500 噸/年聚丙烯熔噴法非織造布的工業(yè)應(yīng)用

馮宜綏，顏旸旸

（蘭州石化三葉公司，甘肅 蘭州 730060）

2019 年12 月以來(lái)，新型冠狀病毒疫情在全球范圍內(nèi)擴(kuò)散，使得醫(yī)療領(lǐng)域和民用領(lǐng)域醫(yī)用口罩需求大幅增加，市場(chǎng)供不應(yīng)求，在政府推動(dòng)和市場(chǎng)需求增長(zhǎng)的帶動(dòng)下，許多企業(yè)紛紛新建或改建醫(yī)用口罩生產(chǎn)線，使得熔噴無(wú)紡布尤其是高端醫(yī)用熔噴無(wú)紡布需求大幅增加。為與年初新近建成投產(chǎn)的5 條口罩生產(chǎn)線形成產(chǎn)業(yè)鏈條，蘭州石化公司積極響應(yīng)中國(guó)石油集團(tuán)黨組的安排部署，于2020 年3 月12日開(kāi)始迅速搶建熔噴布生產(chǎn)線，2020 年4 月15 日建成投產(chǎn)，并順利產(chǎn)出了產(chǎn)品，這也是甘肅省首條建成投產(chǎn)的熔噴布生產(chǎn)線。

蘭州石化公司500t/年聚丙烯熔噴法非織造布裝置工藝技術(shù)及主要設(shè)備由邵陽(yáng)紡織機(jī)械有限責(zé)任公司提供，昆侖工程公司承擔(dān)設(shè)計(jì)，產(chǎn)品主要用于生產(chǎn)過(guò)濾材料、醫(yī)療衛(wèi)生材料、環(huán)境保護(hù)材料、服裝材料和電池隔膜材料等。

1 工藝原理

1.1 熔噴工藝原理

熔噴法非織造工藝是利用高速熱空氣對(duì)模頭噴絲孔擠出的聚合物熔體細(xì)流進(jìn)行牽伸，由此形成超細(xì)纖維并凝聚在凝網(wǎng)簾或滾筒上，并依靠自身粘合而成為非織造布。

1.2 駐極工藝原理

電暈充電法是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的生產(chǎn)駐極體過(guò)濾材料的方法。利用一個(gè)均勻電場(chǎng)引起空氣局部擊穿的電暈放電產(chǎn)生離子束轟擊電介質(zhì)，并使離子電荷沉積于電介質(zhì)中，材料便帶上電荷。

2 工藝流程簡(jiǎn)介

主料（PP 母粒，熔指1500g/10min）和輔料（駐極母粒）通過(guò)自動(dòng)吸料裝置進(jìn)入混合裝置，混合母粒經(jīng)料倉(cāng)稱重后進(jìn)入螺桿擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓熔融，熔體經(jīng)過(guò)濾器、熔體管道進(jìn)入紡絲機(jī)，由計(jì)量泵定量輸送至熔噴模頭，其內(nèi)部的熔體分配腔將高溫熔體均勻分配至紡絲組件，在壓力作用下，從噴絲板的噴絲孔噴出形成絲條，在兩側(cè)高速、高溫的牽伸氣流挾持下對(duì)熔體細(xì)流進(jìn)行牽伸拉細(xì)，使其成為超細(xì)纖維噴射到圓網(wǎng)接收器成型，熔噴布再經(jīng)靜電駐極處理后裁邊、成卷、分切、包裝。

羅茨風(fēng)機(jī)輸送氣體進(jìn)入空氣加熱器后形成高溫的牽伸氣流，由管道送入紡絲箱內(nèi)部的氣流牽伸通道，將熔噴頭（俗稱模頭，噴孔的孔徑為Ф0.30mm）噴出的熔體進(jìn)行牽伸，牽伸出的纖維細(xì)絲隨即被周圍的空氣及兩側(cè)一定量的送風(fēng)快速冷卻，在圓網(wǎng)接收器自粘成型。為了能使噴出的纖維全部附著在圓網(wǎng)接收器上，接收器內(nèi)部形成足夠大的負(fù)壓區(qū)，將隨纖維吹送下的牽伸氣流、周圍的側(cè)吹風(fēng)冷卻氣流、環(huán)境內(nèi)一定范圍內(nèi)的空氣抽走，使纖維網(wǎng)在圓網(wǎng)接收器上緊貼定型。如圖1 所示。

圖1 工藝流程圖

3 系統(tǒng)組成及主要設(shè)備簡(jiǎn)介

本系統(tǒng)設(shè)備由吸料計(jì)量裝置、螺桿擠壓機(jī)、紡絲機(jī)、側(cè)吹風(fēng)裝置、圓網(wǎng)接收器、駐極體處理機(jī)、收卷機(jī)和與上述設(shè)備配套的冷凍、空調(diào)、壓縮機(jī)組、電氣控制系統(tǒng)以及相應(yīng)的輔助設(shè)備組成。

熔噴紡絲系統(tǒng)包括安裝模頭的紡絲箱體、紡絲組件、加熱系統(tǒng)、牽伸氣流通道、熔體通道、計(jì)量泵和機(jī)架等。如圖2 所示。

圖2 熔噴紡絲系統(tǒng)外形圖

3.1 熔噴模頭

模頭主體為優(yōu)質(zhì)耐熱不銹鋼材料，由左右兩塊結(jié)構(gòu)基本對(duì)稱的熔體分配腔用高強(qiáng)度螺釘連接而成，并用定位銷定位，其相互結(jié)合面間的凹下部位構(gòu)成了熔體分配通道，所有的熔體分配通道都經(jīng)過(guò)拋光處理，以減少流動(dòng)阻力和熔體黏附；而經(jīng)過(guò)精密加工的平面構(gòu)成了密封面。熔體分配通道為單衣架結(jié)構(gòu)。模頭共分13 個(gè)加熱區(qū)，用電加熱棒加熱，每個(gè)加熱區(qū)都有一個(gè)測(cè)溫鉑熱電阻。如圖3 所示。

圖3 模頭主體外形圖

3.2 紡絲組件

紡絲組件由噴絲板、上下分配板、過(guò)濾網(wǎng)、噴絲板風(fēng)刀、密封條等組成。噴絲板與熔體分配腔用Φ3.2mm 聚四氟乙烯棒密封。紡絲組件與模頭用高強(qiáng)度螺釘連接，噴絲板與風(fēng)刀用高強(qiáng)度螺釘連接，為保證裝拆方便，所有連接螺釘上均涂抹耐高溫潤(rùn)滑脂。上分配板、過(guò)濾網(wǎng)、下分配板放置于噴絲板背面的凹槽。如圖4 所示。

圖4 紡絲組件圖

4 生產(chǎn)線運(yùn)行狀況

該生產(chǎn)線自2020 年4 月15 日一次開(kāi)車成功后連續(xù)運(yùn)行至今，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，過(guò)濾效率均在92%以上，日產(chǎn)量達(dá)1.5t。

4.1 工藝運(yùn)行指標(biāo)（見(jiàn)表1）

表1 工藝運(yùn)行指標(biāo)

4.2 產(chǎn)量、質(zhì)量情況（見(jiàn)表2）

表2 熔噴布生產(chǎn)線產(chǎn)量、質(zhì)量統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)束語(yǔ)

本次疫情促使大眾提高了公共環(huán)境以及個(gè)人衛(wèi)生防護(hù)意識(shí)，對(duì)防護(hù)類化學(xué)紡織品和消毒類化學(xué)品的需求量大量增加。口罩是防范新型冠狀病毒感染的必需品，不管是醫(yī)務(wù)人員還是普通消費(fèi)者，對(duì)于口罩的需求量都很大。特別是對(duì)于一線的醫(yī)務(wù)人員，N95 口罩是不可或缺的防護(hù)品，因而熔噴布的生產(chǎn)是具有重要的戰(zhàn)略意義。對(duì)于蘭州石化來(lái)說(shuō)，形成了石化產(chǎn)品—聚丙烯醫(yī)用料—熔噴料—熔噴布—口罩生產(chǎn)線的“一條龍”產(chǎn)業(yè)鏈條，同時(shí)也是開(kāi)辟新的產(chǎn)業(yè)，解決人員就業(yè)、創(chuàng)效的一個(gè)重要渠道。熔噴布生產(chǎn)線的建成投產(chǎn)不僅為疫情防控提供保障，也體現(xiàn)了央企積極承擔(dān)社會(huì)責(zé)任的能力。