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SMS非织造布的生产工艺和应用[复制链接]
SMS( Spunbond/Meltblown/Spunbond)是20世纪90年代初由美国一家公司开发出来的一种非织造布, 它是纺粘和熔喷工艺的结合, 是2层纺粘( Spunbond)布和1层熔喷( Meltblown)布的复合。纺粘法非织造布的最大特点是纤网中纤维为连续长丝, 与同克重的其它非织造布产品相比, 强度高, 纵横向性能接近, 但其成网均匀度和表面覆盖性较差。熔喷法非织造布为超细纤维结构, 纤维直径细, 布面比表面积大, 孔隙率小, 过滤阻力小, 过滤效率高, 表面覆盖性及屏蔽性能均很好; 而其缺点是强度低、耐磨性较差。将这两者结合, 所形成的复合体则恰好弥补了彼此弱点, 具有强度高、耐磨性好的特点, 同时又具有优异的屏蔽性能。虽然SMS 出现的历史短暂, 但目前以聚丙烯( PP)为主要原料的SMS 因其性能优良、价格低廉、生产技术成熟, 已经得到很好的应用, 其市场也在逐步扩大。因此, 对其工艺和应用的探讨是十分有意义的。
一、SMS的生产工艺
SMS的生产工艺主要分为在线复合、离线复合以及最近出现的一步半法复合3种。下面就这3种工艺分别加以探讨。
1.在线复合工艺
在线复合工艺是指SMS 复合可以通过在同一条生产线上的纺粘和熔喷设备来实现, 即所谓的一步法SMS。在同一条生产线上, 同时具有两个纺粘喷丝头及一个熔喷模头, 先由第一个纺粘喷丝头喷出长丝形成第一层纤网, 再经过熔喷模头在上面形成第二层纤网, 然后经第二个纺粘喷丝头形成第三层纤网。这三层纤网经过热轧机粘合, 最后经过卷绕机切边卷绕形成SMS 非织造布。
在线复合SMS 生产线, 结合了两种不同的成网技术, 生产工艺具有许多优点和灵活性。例如可以根据产品的性能要求, 随意调整纺粘层和熔喷层的比例; 产品具有良好的透气性; 可生产低克重的产品; 产品的过滤性能和抗静水压能力较好。但是在线复合生产线存在投资成本大、建设周期长、生产技术难度大、开机损耗大等缺点, 因此不适应小订单生产。从生产效率上来说, 因为熔喷生产速度低, 所以要保证SMS 产品的质量和性能就必须牺牲纺粘线速度。为了解决这一问题, 现已开发出SMMS/SMMMS等多熔喷模头生产线, 通过增加熔喷模头数量以提高生产率。表1 是目前国内所有的在线SMS生产线统计。
2.离线复合工艺
离线复合工艺是指先由纺粘和熔喷两种工艺分别制得纺粘布和熔喷布, 再经过复合设备将两种非织造布复合在一起形成SMS复合型非织造布, 即所谓的二步法SMS。离线复合SMS要经过3道工序, 先由纺粘生产线生产出纺粘布, 由熔喷生产线生产出熔喷布, 再将两层纺粘布中间夹持一层熔喷布, 通过专门的热轧复合机热轧或者超声波粘合成SMS复合非织造布。
离线复合生产SMS产品的优点是投资小、见效快、灵活性高, 适于小定单生产, 可通过复合熔喷非织造布含量高的产品来提高复合材料的耐水压性能等。离线复合生产SMS产品的缺点在于其产品性能不够理想, 例如单独生产的熔喷布, 因没有纺粘布的支撑作用, 熔喷工艺难以灵活调整, 很难改善产品的透气性、抗静水压等性能; 同时由于熔喷布的强力较低, 受力拉伸后熔喷的3D结构容易破坏, 因而离线复合SMS产品中熔喷布的克重很难降下来, 产品的阻隔性和抗静水压能力也因熔喷布受拉伸略有损失。这样复合的SMS产品, 其均匀性便很难得到控制。另外, 离线复合生产的SMS产品, 经过3次粘合, 产品的透气性大大降低。
3.新工艺介绍——— 一步半法
鉴于一步法SMS 设备投资大、二步法SMS 产品克重高的缺点, 现国内的一些企业已经开发出了一步半法SMS, 即一层纺粘布退卷随网帘送到熔喷区, 和熔喷布结合后, 再叠加一层纺粘布, 最后通过热轧辊复合的工艺。这种设备投资较一步法SMS小, 工艺比一步法SMS灵活, 而且由于熔喷布是在线生产, 不需要通过收卷、退卷工序, 即使是低克重的熔喷布其结构也不会破坏, 这样就有效解决了二步法SMS产品克重高的缺点。
一步半法复合是具有创新性的, 它解决了离线复合不能生产低克重产品的壁垒。如果使用低克重的小轧点纺粘布在线复合, 产品外观与在线复合产品相当接近。这种方法工艺调节灵活, 可以通过更换不同颜色、克重的纺粘布灵活改变产品品种。但是由于复合用的纺粘布经过热轧, 因此对产品透气性有一定的影响; 同时纺粘布作为底层, 纤维密度比没经过热轧的纺粘纤网大, 这样就增加了熔喷区真空抽吸系统的负担。这种工艺的生产速度仍然取决于熔喷线生产速度, 这也只能通过增加熔喷模头加以提高生产效率。
二、SMS产品的特性
SMS复合技术充分利用了纺粘产品和熔喷产品的技术优势, 大大扩展了非织造布的应用领域。 SMS产品既有纺粘层固有的高强耐磨性, 同时又有中间熔喷层较高的过滤效率、阻隔性能、抗粒子穿透性、抗静水压、屏蔽性以及外观均匀性, 从而实现了良好的过滤性、阻液性和不透明性。
以PP为主原料的SMS复合非织造布具有如下的优异特性: (1) 均匀美观的外观; (2) 高抗静水压能力; (3) 柔软的手感; (4) 良好的透气性; (5) 良好过滤效果; (6) 耐酸、耐碱能力强。另外, 还可以对SMS非织造布进行三抗( 抗酒精、抗血、抗油) 和抗静电、抗菌、抗老化等处理, 以适应不同用途的需要。正是由于SMS产品优异的特性, 才决定了其广泛的用途。
三、SMS 产品的应用
1.薄型SMS 产品
因它突出的防水透气性, 特别适用于卫生市场, 如作卫生巾、卫生护垫、婴儿尿裤、成人失禁尿裤等的防侧漏边及背衬等。
2.中等厚度SMS 产品
适合使用在医疗方面, 制作外科手术服、手术包布、手术罩布、杀菌绷带、伤口贴、膏药贴等; 也适合于工业领域, 用于制作工作服、防护服等。在这一应用领域, 过去一直是水刺布的天下, 因其具有良好的柔软性、吸水性, 外观、性能又最接近传统的纺织品, 曾一度得到推广并沿用至今; 但水刺布抗静水压能力较差, 阻隔能力也不够理想。目前在医疗市场上, 这两种产品基本上平分秋色。如今, SMS产品以其良好的隔离性能, 特别是经过三抗和抗静电处理的SMS产品, 更加适合作为高品质的医疗防护用品材料, 在世界范围内已得到广泛应用。
3.厚型SMS产品
广泛用作各种气体和液体的高效过滤材料, 同时还是优良的高效吸油材料, 用在工业废水除油、海洋油污清理和工业抹布等方面。
四、中国SMS复合非织造布市场前景展望
卫生用品是SMS复合非织造布的最大市场, 世界范围内对SMS类材料的快速发展, 最主要的因素都是为了迎合一次性卫生用品的高速增长和迫切需求。这类产品包括妇女卫生巾、卫生护垫、婴儿纸尿裤、成人失禁用品和病人护理垫等, 其中对SMS需求量最大的是婴儿纸尿布产品。在欧美等发达国家, 一次性卫生用品的普及率达到80%~90%, 而且广泛使用了纺粘布和SMS。在我国, 据中国造纸协会生活用纸专业委员会的统计资料显示, 2005年中国大陆卫生巾市场渗透率为61.4%, 卫生护垫的市场渗透率为6.17%, 婴儿尿裤尿片总的市场渗透率为9.43%。因此我国目前一次性卫生用品渗透率与发达国家还有很大差距, 但随着技术和经济的进步以及人们卫生安全和保健意识的不断提高, SMS在中国卫生用品市场上将会不断扩大其份额。
在医疗卫生领域, 我国近年来在大中城市的一些大中型医院中, 已开始使用SMS手术服、口罩、手术罩布、防护服、救护服、医疗器械罩套等。但国内目前的消费水平比较低, 对SMS非织造布产品认识还不够, 应用还远远不够普及。随着我国经济的不断发展和国家卫生法规的不断健全, 在今后的3~5年内, SMS 非织造布产品在医疗卫生领域的应用将会有较快增长。
随着社会的发展, 国内人民生活水平的提高, SMS复合非织造布产品在卫生、医疗、工业、农业、家居装饰、社会生活等各方面将得到进一步的推广和应用。
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