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1、张立飞,工艺与设备,NONWOVEN,聚合物直接成网法概述,聚合物直接成网法非织造布的定义：利用化学纤维的纺丝原理，在聚合物的纺丝成形过程中使纤维直接铺置成网，然后纤网经机械、化学或加热方法加固而成非织造布，或利用薄膜的生产原理，直接使薄膜分裂成纤维状的制品（非织造布）。纺丝成网法 （纺粘法、闪纺法、湿法纺丝成网）熔喷法 膜裂法,目前，纺丝成网工艺以熔融纺丝为主，溶剂纺较少，而湿纺未见有工业化生产的报道。,NONWOVEN,纺粘法工艺原理 聚合物切片送入螺杆挤出机，经熔融、挤压、过滤、计量后，由喷丝孔喷出，长丝丝束经气流冷却牵伸后，均匀铺放在凝网帘上，形成的长丝纤网经热粘合、化学粘合或针刺加固
2、后成为纺丝成网法非织造材料。,工艺流程,聚合物切片切片烘燥熔融挤压纺丝冷却 牵伸分丝铺网加固切边卷绕,NONWOVEN,NONWOVEN,原料输送及配料螺杆挤出机纺丝箱体计量泵纺丝组件冷却装置,NONWOVEN,熔体纺丝的主要设备螺杆挤压机,NONWOVEN,1、切片干燥目的,一、切片干燥,NONWOVEN,提高切片的含水均匀性，使纺丝稳定,NONWOVEN,提高切片的结晶度和软化点 含水无定形PET：软化点7080 干燥后（0.01%）:软化点210 这使得切片进入螺杆挤出机后，不易在进料段软化发生环结阻料现象。 切片干燥的主要目的：提高切片的干燥质量，使其含水率尽可能低，并力求均匀，尽可能
3、减少纺丝过程聚合物的粘度下降，保证成品质量。,NONWOVEN,无定形结构PET切片,烘燥后具有一定结晶度的PET切片,NONWOVEN,通常以热空气干燥PET切片，可分两个阶段： 第一阶段为预结晶阶段，热空气温度为120150； 第二阶段为干燥阶段，热空气温度为160180。 预结晶可提高PET切片的软化点，从而使切片不易粘连，为加快干燥速度创造有利条件。,2、切片干燥原理,NONWOVEN,切片干燥设备间歇式干燥机（真空干燥机）连续干燥设备回转充填式BM式KF式,连续式瓶片短纤切片干燥机,FBM158系列连续干燥机,倾斜式真空干燥机,NONWOVEN,3、切片干燥设备,NONWOVEN,（
4、一）真空转鼓干燥装置,组成,转鼓部分（主体，倾角250）抽真空部分（真空泵及附属装置）加热部分,参数：容量7006000kg，干燥时间1024h，真空度一般大于740Pa。特点：干燥质量高，更换品种容易，可在较低温度下干燥切片，适合易氧化或热敏性的高聚物。干燥过程中特性粘度降低小，但干燥时间长，产量低，不适合连续化生产，一般用于小批量、多品种及一些特殊品种的生产。,NONWOVEN,15,真空转鼓干燥装置,NONWOVEN,抽真空系统的管线与转鼓之间采用特殊的结构连接。轴头中有1根真空管，其左端与真空系统相连，右端伸入转鼓内，其上接弯管，弯管伸入转鼓上部空间，并在顶部装有除尘器，防止粉末通过真
5、空管抽出。转动的轴头与不转动的真空管之间采用填料密封。,抽真空部分,NONWOVEN,NONWOVEN,NONWOVEN,（二）RD型回转圆筒干燥装置（由回转圆筒和热风循环系统组成） 设备结构简单，连续化操作，生产能力大，干燥时间短、操作方便、干燥效率高，但由于切片停留时间不一致，造成干燥后的切片含水量不均匀。因此，一般其后需设置充填干燥器。,NONWOVEN,由于抄板形成的斜锥体内腔和下落时热风的吹动，切片被逐渐移向出料端。切片的剧烈运动，可防止切片在高温下发生粘结，但由于切片下落的高度不同，鼓风向前吹移的距离不同，因而不能保证切片先进先出使得干燥后的切片含水不够均匀。,湿切片进入回转圆筒后
6、，随筒体缓慢旋转，被内壁上的抄板带到一定的高度，逐渐散落下来，并被热风吹拂，切片温度迅速升高，将水分蒸发并带走同时发生结晶，软化点升高。,NONWOVEN,（三）充填式干燥装置 可保证切片干燥时间一致，干燥质量较好，可直接连续喂入螺杆挤出机料斗，设备也较简单。 直立圆筒，上半区装有立式搅拌装置，切片在搅拌下完成预结晶，经中部炉栅搅拌器落入下半区，再充分干燥至纺丝要求的含水率。,NONWOVEN,干燥效率极高，适合大规模连续生产，但设备较复杂。,（四）沸腾式干燥装置,连续式,NONWOVEN,KF式干燥器（德国Karl Fisher公司生产的连续式气流干燥设备 ）,（五）组合式干燥装置：预结晶器
7、、充填干燥器和热风循环系统,较好地运用了切片干燥原理，故干燥效率高，干燥质量好且稳定。,NONWOVEN,（1）干燥塔干燥塔分上下两段，上段是预结晶器5，下段是充填式干燥器7。预结晶器内有一特殊设计的搅拌器4，能使切片保持不断运动。预结晶器与充填式干燥器之间用可调式料位管6连接。干燥塔的特点是预结晶器与干燥器均为充填式，安装在一个塔内，设备简单，管道少占地空间小。（2）热风系统,KF公司：上下两区由开小孔的倒锥形不锈钢板分割，小孔尺寸小于切片，热风经小孔上升,NONWOVEN,布勒式干燥器（德国Buhler公司，习惯上成为BM式 ）,预结晶器与干燥塔分开安装BM式干燥的预结晶有间歇和连续两种形
8、式。,NONWOVEN,（1）干燥塔中心杆上有撞击棒，切片不断撞击到，粘结的粒子团块破碎分开。中心杆由气缸带动上下提升振动23次，加强了撞击，使出料干净。（2）热风系统预结晶风机、预结晶加热器和旋风分离器构成了结晶回风的加热和循环系统。BM式设备干燥系统主要的三个特点：预结晶时间短、干燥均匀性好、切片可经过多次混合而得到充分干燥。,NONWOVEN,干燥用热空气采用压缩空气沸腾式预结晶设备与充填式干燥器连在一起。整个系统简单、高效，操作容易，维修量低，运转中无任何调整，质量稳定，改变各种工艺参数靠自动控制系统来调整；以压缩空气为干燥气源可得到露点极低的干燥空气；压缩空气除湿成本低，能耗也低。,
9、罗森式干燥器（英国Rosin公司 ）,NONWOVEN,4、切片干燥工艺条件预结晶时间和温度 温度：TgTm，越高，结晶完成时间越短；但是湿切片开始接触温度较高，易发生粘连。沸腾床：不易粘连，T可达160180，t:815min搅拌式：T可达120140 ，t: 815min转鼓干燥：T：120 以下，t: 815min,NONWOVEN,干燥温度 T越高，t越短，干燥效果越好，但T太高，切片粘度降增加，变黄。温度不超过180 .转鼓真空干燥： 120140 热风干燥： 160以上。干燥时间 与干燥温度有关，一般在4h以上。风速 大，干燥时间缩短，太大，切片粉尘增多。,NONWOVEN,5、切
10、片干燥应注意的问题不同批号的切片不能混合使用防止异物混入切片，以免堵塞管道及时清除切片中的粉末确保干切片含水率的均匀性注意气候变化对空气露点的影响。,NONWOVEN,干燥切片的贮存：干燥后的切片含水率极低，容易重新吸湿，应防止干切片贮存过程中的重新吸湿。一般是将干燥的切片放入切片贮桶，标上批号及净重。大规模生产中，一般是将干切片用空气或氮气流直接输送至螺杆挤出机上的干切片贮桶中供纺丝用。PA在较高的出料温度下与空气接触，易氧化变黄。PA干切片一般用氮气输送，PET切片对氧的敏感性小，采用减湿后的干空气输送。还可以使用加入料桶的切片不冷却而保持一定的温度，进行热料纺丝，并通入热氮气流进行循环，
11、进一步干燥。,NONWOVEN,熔融挤压：固体切片进入螺杆后，首先在螺杆进料段被输送和预热，继而经螺杆压缩段压实、排气并逐渐熔化，然后在螺杆计量段中进一步混和塑化，并达到一定的温度，以一定的压力输送至后道工序。,二、纺丝,NONWOVEN,纺丝 纺丝工艺过程与传统纺丝类似，为： 熔融挤压过滤静态混和计量熔体分配 挤出成形冷却 过滤可去除聚合物熔体中一些凝胶和细小的固体粒子。静态混和，是指聚合物熔体输送管道中静态混和器对聚合物熔体的均匀混和作用。计量和熔体分配可精确控制产量和纤维细度的一致性。 聚合物熔体从喷丝孔挤出，经历入流、微孔流动、出流、变形和稳定的流变过程。,NONWOVEN,入流区,孔
12、流区,出流区,挤出膨化胀大,流动速度急剧增大，动能增加。分子构象发生改变，贮存变形弹性能，“入口效应”,流速不同，靠近孔壁速度小，孔中心速度大，存在径向速度梯度。,聚合物熔体从微孔挤出后即产生“膨化胀大”现象，其原因是高弹形变的迅速恢复。,直径较大的空间 较小的微孔,熔体,稳定：熔体细流固化成为纤维，直径稳定,NONWOVEN,NONWOVEN,NONWOVEN,纺丝成网的主要设备螺杆挤压机,NONWOVEN,NONWOVEN,1、切片输送、原料配备,原料由人工拆袋倒人料仓，在料仓底部插进吸嘴。A、B、C分别由吸嘴及其接管抽送到受料器上部，在受料器的底部装有电动机驱动的注料齿盘，物料通过齿孔落
13、入搅拌器的料斗，混合后进入螺杆挤压机,三组分原料配比设备,采用三组分配料装置，一为白色切片一为色母粒，还有一个为添加刘。,远距离输送原料最常用的是气流输送法，根据输送气流压力高低不同，气流输送可分为高压气流输送和低压气流输送；低压气流输送方法较多，而最常见的是真空上料系统。,NONWOVEN,2、 螺杆挤出机 纺丝成网工艺一般使用单螺杆挤出机，主要由熔融挤出系统（螺杆和套筒）、传动系统、加热和冷却系统和电器控制系统等构成。,NONWOVEN,熔融挤出装置：主要由螺杆和套筒组成，作用是将固体的物料挤压，外加热，使其熔融成均匀的熔体，并以一定的温度、压力和排出量从螺杆头部挤出，经熔体管道送至纺丝装
14、置进行纺丝。加热和冷却系统：主要由铝套加热器和水冷却夹套组成，其作用是通过对套简的加热和冷却，保证高聚物在工艺要求的温度范围内挤出。,NONWOVEN,传动系统：主要由变速电动机和齿轮传动箱组成，其作用是保证螺杆以需要的扭矩和转速稳定而均匀地工作。电器控制系统：由温度、压力和转速控制系统构成，一方面通过熔体压力传感控制电动机按所需要的转速运转，另一方面通过测温元件控制加热、冷却系统按设定温度工作。,NONWOVEN,由电动机、联轴或皮带及皮带轮、减速箱、轴承及减速箱冷却系统等组成。通常使用直流电动机或变频调速电动机，功率大小取决于挤出物料的品种、非织造布的生产能力及螺杆结构等因素。对于年产30
15、00t的PP纺粘生产线或年产3500t的PET纺粘生产线，挤出机电动机的功率约为160180kw。其传动系统应保持挤出机机头的熔体压力始终处于基本稳定，从而实现纤维细度均匀不变。维持机头（滤后）压力稳定最常用的方法是采用压力反馈控制装置。,（1）传动部分,NONWOVEN,挤出机筒选用耐温、耐压、高强度、耐磨的合金钢或内衬合金钢的复合管材。 机简加热系统：分为电阻加热器、电感加热器、以油或蒸汽为介质的夹套式加热器等几种形式。由于电加热器使用方便，不污染环境，易于控制。目前绝大多数非织造布生产线都直接使用电加热的方法。在电加热器中使用较多的是电阻加热器。机筒的冷却当物料温度过高时，需要及时将热量
16、排出，以免影响产品性能。因此，在挤出机的每个加热处需要装一套冷却器(大部分国产设备末装)，实行热冷PID控制。,（2）挤出机机筒及其加热冷却系统,NONWOVEN,机筒冷却方式主要有风冷、水冷两种。风冷却是在每个加热段设一台小型鼓风机，并在加热器的内或外表面设一定的沟槽，以提高冷却效果，提高加热均匀性，防止空气无规则流动。特点：温度波动小，冷却速度缓慢，系统体积大，噪音大。冷却效果与环境温度有关，也影响环境的温度。水冷却是在加热器内侧装设水管或水环，用通入的冷却水进行冷却，冷却水的通入量用电磁阀控制。特点：冷却速度快，系统体积小，无噪音，对环境温度无影响。目前应用较多，但水管易堵塞和锈蚀。挤出
17、机进料口处必须安装水冷却套。冷却水套中通入1530的软水或自来水，防止物料过早受热变粘而堵塞下料口，以提高进料能力。另一方面，冷却水套也能阻止挤出机机身的热量传至螺杆的止推轴承与减速器，确保传动系统正常工做。,NONWOVEN,等距不等深螺杆,不等深不等距螺杆,Add Your Text,螺杆挤出机的特征主要反映在螺杆结构,长区渐变型螺杆短区渐变型螺杆突变型螺杆计量型螺杆,（3）螺杆,必须使用高强度、耐磨(及耐腐蚀)的合金钢制成。国内常用材料是38CrMoAl，国外常用的材料为34CrMoNi7、31CrMo12等氮化钢，表面硬度为HVl0001100。,NONWOVEN,单螺杆挤出机的规格,
18、NONWOVEN,渐变型：等距不等深,渐变型：等深不等距,NONWOVEN, 突变型,鱼雷头螺杆,NONWOVEN,螺杆的结构特征,螺距,长径比,螺槽深度,螺杆分段与分段长度,螺杆直径,压缩比,NONWOVEN,螺杆直径 通常指螺杆的外径，对挤出机有决定性的影响，直径加大，挤出机产量增加，但加热和驱动能耗均增加。,螺杆分段示意图 螺杆工作部分尺寸,NONWOVEN,螺杆长径比L/D 指螺杆工作长度(不包括鱼雷头及附件)与外径之比。聚合物切片在这个工作长度上被加热熔化、压缩和输送。加热面积和切片停留时间都与螺杆长度成正比。 长径比大，有利于切片原料的混和塑化、提高熔体压力和减少逆流以及漏流损失。
19、若螺杆太长，聚合物切片在高温下停留时间增加，对某些热稳定性差的聚合物会引起热分解，同时，机械制造难度加大，所以，螺杆长度是有限度的。 目前，加工塑料的螺杆L/D一般为1520，加工纤维时，L/D一般为2030，甚至高达35，常用的是2530。,NONWOVEN,压缩比 指螺杆进料口处螺槽容积与计量段最后一个螺槽容积之比。等距不等深螺杆的压缩比可用下式计算： 主要取决于聚合物性质、状态和切片截面形状，通常为2.53.5，加工PET时，常采用3.0左右，加工PP时，最小为2.8。,式中：D螺杆直径 d1进料口螺杆根径 d2出料口螺杆根径,NONWOVEN,螺距与螺槽深度 螺杆直径一定时，螺距决定了
20、螺杆的螺旋角，由此影响螺纹的推进力。通常螺杆的螺旋角取1738。 螺槽深度对产量和质量均有较大的影响，深螺槽产量大，但对熔体压力反应灵敏；螺槽浅则产量小，但塑化作用好，挤出量稳定。加工PET时一般采用浅槽螺杆。,NONWOVEN,螺杆与套筒之间的间隙 衡量挤出的重要参数，特别是在计量段，对螺杆挤出机的产量影响很大。 通常，漏流流量与间隙的三次方成正比，所以，在保证螺杆与套筒之间不产生刮磨的条件下，应尽可能地采用较小的间隙。 通常，小螺杆间隙应小于0.002D，大螺杆应小于0.005D。 间隙过大，漏流增加，挤出机压力不稳，波动大。,NONWOVEN,螺杆分段与分段长度 螺杆分进料段、压缩段和计
21、量段，三段长度的分配与被加工的聚合物切片性质有关。 加工塑料等非结晶聚合物时，由于此类聚合物没有明显的熔点，而且有明显的高弹形变，因此需要螺杆的压缩段较长，一般为螺杆全长的5055，聚合物切片原料在一个较长的距离内逐渐被压缩、软化至熔融。 结晶型的成纤高聚物有熔点，而无明显的高弹形变，加工此类聚合物的螺杆的压缩段较短。如加工PET仅为螺杆直径的45倍。,NONWOVEN,物料特性,进料段,计量段（均化段）,压缩段（塑化段或熔融段）,Tg玻璃态,Tf粘流态,Tg TTf高弹态,特点,螺槽深度相等，容积不变,螺槽深度相等的浅螺槽,螺槽容积逐渐减小,作用,输送固体物料,将物料均化、稳压、计量并输出,
22、压实物料，使物料发生相变并排气,螺杆挤出机的分段,NONWOVEN,熔体在均化段输送中的流动形式,NONWOVEN,（1）正流（顺流）,也是“拖曳流动”，是沿着螺槽向机头方向的流动，是螺杆旋转时螺纹斜棱的推动力在螺槽z轴方向作用的结果,体积流量，用QD表示。也正是由于这种正流，才使纤维挤出,NONWOVEN,也是“压力流动”，流动方向与正流相反，是由机头、口模、过滤网等对塑料反压所引起的结果。逆流的体积流量，用QP表示。,b、逆流,NONWOVEN,是在反压作用下，从螺杆与机筒的间隙沿着螺杆轴向料斗方向的流动。一般情况下，由于很小，漏流比正流和逆流小得多。 漏流的体积流量，用QL表示。,c、漏
23、流,NONWOVEN,是指沿x轴方向的流动。在螺杆中，横流形成一种环流，对总的生产率影响不大，但对塑料的混合、热交换和塑化影响很大。 横流的体积流量，用QT表示。,d、横流,NONWOVEN,a、按经验公式计算（对挤出机生产能力进行多次实际调查、实测，并分析总结而得，不全面）QnD2上式中：Q为挤出量，cm3/s；D为螺杆直径，cm；n为螺杆转速，r/s；为系数，一般为0.0030.007。b、按理论公式计算QQDQPQL 上式中，QD为正流流量；QP为逆流流量；QL为漏流流量。,挤出机生产能力的计算,NONWOVEN,NONWOVEN,普通螺杆是不带混炼结构的单螺纹螺杆，当螺杆转速提高到一定
24、程度时，聚合物原料在螺杆挤出机中停留时间缩短，使物料来不及熔融就进入计量段，导致熔体质量下降，挤出压力和挤出量波动。这主要是固体切片在熔融过程中，固体床发生破裂，破裂后的碎块失去控制，不能及时熔化而浮于熔体中。这种碎块颗粒会引起熔体温度、压力的差异和影响残留水分的排除。针对上述的问题，目前出现了一些新型螺杆，主要有分离型螺杆、销钉型螺杆等。,新型螺杆,NONWOVEN,1）分离型螺杆螺杆在压缩段及计量段前部设主副两条螺纹。能及时将熔融物料与固体床分离，使固体床熔融速度加快。分离型螺杆均化段的螺槽深度比普通螺杆螺槽深度深些，阻力小，熔体输送能力大。分离型螺杆的生产能力可以比普通螺杆提高25左右。
25、,NONWOVEN,2）销钉型螺杆（分流型螺杆） 设置在螺杆头部或计量段的销钉，具有分流、剪切和混合的作用，通过销钉的激烈搅拌，细化和粉碎熔体中的颗粒物料，促使其加速熔化。设置销钉后，螺杆挤出机的产量和普通螺杆相比，可以提高30左右。,NONWOVEN,3) 双螺杆挤出机,指在一根两相连孔道组成截面的料筒内由两根相互啮合或相切的螺杆组成的挤出装置。,具有以下优点：,由摩擦产生的热量较少物料所受到的剪切比较均匀输送能力较大，挤出量比较稳定物料在机筒内停留时间较短机筒可以自动清洁,NONWOVEN,纺丝箱体,NONWOVEN,一般都安装两套过滤系统。 第一道过滤系统（又称粗过滤）：滤掉尺寸较大的杂
26、质，以延长第二道过滤系统的使用时间，保护计量泵和纺丝泵，并有助于物料压缩时的排气和塑化作用。滤网的孔径取决于纺丝的品种和技术要求，一般在2080um范围内。第二道过滤系统（又称精过滤器）：过滤那些较细微的杂质、晶点等，保证连续不断地纺丝，滤网形状根据喷丝板形状大小而定，一般为多层矩形滤片。,3、熔体过滤器结构种类,NONWOVEN,对于精过滤器，大部分厂家以选用方孔网为主，方孔网价格低，开孔率较大，但其缺点是孔径变形大，滤网强度差，需要用骨架网进行加固。目前也有用目数来衡量方孔网滤孔大小的，但同样的目数，因不锈钢丝的直径不同、编织工艺的差别在显微镜下观察，其孔径大小差别较大，过滤精度相差较大，
27、所以用目数来衡量过滤网孔径的大小是不确切的。,NONWOVEN,精确计量、连续输送成纤高聚物熔体，产生预定的压力，保证纺丝熔体克服纺丝组件或喷丝头的阻力，从喷丝板喷出，在水、空气或凝固浴中形成初生纤维。,4、计量泵,计量泵的转速范围1040r/min，输送的液体粘度很高，流动阻力较大，如果转速过高，液体不能及时充满齿谷，形成空蚀现象，泵就失去计量作用，也会加剧泵的磨损，缩短寿命。但转速过低，又会增加泵的回流量，降低泵的效率。,NONWOVEN,NONWOVEN,工作原理：当一对一互相啮合的齿轮转动时，在熔体吸入口形成负压，熔体就从吸入口吸入，充满于齿轮的齿间隙之中。齿谷间的熔体在齿轮的带动下紧
28、贴着“8”字形孔的内壁回转近一周后送至出口腔，由于齿轮的齿隙容积是恒定的，所以计量泵每转动一转，输出的容积是恒定，从而保证了计量泵具有高精度的计量。,计量泵,NONWOVEN,计量泵每转输出的聚合物熔体量称为计量泵的公称流量，泵的实际流量与理论流量之比称为泵的容积效率。影响容积效率的因素很多，有泵结合面的密封性能、造成熔体回流的间隙、转速、进出口熔体压力、熔体粘度等。 齿轮计量泵的总效率是容积效率和机械效率的乘积。精度较高的齿轮泵，总效率通常为0.900.95。 计量泵是一种高精度的纺丝部件，我国已有系列化产品。,NONWOVEN,纺丝泵的转速决定了生产线的产量。Q=qnq-纺丝泵每转排量 c
29、m3/r- 熔体密度 g/cm3n - 纺丝泵转速 r/min由于纺丝泵是靠熔体进行自润滑，当其吸入侧未充满熔体前，不能高速运转，更不能长时间空车高速转动，以免产生过度磨损。为了防止纺丝泵在熔体温度偏低或排出压力太高的状态下超负荷工作，在传动装置中设计有专门的销子，一旦超负荷，销子就会被剪断，使纺丝泵与传动系统脱离，避免因超负荷造成纺丝泵损坏。这种情况一般发生在开机或加速阶段，正常运转时较少发生。,NONWOVEN,纺粘法非织造布计量泵的种类涤纶纺粘生产线及部分丙纶纺粘生产线采用圆形小喷丝板，一般每个喷丝板配备一个小计量泵，其每一转的容积为612cm3。每个计量泵均由一个变频电动机或直流电动机
30、驱动，也有共用一条长轴，由一个电动机带动长轴转动的。,NONWOVEN,窄狭缝式丙纶纺粘法非织造布采用外啮合二齿轮泵，泵容量在15cm3/r左右，每个纺丝泵供应一套纺丝组件纺丝。每个纺丝泵由1台电动机单独驱动，所有纺丝泵的运转速度由调速装置控制。每个纺丝泵电动机都装有交流变频调速器，可以调整每个纺丝泵的运转速度。它的优点是可以通过调整某个纺丝泵的运转速度来调整产品的均匀度。,NONWOVEN,长狭缝式纺粘法生产线，每个纺丝箱体仅用1台计量泵，也有1台纺丝箱体用48台计量泵，共同将熔体注入到一块长狭缝式的长喷丝板上。仅有一台计量泵的纺丝线，泵入口及出口只有1条熔体通道、十分简单，结构紧凑。设备容
31、易布置，占用空间小，无论是系统的可靠性，还是运行管理、设备维护等方面都比使用多台纺丝泵的生产线具有更为突出的优点，其生产线极少因纺丝泵故障而影响生产，1台纺丝泵连续安全运行5万6万小时是完全可能的。,NONWOVEN,5、纺丝箱体作用是保持由挤出机送至箱体的熔体经各个纺丝位都有相同的温度和压力降,保证熔体均匀地分配到每个纺丝位。 一般纺丝箱体内装有计量泵、纺丝组件、熔体管道和加热保温几个系统，纺粘法所用的纺粘箱体大部呈长方形，其横向宽度取决于纺丝组件和熔体输送管路的配置尺寸，高度取决于纺丝座的尺寸，纵向长度取决于喷丝方法与喷丝位数目。纺丝箱体一般用810mm厚的钢板焊接而成。,NONWOVEN
32、,纺粘法非织造布的纺丝箱体形式较多，有一个箱体仅装有一块长喷丝板，也有一个箱体装有多个纺丝位的喷丝板，还有由一个个短型小纺丝箱体并呈一定倾斜角度排列组成非织造布的幅宽所需用的多组箱体相组合的箱群。非织造布纺丝箱体长度由布的幅宽决定，一般非织造布的幅宽有1.6m、2.4m、4.4m、5m及6m各种不同尺寸，箱体长度要保证幅宽的实现。为了保证熔体出挤出机后温度恒定，使纺丝顺利进行，纺丝箱体内必须具备加热装置，而且箱壳具有优良的保温层。,NONWOVEN,NONWOVEN,纺丝箱体内的熔体管道对于熔体管道的基本要求是：熔体经管道的时间要短、压力降要小，各纺丝位上的压力降和时间要相同，以保证每个纺丝孔
33、能均匀一致的喷丝，确保丝质均匀一致。熔体管道的分配方式有分歧式与放射式两种。放射式接头少，只需一个分配头，从分配头到纺丝位的长度要相等，通过不同弯曲形式，保证其阻力相同。分歧式配置管路内径不同，但要保证熔体压力降相同。,NONWOVEN,NONWOVEN,采用宽狭缝式生产纺粘法非织造布，一个纺丝箱体仅有一块长条式大喷丝板，在这种纺丝箱体内，熔体的分配不是用管道，而是在纺丝组件熔体入口处加一块月牙形、沟槽由深到浅的熔体分配板，使熔体均匀分配到喷丝板的各个喷丝孔。,NONWOVEN,作用：将计量泵送来的熔体或溶液进行最后一次过滤，混合均匀后分配到每一个喷丝孔中，形成均匀的细流。组成：熔体分配板、喷
34、丝板、熔体过滤器、密封件等,6、 纺丝组件,陶氏纺丝箱结构,NONWOVEN,对组件的要求：熔体应均匀地分配到喷丝头的各个小孔，通道阻力应相等，组件内不能有死角，以免熔体停留时间过长而发生裂解或形成凝胶。密封良好，无漏浆现象。过滤作用好，使用周期长。组件拆装方便；凡与熔体直接接触的零件均需耐高温，耐腐蚀。,NONWOVEN,熔体由计量泵定量均匀的压入喷丝头组件，纺丝喷丝头组件由喷丝板、分配板、过滤网、过滤砂及组件本体组成，熔体中的机械杂质和凝集粒子被组件中的过滤网和过滤砂进一步过滤，并在组件内进一步充分混合，防止温度粘度的差异，同时由于熔体在高压力下通过高阻力的过滤网和过滤砂，使熔体产生极高的
35、剪切速率，即改善熔体的流动性能，又使熔体温度瞬时均匀提高，从而保证了喷出熔体细流质量的均一。,NONWOVEN,过滤网下有一块多孔形的熔体分配板，其作用是将滤后的熔体均分分配到喷丝板的各个喷丝孔中，使熔体细流均匀的喷出，保证纤维的粗细及品质均一。纺丝组件是在高温(200300)和高压下(79MPa)工作的，因此，组件的密封十分重要，必须使用特制的耐高温、耐高压的密封件和不锈钢螺丝，将其在一个特制的工具上，将组件组装好、密封好，并在保温炉中，使组件达到与熔体一致的温度下，保持48h方可使用。,NONWOVEN,喷丝板作用：将熔体转变成细流，经风冷却凝固成丝条。 纺粘法非织造布生产一般选用矩形喷丝
36、板，圆形次之，根据纤网宽度要求可采用单块大型喷丝板，也可由多块拼接而成，也有部分PET纺粘用圆形喷丝板。,矩形喷丝板,圆形喷丝板,NONWOVEN,91,纺粘法用喷丝板,纺丝用喷丝板,NONWOVEN,NONWOVEN,熔纺喷丝头,NONWOVEN,喷丝板的喷丝孔结构 喷丝孔主要由导孔和微孔组成。导孔：引导熔体连续平稳地进入微孔，在导孔和微孔的连接处要使熔体收缩比较缓和，避免在入口处产生死角和出现蜗旋状的熔体，保证熔体流动的连续稳定。微孔：孔径根据熔体流量、粘度和丝的细度等确定。（所谓的纺丝孔直径就是指该孔直径）,喷丝板喷丝孔及导孔形状,NONWOVEN,PP融化温度较低，骤冷比较困难，PP挤
37、出膨化较大，故PP纺丝成网用喷丝板上的最多孔数设计比PET和PA少。,喷丝孔的设计：包括喷丝孔的孔数、孔的排列和孔的形状、孔的尺寸等要素。微孔长径比：增大长径比有助于熔体的弹性松弛，减少出口处的弹性胀大，对纺丝有力，但加工较困难。微孔的长径比一般取1.52。从喷丝板导孔到微孔间过渡区的导角大小和临界剪切速率有密切关系。入口导角小，熔体流体比较稳定。导孔与微孔间的过渡角太小，制造比较困难。,NONWOVEN,喷丝板在使用一定周期后，由于喷丝板组件的过滤层上积聚残留物使过滤压力升高，影响零件的安全使用。此外，发生喷丝孔的堵塞，影响成品丝纤度需及时进行更换及清洗。喷丝组件一般使用周期为515天。喷丝
38、板的清洗顺序：高温处理洗涤吹净检查组装其中高温方法主要用真空炉热解法。洗涤是将经高温处理过喷丝零件，放入洗涤槽中用温水进行洗涤，洗涤的方法可采用超声波洗涤方式。,NONWOVEN,喷丝板上孔的分布应均匀，且孔与孔之间应用足够的间距，使冷却风均匀吹到每1根丝条上，提高冷却效果。矩形喷丝板用直线形排列，圆形喷丝板以同心圆或分区均匀排列方式为最多。,NONWOVEN,NONWOVEN,7、单体抽吸装置,在纺丝过程中，特别是对加入某些添加剂的共混纺丝，往往会有单体析出。作用：当单体从高聚物熔体中分离出来时，将这些分子量小的物质抽走，以免单体向上附着在喷丝板上，弄脏了喷丝板(孔)而影响纺丝，或向下被牵伸
39、风吸走时，冷凝附着在牵伸器(或摆丝器)上导致并丝。如果单体附在丝条上，会降低丝条的强度，使疵点增多，影响颜色。,NONWOVEN,Reicofil型纺丝箱体所用的单体抽吸管安装在箱体下方靠近喷丝板的位置。抽吸管采用方形不锈钢管，抽吸口离喷丝板很近，目的在于将随熔体从喷丝板挤出的单体立刻抽走。由于单体抽吸管下方紧接侧吹风冷却风管，在风箱上部吹出的冷却风也很靠近单体抽吸口因此单体抽吸必须得到控制，不过量抽吸带走冷却风，不导致喷丝板被冷却而影响正常纺丝。,NONWOVEN,为达到抽风均匀，支管要对称连接，以求阻力均衡。从纺丝箱体外接管口到冷凝器进口的连接管道需要保温，尽量不让单体在管内冷凝。结构设计
40、须考虑能拆卸，以便于人工清洗抽吸管道风出现冷凝的单体。须保证冷凝器的功能，保持冷却水畅通，要经常清洁冷凝器，保持冷凝效果。一方面不让单体抽进风机被冷凝，有损风机的正常运行，另一方面将抽出温度较高的气体，通过冷凝器把气温降下来，以让风机保持正常风压运行。抽风机的风压选择应与冷却室的冷却风压相关，当冷却风压力改变时，能通过支管节流调节或风机调速改变风机的风压。,在结构设计和设备选择方面要考虑如下要点：,NONWOVEN,单体抽吸装置是生产线系统的一个环节，其操作也要和生产线的运行操作相适应。例如生产线刚开车时，因熔体、喷丝板对外界的热量尚不平衡，单体抽吸装置可先不开，以免造成喷丝板温度低而影响纺丝
41、，等纺丝正常了再开单体抽吸装置。单体抽吸装置的抽吸风量过大，熔体热量损失大，板面温度低，初生纤维温度低，延伸性能下降；风量小，熔体散发的热量及单体不易散发掉，影响熔体的冷却，并且挥发性单体冷凝后易粘附在牵伸器上，影响纺丝质量。,NONWOVEN,该过程与熔体细流的变形同时进行。从喷丝板挤出的丝束温度相当高，冷却可防止丝条之间的粘连和缠结，配合拉伸，使粘流态的熔体细流逐渐变成稳定的固态纤维。熔体离开喷丝板10mm左右对其进行冷却吹风。要求在一定长度内，对每根单丝均能进行均匀性冷却。纺粘法的冷却吹风一般采用侧吹风，即由一侧或相对两侧进行吹风。,8、冷却吹风装置,NONWOVEN,纤维冷却风箱,丝条
42、的冷却,纺丝成网工艺常采用单面侧吹和双面侧吹的形式，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。,NONWOVEN,对冷却吹风设备来说，要求制冷效果好，满足生产工艺需要。温控灵敏，冷风风温恒定平稳，误差范围小，所以在设计制造空调风机设备时，采用水温控制、探针和风温控制，探针检测制冷效果并及时反馈、及时自动调整压缩机工作状态。送风平稳可调，现在大部分制冷系统的风机采用变频调速，可根据生产工艺需要调整送风量，保证风速、风压稳定。,NONWOVEN,管式牵伸工艺,喷丝板都是由小型矩形板或圆形喷丝板，从喷丝板喷出的丝束头数少，一般由单面侧向吹风即可达到
43、生产要求。另外，喷丝系统一般分成前后两排，在设计制造冷却吹风风室时，把风室设计在两排丝束的中间，向两边吹风，使两排丝束获得同样的冷却效果。,NONWOVEN,所用的喷丝板长度在600mm左右，由于喷丝板较长，采用长距离吹风，冷却效果较差，距风窗较远处的丝束无法冷却，需要采用双面侧吹风方法进行冷却。每隔150160mm就要设计安装一个风窗。在150mm范围内安装一个风窗，还要留下纤维丝束的运动空间，所以在窄狭缝牵伸工艺中，冷风风窗的厚度一般设计在7080mm范围，但厚度较小，设计制造困难，容易出现冷风分配不均的问题。,窄狭缝式牵伸,NONWOVEN,采用双面侧吹风，也有采用单面侧吹风装置。由于其
44、喷丝板长达数米，因而其吹风沿喷丝板的长度达数米之长。双面吹风时，其一边可以移动推开，以便装拆喷丝板时移开，待拆装完喷丝板之后，再移回原位。,宽狭缝式牵伸,NONWOVEN,9、组件清洗设备,清洗主要是用物理、化学的方法，将粘附的聚合物在高温下煅烧、溶解、氧化或水解除去，再进行水洗、碱(酸)清洗，然后再进行超声波清洗。（一）煅烧法及水蒸汽保护煅烧法采用耐火材料砌成炉膛，电加热板加热，白金电阻或热电偶温度计控制和指示温度。燃烧时，将被清洗的物件放入炉内，在450时煅烧46h，除去灰尘即可。清洗喷丝板还要用超声波清洗，压缩空气吹干镜检合格后备用。本法简单易行但劳动强度大，不易清洗干净，且当组件或过滤
45、器内残留物料多时，会产生大火及高温，被清洗物易被高温烧坏变形。,NONWOVEN,煅烧法具有以下特点：清洁效率较差，处理周期为10h，甚至更长，燃烧时很难除尽碳的残渣，这样会增加后道补充清洗的难度。设备投资费用对于碳钢结构的较低，其运行费用属中低等。环境保护差，大量废气散发，污染空气，炭黑粘附室内墙壁及机具，恶化环境。应用范围最广，所有的高聚物几乎都能采用煅烧处理。对组件有损伤、由于煅烧炉内的工作状况不规律，产生明火时对温度控制困难，会导致组件过热，伴随着产生变形和损伤，甚至使喷丝板微孔处产生金相结构的破坏与腐蚀。,NONWOVEN,(二)真空煅烧清洗法,吸收了煅烧法简便、不需要任何溶剂和辅助
46、材料的优点，克服了在空气中燃烧处理喷丝板不易干净和产生明火导致被处理件退火变形的缺点。特别适用于处理异形、细孔等喷丝板，亦可处理过滤器滤芯、计量泵和其它纺丝部件。工作原理：先升温到300，保持一定时间，使被处理件上的聚合物熔化，流到底部的废料收集罐中。待基本流完以后，开始第二阶段的升温。大约在350 左右，残留的聚合物开始分解，真空泵抽真空，升温到500左右时，进行第二阶段的保温。同时通入少量空气，对残留物进行氧化。在真空状态下，残留聚合物的热分解及氧化分解较快，产生的气体和灰分微粒抽走，整个过程大约68h可完成。,NONWOVEN,真空清洗炉包括炉体和控制盘两部分。炉体采用辐射加热，真空泵和
47、炉体连在一起，炉盖密封圈用水冷却保护，炉底部有废料收集罐。控制盘上装有微机温度和程序控制仪、记录仪。清洗时间和温度等程序输入电脑以后，升温、保温、降温、开关真空泵等均可自动进行。该设备清洗效果较好，对环境无污染，操作方便，近年来推广较快。,NONWOVEN,(三) 三氧化二铝流动床法,将清洗物放入清洗炉内，用压缩空气吹动经电加热的三氧化二铝小颗粒，使炉内形成一个温度均匀的浴床。被清洗物件上的聚合物、油污和有机物等迅速高温分解。清洗介质最好选粒径为0.10.15mm，由30型和70型组成的实心氧化铝颗粒，其对被清洗物的磨损量小，且控温效果好。粒径和堆积密度较小的介质不但有利于流化，而且节约能量。
48、但是，为了避免介质嵌入喷丝孔内，选用的粒径应远小于孔径，而过细的介质(如粉状)因粘附力大，不利于热的传导，故应综合考虑。不能用于熔体过滤器滤芯的清洗。,NONWOVEN,(四) 三甘醇法,具有温度低、安全、无毒、清洗效果好、对设备无损坏等特点，尤其适用于熔体过滤的清洗。利用三甘醇在沸点时(常压时为285)，能溶解聚酯的原理达到清洗的目的。清洗步骤是将被清洗物放入有加热系统的三甘醇槽内，从室温升至2655，保温约6h，再让其自然冷却到约100；取出被清洗物，放入95左右的热水槽中清洗约20min，再在温度为6070的10NaOH溶液中浸12h后，用热水清洗。若是喷丝板和熔体过滤器滤芯，则要求进行
49、超声波清洗。,NONWOVEN,省去酸洗，清洗后的喷丝板光泽明亮，对喷丝孔的损伤小，可延长喷丝板、计量泵、齿轮泵和过滤器、滤芯的使用寿命，但成本高，约为盐浴的67倍，清洗后的熔体过滤器滤芯的使用寿命延长一倍以上。三甘醇清洗法属于溶剂法，它的特点为：清洁周期长、需612h、清洁工序较多。基建与设备投资高，溶剂清洗罐及其溶剂回收的费用是各种方法中成本最高的，其运行费用也高。环境保护难，三甘醇对人体有害，要集中专门处理。对组件的损伤较小，一般溶剂的工作温度低于315，对金属组件不起化学反应，是各种方法中对组件、喷丝板损伤最小的方式，特别适用于熔体过滤器滤芯的清洗。,NONWOVEN,(五) 超声波清
50、洗法,一种对液体浴发生充分而强有力的机械振动的设备，这种设备以声波来达到清洗的目的，因而起到对被清洗物表面的洗涤作用，释放出103350kPa级的能量，以便松散、消除污物的污垢及杂质。严禁清洗池缺水、断水，以防止损坏超声装置。,NONWOVEN,纺丝生产操作注意事项,对于干燥设备必须严格按要求开、关机，正常开车时，要先启动空压、回风风机开关，保证干燥塔内有空气流动，再启动加热器；关机顺序正好相反。开车前46h螺杆挤出机各区温度升到没定值，同时开启冷却水阀，流量调节；在停车时，先关闭螺杆挤出机各区加热，2h后关冷却水人口阀，切断纺丝控制格总电源。熔体充分预热一段时间，再开启计量泵，在纺丝组件出丝
