SMS复合法非织造布生产技术样本Word格式.docx
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SMS非织造布是阻隔型产品,产品上、下两个表面必要为“纺粘纤网”,纺粘纤维直径较粗、较均匀、耐磨,纤维间空隙很大,具备较好机械力学性能,除了能为夹在中间熔喷层纤网提供防护、加强作用外,在纤维直径较细时,还能提供一定阻隔功能。
SMS非织造布阻隔性能重要由“熔喷层纤网”提供,熔喷纤维直径比SMS型产品更细,构造致密、平均孔径更小,但机械性能差。
熔喷层纤维密度越高,产品阻隔性能也越好。
4.制造SMS产品重要办法
当前,制造SMS产品重要工艺有“一步法”,“两步法”,“一步半法”三种办法。
(1)一步法
这种工艺特点是使用原料切片,运用纺粘法、熔喷法两种工艺,直接将原料熔融后纺丝成网,只要合理排列不同工艺纺丝系统,就可
以使产品具备不同构造,将各层纤网叠层复合后,普通都是用热轧机
固结成布。
图1莱芬豪舍公司“一步法”SMMS生产线示意图
采用“一步法”工艺生产线构造复杂,是当今技术含量最高设备,代表了一种国家非织造布装备最高水平,购买价格很高。
“一步法”特点是熔体直接纺丝成网,各个纺丝系统状态可独立
调节,生产过程可控性强,卫生条件好,运营速度高,能随意调节各层纤网比例、可生产各种规格SMS型产品,是当今主流工艺。
(2)二步法
用二步法生产SMS产品时,按一定顺序,将纺粘布成品,熔喷布成品退卷,按顺序叠层,然后用热轧机固结,复合成SMS产品。
事实上“两步法”工艺也就是广泛应用叠层复合技术,还可以复合其她材料,并可依照材料或最后产品规定,采用不同办法,如超声波、热熔胶等将三层(或更多层)材料固结在一起。
(3)“一步半法”
在二步法中,还可以将现场生产熔喷层纤网代替熔喷布产品,从而派生出所谓“一步半法”复合工艺。
这种一步法工艺熔喷层含量能随意调节,能生产熔喷层含量较少产品,运营速度也较快,有较高生产效率,产品质量也优于“两步法”。
虽然设备价格低于“一步法”、但要比“两步法”设备高诸多。
2.SMS生产线经济技术指标
1.代表性机型
由于不同商家制造SMS生产线基木都是使用Exxon熔喷纺丝工艺,因而其差别重要体当前纺粘系统所使用纺丝工艺。
按应用机型数量排序,当前国内SMS生产线纺粘系统应用纺丝工艺顺次是:
宽狭缝负压牵伸工艺,这是全球主流工艺,其典型代表为德国莱芬豪舍公司(Reifenhauser)设备、绝大某些国产机型也属这种工艺;
另一方面是管式牵伸工艺,如意大利STP公司设备;
宽狭缝正压牵伸工艺,如美国诺信(Nordson)公司、日本NKK公司生产线等。
2.纺丝系统组合方式
当前国内几乎拥有世界上流行所有机型,涉及:
SMS,SSMS,SMXS,SMMS,SSMMS,SSM-MS,SSMMXS,SMMMS,SMMM-S,SMMMXS,SSWMS,SSMMMMS等,其中尚有一次成网及二次成网两种成网方式。
当前国产SMS生产线纺丝系统组合形式有:
SMS,SSMS,SMXS,SMMS,SSMMS,SSM-MS五种。
使用一次成网工艺生产线只有一台成网机,所有纺丝系统纤网都
铺放在这台成网机上,这是当今常用主流工艺(图2)。
纺粘系统纺粘系统
使用二次成网工艺生产线有两台成网机,所有纺丝系统分别布置在两台成网机上,而产生所有纤网最后都铺放在第一成网机上、并进行叠层复合,这是一种己有二十近年历史成网方式(图3)。
纺粘系统
3.重要设备配备
在SMS生产线中,重要设备配备有:
纺粘法纺丝系统:
宽狭缝(负压、正压)牵伸,管式牵伸;
熔喷法纺丝系统:
EXXON系统,快装式喷丝板:
成网机:
高速型,大型生产线普通配抗静电网带:
热轧机:
双车昆、三辘,轧车昆挠度补偿方式:
S辘自动挠度补偿;
中凸+轴线交叉+外加弯矩补偿型,小幅宽生产线会用加大馄径+中凸+轴线交叉补偿;
在线后整顿系统(选配系统):
KissRoll或喷盘上液系统,热风干燥;
在线检测装置(选配系统);
表而缺陷检测;
卷绕机:
单接触辘或双接触馄型,锯齿形刀横切断,母卷直径鼻1600〜3200mm;
注:
“母卷”是指直接从生产线卷绕机卸下未经切边及分切长度很长,卷径较大布卷。
离线分切机:
积极放卷型,圆盘形分切刀,母卷直径2nmi,自卷直径21000mm。
“子卷”是指己经分切加工、长度较短,卷径较小最后产品布卷。
4.生产线技术指标
SMS产品性能、质量是纺粘法、熔喷法非织造布生产技术综合反映,也代表了有关工艺技术水平。
(1)纺丝系统数量及排列方式
当前国内己能制造有5个纺丝系统生产线,引进生产线纺丝系统可达7个,都是使用聚丙烯(PP)原料,个别双组分生产线还用到
PE;
(2)产品定量范畴(g/m2)
普通为15〜80g/m2,最新机型能生产10g/m:
规格产品,产品定量越小,生产线技术水平也越高;
(3)薄型产品均匀度
均匀度CV值可达到W3水平,比普通纺粘布好,有时用单个样品最大偏差率来表达,普通应控制在土(4〜6)%o
(4)产品名义幅宽规格(m)
生产线规格以最后产品幅宽来定义,有1.6m,2.4m,3.2m,4.2m,5.0m等。
引进设备幅宽都&
3.2m,国内尚有某些与1.6m,2.4m幅宽规格相近生产线。
国产设备幅宽重要有1.6m,2.4m,3.2m三种规格。
(5)运营速度(m/min)
国产设备运营速度在200~400m/min,引进设备运营速度在400~600m/min,最高可达800〜1000m/min;
(6)装机容量(kW或kVA)
是指生产线中所有设备主流程设备、辅助设备、公用工程系统装机功率(kW)或装机容量(kVA),与所使用纺丝工艺和生产能力有关。
装机容量偏小,可以节约投资成本,但设备负载率会较高,可靠性下降,进行工艺调节余地少,反映慢、调控能力较差。
当设备负载率不不大于80%、甚至经常满载运营时,就是设备容量偏小体现。
装机容量偏大,会增长投资成本(涉及公用工程系统),及供电系统运营费用。
但设备负载率较低,可靠性上升,工艺调节空间较宽,反映快、调控能力较强。
宽幅、多纺丝系统生产线装机容量可不不大
于5000kWo
装机容量是决定生产线供电系统容量根据,供电系统容量(或变压器容量)普通在装机容量55%〜65%范畴。
5.SMS生产线经济指标
(1)生产能力(kg/h)
a.纺丝系统生产能力(kg/m•h)
是一种纺丝系统每一米幅宽在一小时内“熔体挤出量”,是不考虑产品合格品率,计量单位为(kg/m・h),能便于对不同系统进行比较。
纺丝系统总生产能力等于单位幅宽“产能”乘以“幅宽”,惯用来估算原料消耗量。
国外PP纺粘系统最大产能为240kg/m札熔喷系统为80kg/m札国产纺粘系统最大产能为180kg/m・h,熔喷系统为50kg/m・h。
在SMS产品中熔喷层比例为20%时,引进生产线SMS产品产能为400kg/m£
SMMS产品产能为600kg/m国产SMS产能为250kg/m41,SMMS产能为450kg/m・h,均比引进设备小。
b.生产线生产能力(kg/h)
生产线“生产能力”是所有纺丝系统生产能力总和,这是一种理论值,除了在技术上用“血/h”表达外,有时还会用一年生产能力气/『表达,与“实际产量”是不同概念。
当以“t/a”表达时,将与设备运用率或生产线有效运营时间关于,更能体现生产线技术水平,因而必要注明每一年有效生产时间及产品规格,否则没有实际意义。
当前对“年有效运营时间”定义混乱,普通在7200〜8000小时之间,导致同样配备生产线,不同制造商报告生产能力有很大差别。
c.SMS生产线生产能力
由于SMS产品中熔喷层比例会随着产品性能规定而变化,因而SMS型生产线生产能力除了与产品定量规格关于外,还与纤网比例分派、投入运营纺丝系统数量等因素关于。
此外,由于单个熔喷系统挤出量仅为纺粘系统挤出量四分之一左右,在SMS生产线中,在最大挤出量状态,熔喷层最高比例仅为20%,如果不不大于此数,纺粘系统就要降速运营,生产线实际挤出量就不大于理论挤出量。
而在比例不大于20%时,如果生产线不能以更高速度使纺粘系统满载运营,生产线实际挤出量也不大于理论挤出量,这也是某些生产线由于无法高速运营而导致实际产能偏低因素。
(2)产量(kg/h或t/a)
产量是指纺丝系统或生产线在单位时间内“合格产品”数量,实际“产量”会受市场因素,产品构造,管理水平,技术水平,合格品率,设备有效运营时间,人员素质等因素影响。
(3)产能运用率
生产线“生产能力”是按理论挤出量计算,并没有考核“设备运用率”和产品“合格品率”;
而“产量”则是真实合格产品数量。
因而,生产线实际产量普通不大于生产能力,普通为后者(60〜90)%,这个指标称为“产能运用率”,是反映生产线技术水平,公司管理水平,经营状况最客观指标。
当前,运营管理较好生产线,其产能运用率可达80%〜90%、甚至更高,而国内全行业产能运用率近年来均处在<70%水平。
(4)影响产能运用率重要因素
由于SMS型生产线纺丝系统较多,正常状况下设备运用率会比纺丝系统较少生产线低,直接影响产能运用率,重要因素:
a.由于熔喷系统喷丝板使用周期比纺粘系统短,换喷丝板次数、频度会增长,会占用生产线较多有效生产时间;
b.与单个纺丝系统生产线相比,设备数量多、故障也较多,停机时间增长;
c.运营速度较快、设备容易发生故障,导致生产线停产几率增长;
d.正常状况下,SMS产品一次合格品率会较低,重要因素:
*.由于熔喷层外露容易发生缠热轧机轧馄现象,加上运营速度较快,“缩幅”现象增长。
因而SMS生产线正常铺网宽度要比独立纺粘系统或熔喷系统更宽,因而要切除边料较多,原料一次运用率(合格品数量/投料量)偏低。
*.不同幅宽生产线边料损耗率也不同样,生产线或产品幅宽越窄,原料运用率越低;
按边料总幅宽均为250mm计算,不同幅宽生产线边料损耗率如下:
表1不同幅宽生产线边料损耗率
幅宽(mm)
1600
2400
3200
4200
5200
损耗率(%)
13.51
9.43
7.25
5.62
4.59
*.由于SMS生产线采用离线分切,分切过程产生废、次品几率增长,并且还会因卷长计量误差或预留量太多,导致“母卷”尾(剩)料偏多;
*.由于母卷离线分切加工时间至少滞后于生产线一种母卷生产时间,导致分切过程产生边、废料不能在当批次产品生产过程中得到及时回收;
*.每次开机、停机所需时间较长,产生开机不良品数量较多;
粒每次转换产品颜色或规格(g/m=)所产生过渡布数量较多;
*.SMS生产线生产能力较大,如由于市场因素,批产量较小时,因开、停机,转产产生废品、过渡布所占比例会上升。
进行生产记录时,合格品率是合格品数量与投入原料总量比例。
综合以上各种因素,以3.2m幅宽为例,在不计算回收条件下,普通纺粘系统(S)合格品率可达95%,而SMS生产线合格品率普通不高于90%,对纺丝系统较多生产线,或批量较小时,合格品率还要低某些。
而在回收状态,合格品率会升高。
(5)单位产品能耗(kWh/t)
由于产品中具有能耗较多熔喷层,SMS产品能耗处在纺粘布与熔喷布之间,即不不大于纺粘布、而不大于熔喷布。
还与对产品性能规定关于,并且与投入运营熔喷系统数量、纺粘系统与熔喷系统挤出量匹配关系很大,这是运营管理中亟需关注问题。
生产线总能耗:
生产线耗能量加上为产品服务公用工程耗能量。
单位产品能耗=总能耗/合格品总数。
在合格品数量相似情形下,能耗与纤维细度有较大关联,纤维越细,能耗越大。
因而要结合产品质量、而不能仅凭能耗多少来评价生产线技术水平。
当前SMS产品能耗水平普通在1500〜2200kWh/t,使用不同纺丝工艺生产线,其能耗也会有较大差别。
3.国内SMS产业现状
1.SMS技术发展简史
1959年,美国杜邦(Dupont)公司一方面成功开发聚酯纺丝成网法非织造材料,德国科德堡(Freudenberg)公司,德国鲁奇(Lurgi)公司在同一时期也进行这个技术开发研究。
在1986年,广东省从德国莱芬豪舍公司引进了第一条纺粘法非织造布生产线。
在1992年,安徽省从美国精准公司引进了第一条熔喷法非织造布生产线。
同年山东省从意大利“摩登”MeccanicheModerne公司引进了第一条“一步半法”SMS非织造布生产线,这是国内最早浮现成套SMS设备。
美国金百利(Kimbely—Clark)公司在上世纪80年代初率先开发了将纺粘布与熔喷布相复合专利技术,至1994年专利保护期满后来,各国都陆续运用这种技术来生产SMS型复合非织造布。
国内直至才从德国引进了第一条“一步法”SMS生产线。
中华人民共和国制造第一条SMS生产线投入了运营,当前中华人民共和国己成为世界上最大SMS型非织造布装备制造国,己有大量设备出口到世界各地,也是世界上SMS生产线数量最多,机型最齐备国家,对推动全球非织造布产业发展发挥了很大作用。
2.产业规模
至九月份,国内已投入运营SMS型生产线约63条,年生产能力
约43万吨,实际产量有22万吨;
当前国内己在运营机型有12个:
SMS,SSMS,SMXS,SMMS,SSMMS,
SSM-MS,SSMMXS,SMMMS,SMMM-S,SMMMXS,SSMMMS,SSMMMMS;
产品名义幅宽有:
1.6m,2.4m,3.2m,4.2m或者相近规格;
在63条生产线中,有三个纺丝系统SMS型生产线有38条,占总数60.3%;
有四个纺丝系统SMMS或SSMS生产线有12条,占总数19.1%;
有五个或更各种纺丝系统生产线有13条,占总数20.6%o国产设备约占生产线总数70%o预测后来仅有三个纺丝系统SMS生产线占比会越来越少。
1.6m幅宽生产线20条,占总数31.7%;
2.4m幅宽生产线8条,占总数12.7%;
3.2m幅宽生产线31条,占总数49.2%;
4.2m幅宽生产线4条,占总数6.3%;
其中幅宽为1.6,2.4m均为国产机型,幅宽4.2m全为引进设备。
3.国内水平
虽然当前国内己具备设计、制造纺粘、熔喷系统能力,但在工艺原理上并没有突破其原形设备概念,外形相似,仅尺寸略有差别。
快装式熔喷喷丝板己得到普及使用。
在生产能力、运营速度、可靠性等方面有待改进。
一种是纺丝箱体存在漏熔体现象,纺粘箱体大某些都是使用导热油加热。
另一种是宽幅(N3200mm)喷丝板加工工艺仍有待摸索和改进。
在近几年,国内SMS产业获得长足进步,产品质量得到明显改进。
在产品均匀度、物理性能(强力、伸长率等),纤维直径,性能离散性等方而与外国产品仍存在明显差距。
4.SMS技术发展趋势
当前SMS技术发展趋势是:
多纺丝系统(最多为7个),高速度(M600m/min)、宽幅(3.2,4.2,5.2m)、高产能($0吨/年)、细纤度、双组份、大卷径(23000mm)、离线高速(21500m/niin)分切加工。
5.国内、外设备制造商
国外:
德国莱芬豪舍公司,意大利STP公司,美国诺信公司,日木NKK等。
曾使用过核心设备品牌有H木Kasen公司,德国Enka公司,德国纽玛格公司等品牌;
国内有十多家公司曾制造过SMS生产线,重要分布在北京,大连,广东,湖南,河南,江苏,浙江等都市及地区。
6.主流熔喷设备供应商
当前全球能提供成套熔喷设备制造商有:
德国莱芬豪舍(Reifenhauser)公司、德国纽玛格公司,美国希尔斯(Hills)公司,意大利STP公司、瑞士立达公司(Rieter)、日本NKK公司等。
国内仅有三家公司具备设计、制造熔喷系统(含纺丝箱及纺丝组
件)能力,当前国内有不少生产线使用日木卡森(KASEN)公司、或德国恩卡(ENKA)公司制造喷丝板及纺丝箱体。
*7.其她形式熔喷系统
图4Biax公司有8排同心圆喷丝孔熔喷系统
除了上述使用ExxonI艺设备制造商外,美国双轴(Biax—Fiberfilm)公司还开发岀了一种有多排喷丝孔机型。
Biax熔喷系统特点:
气流通道与熔体通道同心布置,牵伸气流以环形喷出,可以有多排(16)喷丝孔,孔密度可达250个/英寸(9843个/米),产量是EXXON工艺5倍,喷丝板长度可以模块式组合,能耗比EXXONI艺低诸多。
4.纺粘系统代表性机型及特点
1.重要纺丝工艺
纺粘法非织造布生产工艺是上世纪五十年代,分别由美国杜邦(DuPont)公司和德国科德宝(Freudenberg)公司开发非织造布生产技术,在六十年代中期开始了工业化生产。
七十年代后,在美、德、英、法、日等国形成了工业生产规模,八十年代到九十年代是纺粘法工艺迅速发展,并趋于成熟一种阶段。
图5采用赖科菲工艺纺粘法纺丝系统
在1986年,中华人民共和国从德国引进了使用“赖科菲”
(Reicofil-I,简写为RF1型)工艺第一条纺粘法非织造布生产线,这是国内纺粘法纺丝系统所应用基本技术和基本机型,当前已发展到RF4型。
虽然国内还引进、并仿制过某些其她国家制造十各种机型,如意大利XWT、STP,美国N0RDS0N,日本NKK等,但主流机型还是基于赖科菲工艺,当前性能类似Reicofil-III(RF3)0
2.流程,特点
图6纺粘法非织造布生产流程图
虽然纺粘法生产线有各种纺丝工艺,事实上其差别重要反映在纺丝牵伸工艺方而,而其她过程或设备则都是大同小异。
图6是一条通用纺粘法非织造布生产流程图,国内拥有量最多主流机型为宽狭缝低压牵伸工艺,另一方面是管式牵伸工艺及宽狭缝正压牵伸工艺。
3.纤网互补性
在纺丝铺网过程中,抽吸风均匀性对纤网均匀性有很大影响,在抽吸气流较强位置,纤维会离开气流较弱区域而向这个位置移动,使纤网密度增长。
当有各种纺丝系统时,如在上游系统铺成纤网中,会浮现纤维密度较高云斑区、或纤维较少稀网区。
到了下游纺丝系统,由于云斑区阻力大、流量偏小;
稀网区阻力小、流量较大,新纤维会随着气流趋向稀网区运动,而较少覆盖在云斑区表而。
这种运动就起到“填平补齐”效果,改进了纤网均匀度,这就是铺网过程“互补性”。
“互补性”正面作用是提高了产品均匀度,因而,各种同类型纺丝系统生产线产品质量要比单个纺丝系统好。
但在SMS生产线中,这种互补性也有负而作用。
纺粘纤网与熔喷纤网是两种特性不同纤网。
如果纺粘纤网有缺陷、而用熔喷纤网去“填平补齐”,客观上就会导致熔喷纤网分布不均匀,将导致产品静水压及物理性能浮现较大离散性。
因而规定生产线最上游纺丝系统要有较好均匀度。
4.产品特点
图7S层纤维细度对15g/m2SMS产品静水压影响
纺粘纤维直径普通在15〜25Um,即相称于1.4〜4.Odtex,由于在SMS生产线中,纺粘纤维细度会影响纤网均匀度和遮盖性,进而影响产品阻隔性能和机械物理性能。
依照实验,当纺粘纤维细度不大于Id后,其对静水压贡献将很明显,己接近熔喷纤网了。
因而,但愿纺粘纤网纤维要有较细直径,当前国产设备纤维细度普通在1.6〜2.5d(旦)。
计算PP纤维细度(d)经验公式:
0.006429D2(den),其中D为纤维直径(Um)。
(2)均匀度
经惯用产品重量(俗称厚薄)分布“离散系数”“CV”值大小评价产品均匀度,CV值越小、产品越均匀。
当前薄型SMS产品均匀度CV值普通在3.0〜5.0之间,厚型产品CV值普通不大于3o
在有关产品技术规定中,还用单个样品偏差率来表达产品均匀性,这是一种比CV值规定更高指标,产品中不能浮现个别偏差特别大样品。
由于存在上述互补性问题,因而浮现了CV值小而物理性能离散,或CV值较大,但表面看起来却较为均匀两种现象。
5.熔喷系统纺丝工艺
熔喷系统纤维有各种接受方式,如网带接受、车昆筒接受等,但在“一步法”SMS生产线都是使用成网机网带来接受。
2.生产流程,特点
熔喷法非织造布生产流程与纺粘法非常相似,所不同是熔喷系统是用热气流牵伸,另一方面是熔喷纤网是依托自身余热粘结成布,冷却气流既可以使用制冷风,也可以使用环境风。
因而,生产流程中没有固结纤网设备,也不一定有冷却风系统。
图9熔喷法非织造布生产流程
3.纺丝组件构造
熔喷系统纺丝组件构造比纺粘系统复杂,随着技术进步,在SMS生产线中,纺丝组件都采用了“快装式”构造,将组件在纺丝箱体安装好后,不用再进行调节便可投入运营。
纺丝组件普通涉及:
喷丝板、气刀、分派板、熔体滤网、端封板、紧固件等,有喷丝板还装有温度/压力传感器,用于直接测量熔体温度和压力。
喷丝板两个斜面夹角(也就是两条“气隙”间夹角)普通在60〜90°
范畴,当前多为60°
只有少数机型为90。
o
在喷丝板尖端、沿CD方向加工有一列喷丝孔,用于SMS生产线时,喷丝孔直径普通在0.30〜0.35mm范畴。
这是喷丝板最薄弱部位,因而最容易受到外力损伤、或在不当工艺条件下损坏。
熔体进入方向
图10熔喷法喷丝板重要工艺参数名称
喷丝板是纺丝系统中价格很高一种精密加工件,普通使用高温性能良好材料制造,惯用材料牌号是0Crl7Xi4Cu4Nb^lCrl7Ni2,外国牌号为SUS630、SUS431等
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