作者：崔健（天津工業大學非織造材料與工程專業研究生，現就職于浙江廣濟無紡發展有限公司）
指導老師：任元林（天津工業大學紡織學部副教授）
討論區
調整靜水壓有助提高產品阻隔性
手術服和手術巾要求對病人和醫生同樣具有安全性，因為當流體滲透材料時，微生物也被帶入，因此手術衣要能防止液體的滲透和伴隨而來的細菌。研究紡熔法非織造布抗靜水壓的影響因素有助于為提高SMS產品阻隔性找到思路，提高生產效率，穩定并逐步提升醫療防護用非織造布的質量。本課題立足于實際生產，研究了SMS工藝過程中熔噴的各項工藝參數對產品抗靜水壓性能的影響，主要包括：原料、熔噴比例、螺桿模頭溫度、熱風溫度和風量、接收距離、機器狀態等。——本文作者崔健
DCD控制在215mm內可降低飛絲
本實驗中將DCD調整到215mm以上時明顯觀察到有飛絲產生，出現這種情況有三個原因，一是DCD過高時牽伸過程過長，纖維斷裂伸長率跟不上，導致纖維被拉斷；二是纖維在落到網簾上之前已經冷卻固結，自粘合作用減弱；三是由于熱氣流噴嘴并不是平行的，而有一定的夾角，所以從截面看，熔體的牽伸是在一個扇形區域內完成的，隨著DCD的增加，扇形區域下端寬度增大，氣流紊亂程度增加。以上三個原因造成了飛絲的產生，不僅使得鋪網不均，降低抗靜水壓，而且嚴重影響布面外觀，所以將DCD值控制在215mm以內是合理的。——江蘇康華新材料公司總經理劉宇浩
熔噴比例為36.4%固定值稍顯絕對
抗靜水壓是衡量SMS產品阻隔性能的重要指標，抗靜水壓越高，表明產品防水能力越強，噴濺的水珠就越不容易透過去。文中推算出，當熔噴比例為36.4%時，SMS產品的水阻隔性最佳，但是我個人覺得36.4%這個值有些絕對，其實熔噴比例只要控制在35%~37%之間即可。因為除此之外，外部空間的溫度、濕度、熔噴模頭的噴絲也都會影響產品的抗靜水壓值，這是一個相對數值，需要綜合考慮。——紹興高特無紡布公司技術主管高鵬
靜水壓相差10~40mBar屬正常范圍
通過本文的實驗結果可以分析，隨著模頭使用時間增加，產品抗靜水壓值呈現下降趨勢，一般初期與末期的同類產品抗靜水壓值會相差10mBar~20mBar，但這是理論值，在實際生產過程中，由于工廠產品種類多樣，需要經常做工藝變動，使用不同型號的聚丙烯樹脂和多種多樣的色母粒，因此最終產品初期與末期抗靜水壓相差10mBar~40mBar都是允許的。而且由于流體的黏滯性，容易形成流速梯度很大的附面層，所以每次工藝轉換勢必會有轉換前的熔體原料留在模頭內，必須進行清洗，否則將影響產品質量。——鄭州豫力無紡布公司銷售經理李可染
實驗操作得出關鍵數據
手術衣對水的阻隔性所涉及的指標很多，如抗靜水壓、淋噴試驗、沾水等級等，其中最常用的是抗靜水壓。抗靜水壓指測試材料抵抗緩慢上升水壓的能力，在各種體系的測試方法中，該指標根據測試面積、水壓上升速度和出現幾個水珠所確定的終點位置來判斷其中，數值越大說明材料對水的阻隔性越好。SMS非織造布中間有一層致密的熔噴層，其纖維的線密度很小，基本上都是超細纖維，可達0.01dtex~0.05dtex，約為普通紡粘纖維線密度的1%。熔噴纖網的纖維很細，纖網十分均勻。當液體與之接觸后，由于表面張力液體不易滲透，超細纖維之間連接形成的空隙相當小，所以塵埃和細菌就被阻擋，使手術服逼近“絕對干凈”的效果。
實驗操作得出關鍵數據
靜水壓是指靜止液體作用在每單位受壓面積上的壓力。織物抗靜水壓則是用織物能承受的靜水壓來表示水透過織物所遇到的阻力，是織物對水的阻隔性能的重要指標，在醫療防護用品中有重要意義，如在我國頒布的《醫用一次性防護服技術要求》(GB19082-2003)中對防護服液體阻隔功能作出了強制性的規定，要求靜水壓為167kPa時，防護服不得滲透；透濕量應不小于2500g/㎡。
原料與儀器
本課題所用的實驗試樣均由西安達可非織造布公司提供；所用的SMMMS非織造布生產線的生產廠家為德國萊芬豪舍公司；所用的FX3000HYROTESTERⅢ抗靜水壓測試儀的生產廠家為瑞士TEXTESTAG公司。
不同色母粒添加量測試
選取藍15#產品的色母粒377BN，在其他工藝參數不變動的情況下，適量添加BCD頭色母粒添加量，調整范圍每次每個M頭不超過0.05%，每小時一次，對比添加不同添加量產出的SMMMS非織造布抗靜水壓平均值。
不同熔噴比例值測試
本實驗通過調整熔噴的計量泵轉速（同時網帶速度做輕微調整以保證產品克重的穩定）觀察熔噴比例對產品抗靜水壓的影響，計量泵轉速每半小時調整一次，每次不超過0.5rpm。
不同螺桿模頭溫度測試
本實驗在不影響正常生產的情況下適量調整模頭溫度（螺桿溫度與其配套），每半小時一次，每次1~2℃，對比不同溫度條件下產品抗靜水壓平均值。
不同熱風風量測試
本實驗分別調整熱風溫度和熱風風量，研究分析其對產品抗靜水壓的影響。熱風溫度每半小時調整一次，每次1℃，熱風風量每半小時調整一次，每次20~30mh/h。
抗靜水壓測試
在100平方厘米的測試面積上，測試樣品應能抵抗水壓的能力。水壓以恒定的速率60mbar/min增長，直到測試樣品在抵抗水壓最弱的地方有3滴水滴透出測試樣品時，此時的水壓值即為該樣品的抗靜水壓值。
取全幅寬非織造布，標明布邊的OPS方向(即非織造布生產線操作臺的方向)，忽略布邊緣100mm，按CD方向順序均勻地折疊多層，用9×9inch的模具在取樣機切割樣品，最靠OPS端的樣片定義為1，第二個樣片定義為2，以此類推；根據SPEC的要求選擇相應的測試頭，設置正確的模式，最大壓力為200mbar，速度可為60mbar/min或10mbar/min；檢查儀器的密封圈是否完好；將測試頭的貯水器中注滿去離子水，并使其稍有溢出，保證水的表面潔凈。
數據分析確定最佳工藝
聚丙烯熔體加入色母粒后，會對其流變性能產生影響，不同型號的色母粒對聚丙烯流變性能的影響也不一樣。但不論哪種色母粒，當其添加量增多時都會使熔體的粘度明顯上升。影響熔體從噴絲孔擠出過程，導致鋪網的不均勻，降低抗靜水壓，嚴重時甚至堵塞噴絲孔，在布面形成縱紋。
在母粒制造過程中為防止顏料微粒在靜電力、表面引力及外環境因素影響下而聚集在一起，常用一些分散劑來提高顏色的分散性和著色強度。但這些分散劑會對紡絲產生一定的影響，因為帶有這種母粒的熔體在擠出噴絲孔前，其中的低分子物質會變成氣體，并伴隨熔體從噴絲孔中排出，氣體的急劇膨脹極易導致紡絲的不均勻造成布面擊穿，從而降低抗靜水壓。
不同熔噴比例對抗靜水壓的影響，并不如預期所想隨著熔噴比例的增加抗靜水壓也隨之增加，當熔噴比例超過36.4%時抗靜水壓反而下降，究其原因是本實驗調整熔噴比例的方式提高三個M頭的計量泵轉速，當計量泵轉速過大時單位時間內從噴絲孔擠出的熔體增加，而熱風溫度和熱風風速不變化，纖維得不到足夠的牽伸，雖然熔噴纖維的量增加了，但細度卻有所下降，影響了產品的阻隔性能。
可以看出，模頭溫度在274℃時抗靜水壓達到了最大值，溫度低于該值時，溫度越低熔體流動性能越差，出絲不均勻，不穩定，導致熔噴纖維直徑分布較廣，降低阻隔性能，嚴重時甚至堵塞噴絲孔，造成布面縱紋；而當溫度過高時，高溫加劇了熔體的降解，使螺桿壓力產生波動，泵供量不穩，模頭噴出的纖維均勻性差。而且熔體降解后的單體會對模頭以及其它組件造成一定污染，影響產品質量。
本實驗在假設實現了這一前提的基礎上進行討論，在熱風量低于2700mg/h時，隨著熱風量的增加，纖維的牽伸加強，纖維細度有改善，產品抗靜水壓呈現上升趨勢，符合理論結果；但是熱風量超出2700mg/h時，產品的抗靜水壓值反而下降，測試過程中可明顯觀察到擊穿現象，熱風風速過高使得纖維來不及冷卻，在熔融狀態下就落到網簾上，與相鄰纖維熔在一起，影響產品抗靜水壓性能。且熱風風量過大容易產生飛絲，嚴重影響布面外觀。
熱風風量對抗靜水壓的影響較大，調整熱風風量是生產中控制產品抗靜水壓的主要方式之一。生產中熱風風量一般控制在2700mg/h左右，當抗靜水壓不足時，通過測試時的現象判斷抗靜水壓不足的原因屬于擊穿還是牽伸不足，若是擊穿，則應調小風量，若是牽伸不足，應調大風量。
