东华大学熔喷纺粘法课件.ppt
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- 东华 大学 熔喷纺粘法 课件
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1、NONWOVENS张立飞张立飞工艺与设备工艺与设备 NONWOVENNONWOVEN 聚合物切片送入螺杆挤出机,经熔融、挤压、过滤、聚合物切片送入螺杆挤出机,经熔融、挤压、过滤、计量后,由喷丝孔喷出,长丝丝束经气流冷却牵伸后,均计量后,由喷丝孔喷出,长丝丝束经气流冷却牵伸后,均匀铺放在凝网帘上,形成的长丝纤网经热粘合、化学粘合匀铺放在凝网帘上,形成的长丝纤网经热粘合、化学粘合或针刺加固后成为纺丝成网法非织造材料。或针刺加固后成为纺丝成网法非织造材料。工艺流程工艺流程 聚合物切片聚合物切片切片烘燥切片烘燥熔融挤压熔融挤压纺丝纺丝冷却冷却 牵伸牵伸分丝分丝铺网铺网加固加固切边切边卷绕卷绕NONWO
2、VEN螺杆挤出机至卷绕料斗计量泵纺丝箱冷却风牵伸装置分丝加固成网装置NONWOVENNONWOVEN熔熔体纺丝的主要设备纺丝的主要设备螺杆挤压机螺杆挤压机NONWOVEN:聚合度减低,强度降低一般PA、PET湿切片的含水率0.4-0.5%:含水率0.010.02%:含水率0.003%0.005%NONWOVEN 吸附水吸附水 吸附在切片表面和细小缝隙中的吸附水,所占比例较大,容易去除 结合水结合水 存在于切片内部的氢键结合水,所占比例较小,难以去除(NONWOVEN 含水无定形PET:软化点7080 干燥后(0.01%):软化点210 这使得切片进入螺杆挤出机后,不易在进料段软化发生环结阻料现
3、象。NONWOVEN无定形结构无定形结构PET切片切片烘燥后具有一定结晶度的烘燥后具有一定结晶度的PET切片切片NONWOVEN通常以热空气干燥PET切片,可分两个阶段:第一阶段为预结晶阶段,热空气温度为120150;第二阶段为干燥阶段,热空气温度为160180。预结晶可提高PET切片的软化点,从而使切片不易粘连,为加快干燥速度创造有利条件。NONWOVEN切片干燥设备间歇式干燥机(真空干燥机)连续干燥设备回转充填式BM式KF式连续式瓶片短纤切片干燥切片干燥机FBM158系列连续干燥机 倾斜式真空干燥机倾斜式真空干燥机 NONWOVENNONWOVEN回转接头检修进出口夹层内通入蒸汽或导热油真
4、空抽吸NONWOVEN15真空转鼓干燥装置真空转鼓干燥装置NONWOVENv 抽真空系统的管线与转鼓抽真空系统的管线与转鼓之间采用特殊的结构连接。之间采用特殊的结构连接。轴头中有轴头中有1根真空管,其左根真空管,其左端与真空系统相连,右端端与真空系统相连,右端伸入转鼓内,其上接弯管,伸入转鼓内,其上接弯管,弯管伸入转鼓上部空间,弯管伸入转鼓上部空间,并在顶部装有除尘器,防并在顶部装有除尘器,防止粉末通过真空管抽出。止粉末通过真空管抽出。v 转动的轴头与不转动的真转动的轴头与不转动的真空管之间采用填料密封。空管之间采用填料密封。抽真空部分抽真空部分NONWOVENNONWOVENNONWOVEN
5、 设备结构简单,连续化操作,生产能力大,干燥时间短、操设备结构简单,连续化操作,生产能力大,干燥时间短、操作方便、干燥效率高,但由于切片停留时间不一致,造成干燥后作方便、干燥效率高,但由于切片停留时间不一致,造成干燥后的切片含水量不均匀。因此,一般其后需设置充填干燥器。的切片含水量不均匀。因此,一般其后需设置充填干燥器。回风切片热风回转圆筒抄板NONWOVEN。NONWOVEN 可保证切片干燥时间一可保证切片干燥时间一致,干燥质量较好,可致,干燥质量较好,可直接连续喂入螺杆挤出直接连续喂入螺杆挤出机料斗,设备也较简单。机料斗,设备也较简单。直立圆筒,上半区装直立圆筒,上半区装有立式搅拌装置,切
6、片有立式搅拌装置,切片在搅拌下完成预结晶,在搅拌下完成预结晶,经中部炉栅搅拌器落入经中部炉栅搅拌器落入下半区,再充分干燥至下半区,再充分干燥至纺丝要求的含水率。纺丝要求的含水率。切片空气干切片水平搅拌柱式搅拌NONWOVEN过滤器除湿器缓冲器加热器沸腾干燥器空气切片振动筛除尘器预结晶器干切片干燥效率极高,适干燥效率极高,适合大规模连续生产合大规模连续生产,但设备较复杂。,但设备较复杂。NONWOVENNONWOVENv 干燥塔分上下两段,干燥塔分上下两段,上段是预结晶上段是预结晶器器5 5,下段是充填式干燥器,下段是充填式干燥器7 7。预结。预结晶器内有一特殊设计的搅拌器晶器内有一特殊设计的搅
7、拌器4 4,能,能使切片保持不断运动。预结晶器与使切片保持不断运动。预结晶器与充填式干燥器之间用可调式料位管充填式干燥器之间用可调式料位管6 6连接。连接。安装在一个塔内,设安装在一个塔内,设备简单,管道少占地空间小。备简单,管道少占地空间小。NONWOVENNONWOVENv 中心杆上有撞击棒,切片不断撞击中心杆上有撞击棒,切片不断撞击到,粘结的粒子团块破碎分开。中到,粘结的粒子团块破碎分开。中心杆由气缸带动上下提升振动心杆由气缸带动上下提升振动23次,次,加强了撞击,使出料干净。加强了撞击,使出料干净。预结晶时间短、干燥均匀性好、切预结晶时间短、干燥均匀性好、切片可经过多次混合而得到充分干
8、燥。片可经过多次混合而得到充分干燥。NONWOVENv 干燥用热空气采用压缩空气干燥用热空气采用压缩空气v 沸腾式预结晶设备与充填式沸腾式预结晶设备与充填式干燥器连在一起。干燥器连在一起。v 整个系统简单、高效,操作整个系统简单、高效,操作容易,维修量低,运转中无容易,维修量低,运转中无任何调整,质量稳定,改变任何调整,质量稳定,改变各种工艺参数靠自动控制系各种工艺参数靠自动控制系统来调整;以压缩空气为干统来调整;以压缩空气为干燥气源可得到露点极低的干燥气源可得到露点极低的干燥空气;压缩空气除湿成本燥空气;压缩空气除湿成本低,能耗也低。低,能耗也低。NONWOVEN4、切片干燥工艺条件、切片干
9、燥工艺条件NONWOVEN NONWOVENNONWOVENv 干燥切片的贮存:干燥后的切片含水率极低,容易重新吸干燥切片的贮存:干燥后的切片含水率极低,容易重新吸湿,应防止干切片贮存过程中的重新吸湿。一般是将干燥湿,应防止干切片贮存过程中的重新吸湿。一般是将干燥的切片放入切片贮桶,标上批号及净重。的切片放入切片贮桶,标上批号及净重。v PA在较高的出料温度下与空气接触,易氧化变黄。在较高的出料温度下与空气接触,易氧化变黄。还可以使用加入料桶的切片不冷却而还可以使用加入料桶的切片不冷却而保持一定的温度,进行热料纺丝,并通入热氮气流进行循保持一定的温度,进行热料纺丝,并通入热氮气流进行循环,进一
10、步干燥。环,进一步干燥。NONWOVEN 熔融挤压:熔融挤压:固体切片进入螺杆后,首先在螺杆进料段被输送和预热,继而经螺杆压缩段压实、排气并逐渐熔化,然后在螺杆计量段中进一步混和塑化,并达到一定的温度,以一定的压力输送至后道工序。NONWOVEN NONWOVEN入流区孔流区出流区挤出膨化胀大流动速度急剧增大,动能增流动速度急剧增大,动能增加。分子构象发生改变,贮加。分子构象发生改变,贮存变形弹性能,存变形弹性能,“入口效应入口效应”流速不同,靠近孔壁速度小流速不同,靠近孔壁速度小,孔中心速度大,存在径向,孔中心速度大,存在径向速度梯度。速度梯度。聚合物熔体从微孔挤出后即聚合物熔体从微孔挤出后
11、即产生产生“膨化胀大膨化胀大”现象,其现象,其原因是高弹形变的迅速恢复原因是高弹形变的迅速恢复。直径较大的空间直径较大的空间 较小的微孔较小的微孔NONWOVENNONWOVENNONWOVEN纺丝成网的主要设备纺丝成网的主要设备螺杆挤压机螺杆挤压机NONWOVENNONWOVENNONWOVEN 纺丝成网工艺一般使用单螺杆挤出机,主要由等构成。NONWOVENNONWOVENNONWOVENv 由由电动机、联轴或皮带及皮带轮、减速箱、轴承及减速箱电动机、联轴或皮带及皮带轮、减速箱、轴承及减速箱冷却系统等组成冷却系统等组成。v 通常使用通常使用,功率大小取决于,功率大小取决于挤出物料的品种、非
12、织造布的生产能力及螺杆结构等因素。挤出物料的品种、非织造布的生产能力及螺杆结构等因素。v 对于年产对于年产3000t的的PP纺粘生产线或年产纺粘生产线或年产3500t的的PET纺粘生纺粘生产线,挤出机电动机的功率约为产线,挤出机电动机的功率约为160180kw。v 其传动系统应保持挤出机机头的熔体压力始终处于基本稳其传动系统应保持挤出机机头的熔体压力始终处于基本稳定,从而实现纤维细度均匀不变。定,从而实现纤维细度均匀不变。NONWOVENv NONWOVEN。风冷却是在每个加热段。风冷却是在每个加热段设一台小型鼓风机,并在加热器的内或外表面设一定的沟槽,设一台小型鼓风机,并在加热器的内或外表面
13、设一定的沟槽,以提高冷却效果,提高加热均匀性,防止空气无规则流动。以提高冷却效果,提高加热均匀性,防止空气无规则流动。v 水冷却是在加热器内侧装设水管或水环,用通入的冷却水进行水冷却是在加热器内侧装设水管或水环,用通入的冷却水进行冷却,冷却水的通入量用电磁阀控制。冷却,冷却水的通入量用电磁阀控制。冷却水套中通入冷却水套中通入1530的软水或自来水,防止物料过早受热变粘而堵塞下料口,以提的软水或自来水,防止物料过早受热变粘而堵塞下料口,以提高进料能力。另一方面,冷却水套也能阻止挤出机机身的热量高进料能力。另一方面,冷却水套也能阻止挤出机机身的热量传至螺杆的止推轴承与减速器,确保传动系统正常工做。
14、传至螺杆的止推轴承与减速器,确保传动系统正常工做。NONWOVEN等距不等深螺杆等距不等深螺杆 不等深不等距螺杆不等深不等距螺杆 Add Your Text等深不等距等深不等距 长区渐变型螺杆短区渐变型螺杆突变型螺杆计量型螺杆NONWOVENv单螺杆挤出机的规格单螺杆挤出机的规格NONWOVEN渐变型:等距不等深渐变型:等距不等深渐变型:等深不等距渐变型:等深不等距NONWOVEN 突变型突变型鱼雷头螺杆鱼雷头螺杆NONWOVEN螺距螺距长径比长径比螺槽深螺槽深度度螺杆分段与螺杆分段与分段长度分段长度螺杆直径螺杆直径压缩比压缩比NONWOVEN 通常指螺杆的外径,对挤出机有决定性的影响,直通常
15、指螺杆的外径,对挤出机有决定性的影响,直径加大,挤出机产量增加,但加热和驱动能耗均增加。径加大,挤出机产量增加,但加热和驱动能耗均增加。螺杆分段示意图螺杆分段示意图 螺杆工作部分尺寸螺杆工作部分尺寸DNONWOVEN 指螺杆工作长度指螺杆工作长度(不包括鱼雷头及附件不包括鱼雷头及附件)与外径之比。与外径之比。聚合物切片在这个工作长度上被加热熔化、压缩和输送。聚合物切片在这个工作长度上被加热熔化、压缩和输送。加热面积和切片停留时间都与螺杆长度成正比。加热面积和切片停留时间都与螺杆长度成正比。若。若,同时,机械制造难度加大,所以,同时,机械制造难度加大,所以,。目前,加工塑料的螺杆目前,加工塑料的
16、螺杆L/D一般为一般为1520,加工纤维,加工纤维时,时,L/D一般为一般为2030,甚至高达,甚至高达35,常用的是,常用的是2530。LNONWOVEN 。等距不等深螺杆的压缩比可用下式计算:。等距不等深螺杆的压缩比可用下式计算:主要取决于聚合物性质、状态和切片截面形状,通主要取决于聚合物性质、状态和切片截面形状,通常为常为2.53.5,加工,加工PET时,时,常采用常采用3.0左右,加工左右,加工PP时,时,最小为最小为2.8。222212dDdD式中:D螺杆直径 d1进料口螺杆根径 d2出料口螺杆根径 NONWOVEN 螺杆直径一定时,螺距决定了螺杆的螺旋角,由此影螺杆直径一定时,螺距
17、决定了螺杆的螺旋角,由此影响螺纹的推进力。通常螺杆的螺旋角取响螺纹的推进力。通常螺杆的螺旋角取1738。螺槽深度对产量和质量均有较大的影响螺槽深度对产量和质量均有较大的影响。加工。加工PET时一般采用浅槽螺杆。时一般采用浅槽螺杆。SH1H2NONWOVEN 衡量挤出的重要参数,特别是在计量段,对螺杆挤衡量挤出的重要参数,特别是在计量段,对螺杆挤出机的产量影响很大。出机的产量影响很大。通常,漏流流量与间隙的三次方成正比,所以,通常,漏流流量与间隙的三次方成正比,所以,通常,小螺杆间隙应小于通常,小螺杆间隙应小于0.002D,大螺杆应小于,大螺杆应小于0.005D。间隙过大,漏流增加,挤出机压力不
18、稳,波动间隙过大,漏流增加,挤出机压力不稳,波动大。大。NONWOVEN 螺杆分螺杆分进料段、压缩段和计量段进料段、压缩段和计量段,三段长度的分配,三段长度的分配。加工塑料等非结晶聚合物时,由于此类聚合物没有加工塑料等非结晶聚合物时,由于此类聚合物没有明显的熔点,而且有明显的高弹形变,因此需要螺杆的明显的熔点,而且有明显的高弹形变,因此需要螺杆的压缩段较长,一般为螺杆全长的压缩段较长,一般为螺杆全长的5055,聚合物切片,聚合物切片原料在一个较长的距离内逐渐被压缩、软化至熔融。原料在一个较长的距离内逐渐被压缩、软化至熔融。结晶型的成纤高聚物有熔点,而无明显的高弹形变,结晶型的成纤高聚物有熔点,
19、而无明显的高弹形变,加工此类聚合物的螺杆的压缩段较短。如加工加工此类聚合物的螺杆的压缩段较短。如加工PET仅为仅为螺杆直径的螺杆直径的45倍。倍。NONWOVEN物料特性 特点 作用 NONWOVEN熔体在均化段输送中的流动形式熔体在均化段输送中的流动形式NONWOVEN(1 1)正流(顺流)正流(顺流)也是也是“拖曳流动拖曳流动”,是沿着螺槽向机头方向,是沿着螺槽向机头方向的流动,是螺杆旋转时螺纹斜棱的的流动,是螺杆旋转时螺纹斜棱的NONWOVEN 也是也是“压力流动压力流动”,流动方向与正流相反,流动方向与正流相反,是由是由机头、口模、过滤网等对塑料反压所引起的结果。机头、口模、过滤网等对
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