張家港熔噴布模具 | 熔噴布（bù）核心生產技術及"卡脖子"核心部件!

　　熔噴布（bù）作為口罩（zhào）的核心（xīn）組成（chéng）部分，成為當下的口罩（zhào）生產鏈中最緊俏的材料（liào）。

　　醫用外科口罩（結構如（rú）圖（tú）1所示）通常由三層無紡布（bù）構成，中間層起到最重要的過濾和阻隔作用，所（suǒ）用材料即熔噴無紡布。

　　圖1 口罩（zhào）結構圖

　　熔噴布看起來並沒什麽（me）特別，但（dàn）生產過程卻十分複雜，其製作流程可概（gài）括為三大環節：首先從石油中提煉石腦（nǎo）油，然後化學加工成聚丙烯，最（zuì）後經（jīng）熔噴工藝做成布狀物，大體流程如圖（tú）2所（suǒ）示。這裏主要介（jiè）紹最後（hòu）一個環節。

　　圖2  熔（róng）噴（pēn）布製作流程

　　一、原料的選擇

　　聚（jù）丙烯（PP）容（róng）易成絲，且在熔融指數較高（MFI≥1500g/10min）的情況下，能成為相當細的纖維（wéi）（直徑為2~3 μm）。如圖3所（suǒ）示，雖然製得的熔噴布空隙（xì）相較於（yú）新型（xíng）冠狀（zhuàng）病毒尺寸（cùn）（0.1 μm左右）而言大得多，但（dàn）是其對於環（huán）境（jìng）中（zhōng）病毒的過濾能力依然很強。因為，第一，病毒無法獨立存（cún）在，其傳播途徑主要（yào）有分泌物和打噴嚏時的飛沫，飛沫的（de）大小在 5 μm左右；第二，熔噴布本質（zhì）上是一種纖維（wéi）過濾器，含有病（bìng）毒的飛沫靠近熔噴布後，也會被靜電（diàn）吸附在表麵，無法透過。

　　圖3 聚丙烯纖維

　　二、生產工藝

　　熔噴布的生產（chǎn）工藝主要分為熔融擠出、熔噴工藝以及駐極處理（lǐ）三步。具體流程示意圖如圖4所示。

　　圖（tú）4 熔噴布的生產工藝

　　依靠螺杆擠（jǐ）出機將聚（jù）合物顆粒熔融送至熔融模頭組合件，包括聚合（hé）物分配係統、模頭係統、牽伸熱空氣（qì）管路通道和加熱保溫（wēn）元件，並由（yóu）模頭的噴絲孔擠出（圖5a、圖5b）。熔噴工藝的噴絲孔直徑遠小於內外層（céng）紡粘（zhān）布中（zhōng）所（suǒ）用的噴絲孔，是因為（wéi）熔噴布纖（xiān）維直徑僅為紡粘布纖維的十分之一。為達（dá）到所需細度，除（chú）了（le）依靠更小的（de）噴絲孔（kǒng）外，還（hái）需要在噴絲孔擠出的同時使（shǐ）熔體纖維受到兩側高速熱空氣流的牽伸（圖5c），此外兩側室溫空氣混入了熱流空（kōng）氣，可以使被拉細的熔體冷卻固化成形。經牽伸和（hé）冷卻固化（huà）的超細纖（xiān）維在牽伸氣流的作用下吹向凝網簾，凝網簾下部有真空抽吸裝置（zhì），可（kě）以將纖（xiān）維吸附在凝網簾上，利用自身餘熱黏合成網。最後，是至關重（chóng）要的是（shì）駐（zhù）極處理，紡絲線上的發射（shè）電極可使熔噴成型纖維帶有持久的靜電荷，從而使熔噴布在不阻礙呼吸的（de）前（qián）提下額外具有靜電吸附效應。熔噴法生產的（de）無紡布自身具備35%的過濾性能，經過駐極處理（lǐ）後過濾性（xìng）可（kě）提高至95%。

　　圖5 模頭結構（gòu）

　　三、影響熔噴布質量（liàng）的因素

　　1. 聚合物原料的MFI

　　熔（róng）噴布作為口罩最佳阻隔層（céng），是一種極（jí）為細密的材質（zhì），內部由許多縱橫交錯的超細纖維以隨機方向堆疊而（ér）成。以PP為例，MFI越高，熔（róng）噴加工時（shí）拉（lā）出的絲越細，過濾性能越好。

　　2. 熱（rè）氣流速度

　　在相同溫度、螺杆轉速（sù）和接收距離（DCD）等條件下，熱空氣速度越快，纖（xiān）維直徑越小（xiǎo），無紡布（bù）手感逐漸變（biàn）軟（ruǎn），纖維纏結越多（duō），從而導致纖網更加密實且光滑，強度提高　

　　3. 熱空氣噴（pēn）射角

　　熱空氣噴（pēn）射角度（見圖5a）主要影響（xiǎng）拉伸效果和纖維形態。角度變小會促使細流形成平行纖（xiān）維束，從而導致無紡布均勻性差。若角度趨於90°，將產生（shēng）高（gāo）度分散而湍動的氣流，有利於纖維在凝網（wǎng）簾上無規分布（bù），最終得到的熔噴（pēn）布各向異性性能好。

　　4. 接收距（jù）離（DCD）

　　過長的接受距離會導致縱橫向強度、彎曲強度下降，無紡布手感蓬鬆，在熔噴（pēn）工藝（yì）中會導致過濾效率和過濾阻力下降。

　　5. 螺杆擠出速（sù）度

　　在（zài）溫度恒定的情況下，螺杆擠出速率應保持在一定範圍：

　　在某一臨界點（diǎn）之前，擠（jǐ）出速（sù）度越快，熔噴布定量越高（gāo），強度越大；到超過該臨（lín）界值，熔噴布的（de）強度反而（ér）下降，尤其是MFI＞1000時更為（wéi）明顯，可能是因為擠出速率過高導致絲條牽伸不充分，並絲嚴重，從而布麵粘結纖維減少，熔噴布強度降低。

　　熔噴布設備"卡脖子"部件--噴絲板

　　聚丙（bǐng）烯材料從（cóng）石油中提（tí）煉，目前中石化等（děng）企（qǐ）業可以大量生產，但是將聚丙烯（xī）生產為熔噴布的設（shè）備，特別是（shì）核心的零部件噴絲板（bǎn）主要依賴進口。這些供應商主要有日本的卡森噴絲板、德國恩卡、日本噴絲板（bǎn）等企業。日本的供應（yīng）商占有最重要的地位。

　　非常（cháng）時期，能夠（gòu）及時為熔噴（pēn）布生產設備商提供可滿足醫用外科口罩以及KN95、KN99等其（qí）他高防護性口罩熔噴布生產所需的噴絲板就變得非常重要。

　　熔噴布擠出模具

　　微孔要求：Φ0.20~Φ0.25mm，深度（dù）2.5~4mm不等

　　工件材料（liào）：4Cr13（硬（yìng）度HRC28~32）

　　微孔鑽頭：Φ0.2x3.5mm、Φ0.25x4mm

　　加工難點：鑽頭壽命低，加工效率（lǜ）不足

　　▲噴絲板

　　（熔噴布加（jiā）工設備 圖片來源網絡）

　　從（cóng）專利文獻中可以看到熔噴布的生產（chǎn）原理，利用熱風噴射，從噴絲板的噴頭的細孔中擠出熱聚丙烯，使其呈纖維狀延伸，然後集聚（jù）在傳送帶上，根據其自熔接性形成纖維（wéi）網。噴絲板上排列很多細小的噴嘴，直徑隻有0 .15mm，噴嘴噴出的熔融聚丙烯流通過高速（sù）空氣流延（yán）伸並集中在移動的傳送（sòng）帶上，獲得熔噴布。

　　熔噴布設備

　　其中最為核心的技術就是噴絲板上的細小噴嘴，這種噴（pēn）嘴不但尺（chǐ）寸細微，隻有0.15mm，還要（yào）在如此細小的噴嘴上加工出複雜的孔型（xíng），加工難度極大，噴嘴加工的過程需要幾個月時（shí）間！如果加工精（jīng）度不高，最（zuì）後生（shēng）產出的熔噴布就達不到相應的技術要求。以（yǐ）目前的幾家企業的產量，遠遠不能滿足（zú）市場的需求。

　　那麽，口罩（zhào）熔噴（pēn）布噴絲板上的小（xiǎo）孔能用什（shí）麽設（shè）備加工呢？

　　微孔加工噴絲板製作

　　看看熔噴布是如何生產

　　但是（shì）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（shè）備。熔噴布生產設備（bèi）最核心的噴絲（sī）板噴嘴的生產難度非常（cháng）大，而且高端噴絲（sī）板主要供應商都在日本和德國。在中國也布（bù）局相關的專（zhuān）利，不過基礎專利基本過期了。