劉金南　程壽國(guó)　王益輝　周琦　楊非凡

摘 要：熔噴布的質(zhì)量對(duì)病毒預(yù)防功能的有效發(fā)揮至關(guān)重要。針對(duì)熔噴布生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)效率低、安裝難度大、調(diào)節(jié)不方便等問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種可調(diào)節(jié)的熔噴模頭，熔噴模頭主要由側(cè)板、噴絲板、導(dǎo)風(fēng)板、底板、風(fēng)道調(diào)節(jié)塊、熱電偶以及連接件組成。在對(duì)氣道及側(cè)板結(jié)構(gòu)工作原理進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)熔噴生產(chǎn)線上試驗(yàn)，結(jié)果表明：生產(chǎn)的熔噴布厚度均勻，產(chǎn)量提高了10%;在靜電駐極處理后，經(jīng)專業(yè)測(cè)試機(jī)測(cè)試，過(guò)濾效率達(dá)到95%以上，改進(jìn)效果顯著。

關(guān)鍵詞：熔噴模頭 調(diào)節(jié) 側(cè)板 過(guò)濾效率

Design and Test of Meltblown Die Head

Liu Jinnan，Cheng Shouguo，Wang Yihui，Zhou Qi，Yang Feifan

Abstract：The quality of meltblown cloth is very important to the effective function of virus prevention. Aiming at the problems of low production efficiency， difficulty in installation， and inconvenient adjustment during the production of meltblown cloth， this paper designs an adjustable meltblown die head. The meltblown die head is mainly composed of side plates， spinnerets， and air guides， bottom plate， air duct adjustment block， thermocouple and connecting parts. Based on the analysis and research on the working principle of the air passage and side plate structure， through the meltblown production line test， the results show that the thickness of the meltblown cloth produced is uniform， and the output is increased by 10%; after the electrostatic electret treatment， the professional tested by the testing machine， the filtration efficiency is over 95%， and the improvement effect is remarkable.

Key words：meltblown die head， adjustment， side plate， filtration efficiency

1 引言

近年來(lái)，世界范圍內(nèi)各類新型病毒不斷出現(xiàn)，對(duì)人類安全造成威脅。優(yōu)質(zhì)的熔噴布是隔離病毒的主要防護(hù)成分。盡管熔噴布產(chǎn)量已經(jīng)翻了幾番，PP 熔噴布是以聚丙烯為原料，采用熔噴模頭借助高速熱氣流的噴吹下形成超細(xì)纖維，并在氣流作用下自身粘合形成的非紡織材料。

目前市面上生產(chǎn)的 PP 熔噴布質(zhì)量的好壞主要取決于熔噴模頭的質(zhì)量，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的熔噴模頭質(zhì)量參差不齊，大部分還是依賴進(jìn)口，成本高、供貨周期長(zhǎng)。本文對(duì)現(xiàn)有的熔噴模頭進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，使其拆裝方便，并能提高原料利用效率，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

2 熔噴工藝分析

熔噴非織造技術(shù)的生產(chǎn)工藝是采用較高熔融指數(shù)（簡(jiǎn)稱MF1）的聚合物通過(guò)喂料裝置吸入，通過(guò)螺桿擠出機(jī)擠壓，經(jīng)過(guò)多段加熱區(qū)使原料融化成液態(tài)溶體，隨后經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾掉熔體中的雜質(zhì)，再由計(jì)量泵把熔體精確計(jì)量送入熔噴模頭內(nèi)。在模頭內(nèi)會(huì)經(jīng)過(guò)多個(gè)加熱棒加熱使其保持良好的流動(dòng)性。熔體在一定壓力下從微孔中擠出后在高速熱氣流的作用下拉伸成超細(xì)纖維，纖維被噴到成網(wǎng)簾上，利用其自身的余熱互相粘合從而形成PP熔噴布，在成網(wǎng)簾下有一抽吸裝置，通過(guò)它可將熱氣流及溶體散發(fā)的熱量排到室外，降低室內(nèi)溫度影響。最后通過(guò)切卷裝置進(jìn)行收集，整個(gè)流程如圖1所示。

3 熔噴模頭基本結(jié)構(gòu)及工作原理

熔噴非織造技術(shù)是目前制造精細(xì)過(guò)濾材料及高阻隔性能材料的重要工藝，本文主要以熔噴模頭為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。針對(duì)熔噴布生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)效率低、安裝難度大、調(diào)節(jié)不方便等問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種可調(diào)節(jié)的熔噴模頭，采用側(cè)板結(jié)構(gòu)，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

該熔噴模頭采用多層疊合方式，主要組成部件包括側(cè)板、噴絲板、導(dǎo)風(fēng)板、底板、風(fēng)道調(diào)節(jié)塊、熱電偶以及連接件等，選用有足夠的強(qiáng)度和硬度的材料，能承受住一定的沖擊和工作壓力，并且能夠在生產(chǎn)中不變形。整體結(jié)構(gòu)可以拆卸，可操作性強(qiáng)，使用方便，具有較大的使用優(yōu)勢(shì)。

如圖2所示，熔噴模頭以噴絲板3為主體，導(dǎo)風(fēng)板4安裝在前端，頂部安裝有變徑接頭8，風(fēng)道調(diào)節(jié)塊6聯(lián)接導(dǎo)風(fēng)板4，模頭中間安裝有鋁片13和過(guò)濾擋板11，不銹鋼加熱管1內(nèi)置于噴絲板3內(nèi)。

工作時(shí)先將底板通過(guò)螺釘安裝在法蘭盤上，進(jìn)而借助法蘭盤與擠出機(jī)連接，擠出機(jī)通過(guò)螺桿擠出的熔體經(jīng)安裝在過(guò)濾擋板上的過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾后進(jìn)入熔噴模頭內(nèi)部，在內(nèi)部經(jīng)過(guò)一定的增壓后通過(guò)噴絲板上的微孔擠出，隨后加熱到一定溫度的氣流經(jīng)過(guò)變徑接頭和進(jìn)氣孔通入到氣道，經(jīng)過(guò)一定加壓后通過(guò)排氣孔進(jìn)入W型風(fēng)口，側(cè)板將熔噴模頭的兩側(cè)密封，熱氣體在W型風(fēng)口內(nèi)均勻混合后經(jīng)噴絲板與導(dǎo)風(fēng)板的風(fēng)道高速噴出，將從微孔中擠出的熔體拉伸形成超細(xì)纖維，通過(guò)改變風(fēng)道調(diào)節(jié)塊上螺釘?shù)奈恢每梢愿淖冿L(fēng)道的大小，最后經(jīng)過(guò)冷卻在成網(wǎng)簾形成產(chǎn)品。

4 熔噴模頭主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 氣道設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的熔噴模頭中牽伸氣流是由一對(duì)具有一定夾角的高速氣流匯集而成，模頭加工難度和成本相對(duì)較高。而其中風(fēng)口流道一般都是直線型，在生產(chǎn)中常常會(huì)出現(xiàn)氣流混合不均的現(xiàn)象，導(dǎo)致出現(xiàn)的PP熔噴布厚度不均，極大的影響了材料的生產(chǎn)效率，如圖3所示，本文采用W型結(jié)構(gòu)，有利于氣流的混合，同時(shí)氣道結(jié)構(gòu)豎向?yàn)橹蓖ㄊ剑捎脗?cè)板進(jìn)行密封，整體便于加工，有利于降低生產(chǎn)成本和時(shí)間。

4.2 調(diào)節(jié)塊設(shè)計(jì)

在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的熔噴模頭一旦安裝完成后就不能對(duì)風(fēng)道道進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)模具工的安裝要求較高，尤其是在高溫高壓沖擊下，會(huì)導(dǎo)致氣流有所偏移，影響產(chǎn)品質(zhì)量，因此本文在導(dǎo)風(fēng)板上裝有風(fēng)道調(diào)節(jié)塊，如圖2所示，在生產(chǎn)時(shí)如果對(duì)噴的氣流發(fā)生偏移，只需將導(dǎo)風(fēng)板上螺釘稍微旋松，通過(guò)撥動(dòng)調(diào)節(jié)塊上的螺釘就能改變風(fēng)道間隙，從而調(diào)節(jié)對(duì)噴氣流方向，不需要再拆卸下來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，有利于提高生產(chǎn)效率。

5 試驗(yàn)分析及結(jié)論

如圖4所示，安裝在整條熔噴生產(chǎn)線上進(jìn)行試驗(yàn)，老款熔噴模頭由于出口風(fēng)速不均，產(chǎn)量一般在12.5Kg/h。本文設(shè)計(jì)的熔噴模頭在工作時(shí)出風(fēng)口風(fēng)速比較平穩(wěn)，生產(chǎn)的熔噴布厚度均勻，產(chǎn)量能達(dá)到13.75Kg/h，比老款提高了10%，經(jīng)過(guò)靜電駐極處理后，在專業(yè)測(cè)試機(jī)上的過(guò)濾效率達(dá)到95%以上，滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。

熔噴模頭是熔噴非織造生產(chǎn)中的重要零部件，尤其在過(guò)濾、吸油、保暖及電池隔膜等領(lǐng)域更是得到了廣泛應(yīng)用。近年來(lái)隨著環(huán)境問(wèn)題日益突出，對(duì)高效阻隔材料的要求越來(lái)越高，正朝著微孔化、異型化、復(fù)合化的方向發(fā)展。生產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)良，安裝便捷，精度高的熔噴模頭是大勢(shì)所趨。當(dāng)然在生產(chǎn)過(guò)程中也要時(shí)刻考慮環(huán)保性和可持續(xù)性。

基金資助：江蘇省高等學(xué)校自然科學(xué)研究面上項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：20KJB530008）;江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研課題（項(xiàng)目編號(hào)：XJ2020LG001）;江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：202013137022Y）。

參考文獻(xiàn)：

[1]尹明富，李曉青.熔噴非織造布紡絲模頭流道設(shè)計(jì)[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2010，29（05）：599-601.

[2]趙樓杰，柯勤飛.熔噴模頭噴嘴孔流場(chǎng)速度分布的研究[J].非織造布，2009，17（04）：7-9.

[3]孫鏡姍，張爽，霍雨心，宋思慧.熔噴法非織造布的應(yīng)用及發(fā)展前景[J].遼寧絲綢，2020（02）：32-33.

[4]韓霞，趙式英.紡絲組件中噴絲板孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與熔體流動(dòng)分析[J].北京服裝學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，31（01）：50-54+64.

[5]劉讓同，李銳.噴絲板的設(shè)計(jì)生產(chǎn)[J].輕紡工業(yè)與技術(shù)，2011，40（01）：17-20.