?聚丙烯熔噴布工藝的發展和技術

聚丙烯熔噴無紡布的發展

    熔噴工藝作為起源較早的非織造布生產工藝,是20世紀50年代由美國海軍研制成功的。隨后,美國Exxo公司和AccurATe公司進一步研究該技術,聯手制造出了臺熔噴無紡布機組,20世紀70年代末,Exxo公司將該技術轉讓給民用。各大公司基于此基礎進行研究并取得,如美國JMI公司對常規熔噴模頭進行改進,通過模頭并列裝置使模頭更換速度加快,節省了生產線模頭替換的時間；美國BiAx公司為了提高生產效率,研制了熔噴模頭多排噴絲孔的結構；日本Chisso公司剛開始研發了雙組分共軛纖維熔噴纖網以及海島纖維熔噴纖網的設備；德國LevenhAus-en公司對熔噴模頭進行改良,使其生產效率高,且產品性能優異。熔噴法無紡布因此得到飛速發展,一躍成為無紡布的第二大生產方法。

    國內早在20世紀50年代末就開始了熔噴技術的研究。20世紀90年代初,北京化工研究所、中國紡織大學等設計的熔噴模頭,在國內生產了近百臺。而后,安徽奧宏等企業先后引進5條連續熔噴生產線,打開了我國熔噴市場新局面。當時國內熔噴無紡布主要的應用領域是電池隔板、吸油材料、過濾材料等,但由于市場的限制,發展緩慢。近十年,隨著經濟和技術的發展,環境保護意識的增強,我國熔噴技術得到高速發展,熔噴生產設備已經能完全實現國產化。

聚丙烯熔噴無紡布制備新技術

熔噴工藝的新技術研究主要有幾點：

(1)聚丙烯原料改性技術

通過在等規聚丙烯粒料中添加有機物或無機物,對其進行改性,提高駐極電荷的穩定性以及熔噴布的過濾性。劉妙崢將聚四氟乙烯作為駐極添加劑,與聚丙烯進行雜化處理,制成PTFE／PP熔噴無紡布,當PEFE添加量為0.1％,改性復合熔噴濾料的濾效可達81.2％；未改性時,濾效為68.2％。ZHANG等通過在聚丙烯粒料中添加增能助劑,制得的改性聚丙烯熔噴濾料濾效可達99.2％(克重40g/m2),濾阻為92PA,可滿足防護口罩的呼吸需求。采用添加助劑的方式對聚丙烯改性,可有效提高防疫防護紡織品的濾效及駐極體的穩定性。

(2)駐極處理技術駐極

處理可使纖維帶上持久電荷,在濾阻不變的情況下,極大提高熔噴布的過濾效率。電暈駐極是常見的駐極技術,駐極電壓較高、時間較長、電極之間距離較小的駐極效果好。但電駐極產生的駐極體數量有限且不穩定,駐極效果不夠理想。隨著科技發展,水駐極熔噴布法作為新穎的駐極技術出現,其原理為：高壓水泵配制的超純水從扇形噴嘴噴出,噴射在熔噴布的一面,摩擦產生的靜電荷沉積在熔噴纖維中。水駐極技術能使熔噴布做到低阻(81.6PA)、高效(94.98％),且保持時間長。張星等新研究成果表明,水刺駐極處理聚丙烯針刺非織造材料,濾效由48.7％提升至85.6％。駐極處理作為熔噴工藝中不可或缺的技術,應研究多重駐極處理技術,為提高熔噴布的濾效和綜合性能提供技術支撐。

(3)納米熔噴纖維技術

納米熔噴纖維是突破ExxoN技術而研發的納米級別纖維,相對于傳統熔噴纖維,纖維直徑小,比表面積大。NIT公司通過改良噴絲孔結構,使噴絲孔直徑達63.5μm,可紡制直徑為200～500Nm的纖維；RieTer公司研制了一種單模頭熔噴納米纖維設備,單纖直徑為500Nm；Hills公司在該技術上也取得了很大的進展,制得的熔噴納米纖網的單纖直徑可小于250Nm,90％以上的纖維直徑在50～400Nm之間。盡管國外已經有關于納米熔噴技術的研究,但迄今對該技術仍缺乏系統的理論分析與研究,國內在納米熔噴纖維技術領域研究甚少。