1概述
紡熔非織造材料是最重要的非織造材料之一,目前全球紡熔非織造材料的產量約占全部非織造材料的50%。我國是世界最大的紡熔非織造材料生產國,2008年的產能達到127萬t,實際產量已經超過87萬t,超過全球其他地區紡熔非織造材料總量的25%。后整理生產技術已經廣泛應用于紡織、服裝面料甚至絲綢等產品的生產加工中,成為企業獲取產品和技術的相對競爭優勢、實現企業持續穩定發展的重要手段。
隨著非織造材料市場競爭的日趨激烈,后整理技術已經逐漸在非織造材料行業中得到推廣應用并成為提高產品附加值,規避產品同質化競爭,實現差異化的重要技術手段。但是,由于非織造材料生產采用的原料、生產工藝與產品的最終用途和傳統的紡織及絲綢產品有較大差異,因此只有結合非織造材料的技術特點,將目前較為成熟的后整理技術進行消化、吸收再創新,才能實現非織造產品的價值提手卜。本文以紡粘法和熔噴法非織造材料為重點,討論后整理技術在其生產中的應用。
2紡熔非織造材料后整理的類型
對產品進行后整理就是在生產線的纖網固結成布后,采用適當的方法使產品改性,從而具備特定的功能。廣義的非織造材料產品后整理技術包括抗靜電阻隔液體吸收抗老化、防污、防滑、剝離、阻燃、衛生、芳香、柔軟、定形、燒毛、壓光等纖網成布后的整理及后加工(如印花、打孔、復合等)技術。
常規的后整理方法包括使用整理劑的化學整理和不使用整理劑的物理整理兩大類。如熔噴布的駐極處理和等離子體法是干式的物理整理技術。根據后整理裝置放置的位置,可以分為“在線整理”及“離線整理”兩種。
在線整理就是將整理設備布置在生產線的主流程中,即在纖網固結設備(如熱軋機、針刺機、水刺系統)與卷繞機之間,整理過程隨著產品形成過程一氣呵成。
在線整理設備簡單。僅需配套整理劑施加設備和干燥裝置,運行管理較為容易,產品利用率較高,衛生條件較好。但處理工藝會與正常
離線整理就是非織造材料在生產線上制造好,離開生產線后、再在另外的后整理生產線上進行加工、整理。離線整理生產線除了要配套一種或多種整理劑施加設備及干燥裝置外,還要增加退卷裝置及卷繞裝置。由于配置不受場地限制,功能較為完備,不影響原來生產線的運行,能以靈活優化的工藝實現產品整理,產品質量有保障。但離線整理需要另外占用場地和增加崗位人員編制,運行管理較復雜,由于要反復中轉運輸,原料損耗較大,產品出現污染的機會增大。離線整理特別適用于帶液量大、干燥時間長的產品整理。
3紡熔非織造材料在線后整理裝置及技術
3.1整理劑施加設備
把整理劑施加到非織造材料上去的方法有很多,常用的有噴淋法、涂層法和浸軋法等3種。
(1)噴淋設備
噴淋設備主要有壓力霧化型噴淋設備、離心霧化式噴淋設備兩種。其中壓力霧化型噴淋設備是在水泵以一定的壓力將處理液輸送給噴嘴后,被同時送至噴嘴的壓縮空氣霧化,然后噴在非織造材料的表面(單面或雙面),達到噴淋處理液的目的。該方法所用的設備簡單,主要用于處理液黏度較低的場合,適用于一些要求不高的產品加工。而離心霧化式噴淋設備是依靠噴盤高速(約4500r/min)旋轉時所產生的離心力作用,使處理液加速,并在高速運動中與空氣碰撞分散成很小的液滴,從而達到霧化的目的。
(2)涂層設備
涂層設備主要有KissRoll(吻油輥)型涂布設備、泡沫涂層設備等。其中KissRoll型涂布機是一種用途廣泛的涂布設備,除了單輥的基本型外,還衍生出多種不同用途的機型。因此,能適應不同黏度、不同速度、不同施加量的產品處理。
此外,根據涂料的施加層方式,涂層設備有刮刀式、光輥式、網紋輥式、圓網式等多種,當所涂布的是膠料時,常用作涂層復合設備。
(3)浸軋設備
浸軋設備適用于帶液量大、整理劑黏度高的大定量非織造材料整理,一般
3.2干燥裝置
加熱干燥就是利用熱能加熱產品,使其中的水分升溫、氣化,達到脫水干燥的目的。常用的干燥方法有輻射式干燥與遠紅外干燥、熱風(氣流)干燥、烘筒干燥和熱風穿透式干燥等。
(1)遠紅外干燥
遠紅外干燥是利用紅外線輻射原理而設計的干燥設備,水在吸收紅外線輻射的能量后,本身將}皮加熱、升溫成為蒸汽揮發,使產品得到干燥。
(2)熱風(氣流)干燥
熱風干燥就是利用熱氣流的能量使產品中的水分被加熱、升溫蒸發,并被氣流帶走。為提高干燥效率,產品要在干燥設備中停留較長的時間,干燥箱體的尺寸較大。熱風干燥過程較為溫和,溫度均勻,干燥后的產品仍保持良好的手感,因此,熱風干燥目前仍是非織造材料的后處理干燥較為普遍使用的工藝。
(3)烘筒式干燥
烘筒(缸)式干燥就是讓含濕量較高的非織造材料直接緊貼高溫的烘筒表面,通過熱傳導使非織造材料升溫,從而使其中的水分氣化蒸發,達到干燥目的,這也是非織造材料后整理生產線中較常用的一種干燥設備。
(4)熱風穿透式干燥
熱風穿透干燥采用了空氣對流的原理,讓熱空氣直接穿透覆蓋在開孔圓網表面的非織造材料,同肘將熱量傳遞給非織造材料以蒸發水分,并將水分帶走,實現了高效的傳熱、傳質過程,使產品快速干燥。
4紡熔非織造材料的離線復合加工技術
離線復合加工技術是目前采用最多的一種提高產品附加值的工藝生產技術,它具有靈活、方便、適應性廣等特點,多種材料、不同工藝的復合加工,可以制造出很多性能優異的新材料。常用的離線復合的方法有熱軋復合、超聲波復合、淋膜復合、熱熔膠復合等。
(1)熱軋復合
熱軋復合是采用熱軋機將多層材料固結在一起的常用的復合工藝。熱軋復合可以有較高的生產速度,工藝成熟、可靠,運行管理也較為簡單,產品有較高的強力和較好的阻隔性能。為了保證粘合強度,各層材料的熔點不能相差太大,且產品的總克重在150g/m2以下比較適合。該工藝的缺點是產品經過熱軋
(2)超聲波復合
超聲波復合是利用超聲波對多層材料進行固結的工藝。采用超聲波復合工藝時,對各層材料的熔點要求不嚴格,適用于熔點相差較大的材料(如非織造材料與金屬膜等),該生產工藝的運行管理也較為簡單。超聲波焊接縫合技術廣泛應用干口罩、帽子、衣服、購物袋等制品的生產。超聲波復合有較高的生產速度,產品有較高的強力和較好的阻隔性能,通過改變模具的形狀還能在產品上形成美觀的花紋,也便于產品的回收處理;但產品的強度不如熱軋粘合,對各層材料的表面清潔狀態也有較高的要求。
(3)淋膜復合
淋膜復合是將多層材料進行固結復合,制造高阻隔性能產品的重要方法。在實際生產中可有“一布一膜”、“兩布一膜”及“三布兩膜”等復合方式。淋膜復合的工藝也比較成熟、膜層的厚度可控性強,并且可有較高的生產速度(100m/min左右),運行管理也較為簡單,產品有較高的強力和很好的阻隔性能。
采用淋膜復合工藝時,膜層材料一般為熔點較低的PE而常用的PP、PET非織造材料基材的熔點都較高PE熔體的溫度不會導致其他材料受損,因此對各層材料的熔點要求不嚴格,但對基材的均勻度要求較嚴,不允許有破洞或嚴重的稀網缺陷。以免在加工過程中發生“漏漿”現象。一般情況下,采用淋膜復合的基材克重宜≥18g/m2。
淋膜復合系統主要由上料系統、螺桿擠壓機、擠出箱體(模頭)、冷卻裝置、退卷裝置、卷繞裝置等組成。
(4)熱熔膠復合
熱熔膠復合是和用加熱后熱熔膠的流動性浸潤被粘物品的表面,降溫冷卻后會固化或反應固化而實現粘合。熱熔膠噴膠
熱熔膠復合工藝的主要特點有粘結速度快、不含溶劑、生產過程工藝簡單等,可用于多種材料如非織造材料、紡織品、紙張、金屬膜、塑料膜、包裝材料等的加工中。
常用的熱熔膠粘合劑有PA、EVA、PU、TPU等,典型的工作溫度在180~230℃,黏度范圍在3000~150000cPs。
熱熔膠復合生產線主要由退卷裝置(2套)、噴膠設備(2套)、復合裝置、分切卷繞裝置組成,裝機容量較小。同時熱熔膠噴涂與涂布法相比,具有生產速度快、效率高、施膠量小、調節容易、成本低、設備占地小、投資回收期短等優點。
熱熔膠復合產品具有手感柔軟、屏蔽性強、阻隔能力高、透氣性能好等優點,而且透氣不透液,斷裂強力比傳統復合工藝大,是制作防護用品、嬰兒尿布、婦女衛生巾等的優質材料,還可廣泛用于包裝、醫藥、汽車、服裝、電子等領域。
5結語
紡熔非織造材料的后整理技術已經成為國際知名跨國公司提高產品市場競爭力的重要手段,但在我國的應用推廣及創新工作才剛剛起步。企業可以根據自身的生產線及市場特點,靈活選用不同的后整理技術和裝備,以提高自身的競爭優勢,取得最佳經濟效益。同時,由于在后整理生產過程中,需要應用一些染化料、油劑和交聯劑等對人體健康有害的物質,需加強安全防護。
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