熔喷布基础工艺流程-chen第一版.doc

熔喷布基础工艺流程20205绪论熔喷布主要是聚丙烯,此外有聚氨酯,聚乳酸,纤维直径可以达到15微米。它具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性。可运用于医疗卫生用布上，比如手术衣、防护服、消毒包布、口罩、尿片、妇女卫生巾等,工业上也有突出表现，可作为过滤材料、绝缘材料、水泥包装袋、土工布、包覆布等.本文符合2020。4江苏发布口罩用聚丙烯熔喷非织造布 T/JSFZXH001-2020团体标准。1.0行业标准检测口罩用聚丙烯熔喷非织造布(T/JSFZXH0012020)纺粘/熔喷/纺粘（SMS)法非织造布（FZ/T 640342014）熔喷法非织造布（FZ/T 640782019）塑料 聚丙烯（PP）熔喷专用料（GBT 309232014)1.0.1熔喷布分级口罩熔喷布根据过滤效率分级6级过滤效率水平KN30KN60KN80KN90KN95KN100颗粒物过滤效率%306080909599。97细菌过滤效率95/气流阻力80 Pa.s微生物指标符合GB15979-2002普通口罩规定种类初始污染菌cfu/g细菌菌落总数cfu/g或cfu/ml大肠菌落致病性化脓菌真菌菌落总数cfu/g或cfu/ml普通级/200不得检出不得检出200消毒级1000020不得检出不得检出不得检出口罩熔喷布异味指标符合GB184012003规定GB18401-2003规定应有培训或专业人员检测。样品开封后，立即进行该项目的检测试验应在洁净的无异常气味的环境中进行操作者须戴手套，双手拿起试样靠近鼻腔仔细嗅闻试样所带有的气味，如检测出有霉味、高沸程石油味（如汽油、煤油味)、鱼腥味、芳香烃气味中的一种或几种，则判为“有异味并记录异味类别。否则判为“无异味应有3人独立评判,并以2人一致的结果为样品检测结果。1。0。2原料与生产车间标准1.0.2。1原料标准聚丙烯熔喷专用料是以聚丙烯为基础原料,采用过氧化物降解,可控流变的方法来改善树脂的流动性及分子量分布。根据客户需求，可生产熔体质量流动速率在3001900g/10min范围的聚丙烯熔喷专用料。产品适用于熔喷法无纺布成型工艺，是生产聚丙烯熔喷无纺布产品的主要原料。口罩里面最重要的是熔喷层M，主要是为了隔离飞沫、颗粒物、酸雾、微生物等等。熔喷布专用料就是熔喷料-高熔融指数的聚丙烯。聚丙烯熔融指数越高，熔喷出的纤维就越细,制成的熔喷布过滤性也越好。聚丙烯熔喷专用料要求项目单位PPH,Y0450PPH,Y1000PPH，Y1200PPH，Y1300PPH，Y1500颗粒外观黑粒个/kg0大粒和小粒g/kg30熔体质量流动速率g/10min450501000100120010013001001500100灰分0。03挥发分（质量分数)%0.2二叔丁基过氧化物（DTBP）残留量mg/kg5分子量分布2-4专业型号识别PPH均聚聚丙烯PPY纤维级聚丙烯PP1200MFR举例1PPH Y 1200 聚丙烯熔喷专用料MFR1200g/10min原料卫生要求GB15979-2002普通口罩规定:(1) 原材料应无毒无害、无污染原材料包装应清洁,清楚标明内含物的名称生产单位，生产日期或生产批号影响卫生质量的原材料应不裸露;有特殊要求的原材料应标明保存条件和保质期。(2) 对影响产品卫生质量的原材料应有相应检验报告或证明材料，必要时需进行微生物监控和采取相应措施。(3) 禁止使用废弃的卫生用品作原材料或半成品。1。0.2。2生产环境卫生指标（GB15979） 装配与包装车间空气中细菌菌落总数应2500cfu/m2; 工作台表面细菌菌落总数应2500cfu/cm2； 工人手表面细菌总数300cfu/只手,并不得检出致病菌。1。0.2。3生产区周围环境（GB15979）1) 应整洁，无垃圾，无蚊、蝇等害虫孽生地。2) 应有足够空间满足生产需要,布局必须符合生产工艺要求，分隔合理，人物分流，产品流程中无逆向与交叉原料进人与成品出去应有防污染措施和严格的操作规程,减少生产环境微生物污染。3) 应配置有效的防尘、防虫、防鼠设施,地面,墙面、工作台面应平整光滑、不起尘便于除尘与清洗消毒有充足的照明与空气消毒或净化措施，以保证生产环境满足本标准第5章的规定。4) 配置必需的生产和质检设备,有完整的生产和质检记录切实保证产品卫生质量。5) 生产过程中使用易燃、易爆物品或产生有害物质的，必须具备相应安全防护措施符合国家有关标准或规定。6) 原材料和成品应分开堆放待检合格不合格原材料和成品应严格分开堆放并设明显标志。仓库内应干燥清洁，通风，设防虫、防鼠设施与垫仓板符合产品保存条件。7) 进人生产区要换工作衣和工作鞋,戴工作帽,直接接触裸装产品的人员需戴口罩清洗和消毒双手或戴手套：生产区前应相应设有更衣室、手池消毒池与缓冲区。8) 从事卫生用品生产的人员应保持个人卫生,不得留指甲，工作时不得戴手饰，长发应卷在工作帽内，痢疾，伤寒病毒性肝炎活动性肺结核、尖锐湿疣、淋病及化脓性或渗出性皮肤病患者或病原携带者不得参与直接与产品接触的生产活动。9) 从事卫生用品生产的人员应在上岗前及定期(每年一次)进行健康检查与卫生知识(包括生产卫生，个人卫生，有关标准与规范培训合格者方可上岗。1。0。2。4消毒过程要求（GB15979）1 消毒级产品最终消毒必须采用环氧乙烷、电离辐射或压力蒸汽等有效消毒方法所用消毒设备必须符合有关卫生标准。2 根据产品卫生标准、初始污染菌与消毒效果生物监测评价标准制定消毒程序、技术参数工作制度，经验证后严格按照既定的消毒工艺操作。该消毒程序技术参数或影响消毒效果的原材料或生产工艺发生变化后应重新验证确定消毒工艺。3 每次消毒过程必须进行相应的工艺(物理)化学指示剂监测，每月用相应的生物指示剂监测只有当工艺监测、化学监测、生物监测达到规定要求时被消毒物品才能出厂.4 产品经消毒处理后，外观与性能应与消毒处理前无明显可见的差异。1.0。2。5包装运输与贮存要求（GB15979）A. 执行卫生用品运输或贮存的单位或个人，应严格按照生产者提供的运输与贮存要求进行运输或贮存。B. 直接与产品接触的包装材料必须无毒无害清洁产品的所有包装材料必须具有足够的密封性和牢固性以达到保证产品在正常的运输与贮存条件下不受污染的目的.1.0.3力学及外观指标(T/JSFZXH001-2020）基本技术要求项目规格(g/m2）2050100150幅宽偏差/mm1到+3单位面积质量偏差率/8754单位面积质量变异系数76断裂强力/N横向2610纵向4915纵向断裂伸长率/20外观质量要求项目要求破洞不允许针孔不明显10个/100cm2明显不允许晶点面积1mm10个/100cm2面积1mm不允许飞花不允许异物不允许注1：晶点是指布面存在点状聚合物颗粒。注2：飞花是指布面存在已固结的飞絮/飞花形成的纤维条，表面有凸起感.注3：KN95及以上过滤水平的口罩熔喷布不允许有针孔和晶点。2.0熔喷工艺2.0。1工艺简述熔喷法是一种一步生产非织造布的工艺(由切片到纤网).在加工过程中,高速空气将从挤压机模头端出来的熔融态热塑性树脂吹到一个成网帘带上或成网滚筒上，形成细纤维自粘合纤网.高流速的熔体从一个带有一单排小孔的模头挤出，然后通过热空气喷嘴，将熔体吹成非常细的纤维(110m）。纤维再被聚集到成网帘上。熔喷工艺需要非常高的熔体流动指数（MFR)，窄的分子量分布.当使用低熔体弹性的低黏度原料时，拉伸更容易,气流速度和空气量均可降低。熔喷设备在60年代末70年代初商业化,当时所用的聚合物都是低MFR级的，所以只能采用已有的聚合物为原料。这些聚合物的MFR为12/2535。在1985年,MFR为90和150的聚合物进入市场.90年代MFR为400和800级的树脂成为熔喷法工艺常用的树脂，现今这些产品仍在使用，并且在一段时间内，在市场上仍会有一席之地。但是已有MFR更高的树脂进入市场。本文旨在介绍用于卫生及过滤领域应用的MFR1200树脂的优点。高MFR的聚丙烯树脂的优点是制得的纤维细小、布孔隙小、卫生（屏蔽）和过滤（效果）领域用制品性能好，加工能耗低、产量大、重量轻，织物柔软。2.0。2工艺关键数据意义及控制优化2。0。2。1高细度熔喷纤维控制因素不同MFR工艺控制点数据MFR/(g/10 min）水压头mm空气量NM3/H熔体温度模头温度空气温度熔喷间距cm450600180031528028515580060013502902602651551200600950270240255155(1) MFR：聚丙烯的MFR 越大制得的纤维的直径越细.纤维越细， 布的孔隙就越小， 过滤效果就越好 （透气率低)，且高 MFR 的原料， 在较低温度和较小的风量下, 可以得到孔隙小得多的产品。(2) 水压头：水压头即剪切速率的增大会导致熔喷专用PP材料挤出胀大比的增大，选择合理的挤出量可以在提高强度同时减少并丝。因此，在熔喷设备方面可考虑尽量优化喷丝板上喷丝孔的入口角度,加大入口段长度,以降低熔体进入喷丝孔的入口效应；同时，在熔喷非织造布制备过程中,可通过合理调节熔体泵及螺杆转速，使PP材料在较低的剪切速率条件下通过喷丝孔，达到减少并丝、细化纤维直径的目的.(3) 空气量：熔喷纤维的直径随气流速度的增加而减小,但气流速度过高, 易产生 “结块” , 而且 “结块”的尺寸增加 ， 将造成纤维的断头率增加。热空气速度 纤维直径 非织造布手感由硬变软,纤维缠结增多，纤网密实、光滑，强度增加，但气流速度过大，易出现飞花，严重影响布面外观.(4) 熔体温度:模孔处熔体的黏度减少甚至消除熔喷产品中的 “结块。(5) 模头温度：模头温度直接影响模孔处熔体的黏度,熔喷过程中所用的原料树脂如果具有较高的黏度（1。4 dL/g）, 熔体的流动性较差,不利于熔喷过程的进行。也适当提高加工温度，以减小熔体的挤出胀大行为来获得更细纤维。(6) 空气温度:热气流的气流温度过低, 会造成纤维的 “结块” 现象， 气流温度过高, 熔喷产品柔软、蓬松，但会引起纤维的断裂， 产生 “rope” （聚合物的熔融结块）现象。(7) 熔喷间距（DCD)：模头与收集装置的距离对产品质量和性能也有影响，增加熔喷间距，实际力学强度下降，材质变软，过滤效果变差。实际所用的原料树脂不同 , 要求距离也不同,可根据用户产品的性能(如强度、剥离力、纵横向排列比等)调整喷头距离。(8) 此外,热空气喷射角也影响最终纤维力学.2.0。2.2静电驻极控制因素熔喷无纺布本身的过滤性能其实只有70%以下的，纯粹靠熔喷超细纤维的纤维细、空隙小、孔隙率高的纤维三维集合体的机械阻挡作用是不够的。不然，一味增加材料克重厚度反而会大大增加过滤阻力。所以熔喷过滤材料普遍都是会通过静电驻极的工艺对熔喷布进行添加静电电荷效应，利用静电的方法提升过滤效率，可以达到99。9%到99。99%。也就是KN95标准.1200-MFR静电驻极工艺控制点数据（电晕法）MFR（g/10 min)处理时长s处理间距cm电压等级kv静电稳定性透气性透气性1200154。5-7。510-20先下降后稳定基本没有改变上升处理时长：随着处理时间的增加，材料的表面电位增加。但是当时间进一步增加时，材料的表面电荷略有减少。这是由于在驻极开始的时候，随着驻极时间的增加，沉积的等效面电荷密度增大，驻极体表面的电势升高。但随着驻极时间进一步增加,材料表面电位足够高时,针尖下方的电荷将被排斥向其他电荷密度较小的地方移动 。当驻极结束时,其电荷面密度达到饱和状态，因此驻极时间再增长时,材料的表面静电荷略有减少。处理间距：随着电极与被处理材料之间距离的增加，聚丙烯熔喷非织造材料表面静电电位降低.外置式电晕放电驻极针尖放电产生的电场，电场分布是由上至下逐渐减弱,而且当上下电极的距离增加时，在空气中流失的电场粒子越多，试样捕获到的电场粒子就越少.因此，随着电极与被处理材料之间距离的增加,材料表面的静电电荷减少，过滤效率降低。电压等级：当所加的电压为 5 15 kV时，聚丙烯熔喷非织造材料表面的静电电荷随电压的增大而增加。但电压继续增加到 20 kV 时，滤料表面的静电电压逐渐减小，这是由于当电压增加到一定值时，材料局部被过大的电压击穿，导致材料表面的静电电荷减少。稳定性：驻极聚丙烯熔喷非织造材料的表面电荷的衰减主要发生在初始阶段(2天内)，后来基本保持不变.且潮湿环境中试样表面电荷衰减的速度明显比干燥环境下的快。通过电晕驻极处理，聚丙烯熔喷非织造材料含有空间电荷和极化电荷两种电荷。存储过程中空间电荷会逐渐减少，而极化电荷将一直存储在滤料中，因此滤料的过滤效率会呈现下降的趋势。对于电晕充电的驻极体,电荷大部分集中在驻极体的上表面附近，形成空间电荷分布。在电荷衰减的初始阶段，试样上表面处电荷密度很大,随着空气中湿度的增加，电荷大量衰减，之后稳定不变。透气性:聚丙烯熔喷非织造材料在未驻极和驻极之后的透气性几乎没有变化。透气性是气体对薄膜、涂层、织物等高分子材料的渗透性，是过滤材料重要的物理性能之一,材料的透气性受其孔径和孔隙率共同影响.过滤材料孔径小而孔隙率高是能够获得“高效阻截颗粒、低阻力通过流体”这一过滤性能的理想结构 .在电晕放电驻极处理的过程中，聚丙烯熔喷非织造材料中由纤维构成的三维网络状结构没有发生较大的变化，材料的孔隙结构没有发生变化，因此驻极处理后聚丙烯熔喷材料的透气性能基本没有改变。其他琐碎（理论）:电晕放电是目前常用的一种熔喷非织造材料的驻极技术.其原理大致为:在金属针或线电极上施加510kV高压电，电极附近的空气在高压电场作用下产生电晕并将其电离成正、负离子,根据电极极性，与电极相同的正或负的离子在静电斥力作用下沉积于熔喷非织造材料表面或纤维体陷阱中，进而形成带有空间电荷驻极体的熔喷材料.为了了解熔喷布表面静电荷的充电量，充电速度,在不同条件下的电荷稳定性，过滤效率和压降的变化情况,国内外科研人员对驻极工艺和驻极母料技术进行了非常广泛的研究。一般驻极母粒在熔喷布配方中添加13%，过高的添加量预计会影响熔喷纤维的细度,并且还要考虑驻极母粒作为填料因高温纤维化。随着充电电压的增加,熔喷驻极体材料表面静电势增大，这是因为随着充电电压的增大，主机材料的极化电场增强，到样品表面的电荷增多,所以静电势增大。随着存放时间的增大，在驻极材料表面的静电势有所衰减,在不同的充电电压下材料表面点时静电衰减的趋势相同，保留率相差不大，并且在30天左右趋于稳定。这说明聚丙烯熔喷布有良好的静电性能，充电电压越大，电场强度越大,材料表面的静电势就越大,但是不能超过一定限度,如果充电电压超过10Kv时,就会出现火花放电仙此昂，导致材料被击穿,所以应谨慎选择充电电压。驻极体空气过滤材料要求材料的储存电荷密度大，其电荷密度的储存寿命长及储存电荷稳定性强等等.而储存电荷的稳定性主要取决于材料性质、充电方法、电荷分布状态、储存的环境条件等。根据上述要求，就静电驻极体的性质而言， 电晕放电法是目前最佳的静电驻极方法；热极化法在环境相对稳定时也是一种较好的静电驻极方法；摩擦起电法要在试验中进一步完善；静电纺丝法需要科技的进一步发展;低能电子束轰击法需要改进和简化静电驻极的工艺.熔喷静电驻极的工艺是事先在PP聚丙烯聚合物中加入电气石、磷酸锆、二氧化硅等无机材料，然后在卷布前通过静电发生器针状电极电压5-10KV一组或多组电晕放电的方式对熔喷材料带上电荷，施加高压时针尖下方的空气产生电晕电离，产生局部击穿放电,载流子通过电场的作用，而沉积到熔喷布表面，一部分载流子会深入表层被驻极母粒的陷阱捕获，从而使熔喷布成为驻极体过滤材料。此电晕过程的电压和相比高压200Kv左右的放电是小了一点,相比没那么多臭氧产生.充电距离和充电电压的作用使反效的。随着充电距离越远，材料俘获的电荷越少.在常温常湿条件下,PP熔喷驻极材料具有很好的电荷储存稳定性能，但是当样品在高湿环境时，由于水分子中的极性基团，大气中的异性粒子对纤维上电荷的补偿效应，而造成电荷的大量损失。电荷随着湿度增加下降，并且越来越快。举例2-超细有机氟驻极粉体TF11有着非常高的静电能力，在熔喷布中添加量仅需0。050.2%即可大大提高过滤效率，主要用于生产过滤效率为95或者99的熔喷布。以天诗TF11和熔指1500的PP进行复配得到驻极母粒,TF11在驻极母粒中的添加量为510%，添加情况和具体设备的工艺条件也有较大关系，原则上挤出温度略低会容易一点.可以通过和PP粉料进行混合，在生产熔指1500的PP过程中直接加入天诗TF11有机氟驻极粉体515,直接生产出驻极母粒。按照以上方法生产的驻极母粒在熔喷布配方中添加1-3%，或者经过计算使天诗TF11的含量在0。1-0.2%上下。亦有客户尝试把0.2%的天诗TF11有机氟驻极粉体通过预配母料等方式加入PP粉料，生产自带驻极材料的高熔指熔喷料.3.0市场设备熔喷模具:喷丝模头上的喷丝孔孔径为0。10.3 mm，如果要达到高防护口罩熔喷层的防护要求，通过熔喷布喷丝板上的孔喷出来的丝越细密越好.主要装置配置1、螺杆挤出机；2、计量泵;3、熔喷装置；4、接收网;5、卷绕装置；6、喂料装置等。熔喷法非织造布连续性生产线的设备高约6m，宽约5m,长约20m，其生产设备如下：(1) 螺杆挤压机:螺杆直径一般为100120mm,长/径比为30,其目的是将切片熔化。(2) 计量泵:其作用是精确计量,控制产量和纤维的细度,为齿轮泵，将熔体连续输送到喷丝头。(3) 熔体过滤器：其作用是将熔体中的杂质过滤掉，以免堵塞喷丝孔。(4) 输送网帘：将熔喷纤维均匀接收铺在网上,向前输送,其下面有吸风机，将上面下来的热风排出。(5）纺丝箱体：是熔喷工艺的关键设备，有1块长条形喷丝板,板上布满一长列喷丝孔,一般每m长约有1500个喷孔。喷丝板两侧面装有热空气喷管，下装有热空气喷孔，与喷丝孔成50b角,使纤维喷出之后,即刻用高速热空气进行气流拉伸,把纤维吹断，成为超细纤维。（6）喂料系统：由3个计量斗组成,分别用于计量白色切片、色母粒、添加剂，3种组分进入下面的混合搅拌器混合均匀,即投入生产。（7)热风机与加热器:提供纺丝气流拉伸时所用的热空气的温度与压力，用电加热,耗电量较大.（8）卷取机采用全自动卷取,将熔喷布成卷包装.4。0目前的问题技术坑一:空压机在整个设备中,我们看到了一个比较重要的东西，也就是一个重要的技术坑。它关系到你生产的熔喷布能不能达标：那就是需要加热的高压气流将聚丙烯溶液给吹出来，这就要说到重点了：罗茨风机在熔喷布生产中的作用 。罗茨风机是为了将加热后的高压气流，在精确控制流量，高纯净度，且高压力的状态下，稳定的输送气体的.高纯净度不是一个开玩笑的要求。熔喷布的生产不能有一点的油渍.我们都知道，空压机是靠活塞在密闭的腔体内压缩空气输出气流的,活塞与机壳之间要用润滑油来润滑,要不会过热烧毁，然后气体出来后再把油过滤，但是只能过滤大部分油雾，还是会有少量的油雾随空气一起喷出，带着熔融态聚合物形成熔喷布，用脚丫子想也能想明白,这个熔喷布上肯定会有油雾异味。但是没办法熔喷布的生产过程中，绝对不能有油。因为在还没有结成网的聚丙烯溶液中，一旦有油，最后很容易无法结成网. 通过客户了解,在实际生产应用一段实践后,客户为了提高产布质量纷纷都将空压机换成了罗茨风机，现在可以肯定的说：空压机就是踏入熔喷布的第一个坑。这是熔喷模头的结构图,这就能够很清晰的看到，加热单元是直接加热，没有二次加压的过程.罗茨风机起到了机械加压的作用。技术坑二:低劣标准的熔喷布生产线疯狂上马的口罩生产商只能紧盯着情况严重的国外.但是，国外的需求跟国内并不相同。国外用户需求的口罩，大多是可以多次使用的N95、KN95口罩，一次性医用口罩并不受欢迎。另一方面，中国口罩出口的口子正在收紧。从4月10日开始,口罩被列入出口法检名单，现在中国各大港口正积压了大批不达标的口罩。 由此可见，今后熔喷布有货便是娘的情景将有所改观,高标准的熔喷布将会有越来越大的需求,短期内价格还会走高,但低劣标准的熔喷布的暴利时代将逐渐终结，低劣标准的熔喷布生产线将会是第二个坑。技术坑三:静电驻极口罩熔喷布过滤级别总是达不到标准通常是生产熔喷布过程中静电驻极工艺有问题，导致熔喷布静电吸附不达标。熔喷无纺布的结构很简单，就是像渔网一样的筛子的作用，把大鱼留住，把小鱼放过去。熔喷无纺布的缝隙其实比病毒大很多，病毒大概是0。1微米，无纺布的间隙是1微米，甚至更大光靠筛是筛不住的。它还得靠这些理论综合作用：1、 惯性碰撞：大颗粒在直接撞上纤维。2、 拦截作用：中等颗粒被纤维黏住，雁过拔毛。3、布朗运动：小颗粒被压抑的空间搞乱阵脚，一不小心被纤维抓住.4、然后是静电吸附作用。熔喷布之所以过滤效果好，最重要的原因就是静电吸附，才能阻隔病毒。别小看这个静电吸附作用，来个图对比一下,没有静电,熔喷布的过滤效率还不如摸布呢，估计只有百分之35%。