熔噴佈設備為什麼要用羅茨風機?

一見鍾情雨天


確實要用到羅茨風機,之所以不使用其他類型的鼓風機,這要說道熔噴布的生產過程。

我們都知道,現在生產口罩的的主要原材料就是熔噴布,熔噴布的生產在當下的中國化工行業,並不是什麼高難度的工藝。之所以4月以來,熔噴布價格不斷升高,主要原因其實在於下游需求緊缺,大量中間商希望從中賺一筆。做起了倒賣和販賣劣質熔噴布的事情。

事實上,國內做熔噴布的化工企業,生產的熔噴布足夠國內,乃至出口使用的。

熔噴布的生產工藝

熔噴布的生產工藝分為:聚合物準備→熔融擠壓→計量泵→熔噴模頭組合件→熔體細流拉伸→冷卻→接收裝置。

熔噴非織造工藝是利用高速熱空氣對模頭噴絲孔擠出的聚合物熔體細流進行牽伸,由此形成超細纖維並凝聚在凝網簾或滾筒上,並依靠自身粘合而成為非織造布。

說通俗一點,就是通過高壓熱空氣,給熔融狀態下的聚丙烯吹出來,然後在吹出的過程中,自然冷卻,結成絲,形成布。這也是熔噴布這個叫法的來源。

噴射工藝原理圖:

說白了,同製作棉花糖的工藝,有類似的異曲同工的形式。

棉花糖是將融化的糖漿,放在一個容器裡,通過離心力的作用,直接甩出去,在空氣冷卻狀態下自然的凝固。本身糖的粘性較高,速度合適的狀態下,會拉成絲。

(有再抖音,或者不少地方看過棉花糖手動工具製造的人,就能夠理解這個工藝。)

但是,熔噴布和棉花糖的原理類似,並不是說製造工藝就是完全一樣的。

細節的介紹一下熔噴布的噴射過

熔噴布的噴射有兩種:一種是水平形式,一種是垂直形式。

熔噴布的設備構成:

主要設備:上料機、螺桿擠出機、計量泵、熔噴模頭組合件、空壓機、空氣加熱器、接收裝置、卷繞裝置。 生產聚酯等原料,還需要切片乾燥裝置。生產輔助設備主要有模頭清潔爐、靜電施加裝置和噴霧裝置等。

在整個設備中,我們看到了一個比較重要的東西:那就是需要加熱的高壓氣流將聚丙烯溶液給吹出來,這就要說到重點了:羅茨風機。

羅茨風機在熔噴布生產中的作用

羅茨風機是為了將加熱後的高壓氣流,在精確控制流量,高純淨度,且高壓力的狀態下,穩定的輸送氣體的。

看到我上面在描述羅茨風機的作用的時候,為什麼要加這多的形容詞?我們一個一個來說原因。

1、精確控制流量。

在工業生產中,我們一般不講送風風速是多少,一般都說流量。因為流量對應著:速度,風口截面積。

因為熔噴布的纖維絲的長短,是可以調整的,如果流量過大,會將噴射出來的聚丙烯吹成點狀。如果流量過小,纖維絲太長,可能達不到防塵的效果。

所以,不能這個熱空氣的送風方式,不能簡單用一個家用電動機,帶一個葉輪直接送風。

2、高壓力

熔噴布在製備過程中,我們看到需要一定壓力,將聚丙烯送到遠處的成型帶上面凝固。同時穩定的高壓力,也對應著對溫度的控制要更好。

大家都知道,我們吹一口氣,出去後很快就涼了。但是壓力更高的狀態下,可以有效的保證在一定階段聚丙烯液體不會過早的凝固。知道左後落在成型帶上面搞好冷卻凝固。

這就相當於一個熱空氣“護駕”的過程。

在當前所有的鼓風機理念,能夠提供高壓力的鼓風機,有三種:往復式壓縮機(也就是活塞形式的壓縮機),羅茨風機,葉氏鼓風機(也被稱為三葉羅茨風機),離心式壓縮機。

往復式壓縮機之所以不採用,主要原因就是速度慢,流量小,在熔噴布生產中,不合適。

離心式壓縮機,在新技術的發展中,確實能夠做到高壓力輸出,但是這種高壓力輸出的離心式壓縮機,造價比價高。經濟上面不合適。

羅茨風機相比於這兩者就比較好,由於羅茨風機是採用的迴轉式的機械式空氣壓縮方式。

動態圖,展示一下羅茨風機的氣體流動方式。

用一個三葉羅茨風機(也被稱為葉氏風機)的氣體壓縮原理說明一下整個氣體過程。

我們看到灰色區域,就是每次吸進來的風,然後送出去。

這種機械的迴轉式,這種吸氣風溼就有非常大的優勢:吸氣量固定,要想增加流量,直接提高風機轉速就可以了。

同時最大的優勢在於,不會有“跑氣”,這是一個密閉的環境。(有了解過馬自達轉子發動機或許對這個結構有一定的熟悉度)

所以,從高壓力的角度來說,羅茨風機本身就是一個機械加壓的過程。無需二次針對熱空氣加壓了。

3、高純淨度

這玩意不是一個開玩笑的要求。熔噴布的生產不能有一點的油漬。我們都知道,電動機一般都會有潤滑油。並且在高溫工作下,有潤滑油的蒸發,也屬於正常現象。但是沒辦法熔噴布的生產過程中,絕對不能有油。因為在還沒有結成網的聚丙烯溶液中,一旦有油,最後很容易無法結成網。

目前能夠做到高純淨度的只有羅茨風機可以。所以羅茨風機在特殊氣體的製備中都有廣泛應用。例如:煤氣,二氧化碳,二氧化硫等特殊氣體。

因此,在熔噴布的生產中,都是使用羅茨風機在給熔噴摸頭輸送高溫氣體。

熔噴模頭及熔噴後成型的流程。

這是熔噴摸頭的結構圖,這就能夠很清晰的看到,加熱單元是直接加熱,沒有二次加壓的過程。羅茨風機起到了機械加壓的作用。

總體來說,當前熔噴布的生產並不是多麼困難的工藝。現在漲價的主要原因在於,不少人想撈一筆而已。

下面看一下,熔噴的實際成型情況。


機器人觀察


噴的作用是利用風力牽引拉伸,使噴孔出來的低速粗絲加速後變細,提高表面能。

風力牽引效率極低,不到1%。是落後工藝。熔噴布只要表面能,對絲質要求不高。故保留了這一簡單粗暴工藝。

噴氣速度超過1馬赫後,經濟性會顯著變差。如,維持1馬赫理論僅需70Kpa氣壓,而維持2馬赫得700Kpa,很明顯除非必要,不用考慮。

考慮到工業品都是粗製濫造、毛估估,基本不考慮流程效率,故實際噴氣壓設計為200Kpa。這是羅茨最佳工作範圍。另,熔噴產量都是毛毛雨的痕量級,哪點微小氣量還真不好找離心機。


科技型文盲1


熔噴佈設備為什麼要用羅茨風機?

說到熔噴布可能大家陌生,但口罩肯定不會陌生,就是用熔噴布製造的。本以為過年期間豬肉貴,誰會想到口罩更貴。

熔噴布

熔噴布不僅是醫療口罩的應用,在保溫防寒、作為過濾材料及吸油材料等方面應用。熔噴布有良好過濾性、屏蔽性、吸油性、絕熱性等作用。因此被廣泛的應用於衛生醫療、過濾吸油材料等領域。熔噴布的材料聚丙烯、聚酯、聚酰胺等化工聚合材料都是熔噴布生產的原材料。

將原材料倒入紡絲熔體池裡,這個倒入量是經過計量泵嚴格計算的。隨後在高速熱風噴射及拉伸作用下,經過噴絲組件將原材料處理成寬度一致,分佈均勻的絲束纖維。

羅茨風機在熔噴布製造過程中的優點

羅茨風機

從高速熱風可知,高速熱風必須要有較高壓力和風量,而且壓力與風量要平穩。高速熱風必須要乾淨,尤其用於衛生醫療的熔噴布,衛生是最重要的。

因此,在熔噴布生產過程中用羅茨風機,由於其具備強制性送氣及硬排氣性能,在壓力布平穩情況下依舊能夠保持風量不大幅度變化。

壓力變化主要是系統阻力的影響,需要自適應強的“風機”,而羅茨風機就自適應強,主要是它沒有內壓縮,系統的壓力值(理想值)一旦確定,只要在電機功率允許範圍內,羅茨風機就能夠提供多大壓力。因此羅茨風機有較好的自適應性。

羅茨風機輸送的熱風量幾乎不含油,與羅茨風機的獨特構造有關。對於衛生醫療使用的熔噴布來說,是有嚴格要求的。

結束語;除了上述的之外,其結構緊湊、體積小、重量輕、運行平穩、噪音低及振動下,因此很多小企業也是可以實現熔噴布的製造生產的。


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