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引起无纺布(非织造布)断丝的因素有哪些

浏览次数: 日期:2019年11月13日 10:45
无纺布生产过程中出现断丝,那么跟引起断丝的因素有哪些呢?
纺粘法非织造布生产过程的断丝现象主要与原料,工艺,设备等因素有关:
 1.原料对断丝出现的影响 
原料的熔融指数MFI的高低会对纺丝过程产生重大影响:MFI过低,熔体的流动性能变差,粘度较大,在纺丝过程中,出口胀大现象明显、切变速率大,从喷丝孔出来后,熔体细流会由胀大型转变为破裂型。 
当出现熔体破裂现象后,此时丝条表面不光滑,出现如:波浪形、鲨鱼皮型、竹节形、螺旋形、不规则破碎型等形状的丝跳板。
说明:由于在喷丝孔内靠近孔壁的速度小,在孔中心的速度大,熔体存在径向速度梯度。 
熔体从喷丝孔喷出后,会出现出口胀大现象,如果径向膨胀速度梯度过大,会继续产生高弹形变。当高弹形变达到极限值时,熔体细流就会产生破裂,从而无法成纤。 
破裂型的熔体在破裂后很容易粘附在喷丝板面,最后成熔体滴落。 
原料的熔指MFI偏高,熔体的流动性能好,粘度下降,熔体在纺丝过程中的特性会接近牛顿流体,从喷丝孔出来后,熔体细流会出现收缩(收缩比可达0.86),没有出口胀大现象,即无法形成稳定的熔体细流,因而在牵伸力的作用下很容易断裂,成为断丝滴落。
在使用MFI较高的原料时,还要求有较高的牵伸速度,否则就很容易产生熔体滴落。有的机型所以能使用传统的、用于熔喷工艺的低熔指(MFI≤400)原料,就是因为纺丝系统具有很高的的牵伸速度(可达8000—10000m/min)。
原料切片的水分含量太多是产生断丝的一个直接原因,熔体离开喷丝孔后,其中的气态水分会剧烈膨胀而爆破,使熔体断裂。因此,不能使用含水量明显太多的原料。
2. 添加剂及功能母粒对断丝出现的影响 
加入功能母粒对纺丝过程的影响是很大的,降温母粒属功能母粒,能改变熔体的流动特性,在原料的MFI较低的情形下,加入降温剂可使熔体的MFI提高。如加入量不足,就会产生与原料MFI偏低相类似的断丝现象;如加入量过多,就会产生与原料MFI偏高相类似的断丝现象。 
其他母粒、如常用的柔软剂也会改变熔体的流动特性,加入量较多是会导致断丝;阻燃剂对纺丝过程的影响更为明显,如果不改变(一般是降低)熔体的温度,加入阻燃剂后会马上出现断丝,加上其成分含杂量较多,还会缩短熔体滤网及喷丝板的使用周期。 
在纺粘用切片原料中加入熔喷用原料,能改变整体熔体的流动性能,增加熔体的MFI,但加入比例太大,也会引起断丝。 
3.色母粒对断丝的影响 
色母粒中的染料微粒大小及杂质含量会影响纺丝的稳定性,加入色母粒后,有时会改变熔体的流动特性。如加入增白剂后,熔体的流动性能变差;有的色母粒含杂量较多,容易堵塞滤网或喷丝孔、而导致出丝不畅,由于单孔流量下降,在同样的牵伸力作用下就更容易出现断丝,这个现象就与在纺丝泵降速后,如果牵伸—抽吸风机仍不减速,就会出现断丝的原理一样。 
一般情形下,生产黑色产品时比其他颜色更容易断丝,而生产有色产品时比原色更容易出现断丝。因此,在生产不同颜色的产品时,要适当调整熔体的温度,使熔体的流动性能满足工艺要求。
4.熔体的温度 
太高或太低的熔体温度都会影响熔体的流动性能,导致出现断丝。当熔体的温度太低时,熔体细流的取向与结晶同时发生,并形成高度有序的单斜晶体结构,使牵伸过程难于进行,拉伸应力会集中在刚从喷丝孔挤出的高温熔体细流部分,而这部分细流强度较低,很容易被拉断; 
熔体温度太低还导致粘度太大,切变速率大,出口胀大增加。当出口胀大比超过可纺性范围(1~25)时,熔体就会破裂而产生断丝。 
当熔体温度较高时,可使流动性增加,断丝的产生机理就与MFI太高相类似。在日常生产中,适当提高熔体温度是解决断丝问题的有效手段。 
5.纺丝箱体的熔体压力 
纺丝箱体的熔体压力太低也会发生断丝。当箱体压力偏低时,会影响箱体内的熔体分配均匀性,在阻力较大的位置,压力偏低,熔体的流量较少,喷丝孔的流量不稳定就会发生断丝。这一现象与熔体温度偏低,MFI偏小所产生的现象类似,也是熔体难于流到阻力较大的部位。 
当纺丝泵的速度较低时,所产生的直接后果是箱体熔体压力下降,很容易发生大面积断丝现象。因此,要稳定纺丝,对纺丝泵的最低转速就有要求,一般不宜低于额定转速的50%,也不宜处于临界状态。 
导致纺丝箱体的熔体压力太高的直接原因是纺丝泵转速太高,使箱体压力上升,这种情况一般是人为可控的、不会发生断丝。但当喷丝板的使用时间过长时,纺丝组件内的滤网,喷丝孔被堵塞的几率增大,阻力增加,箱体的压力就升高了。这时除了影响产品的均匀度外,还会因为不少喷丝孔状态异常,不可避免出现断丝,出现这种现象时,就说明要更换喷丝板了。 
6.牵伸气流 
对于封闭式纺丝系统,牵伸风的作用有两个,一是提供冷却高温熔体细流的冷却气流;二是为牵伸熔体细流提供动力。 
(1)冷却侧吹风的温度 
低温的冷却侧吹风可以与高温的熔体细流进行热交换,使熔体固化,并很快从粘流态过渡到高弹态,具有一定的强度,能经受牵伸力的作用。但在冷却过度的状态,初生纤维会形成不稳定的蝶状结构,在牵伸力的作用下,已经固化部分的变形很少,而集中在刚离开喷丝板的强度很低的高温部位,细流就很容易在这个位置被拉断而形成断丝; 
而在冷却不足时,熔体细流尚不具备经受牵伸的强度,因而很容易产生断丝。在生产过程中,如果冷却侧吹风的温度升高了,而不降低牵伸速度,就会出现大面积断丝现象;但如果降低风速,则仍可继续生产,只不过是纤维的直径增大了,产品的物理性能也会变差。 
(2)牵伸风的速度(流量) 
牵伸风的流量太大或速度太高、或流量(压力)不稳定,都容易导致发生断丝。因此,当生产过程出现断丝时,降低牵伸风机的速度,能有效减少或消除断丝现象。要注意排除风机转速的大幅度波动现象。 
7.抽吸风 
对封闭式纺丝系统,抽吸风会影响纤维的牵伸速度。抽吸风量越大,牵伸速度越高,发生断丝的几率也越高。并注意排除风机转速的大幅度波动现象。 
一般情况下,抽吸风机要与冷却侧吹风机相配合运行,就是在提高侧吹风机速度时,先要提高抽吸风机的速度;需要降低侧吹风机速度的时,随后才降低抽吸风机的速度。 
注:(1)抽吸风机的运行状态对产品的均匀度有较大的影响,偏高或偏低的运行状态都会使均匀度变差;
(2)开放式纺丝系统的抽吸风机仅影响成网,而对牵伸速度无贡献。 8.单体抽吸 
适度增加单体抽吸风机的速度,能增加排除的气体流量,从而可使冷却区域逆向往喷丝板面移动,使熔体细流能提前得到冷却,增加强度,经受牵伸;如流量太小,冷却区下移,接近喷丝板板面的熔体细流就很容易受拉伸断裂。 
单体抽吸风机的速度太高,会排走大量的冷却气流,既浪费能量,又容易将丝条吸入单体吸入管,而上移的冷却气流会带走喷丝板的热量,并使喷丝板面变冷,这两个因素都会导致发生断丝。
9.熔体过滤器的精度
熔体过滤器的精度越高,熔体越干净,喷丝板组件内的滤网和喷丝孔就不容易堵塞,产生断丝的几率就较低。当熔体过滤器的滤网堵塞较严重时,熔体通过的有效过滤面积减少,阻力上升,滤前压力上升,滤前/滤后的熔体压力差变大,过滤精度下降,熔体中的杂质增多,就容易出现断丝现象。 
因此,滤前/滤后的压力差不能太高,运行时要合理选择换网时机,勤换滤网,防止出现断丝。
10.更换熔体过滤器滤网或滤芯时的断丝现象 
在更换熔体过滤器滤网或滤芯时,如果操作不当,切换动作过快,会使熔体压力发生较大幅度的波动。如新滤网(芯)进入工作位置的速度太快,将会有大量的熔体用于填充新滤网(芯)的空间,导致滤后压力下降,纺丝泵输出的熔体流量减少,纺丝箱体的熔体压力也随之降低,喷丝板的单孔流量已无法维持在当前工艺条件(主要是牵伸速度)下正常纺丝,诱发了断丝现象。 
为了避免由于类似原因产生大量废品,有的生产线具有低熔体压力保护功能;在滤后压力偏离设定的滤后压力、下降到保护动作设定值、而且经过设定的时间仍没有恢复时,螺杆挤压机会自动跳停。 
在更换熔体过滤器滤网或滤芯时,如果没有按程序进行排气,输出的熔体中就混入空气。这些空气会在喷丝孔的出口剧烈膨胀,而导致断丝。 
11.边料回收的影响 
在回收的边料中,一般杂质和灰分都较多,MFI既不稳定、分布也较宽,随机变化。当回收比例较大时,会即时产生大面积断丝。出现这种情况时,只要减少回收量、或停止回收就能消除断丝。因此,要严格控制回收比例、并要均衡回收。 
有时在回收的布料中,会含有一些影响正常纺丝的物质。如经过清水整理的布料,其中的清水剂及过分的含水量就会影响纺丝,如回收量偏多,就很容易出现断丝现象。 
如果在回收螺杆挤压机输出的熔体中混入空气,而在输送过程中又没有排放出来。这些空气会在喷丝孔的出口剧烈膨胀,而导致断丝。
12.使用再生造粒原料时的断丝现象 
使用废料回收再生造粒的原料时,与原始的切片原料比较,这些原料最少已经经过两次(一次是正常生产,另一次是熔融造粒)的熔融加工,会导致发生降解,分子量减少,熔融指数(MFI)增加较多,累计可增加20%以上。因此,如果不改变工艺、降低熔体的温度,就很容易出现断丝现象。
13.喷丝板组件 
喷丝孔的直径和长径比(长度/孔直径)偏小时,纺丝不稳定,通常纺PP时喷丝孔直径一般为0.3~0.5mm,长径比在4~10范围。纺PET时微孔直径一般在0.3mm。喷丝孔直径和长径比大一些,能减少出口胀大,纺丝比较稳定,尤其是对高粘度熔体的纺丝有利。
a.液滴型:不能成为连续的熔体细流,纤维无法成形,在纺丝泵速度较低,生产线刚开始纺丝时,粘附在喷丝板表面的熔体就呈现这种形状,如果不处理,很容易形成熔体滴落下来。因此,开机前一定要刮板、并喷涂雾化硅油,使喷出的熔体不能粘附在板面。 
b.漫流型:已能形成熔体细流,但熔体在喷出后、会迅即沿喷丝孔四周漫流,状态不稳定,纺丝过程很容易中断 
c.胀大型:胀大型与漫流型不同,熔体离开喷丝孔后、在孔口发生胀大、但不粘附在板面。只要控制长大比(细流的最大直径/喷丝孔直径)被控制在适当的范围,熔体细流是连续的,是正常纺丝所需要的熔体细流。 
d.破裂型:当熔体细流为破裂型时,熔体中出现不稳定流动,初生纤维的外表呈波浪形、鲨鱼皮型、竹节形、或螺旋形畸变,甚至发生破裂,影响正常纺丝,限制牵伸速度,容易产生断丝。但喷丝孔出现异常时,熔体细流会以破裂型出现,出丝扭曲,因此,要用铅笔尖将其堵掉。  
喷丝板清洗质量不佳,喷丝孔受损、变形也是产生断丝的一个原因,这种情况多见于刚换上使用的新喷丝板,解决的方法是用铅笔将出现断丝的喷丝孔堵掉。 
喷丝板时用较长时间后,组件内的滤网会出现不同程度的堵塞,相应位置的喷丝孔熔体流量减少,也会出现断丝。这种情况表明需要更换组件了,如果喷丝板被堵掉的孔还不多,而且不集中,则还有继续使用的价值。因此,有的企业仅更换组件内的滤网,而继续使用旧的喷丝板。 
附注:聚合物流体的几种特性 通常,绝大多数聚合物材料可处于以下四种物理状态(或称力学状态):玻璃态、粘弹态、高弹态(橡胶态)和粘流态。 
在温度较低时,材料为刚性固体状,与玻璃相似,在外力作用下只会发生非常小的形变,此状态即为玻璃态:当温度继续升高到一定范围后,材料的形变明显地增加,并在随后的一定温度区间形变相对稳定,此状态即为高弹态;温度继续升高形变量又逐渐增大,材料逐渐变成粘性的流体,此时形变不可能恢复,此状态即为粘流态。 
我们通常把玻璃态与高弹态之间的转变,称为玻璃化转变,它所对应的转变温度即是玻璃化转变温度,或是玻璃化温度。玻璃化温度没有很固定的数值,往往随着测定的方法和条件而改变。在此温度以上,高聚物表现出弹性;在此温度以下,高聚物表现出脆性,玻璃化转变温度(Tg)是非晶态聚合物的一个重要的物理性质 
粘流态:当温度高于粘流化温度Tf并继续升高时,高聚物得到的能量足够使整个分子链都可以自由运动,从而成为能流动的粘液,其粘度比液态低分子化物的粘度要大得多,所以称为粘流态。此时,由外力作用下产生形变,而在除去外力后,不能再恢复原状,所以又称为塑性态。 
高弹态:高弹态亦称橡胶态,指温度在Tg~Tf之间,链段已经能自由地旋转和运动,而整个大分子链不能进行相对移动。此时材料受外力作用时分子链伸长,发生高弹性变形,即弹性模量较小,形变量很大,拉伸时放热,但由于分子链的缠结,形变可逆,外力除去后,能回复原状。

所属类别: 行业新闻

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