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使用熔體過濾器優化紡粘無紡布生產工藝

日期:2020-07-28瀏覽:255次

工藝簡介

 

在紡粘生產中,纖維生產和無紡布卷筒生產結合在一起。聚合物通過擠出機進入熔融狀態,熔體通過精細模具排出,並直接沉積在輸送帶上。然後,以這種方式沉積的無紡布被粘合並纏繞起來。

 

大部分是無紡布生產的基本材料是塑料顆粒,它們通過混合和配料係統後被輸送到擠出機。擠出機塑化並均勻化塑料熔體。經過過濾後,塑料熔體流入熔體泵。過濾係統包括真實的過濾介質,大部分為篩網,篩網截留汙染沉積物。過濾係統的基本要求是:當用幹淨的濾網或濾芯替換汙染的濾網或濾芯時,不會造成熔體流動中斷或減少,進而影響生產過程。熔體泵提供壓力提升,並有助於為下遊紡絲梁提供穩定的熔體流動。根據不同的工藝,有不同的紡絲束設計。紡絲束包括許多紡絲泵,塑料纖維通過紡絲泵進行紡絲。

 

紡絲束的設計和準確控製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麵並確保熔體純度。例如,這個過濾器通常由不同的線布層組成。熔體流中的汙染導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,在某些情況下,整個紡紗線必須停止運轉。

 

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,安裝在紡絲束上遊的聚合物熔體過濾器必須在汙染物到達紡絲包過濾器之前盡可能地去除汙染物,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紡粘生產線

 

在非織造布被沉積和粘接之前,根據生產工藝的不同,模具的設計和下遊生產線部分的設計有很大的不同。

 

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。熔體在仍處於液態的情況下被拉伸成微纖維。纖維的直徑範圍為0、5 ~ 30μm,2 ~ 7μm為典型。熱氣流帶著纖維流向一個沉積屏,在那裏它們與周圍的冷空氣接觸。然後纖維冷卻並凝固。氣流撞擊沉積屏;空氣從它的背部排出。由於氣流的紊流和由此造成的隨機方向,所產生的無紡布就能達到所要求的均勻性。采用熔融吹製法生產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麵,保證具有優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,最重要的是熔體通道的設計,特別是紡絲束的內部結構設計,以確保更好的熔體流動。流速過低甚至出現死點都不可避免地導致聚合物熔體的熱降解。由於滴料在旋轉模的板上堆積,因此產生的降解材料會導致網孔或結塊。這可以使它有必要清洗運輸帶,這涉及到停止整個生產線。

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。由於空氣流動或靜電電荷,直到無紡布生產開始後纖維才會沉積在穿孔沉積帶上並粘在一起,同時空氣從傳送帶下麵排出。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,纖維直徑比熔融吹製工藝高(15-35 μm)。與熔噴過程相似,其纖維結構是隨機的,但通常具有高透光性和透氣性以及高儲液能力。與其他紡織結構相比,經整理的非織造布網具有更優良的抗拉強度。紡粘非織造布的應用領域包括例如防水信封,衛生產品或土工織物。

 

在紡粘生產過程中,由於工藝類型的不同,擠壓和沉積之間的過程控製有相當大的差異。

 

在“Reicofil”生產工藝中網幅寬度的空氣通過文丘裏區(Venturi-zone)被吸入。在下麵的區域中纖維通過空氣湍流分離和混合。

 

Neumag公司提供基於Ason紡粘技術的一攬子解決方案。通過旋轉梁、萃取射流和沉積帶的位置變化,實現高度的靈活性。同一條生產線可用於生產大量不同的產品,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,以適應快速增長的非織造市場。

 

無紡布生產工藝中的熔體過濾

在無紡布生產中,熔體過濾的主要目的應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,並可能導致整個生產線的關閉。每一根缺失的細絲都會導致無紡布網出現細小的斑點或不規則瑕疵。與紡紗或短纖維紡紗不同,在非織造製造中,噴絲頭在操作過程中通常不會發生變化。

 

要求的過濾細度是由製造中的非織造布的結構和預期用途所決定的,它們可能有很大的不同。例如,對於土工織物,可見的沉積物是可以容忍的,而對於醫療產品,任何微小的外來物質都必須排除在外。旋壓式過濾器的細度必須根據最終產品和長絲直徑的要求來確定。在這種情況下,典型的細度範圍為20到75μm。

 

由於在大多數情況下,旋轉包過濾器隻能在生產線關閉時更換,必須通過使用上遊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範圍內,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,還應考慮到後者不應引起聚合物結構的任何變化。死點、熔體停留時間過長或由篩網改變或氧化熔體顆粒引入的空氣會導致聚合物降解,從而改變物質流動特性。一般來說,汙染物在模切處堆積會造成非織造布網的質量缺陷,而為了清潔沉積區域,就需要不時地關閉生產線。

 

的從經濟效益方麵考慮,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。通過適當的手段,延長更換旋轉包過濾元件的間隔時間和提高產品質量,進而實現節約成本。在這種情況下,投資成本和經營成本也必須考慮在內。熔體過濾技術可以在許多方麵的應用中使回收材料。由於原材料成本占了製造成本的大部分,任何由於使用便宜的可回收材料而節省下來的成本,都可以帶來巨大的投資回報,即使對於投資成本很高的過濾係統也是如此。通常一個高效的熔體過濾係統的投資回報大多少於12個月。

 

Rotary Filtration Systems德國格諾斯全自動換網過濾器

 

德國格諾斯全自動熔體過濾器SFXmagnus係列

SFX係列過濾係統的重要特點是濾網有效麵積,以及設計緊湊,操作容易,換網過程對產品質量沒有任何影響。熔體和汙染物的停留時間都很短(<1分鍾)。

 

SFX係列的設計基於格諾斯專/利的旋轉技術,其特點是一個過濾盤在兩個過濾塊之間旋轉。過濾盤完全被過濾塊封裝,更大程度地降低外部對過濾係統中熔體的影響。濾網位於濾盤上的環形圖案中。

 

SFX係列基於非常硬和平的金屬密封,沒有任何密封元件,這使得該係統運行時幾乎沒有磨損。當過濾器上遊有一定的壓力時,過濾器被索引(大約8度角)通過液壓或氣動驅動。

 

索引步驟將小部分麵積的濾網引入熔體通道,同時去除小麵積的髒濾網。有效的過濾區域始終保持不變。

 

由於旋轉過濾是小麵積轉動,保證了清洗被汙染的濾網不影響生產加工過程。在係統左側區域,能夠手動更換髒濾網。更換過程也不影響生產加工過程。

 

 

德國格諾斯全自動熔體過濾器RSFgenius係列

在產品質量、成本效益、易於操作和維護方麵,RSFgenius代表了當今市場上所有過濾係統的更高標準。它配備了一個集成的、高效的連續高壓反衝洗係統,允許多達400次使用過濾元件。

 

RSF係列產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。密封依靠是金屬與金屬的密封,縫隙非常狹窄,表麵非常堅硬和平坦。保證與熔體接觸的所有部件不與環境接觸(例如氧氣)。

 

濾網位於過濾盤上的環形部分,通過熔體通道移動。當熔體流過濾網時,汙染物顆粒被攔截,壓差略有增加。控製係統對壓力的增加作出反應,使過濾盤的指數上升1-2角度。因此,被汙染的濾網連續地離開熔體通道,而同時清潔的濾網被送入熔體通道,有效的過濾區域不變。由於這種操作方式,過濾係統運行過程持續不中斷,壓力保持不變。標準情況下,過濾器壓差的變化最大2bar,同時可為嚴苛的應用提供定製。

 

在被汙染的濾網重新進入熔體通道之前,將被清洗,通過高壓清洗係統汙染物。,已過濾的熔體從出口塊取出,虹吸到液壓驅動的活塞中,然後以高壓和高速從後麵射出,通過過濾盤和篩網進入進口塊。每次清洗隻有一小段(大約1%的濾網麵積)。反衝洗活塞的行程(=使用的熔體量)和速度(=清洗強度)可以自由調節,進而實現優化。因此,一方麵清洗是非常有效的,但另一方麵,使用的熔體量是最小的(反衝洗損失最小)。由於采用這種操作方式,篩網幾乎可以100%清洗,根據過濾細度可重複使用多達400次。這使得一個全自動過濾(不需要任何操作員的注意)可能在一些應用幾個月。

 

在這之後,因為機械原因必須更換濾網。得益於過濾係統的專/利操作方式,進行換網的同時,不會對生產過程產生任何負麵影響。根據線的大小,進行一次完整的濾網更換大約需要15分鍾,可由車間操作人員進行,不影響生產過程。

 

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品質量。特別是在這種情況下,選擇一個過濾細度是有用的,它低於必要的紡絲組件的細度,中斷生產的次數應該與為紡絲組件的變化在一個水平。

 

由於沉澱量大,普通的過濾係統的運行成本(由工藝變化和中斷引起)很快就會抵消使用原材料節省下來的資金,因此必須使用全自動和壓力恒定的過濾係統。

 

上述中的德國格諾斯旋轉過濾係統SFXmagnus和RSFgenius的設計確保了這些係統即使在關鍵應用上也能保證過程恒定的過濾。

 

結論

 

無紡布的生產對聚合物熔體的純度和質量提出了苛刻的要求。為了保證聚合物熔體的純度,必須使用過濾係統或換網過濾器。然而這些設備有可能會導致在濾波器變化過程中的處理幹擾。由德國格諾斯Gneuss生產的SFXmagnus和RSFgenius換網過濾器,能夠完全避免處理幹擾的係統。因此,確保了無紡布製造商在使用回收料的同時,絲毫不降低產品品質,增加停機時間,為無紡布製造商提供了大幅降低成本的可能性。

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