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涤纶长丝纺黏针刺非织造土工布制造技术

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:(一)涤纶长丝纺黏针刺非织造土工布的制造方法涤纶长丝纺黏法针刺非织造土工布制造方法是:聚酯切片经过结晶干燥、熔融挤出、冷却牵伸而形成连续长丝,然后经分丝铺网,最后经针刺机械加固,使纤网变成非织造布(土工布)。图2-4-1、图2-4-2为长丝纺黏非织造土工布纺丝成网及加固卷绕工艺原理示意图。

涤纶长丝纺黏针刺非织造土工布制造技术

(一)涤纶长丝纺黏针刺非织造土工布的制造方法

涤纶长丝纺黏法针刺非织造土工布制造方法是:聚酯(PET)切片经过结晶干燥、熔融挤出、冷却牵伸而形成连续长丝,然后经分丝铺网,最后经针刺机械加固,使纤网变成非织造布(土工布)。

图2-4-1、图2-4-2为长丝纺黏非织造土工布纺丝成网及加固卷绕工艺原理示意图。将PET切片原料通过罗茨风机输送至高位湿料仓1中,经过预结晶床2切片表面水分被去除、结晶度提高,然后进入干燥塔3内,切片中的结合水被基本去除(含水量为30ppm左右),干燥的切片进入螺杆挤出机4中,熔融为聚酯熔体,经过滤器5,去除熔体中的杂质,通过计量泵6精确分配至方式箱体7中,经过喷丝板形成熔体细流,被侧吹风8迅速冷却,使热态的熔体细流冷却成丝,再经过牵伸器9的高速牵伸作用后,单丝的结晶度、取向度得到提升,最后通过摆片10均匀的铺放在有下吸风装置12的成网帘11上,形成纤网,此时的纤网还需输送至加固装置(本文使用的两台针刺机13、14)中进行加固,赋予纤网特定要求的物理机械性能,经过卷绕装置15形成聚酯长丝纺黏针刺土工布。

图2-4-1 长丝纺黏非织造土工布纺丝成网工艺原理示意图

1—湿料仓 2—预结晶床 3—干燥塔 4—螺杆挤出机 5—过滤器 6—计量泵 7—纺丝箱体 8—侧吹风 9—牵伸装置 10—摆片 11—成网帘 12—网下吸风装置

图2-4-2 长丝纺黏非织造土工布加固卷绕工艺原理示意图

13—预针刺机 14—主针刺机 15—卷绕装置

由上述工艺流程可知,聚酯长丝纺黏非织造土工布的工艺过程主要由结晶干燥、纺丝、牵伸、成网、加固五部分组成,下面介绍使用最广泛的聚酯长丝纺黏非织造土工布的主要工艺。

1.结晶干燥

由于聚酯切片存在热稳定性问题,未经过干燥的切片,含水率约为0.4%,且结晶度低,高温环境下很容易发生水解反应,这也成为PET聚酯切片熔融挤出加工中降解的主要因素,为了将水解导致的降解减少到容许的范围,必须对聚酯切片进行干燥;同时为了防止聚酯切片干燥过程中结块和进出挤出机发生抱螺杆现象(导致不能顺畅进料)对切片进行预结晶处理也是必要的。

天鼎丰控股有限公司(以下简称TDF)的结晶干燥系统由沸腾式预结晶床与干燥塔两部分组成,聚酯切片通过回转加料阀定时定量加入到结晶床内,温度为165℃左右,烘燥10~15min,其目的是为了去除切片表面水分、提高切片结晶度;然后进入干燥塔内,温度为165~175℃,烘燥时间4~6h,其目的是为了去除切片中通过氢键存在的结合水。

结晶干燥的要求:

①聚酯切片最终含湿量为3×10-5左右,且长期应稳定在一定范围内;

②切片结晶度也应保持在一个小范围内,防止出现熔点差异大的问题;

③防止氧化,干燥切片不发黄;

④除去粉料与杂质;

⑤不能出现切片结块现象。结晶干燥系统示意图见图2-4-3所示。

图2-4-3 TDF结晶干燥系统示意图

1—回转加料阀 2—沸腾式预结晶床 3—旋风式分离器 4—除湿器 5—加热器 6—干燥塔

2.熔融纺丝

聚酯长丝纺黏工序中的熔融纺丝技术大体来看类似于涤纶化纤的纺丝工艺,但工艺条件及设备等在涤纶化纤生产的基础上进行了较大的改进,从而适宜于分丝铺网。

经结晶干燥后的聚酯切片进到挤压机的螺槽中,由于螺杆的转动,把切片向前推进,切片不断吸收加热装置供给的热能,经过恒定的温度和稳定的压力输出高聚物溶体;熔融后的高聚物熔体通过溶体过滤器过滤掉各种杂质(如凝聚粒子、金属粉尘、灰尘、碳化物等),以减少断丝等现象的发生;再经计量泵(计量泵是一种高精度的齿轮泵,均用优质钢材,经精密加工制成)的精确计量,准确均匀的分配至各纺丝组件(纺丝组件是纺丝系统的重要部件,由箱体、熔体分配板、喷丝板等组成)。纺丝工艺可采用单块大型喷丝板,也可采用多块小型板拼接而成,而且,矩形板应用较多,圆形次之;由喷丝板流出的熔体细流经侧吹风系统(冷却介质为洁净空调风,风量应保证流动方式为稳定的层流状态,从而避免丝条振动,影响丝条的均匀性)冷却后形成具有一定结晶度、取向度的纤维。

纺丝用的聚合物,如聚丙烯聚乙烯、聚酯、聚酰胺等,一般要求熔体流动速率较高,有利于纺丝、拉伸。仅有少数纺丝成网技术对聚合物熔体流动速率要求不高,只要是纤维级切片皆可采用。在纺丝阶段,可在切片中加入色母料、防老化母料等,使在纺丝成网后得到带色或防老化纤网。有的纺丝成网工艺在聚合物中添加一些化合物,如氯化锂,以增加纤维的极性化趋势,便于拉伸阶段中纤维顺利分丝。

3.牵伸

牵伸过程实际是纤维的超分子结构进行改组和建立的过程。它使由喷丝孔挤出的熔体细丝流逐渐变细,获得所需要细度;更重要的是使长丝的高分子晶格排列整齐,达到一定的取向度(见图2-4-4所示),赋予纤维一定的强力,拉伸加工效果越好,纤维强力越高。纺丝成网工艺目前绝大多数采用气流牵伸,其机理是在牵伸装置提供的高速气流环境中,通过装置中的喷嘴达到气流速度的极大值过程中,利用丝条表面的黏性摩擦力和气流场中湍流造成的丝条按照特定频率“波动”而产生的气流,对丝条的附加推动力等作用对丝束进行拉伸。与传统化学纤维纺丝的牵伸相比,其显著的区别在于气流牵伸丝束的介质是经过压缩的空气或是抽吸负压气流,空气的质量小并有易于扩散,牵伸气流对长丝无直接的握持作用[6,7]

图2-4-4 气流牵伸过程中大分子链的变化

(a)未经牵伸状态(b)牵伸处理后状态

纺黏法按照牵伸形式可分为机械、管式、窄狭缝式(或宽狭缝式)三种(见图2-4-5所示);按照风压形式可分为正压、负压和正负压相结合式。

美国杜邦公司的Typar工艺、德国鲁奇公司的Docan工艺都采用气流牵伸,TDF公司采用的也是气流牵伸的一种——管式正压牵伸,牵伸总压力一般为0.25~0.35MPa,气流速度达到3000~4000m/min或更高,每根牵伸管内的丝束根数目前为120根,纺黏长丝的细度由气流速度决定。牵伸用的空气由空压机组提供,且经过良好的净化处理,否则在这样高的压力与速度下,任何微小的尘粒都会对拉伸加工及长丝质量造成不良影响。

4.成网

纺黏法成网过程包括摆丝和铺网两个过程,成网即将牵伸后的丝束分离并均匀地铺放在成网机网帘上,形成具有一定单位面积质量和厚度的纤维网。在纺丝成网工艺中,牵伸之后的长丝丝束需要在极其短暂的时间内铺置成均匀的纤维网,长丝的运动速度达到每分钟几千米。为将丝束分散并在网帘上形成均匀的纤维网,目前已有许多类型的分丝技术应用,大致分为机械分丝法、气流分丝法、摩擦带电法及强制带电法等。

图2-4-5 纺黏法常见牵伸方式

(a)机械牵伸(b)管式牵伸(c)狭缝式牵伸

①机械分丝法:利用挡板、偏离板或振动板等机械手段,使丝束在拉伸后经过撞击、振动等机械作用,达到纤维相互分离的目的。

②气流分丝法:利用长丝拉伸中的高压气流在一定形状的管道中产生的空气动力学效应,如形成紊流或结合气流扩散减速等方法,使长丝束中纤维分离。

③摩擦带电法:利用长丝在拉伸过程中相互摩擦而产生的静电来进行分丝。为了保证有充足的静电荷产生分丝作用,对纤维截面有一定选择,在聚合物中要加入一些增加静电作用的添加剂。这种分丝原理,正是利用了在合成纤维长丝整经时,因防止静电积聚措施不够有效而产生长丝相互排斥、引起的摩擦带电现象。

④强制带电法:当长丝在拉伸时,让丝束经过静电压可高达几万伏甚至更高的电场,使长丝带上同性电荷(根据聚合物特性,可以是正电荷或负电荷),因电荷同性相斥而达到分丝的目的。

经过拉冷却牵伸,蓬松的长丝必须连续而均匀地铺置成网,目前在纺黏法中使用最多的成网工艺为网下吸风,即吸网工艺。其主要目的是将高速下落的长丝均匀吸附在成网帘上,再由向前运动的成网帘将纤维网输送到针刺工序加固为土工布。吸网工艺有两种:一种是在负压法牵伸工艺中,利用网下吸风对纤维进行气流牵伸;另外一种是针对正压牵伸设备,吸收牵伸带下的大量气流。如果不吸走这些气流,势必会在网面上形成野风造成纤维成网不匀,严重时甚至无法成网。

一般来说,纺丝成网的纤网定量越低,纤网不匀率越高。另外,纺丝成网法的纤网中纤维排列虽说是杂乱的,但是纵横向仍然存在一定差异,且这种差异会随着纤网单位面积质量越低越严重,TDF公司目前生产的聚酯纺黏长丝土工布的纵横向强力比大约保持在1∶1.2左右,相对来说均匀性已经很高。

5.加固

经过成网,聚合物切片已变成了长丝纤网,但它还是非织造布生产过程中的半制品,尚须经过机械(机械加固以针刺法、水刺法最为常见)、化学或热的方法使纤网加固。

①针刺法:采用带有钩刺的刺针,对蓬松的纤维网进行反复穿刺,刺针的钩刺会握持纤维网内的一些纤维随着刺针穿过纤维网层,产生纤网内纤维的相互缠结及部分纤维上下位移对纤维网进行加固的方法。

②水刺法:加固纤网原理与针刺工艺相似,但不用刺针,而是采用高压产生的多股微细水射流喷射纤网。水射流穿过纤网后,受托持网帘的反弹,再次穿插纤网,由此,纤网中纤维在不同方向高速水射流穿插的水力作用下,产生位移、穿插、缠结和抱合,从而使纤网得到加固。

③化学黏合法:采用化学黏合剂乳液或溶液,对纤维网实施浸渍、喷洒、印花等方式的处理,再通过热处理使纤网中的黏合剂液体交联固化,使纤网中的纤维在黏合剂化学键和机械力的作用下相互发生连接,从而形成具有一定强度的非织造布。

④热黏合法:利用热塑性高分子聚合物材料加热软化熔融成黏流体,降温又重新固化的特性,使纤网受热后部分纤维软化熔融,纤维间产生黏连,冷却后使纤维保持黏连状态,纤网得以加固。它可分为:热风黏合、热轧黏合和超声波黏合等。

目前在工程领域内应用最广泛的是针刺法和热轧法非织造土工布,而纺黏热轧法非织造布主要应用于过滤排水领域,作为排水板使用;为了满足土工布的使用要求,提高聚酯纺黏长丝土工布的物理机械性能,TDF公司采用两台德国dilo高频针刺机对其进行加固(预针刺机为下刺,主针刺机为上刺),工作频率能稳定运行至1600,而国内针刺机的工作频率最大只能工作到1000左右,工作幅宽4.5m,植针密度4500p/m,针刺密度25~40p/cm2,主针刺机为下刺,这样可进一步对预针刺机下层加固不充分的纤维进行进一步加固,提高产品性能。

由于长丝纺黏成网法的纤网是由连续长丝组成,因此用针刺法加工时刺针所受的穿刺阻力要比一般干法网大,所以用于长丝纺黏成网法的针刺机要求针粗些[TDF公司预针刺采用M型针,主针刺采用的为C型针(图2-4-6)],机器结构更坚固些。为了解决在长丝纺黏成网法非织造布针刺加工时出现的纤维碎屑堆积问题,在针刺机的托网板下面加装了旋涡式除尘系统。

图2-4-6 不同型号的刺针(单位:mm)

(二)涤纶长丝纺黏针刺非织造土工布的制造设备及工艺

1.长丝纺黏针刺非织造土工布制造设备

本节主要参照TDF公司的聚酯长丝纺黏非织造土工布生产线介绍了相关设备组成及作用。图2-4-1、图2-4-2展示了整个生产流程中的相关设备构成及流程,相同之处此节不再赘述。TDF公司主要制造设备有:

a.加料及输料系统;b.结晶干燥系统;c.螺杆挤出机;d.熔体过滤器;e.计量泵;f.纺丝箱体;g.冷却牵伸装置;h.分丝成网装置;i.针刺加固装置;j.分切收卷装置;k.其他电子辅助装置。

下面将对以上设备逐一进行介绍。

(1)加料及输料系统

加料及输料系统(图2-4-7)由振动筛、罗茨风机、湿料仓、管道及电子控制系统组成,振动筛将原料(切片)进行初步筛选,去除切片中的粉料及杂质,通过罗茨风机将筛选后的切片输送至高处的湿料仓中备用,湿料仓储料量为≥75%。

(2)结晶干燥系统

上节已经讲过结晶干燥系统是由预结晶床、干燥塔及相关配套设备组成。湿料仓中的切片通过回转阀电机进入预结晶床中,经加热后的热空气(165℃左右)由一侧的底部的热循环风机送入,由顶部排出送至旋风分离器,预结晶床中的切片被热气流猛烈的冲刷、翻腾,强化了传热(图2-4-8),去除了切片表面的水分,提高了结晶度。通过调节风口开度及预结晶床内的挡板高度可以间接调整切片的预结晶程度,防止切片结块、发黄等问题的出现。

图2-4-7 加料及输料系统示意图

1—加料斗 2—振动筛 3—罗茨风机

图2-4-8 沸腾式预结晶床

1—热空气入口 2—旋风分离器入口 3—预结晶床出口 4—预结晶床 5—加料口

经预结晶处理后,切片中所含的自由水基本去除,但切片中通过氢键连接所存在的结合水还需进一步在干燥塔中进行干燥,干燥时间4~6h,干燥温度170~175℃,用于干燥塔烘燥切片的热空气在经电加热器加热前,需经干燥器去除水分,干燥塔实物图如图2-4-9所示。

(3)螺杆挤出机

螺杆挤出机(图2-4-10)的作用是把固体高聚物进行熔融,然后以恒定的温度和稳定的压力输出高聚物溶体,主要由螺杆、套筒、传动系统、加料装置、加热和冷却装置等构成。切片从料斗进到螺杆的螺槽中,由于螺杆的转动,把切片向前推进,切片不断吸收加热装置供给的热能;切片在前进过程中受到的作用温度升高,逐渐融化成熔体。熔化过程中聚合物在温度、压力、黏度和形态等方面发生变化,由玻璃态转变为高弹态,随着温度的进一步上升,成为黏流态。黏流态的聚合物经螺杆的推进和螺杆出口的阻力作用,以一定的压力输出。

图2-4-9 干燥塔(www.xing528.com)

1—电加热器 2—干燥塔

从物料状态变化的角度,可以把螺杆分为三段,固体输送区、压缩熔融区及熔体保温输出区。聚酯切片沿着螺杆向前移动时,经历了压力、温度和黏度等特性的变化,而且在螺杆的各个阶段是不同的。

①固体输送区:此区内聚酯切片被机筒传入的热量预热(温度为270~280℃),温度不可太高,以防出现环结阻料导致切片不能正常向前推进,此外物料内的空气可以从物料间的间隙排出。

②压缩熔融区:此区起到压实切片的作用,使固体聚酯切片转变为熔融状态(相变),排出物料间的空气。在此区内,切片在螺杆的强大剪切、压缩作用下,产生摩擦热量,同时又有机筒提供的热量的作用,使切片完全熔融,加热温度为285~290℃,温度过低切片不能完全熔融,温度过高大分子链段受到破坏影响纺丝及成品性能。

③保温输出区:此区对熔融后的切片熔体进行保温,以确保熔体均匀稳定的输送至下一设备,此区温度为285~288℃。

图2-4-10 螺杆挤出机示意图

此外,为了增加产品颜色或抗老化性能等,螺杆挤出机进料口端可以增开一个物料进口色母粒或抗老化母粒等可以按照一定比例与聚酯切片一同进入螺杆挤出机,增加了产品的外观及功能的多样性。

(4)熔体过滤器

熔融聚合物内,一定会存在一定数量的各种杂质,例如凝聚粒子、金属粉尘、灰尘、碳化物等。在纺丝过程中,熔体存在的杂质一方面会对计量泵造成损伤,另一方面必然会影响产品质量,甚至无法正常生产,因此在熔体进入纺丝工序前进行多重过滤是完全必要的,TDF公司安装了两套熔体过滤器,一用一备,可以实现运行状态下自由装换。

(5)计量泵

计量泵是一种高精度的齿轮泵,其制造精度、速度调节精度对纺丝的均匀性及非织造布的均匀性都有重大影响。由于熔体的黏度高,流动性差,当转速过快时,熔体可能会来不及充满泵的吸入侧而发生不利于纺丝泵正常工作的空蚀现象,同样会产生大的压力波动,因此,计量泵不适宜开的过快,一般为17~26r/min。

计量泵工作原理如图2-4-11所示。

图2-4-11 计量泵工作原理示意图

如图2-4-11所示,计量泵转动,齿轮啮合脱开而成为自由空间,熔体由此空间进入。进入熔体被齿轮强制带入泵体啮合空间内,即熔体被吸入泵内并填满两轮的齿谷,齿谷间的熔体在轮齿的带动下紧贴着“8”字形孔的内壁面转一周后被送出口。这一部分的高压熔体只能压入出料管,不会带入进料区。熔体每转的泵出量基本是定值,因此根据每转泵出量、转速、熔体密度、计量泵对应纺丝位个数大致能算出生产线产量Q,可用公式(2-20)计算:

式中 V——每转泵出量,cm3/r

n——计量泵转速,r/min

ρ——熔体密度,g/cm3,PET熔体的密度为1.18g/cm3

N——计量泵个数

Q——生产线产量,g/min

TDF公司计量泵每转泵出量为10cm3,计量泵对应纺丝位个数为32~36,实物见图2-4-12所示。

图2-4-12 聚酯纺黏计量泵传动图

(6)纺丝箱体

为进行熔体保温和温度控制,一般都采用多个纺丝位合用一个矩形载热体加热箱进行集中保温,通常称之为纺丝箱体。

纺丝箱体(图2-4-13)是纺丝系统的重要部件,由熔体分配板、喷丝板、熔体过滤材料等组成。通常采用加热联苯—联苯醚混合热载体气液两相保温(保温温度为285~290℃),箱外包覆绝热材料。经计量泵精确计量后的纺丝熔体经熔体分配管同步均匀输送至各纺丝组件,其中由计量泵连接纺丝组件的熔体分配管长度一致,避免了因长度不同而导致的输送时间的差异性。

纺丝成网工艺可采用单块大型喷丝板,也可采用多块小型板拼接而成,其中纺丝组件的作用为过滤熔体,防止堵塞喷丝孔熔体充分混合,减少熔体黏度差异把熔体均匀分散到喷丝孔的每个小孔中去形成熔体细流;喷丝孔的直径应根据成纤聚合物熔体在喷丝孔中流动的剪切速度梯度来决定。纺丝组件见图2-4-14。

图2-4-13 纺丝箱体示意图

1—纺丝组件 2—加热管 3—计量泵 4—熔体 5—保温材料

图2-4-14 纺丝组件示意图

1—喷丝板 2—耐压板 3—过滤层 4—熔体进口 5—垫圈 6—滤网

以TDF公司为例,纺丝组件采用的为120孔的圆形喷丝板,纤维细度为2~4dtex。

(7)冷却牵伸装置

从喷丝孔内喷出的熔体细流,由于仍然处于黏流状态,因此必然放出大量的凝固热。需要利用冷却风来与之进行热交换,但需在熔体离开喷丝板一定距离后才能开始吹送冷却风,这样使熔体在成形过程中凝固成丝条。冷却装置的一个非常重要的作用是在特定长度内,每根单丝都能够得到均匀特定一致的冷却,每个纺丝位对应一个独立的侧吹风腔体,具体结构如图2-4-15所示。

图2-4-15 侧吹风系统示意图

1—丝束 2—蜂窝板 3—洁净的空调风 4—中心腔体 5—侧吹风方向

净化的冷却空调风,由风道送入冷却风窗中,均匀分配到风窗的各个区域,经蜂窝板吹向熔体细流,将处于高温黏流态的物料迅速冷却。侧吹风的工艺条件包括风压、风温、风湿等,确保每条长丝均匀受到冷却,但又不可出现断丝、并丝、丝抖等现象。以TDF公司为例,风压一般为70.0~90.0MPa,可根据计量泵转速适量调整;风温为16~28℃,夏季纺丝间温度高,侧吹风一般设置在18℃左右,冬季则在24℃;风湿为65%左右,提高湿度是为降低在纺丝过程中因高速运动的聚酯长丝而产生的静电,以避免相互之间排斥而影响纺丝效果。

刚成型的初生纤维强力低、伸长大、结构极不稳定,通过牵伸作用使构成纤维的分子长链以及结晶性高聚物的片晶沿纤维轴向取向,从而提高纤维的拉伸性能、耐磨性,同时得到所需的纤维细度,牵伸过程实际是纤维的超分子结构进行改组和建立的过程。TDF公司目前采用长丝牵伸装置为管式正压牵伸,牵伸总压为0.2~0.3MPa,牵伸速度为3000~4000m/min甚至更快。聚酯纺黏长丝牵伸装置如图2-4-16所示。

图2-4-16 聚酯纺黏长丝牵伸装置

1—牵伸管 2—喷丝头 3—摆丝器

(8)分丝成网装置

在纺丝成网工艺中,牵伸之后的长丝丝束需要在极其短暂的时间内铺置成均匀的纤维网,长丝的运动速度达到每分钟几千米。为将丝束分散并在网帘上形成均匀的纤维网,目前已有许多类型的分丝技术应用,这些类型的分丝技术大致可以分为气流分丝法、静电分丝法和机械分丝法。目前,TDF公司采用的为机械分丝法,通过摆片地来回摆动尽可能均匀的铺在成网帘上,摆频为140~180r/min,位距28cm左右,网帘下有吸风装置,网下吸风装置吸收牵伸带下的大量气流,使聚酯长丝牢固的吸附在斜网帘上,形成均匀的纤网。

(9)针刺加固装置

针刺加固装置(图2-4-17)的作用是:通过刺针的反复穿刺,使纤网中的纤维相互勾连缠结,赋予纤网一定的物理机械性能,形成长丝土工布。

图2-4-17 针刺加固原理图

1—主轴 2—偏心轮 3—针梁 4—针板座 5—针板 6—刺针 7—剥网板 8—托网板

TDF公司针刺加过装置有两台Dilo针刺机组成,预针刺为上刺,主针刺为下刺,植针密度3500~4500p/m,针刺深度(预针刺:8~12mm;主针刺:6~8mm),网板隔距8~12mm,针刺密度(30±6)p/cm2,针刺频率能稳定运行至1600,可生产80~1000g/m2,产品幅宽≤4.5m。在针刺加固生产过程中,最主要的是合理分配针刺密度、严格控制针刺深度及适当的针刺机速比等。

(10)分切收卷装置

分切收卷装置的作用:按照客户的要求,整齐的切割布边和定长并自动收卷成圆筒布。

(11)其他电子辅助装置

TDF公司整条聚酯长丝纺黏生产线采用了智能控制系统(图2-4-18),保证了整条生产线长期稳定、安全、高效的运行。

图2-4-18 智能化电子控制系统

(a)针刺机控制面板(b)自动收卷控制面板(c)纤网加固前一体化控制面板

2.长丝纺黏针刺非织造土工布制造工艺

长丝纺黏针刺非织造土工布的制造工艺,可分为长丝纺黏(纺丝成网)部分和针刺加固部分。纺丝成网非织造布生产过程中影响产品最终质量的因素很多,如有:聚合物原料的特性、丝孔的直径和形状、熔体温度和挤出速度、冷却室设计、冷却气流温度、气流速度、拉伸形式、拉伸气流的速度、分丝方式与效果、成网方式、长丝控制效果及针刺机各参数的设定等。在设备原料已定条件下影响纺丝成网非织造布产品的主要工艺参数是:熔体温度、熔体挤出速度、冷却气流温度与速度、拉伸气流速度、针刺机各参数的设定等。

成网是纺丝成网非织造布中又一个关键工艺。从技术工艺的角度讲,长丝成网远比短纤维的成网技术难度高,因为在纺丝成网过程中,在纺丝、拉伸后形成的长丝必须在极短时间内铺置成网,加上拉伸、分丝、成网大都以高速气流作为工作介质,气流控制本身也有极大难度。因此,许多纺丝成网非织造布生产公司及设备制造公司在近些年来一直致力于在提高纺丝成网产量的同时,提高纤网的均匀度。下面介绍纺丝成网过程中影响成网均匀度的主要工艺参数与缺陷。

(1)分丝度

这是表征长丝相互分开的程度。如相邻长丝之间有较多的平行接触面,则说明分丝度差。长丝的分丝度越好,则纤网的覆盖性越好,每根纤维的强力利用系数更高。最理想状态是在纤网中投有相邻长丝的平行接触,实际上这是不可能的,总有一些,甚至有较多长丝的平行接触,即分丝不清。对轻定量纤网来说分丝不清将明显导致纤网均匀度不佳,而对高定量纤网则影响不显著。

(2)索状丝

指一定数量的长丝绞缠成索状,通常在线网中可见到明显的条筋,可以说这是由分丝度极差而引起的极端结果。正因为纤网中很多长丝绞成索状,那么在纤网中正常分布的长丝就显著减少,因此在纤网中形成许多孔眼或稀薄区。但索状丝有时反而会增加纤网在某个方向的强力,这是因为长丝相绞缠,类似棉纱的加埝作用。

(3)云斑

这是纤网中较多地散布着的稀薄区缺陷的名称,它会造成较大范围的纤网不匀率,使纺丝成网非织造布外观很差。云斑在纤网中的存在导致产品强力与覆盖系数的降低。

(4)覆盖性

指遮盖位于纤网下部物体的能力,也可用纤隔透过光线的能力表征。覆盖性越好,说明遮阻光线能力越强,在纤维纤度已定情况下,均匀度越好,其覆盖性越好;如果纤维根数增加,或者说定量增加及相同定量条件下,纤维纤度降低(增加了纤维根数),那么覆盖性也会提高。纤网中即使没有索状丝,而且分丝度好,但仍可能出现云斑。

(5)各向同性

指纤网在不同方向具有相同或相近的力学物理性,如强力、伸长等。一般简单的表征是纵横向强力比(MD/CD)。对大多数产品来说,希望纵横向强力比能接近1,实际上这是较难做到的。对大多纺丝成网生产线来说,生产速度越高,单位面积质量中越低的产品,纵横向强力比越大。

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