非织造学下学期复习资料

2).纺丝线内部的扩散：纺丝线内部中由于溶剂浓度的不同而扩散，只不过为单扩散过程； 3).纺丝线表面的蒸发：纺丝线表面的溶剂，与介质之间发生对流传质。

31.美国Dupont公司的闪蒸法：将ＬＰＥ（线性聚乙烯）溶于200℃的二氯甲烷中，浓度为13%，并以CO2在6.9Mpa的压力下饱和制成纺丝溶液，然后从刀口状的喷丝孔中喷出，长丝丝束直径约1120dtex，喷出速度约为10-11km/min。丝束喷出过程中，二氯甲烷瞬间挥发，丝束变细，并形成速度梯度，从而使丝束得到牵伸，形成0.11-0.17dtex的超细单纤维，其取向度极高，强度很大。同时采用静电分丝和凝网技术，使纤维成网，再经热轧加固后成为溶剂纺丝成网法非织造材料。

32.静电纺丝的原理、静电纺丝过程、静电纺丝设备的组成、静电纺丝的工艺参数的影响：如果电场力的大小等于高分子溶液或熔体的表面张力时，带电的液滴就悬挂在毛细管的末端并处在平衡状态。随着电场力的增大，在毛细管末端呈半球状的液滴在电场力的作用下被拉伸成圆锥状，这就是Taylor锥。当电场力超过一个临界值后，排斥的电场力将克服液体的表面张力形成射流，喷射细流在外加电场中发生不稳定运动如“鞭动”并分裂，同时溶剂挥发或熔体固化得到纳米纤维，并落在接收装置上，形成非织造布。

静电纺丝过程：聚合物射流的产生和射流沿直线的初步拉伸；射流不稳定性的产生及进一步拉伸；射流固化收集。

静电纺丝设备的组成：静电纺丝机应有喷丝头及纺丝液供给系统、纤维收集装置和高压发生器三个主要部分组成。

静电纺丝的工艺参数的影响

静电纺丝的过程参量：①施加的电场强度；②电纺流体的流动速率；③喷丝头与收集板间的距离，而且收集板可以固定静止或运动（通常为旋转），其次还有溶液浓度、液体流量、导电度等。

静电纺丝过程中涉及的物质主要是静电射流的流体（粘度或粘弹性、表面张力、电导率、比热、导热率及相变热）。同时射流周围环境对过程也有一定影响，如真空、空气或其它气氛、温度、湿度、气体流通速率等。

分子质量影响

a.Mw过低，溶液粘度低，无法形成足够的缠结，电纺难 b.Mw过高，电纺纤维直径大，得不到纳米纤维

聚合物溶液性质影响:静电纺丝能形成纤维的必要条件是聚合物溶液需有适当粘度。

溶液浓度的影响：随着溶液浓度的增加，所形成的圆锥状会变成尖角状，其液体柱喷出柱会变长。浓度过低，溶液粘度低，大分子没有形成足够的缠结，容易得到串珠状纤维bMw过高，粘度过大，溶液容易在喷丝头处凝固而无法纺丝。

静电纺丝过程中由于聚合物溶液表面电荷的排斥使得液滴被拉伸。聚合物不具备导电性则无法纺丝。 工艺条件的影响：

施加电压是生成纤维的前提条件。聚合物熔体比溶液粘度大，需更高的静电纺丝起始电压。当纺丝液上的静电力克服了纺丝液的表面张力时即开始静电纺丝。

随电压增大，高分子电纺液的射流有更大的表面电荷密度，因而有更大的静电斥力。同时，更高的电场强度使射流获得更大的加速度。这两个因素均能引起射流及形成的纤维有更大的拉伸应力，导致更高的拉伸应变速率，有利于制得更细的纤维。

喷丝头与收集板间的距离（即电极间距）:电极间距加大，则需要加一个较大的电压才能得到纤维；电极间距减小，则需要较低的电压。

电极间距的大小还影响纤维束的干燥和劈裂细化，距离太短，溶剂得不到充分挥发就会粘连在一起，挥发不完全也会引起纤维直径的变大。

液体流速:通常进料速率由进料泵（或喷头倾角）来控制。太慢则纺丝速度低。太快则使纤维束得不到充分拉伸，纤维的直径也就变大，更有甚者以大块液滴的形式落到接收板上。 喷丝头孔径（常用喷丝头的内径为0.4~1.2mm）:小的内径可减少溶液的堵塞和纤维上珠状物的量，喷丝头端的液滴尺寸减小，表面张力下降，喷丝速度下降，溶液到达接收器的时间增多，纤维更细。太小则在喷丝头出口处无法形成液滴。

33.可用于制备超细纤维非织造布的几种方法

1）熔喷法：熔融的高聚物从喷丝板喷出，受到高速热空气喷吹，受到极度拉伸，形成超细纤维，以极高速度飞向网帘或凝网帘滚筒形成纤网。

2）静电法：聚合物溶液或熔体在高压静电场的作用下，由Taylor锥形成的喷射流在电场中加速，在不稳定点处发生不稳定扰动，伴随着溶剂挥发或熔体冷却固化，最终在接收器上形成直径在几十纳米到几微米之间的超细纤维。

3）闪蒸法：采用线性聚乙烯为原料，溶解于200摄氏度的二氯甲烷溶剂中，浓度为13%，并以CO2在6.9Mpa的压力下饱和制成纺丝溶液，从喷丝孔中高速喷出，由于溶剂的瞬间挥发，形成超细纤维，再经过静电分丝和凝网技术，使纤维成网，再经热轧加固后成为溶剂纺丝成网法非织造材料。

4）“橘瓣型”双组分纺丝+水刺开纤：将两种不同的高聚物熔体分成相同数量的等分，然后统一从一个喷丝孔中喷出，两个成分既不要融化成一体，也不要彼此分离太散，形成纤网层后送入水刺机，利用高压水将纤维打散成单根超细纤维，并且使纤维凝结成布。

34.熔喷非织造工艺的特点：能耗大；超细纤维纤网结构；过滤，阻菌，吸附方面有突出优点；纤维取向度较差；纤维强力低。

35.熔喷工艺对聚合物熔体性能的要求

凡是热塑性聚合物切片原料均可用于熔喷工艺。

1）聚合物切片原料的性能，主要的参数有：聚合物种类、分子量及其分布、聚合物降解性能、切片形状、含杂。

2）聚合物原料的分子量及分子量分布。对熔喷工艺来说，一般认为聚合物原料分子量低，分子量分布窄有利于熔喷纤网的均匀性。聚合物分子量越低，MFI越高，熔体粘度越低，越能适合于熔喷工艺较弱的牵伸作用。

3）聚合物种类：聚合物种类不同时，分子结构差异很大，决定了熔点及流变性能的不同。 36.熔喷工艺原理：采用高速热空气流对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸，由此形成超细纤维并收集在凝网帘或滚筒上，同时自身粘合而成为熔喷法非织造布。

37.熔喷法与纺粘法的异同点

相同点：一是聚合物都要在熔融状态下由喷丝孔挤出，二是纤网可经热粘合（面粘合或点粘合）或由自身粘合加固成非织造布。

不同点：1.成网工艺。纺粘法：骤冷空气冷却，同时拉伸，形成连续长丝，铺放到成网帘上。熔喷法：高速热空气喷吹，受到极度拉伸，形成超细纤维，以极速的速度飞向网帘或凝网滚筒形成纤网。2.纤网加固方式：纺粘法：加固方式多，除热粘合外，还有水刺，针刺，化学粘合等手段。熔喷法：主要依靠热粘

合或自身粘合。3.产品性能：纺粘法：纺粘非织造为细度均匀（15-40μm）的长丝纤网结构，产品强度高。熔喷法：长短不一，粗细不均匀（1-5μm）的短纤维纤网结构，产品强度低。

38.熔喷工艺过程：聚合物准备-螺杆挤出机（熔融挤压）-过滤装置-计量汞-熔喷模头组合件-熔体细流拉伸-冷却-接收装置-卷绕装置-

39.熔喷工艺的设备（熔喷模头系统、空气加热器、接收装置、辅助设备等） 40.影响熔喷法非织造布产品性能的主要因素：分为在线参数和离线参数。

在线参数是指在熔喷生产过程中可按需调节的变量，主要有聚合物熔体挤出量与温度、牵伸热空气速度和温度以及熔喷接收距离等。

离线参数是指只能在设备不运转时才能调节的变量，如熔喷模头喷丝孔形状、牵伸热空气通道尺寸及导入角度等等。

(1)纤网定量 纤网定量↑→纵横向强度↑（不大） (2) 接收距离 接收距离↓ →蓬松度↓、 密度↑ (3) 挤出量 挤出量↑→纤维的直径↑、产量↑ (4)热空气速度

热空气速度↑→纤维直径↓

热空气速度↑↑→纤维直径趋于稳定。

热空气速度↑→纤维单强↑、热粘合程度↑→拉伸强度↑、顶破强度↑ (5)熔喷温度（即熔喷模头工作温度） 可用以调节聚合物熔体的粘度。 在其它工艺条件不变时，聚合物熔体粘度越低，熔体细丝可牵伸得越细。 41.熔喷非织造布的产品应用

1）过滤材料：熔喷非织造材料具有纤维细、孔隙多而孔隙尺寸小的优点。

2）医疗卫生用材料：熔喷法非织造材料可有效地阻隔血液、体液、酒精及细菌的穿透，同时超细纤维的结构又可保证汗液蒸汽顺利透过。

3）环境保护材料：聚丙烯熔喷法非织造布具有疏水亲油的特性和微纤结构而成为良好的吸油材料，且耐强酸强碱，密度比水小，吸油后能长期浮于水面上而不变形，可循环使用和长期存放。

4）服装材料：熔喷复合保暖材料中的熔喷法非织造布具有超细纤维结构，因此抗风能力较强，具有良好的保暖性。

5）电池隔膜材料：聚丙烯材料具有优良的耐酸碱性能，聚丙烯熔喷法隔膜材料具有孔径小、孔率大、电阻小以及产品变化多样的特点。

42.典型熔喷技术和设备（了解）

1）德国Reifenhauser公司熔喷生产线:德国Reifenhauser公司1984年开始生产纺粘法非织造布生产线，1988年与美国Exxon公司签订了技术转让协议，开始研制熔喷法非织造布生产线。目前，该公司可提供单独的纺粘生产线、熔喷生产线和生产SMS复合非织造布产品生产线中的熔喷部分以及全套SMS生产线。

2）美国Accurate（奥寇莱特）公司熔喷生产线:廿十世纪80年代初，Accurate公司的Buehning博士运用流体动力学方面的知识，并利用公司为航天工业提供精密机械加工的经验与技术，设计并制造出新型的组合式熔喷模头系统。该组合式熔喷模头在熔喷成网均匀性、牵伸空气速度一致性以及操作维护的简

单性等方面取得了显著的效果。Accurate公司熔喷生产线包括空压机、空气加热器、树脂喂料机、挤出机、过滤网切换装置、计量泵、组合式熔喷模头系统、收集装置、卷绕机等，全套设备由计算机控制。

3）美国Biax fiberfilm（贝阿克斯）公司熔喷系统:具有多排喷丝孔并列排列的熔喷设备。熔喷系统结构紧凑，熔喷模头系统的加热依靠牵伸热空气，没有其他的电加热装置，设备投资较小。由于采用多排喷丝孔，因此熔喷模头每英寸长度上最多可有332孔，可大大提高生产速度，增加产量。该系统通过更换模头，可生产1～50μm纤维细度范围的熔喷非织造布。

4）NKK熔喷生产线:日本高度纸(N.K.K)工业株式会社1986年起进行熔喷工艺技术研究，目前已经可以提供商业化的熔喷生产线。其熔喷生产线的特点是适应各种原料，如聚丙烯、聚酯、聚乙烯、生物降解树脂等均可使用，纤维细度可达到1μm，纤网单位面积质量为3～300g/m2，纤网均匀度由于特殊的气流分布系统而达到极高的水平。

5）美国J & M公司熔喷设备 6）其他熔喷工艺与设备

离心法熔喷工艺：利用离心力使聚合物熔体变成短纤维并成网的熔喷法工艺。

43.熔喷技术的发展趋势：1).模头宽度和个数的增加；2).可旋转模头；3).双组分设备；4).纺粘、熔喷复合设备。

44.SMS复合工艺的特点及常见的三种复合方式

特点：SMS复合非织造布同时具有纺粘材料和熔喷材料的优良性能。薄型纺丝成网法非织造布具有良好的力学性能，但孔隙尺寸较大，抗渗透性较差。而熔喷非织造材料具有超细纤维的纤网结构，其过滤和屏蔽性能很好，但抗拉强度较低。复合而成的非织造布则弥补了彼此的不足，同时又保持了各自的优点。

三种复合方式：

1）一步法。SMS复合可以在同一生产线上纺粘设备和熔喷设备实现。同一条生产线上拥有2个纺粘模头和1个熔喷模头，先由第一个纺粘模头喷出长丝形成第一层纤网，再经过熔喷模头在上面形成第二层超细短纤维网，然后经过第二个纺粘模头喷丝孔形成第三层纤维网。这三层纤网再经过热轧粘合加固。

2）二步法：用预先生产好的纺粘布和熔喷布通过热轧或其他工艺将之复合。

3）一步半法：将预先生产好的纺粘布铺在熔喷生产线的网帘上，在纺粘层上铺上一层熔喷布，形成SM层，再将另一预先生产好的纺粘布与之复合，最终形成SMS复合非织造布。