影响纺粘无纺布物理性能的主要因素

在纺粘法无纺布的生产过程中，各种因素都可能会对产品的物理性能造成影响。分析这些因素与产品性能之间的关系，有助于正确控制工艺条件，得到品质良好、适用性广泛的丙纶纺粘无纺布产品。在此，针对纺粘无纺布物理性能的主要影响因素简单做些分析，与大家一起分享。

1、聚丙烯切片的熔融指数和分子量分布

聚丙烯切片的主要质量指标是分子量、分子量分布、等规度、熔融指数及灰分含量。用于纺丝的PP切片，其分子量都在10万一25万之间，但实践证明，聚丙烯分子量在12万左右时熔体的流变性能最好，其允许的最大纺丝速度也高。熔融指数是反映熔体流变性能好坏的一个参数，纺粘用聚丙烯切片的熔融指数通常在10～50之间。纺丝成网过程中，丝条只得到一次的气流牵伸，丝条的牵伸倍数受熔体流变性能的限制，分子量越大亦即熔融指数越小，其流变性就越差，丝条所获得的牵伸倍数就越小，在喷丝孔熔体吐出量相同的条件下所得丝条的纤度也越大，因而纺粘无纺布表现出手感硬。如果熔融指数较大，熔体的粘度下降，流变性较好，牵伸的阻力减小，同样的牵伸条件下，牵伸的倍数增加。大分子的取向度提高，纺粘无纺布的断裂强度就会提高，而且丝条的纤度下降，布料表现为手感柔软。在工艺相同的情况下，聚丙烯的熔融指数越高，其纤度越小，断裂强度越大。

分子量分布常以聚合物的重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比值(Mw／Mn)来衡量，称分子量分布值。分子量分布值越小，其熔体的流变性能就越稳定，纺丝过程也越稳定，有利于提高纺丝速度，且有较低的熔体弹性及拉伸粘度，可减少纺丝应力，使PP更易拉伸变细，可获得较细旦的纤维，而且成网的均匀性较好，具有良好的手感和均匀度。

2、纺丝温度

纺丝温度的设定取决于原料的熔融指数和对产品物理性能的要求。原料熔融指数越高，相应地纺丝温度越高，反之亦然。纺丝温度直接关系到熔体粘度，温度低。熔体的粘度高，纺丝难以进行，容易产生断丝、僵丝或粗丝团，影响产品的质量。所以，为了降低熔体粘度，提高熔体的流变性，一般采用提高温度的办法。纺丝温度对纤维的结构和性能有很大的影响。纺丝温度越低，熔体的拉伸粘度越高，拉伸阻力就越大，丝条就越难拉伸，要得到同样纤度的纤维，温度低时牵伸气流的速度要比较高。因此，其它工艺条件相同的情况下，纺丝温度较低时，纤维难于牵伸。纤维的纤度较大，分子取向度较低，表现在纺粘无纺布上为断裂强力较低，断裂伸长较大，手感较硬；纺丝温度较高时，纤维牵伸较好，纤维的纤度较小，分子取向度较高，表现在纺粘无纺布上为断裂强力较高，断裂伸长较小，手感柔软。但值得注意的是，在一定的冷却条件下，如果纺丝温度太高，出来的丝条在短时间内冷却不够，牵伸过程中有些纤维会断裂，可能会形成疵点。在实际生产中，纺丝温度选择在220—230℃ 为宜。

3 、冷却成型条件

在纺粘无纺布成型过程中，丝条的冷却速度对纺粘无纺布的物理性能有很大影响。熔融聚丙烯从喷丝头出来后若能迅速均匀地冷却，其结晶速率慢，结晶度就低，所得纤维的结构是不稳定的碟状液晶结构，在牵伸时可能达到的牵伸倍数就比较大，分子链的取向性更好，可进一步提高结晶度，提高纤维的强度，降低其伸长率，表现在纺粘无纺布上为断裂强度较大，伸长较低；如果缓慢冷却，得到的纤维是稳定的单斜晶体结构，不利于纤维的牵伸，表现在纺粘无纺布上为断裂强力较小，伸长较大。所以，在成型过程中，通常采用增大冷却风量，降低丝室温度的办法来提高纺粘无纺布的断裂强度，降低伸长率。另外，丝条的冷却距离与其性能也有密切关系，在纺粘无纺布生产中，冷却距离一般选择在50～60cm之间。

4、牵伸条件

丝条中分子链的取向度是影响单丝强力断裂伸长的一个重要因素。取向度越大，则单丝强力越大，断裂伸长越小。取向度可用丝条的双折射率来表示，该值越大，则取向度也越高。聚丙烯熔体从喷丝板出来时形成的初生纤维，其结晶度和取向度都比较低，纤维脆性大，容易断裂，断裂伸长很大。要改变纤维的性能，在纤维成网之前必须根据需要对纤维进行不同程度的牵伸。在纺粘法生产中，纤维的牵伸度主要取决于冷却风量和抽吸风量的大小。冷却风、抽吸风风量越大，则牵伸速度越快，纤维就会得到充分的牵伸，且分子取向增加，纤度变细，强度增加，断裂伸长变小。丙纶丝条约在4000m／min的纺速下，达到其双折射的饱和值，但在纺丝成网的气流牵伸中，丝条的实际速度一般很难超过3000m／min。所以在强力要求很高的情况下，可大胆提高牵伸速度。但是在冷却风量一定的情况下，如果抽吸风量太大，丝条冷却不够，在模头挤出的地方，纤维容易发生断裂，造成注头，影响生产和产品质量，实际生产中要适当调整。

纺粘无纺布的物理性能，除了和纤维的性能有关外，与纤维成网结构的关系也很大。纤维越细，铺网时纤维排列的无序程度越高，成网就越均匀，单位面积上的纤维数量就越多，网的纵横向强度比就越小，断裂强力就越大。所以可以通过提高抽吸风量来提高纺粘无纺布产品的均匀性，同时提高其断裂强力。但是如果抽吸风量太大，容易产生断丝，而且牵伸太厉害，聚合物的取向趋向完全，聚合物结晶度过高，将使冲击强度和断裂伸长率降低，脆性增加，由此导致无纺布布的强力和伸长降低。据此可知，纺粘无纺布的强力和伸长随抽吸风量的增加有规律地增减，在实际生产中，必须根据需要和实际情况适当调整工艺，才能得到高质量的产品。

5、热轧温度

纤维经牵伸后形成的纤网呈松散状态，必须经过热轧粘合才能成为布。热轧粘合就是纤网通过有一定压力和温度的热轧辊，纤网中处于花辊轧点位置的纤维发生部分软化、熔融，使纤维之间粘合在一起而固结成布这一过程，关键是控制好温度和压力。加温的作用是将纤维软化、熔融。软化、熔融纤维的比例大小，决定了纺粘无纺布物理性能的好坏。在温度很低时，只有一小部分分子量较低的纤维软化、熔融，在压力作用下粘合在一起的纤维很少，纤网中纤维之间易滑移，无纺布布的断裂强力较小而伸长较大，产品手感柔软但容易起毛；当热轧温度逐渐增加，软化、熔融的纤维量增多，纤网粘合比较紧密，纤维不易滑移，无纺布的断裂强力增加，伸长仍然较大，而且由于纤维之间的亲和力较强，伸长略有增加；当温度大幅度上升，处于压点处的纤维大部分熔融，纤维变成熔块，开始发脆，此时的非织造布强力开始降低，伸长也大幅度下降，手感很硬，很脆，撕裂强度也低。另外，不同的产品，其克重不同，厚度也不同，热轧机的温度设定也有差异。对薄型产品，热轧点上的纤维少，软化熔融时需要的热量也少，要求的热轧温度就低些，而相应地，厚型产品，热轧温度要求就高一些。

6 、热轧压力

在热轧粘合过程中，热轧机线压力的作用是压实纤网，使纤网中的纤维在热轧过程中产生一定的变形热和充分发挥热传导的作用，使软化、熔融的纤维紧密粘合在一起，增加纤维之间的抱合力，使纤维之间不容易滑移。当热轧的线压力比较低时，纤网中处于压点处的纤维压实密度差，纤维的粘结牢度不高，纤维之间的抱合力比较差，纤维相对容易滑移，这时的纺粘无纺布的手感比较柔软，断裂伸长比较大，而断裂强力却比较低；反之，当线压力比较高时，所得的纺粘无纺布手感比较硬，断裂伸长较低，而断裂强力却较大。但是当热轧机线压力太高时，纤网热轧点处软化、熔融的聚合物难以流动和扩散，同样会使非织造布的断裂张力下降。另外，线压力的设定，与无纺布的克重和厚薄也有很大关系，生产中要根据需要适当选取，才能生产出符合性能要求的产品。

总而言之，丙纶纺粘无纺布产品的物理机械性能并不是取决于单方面的因素，而是各个因素共同作用的结果，在实际生产中必须根据实际需要和生产情况，选取合理的工艺参数，才能生产出高质量、能满足各方面需要的纺粘无纺布产品。另外，生产线的严格标准化管理，设备的精心维护保养，操作工的素质和操作熟练程度的提高也是提高产品质量的关键所在。