纺粘熔喷复合无纺布工艺设计及检验方法

./培训内容大纲第一章：生产工艺及技术说明简介一、非织造布定义二、非织造布分类三、常见无纺布工艺简述四、纺粘法工艺概述五、熔喷法工艺概述六、纺粘法与熔喷法工艺对比七、SMS\SMMS\SSMMMS复合无纺布八、无纺布复合工艺方式概述九、不同复合工艺方式特点十、双组分型非织造布十一、功能性后处理无纺布第二章：产品质量管理检测项目简介一、熔指检测二、克重检测三、防水性检测〔静水压法四、静电衰减检测五、断裂强力及伸长率检测六、耐磨性测试〔马丁代尔法七、渗水性检测〔喷淋冲击法八、透气性能检测九、渗透性能检测〔亲水性十、均匀度十一、幅宽十二、卷长十三、卷重第一章：生产工艺及技术说明简介一、非织造布定义<1>国家标准定义〔GB/T5709-1997略定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合或粘合或者者这些方法的组合而相互结合制成的片状物、纤网或絮垫〔不包括纸、机织物、簇绒织物,带有缝编纱线的缝编织物以及湿法缩绒的毡制品。所用的纤维可以是天然纤维或化学纤维,可以是短纤维、长丝或当场形成成的纤维状物。<2>工程实践定义通常是指纤维通过梳理方法或聚合物熔体通过纺丝方法,形成需要的层网状产品,然后通过热黏合、水刺或针刺等加固方法而形成需要的产品生产过程二、非织造布分类在实际应用中,有很多种非织造布成网工艺,每一种成网工艺往往还有多种纤网固结方法,而不同的成网工艺与不同的纤网固结方式组合,便产生了种类繁多的非织造产品。〔下图为常见非织造布工艺组合图<1>根据成网的工艺区分①、纺丝成网②、气流成网③、梳理成网④、静电纺⑤、闪蒸法⑥、湿法等。<2>根据纤维网所用固结工艺区分①热轧固结②水刺固结③针刺固结④热风固结⑤化学粘合固结⑥自粘合固结⑦气刺固结<3>根据纤网使用材料区分主要是丙纶〔PP、涤纶〔PET。此外,还有锦纶〔PA、粘胶纤维、腈纶、乙纶〔HDPE、氯纶〔PVC。按应用要求,无纺布分为一次性应用型和耐用型两大类。三、常见无纺布工艺简述<1>水刺无纺布水刺工艺是将高压微细水流喷射到一层或多层纤维网上,使纤维相互缠结在一起,从而使纤网得以加固而具备一定强力。<2>热合无纺布热粘合无纺布是指在纤网中加入纤维状或粉状热熔粘合加固材料,纤网再经过加热熔融冷却加固成布。<3>浆粕气流成网无纺布气流成网无纺布又可称做无尘纸、干法造纸无纺布。它是采用气流成网技术将木浆纤维板开松成单纤维状态,然后用气流方法使纤维凝集在成网帘上,纤网再加固成布。<4>湿法无纺布湿法无纺布是将置于水介质中的纤维原料开松成单纤维,同时使不同纤维原料混合,制成纤维悬浮浆,悬浮浆输送到成网机构,纤维在湿态下成网再加固成布。<5>纺粘无纺布纺粘无纺布是在聚合物已被挤出、拉伸而形成连续长丝后,长丝铺设成网,纤网再经过自身粘合、热粘合、化学粘合或机械加固方法,使纤网变成无纺布。<6>熔喷无纺布熔喷无纺布的工艺过程：聚合物喂入熔融挤出纤维形成纤维冷却成网加固成布。<7>针刺无纺布针刺无纺布是干法无纺布的一种,针刺无纺布是利用刺针的穿刺作用,将蓬松的纤网加固成布。<8>缝编无纺布缝编无纺布是干法无纺布的一种,缝编法是利用经编线圈结构对纤网、纱线层、非纺织材料<例如塑料薄片、塑料薄金属箔等>或它们的组合体进行加固,以制成无纺布。<9>亲水无纺布主要用于医疗卫生材料的生产,以取得更好的手感和不刮伤皮肤。象卫生巾、卫生垫片就是利用亲水无纺布的亲水功能。四、纺粘法工艺概述<1>工艺原理将聚合物挤出、拉伸,形成连续长丝后,长丝铺设成网,纤网再经过自身粘合、热粘合、化学粘合或机械加固方法,使纤网变成无纺布。<2>工艺流程丙纶：聚合物〔聚丙烯\PP\纺粘——大螺杆高温熔融挤出——过滤器——计量泵〔定量输送——纺丝〔纺丝入口上下拉伸抽吸——冷却——气流牵引——网帘成网——上下压辊〔预加固——轧机热轧〔加固——卷绕——倒布分切——称重包装——成品入库涤纶：处理完的聚酯切片<聚对苯二甲酸乙二醇酯\PET>——大螺秆高温熔融挤出——过滤器——计量泵〔定量输送——纺丝〔纺丝入口上下拉伸抽吸——冷却——气流牵引——网帘成网——上下压辊〔预加固——轧机热轧〔加固——卷绕——倒布分切——称重包装——成品入库<3>主要用途纺粘无纺布的主要产品有丙纶、涤纶〔长纤、短纤无纺布,我们最常见也最常用到的应用就是无纺布袋、无纺布包装等；对于纺粘无纺布的辨认较容易,一般双向牢度好,一般纺粘的无纺布的轧点是菱形的。五、熔喷法工艺概述<1>工艺原理熔喷非织造工艺是利用高速热空气对模头喷丝挤出的聚合物熔体细流进行牵伸,由此形成超细纤维并凝聚在凝网帘或滚筒上,并依靠自身粘合而成的非织造布。<2>工艺流程聚合物准备熔融挤压计量泵熔融模头组合件熔体细流拉伸冷却接收装置<3>主要用途主要应用于医疗材料、过滤材料、服装材料、电池隔膜材料。六、纺粘法与熔喷法工艺对比<1>工艺特点对比熔喷法非织造布的特点之一是纤维细度较小,通常小于10μm〔微米,大多数纤维细度在1—4μm。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无法保持平衡〔高温高速气流的拉伸力波动、冷却空气的速度和温度等的影响,使熔喷纤维细度大小不一。纺粘法非织造布纤网中纤维直径的均匀度明显好于熔喷纤维,因纺粘工艺中,纺丝工艺条件是稳态的,牵伸和冷却条件变化波动较小。<2>结晶和取向度对比熔喷纤维的结晶度和取向度比纺粘法的小。因此熔喷纤维的强度较差,故纤网的强力也较差。几种PP纤维的强度如下图因熔喷成形的纤维强度较差,熔喷法非织造布实际应用时,主要是应用其超细纤维的特点。<3>熔喷纤维和纺粘纤维的对比纤维长度纺粘为长丝,熔喷为短纤维纤维强度纺粘纤维强度＞熔喷纤维强度纤维细度熔喷纤维比纺粘纤维细<4>加工示意对比图<5>纺粘法与熔喷法工艺对比总结七、SMS\SMMS\SSMMMS复合无纺布<1>工艺原理熔喷法非织造布〔简称M具有均度好,过滤效率高或阻隔能力强的优点,但由于熔喷纤维的强度较低,纤维间的粘合强度不足,因而力学性能差,延伸小,不耐磨。未经处理前,一般难以独立使用。纺粘法非织造布〔简称S的强力大,耐磨性好,但均匀度和过滤精度较熔喷法非织造布低如果两者优点结合,达到优势互补的效果。可使产品既具有较好的过滤、阻隔作用而又有良好的透气性。产品有SMS即纺粘\熔喷\纺粘,还有SM、SMMS、SSMMMS等产品。<2>SMS复合结构示意图<3>SMMS工艺流程说明图八、无纺布复合工艺方式概述如果没有特别声明,一般所指的SMS工艺都是一步法SMS复合非织造布生产工艺,而所指的SMS复合非织造布产品则是泛指由三层及三层以上纤网叠合而成的产品。SMS复合非织造布的生产方法有多种,主要有："一步法"SMS复合非织造布生产工艺："两步法"SMS复合非织造布生产工艺；"一步半法"SMS复合非织造布生产工艺等。"一步法"SMS复合非织造布生产工艺也称作"在线复合"工艺,或直接由熔体纺丝成网复合工艺："两步法"SMS复合非织造布生产工艺或"一步半法"SMS复合非织造布生产工艺属"离线复合"工艺。<1>"一步法"SMS复合非织造布生产工艺①原理说明用"一步法"工艺制造SMS复合非织造布产品时,生产线按S—M—S的顺序配置纺丝系统,用聚合物直接纺丝成网,三层纤网在同一成网机的网带上叠合后,用相应的固结方法成为SMS产品。产品的均匀度是SMS复合非织造布的基本性能指标。通常情况下,纺丝系统越多,产品的均匀度也会越好。SMS产品的其他性能指标与产品的用途有关,与熔喷产品的要求相类似。主要是透气性能、阻隔性能〔静水压等。透气性或阻隔性是医疗卫生产品必须具备的基本功能。SMS产品的透气性或阻隔性主要取决于M层产品的透气性或静水压,因而影响透气性或阻隔性的主要因素是M层产品的线密度<纤度>,均匀性及M层纤网的定量。S层主要对M层起保护和加强作用,使M层避免在外力作用下被磨损、结构发生变形或破坏。当然,S层的均度越好,纤度越小,则其对M层的支撑、保护作用也越明显,对提高SMS产品的静水压会有更好的效果。在SMS复合产品中,M层的比重越大,定量越大或层数越多,其静水压或阻隔性能也越好,同样比例或定量的M层,配合纤度越细,均匀度越好或定量越大的S层,其静水压或阻隔性能也越好。②工艺特点在SMS复合非织造布的产品结构中,M层纤网〔或布所占的质〔重量一般不大于总产品总定量规格的1/3.由于SMS复合产品常用于制作医疗、卫生、保健制品的材料,产品较为轻薄,其总定量一般都比较低。如用作卫生材料时,定量常在30g/㎡以下。<2>"两步法步法"SMS复合非织造布生产工艺①原理说明"两步法步法"SMS复合非织造布生产工艺是一种离线叠层加工复合生产技术,关键在于三种不同的非织造布在恒张力下均匀〔退卷和均匀展开。在放卷时既要使三层布保持同步,还要使各层布自身保持合适的张紧力及在横向自然展开,防止重叠后出现皱褶,影响产品的质量。最终通过固结工艺复合。②工艺特点在加工过程中,由于两层S布还要重复进行一次热轧,SMS产品的轧点出现不规则的杂乱花纹,减少了SMS产品的透气面积,透气量下降。在热轧机的轧点形状及面积百分比都相同的状况下,如果轧点完全错位,"两步法"SMS产品的轧点面积<也就是不透气部分的面积>有可能比"一步法"大一倍,因而产品的透气性会明显变差,而且会使同一产品的不同位置的透气性也出现较大差异。于此同时,在两步法生产工艺中,因纤维再次加热和轧点面积增加,SMS产品的强力会增大,断裂伸长缩小,产品变脆。手感粗硬。因此,两步法复合生产工艺适宜生产定量较大的〔大于60g/㎡的产品。而且产品不宜用于直接与皮肤接触的使用领域。若当熔喷层的定量较大时,可用于建筑隔音、隔热、汽车内饰等材料。<3>"一步半法"SMS复合非织造布生产工艺①原理说明所谓"一步半法"生产工艺,其本质还是"两步法"。即工艺的第一步是先全部或者部分制成原布料,第二步才将所需的各层布复合。只不过在第二步中,有一种纤网〔一层或两层是直接纺丝成网②工艺特点其关键技术出两种不同的S布在恒张力下均匀放〔退卷和均匀展开外,还要防止熔喷系统溢散气流对两层S布的干扰,避免影响成布质量。通常仅适用于小批量实验性生产。九、不同复合工艺方式特点"一步法"SMS复合非织造产品是纤网按一定的顺序复合成布,而"两步法"SMS产品是布与布或布与纤网按一定顺序进行的复合。因此,尽管产品都是SMS结构,但还是有差别的。"一步法"SMS生产线仅限于采用SB〔纺粘及MB熔喷〔熔喷工艺,所能改变的仅是所用原材料的品种及各层产品之间的比例。而"两步法"生产线在这方面则具有更多的灵活性,除了可以复合不同材质的原料布以外,还可以复合使用不同生产工艺或原料的其他产品。如S〔纺粘布、C〔梳理成网布、M<熔喷>布及透气膜等。由于受原料布的最小定量限制,"两步法"生产工艺所加工的产品总定量一般都在30g/㎡以上,而"一步法"则不受这种限制,产品的最小定量可在10g/㎡或更小。因而,两种不同工艺生产的产品的应用领域也有所差异。另外,两步法生产工艺还存在一个缺点,就是由于纺粘布与熔喷布的断裂伸长率相差很大,在放卷复合加工过程中,若放卷速度或张力控制不当,熔喷布在横向容易发生肉眼不易观察到的,不同程度的断裂现象。在出现的断裂部位,产品的阻隔性能将严重下降,对深加工产品的质量有很大的影响,特别是当制品用于医疗、防护领域时,会存在安全隐患。这是在生产加工及使用过程中需要关注的问题。十、双组分型非织造布<1>双组分概述双组分型非织造布采用两种不同的原料纤维所形成的纤网制造的功能性非织造布其生产流程与普通的生产线一样,所不同的仅是每一个纺丝系统配备了两套原料处理、输送、计量、混合装置、螺杆挤压机、熔体过滤器、熔体管道、纺丝泵等设备,并使用双组分纺丝箱及双组分喷丝板组件。<2>双组分纤维的结构和特点双组分纤维的结构、截面形状有很多,两个组分分配的比例也多种多样,从而使双组分具有单组份纤维无法具备的特点。①皮芯型双组分纤维皮芯型纤维常用符号"S/C"表示,是英文Sheath/Core的首个字母缩写,其截面形状有同心型、偏心型、异型等形式。皮芯型纤维常用于热粘合型产品。由于纤维皮层材料的熔点要比芯层低,较低的温度和压力就能实现有效的热粘合,皮层采用柔软的聚合物〔通常用PE制造,使用产品具有较好的手感。而芯层材料有较高的强力,从而用皮芯型双组分纤维制造的非织造布产品的强力可比普通产品提高10%--25%,产品有良好的力学性能。常用的皮/芯配对的材料有PE/PP,PE/PA,PP/PP,PA/PET等。②并列型纤维并列型双组分纤维常用符号"S/S"表示。是英文Side/Side的首个字母缩写,其截面形状有圆形、异型等形式。并列型纤维的两个组分通常均为相同的聚合物,如PP/PP、PET/PET、PA/PA。两个组分的材料有良好的粘合性能,通过优化聚合物或工艺条件,使两种不同的材料发生收缩或产生不同的收缩,在纤维中形成螺旋卷曲的结构,使产品具有一定的弹性。十一、功能性后处理无纺布对无纺布进行各种特殊的处理,以满足客户对无纺布的各种特殊性能的要求。"三抗"无纺布处理后的无纺布具有抗酒精、抗血、抗静电功能,主要应用于医用手术衣等材料。补充<1>抗静电处理抗静电无纺布主要应用于对静电有特殊环境要求的防护用品材料。<2>吸水处理吸水无纺布主要应用于医疗耗材的生产,如手术洞巾,手术垫单等。<3>阻燃处理阻燃无纺布广泛应用于家具产品和航空用品。<4>抗菌防臭和光触媒效果处理此类无纺布主要应用于家居用品的领域。<5>抗紫外线处理抗紫外线,抗老化无纺布主要应用于农业覆盖布,汽车罩等面料,要求有防晒,抗老化作用的场合。<6>芳香剂处理香味无纺布应用于卫生用品〔有薄荷味、柠檬味、薰衣草味等。第二章：产品质量管理检测项目简介一、熔指检测<1>实验原理熔融指数〔MeltFlowrate,MFR,MI,MVR,全称熔液流动指数,或熔体流动指数是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值。线性高聚物在一定温度与压力的作用下具有流动性,这是高聚物加工成型的依据,如许多材料可以进行熔融纺丝,因此高聚物的流动性的好坏是成型加工时必须考虑的一个很重要的因素。熔融指数是在标准的熔融指数仪中测定的。先把一定量高聚物放入按规定温度的料筒中,使之全部熔融,然后在按规定的负荷下,它从固定直径的小孔中流出来,并规定用10分钟内流出来的高聚物的重量克数作为它的熔融指数。在相同条件下〔同一种聚合物、同温度、同负荷,熔融指数越大,说明它的流动性越好,相反熔融指数越小,则流动性越差。<2>检测准备A、熔体速率测试仪一台B、电子天平一台〔精度0.001gC、称取检测粒料6—10g,作为检测样本<3>检测工艺说明熔体在2.16kg的标准载荷下,10min流过固定内径〔a、熔指小于400g/10min的纺粘料选用口模直径为2.096mm。b、熔指大于400g/10min的熔喷料选用口模直径为1.18mm,毛细管的重量。即为熔体的流动速率〔又称熔融指数<4>、图示说明二、克重检测<1>实验原理克重是非织造布的基本指标,其定义为单位面积产品的重〔质量,我国法定的计量单位g/㎡〔克每平方米。克重的大小反应了产品的厚、薄。但因称呼及表示方法未得到统一,甚至不同企业表示方法也不一样,如有人将"单位面积产品质量"称为"基重",或"BasisWeight",或称作"面密度",也有写为GSM〔即英文每平方米的克数的缩写,更有直呼为"单位面积质量",实际上,其他柔韧性材料如纸、皮革等已经长期沿用"定量"这个称呼。<2>检测准备A、电子天平一台B、取样器〔100c㎡C、准备全幅宽样品,长度大于1.5米D、将样品在MD〔纵向方向折叠E、用取样器从左到右依次在整个样品沿CD〔横向方向取样。补充说明：一定要沿横向取样,如沿纵向取样,结果会不准确,因为无纺布势必存在均匀性的问题.如果取样是沿着纵向的,就意味着取的样是在同一个位置上,不具有广泛性,不能真正反应出实际的单位克重<3>检测工艺说明方式一：将20个样品放入天平称量,记录称量结果,单位是g,小数点后面保留一位数字。算出克重平均值,计算公式：基本克重平均值=〔20个样品重量/200*100,并记录基本克重品均值。方式二：分别测量每一个样品〔20个并记录单个样品称重<4>图示说明三、防水性检测〔静水压法<1>实验原理防水性能：指织物抵抗被水浸润和渗透的性能,在卫生材料中,这是反映产品抗水能力的一个指标,表示产品承受一定液体压力〔静水压的能力,其值越大越好,同一类型的产品,克重越大,静水压也会越高。单位帕斯卡〔简称帕-Pa<2>检测准备静水压检测设备取样〔20cm*25cm<3>检测工艺说明当测试过程中出现下列情况时,根据情况分别进行处理很好的液滴,但液滴形成后不再继续产生,应视为无效从密封圈边缘5mm内穿透出的单独的液滴,将忽略不计水向喷泉或柱状透出将被视为无效从同一个小孔内或离的非常近的孔内连续渗透出三个不同的液滴,则从同样的取样区重新取一块样本重新实验。<3>图示说明四、静电衰减检测<1>实验原理物体由于接触、摩擦等原因而产生静电。静电虽称为静电、但却并非是处于完全静止的状态,或是单纯的产生电荷,而是电荷产生与泄漏伴随出现。而带电量则是由产生与泄漏之间的差所决定。抗静电性是表征产品耗散静电能力的指标。抗静电性能越好,静电就越不容易在产品上集聚,产品的使用安全性也越高。<2>检测准备45mm*45mm样品三块<3>检测工艺说明对于防静电材料的电荷泄露方法测试有两种：电阻测定法、电荷衰减测定法。A、电阻测定法电阻测定法由于实施起来比较简单,因此一般情况下比较常用,抗静电性能用表面体积电阻表示,其单位为欧姆〔Ω,当表面电阻小于10^9Ω,产品具有明显的抗电性。表面电阻越小,则抗电性性能越好。B、电荷衰减测定法有时也用静电半衰期〔s来表示产品的抗静电性能,半衰期越短,抗静电性能越好。〔实验测试为在一定温度条件下,在布面上施加5KV静电压后,测试静电从布面消失的时间,最终结果峰值电压精确至1v,半衰期精确至0.1秒<4>图示说明五、断裂强力及伸长率检测<1>实验原理①断裂强力表示产品进行强度〔拉伸实验时,拉断产品所需的最大作用力,单位为N<牛顿,简称牛>。②断裂伸长率指产品进行拉伸强力实验时,因拉力作用引起长度增量,其断裂时的增量长度与初始长度之比。单位%<2>检测准备强力测试仪样品〔5cm*20cm<3>检测工艺说明①断裂强力强力越大,产品质量越好。强力的大小除与产品质量的克重大小有关〔克重越大,强力也越大外,还与产品的受力方向有关。产品的方向：一般分为纵向〔生产线的运行方向,简称为MD和横向〔与生产线的运行方向相垂直的方向,简称为CD两种,随着生产线所采用铺网方式的不同,一般产品存在各向异性现象。采用纵向铺网的产品,其MD方向强力会较大,有些生产线的产品的MD强力可为CD强力的两倍,甚至更多。在实际应用中,希望纵、横向强力相接近,使产品表现为各向同性。在同一生产设备的情形下,产品的强力与纤维细度及生产工艺有关。牵伸充分的产品就较高。,同一克重的熔喷产品会由于工艺的不同使得强力有很大的差异。补充：目前在技术上有多种产品强力测试方法,其试样尺寸,测试过程、计量单位都是不一定相同的。对不同用途的产品,除了拉伸强力外,还有顶破强力,撕破强力等指标。②断裂伸长率当产品质量较好,纤维得到充分牵伸时,其断裂伸长率小于100%,一般情况下,断裂伸长率值是越小越好。由于产品两个方向的断裂强力不一样,因此MD与CD方向的断裂伸长率也是不一样的,一般是CD方向的断裂伸长率较大。<4>图示说明六、耐磨性测试〔马丁代尔法<1>实验原理测试织物的耐磨性。此方法可用于各种类型织物的测试,包括：织物、非织物,针织布、家用纺织品、工业用布和地毯织物。实验室进行这个测试的结果误差较大,在测试仪器上样品的耐磨性是反应实际穿着性和耐久性的因素,在外贸行业中被广泛使用。<2>检测准备A、马丁代尔耐磨测试<3>检测工艺说明A、样品测试面〔压花面对着模头B、选择合适的砝码〔9KPaC、内测转数〔120转<4>图示说明七、渗水性检测〔喷淋冲击法<1>实验原理样品在冲击力的作用下,对水的穿透力的阻挡性能。也是一种反应动态情况下,样品的抗水性能。<2>检测准备A、喷淋测试仪B、电子天平〔0.001g<3>检测工艺说明A、喷淋专用滤纸称重B、滤纸连同样品夹在测试平台上〔样品在上C、500ml蒸馏水,漏斗与底座距离为800mmD、喷淋后计算滤纸前后差值<4>图示说明八、透气性能检测<1>实验原理这是非织造布用作卫生或医疗用品材料,气体过滤时的一个指标。反映了产品两侧在规定压力差的条件下透过气体的能力,用单位时间内透过的气体量来表示,其单位为mm/s或L/<㎡*s>透气量大,表明气体越容易透过非织造布。<2>检测准备①透气性检测仪<3>检测工艺