張家港熔噴布模具 | 熔噴布核（hé）心生產技術及"卡脖子"核（hé）心部件!

　　熔噴布作為口罩的核心組成部分，成（chéng）為（wéi）當下的口罩生產（chǎn）鏈中最緊俏的材料。

　　醫用外科口罩（結構如圖1所示（shì））通常由三層無紡布構成（chéng），中間層（céng）起到最重要的過濾和阻隔作用，所用材料即熔噴無紡布。

　　圖1 口罩結構圖

　　熔噴布看起來並沒（méi）什麽特別，但生產（chǎn）過程卻十分複雜，其製作流（liú）程可概括為三大環節：首先從石油中提煉石腦油，然後化學（xué）加工成聚丙烯，最後經熔噴工藝做成布（bù）狀物，大體流程（chéng）如圖2所（suǒ）示。這裏主要介紹最後一個環節。

　　圖2  熔噴布製作（zuò）流程

　　一、原料（liào）的選擇

　　聚丙烯（xī）（PP）容易成絲，且在熔（róng）融指數較高（MFI≥1500g/10min）的情況（kuàng）下，能成為相當細的纖維（直徑為2~3 μm）。如圖3所示，雖然（rán）製得的熔噴布空隙（xì）相較（jiào）於新型冠狀（zhuàng）病毒尺寸（0.1 μm左右（yòu））而言（yán）大得多，但（dàn）是其（qí）對（duì）於環境中病毒的過濾能力依（yī）然很強。因為，第一，病毒無（wú）法獨立存在，其傳播途（tú）徑主要有分泌物和打噴嚏時的飛沫，飛沫的大小在 5 μm左右；第二，熔噴布本質上是一種纖（xiān）維過濾器，含有病（bìng）毒的飛沫靠近熔（róng）噴布後，也會被靜（jìng）電吸附在表麵，無法透過。

　　圖3 聚丙烯纖維

　　二、生產工藝

　　熔（róng）噴布的生產工藝主要分為（wéi）熔融擠（jǐ）出、熔噴工藝以及駐極處理三步。具體流程示（shì）意圖如圖4所示。

　　圖4 熔噴（pēn）布的生產工藝

　　依靠螺杆（gǎn）擠出機將聚合物顆粒熔融送至熔融模頭組合件，包括聚合物分配（pèi）係統、模頭係統、牽伸熱空氣管路通道和加熱保溫元件，並（bìng）由模頭的噴絲孔擠出（圖5a、圖5b）。熔（róng）噴工藝（yì）的噴絲孔直徑遠（yuǎn）小於內外層紡（fǎng）粘布中所用的噴絲孔，是因為熔噴布纖（xiān）維直徑僅為紡粘布纖維的十分之一（yī）。為達到所需細度，除了依（yī）靠更小的噴絲孔外，還需要在噴絲（sī）孔擠出的同時使熔（róng）體纖維受到兩側（cè）高速熱空（kōng）氣（qì）流的牽伸（圖（tú）5c），此外兩側室溫空氣混（hún）入了熱流空氣，可（kě）以使被拉細的熔體冷卻固化成形（xíng）。經牽（qiān）伸和冷卻（què）固化的超細纖維在牽伸氣流的作用下吹向凝網簾，凝網簾（lián）下部有真空抽吸裝置（zhì），可（kě）以（yǐ）將（jiāng）纖維吸附在凝網簾上，利用自身餘熱黏合成網。最後，是至關重要的是（shì）駐極（jí）處理，紡絲線上的發射電極（jí）可使熔噴成型纖維帶有（yǒu）持（chí）久的靜電荷，從而使熔噴布在不（bú）阻礙呼吸的前提下額外具有靜電吸附（fù）效應。熔噴法生產的（de）無紡布自身具備35%的過濾性（xìng）能，經過駐（zhù）極處理後過濾性（xìng）可提高至95%。

　　圖5 模（mó）頭結構

　　三（sān）、影響熔噴布質量的因素

　　1. 聚合物原料的MFI

　　熔噴（pēn）布作為（wéi）口罩最佳阻（zǔ）隔層，是一種極（jí）為細密的材質，內部由許多縱橫交錯的超細纖維以隨機方向堆（duī）疊而成。以PP為例，MFI越高，熔噴加工時拉出的絲（sī）越（yuè）細（xì），過（guò）濾性能越好。

　　2. 熱氣流速度

　　在相同溫度、螺杆轉速和接收距離（lí）（DCD）等條件下，熱（rè）空（kōng）氣速度越快（kuài），纖維直徑越小，無（wú）紡布手感逐漸（jiàn）變軟，纖（xiān）維纏（chán）結越多，從而導致纖網（wǎng）更加密實且光滑，強度提（tí）高　

　　3. 熱空氣（qì）噴射（shè）角

　　熱空氣噴射角度（見圖（tú）5a）主要影響拉伸效果和纖（xiān）維形態。角度變小會促使細流（liú）形成平行纖維束，從而導（dǎo）致無紡布均勻性差。若角度趨於90°，將產生高度分散而（ér）湍動的（de）氣流，有利於（yú）纖維在凝網簾（lián）上（shàng）無（wú）規分布，最（zuì）終得到的熔噴布各向（xiàng）異性性能好。

　　4. 接收距離（DCD）

　　過長的接受距離（lí）會導致縱橫（héng）向強度、彎曲強度下降（jiàng），無紡布手感蓬鬆，在（zài）熔噴（pēn）工藝中會導致過（guò）濾效率和過濾阻力下（xià）降。

　　5. 螺杆擠出（chū）速度

　　在溫度恒定的情況下，螺杆擠出速率（lǜ）應保持在一定範圍（wéi）：

　　在某一臨界點之（zhī）前，擠出速度越快（kuài），熔噴（pēn）布定量越高，強度越大；到超過該臨界值，熔噴布的強度反而（ér）下降，尤其是（shì）MFI＞1000時更為明顯，可（kě）能是因為擠出速率過高導致絲條牽伸不充分，並絲嚴重，從而布（bù）麵粘結纖維減少，熔（róng）噴布強度降低。

　　熔噴布設備"卡脖子"部件--噴（pēn）絲板

　　聚丙烯材料從石油中提煉（liàn），目前中石化等企（qǐ）業可以大量生產，但是將聚丙烯生產為熔噴布的設備，特別是核心的零部件噴絲板主（zhǔ）要依賴進口。這些供（gòng）應商主要（yào）有日本的卡（kǎ）森噴絲板、德國恩卡、日本噴絲板等（děng）企業。日本的供應商占有最重要的地（dì）位。

　　非常時期，能夠及時為熔噴布生產設備（bèi）商提供可滿足醫用（yòng）外科口罩以及KN95、KN99等其他高防護性口罩熔噴布（bù）生產所需的（de）噴絲（sī）板就變得非常重要。

　　熔噴布擠出模具

　　微孔要求：Φ0.20~Φ0.25mm，深度2.5~4mm不等

　　工件材料：4Cr13（硬度HRC28~32）

　　微孔鑽頭：Φ0.2x3.5mm、Φ0.25x4mm

　　加（jiā）工難點：鑽頭壽（shòu）命低，加工（gōng）效率不足

　　▲噴絲板

　　（熔噴布加工設備 圖片（piàn）來源網絡）

　　從專利文（wén）獻中可以看到熔噴布（bù）的（de）生產原（yuán）理，利用熱風噴射，從噴絲板（bǎn）的噴頭的細孔中擠出熱聚丙（bǐng）烯，使其（qí）呈纖維狀延伸，然後集聚在傳送帶上，根據其自熔接性形成纖維網。噴絲板（bǎn）上排列很多細小（xiǎo）的噴嘴，直徑（jìng）隻有（yǒu）0 .15mm，噴嘴噴出的熔（róng）融聚丙烯流通過高速空氣流延伸並集（jí）中在移動（dòng）的傳送帶上，獲得熔噴布。

　　熔（róng）噴布設備

　　其中最為核心的技術就是噴絲板上的細小噴嘴，這（zhè）種噴嘴不但尺寸細（xì）微，隻有0.15mm，還要在如此細小的噴嘴上加工（gōng）出複雜的孔（kǒng）型，加工（gōng）難度（dù）極大，噴嘴加工的（de）過程需要幾個月時間！如果加工精度不高，最（zuì）後生產出的熔噴布就達（dá）不到相應的技術要求。以目前（qián）的幾家企業的產量，遠遠不能滿足市（shì）場的需求。

　　那（nà）麽，口罩熔噴布（bù）噴絲板上的小孔能用什麽設備加工呢？

　　微孔（kǒng）加工噴絲板製作

　　看看熔噴布是如何生（shēng）產

　　但是噴絲板不僅僅是生產熔噴布設備用的，還用於各種化纖的生產設備（bèi）。熔噴布生產設備最核心的噴絲板噴嘴的生產難（nán）度非常大（dà），而且高端噴絲（sī）板主要供應商都（dōu）在日本和德國。在中國（guó）也布局相關的專利，不過基礎專利基本過期了。