熔喷布疯了,PP熔喷料怎么做?

日期: 2020-04-24
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熔喷布是医用口罩的核心面料,在新冠疫情暴发后,其供不应求愈加凸显,价格象火箭般蹿升,往年2万元的熔喷布在近日创下了近60万的疯狂天价,甚至即使有钱也不一定买得到货。而熔喷布的原料 - PP改性专用料,也跟着水涨船高,朋友圈里很多人都在找料。那么PP熔喷料是如何通过熔喷料挤出机设备做出来的呢?下面由南京科亚资深工程师王长龙分享这方面的经验。

 

PP熔喷料主要应用在医疗卫生、洁净材料、保温隔音棉、吸油材料、电池隔板、空气过滤、以及生活用品,而最重要的防护资料口罩,无论是N95还是一次性口罩,主要结构包括内外的纺粘层(S层)和中间的层熔喷层(M层),是口罩的心脏部分,主要作用是阻隔和吸附颗粒物与飞沫。M层的主要材料为PP熔喷料,其特点包括高熔融指数、低分子量、高稳定性、低气味、形成高强度的纤网结构。其主要牌号是以熔融指数来区分,口罩用料多为1500品牌,平均分子量在5-8万,物理性质与聚丙烯塑料颗粒几乎一样,性能指数包括熔融指数、分子量分布、黄色指数、抗老化时间等。


熔喷布疯了,PP熔喷料怎么做?

熔喷布疯了,PP熔喷料怎么做? 

PP熔喷料的生产流程,是以中石化PP专用树脂为基础料,一般为粉状,熔融指数30-40,通过改性塑料厂使用熔喷料双螺杆挤出机,结合成熟配方与工艺,采用聚合物可控流变技术,加工生产成为PP熔喷料。

 

今年2月之前,PP熔喷料属于小众产品,市场规模太小,利润率也不高,全国总产能约8万吨/年,约260/天,主要生产企业有山东道恩,湖南盛锦、杭州宸达、上海伊士通等。

 

2月新冠病毒肺炎疫情爆发之后,口罩需求量爆增,导致熔喷料需求也井喷,利润提高,国内产量一直在增加,现在每天接近5000吨,翻了近20倍。增产原因一方面是原有生产企业增加生产线扩大生产量;另外一个原因是,很多大中型改性塑料厂原本不生产熔喷料,随着行情的到来,他们把现有改性塑料生产设备改造为熔喷料双螺杆造粒机设备来转产;第三个原因是国家从战略角度考虑,把中石化下属某些生产厂也投入到熔喷料的生产与销售当中,使熔喷料的改性造粒产量每天都在上升。

 

熔喷布疯了,PP熔喷料怎么做?

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PP熔喷料专用生产设备 - 平行同向双螺杆挤出机,在中国的发展起步于上世纪八九十年代至2003年,尚在科研院所的模拟摸索阶段,由当时的化工部化工机械研究院南京挤压研究所所长刘光知牵头研制生产的中国第一台替代进口、商品化生产型的60mm同向双螺杆挤出机组,螺杆最高转速达300rpmm,被称为行业第一代同向双螺杆挤出机组;第二阶段在2004-2009年,随着科亚的壮大,与全球最大双螺杆挤出机生产企业科倍隆集团的强强联合,促成了国内第二代双螺杆挤出机的诞生,最高转速达600rmp,为中国企业走向世界市场打开了空间;第三阶段从2011年至今,科亚开发出了第三代产品,特点是高转速高扭矩,在小型机上可实现更大产量,是目前市场上的主流机器。

 

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第三代产品


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第三代平行同向双螺杆挤出机的齿轮箱为高扭矩齿轮箱,提高物料在螺杆中的充满度,进而提高螺杆挤出的产量,还可以降低加工过程中物料在螺杆中受到的平均剪切值,从而有利于降低熔喷料的黄变指数,其性能指数得以提高。槽深比被统一到了1.55,好处是确保可靠的各个机型之间的放大效应,特别是改性熔喷料,能把小机器的生产工艺挪用到大型生产设备上,减少生产中不必要的麻烦。螺杆元件表面经过特殊处理,提高表面硬度的同时,还保持着良好的涂层韧性、附着力及润滑性。进而提高使用寿命,降低了摩擦系数,使过氧化物以及PP树脂的残留降低,导致黄点与黑点减少,有利于实现高品质。

 

筒体主要有三种类型,以整体衬套为主,更先进的是筒体内表面采用金属烧结技术,将合金粉末经过特殊工艺,烧结在筒体内8字孔表面,形成一层均匀致密的合金层,不仅解决了传统方案的缺陷,还提高了耐磨性和使用寿命,降低了成本,烧结层耐磨蚀作用减少了过氧化物的腐蚀,减少黄点和黑点产生,对物料品质非常关键。芯轴把所有关键螺杆元件串在一起,高扭矩挤出机产品也需要高扭矩的芯轴,常用材料为四磷多镍钼,在不改变芯轴材料的情况下,可优化其齿形设计,有效提高承载能力,减小压力角,降低径向力,减少芯轴和螺杆元件配合时破裂的风险。

 

熔喷布疯了,PP熔喷料怎么做?

螺杆元件表面经过了特殊处理

 

平行同向双螺杆挤出机的核心部件加工过程对物料的品质影响非常大,元件要求在先进的数控加工中心上加工,保证加工精度。然后进行严苛的品质检验,如筒体齿轮箱在三维坐标仪上进行检测,保证形状公差与位置公差在装配之前百分之百合格。进入装配环节。装配时挤出机的同轴度必须保证,螺杆与筒体之间的间隙一般为0.2mm-0.5mm,保证同轴度,可使生产物料时螺杆与机筒的间隙能均匀一致,物料所受剪切力比较平均,PP熔喷料熔融指数的稳定性就更好,分子量分布也更窄,熔融指数与分子量分布这两个重要指标对下游熔喷布的生产起到极为关键的作用。PP熔喷料的整套生产过程中还包括一些关键的辅助设备,如上游的计量装置,下游的成品均化装置,以及稳定的控制系统有利于连续生产的稳定和批次稳定。

熔喷布疯了,PP熔喷料怎么做? 

配混生产线对计量喂料的精度要求高,一般配置失重式电子秤。无论是配置体积式或失重式电子秤,补料料位的选择应当合适,避免补料时冲击,产生喂料波动而影响生产稳定;液体喂料需要在短时间之内达到连续稳定的输出,如果反应时间长,熔融指数就会不稳定。

 

机筒体配置方面,PP熔融料生产属于反应挤出类型,对停留时间的要求比较长,筒体长径比一般选择为56-60;液体加入位置一般选择在第2节或第3节,为的是尽早参与反应;由于物料粘度低,挤出段的长度应适当加长。真空脱挥方面,为了减少物体残留,主要是气味,脱气量要尽量大;真空度的控制并非越高越好,应保证真空度,同时避免真空口返料;控制残留最有效的方法是控制过氧化物的加入量。

 

过滤器方面,为避免停机浪费,最好选择柱塞式双工位不停机过滤器;柱塞式过滤器的加工精度高,不易漏料,很好适应熔喷料粘度低流动性好的特点;过滤器的加热功率不应低于挤出机制加热效率,节省保温时间。挤出机出料部分,物料比较特殊,一般选择单模口的口模,孔径控制在2.8-3.5mm;出料与冷却水槽衔接部分一定要保证物料从模口流出时立即进入水中冷却,保证不断条和不粘接。

 

切粒辅机部分,包括水槽和切粒机,冷却水槽一般选择10-12米,保证料条高速经过水槽时能够充分冷却;由于料条流速很快,切粒机选择切粒速度100/分钟以上的类型;配置成品均化料仓,保证设备批次的稳定,下游熔喷布厂家就能生产出稳定的布产品。


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