纺织导报-NanovalTM技术——从熔喷到纺粘.pdf
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1、N a n o v a l T M 技术从熔喷到纺粘 N a n o v a l T MN o n w o v e n s :f m mM e l t b l o w nt oS p u n b o n d 2 0 世纪6 0 年代,美国D u P o n t ( 杜 邦) 公司直接用熔纺法生产了世界上 第一批非织造布,欧洲的F r e u d e n b e r g ( 科德宝) 公司紧随其后获得成功。 D u P o n t 公司生产的长丝是在一种带 多孔喷丝头的标准熔纺设备上纺丝后 再通过气流喷嘴进行牵伸得到的,带 或不带导丝辊皆可。F r e u d e n b e r g 公司 的L
2、 u d w i gH a r t m a n n 先生设计了一套 与当今的熔喷系统完全一致的纺丝系 统:利用喷丝头上线性排列的喷丝孔 喷出熔融长丝,利用相邻狭缝间通过 的热气流进行牵伸,这种方法被称为 纺粘法,现在一般被称作纺丝成网或 纺熔,纺粘非织造布与用其他方法制 成的短纤非织造布有本质上的区别。 其后,其他一些公司女H I C I 、A k z o ( 阿克苏) 、T o r a y ( 东丽) 和T e i j i n ( 帝 人) 等也先后开发了一些纺粘工艺。 不久,一些工程与设备的制造商就开 始提供纺粘装置L u r g i 公司的 D o c a n 系统与R e i f e
3、n h a u s e r ( 莱芬豪 舍) 公司的K r i d e e 系统率先成功。直 到2 0 世纪9 0 年代,K a r lF i s c h e r 公司 才向F r e u d e n b e r g 公司独家供应纺丝 模头。 R e i f e n h a u s e r 公司在推出自主研 发的成网方法后一炮而红,他们将设 备安装在一个帐篷中,向一些感兴趣 的公司进行展示,吸引了很多客户。 不过,这项革命性的成网工艺的推广 应用也受到了很大的阻力。直到2 0 世 纪8 0 年代,在这项技术推出2 0 年后, 产能才有了快速增长,而E x x o n ( 埃 克森) 公司新开发
4、的“熔喷”系统进 一步完善了这种技术。其他的设备生 产商或复制现有设备,或开发自己的 系统,而且现在市场上流行的一些产 品仍延续第一批产品的命名:杜邦公 司的R e e m a y 、T y p a r 和T y v e k , F r e u d e n b e r g 公司的L u t r a b O n d 、 L u t r a s i l 和L u t r a d u r ,A k z o 公司的 C o l b a c k 。 据估计,2 0 0 8 年在欧美地区,纺 丝成网非织造布( 包括纺粘和熔喷) 的产量,无论以重量统计,还是以面 积统计都将超越梳理成网、气流成网 文L G
5、d e rG e r k i n g 或湿法成网产品的产量,从而在非织 造布总产量中占据首位。 N a n o v a l 非织造生产工艺 N a n o v a l T M 工艺本质上是一种利 用强压冷空气,通过丝条熔体裂解产 生大量超细纤维的新型纺粘技术。 N a n o v a l 效应是在金属熔体的雾化过 程中发现的,最后从聚合物熔体得到 验证。N a n o v a l 删工艺最早在2 0 0 2 年 推出,随后其超强的爆发效应被描绘 成一种动态流体现象。该技术由于使 用了冷空气而产量高、耗能低,纺丝 设备结构简单、操作灵活。图1 展示 了不同材料的丝条裂解的情景,图2 为流体的动态
6、力学关系。 a ) P P ,4 9g m i n ,曝光时间1 80 0 0s( b ) P E T ,1 5g r a i n ,曝光时间1 4 0 0 0 0s 图1 不同材料的裂解 纺织导报C h i n aT e x t i l eL e a d e r 2 0 0 8N o 6 1 0 9 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 图2 熔体裂解时熔体流的动态力学关系 不管熔体流裂解成长丝还是膜, 都是利用另一种流体( 通常是存在于 纺粘或熔喷设
7、备中的空气或气流) 对 丝条外皮产生剪切力,从而使丝条内 外产生巨大的压力差。现在普遍认为, 通过这种方法,熔体内部的流速分布 从抛物线型转变为双曲线型,因此内 压增大,此理论从N a v i e r S t o k e s 方程 中衍生而来。 通过空气流冷却的单丝外皮与熔 体流保持一定的状态,当丝条内部的 压力差达到临界值时,“管状”熔体流 裂解成超细纤维,此现象类似于金属 或陶瓷熔体、水或其他流体的爆裂, 但如果表面张力大于熔体成纤力,则 丝条将裂解成液滴状。陶瓷也可裂解 成纤维,一些标准的聚合物或纤维素 溶液,即使是从纸浆或原生浆粕中提 取的,大部分都能生产出连续长丝, 但前提是熔体表皮
8、足够强大,而且 必须在层流条件下进行。这就是 N a n o v a l 效应毫厘之间的剧烈 运动。 根据实践经验,当聚合物温度与 所用的空气压力恰当匹配时,给熔体 流施加一定的流速使其自行裂解,如 果单个喷丝孔的产量一定,则最后得 1 1 0 到的长丝数量和平均直径的范围具有 很宽的分布。在长丝的加工过程无需 附加冷却室和牵伸器,只需通过一个 数毫米的融合槽L a v a l ( 拉伐尔) 喷嘴,然后在一条运行中的成网帘上 成网。图3 展示的是一条生产线上喷 丝头中裂解长丝的情景,其中喷丝孔 的间距为1 0m m ,也可设置成5m m 或3m m ,即使这样,单位宽度纤网 上的产量也比传统的
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