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使用熔体过滤器优化纺粘无纺布生产工艺

日期:2020-07-28浏览:215次

工艺简介

 

在纺粘生产中,纤维生产和无纺布卷筒生产结合在一起。聚合物通过挤出机进入熔融状态,熔体通过精细模具排出,并直接沉积在输送带上。然后,以这种方式沉积的无纺布被粘合并缠绕起来。

 

大部分是无纺布生产的基本材料是塑料颗粒,它们通过混合和配料系统后被输送到挤出机。挤出机塑化并均匀化塑料熔体。经过过滤后,塑料熔体流入熔体泵。过滤系统包括真实的过滤介质,大部分为筛网,筛网截留污染沉积物。过滤系统的基本要求是:当用干净的滤网或滤芯替换污染的滤网或滤芯时,不会造成熔体流动中断或减少,进而影响生产过程。熔体泵提供压力提升,并有助于为下游纺丝梁提供稳定的熔体流动。根据不同的工艺,有不同的纺丝束设计。纺丝束包括许多纺丝泵,塑料纤维通过纺丝泵进行纺丝。

 

纺丝束的设计和准确控制工艺确保了熔体从纺丝束中均匀、顺畅地排出。使用旋压包过滤器均匀化流动剖面并确保熔体纯度。例如,这个过滤器通常由不同的线布层组成。熔体流中的污染导致纺丝组件过滤器堵塞,因此需要不时地更换。更换时,至少一个纺纱站必须停止运转,在某些情况下,整个纺纱线必须停止运转。

 

纺丝组件过滤器的细度越小 (通常是20-75 μm),纺丝组件的寿命越短。

 

因此,安装在纺丝束上游的聚合物熔体过滤器必须在污染物到达纺丝包过滤器之前尽可能地去除污染物,从而尽可能地保持纺丝包过滤器之间的时间间隔。

图2和图3:Neumag纺粘生产线

 

在非织造布被沉积和粘接之前,根据生产工艺的不同,模具的设计和下游生产线部分的设计有很大的不同。

 

在熔体喷出过程中,熔体被直接注入到一个高温(230℃-360℃)、高速(150m/s - 250 m/s)的气流中。熔体在仍处于液态的情况下被拉伸成微纤维。纤维的直径范围为0、5 ~ 30μm,2 ~ 7μm为典型。热气流带着纤维流向一个沉积屏,在那里它们与周围的冷空气接触。然后纤维冷却并凝固。气流撞击沉积屏;空气从它的背部排出。由于气流的紊流和由此造成的随机方向,所产生的无纺布就能达到所要求的均匀性。采用熔融吹制法生产的无纺布的特点是微纤维的随机分布,具有较低的平均撕裂强度和一个大的表面,保证具有优良的绝缘性能和过滤性能。

 

在熔融喷出过程中,熔体大多被加热到非常高的温度,以保持流动特性。因此,最重要的是熔体通道的设计,特别是纺丝束的内部结构设计,以确保更好的熔体流动。流速过低甚至出现死点都不可避免地导致聚合物熔体的热降解。由于滴料在旋转模的板上堆积,因此产生的降解材料会导致网孔或结块。这可以使它有必要清洗运输带,这涉及到停止整个生产线。

图4和图5:纤维沉积在无纺布上

 

通过纺粘工艺,将长丝挤压到冷空气流中。由于空气流动或静电电荷,直到无纺布生产开始后纤维才会沉积在穿孔沉积带上并粘在一起,同时空气从传送带下面排出。传送带将纤维输送到更远的地方,这样纤维就可以卷绕起来。单丝保持为无穷纤维,纤维直径比熔融吹制工艺高(15-35 μm)。与熔喷过程相似,其纤维结构是随机的,但通常具有高透光性和透气性以及高储液能力。与其他纺织结构相比,经整理的非织造布网具有更优良的抗拉强度。纺粘非织造布的应用领域包括例如防水信封,卫生产品或土工织物。

 

在纺粘生产过程中,由于工艺类型的不同,挤压和沉积之间的过程控制有相当大的差异。

 

在“Reicofil”生产工艺中网幅宽度的空气通过文丘里区(Venturi-zone)被吸入。在下面的区域中纤维通过空气湍流分离和混合。

 

Neumag公司提供基于Ason纺粘技术的一揽子解决方案。通过旋转梁、萃取射流和沉积带的位置变化,实现高度的灵活性。同一条生产线可用于生产大量不同的产品,且更换时间短。此外,能够加工各种聚合物,例如双组分纤维或聚酯,以适应快速增长的非织造市场。

 

无纺布生产工艺中的熔体过滤

在无纺布生产中,熔体过滤的主要目的应该是防止喷丝头或纺丝梁上的孔堵塞,因为即使是非常少量的孔堵塞也必须更换模具,并可能导致整个生产线的关闭。每一根缺失的细丝都会导致无纺布网出现细小的斑点或不规则瑕疵。与纺纱或短纤维纺纱不同,在非织造制造中,喷丝头在操作过程中通常不会发生变化。

 

要求的过滤细度是由制造中的非织造布的结构和预期用途所决定的,它们可能有很大的不同。例如,对于土工织物,可见的沉积物是可以容忍的,而对于医疗产品,任何微小的外来物质都必须排除在外。旋压式过滤器的细度必须根据最终产品和长丝直径的要求来确定。在这种情况下,典型的细度范围为20到75μm。

 

由于在大多数情况下,旋转包过滤器只能在生产线关闭时更换,必须通过使用上游熔体过滤器来消除过滤器上的压力。通常,附加熔体过滤器的细度在纺丝组件过滤器的筛细度范围内,甚至更低,确保熔体过滤器有更长的使用寿命。在选择过滤器类型时,还应考虑到后者不应引起聚合物结构的任何变化。死点、熔体停留时间过长或由筛网改变或氧化熔体颗粒引入的空气会导致聚合物降解,从而改变物质流动特性。一般来说,污染物在模切处堆积会造成非织造布网的质量缺陷,而为了清洁沉积区域,就需要不时地关闭生产线。

 

的从经济效益方面考虑,尤其是在原材料价格和运营成本不断上涨的背景下,过滤变得越来越重要。通过适当的手段,延长更换旋转包过滤元件的间隔时间和提高产品质量,进而实现节约成本。在这种情况下,投资成本和经营成本也必须考虑在内。熔体过滤技术可以在许多方面的应用中使回收材料。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节省下来的成本,都可以带来巨大的投资回报,即使对于投资成本很高的过滤系统也是如此。通常一个高效的熔体过滤系统的投资回报大多少于12个月。

 

Rotary Filtration Systems德国格诺斯全自动换网过滤器

 

德国格诺斯全自动熔体过滤器SFXmagnus系列

SFX系列过滤系统的重要特点是滤网有效面积,以及设计紧凑,操作容易,换网过程对产品质量没有任何影响。熔体和污染物的停留时间都很短(<1分钟)。

 

SFX系列的设计基于格诺斯专/利的旋转技术,其特点是一个过滤盘在两个过滤块之间旋转。过滤盘完全被过滤块封装,更大程度地降低外部对过滤系统中熔体的影响。滤网位于滤盘上的环形图案中。

 

SFX系列基于非常硬和平的金属密封,没有任何密封元件,这使得该系统运行时几乎没有磨损。当过滤器上游有一定的压力时,过滤器被索引(大约8度角)通过液压或气动驱动。

 

索引步骤将小部分面积的滤网引入熔体通道,同时去除小面积的脏滤网。有效的过滤区域始终保持不变。

 

由于旋转过滤是小面积转动,保证了清洗被污染的滤网不影响生产加工过程。在系统左侧区域,能够手动更换脏滤网。更换过程也不影响生产加工过程。

 

 

德国格诺斯全自动熔体过滤器RSFgenius系列

在产品质量、成本效益、易于操作和维护方面,RSFgenius代表了当今市场上所有过滤系统的更高标准。它配备了一个集成的、高效的连续高压反冲洗系统,允许多达400次使用过滤元件。

 

RSF系列产品包括三个主要部分-进口块,出口块和一个过滤器盘之间旋转。密封依靠是金属与金属的密封,缝隙非常狭窄,表面非常坚硬和平坦。保证与熔体接触的所有部件不与环境接触(例如氧气)。

 

滤网位于过滤盘上的环形部分,通过熔体通道移动。当熔体流过滤网时,污染物颗粒被拦截,压差略有增加。控制系统对压力的增加作出反应,使过滤盘的指数上升1-2角度。因此,被污染的滤网连续地离开熔体通道,而同时清洁的滤网被送入熔体通道,有效的过滤区域不变。由于这种操作方式,过滤系统运行过程持续不中断,压力保持不变。标准情况下,过滤器压差的变化最大2bar,同时可为严苛的应用提供定制。

 

在被污染的滤网重新进入熔体通道之前,将被清洗,通过高压清洗系统污染物。,已过滤的熔体从出口块取出,虹吸到液压驱动的活塞中,然后以高压和高速从后面射出,通过过滤盘和筛网进入进口块。每次清洗只有一小段(大约1%的滤网面积)。反冲洗活塞的行程(=使用的熔体量)和速度(=清洗强度)可以自由调节,进而实现优化。因此,一方面清洗是非常有效的,但另一方面,使用的熔体量是最小的(反冲洗损失最小)。由于采用这种操作方式,筛网几乎可以100%清洗,根据过滤细度可重复使用多达400次。这使得一个全自动过滤(不需要任何操作员的注意)可能在一些应用几个月。

 

在这之后,因为机械原因必须更换滤网。得益于过滤系统的专/利操作方式,进行换网的同时,不会对生产过程产生任何负面影响。根据线的大小,进行一次完整的滤网更换大约需要15分钟,可由车间操作人员进行,不影响生产过程。

 

直接使用回收料

 

直接使用回收材料可以抵消原料价格的上涨。有效的过滤能够保证产品质量。特别是在这种情况下,选择一个过滤细度是有用的,它低于必要的纺丝组件的细度,中断生产的次数应该与为纺丝组件的变化在一个水平。

 

由于沉淀量大,普通的过滤系统的运行成本(由工艺变化和中断引起)很快就会抵消使用原材料节省下来的资金,因此必须使用全自动和压力恒定的过滤系统。

 

上述中的德国格诺斯旋转过滤系统SFXmagnus和RSFgenius的设计确保了这些系统即使在关键应用上也能保证过程恒定的过滤。

 

结论

 

无纺布的生产对聚合物熔体的纯度和质量提出了苛刻的要求。为了保证聚合物熔体的纯度,必须使用过滤系统或换网过滤器。然而这些设备有可能会导致在滤波器变化过程中的处理干扰。由德国格诺斯Gneuss生产的SFXmagnus和RSFgenius换网过滤器,能够完全避免处理干扰的系统。因此,确保了无纺布制造商在使用回收料的同时,丝毫不降低产品品质,增加停机时间,为无纺布制造商提供了大幅降低成本的可能性。

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