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引起無紡布(非織造布)斷絲的因素有哪些

瀏覽次數: 日期:2019年11月13日 10:45
無紡布生產過程中出現斷絲,那么跟引起斷絲的因素有哪些呢?
紡粘法非織造布生產過程的斷絲現象主要與原料,工藝,設備等因素有關:
 1.原料對斷絲出現的影響 
原料的熔融指數MFI的高低會對紡絲過程產生重大影響:MFI過低,熔體的流動性能變差,粘度較大,在紡絲過程中,出口脹大現象明顯、切變速率大,從噴絲孔出來后,熔體細流會由脹大型轉變為破裂型。 
當出現熔體破裂現象后,此時絲條表面不光滑,出現如:波浪形、鯊魚皮型、竹節形、螺旋形、不規則破碎型等形狀的絲跳板。
說明:由于在噴絲孔內靠近孔壁的速度小,在孔中心的速度大,熔體存在徑向速度梯度。 
熔體從噴絲孔噴出后,會出現出口脹大現象,如果徑向膨脹速度梯度過大,會繼續產生高彈形變。當高彈形變達到極限值時,熔體細流就會產生破裂,從而無法成纖。 
破裂型的熔體在破裂后很容易粘附在噴絲板面,最后成熔體滴落。 
原料的熔指MFI偏高,熔體的流動性能好,粘度下降,熔體在紡絲過程中的特性會接近牛頓流體,從噴絲孔出來后,熔體細流會出現收縮(收縮比可達0.86),沒有出口脹大現象,即無法形成穩定的熔體細流,因而在牽伸力的作用下很容易斷裂,成為斷絲滴落。
在使用MFI較高的原料時,還要求有較高的牽伸速度,否則就很容易產生熔體滴落。有的機型所以能使用傳統的、用于熔噴工藝的低熔指(MFI≤400)原料,就是因為紡絲系統具有很高的的牽伸速度(可達8000—10000m/min)。
原料切片的水分含量太多是產生斷絲的一個直接原因,熔體離開噴絲孔后,其中的氣態水分會劇烈膨脹而爆破,使熔體斷裂。因此,不能使用含水量明顯太多的原料。
2. 添加劑及功能母粒對斷絲出現的影響 
加入功能母粒對紡絲過程的影響是很大的,降溫母粒屬功能母粒,能改變熔體的流動特性,在原料的MFI較低的情形下,加入降溫劑可使熔體的MFI提高。如加入量不足,就會產生與原料MFI偏低相類似的斷絲現象;如加入量過多,就會產生與原料MFI偏高相類似的斷絲現象。 
其他母粒、如常用的柔軟劑也會改變熔體的流動特性,加入量較多是會導致斷絲;阻燃劑對紡絲過程的影響更為明顯,如果不改變(一般是降低)熔體的溫度,加入阻燃劑后會馬上出現斷絲,加上其成分含雜量較多,還會縮短熔體濾網及噴絲板的使用周期。 
在紡粘用切片原料中加入熔噴用原料,能改變整體熔體的流動性能,增加熔體的MFI,但加入比例太大,也會引起斷絲。 
3.色母粒對斷絲的影響 
色母粒中的染料微粒大小及雜質含量會影響紡絲的穩定性,加入色母粒后,有時會改變熔體的流動特性。如加入增白劑后,熔體的流動性能變差;有的色母粒含雜量較多,容易堵塞濾網或噴絲孔、而導致出絲不暢,由于單孔流量下降,在同樣的牽伸力作用下就更容易出現斷絲,這個現象就與在紡絲泵降速后,如果牽伸—抽吸風機仍不減速,就會出現斷絲的原理一樣。 
一般情形下,生產黑色產品時比其他顏色更容易斷絲,而生產有色產品時比原色更容易出現斷絲。因此,在生產不同顏色的產品時,要適當調整熔體的溫度,使熔體的流動性能滿足工藝要求。
4.熔體的溫度 
太高或太低的熔體溫度都會影響熔體的流動性能,導致出現斷絲。當熔體的溫度太低時,熔體細流的取向與結晶同時發生,并形成高度有序的單斜晶體結構,使牽伸過程難于進行,拉伸應力會集中在剛從噴絲孔擠出的高溫熔體細流部分,而這部分細流強度較低,很容易被拉斷; 
熔體溫度太低還導致粘度太大,切變速率大,出口脹大增加。當出口脹大比超過可紡性范圍(1~25)時,熔體就會破裂而產生斷絲。 
當熔體溫度較高時,可使流動性增加,斷絲的產生機理就與MFI太高相類似。在日常生產中,適當提高熔體溫度是解決斷絲問題的有效手段。 
5.紡絲箱體的熔體壓力 
紡絲箱體的熔體壓力太低也會發生斷絲。當箱體壓力偏低時,會影響箱體內的熔體分配均勻性,在阻力較大的位置,壓力偏低,熔體的流量較少,噴絲孔的流量不穩定就會發生斷絲。這一現象與熔體溫度偏低,MFI偏小所產生的現象類似,也是熔體難于流到阻力較大的部位。 
當紡絲泵的速度較低時,所產生的直接后果是箱體熔體壓力下降,很容易發生大面積斷絲現象。因此,要穩定紡絲,對紡絲泵的最低轉速就有要求,一般不宜低于額定轉速的50%,也不宜處于臨界狀態。 
導致紡絲箱體的熔體壓力太高的直接原因是紡絲泵轉速太高,使箱體壓力上升,這種情況一般是人為可控的、不會發生斷絲。但當噴絲板的使用時間過長時,紡絲組件內的濾網,噴絲孔被堵塞的幾率增大,阻力增加,箱體的壓力就升高了。這時除了影響產品的均勻度外,還會因為不少噴絲孔狀態異常,不可避免出現斷絲,出現這種現象時,就說明要更換噴絲板了。 
6.牽伸氣流 
對于封閉式紡絲系統,牽伸風的作用有兩個,一是提供冷卻高溫熔體細流的冷卻氣流;二是為牽伸熔體細流提供動力。 
(1)冷卻側吹風的溫度 
低溫的冷卻側吹風可以與高溫的熔體細流進行熱交換,使熔體固化,并很快從粘流態過渡到高彈態,具有一定的強度,能經受牽伸力的作用。但在冷卻過度的狀態,初生纖維會形成不穩定的蝶狀結構,在牽伸力的作用下,已經固化部分的變形很少,而集中在剛離開噴絲板的強度很低的高溫部位,細流就很容易在這個位置被拉斷而形成斷絲; 
而在冷卻不足時,熔體細流尚不具備經受牽伸的強度,因而很容易產生斷絲。在生產過程中,如果冷卻側吹風的溫度升高了,而不降低牽伸速度,就會出現大面積斷絲現象;但如果降低風速,則仍可繼續生產,只不過是纖維的直徑增大了,產品的物理性能也會變差。 
(2)牽伸風的速度(流量) 
牽伸風的流量太大或速度太高、或流量(壓力)不穩定,都容易導致發生斷絲。因此,當生產過程出現斷絲時,降低牽伸風機的速度,能有效減少或消除斷絲現象。要注意排除風機轉速的大幅度波動現象。 
7.抽吸風 
對封閉式紡絲系統,抽吸風會影響纖維的牽伸速度。抽吸風量越大,牽伸速度越高,發生斷絲的幾率也越高。并注意排除風機轉速的大幅度波動現象。 
一般情況下,抽吸風機要與冷卻側吹風機相配合運行,就是在提高側吹風機速度時,先要提高抽吸風機的速度;需要降低側吹風機速度的時,隨后才降低抽吸風機的速度。 
注:(1)抽吸風機的運行狀態對產品的均勻度有較大的影響,偏高或偏低的運行狀態都會使均勻度變差;
(2)開放式紡絲系統的抽吸風機僅影響成網,而對牽伸速度無貢獻。 8.單體抽吸 
適度增加單體抽吸風機的速度,能增加排除的氣體流量,從而可使冷卻區域逆向往噴絲板面移動,使熔體細流能提前得到冷卻,增加強度,經受牽伸;如流量太小,冷卻區下移,接近噴絲板板面的熔體細流就很容易受拉伸斷裂。 
單體抽吸風機的速度太高,會排走大量的冷卻氣流,既浪費能量,又容易將絲條吸入單體吸入管,而上移的冷卻氣流會帶走噴絲板的熱量,并使噴絲板面變冷,這兩個因素都會導致發生斷絲。
9.熔體過濾器的精度
熔體過濾器的精度越高,熔體越干凈,噴絲板組件內的濾網和噴絲孔就不容易堵塞,產生斷絲的幾率就較低。當熔體過濾器的濾網堵塞較嚴重時,熔體通過的有效過濾面積減少,阻力上升,濾前壓力上升,濾前/濾后的熔體壓力差變大,過濾精度下降,熔體中的雜質增多,就容易出現斷絲現象。 
因此,濾前/濾后的壓力差不能太高,運行時要合理選擇換網時機,勤換濾網,防止出現斷絲。
10.更換熔體過濾器濾網或濾芯時的斷絲現象 
在更換熔體過濾器濾網或濾芯時,如果操作不當,切換動作過快,會使熔體壓力發生較大幅度的波動。如新濾網(芯)進入工作位置的速度太快,將會有大量的熔體用于填充新濾網(芯)的空間,導致濾后壓力下降,紡絲泵輸出的熔體流量減少,紡絲箱體的熔體壓力也隨之降低,噴絲板的單孔流量已無法維持在當前工藝條件(主要是牽伸速度)下正常紡絲,誘發了斷絲現象。 
為了避免由于類似原因產生大量廢品,有的生產線具有低熔體壓力保護功能;在濾后壓力偏離設定的濾后壓力、下降到保護動作設定值、而且經過設定的時間仍沒有恢復時,螺桿擠壓機會自動跳停。 
在更換熔體過濾器濾網或濾芯時,如果沒有按程序進行排氣,輸出的熔體中就混入空氣。這些空氣會在噴絲孔的出口劇烈膨脹,而導致斷絲。 
11.邊料回收的影響 
在回收的邊料中,一般雜質和灰分都較多,MFI既不穩定、分布也較寬,隨機變化。當回收比例較大時,會即時產生大面積斷絲。出現這種情況時,只要減少回收量、或停止回收就能消除斷絲。因此,要嚴格控制回收比例、并要均衡回收。 
有時在回收的布料中,會含有一些影響正常紡絲的物質。如經過清水整理的布料,其中的清水劑及過分的含水量就會影響紡絲,如回收量偏多,就很容易出現斷絲現象。 
如果在回收螺桿擠壓機輸出的熔體中混入空氣,而在輸送過程中又沒有排放出來。這些空氣會在噴絲孔的出口劇烈膨脹,而導致斷絲。
12.使用再生造粒原料時的斷絲現象 
使用廢料回收再生造粒的原料時,與原始的切片原料比較,這些原料最少已經經過兩次(一次是正常生產,另一次是熔融造粒)的熔融加工,會導致發生降解,分子量減少,熔融指數(MFI)增加較多,累計可增加20%以上。因此,如果不改變工藝、降低熔體的溫度,就很容易出現斷絲現象。
13.噴絲板組件 
噴絲孔的直徑和長徑比(長度/孔直徑)偏小時,紡絲不穩定,通常紡PP時噴絲孔直徑一般為0.3~0.5mm,長徑比在4~10范圍。紡PET時微孔直徑一般在0.3mm。噴絲孔直徑和長徑比大一些,能減少出口脹大,紡絲比較穩定,尤其是對高粘度熔體的紡絲有利。
a.液滴型:不能成為連續的熔體細流,纖維無法成形,在紡絲泵速度較低,生產線剛開始紡絲時,粘附在噴絲板表面的熔體就呈現這種形狀,如果不處理,很容易形成熔體滴落下來。因此,開機前一定要刮板、并噴涂霧化硅油,使噴出的熔體不能粘附在板面。 
b.漫流型:已能形成熔體細流,但熔體在噴出后、會迅即沿噴絲孔四周漫流,狀態不穩定,紡絲過程很容易中斷 
c.脹大型:脹大型與漫流型不同,熔體離開噴絲孔后、在孔口發生脹大、但不粘附在板面。只要控制長大比(細流的最大直徑/噴絲孔直徑)被控制在適當的范圍,熔體細流是連續的,是正常紡絲所需要的熔體細流。 
d.破裂型:當熔體細流為破裂型時,熔體中出現不穩定流動,初生纖維的外表呈波浪形、鯊魚皮型、竹節形、或螺旋形畸變,甚至發生破裂,影響正常紡絲,限制牽伸速度,容易產生斷絲。但噴絲孔出現異常時,熔體細流會以破裂型出現,出絲扭曲,因此,要用鉛筆尖將其堵掉。  
噴絲板清洗質量不佳,噴絲孔受損、變形也是產生斷絲的一個原因,這種情況多見于剛換上使用的新噴絲板,解決的方法是用鉛筆將出現斷絲的噴絲孔堵掉。 
噴絲板時用較長時間后,組件內的濾網會出現不同程度的堵塞,相應位置的噴絲孔熔體流量減少,也會出現斷絲。這種情況表明需要更換組件了,如果噴絲板被堵掉的孔還不多,而且不集中,則還有繼續使用的價值。因此,有的企業僅更換組件內的濾網,而繼續使用舊的噴絲板。 
附注:聚合物流體的幾種特性 通常,絕大多數聚合物材料可處于以下四種物理狀態(或稱力學狀態):玻璃態、粘彈態、高彈態(橡膠態)和粘流態。 
在溫度較低時,材料為剛性固體狀,與玻璃相似,在外力作用下只會發生非常小的形變,此狀態即為玻璃態:當溫度繼續升高到一定范圍后,材料的形變明顯地增加,并在隨后的一定溫度區間形變相對穩定,此狀態即為高彈態;溫度繼續升高形變量又逐漸增大,材料逐漸變成粘性的流體,此時形變不可能恢復,此狀態即為粘流態。 
我們通常把玻璃態與高彈態之間的轉變,稱為玻璃化轉變,它所對應的轉變溫度即是玻璃化轉變溫度,或是玻璃化溫度。玻璃化溫度沒有很固定的數值,往往隨著測定的方法和條件而改變。在此溫度以上,高聚物表現出彈性;在此溫度以下,高聚物表現出脆性,玻璃化轉變溫度(Tg)是非晶態聚合物的一個重要的物理性質 
粘流態:當溫度高于粘流化溫度Tf并繼續升高時,高聚物得到的能量足夠使整個分子鏈都可以自由運動,從而成為能流動的粘液,其粘度比液態低分子化物的粘度要大得多,所以稱為粘流態。此時,由外力作用下產生形變,而在除去外力后,不能再恢復原狀,所以又稱為塑性態。 
高彈態:高彈態亦稱橡膠態,指溫度在Tg~Tf之間,鏈段已經能自由地旋轉和運動,而整個大分子鏈不能進行相對移動。此時材料受外力作用時分子鏈伸長,發生高彈性變形,即彈性模量較小,形變量很大,拉伸時放熱,但由于分子鏈的纏結,形變可逆,外力除去后,能回復原狀。

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