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，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，市場供不應(yīng)求，在政府推動和市場需求增長的帶動下，許多企業(yè)紛紛新建或改建醫(yī)用口罩生產(chǎn)線，使得熔噴無紡布尤其是高端醫(yī)用熔噴無紡布需求大幅增加。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)中國石油集團(tuán)黨組的安排部署，于2020 年3 月12日開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)駐極體過濾材料的方法。利用一個均勻電場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 工藝流程簡介

主料（PP 母粒，熔指1500g/10min）和輔料（駐極母粒）通過自動吸料裝置進(jìn)入混合裝置，混合母粒經(jīng)料倉稱重后進(jìn)入螺桿擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓熔融，熔體經(jīng)過濾器、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)過拋光處理，以減少流動阻力和熔體黏附；而經(jīng)過精密加工的平面構(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 個加熱區(qū)，用電加熱棒加熱，每個加熱區(qū)都有一個測溫鉑熱電阻。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滑脂。上分配板、過濾網(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)（見表1）

表1 工藝運(yùn)行指標(biāo)

4.2 產(chǎn)量、質(zhì)量情況（見表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

本次疫情促使大眾提高了公共環(huán)境以及個人衛(wèi)生防護(hù)意識，對防護(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，對于口罩的需求量都很大。特別是對于一線的醫(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。對于蘭州石化來說，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)也是開辟新的產(chǎn)業(yè)，解決人員就業(yè)、創(chuàng)效的一個重要渠道。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)社會責(zé)任的能力。