500 吨/年聚丙烯熔喷法非织造布的工业应用

冯宜绥，颜旸旸

（兰州石化三叶公司，甘肃 兰州 730060）

2019 年12 月以来，新型冠状病毒疫情在全球范围内扩散，使得医疗领域和民用领域医用口罩需求大幅增加，市场供不应求，在政府推动和市场需求增长的带动下，许多企业纷纷新建或改建医用口罩生产线，使得熔喷无纺布尤其是高端医用熔喷无纺布需求大幅增加。为与年初新近建成投产的5 条口罩生产线形成产业链条，兰州石化公司积极响应中国石油集团党组的安排部署，于2020 年3 月12日开始迅速抢建熔喷布生产线，2020 年4 月15 日建成投产，并顺利产出了产品，这也是甘肃省首条建成投产的熔喷布生产线。

兰州石化公司500t/年聚丙烯熔喷法非织造布装置工艺技术及主要设备由邵阳纺织机械有限责任公司提供，昆仑工程公司承担设计，产品主要用于生产过滤材料、医疗卫生材料、环境保护材料、服装材料和电池隔膜材料等。

1 工艺原理

1.1 熔喷工艺原理

熔喷法非织造工艺是利用高速热空气对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸，由此形成超细纤维并凝聚在凝网帘或滚筒上，并依靠自身粘合而成为非织造布。

1.2 驻极工艺原理

电晕充电法是工业生产中应用最广泛的生产驻极体过滤材料的方法。利用一个均匀电场引起空气局部击穿的电晕放电产生离子束轰击电介质，并使离子电荷沉积于电介质中，材料便带上电荷。

2 工艺流程简介

主料（PP 母粒，熔指1500g/10min）和辅料（驻极母粒）通过自动吸料装置进入混合装置，混合母粒经料仓称重后进入螺杆挤压机进行挤压熔融，熔体经过滤器、熔体管道进入纺丝机，由计量泵定量输送至熔喷模头，其内部的熔体分配腔将高温熔体均匀分配至纺丝组件，在压力作用下，从喷丝板的喷丝孔喷出形成丝条，在两侧高速、高温的牵伸气流挟持下对熔体细流进行牵伸拉细，使其成为超细纤维喷射到圆网接收器成型，熔喷布再经静电驻极处理后裁边、成卷、分切、包装。

罗茨风机输送气体进入空气加热器后形成高温的牵伸气流，由管道送入纺丝箱内部的气流牵伸通道，将熔喷头（俗称模头，喷孔的孔径为Ф0.30mm）喷出的熔体进行牵伸，牵伸出的纤维细丝随即被周围的空气及两侧一定量的送风快速冷却，在圆网接收器自粘成型。为了能使喷出的纤维全部附着在圆网接收器上，接收器内部形成足够大的负压区，将随纤维吹送下的牵伸气流、周围的侧吹风冷却气流、环境内一定范围内的空气抽走，使纤维网在圆网接收器上紧贴定型。如图1 所示。

图1 工艺流程图

3 系统组成及主要设备简介

本系统设备由吸料计量装置、螺杆挤压机、纺丝机、侧吹风装置、圆网接收器、驻极体处理机、收卷机和与上述设备配套的冷冻、空调、压缩机组、电气控制系统以及相应的辅助设备组成。

熔喷纺丝系统包括安装模头的纺丝箱体、纺丝组件、加热系统、牵伸气流通道、熔体通道、计量泵和机架等。如图2 所示。

图2 熔喷纺丝系统外形图

3.1 熔喷模头

模头主体为优质耐热不锈钢材料，由左右两块结构基本对称的熔体分配腔用高强度螺钉连接而成，并用定位销定位，其相互结合面间的凹下部位构成了熔体分配通道，所有的熔体分配通道都经过抛光处理，以减少流动阻力和熔体黏附；而经过精密加工的平面构成了密封面。熔体分配通道为单衣架结构。模头共分13 个加热区，用电加热棒加热，每个加热区都有一个测温铂热电阻。如图3 所示。

图3 模头主体外形图

3.2 纺丝组件

纺丝组件由喷丝板、上下分配板、过滤网、喷丝板风刀、密封条等组成。喷丝板与熔体分配腔用Φ3.2mm 聚四氟乙烯棒密封。纺丝组件与模头用高强度螺钉连接，喷丝板与风刀用高强度螺钉连接，为保证装拆方便，所有连接螺钉上均涂抹耐高温润滑脂。上分配板、过滤网、下分配板放置于喷丝板背面的凹槽。如图4 所示。

图4 纺丝组件图

4 生产线运行状况

该生产线自2020 年4 月15 日一次开车成功后连续运行至今，各项指标均达到设计指标，过滤效率均在92%以上，日产量达1.5t。

4.1 工艺运行指标（见表1）

表1 工艺运行指标

4.2 产量、质量情况（见表2）

表2 熔喷布生产线产量、质量统计表

5 结束语

本次疫情促使大众提高了公共环境以及个人卫生防护意识，对防护类化学纺织品和消毒类化学品的需求量大量增加。口罩是防范新型冠状病毒感染的必需品，不管是医务人员还是普通消费者，对于口罩的需求量都很大。特别是对于一线的医务人员，N95 口罩是不可或缺的防护品，因而熔喷布的生产是具有重要的战略意义。对于兰州石化来说，形成了石化产品—聚丙烯医用料—熔喷料—熔喷布—口罩生产线的“一条龙”产业链条，同时也是开辟新的产业，解决人员就业、创效的一个重要渠道。熔喷布生产线的建成投产不仅为疫情防控提供保障，也体现了央企积极承担社会责任的能力。