使用熔體過(guò)濾器優(yōu)化紡粘無(wú)紡布生產(chǎn)工藝

工藝簡(jiǎn)介

在紡粘生產(chǎn)中，纖維生產(chǎn)和無(wú)紡布卷筒生產(chǎn)結(jié)合在一起。聚合物通過(guò)擠出機(jī)進(jìn)入熔融狀態(tài)，熔體通過(guò)精細(xì)模具排出，并直接沉積在輸送帶上。然后，以這種方式沉積的無(wú)紡布被粘合并纏繞起來(lái)。

大部分是無(wú)紡布生產(chǎn)的基本材料是塑料顆粒，它們通過(guò)混合和配料系統(tǒng)后被輸送到擠出機(jī)。擠出機(jī)塑化并均勻化塑料熔體。經(jīng)過(guò)過(guò)濾后，塑料熔體流入熔體泵。過(guò)濾系統(tǒng)包括真實(shí)的過(guò)濾介質(zhì)，大部分為篩網(wǎng)，篩網(wǎng)截留污染沉積物。過(guò)濾系統(tǒng)的基本要求是：當(dāng)用干凈的濾網(wǎng)或?yàn)V芯替換污染的濾網(wǎng)或?yàn)V芯時(shí)，不會(huì)造成熔體流動(dòng)中斷或減少，進(jìn)而影響生產(chǎn)過(guò)程。熔體泵提供壓力提升，并有助于為下游紡絲梁提供穩(wěn)定的熔體流動(dòng)。根據(jù)不同的工藝，有不同的紡絲束設(shè)計(jì)。紡絲束包括許多紡絲泵，塑料纖維通過(guò)紡絲泵進(jìn)行紡絲。

紡絲束的設(shè)計(jì)和準(zhǔn)確控制工藝確保了熔體從紡絲束中均勻、順暢地排出。使用旋壓包過(guò)濾器均勻化流動(dòng)剖面并確保熔體純度。例如，這個(gè)過(guò)濾器通常由不同的線(xiàn)布層組成。熔體流中的污染導(dǎo)致紡絲組件過(guò)濾器堵塞，因此需要不時(shí)地更換。更換時(shí)，至少一個(gè)紡紗站必須停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在某些情況下，整個(gè)紡紗線(xiàn)必須停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

紡絲組件過(guò)濾器的細(xì)度越小 （通常是20-75 μm），紡絲組件的壽命越短。

因此，安裝在紡絲束上游的聚合物熔體過(guò)濾器必須在污染物到達(dá)紡絲包過(guò)濾器之前盡可能地去除污染物，從而盡可能地保持紡絲包過(guò)濾器之間的時(shí)間間隔。

圖2和圖3：Neumag紡粘生產(chǎn)線(xiàn)

在非織造布被沉積和粘接之前，根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同，模具的設(shè)計(jì)和下游生產(chǎn)線(xiàn)部分的設(shè)計(jì)有很大的不同。

在熔體噴出過(guò)程中，熔體被直接注入到一個(gè)高溫(230℃-360℃)、高速(150m/s - 250 m/s)的氣流中。熔體在仍處于液態(tài)的情況下被拉伸成微纖維。纖維的直徑范圍為0、5 ~ 30μm，2 ~ 7μm為典型。熱氣流帶著纖維流向一個(gè)沉積屏，在那里它們與周?chē)睦淇諝饨佑|。然后纖維冷卻并凝固。氣流撞擊沉積屏;空氣從它的背部排出。由于氣流的紊流和由此造成的隨機(jī)方向，所產(chǎn)生的無(wú)紡布就能達(dá)到所要求的均勻性。采用熔融吹制法生產(chǎn)的無(wú)紡布的特點(diǎn)是微纖維的隨機(jī)分布，具有較低的平均撕裂強(qiáng)度和一個(gè)大的表面，保證具有優(yōu)良的絕緣性能和過(guò)濾性能。

在熔融噴出過(guò)程中，熔體大多被加熱到非常高的溫度，以保持流動(dòng)特性。因此，重要的是熔體通道的設(shè)計(jì)，特別是紡絲束的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以確保更好的熔體流動(dòng)。流速過(guò)低甚至出現(xiàn)死點(diǎn)都不可避免地導(dǎo)致聚合物熔體的熱降解。由于滴料在旋轉(zhuǎn)模的板上堆積，因此產(chǎn)生的降解材料會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)孔或結(jié)塊。這可以使它有必要清洗運(yùn)輸帶，這涉及到停止整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)。

圖4和圖5：纖維沉積在無(wú)紡布上

通過(guò)紡粘工藝，將長(zhǎng)絲擠壓到冷空氣流中。由于空氣流動(dòng)或靜電電荷，直到無(wú)紡布生產(chǎn)開(kāi)始后纖維才會(huì)沉積在穿孔沉積帶上并粘在一起，同時(shí)空氣從傳送帶下面排出。傳送帶將纖維輸送到更遠(yuǎn)的地方，這樣纖維就可以卷繞起來(lái)。單絲保持為無(wú)窮纖維，纖維直徑比熔融吹制工藝高(15-35 μm)。與熔噴過(guò)程相似，其纖維結(jié)構(gòu)是隨機(jī)的，但通常具有高透光性和透氣性以及高儲(chǔ)液能力。與其他紡織結(jié)構(gòu)相比，經(jīng)整理的非織造布網(wǎng)具有更優(yōu)良的抗拉強(qiáng)度。紡粘非織造布的應(yīng)用領(lǐng)域包括例如防水信封，衛(wèi)生產(chǎn)品或土工織物。

在紡粘生產(chǎn)過(guò)程中，由于工藝類(lèi)型的不同，擠壓和沉積之間的過(guò)程控制有相當(dāng)大的差異。

在“Reicofil”生產(chǎn)工藝中網(wǎng)幅寬度的空氣通過(guò)文丘里區(qū)（Venturi-zone）被吸入。在下面的區(qū)域中纖維通過(guò)空氣湍流分離和混合。

Neumag公司提供基于Ason紡粘技術(shù)的一攬子解決方案。通過(guò)旋轉(zhuǎn)梁、萃取射流和沉積帶的位置變化，實(shí)現(xiàn)高度的靈活性。同一條生產(chǎn)線(xiàn)可用于生產(chǎn)大量不同的產(chǎn)品，且更換時(shí)間短。此外，能夠加工各種聚合物，例如雙組分纖維或聚酯，以適應(yīng)快速增長(zhǎng)的非織造市場(chǎng)。

無(wú)紡布生產(chǎn)工藝中的熔體過(guò)濾

在無(wú)紡布生產(chǎn)中，熔體過(guò)濾的主要目的應(yīng)該是防止噴絲頭或紡絲梁上的孔堵塞，因?yàn)榧词故欠浅Ｉ倭康目锥氯脖仨毟鼡Q模具，并可能導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的關(guān)閉。每一根缺失的細(xì)絲都會(huì)導(dǎo)致無(wú)紡布網(wǎng)出現(xiàn)細(xì)小的斑點(diǎn)或不規(guī)則瑕疵。與紡紗或短纖維紡紗不同，在非織造制造中，噴絲頭在操作過(guò)程中通常不會(huì)發(fā)生變化。

要求的過(guò)濾細(xì)度是由制造中的非織造布的結(jié)構(gòu)和預(yù)期用途所決定的，它們可能有很大的不同。例如，對(duì)于土工織物，可見(jiàn)的沉積物是可以容忍的，而對(duì)于醫(yī)療產(chǎn)品，任何微小的外來(lái)物質(zhì)都必須排除在外。旋壓式過(guò)濾器的細(xì)度必須根據(jù)終產(chǎn)品和長(zhǎng)絲直徑的要求來(lái)確定。在這種情況下，典型的細(xì)度范圍為20到75μm。

由于在大多數(shù)情況下，旋轉(zhuǎn)包過(guò)濾器只能在生產(chǎn)線(xiàn)關(guān)閉時(shí)更換，必須通過(guò)使用上游熔體過(guò)濾器來(lái)消除過(guò)濾器上的壓力。通常，附加熔體過(guò)濾器的細(xì)度在紡絲組件過(guò)濾器的篩細(xì)度范圍內(nèi)，甚至更低，確保熔體過(guò)濾器有更長(zhǎng)的使用壽命。在選擇過(guò)濾器類(lèi)型時(shí)，還應(yīng)考慮到后者不應(yīng)引起聚合物結(jié)構(gòu)的任何變化。死點(diǎn)、熔體停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或由篩網(wǎng)改變或氧化熔體顆粒引入的空氣會(huì)導(dǎo)致聚合物降解，從而改變物質(zhì)流動(dòng)特性。一般來(lái)說(shuō)，污染物在模切處堆積會(huì)造成非織造布網(wǎng)的質(zhì)量缺陷，而為了清潔沉積區(qū)域，就需要不時(shí)地關(guān)閉生產(chǎn)線(xiàn)。

的從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮，尤其是在原材料價(jià)格和運(yùn)營(yíng)成本不斷上漲的背景下，過(guò)濾變得越來(lái)越重要。通過(guò)適當(dāng)?shù)氖侄?，延長(zhǎng)更換旋轉(zhuǎn)包過(guò)濾元件的間隔時(shí)間和提高產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本。在這種情況下，投資成本和經(jīng)營(yíng)成本也必須考慮在內(nèi)。熔體過(guò)濾技術(shù)可以在許多方面的應(yīng)用中使回收材料。由于原材料成本占了制造成本的大部分，任何由于使用便宜的可回收材料而節(jié)省下來(lái)的成本，都可以帶來(lái)巨大的投資回報(bào)，即使對(duì)于投資成本很高的過(guò)濾系統(tǒng)也是如此。通常一個(gè)高效的熔體過(guò)濾系統(tǒng)的投資回報(bào)大多少于12個(gè)月。

Rotary Filtration Systems德國(guó)格諾斯全自動(dòng)換網(wǎng)過(guò)濾器

德國(guó)格諾斯全自動(dòng)熔體過(guò)濾器SFXmagnus系列

SFX系列過(guò)濾系統(tǒng)的重要特點(diǎn)是濾網(wǎng)有效面積，以及設(shè)計(jì)緊湊，操作容易，換網(wǎng)過(guò)程對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量沒(méi)有任何影響。熔體和污染物的停留時(shí)間都很短(<1分鐘)。

SFX系列的設(shè)計(jì)基于格諾斯專(zhuān)/利的旋轉(zhuǎn)技術(shù)，其特點(diǎn)是一個(gè)過(guò)濾盤(pán)在兩個(gè)過(guò)濾塊之間旋轉(zhuǎn)。過(guò)濾盤(pán)*被過(guò)濾塊封裝，更大程度地降低外部對(duì)過(guò)濾系統(tǒng)中熔體的影響。濾網(wǎng)位于濾盤(pán)上的環(huán)形圖案中。

SFX系列基于非常硬和平的金屬密封，沒(méi)有任何密封元件，這使得該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)幾乎沒(méi)有磨損。當(dāng)過(guò)濾器上游有一定的壓力時(shí)，過(guò)濾器被索引(大約8度角)通過(guò)液壓或氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)。

索引步驟將小部分面積的濾網(wǎng)引入熔體通道，同時(shí)去除小面積的臟濾網(wǎng)。有效的過(guò)濾區(qū)域始終保持不變。

由于旋轉(zhuǎn)過(guò)濾是小面積轉(zhuǎn)動(dòng)，保證了清洗被污染的濾網(wǎng)不影響生產(chǎn)加工過(guò)程。在系統(tǒng)左側(cè)區(qū)域，能夠手動(dòng)更換臟濾網(wǎng)。更換過(guò)程也不影響生產(chǎn)加工過(guò)程。

德國(guó)格諾斯全自動(dòng)熔體過(guò)濾器RSFgenius系列

在產(chǎn)品質(zhì)量、成本效益、易于操作和維護(hù)方面，RSFgenius代表了當(dāng)今市場(chǎng)上所有過(guò)濾系統(tǒng)的更高標(biāo)準(zhǔn)。它配備了一個(gè)集成的、高效的連續(xù)高壓反沖洗系統(tǒng)，允許多達(dá)400次使用過(guò)濾元件。

RSF系列產(chǎn)品包括三個(gè)主要部分-進(jìn)口塊，出口塊和一個(gè)過(guò)濾器盤(pán)之間旋轉(zhuǎn)。密封依靠是金屬與金屬的密封，縫隙非常狹窄，表面非常堅(jiān)硬和平坦。保證與熔體接觸的所有部件不與環(huán)境接觸(例如氧氣)。

濾網(wǎng)位于過(guò)濾盤(pán)上的環(huán)形部分，通過(guò)熔體通道移動(dòng)。當(dāng)熔體流過(guò)濾網(wǎng)時(shí)，污染物顆粒被攔截，壓差略有增加?？刂葡到y(tǒng)對(duì)壓力的增加作出反應(yīng)，使過(guò)濾盤(pán)的指數(shù)上升1-2角度。因此，被污染的濾網(wǎng)連續(xù)地離開(kāi)熔體通道，而同時(shí)清潔的濾網(wǎng)被送入熔體通道，有效的過(guò)濾區(qū)域不變。由于這種操作方式，過(guò)濾系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程持續(xù)不中斷，壓力保持不變。標(biāo)準(zhǔn)情況下，過(guò)濾器壓差的變化大2bar，同時(shí)可為嚴(yán)苛的應(yīng)用提供定制。

在被污染的濾網(wǎng)重新進(jìn)入熔體通道之前，將被清洗，通過(guò)高壓清洗系統(tǒng)污染物。，已過(guò)濾的熔體從出口塊取出，虹吸到液壓驅(qū)動(dòng)的活塞中，然后以高壓和高速?gòu)暮竺嫔涑?，通過(guò)過(guò)濾盤(pán)和篩網(wǎng)進(jìn)入進(jìn)口塊。每次清洗只有一小段(大約1%的濾網(wǎng)面積)。反沖洗活塞的行程(=使用的熔體量)和速度(=清洗強(qiáng)度)可以自由調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。因此，一方面清洗是非常有效的，但另一方面，使用的熔體量是小的(反沖洗損失小)。由于采用這種操作方式，篩網(wǎng)幾乎可以100%清洗，根據(jù)過(guò)濾細(xì)度可重復(fù)使用多達(dá)400次。這使得一個(gè)全自動(dòng)過(guò)濾(不需要任何操作員的注意)可能在一些應(yīng)用幾個(gè)月。

在這之后，因?yàn)闄C(jī)械原因必須更換濾網(wǎng)。得益于過(guò)濾系統(tǒng)的專(zhuān)/利操作方式，進(jìn)行換網(wǎng)的同時(shí)，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生任何負(fù)面影響。根據(jù)線(xiàn)的大小，進(jìn)行一次完整的濾網(wǎng)更換大約需要15分鐘，可由車(chē)間操作人員進(jìn)行，不影響生產(chǎn)過(guò)程。

直接使用回收料

直接使用回收材料可以抵消原料價(jià)格的上漲。有效的過(guò)濾能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量。特別是在這種情況下，選擇一個(gè)過(guò)濾細(xì)度是有用的，它低于必要的紡絲組件的細(xì)度，中斷生產(chǎn)的次數(shù)應(yīng)該與為紡絲組件的變化在一個(gè)水平。

由于沉淀量大，普通的過(guò)濾系統(tǒng)的運(yùn)行成本(由工藝變化和中斷引起)很快就會(huì)抵消使用原材料節(jié)省下來(lái)的資金，因此必須使用全自動(dòng)和壓力恒定的過(guò)濾系統(tǒng)。

上述中的德國(guó)格諾斯旋轉(zhuǎn)過(guò)濾系統(tǒng)SFXmagnus和RSFgenius的設(shè)計(jì)確保了這些系統(tǒng)即使在關(guān)鍵應(yīng)用上也能保證過(guò)程恒定的過(guò)濾。

結(jié)論

無(wú)紡布的生產(chǎn)對(duì)聚合物熔體的純度和質(zhì)量提出了苛刻的要求。為了保證聚合物熔體的純度，必須使用過(guò)濾系統(tǒng)或換網(wǎng)過(guò)濾器。然而這些設(shè)備有可能會(huì)導(dǎo)致在濾波器變化過(guò)程中的處理干擾。由德國(guó)格諾斯Gneuss生產(chǎn)的SFXmagnus和RSFgenius換網(wǎng)過(guò)濾器，能夠*避免處理干擾的系統(tǒng)。因此，確保了無(wú)紡布制造商在使用回收料的同時(shí)，絲毫不降低產(chǎn)品品質(zhì)，增加停機(jī)時(shí)間，為無(wú)紡布制造商提供了大幅降低成本的可能性。