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抗静水压值对SMS复合非织造布阻隔性能的影响因素

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  • 发布时间:2018-06-26 14:03
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【概要描述】作者:崔健(天津工业大学非织造材料与工程专业研究生,现就职于浙江广济无纺发展有限公司)指导老师:任元林(天津工业大学纺织学部副教授)讨论区调整静水压有助提高产品阻隔性手术服和手术巾要求对病人和医生同样具有安全性,因为当流体渗透材料时,微生物也被带入,因此手术衣要能防止液体的渗透和伴随而来的细菌。研究...

抗静水压值对SMS复合非织造布阻隔性能的影响因素

【概要描述】作者:崔健(天津工业大学非织造材料与工程专业研究生,现就职于浙江广济无纺发展有限公司)指导老师:任元林(天津工业大学纺织学部副教授)讨论区调整静水压有助提高产品阻隔性手术服和手术巾要求对病人和医生同样具有安全性,因为当流体渗透材料时,微生物也被带入,因此手术衣要能防止液体的渗透和伴随而来的细菌。研究...

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  作者:崔健(天津工业大学非织造材料与工程专业研究生,现就职于浙江广济无纺发展有限公司)

  指导老师:任元林(天津工业大学纺织学部副教授)

  讨论区

  调整静水压有助提高产品阻隔性

  手术服和手术巾要求对病人和医生同样具有安全性,因为当流体渗透材料时,微生物也被带入,因此手术衣要能防止液体的渗透和伴随而来的细菌。研究纺熔法非织造布抗静水压的影响因素有助于为提高SMS产品阻隔性找到思路,提高生产效率,稳定并逐步提升医疗防护用非织造布的质量。本课题立足于实际生产,研究了SMS工艺过程中熔喷的各项工艺参数对产品抗静水压性能的影响,主要包括:原料、熔喷比例、螺杆模头温度、热风温度和风量、接收距离、机器状态等。——本文作者崔健

  DCD控制在215mm内可降低飞丝

  本实验中将DCD调整到215mm以上时明显观察到有飞丝产生,出现这种情况有三个原因,一是DCD过高时牵伸过程过长,纤维断裂伸长率跟不上,导致纤维被拉断;二是纤维在落到网帘上之前已经冷却固结,自粘合作用减弱;三是由于热气流喷嘴并不是平行的,而有一定的夹角,所以从截面看,熔体的牵伸是在一个扇形区域内完成的,随着DCD的增加,扇形区域下端宽度增大,气流紊乱程度增加。以上三个原因造成了飞丝的产生,不仅使得铺网不均,降低抗静水压,而且严重影响布面外观,所以将DCD值控制在215mm以内是合理的。——江苏康华新材料公司总经理刘宇浩

  熔喷比例为36.4%固定值稍显绝对

  抗静水压是衡量SMS产品阻隔性能的重要指标,抗静水压越高,表明产品防水能力越强,喷溅的水珠就越不容易透过去。文中推算出,当熔喷比例为36.4%时,SMS产品的水阻隔性最佳,但是我个人觉得36.4%这个值有些绝对,其实熔喷比例只要控制在35%~37%之间即可。因为除此之外,外部空间的温度、湿度、熔喷模头的喷丝也都会影响产品的抗静水压值,这是一个相对数值,需要综合考虑。——绍兴高特无纺布公司技术主管高鹏

  静水压相差10~40mBar属正常范围

  通过本文的实验结果可以分析,随着模头使用时间增加,产品抗静水压值呈现下降趋势,一般初期与末期的同类产品抗静水压值会相差10mBar~20mBar,但这是理论值,在实际生产过程中,由于工厂产品种类多样,需要经常做工艺变动,使用不同型号的聚丙烯树脂和多种多样的色母粒,因此最终产品初期与末期抗静水压相差10mBar~40mBar都是允许的。而且由于流体的黏滞性,容易形成流速梯度很大的附面层,所以每次工艺转换势必会有转换前的熔体原料留在模头内,必须进行清洗,否则将影响产品质量。——郑州豫力无纺布公司销售经理李可染

  实验操作得出关键数据

  手术衣对水的阻隔性所涉及的指标很多,如抗静水压、淋喷试验、沾水等级等,其中最常用的是抗静水压。抗静水压指测试材料抵抗缓慢上升水压的能力,在各种体系的测试方法中,该指标根据测试面积、水压上升速度和出现几个水珠所确定的终点位置来判断其中,数值越大说明材料对水的阻隔性越好。SMS非织造布中间有一层致密的熔喷层,其纤维的线密度很小,基本上都是超细纤维,可达0.01dtex~0.05dtex,约为普通纺粘纤维线密度的1%。熔喷纤网的纤维很细,纤网十分均匀。当液体与之接触后,由于表面张力液体不易渗透,超细纤维之间连接形成的空隙相当小,所以尘埃和细菌就被阻挡,使手术服逼近“绝对干净”的效果。

  实验操作得出关键数据

  静水压是指静止液体作用在每单位受压面积上的压力。织物抗静水压则是用织物能承受的静水压来表示水透过织物所遇到的阻力,是织物对水的阻隔性能的重要指标,在医疗防护用品中有重要意义,如在我国颁布的《医用一次性防护服技术要求》(GB19082-2003)中对防护服液体阻隔功能作出了强制性的规定,要求静水压为167kPa时,防护服不得渗透;透湿量应不小于2500g/㎡。

  原料与仪器

  本课题所用的实验试样均由西安达可非织造布公司提供;所用的SMMMS非织造布生产线的生产厂家为德国莱芬豪舍公司;所用的FX3000HYROTESTERⅢ抗静水压测试仪的生产厂家为瑞士TEXTESTAG公司。

  不同色母粒添加量测试

  选取蓝15#产品的色母粒377BN,在其他工艺参数不变动的情况下,适量添加BCD头色母粒添加量,调整范围每次每个M头不超过0.05%,每小时一次,对比添加不同添加量产出的SMMMS非织造布抗静水压平均值。

  不同熔喷比例值测试

  本实验通过调整熔喷的计量泵转速(同时网带速度做轻微调整以保证产品克重的稳定)观察熔喷比例对产品抗静水压的影响,计量泵转速每半小时调整一次,每次不超过0.5rpm。

  不同螺杆模头温度测试

  本实验在不影响正常生产的情况下适量调整模头温度(螺杆温度与其配套),每半小时一次,每次1~2℃,对比不同温度条件下产品抗静水压平均值。

  不同热风风量测试

  本实验分别调整热风温度和热风风量,研究分析其对产品抗静水压的影响。热风温度每半小时调整一次,每次1℃,热风风量每半小时调整一次,每次20~30mh/h。

  抗静水压测试

  在100平方厘米的测试面积上,测试样品应能抵抗水压的能力。水压以恒定的速率60mbar/min增长,直到测试样品在抵抗水压最弱的地方有3滴水滴透出测试样品时,此时的水压值即为该样品的抗静水压值。

  取全幅宽非织造布,标明布边的OPS方向(即非织造布生产线操作台的方向),忽略布边缘100mm,按CD方向顺序均匀地折叠多层,用9×9inch的模具在取样机切割样品,最靠OPS端的样片定义为1,第二个样片定义为2,以此类推;根据SPEC的要求选择相应的测试头,设置正确的模式,最大压力为200mbar,速度可为60mbar/min或10mbar/min;检查仪器的密封圈是否完好;将测试头的贮水器中注满去离子水,并使其稍有溢出,保证水的表面洁净。

  数据分析确定最佳工艺

  聚丙烯熔体加入色母粒后,会对其流变性能产生影响,不同型号的色母粒对聚丙烯流变性能的影响也不一样。但不论哪种色母粒,当其添加量增多时都会使熔体的粘度明显上升。影响熔体从喷丝孔挤出过程,导致铺网的不均匀,降低抗静水压,严重时甚至堵塞喷丝孔,在布面形成纵纹。

  在母粒制造过程中为防止颜料微粒在静电力、表面引力及外环境因素影响下而聚集在一起,常用一些分散剂来提高颜色的分散性和着色强度。但这些分散剂会对纺丝产生一定的影响,因为带有这种母粒的熔体在挤出喷丝孔前,其中的低分子物质会变成气体,并伴随熔体从喷丝孔中排出,气体的急剧膨胀极易导致纺丝的不均匀造成布面击穿,从而降低抗静水压。

  不同熔喷比例对抗静水压的影响,并不如预期所想随着熔喷比例的增加抗静水压也随之增加,当熔喷比例超过36.4%时抗静水压反而下降,究其原因是本实验调整熔喷比例的方式提高三个M头的计量泵转速,当计量泵转速过大时单位时间内从喷丝孔挤出的熔体增加,而热风温度和热风风速不变化,纤维得不到足够的牵伸,虽然熔喷纤维的量增加了,但细度却有所下降,影响了产品的阻隔性能。

  可以看出,模头温度在274℃时抗静水压达到了最大值,温度低于该值时,温度越低熔体流动性能越差,出丝不均匀,不稳定,导致熔喷纤维直径分布较广,降低阻隔性能,严重时甚至堵塞喷丝孔,造成布面纵纹;而当温度过高时,高温加剧了熔体的降解,使螺杆压力产生波动,泵供量不稳,模头喷出的纤维均匀性差。而且熔体降解后的单体会对模头以及其它组件造成一定污染,影响产品质量。

  本实验在假设实现了这一前提的基础上进行讨论,在热风量低于2700mg/h时,随着热风量的增加,纤维的牵伸加强,纤维细度有改善,产品抗静水压呈现上升趋势,符合理论结果;但是热风量超出2700mg/h时,产品的抗静水压值反而下降,测试过程中可明显观察到击穿现象,热风风速过高使得纤维来不及冷却,在熔融状态下就落到网帘上,与相邻纤维熔在一起,影响产品抗静水压性能。且热风风量过大容易产生飞丝,严重影响布面外观。

  热风风量对抗静水压的影响较大,调整热风风量是生产中控制产品抗静水压的主要方式之一。生产中热风风量一般控制在2700mg/h左右,当抗静水压不足时,通过测试时的现象判断抗静水压不足的原因属于击穿还是牵伸不足,若是击穿,则应调小风量,若是牵伸不足,应调大风量。

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