引起無紡布(非織造布)斷絲的因素有哪些
發(fā)布時(shí)間:
2019-11-13
無紡布生產(chǎn)過程中出現(xiàn)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(chǎn)過程的斷絲現(xiàn)象主要與原料,工藝,設(shè)備等因素有關(guān):?1.原料對(duì)斷絲出現(xiàn)的影響?原料的熔融指數(shù)MFI的高低會(huì)對(duì)紡絲過程產(chǎn)生重大影響:MFI過低,熔體的流動(dòng)性能變差,粘度較大,在紡絲過程中,出口脹大現(xiàn)象明顯、切變...
無紡布生產(chǎn)過程中出現(xiàn)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(chǎn)過程的斷絲現(xiàn)象主要與原料,工藝,設(shè)備等因素有關(guān):
1.原料對(duì)斷絲出現(xiàn)的影響
原料的熔融指數(shù)MFI的高低會(huì)對(duì)紡絲過程產(chǎn)生重大影響:MFI過低,熔體的流動(dòng)性能變差,粘度較大,在紡絲過程中,出口脹大現(xiàn)象明顯、切變速率大,從噴絲孔出來后,熔體細(xì)流會(huì)由脹大型轉(zhuǎn)變?yōu)槠屏研汀?ensp;
當(dāng)出現(xiàn)熔體破裂現(xiàn)象后,此時(shí)絲條表面不光滑,出現(xiàn)如:波浪形、鯊魚皮型、竹節(jié)形、螺旋形、不規(guī)則破碎型等形狀的絲跳板。
說明:由于在噴絲孔內(nèi)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(huì)出現(xiàn)出口脹大現(xiàn)象,如果徑向膨脹速度梯度過大,會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生高彈形變。當(dāng)高彈形變達(dá)到極限值時(shí),熔體細(xì)流就會(huì)產(chǎn)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(dòng)性能好,粘度下降,熔體在紡絲過程中的特性會(huì)接近牛頓流體,從噴絲孔出來后,熔體細(xì)流會(huì)出現(xiàn)收縮(收縮比可達(dá)0.86),沒有出口脹大現(xiàn)象,即無法形成穩(wěn)定的熔體細(xì)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(shí),還要求有較高的牽伸速度,否則就很容易產(chǎn)生熔體滴落。有的機(jī)型所以能使用傳統(tǒng)的、用于熔噴工藝的低熔指(MFI≤400)原料,就是因?yàn)榧徑z系統(tǒng)具有很高的的牽伸速度(可達(dá)8000—10000m/min)。
原料切片的水分含量太多是產(chǎn)生斷絲的一個(gè)直接原因,熔體離開噴絲孔后,其中的氣態(tài)水分會(huì)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(duì)斷絲出現(xiàn)的影響
加入功能母粒對(duì)紡絲過程的影響是很大的,降溫母粒屬功能母粒,能改變?nèi)垠w的流動(dòng)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(huì)產(chǎn)生與原料MFI偏低相類似的斷絲現(xiàn)象;如加入量過多,就會(huì)產(chǎn)生與原料MFI偏高相類似的斷絲現(xiàn)象。
其他母粒、如常用的柔軟劑也會(huì)改變?nèi)垠w的流動(dòng)特性,加入量較多是會(huì)導(dǎo)致斷絲;阻燃劑對(duì)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(huì)馬上出現(xiàn)斷絲,加上其成分含雜量較多,還會(huì)縮短熔體濾網(wǎng)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(dòng)性能,增加熔體的MFI,但加入比例太大,也會(huì)引起斷絲。
3.色母粒對(duì)斷絲的影響
色母粒中的染料微粒大小及雜質(zhì)含量會(huì)影響紡絲的穩(wěn)定性,加入色母粒后,有時(shí)會(huì)改變?nèi)垠w的流動(dòng)特性。如加入增白劑后,熔體的流動(dòng)性能變差;有的色母粒含雜量較多,容易堵塞濾網(wǎng)或噴絲孔、而導(dǎo)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(xiàn)斷絲,這個(gè)現(xiàn)象就與在紡絲泵降速后,如果牽伸—抽吸風(fēng)機(jī)仍不減速,就會(huì)出現(xiàn)斷絲的原理一樣。
一般情形下,生產(chǎn)黑色產(chǎn)品時(shí)比其他顏色更容易斷絲,而生產(chǎn)有色產(chǎn)品時(shí)比原色更容易出現(xiàn)斷絲。因此,在生產(chǎn)不同顏色的產(chǎn)品時(shí),要適當(dāng)調(diào)整熔體的溫度,使熔體的流動(dòng)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(huì)影響熔體的流動(dòng)性能,導(dǎo)致出現(xiàn)斷絲。當(dāng)熔體的溫度太低時(shí),熔體細(xì)流的取向與結(jié)晶同時(shí)發(fā)生,并形成高度有序的單斜晶體結(jié)構(gòu),使?fàn)可爝^程難于進(jìn)行,拉伸應(yīng)力會(huì)集中在剛從噴絲孔擠出的高溫熔體細(xì)流部分,而這部分細(xì)流強(qiáng)度較低,很容易被拉斷;
熔體溫度太低還導(dǎo)致粘度太大,切變速率大,出口脹大增加。當(dāng)出口脹大比超過可紡性范圍(1~25)時(shí),熔體就會(huì)破裂而產(chǎn)生斷絲。
當(dāng)熔體溫度較高時(shí),可使流動(dòng)性增加,斷絲的產(chǎn)生機(jī)理就與MFI太高相類似。在日常生產(chǎn)中,適當(dāng)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(huì)發(fā)生斷絲。當(dāng)箱體壓力偏低時(shí),會(huì)影響箱體內(nèi)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(wěn)定就會(huì)發(fā)生斷絲。這一現(xiàn)象與熔體溫度偏低,MFI偏小所產(chǎn)生的現(xiàn)象類似,也是熔體難于流到阻力較大的部位。
當(dāng)紡絲泵的速度較低時(shí),所產(chǎn)生的直接后果是箱體熔體壓力下降,很容易發(fā)生大面積斷絲現(xiàn)象。因此,要穩(wěn)定紡絲,對(duì)紡絲泵的最低轉(zhuǎn)速就有要求,一般不宜低于額定轉(zhuǎn)速的50%,也不宜處于臨界狀態(tài)。
導(dǎo)致紡絲箱體的熔體壓力太高的直接原因是紡絲泵轉(zhuǎn)速太高,使箱體壓力上升,這種情況一般是人為可控的、不會(huì)發(fā)生斷絲。但當(dāng)噴絲板的使用時(shí)間過長時(shí),紡絲組件內(nèi)的濾網(wǎng),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(shí)除了影響產(chǎn)品的均勻度外,還會(huì)因?yàn)椴簧賴娊z孔狀態(tài)異常,不可避免出現(xiàn)斷絲,出現(xiàn)這種現(xiàn)象時(shí),就說明要更換噴絲板了。
6.牽伸氣流
對(duì)于封閉式紡絲系統(tǒng),牽伸風(fēng)的作用有兩個(gè),一是提供冷卻高溫熔體細(xì)流的冷卻氣流;二是為牽伸熔體細(xì)流提供動(dòng)力。
(1)冷卻側(cè)吹風(fēng)的溫度
低溫的冷卻側(cè)吹風(fēng)可以與高溫的熔體細(xì)流進(jìn)行熱交換,使熔體固化,并很快從粘流態(tài)過渡到高彈態(tài),具有一定的強(qiáng)度,能經(jīng)受牽伸力的作用。但在冷卻過度的狀態(tài),初生纖維會(huì)形成不穩(wěn)定的蝶狀結(jié)構(gòu),在牽伸力的作用下,已經(jīng)固化部分的變形很少,而集中在剛離開噴絲板的強(qiáng)度很低的高溫部位,細(xì)流就很容易在這個(gè)位置被拉斷而形成斷絲;
而在冷卻不足時(shí),熔體細(xì)流尚不具備經(jīng)受牽伸的強(qiáng)度,因而很容易產(chǎn)生斷絲。在生產(chǎn)過程中,如果冷卻側(cè)吹風(fēng)的溫度升高了,而不降低牽伸速度,就會(huì)出現(xiàn)大面積斷絲現(xiàn)象;但如果降低風(fēng)速,則仍可繼續(xù)生產(chǎn),只不過是纖維的直徑增大了,產(chǎn)品的物理性能也會(huì)變差。
(2)牽伸風(fēng)的速度(流量)
牽伸風(fēng)的流量太大或速度太高、或流量(壓力)不穩(wěn)定,都容易導(dǎo)致發(fā)生斷絲。因此,當(dāng)生產(chǎn)過程出現(xiàn)斷絲時(shí),降低牽伸風(fēng)機(jī)的速度,能有效減少或消除斷絲現(xiàn)象。要注意排除風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的大幅度波動(dòng)現(xiàn)象。
7.抽吸風(fēng)
對(duì)封閉式紡絲系統(tǒng),抽吸風(fēng)會(huì)影響纖維的牽伸速度。抽吸風(fēng)量越大,牽伸速度越高,發(fā)生斷絲的幾率也越高。并注意排除風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的大幅度波動(dòng)現(xiàn)象。
一般情況下,抽吸風(fēng)機(jī)要與冷卻側(cè)吹風(fēng)機(jī)相配合運(yùn)行,就是在提高側(cè)吹風(fēng)機(jī)速度時(shí),先要提高抽吸風(fēng)機(jī)的速度;需要降低側(cè)吹風(fēng)機(jī)速度的時(shí),隨后才降低抽吸風(fēng)機(jī)的速度。
注:(1)抽吸風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)產(chǎn)品的均勻度有較大的影響,偏高或偏低的運(yùn)行狀態(tài)都會(huì)使均勻度變差;
(2)開放式紡絲系統(tǒng)的抽吸風(fēng)機(jī)僅影響成網(wǎng),而對(duì)牽伸速度無貢獻(xiàn)。 8.單體抽吸
適度增加單體抽吸風(fēng)機(jī)的速度,能增加排除的氣體流量,從而可使冷卻區(qū)域逆向往噴絲板面移動(dòng),使熔體細(xì)流能提前得到冷卻,增加強(qiáng)度,經(jīng)受牽伸;如流量太小,冷卻區(qū)下移,接近噴絲板板面的熔體細(xì)流就很容易受拉伸斷裂。
單體抽吸風(fēng)機(jī)的速度太高,會(huì)排走大量的冷卻氣流,既浪費(fèi)能量,又容易將絲條吸入單體吸入管,而上移的冷卻氣流會(huì)帶走噴絲板的熱量,并使噴絲板面變冷,這兩個(gè)因素都會(huì)導(dǎo)致發(fā)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(nèi)的濾網(wǎng)和噴絲孔就不容易堵塞,產(chǎn)生斷絲的幾率就較低。當(dāng)熔體過濾器的濾網(wǎng)堵塞較嚴(yán)重時(shí),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(zhì)增多,就容易出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象。
因此,濾前/濾后的壓力差不能太高,運(yùn)行時(shí)要合理選擇換網(wǎng)時(shí)機(jī),勤換濾網(wǎng),防止出現(xiàn)斷絲。
10.更換熔體過濾器濾網(wǎng)或?yàn)V芯時(shí)的斷絲現(xiàn)象
在更換熔體過濾器濾網(wǎng)或?yàn)V芯時(shí),如果操作不當(dāng),切換動(dòng)作過快,會(huì)使熔體壓力發(fā)生較大幅度的波動(dòng)。如新濾網(wǎng)(芯)進(jìn)入工作位置的速度太快,將會(huì)有大量的熔體用于填充新濾網(wǎng)(芯)的空間,導(dǎo)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(dāng)前工藝條件(主要是牽伸速度)下正常紡絲,誘發(fā)了斷絲現(xiàn)象。
為了避免由于類似原因產(chǎn)生大量廢品,有的生產(chǎn)線具有低熔體壓力保護(hù)功能;在濾后壓力偏離設(shè)定的濾后壓力、下降到保護(hù)動(dòng)作設(shè)定值、而且經(jīng)過設(shè)定的時(shí)間仍沒有恢復(fù)時(shí),螺桿擠壓機(jī)會(huì)自動(dòng)跳停。
在更換熔體過濾器濾網(wǎng)或?yàn)V芯時(shí),如果沒有按程序進(jìn)行排氣,輸出的熔體中就混入空氣。這些空氣會(huì)在噴絲孔的出口劇烈膨脹,而導(dǎo)致斷絲。
11.邊料回收的影響
在回收的邊料中,一般雜質(zhì)和灰分都較多,MFI既不穩(wěn)定、分布也較寬,隨機(jī)變化。當(dāng)回收比例較大時(shí),會(huì)即時(shí)產(chǎn)生大面積斷絲。出現(xiàn)這種情況時(shí),只要減少回收量、或停止回收就能消除斷絲。因此,要嚴(yán)格控制回收比例、并要均衡回收。
有時(shí)在回收的布料中,會(huì)含有一些影響正常紡絲的物質(zhì)。如經(jīng)過清水整理的布料,其中的清水劑及過分的含水量就會(huì)影響紡絲,如回收量偏多,就很容易出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象。
如果在回收螺桿擠壓機(jī)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(huì)在噴絲孔的出口劇烈膨脹,而導(dǎo)致斷絲。
12.使用再生造粒原料時(shí)的斷絲現(xiàn)象
使用廢料回收再生造粒的原料時(shí),與原始的切片原料比較,這些原料最少已經(jīng)經(jīng)過兩次(一次是正常生產(chǎn),另一次是熔融造粒)的熔融加工,會(huì)導(dǎo)致發(fā)生降解,分子量減少,熔融指數(shù)(MFI)增加較多,累計(jì)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(xiàn)斷絲現(xiàn)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(shí),紡絲不穩(wěn)定,通常紡PP時(shí)噴絲孔直徑一般為0.3~0.5mm,長徑比在4~10范圍。紡PET時(shí)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(wěn)定,尤其是對(duì)高粘度熔體的紡絲有利。
a.液滴型:不能成為連續(xù)的熔體細(xì)流,纖維無法成形,在紡絲泵速度較低,生產(chǎn)線剛開始紡絲時(shí),粘附在噴絲板表面的熔體就呈現(xiàn)這種形狀,如果不處理,很容易形成熔體滴落下來。因此,開機(jī)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(xì)流,但熔體在噴出后、會(huì)迅即沿噴絲孔四周漫流,狀態(tài)不穩(wěn)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(fā)生脹大、但不粘附在板面。只要控制長大比(細(xì)流的最大直徑/噴絲孔直徑)被控制在適當(dāng)?shù)姆秶?,熔體細(xì)流是連續(xù)的,是正常紡絲所需要的熔體細(xì)流。
d.破裂型:當(dāng)熔體細(xì)流為破裂型時(shí),熔體中出現(xiàn)不穩(wěn)定流動(dòng),初生纖維的外表呈波浪形、鯊魚皮型、竹節(jié)形、或螺旋形畸變,甚至發(fā)生破裂,影響正常紡絲,限制牽伸速度,容易產(chǎn)生斷絲。但噴絲孔出現(xiàn)異常時(shí),熔體細(xì)流會(huì)以破裂型出現(xiàn),出絲扭曲,因此,要用鉛筆尖將其堵掉。
噴絲板清洗質(zhì)量不佳,噴絲孔受損、變形也是產(chǎn)生斷絲的一個(gè)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(xiàn)斷絲的噴絲孔堵掉。
噴絲板時(shí)用較長時(shí)間后,組件內(nèi)的濾網(wǎng)會(huì)出現(xiàn)不同程度的堵塞,相應(yīng)位置的噴絲孔熔體流量減少,也會(huì)出現(xiàn)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(xù)使用的價(jià)值。因此,有的企業(yè)僅更換組件內(nèi)的濾網(wǎng),而繼續(xù)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(shù)聚合物材料可處于以下四種物理狀態(tài)(或稱力學(xué)狀態(tài)):玻璃態(tài)、粘彈態(tài)、高彈態(tài)(橡膠態(tài))和粘流態(tài)。
在溫度較低時(shí),材料為剛性固體狀,與玻璃相似,在外力作用下只會(huì)發(fā)生非常小的形變,此狀態(tài)即為玻璃態(tài):當(dāng)溫度繼續(xù)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(qū)間形變相對(duì)穩(wěn)定,此狀態(tài)即為高彈態(tài);溫度繼續(xù)升高形變量又逐漸增大,材料逐漸變成粘性的流體,此時(shí)形變不可能恢復(fù),此狀態(tài)即為粘流態(tài)。
我們通常把玻璃態(tài)與高彈態(tài)之間的轉(zhuǎn)變,稱為玻璃化轉(zhuǎn)變,它所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度即是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,或是玻璃化溫度。玻璃化溫度沒有很固定的數(shù)值,往往隨著測(cè)定的方法和條件而改變。在此溫度以上,高聚物表現(xiàn)出彈性;在此溫度以下,高聚物表現(xiàn)出脆性,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是非晶態(tài)聚合物的一個(gè)重要的物理性質(zhì)
粘流態(tài):當(dāng)溫度高于粘流化溫度Tf并繼續(xù)升高時(shí),高聚物得到的能量足夠使整個(gè)分子鏈都可以自由運(yùn)動(dòng),從而成為能流動(dòng)的粘液,其粘度比液態(tài)低分子化物的粘度要大得多,所以稱為粘流態(tài)。此時(shí),由外力作用下產(chǎn)生形變,而在除去外力后,不能再恢復(fù)原狀,所以又稱為塑性態(tài)。
高彈態(tài):高彈態(tài)亦稱橡膠態(tài),指溫度在Tg~Tf之間,鏈段已經(jīng)能自由地旋轉(zhuǎn)和運(yùn)動(dòng),而整個(gè)大分子鏈不能進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)。此時(shí)材料受外力作用時(shí)分子鏈伸長,發(fā)生高彈性變形,即彈性模量較小,形變量很大,拉伸時(shí)放熱,但由于分子鏈的纏結(jié),形變可逆,外力除去后,能回復(fù)原狀。
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