Reicofil 2,再到現(xiàn)在的Reicofil 3,新的Reicofil紡粘法可以加工超細(xì)纖維、各種聚合物(如PET和PTT)以及多層復(fù)合結(jié)構(gòu)(如SMS和SMMS),還能進(jìn)行速度達(dá)600m/min的雙組分纖維的生產(chǎn)。Reicofil紡粘生產(chǎn)線主要由三部分組成:①將聚合物擠壓紡成長(zhǎng)絲;②拉伸并交叉鋪設(shè)長(zhǎng)絲;③熱加固或機(jī)械加固長(zhǎng)絲,應(yīng)用表面活性物質(zhì)。Reicofil紡粘裝置的特點(diǎn)是:①電熱式狹縫模頭;②每臺(tái)機(jī)器會(huì)幅紡粘板;③用低壓空氣系統(tǒng)冷卻和拉伸長(zhǎng)絲④密封的空氣系統(tǒng)減少能耗;⑤用模塊監(jiān)控傳送帶。 3、結(jié)束語(yǔ) 紡粘非織造布已被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代社會(huì)的許多領(lǐng)域,如個(gè)人衛(wèi)生用品、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、家庭裝飾、包裝、服裝等。先進(jìn)的工業(yè)化紡粘技術(shù)提供了高速加工各種聚合物的能力,操作簡(jiǎn)單,并且可以生產(chǎn)超細(xì)纖維網(wǎng)和多組分纖維及各種結(jié)構(gòu)的非織造布復(fù)合材料,具有產(chǎn)品改進(jìn)、新產(chǎn)品開發(fā)以及在相互競(jìng)爭(zhēng)的主粘技術(shù)中引入差別的巨大潛力。 轉(zhuǎn)載本網(wǎng)專稿請(qǐng)注明:"本文轉(zhuǎn)自錦橋紡織網(wǎng)" |

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