熔喷法的研制始于20世纪50年代初期,纺的极细的纤维,其直径在5um以下,制得由这种超细纤维组成的非织造布,随后其他一些专利也相出现,直到20世纪70年代后期,美国埃克森公司才将这一技术转为民用,使得熔喷纺丝成网法得到很大的发展,成为聚合物直接成网非织造布的第二大生产方法。近年来,国内的生产能力和水平有了较大的提高,随着产品研究开发工作的不断深入,熔喷法非织造布的应用领域也正在慢慢地扩大。
熔喷法非织造布生产的基本工艺是采用高熔融指数(简称为MFI)的聚合物切片、经过挤压加热、熔融成为流动性能很好的高温熔体后,利用高温、高速的热气流将从喷丝板中喷出的熔体细流吹成很细的纤维,在接收装置(如成网机) 上聚集成纤网,并利用自身的余热互相粘结成布的生产过程。
熔喷法纺丝与传统纺丝原理相同,不同的是熔喷设备喷头的数目和喷头的宽度得以增加,同时在纤网的纵向和横向也发生了显著变化,喷头的安装形式也由最早的固定安装发展为活动安装,并实现了熔喷模头与纤网输出的方向垂直安装和倾斜状,这种新型的模头设备不仅能减少相关成本,节约能量,而且还能明显提高产品质量。与此同时,熔喷非织造布的自动化、机电一体化水平也逐步的提升,目前其生产的基本工艺已由早期的单组分发展为双组分和多组分纤维生产。
熔喷法具有工艺流程短(从投料到形成产品仅需十多分钟时间),设备简单(如一般的生产线都不需要要固结纤网的设备),纤维细(纤维直径达到微米级甚至亚纳米级),产品的性能多样化等特点。
熔喷法是目前制造精细过滤材料及高阻隔性能材料的重要工艺,也是制造纳米材料的一种方法,是一种仍在快速地发展的技术。熔喷法非织造布工艺的首个英文字母为“M”,因此熔喷布也称“M”,熔喷系统也简称为M”,有时也称为“MB”系统。在SMS生产线中,MB系统是重要的系统,对产品的应用性(透气性/阻隔能力)有很大的影响,为了更好的提高生产线的生产能力和产品质量,在一条生产线中会配置有多个MB系统。
由于熔喷纤维的分子量较小,结晶不充分,取向性不强,同时受力的分子较少,因此熔喷纤维的强度较低。但熔喷纤网是依靠余热自粘结成布的,其强度较低的根本原因还是由于纤维间的粘结点强度低、容易脱开所致,而并非纤维强度较低造成。因此,熔喷布出现断裂并非是纤维发生断裂,而是在粘结点出现断裂。
为了克服熔喷布强力低、不耐磨的特点,常将熔喷布与纺粘布、针刺布相复合,制成复合材料,用以提高其综合使用效果。目前用得最多的是与纺粘布复合的SM、SMS复合材料,SMS+透气膜+S复合等。
由于熔喷技术生产纤维很细,具有独特毛细结构的超细纤维能增加单位面积上纤维的数量和表面积,故其过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性等应用特性是其他单独工艺生产的非织造布所难以具备的。所以熔喷法非织造布大范围的应用于医用和工业用口罩、保暖材料、医疗卫生材料、擦拭布、电池隔板以及隔音材料等领域。
由于熔喷布与纺粘布复合的材料有较高耐静水压能力,有良好的透气性和过滤效果,特别是与膜复合的材料,拥有非常良好的阻隔性能,对非油性颗粒的过滤效率可达99%以上。因此在手术衣、防护服、消毒包布、口罩、尿片、妇女卫生巾等领域中广泛使用。
经过处理的熔喷复合材料,用于空气过滤时,具有初始阻力低、容尘量大等特点,大范围的使用在电子制造、食品、饮料、化工、机场、宾馆等场所的空气净化处理。也可用在所有空气调节设备的过滤装置,医用高性能口罩、除尘器滤袋也可用这样一种材料制造。
熔喷法非织造布还可用作液体过滤材料,能过滤0.22~10μm粒径的颗粒。如细菌、血液及大分子物质。主要使用在于电子工业的感光抗蚀剂的过滤,医药工业药物、生物、合成血浆产品过滤,食品制造业的饮料、啤酒和糖浆液过滤,电镀液精滤,水厂浄水过滤,自来水净化过滤,电解水制氢的过滤装置,环境废水过滤等。此外, 具 有亲 水性能的PP熔喷法非织造布,可用来制作手机的电池隔膜。
熔喷法非织造布具有比表面积大、空隙小、孔隙率高等特点。由于空气的导热系数比一般的纤维小很多,熔喷法非织造布孔隙内的空气使其导热系数变小,穿透熔喷法非织造布纤维材料传导的热量损失就很少,而且无数超细纤维表面的静止空气层阻止了由于空气的流动而发生的热交换,因而使其具有非常好的隔热、保暖作用。
熔喷布还是优良的擦拭材料,可用于精密仪器、设备的清洁、擦拭,也可用作家庭生活擦拭布。为避免在使用中有纤维脱落,影响正常使用,常使用低温热轧工艺来增加熔喷布的表面强度。
由于PP纤维具有很好的疏水亲油性,密度小,吸水率低,回潮率为0.05%,具有不溶于油类和耐酸碱等稳定的化学特性,是非常优良的吸油材料。PP原料生产的熔喷法非织造布的吸油量是自重的15~17倍,吸水量是自重的0.07~1倍。具有吸油速度快,吸油后能长期浮在水面,可重复使用等特点,是目前最常用的吸油材料。
随着社会的持续不断的发展以及人们对环境保护意识的慢慢地增加,非织造布应用领域将不断拓展,产业用纺织品市场将持续扩大,熔喷布的应用不会只局限于医疗卫生材料、保暖材料、过滤材料、电池隔板、吸油材料等领域,必定会不断应用于新的产业领域,熔喷技术的发展也将随市场的拓展而得到持续不断的发展。
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