纺熔非织造技术三十年回顾与展望

mfiltration8

2020-08-30   环球过滤奋力技术网   mfiltration8


RF5融合大量数字化和智能化技术，体现了其工业4.0数字化特征。加强了现有各种技术优势，生产线更容易操作, 提高了生产线的利用率、产量与质量。还可以利用这些技术将已在运行的RF4生产线升级为RF4.5，其特点如下：

第一，友好的人机界面。RF5生产线有一个很直观和容易操作的全新控制系统。用户界面突出关键参数，显著减少复杂性，更容易、直观操作。通过自定义仪表板,可以快捷查找更多细节。系统能提供专家支持，进行远程诊断和视频通话。

第二，数字化助理。可以从任何地方使用移动设备，通过扫描二维码访问、检索所有存储相关信息,如机器文档、产品描述、技术图纸,维护指令,或培训视频。数字化功能可储存最佳的生产参数，方便操作人员从系统获得帮助。操作系统还会持续监测过程和产品质量的性能变化，优化生产参数，确保产品质量的一致性。

第三，控制质量与非织造分级。RF5提供一个即时反馈在产的产品质量及变化趋势等功能，并根据不同目标市场的需求分级，能与其他系统进行通信、自学习,自主实现生产目标，实现个性化定制生产。当实际质量偏离目标质量时,系统会发出警告,并提供调整工艺参数的信息。

第四，检测判断设备的异常。智能化系统使用特殊的算法,通过大数据分析、比较，能感知异常现象，发现即将磨损的设备、准确预测纺丝组件的剩余使用时间，做出状态评判，为操作人员提供解决问题的信息。据此，用户能够制定主动的维修计划，减少意外停机时间,从而提高生产线的利用率。



6 智能型生产线“RF Smart Line”



在应对高技术、高效、高速、高产能的发展趋势的同时，针对新兴市场订单数量多，产品批量小，转产频繁这个特点，莱芬推出了运行方式灵活，产能不是很高的“智能型”非织造布生产线“RF Smart Line”。

智能生产线的最高运行速度只有400m/min或600m/min，年产能约10000吨。客户能快速、灵活地应对市场需求，并能在小批量生产中获益。虽然生产线的配置较简单，但在产品的质量、可靠性、安全性和服务等方面，能忠实RF的品质,产品满足医疗、卫生制品材料的最高标准要求。

RF Smart仅能使用PP或PE原料，没有双组分纺丝功能，配置的纺黏系统为“RF3.1”,熔喷系统为“MB Smart”；幅宽只有1600、2400、3200三种规格；机型配置方式有：S、SS、S(MM)S、S(MM)(MM)S等。

型号中的“（MM）”也称为“Twin M”，表示两个熔喷系统安装在同一个钢结构纺丝平台上，共用一台较大的螺杆挤出机和一台熔体过滤器，然后分为两路向两个熔喷系统供应熔体，从纺丝泵开始，每个纺丝系统其他下游设备则是各自独立的。

与早期的机型比较，智能生产线不需要建地下室，降低了对基础设施要求，能以较低的成本将设备集成到现有的建筑中。



7 熔喷技术



除了纺黏法非织造布技术以外，熔喷技术也是熔体纺丝成网技术的一个重要品类，目前，熔喷技术的实用发展方向有如下几个。



7.1 提高过滤效率或阻隔性能

通过使用小孔径、高孔密度的喷丝板等技术，制造微米、亚微米、纳米级产品，可以显著提高材料过滤效率和阻隔性能。

莱芬RF5系统，熔喷系统喷丝板的孔密度可增加至75（hpi），其主要目的就是提高阻隔性能，纤维平均直径约2μm，产品可以用作HEPA（高效空气过滤）级过滤器。

美国Hills公司的高孔密度喷丝板早已进入商业化应用，喷丝孔的最小直径为0.10mm，孔密度（hpi）＝100（相当于3937个/m）。由于采用了特殊刻蚀和粘合加工技术，喷丝孔的长径比可≥100，熔体压力可达到10.4MPa，是常规机型的五倍。

Hills喷丝板单孔流量一般为0.012~0.40g/min，相当于单位幅宽产量在2.83~94.5kg/h，纤维的直径约为150~600nm。

由于纳米级熔喷非织造布的过滤效率更高，可以用更轻薄的熔喷滤材，或减少熔喷纤网在SMS类产品中的占比，降低产品成本。从表中可以看到，用2g/m2纳米MS材料的过滤效率就接近普通的30g/m2材料的过滤效率，而过滤阻力则远比普通材料小。



7.2 提高产量，降低能耗

由于传统的熔喷技术使用高温（＞250℃）牵伸气流，而产量又相对较低，因而单位产品的能耗很大。

目前，降低能耗的一个方法是不用高温牵伸气流，如非织造技术公司（Nonwoven Technologies）采用了多排孔的喷丝板，孔密度可达到8640个/m，增加了产量；使用较低温度、甚至常温气流牵伸，使单位产品的能耗大幅度降低。

“双轴”公司（Biax-Fiber film）也是使用多排孔（最多有18排）的喷丝板，孔密度可达到12000个/m，工作压力为2.0~12.4MPa，生产较粗纤维的产量可达常规工艺的5倍。可将能耗降低至600~1400kWh/t，已与一些纺黏法非织造布的能耗接近。

这个“多排孔”喷丝板技术已在莱芬公司的SMS型生产线上应用，称为“multi-row”，虽然产量较高，但产品的纤维直径分布较宽。

纽马格公司曾开发了一种可变铺网宽度的熔喷系统，能在各种幅宽要求下，使纺丝系统保持在最大产能状态运行，而不会产生过量的切边废料，也是降低能耗的有效手段。

熔喷系统配置冷却吹风装置除了可以稳定生产条件、改进产品的质量外，在同样的工艺条件下，系统的产量可提高10%~15%，这项技术已在国内的一些熔喷系统得到了成功应用。







7.3 用多组分技术制造功能性非织造材料     

目前多组分熔喷技术的应用还较少，其中以皮芯（C/S）型和并列（S/S）型纤维较多，皮芯型可以做成同心、偏心、异形的产品。一般廉价材料做芯，昂贵的、具有特殊或所需性能的聚合物为外皮层，使纤维具有特定性能，如低熔点，亲水、吸湿等。

由于并列型双组分纤维两个组分具有不同的热收缩性，在热应力作用下形成三维卷曲的纤维，使非织造布有良好的尺寸保持性，具有很好的手感和弹性。

美国Hills公司一直在双组分熔喷技术应用方面进行了大量研究工作，并得到实际应用，孔密度100hpi的双组分喷丝板，可生产“并列型”纤维熔喷布，而我国基本尚处于空白状态。



7.4 提高单位产能，与其他纤网复合

与纺黏纤网复合、生产SMS型非织造材料是熔喷法非织造材料的一个重要应用领域，但传统熔喷技术的产能仅为纺黏法的1/3~1/5，要制造熔喷层纤网占比较大的高阻隔性能SMS材料时，就要牺牲纺黏系统的生产能力，或要用到数量较多的熔喷系统。

美国的EG（Extrution Group）公司已开发了一种新型的熔喷系统，其单位产能达90kg/（m•h）[最高近110kg/（m•h）]，比常规工艺提高了80%~100%。

该系统喷丝孔直径0.1~0.3mm、长径比10~15，孔密度为30~50hpi，纺丝组件使用周期8~12周，能在30min内快速完成换板作业。

一条MM型熔喷生产线的工艺速度可达250m/min，比普通熔喷系统高很多。熔体的压力接近7MPa（1000psi），是常规机型的两倍多,为了保证系统的安全运行，其螺杆挤出机，纺丝泵等设备都配置有超压安全防爆装置。

EG工艺的纺丝箱体直接利用高温牵伸气流加热，结构简单、外形紧凑。1600幅宽纺丝箱体＋纺丝组件的总重量才920kg，仅为传统熔喷系统的一半，原来安装一个熔喷系统的空间，现在能够布置两个EG系统。国外已有由12个EG系统组成的熔喷法非织造材料生产线。







两个EG系统可以在与垂直方向成一定倾斜角度安装，并可在两者所形成的夹角中添加木浆（Pulp），这种“双熔喷＋木浆”复合技术称为“孖纺”（MultiForm™）技术，所生产的“MPM”型复合非织造材料具有良好的触感和吸收性能，是制造高端纸尿裤的材料。

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