使用熔體過濾器優(yōu)化紡粘無紡布生產(chǎn)工藝

工藝簡介

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

大部分是無紡布生產(chǎn)的基本材料是塑料顆粒，它們通過混合和配料系統(tǒng)后被輸送到擠出機。擠出機塑化并均勻化塑料熔體。經(jīng)過過濾后，塑料熔體流入熔體泵。過濾系統(tǒng)包括真實的過濾介質(zhì)，大部分為篩網(wǎng)，篩網(wǎng)截留污染沉積物。過濾系統(tǒng)的基本要求是：當用干凈的濾網(wǎng)或濾芯替換污染的濾網(wǎng)或濾芯時，不會造成熔體流動中斷或減少，進而影響生產(chǎn)過程。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。根據(jù)不同的工藝，有不同的紡絲束設(shè)計。紡絲束包括許多紡絲泵，塑料纖維通過紡絲泵進行紡絲。

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

紡絲組件過濾器的細度越小 （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濾器必須在污染物到達紡絲包過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濾器之間的時間間隔。

圖2和圖3：Neumag紡粘生產(chǎn)線

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)計和下游生產(chǎn)線部分的設(shè)計有很大的不同。

在熔體噴出過程中，熔體被直接注入到一個高溫(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沉積屏，在那里它們與周圍的冷空氣接觸。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方向，所產(chǎn)生的無紡布就能達到所要求的均勻性。采用熔融吹制法生產(chǎn)的無紡布的特點是微纖維的隨機分布，具有較低的平均撕裂強度和一個大的表面，保證具有優(yōu)良的絕緣性能和過濾性能。

在熔融噴出過程中，熔體大多被加熱到非常高的溫度，以保持流動特性。因此，重要的是熔體通道的設(shè)計，特別是紡絲束的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，以確保更好的熔體流動。流速過低甚至出現(xiàn)死點都不可避免地導(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)生的降解材料會導(dǎo)致網(wǎng)孔或結(jié)塊。這可以使它有必要清洗運輸帶，這涉及到停止整個生產(chǎn)線。

圖4和圖5：纖維沉積在無紡布上

通過紡粘工藝，將長絲擠壓到冷空氣流中。由于空氣流動或靜電電荷，直到無紡布生產(chǎn)開始后纖維才會沉積在穿孔沉積帶上并粘在一起，同時空氣從傳送帶下面排出。傳送帶將纖維輸送到更遠的地方，這樣纖維就可以卷繞起來。單絲保持為無窮纖維，纖維直徑比熔融吹制工藝高(15-35 μm)。與熔噴過程相似，其纖維結(jié)構(gòu)是隨機的，但通常具有高透光性和透氣性以及高儲液能力。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)過程中，由于工藝類型的不同，擠壓和沉積之間的過程控制有相當大的差異。

在“Reicofil”生產(chǎn)工藝中網(wǎng)幅寬度的空氣通過文丘里區(qū)（Venturi-zone）被吸入。在下面的區(qū)域中纖維通過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。通過旋轉(zhuǎn)梁、萃取射流和沉積帶的位置變化，實現(xiàn)高度的靈活性。同一條生產(chǎn)線可用于生產(chǎn)大量不同的產(chǎn)品，且更換時間短。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)快速增長的非織造市場。

無紡布生產(chǎn)工藝中的熔體過濾

在無紡布生產(chǎn)中，熔體過濾的主要目的應(yīng)該是防止噴絲頭或紡絲梁上的孔堵塞，因為即使是非常少量的孔堵塞也必須更換模具，并可能導(dǎo)致整個生產(chǎn)線的關(guān)閉。每一根缺失的細絲都會導(dǎo)致無紡布網(wǎng)出現(xiàn)細小的斑點或不規(guī)則瑕疵。與紡紗或短纖維紡紗不同，在非織造制造中，噴絲頭在操作過程中通常不會發(fā)生變化。

要求的過濾細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，對于土工織物，可見的沉積物是可以容忍的，而對于醫(yī)療產(chǎn)品，任何微小的外來物質(zhì)都必須排除在外。旋壓式過濾器的細度必須根據(jù)終產(chǎn)品和長絲直徑的要求來確定。在這種情況下，典型的細度范圍為20到75μm。

由于在大多數(shù)情況下，旋轉(zhuǎn)包過濾器只能在生產(chǎn)線關(guān)閉時更換，必須通過使用上游熔體過濾器來消除過濾器上的壓力。通常，附加熔體過濾器的細度在紡絲組件過濾器的篩細度范圍內(nèi)，甚至更低，確保熔體過濾器有更長的使用壽命。在選擇過濾器類型時，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、熔體停留時間過長或由篩網(wǎng)改變或氧化熔體顆粒引入的空氣會導(dǎo)致聚合物降解，從而改變物質(zhì)流動特性。一般來說，污染物在模切處堆積會造成非織造布網(wǎng)的質(zhì)量缺陷，而為了清潔沉積區(qū)域，就需要不時地關(guān)閉生產(chǎn)線。

的從經(jīng)濟效益方面考慮，尤其是在原材料價格和運營成本不斷上漲的背景下，過濾變得越來越重要。通過適當?shù)氖侄?，延長更換旋轉(zhuǎn)包過濾元件的間隔時間和提高產(chǎn)品質(zhì)量，進而實現(xiàn)節(jié)約成本。在這種情況下，投資成本和經(jīng)營成本也必須考慮在內(nèi)。熔體過濾技術(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)省下來的成本，都可以帶來巨大的投資回報，即使對于投資成本很高的過濾系統(tǒng)也是如此。通常一個高效的熔體過濾系統(tǒng)的投資回報大多少于12個月。

Rotary Filtration Systems德國格諾斯全自動換網(wǎng)過濾器

德國格諾斯全自動熔體過濾器SFXmagnus系列

SFX系列過濾系統(tǒng)的重要特點是濾網(wǎng)有效面積，以及設(shè)計緊湊，操作容易，換網(wǎng)過程對產(chǎn)品質(zhì)量沒有任何影響。熔體和污染物的停留時間都很短(<1分鐘)。

SFX系列的設(shè)計基于格諾斯專/利的旋轉(zhuǎn)技術(shù)，其特點是一個過濾盤在兩個過濾塊之間旋轉(zhuǎn)。過濾盤*被過濾塊封裝，更大程度地降低外部對過濾系統(tǒng)中熔體的影響。濾網(wǎng)位于濾盤上的環(huán)形圖案中。

SFX系列基于非常硬和平的金屬密封，沒有任何密封元件，這使得該系統(tǒng)運行時幾乎沒有磨損。當過濾器上游有一定的壓力時，過濾器被索引(大約8度角)通過液壓或氣動驅(qū)動。

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

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

德國格諾斯全自動熔體過濾器RSFgenius系列

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

RSF系列產(chǎn)品包括三個主要部分-進口塊，出口塊和一個過濾器盤之間旋轉(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)位于過濾盤上的環(huán)形部分，通過熔體通道移動。當熔體流過濾網(wǎng)時，污染物顆粒被攔截，壓差略有增加。控制系統(tǒng)對壓力的增加作出反應(yīng)，使過濾盤的指數(shù)上升1-2角度。因此，被污染的濾網(wǎng)連續(xù)地離開熔體通道，而同時清潔的濾網(wǎng)被送入熔體通道，有效的過濾區(qū)域不變。由于這種操作方式，過濾系統(tǒng)運行過程持續(xù)不中斷，壓力保持不變。標準情況下，過濾器壓差的變化大2bar，同時可為嚴苛的應(yīng)用提供定制。

在被污染的濾網(wǎng)重新進入熔體通道之前，將被清洗，通過高壓清洗系統(tǒng)污染物。，已過濾的熔體從出口塊取出，虹吸到液壓驅(qū)動的活塞中，然后以高壓和高速從后面射出，通過過濾盤和篩網(wǎng)進入進口塊。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(=清洗強度)可以自由調(diào)節(jié)，進而實現(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)過濾細度可重復(fù)使用多達400次。這使得一個全自動過濾(不需要任何操作員的注意)可能在一些應(yīng)用幾個月。

在這之后，因為機械原因必須更換濾網(wǎng)。得益于過濾系統(tǒng)的專/利操作方式，進行換網(wǎng)的同時，不會對生產(chǎn)過程產(chǎn)生任何負面影響。根據(jù)線的大小，進行一次完整的濾網(wǎng)更換大約需要15分鐘，可由車間操作人員進行，不影響生產(chǎn)過程。

直接使用回收料

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

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

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

結(jié)論

無紡布的生產(chǎn)對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，必須使用過濾系統(tǒng)或換網(wǎng)過濾器。然而這些設(shè)備有可能會導(dǎo)致在濾波器變化過程中的處理干擾。由德國格諾斯Gneuss生產(chǎn)的SFXmagnus和RSFgenius換網(wǎng)過濾器，能夠*避免處理干擾的系統(tǒng)。因此，確保了無紡布制造商在使用回收料的同時，絲毫不降低產(chǎn)品品質(zhì)，增加停機時間，為無紡布制造商提供了大幅降低成本的可能性。