熔喷聚乳酸非织造材料工艺与过滤性能研究

很有用的新东西哦,值得一看

维普资讯

2 0第 5期 0 5年

产业用纺织品

研究报告

il _ ●j

|謦雾薄菠殷 吴璞

j |÷|’ r I _|| |● - 一’ r t— z j。 落 -|』过 ’

j亭红 .飞 产 砌 I糯

摘

要：通过实验和分析，明了聚乳酸在熔喷工艺上应用的可行性，证并通过优化工艺参数研制出过滤性能良 好的熔喷聚乳酸非织造材料，讨论了主要工艺参数 (气流速度、接收距离以及驻极 )熔喷聚乳酸非对织造材料过滤性能的影响。

关键词：熔喷法非织造布，聚乳酸，工艺，过滤性能中图分类号：S7 . 1 T 1 8 4文献标识码： A文章编号：04— 0 3 20 )5- 09一 4 10 79 (05 0 0 1 o

随着人类环保和石油危机意识的不断提高，大量使用的用即弃产品的环保性和可持续性逐渐得到人们的重视。其中一类重要的产品熔喷聚乳酸非织造材料就是以一种绿色的、可再生并可生物降

喷聚乳酸非织造材料，并讨论了工艺参数对熔喷聚乳酸非织造材料过滤性能的影响。

1实验部分 1 1原料 .

解的高聚物聚乳酸为原料，通过熔喷法(一步成网法)加工而成的具有超细纤维结构的非织造材料。

De rH ie .MteH等人曾对熔喷聚乳酸非织造材 t t r l l料进行过初步的研究，认为聚乳酸可以应用于熔喷工艺，由于所用原料和工艺方面的问题，验结但实

聚乳酸切片( - L异构体占9%摩尔分数) 512实验设备和仪器、

() 1实验设备东华大学非织造研究发展中心自行设计的熔喷非织造成网系统。

果不理想，形成的纤网基本没用途。后来的研究人员对熔喷聚乳酸非织造材料的工艺过程和生产

要求进行了比较详细的研究，步探讨了工艺参数初

() 2实验仪器

对纤网性能的影响，并指出该工艺需要而且值得进一

R 30旋转式流变仪， L 1 S0 R 1B流动速度测定仪， S 82差式扫描热分析仪， D C 2e织物厚度仪， M- J S 50 L 60 V数字化、高低真空扫描电镜，M流体孔径 PI仪， L钠焰法滤料效率检测台。 NJ1 3性能测试 .

步研究。熔喷非织造材料最早应用于过滤材料

领域，这也是目前熔喷非织造材料应用最广泛的领域之一

,主要是利用其超细纤维的结构。但在很多场合还要对其进行适当的处理以更好地满足过滤需要 J。因此，在探索和优化聚乳酸熔喷工艺的同时，研究工艺与产品过滤性能间的关系，提高纤网的过滤性能是一个非常有意义的课题。

纤网孔径及其孔径分布按 A T标准测定， SM纤

网的 0 3I . L . m粉尘过滤效率按 G 66-5标准测 B 168定， m粉尘过滤效率按 G/ 6619 5 B T22 -92标准测定。

本文在现有研究工作的基础上，通过大量的实验和分析，优化工艺参数以研制过滤性能良好的熔

1 4熔喷聚乳酸非织造材料加工工艺流程 .

空压机一空气加热器一气体分配装置] 研究为上海市科技发展基金项目(号 0 1136。本编 23 2 ) 1收稿日期：04一I - 3 20 l 0作者简介：叶红，, 7渠女 1 8年生， 9在读博士研究生。从事熔喷非织造材料工艺与性能的研究。

聚酸片燥( )滤计j乳切烘一饕一一量过熔喷模头组合件一熔体细流拉伸一冷却一接收一卷绕一

1— 9

很有用的新东西哦,值得一看

维普资讯

研究报告

产业用纺织品

总第 16期 7

23 1纤网孔径对纤网过滤效率的影响 ..

2结果与讨论21选用的聚乳酸在熔喷工艺上应用的可行性分 .析

如图 1所示的实验结果证明，随着纤网孔径的

增大，过滤效率降低，纤网孔径在 1 2 6~ 7内对过滤效率影响很大。

范围

该聚乳酸是一种热塑性聚合物，- L异构体占9%摩尔分数， 5其他物理指标测试结果如表 1所示，可以确定所选用的聚乳酸满足熔喷工艺的基本要求。表 1聚乳酸的物理特征哥较 j鐾宝捌

纤网孔径(m p)

22熔喷聚乳酸非织造材料加工工艺参数 .熔喷非织造材料的加工工艺参数很多，主要包

图 1熔喷聚乳酸非织造材料孔径与

过滤效率关系

括聚合物熔体挤出量、模头和螺杆温度、气流速度(压力 )和温度以及接收距离。其中模头、杆和螺气流温度取决于选用的原料，依据原料的物理性能设定。在综合考虑产量和纤网性能基础上，聚合物熔体挤出量设定为 0 0/孔 i) .6g ( mn。 23熔喷聚乳酸非织造材料的过滤性能 .熔喷非织造材料具有纤维细、网

孔隙多而尺纤

但是纤网的孔径与加工工艺无直接关系，无法直接通过调整工艺参数来控制纤网孔径以预测过滤效率。研究表明【,网孔径 (均值 )纤维 4纤]平与的线密度和纤网密度有下列函数关系：=

( 1一

c c ) )

() 1、

式中：——平均孔径； J Dd广纤维直径； c——纤网密度；

寸小等特点，非常适用于过滤材料。通过大量的实验和工艺优化，制的熔喷聚乳酸非织造材料具有研较好的过滤性能。在本研究中，对聚乳酸熔喷非织造材料进行了血液过滤实验、,尘过滤实验 5p m粉

c——纤网密度的函数 )fc ( )=

以及 03— . ( . 05中值)粉尘过滤实验，测试结果如表 2所示。表 2聚乳酸熔喷非织造材料血液和粉尘过滤结果

由() 1式也可以得出 D~ d关系。本实验结果如图 2所示，与该理论基本吻合。

E

eQ

匿

纤维直径 dg (m)

注：测试样品编号 5。 0

从过滤机理分析，纤网的过滤效率与纤网的孔径以及是否驻极有直接的关系。一

图2熔喷聚乳酸非织造材料纤维与纤网孔径关系

2一 O

很有用的新东西哦,值得一看

维普资讯

20 0 5年第 5期

产业用纺织品

研究报告

由此可见，熔喷聚乳酸非织造材料的过滤效率是纤维线密度和纤网密度的函数，而上述两个指标

一gⅢ毯 I,一 I图 4表明，—气流嚣 P≤0 4 P在压力 .4 M a实验范

围内，随着 P的增加，维变细， P≤0 4 P 纤在 .0M a

可以直接通过工艺参数的设定和调节来改变。2 3 1 1纤维线密度 . . .

时线密度下降非常明显， P再增加时，当纤维线密度变小的幅度大大减少。但纤维不是随着 P的不断增加而一直变小， P= .6MP当 0 5 a时，维直径纤不但没有减小反而有很大的增加，是因为 P太这

在根据所选用的聚乳酸原料的流变性能确定

各区温度和气流温度之后，与纤维线密度相关的工

艺参数主要有接收距离( C ) D D和气流速度。() 1接收距离对纤维线密度的影响 Rn a .rse adlR Bee等人在接收距离对纤维 l直径的影响方面作了很多的研究。研究结果表明 (图3如所示 )在接收距离为 l0m处纤维的速， 1 m度和

气流的速度基本相等，即此时纤维的加速度接近于零，维的线密度也趋于稳定。在本实验中，纤 接收距离为 l0m m时纤维最细，直径平均值为 1其2 6 p n . a。

大会使得熔体在刚出喷嘴时就即刻被吹断，熔体得不到牵伸而成为粗短的纤维或料点，这种现象对纤网的综合性能非常不利，因此要尽量避免其发生。

此外，还应考虑尽量降低能耗，需要选择适当的 P值。在本实验中， 04 P P= .4M a时纤网过滤性能最佳。 2 3 12纤网密度 ...

纤网密度是影响纤网过滤效率的一个重要因 素。与纤网密度密切相关的工艺参数是接收距离。

在其他工艺参数一定的条件下，随着接收距离的增加，纤维飞向成网帘的速度降低，因此纤网中会产生更多的孔隙，网的蓬松度增加，纤此外由于纤网中纤维的线密度也随着接收距离的增加而减小，所以纤网的密度逐渐变小，实验结果如图 5所示。

g

图 3气流速度和纤维速度 ( 平均值 ) MD在方向的变化

{ 9|窿

() 2气流速度对纤维线密度的影响气流速度也是影响纤维线密度的一个重要参数，在本实验中用气室的静压力来表征。实验结果如图 4所示。图 5纤网密度与接收距离的关系

2 3 2在线驻极 ..

熔喷聚乳酸非织造材料的在线驻极是提高其过滤效率的重要技术。在线驻极就是在熔喷成网

的过程中，利用静电技术将电荷驻入纤维内，借助静电力吸附过滤粒子。经过驻极整理的熔喷聚乳酸非织造材料带有持久的静电，可依靠静电效应捕集微细尘埃颗粒，因此具有过滤效率高，过滤阻力气流压力( a MP )

低等优点。驻极整理后熔喷聚乳酸非织造材料的过滤效率大幅度提高。在本实验中，当其他工艺条

图 4纤维线密度与气流压力的关系

件都相同时驻极前后纤网的粉尘过滤效率有很大一

21一

很有用的新东西哦,值得一看

维普资讯

研究报告

产业用纺织品成为粗短的纤维或料点。

总第 16期 7

的差异，驻极前粉尘过滤效率为 6 .9驻极后 9 4%,的粉尘过滤效率为 9 .5。 99%

() 6随着接收距离的增加，网的密度逐渐减纤小。

3结论 () 1聚乳酸在熔喷工艺上的应用是切实可行

( )线驻极可使熔喷聚乳

酸非织造材料的 7在

粉尘过滤效率大幅度提高，在本实验中驻极前粉尘过滤效率为 6 .9的纤网， 94%驻极后的粉尘过滤效率可达 9 .5。 99%

的，并且所研制的熔喷聚乳酸非织造材料具有较好的过滤性能。

( )网孔径对纤网过滤效率有直接的影响， 2纤

参

考

文

献

随着纤网孔径的增大，过滤效率降低，纤网孔径在l 2 a围内对过滤效率影响很大。 6— 7pn范

[] De r .M i r nr s rb l si eb w 1 ieH t Oe,A de ojo k .M l l n l a K iw toF b c fo a r s rm B o e rd l P lmes I tr a o a i id ga a e oy r. ne n t n l b i

() 3熔喷聚乳酸非织造材料的过滤效率是纤维线密度和纤网密度的函数，而上述两个指标可以直接通过工艺参数的设定和调节来改变。在根据所选用的聚乳酸原料的流变性能确定各区温度和

N n o e o r a, 0 1 S r g:1 o w vnJu l 2 0, p n n i 1—1 6

[] Q 2 uY H,K .,1 Ivsgt no e l n eQ F re neta o n M lBo I ii t wP ll t cd N n o e rc s.见 Poedns o oya i A i o w vn Po es ee rce ig f te T xi ntue 8 r r ofrne上海 . h ete Isi t 3d Wol C neec . l t d2 0 . 1 5—1 5 0 4 06 09

气流温度之后，与纤维线密度相关的工艺参数主要有接收距离和气流速度。() 4在接收距离为 l0m m处纤维的速度和气 1流的速度基本相等，即此时纤维的加速度接近零， 纤维的线密度也趋于稳定。在本实验中，收距离接为 l0 m时纤维最细，平均值为 2 6p 1r a其 ., m。 () 5在实验范围内( P≤04 P )随着气流 .4 M a,压力的增加，纤维变细， P≤04 a在 .0MP时线密度

[]柯勤飞， 3靳向煜主编.非织造学.上海：东华大学出版社，0 4 9 2 0 .2 0

[] P t i - si hr t ztno e l nWe 4 e r n y Ta.C a c rao f lBo b eP g i ae i i M t wP o et Usn Ai F

o rp ri s e ig r lw Te h iu . I tr ain c nq e ne t a n ol

N n o e u a,l 9蹦 l: 6— l o w vnJ rl on 9 9, 3 4

[] R na r e We . i o.F e o ao 5 ad l B se, ne e K l R e hn i rFr tn b m id r g Me bo ig Itr a o a u n l l n . nen t n N n o e J u n l i t w i l o w vn ora,2 0 S mre:2 0 3, u n r 1—2 8

下降非常明显，当气流压力再增加时，纤维线密度减小的幅度大大减小。而气流压力太大会使得熔体在刚出喷嘴时就即刻被吹断，熔体得不到牵伸而

『] R n al rse i r t nN a l o e t u- 6 a d lR B e .Fb Mo o erteC l o d r e e i l c rig n Me B o ig I t n t n l o w v n o r a, l l n . ne a o a N n o e J un l t w r i2 0 S mme:2—3 0 2, u r 7 4

S u y o h l lwn P A No wo e r c s t d n t e Met o L n v n P o e s b a d F l a in P o e t n i rt rp r t o yQ eog K i e, nXag u W a oa dY ap uYhn, eQn i i y, uH i n i B ou f n b n( ow vnR s r n ee p et et, ogu nvrt) N n oe e ac adD vl m n C n r D nhaU i sy e h o e ei

A s at P A( o l t c )i si b r e - o n t h o g ruhep r et n a s .M l bt c: L pl a i ai s ut l f lb w c nl yt o g xe m n a da l i e - r y cc d a e o m t l e o h i n ys tbo L n n o e swhc a o d f t t n p o et sp o u e yo t zn r c s aa tr. lwn P A o w v n ih h sg o l ai r p ryi rd c d b pi ig p o e sp rmees i r o mi

A e a et etem i poes a m t (n l iga e c y d t c o i t cl c r th m m a rcs

pr e r ic dn i vl i, i a ef m d o et一 t s i h n a e s u r ot s n r e o l o.

D Dade ce)w i f ec efttnp pr f eb w L owvnf r r ds C l t t h hi unet lao r eyo m hl nP A nn oe i ae i n er c n l h i ri o t o b a c .c se . u s d

K y od: e b w M )nn oes P A ( o l t c ) poes ft t np p r ew rs m l l n( B ow vn, L pl a i ai, rcs, la o r e y to y cc d i ri o t一

2— 2

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qbnm.html