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熔喷布

熔喷布

熔喷布，全称是熔喷法非织造布（Meltblown Non-woven Fabric），是口罩最核心的材料。熔喷布主要以聚丙烯为主要原料，纤维直径可以达到1～5微米。空隙多、结构蓬松、抗褶皱能力好，具有独特的毛细结构的超细纤维增加单位面积纤维的数量和表面积，从而使熔喷布具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性。可用于空气、液体过滤材料、隔离材料、吸纳材料、口罩材料、保暖材料、吸油材料及擦拭布等领域。

2020年除夕，武汉封城，面对疫情的快速蔓延，口罩供应不足，导致制造口罩的关键原料熔喷布价格在短期内暴涨，从2万元突然涨到10万、20万、30万，最高到60多万元。在扬中市尤其剧烈，4月15日，政府出面整顿市场秩序，熔喷布价格从45万元急速降到2000元，许多人血本无归。

发展简史

生产工艺方面

1954年，美国海军研究所为了收集上层大气中的放射性颗粒，开始研究气流喷射纺丝法，并纺出了极细的纤维，其直径在5μm以下，此举为熔喷法非织造工艺的起源。20世纪70年代，美国Exxon Mobil公司将此技术转为民用，开始工业化生产，使熔喷法非织造布技术得以迅速发展。

我国对熔喷技术的研究也较早，20世纪50年代末，中原地区核工业部二院等机构就开始了这方面的研究；90年代初，中国纺织大学、北京超纶公司等单位设计出的间歇式熔喷设备，在国内陆续投产了近百台。熔喷布当时主要用于电池隔板、过滤材料、吸油材料等领域，由于国内市场的局限，熔喷布的市场开发工作很慢。

1994年，天津泰达、江阴金凤、安徽奥宏（安徽奥美）分别从美国Accurate、德国Reifenhauser引进了3条1.6米宽幅连续式熔喷生产线。天津泰达主要针对空滤／口罩市场，安徽奥美倾向于吸油材料市场。江阴金凤从德国进口了热轧机，开始了二步法SMS的市场，后来又进入了擦拭布的市场。

2002年，天津泰达又引进了第二条2.4米幅宽熔喷生产线；2004年，山东俊富从德国Reifenhauser引进了3.2米幅宽的熔喷生产线，主要定位于一步半法SMS产品。

2003年，非典疫情之后，由于对手术衣、防护服等医疗材料的需求增大，2004～2005年，国内陆续投产了SMS生产线。2007年，熔喷法非织造布实际产量仅为2.23万吨／年。

2018年在线复合SMS非织造布生产线全国已有123条，实际产量为63.5万吨／年。

市场方面

熔喷无纺布较为小众，产量不是很大。2020年疫情发生后，由于口罩需求激增，使得熔喷无纺布产量增长明显。2021年随着口罩需求下降，产量也随之下滑。2022年，疫情的反复爆发，使得熔喷无纺布需求仍处于增长阶段。但整体来看，由于国内口罩尤其医用口罩需求仍较为旺盛，熔喷无纺布短期内存在供给缺口。数据显示，2019、2020和2021年我国熔喷无纺布产量约分别为6.65万吨、10万吨和8万吨。

性能、规格和行业标识

性能

口罩阻挡病毒主要是依靠口罩中熔喷布的机械阻挡和静电吸附作用。

机械阻挡

目前防护病毒用的口罩基本是无纺布材料，口罩面料由以聚丙烯(PP)为原料生产出的纺粘无纺布和熔喷无纺布组成。医疗用口罩一般是由三层无纺布制成，材料是纺粘无纺布+熔喷无纺布+纺粘无纺布，即SMS结构，把纺粘无纺布（S）的强力高、纵横向强力差异小的性能和熔喷无纺布（M）的高屏蔽、防水性能集中到一种材料上，形成具有较强的防水性能、良好的透气性及高效的隔离性能的口罩。

其中的“S”“M”层材料分别为：S表示纺粘层(Spunbond)，其纤维直径比较粗，在20微米(μm)左右，外层S有阻尘阻水作用，可防止飞沫进入口罩里面，内层S有吸水作用，可吸收佩戴者口鼻的水气，2层S纺粘层支撑整个无纺布结构。

静电吸附

中间的熔喷层M(Meltblown)是一种极细密且带静电的熔喷无纺布，是最重要的阻隔层，纤维直径在2微米(μm)左右，粉尘、含有细菌、病毒的飞沫靠近这种熔喷无纺布后，会被静电吸附在熔喷布表面，无法透过。由于粉尘等悬浮颗粒被超细静电纤维捕捉住后，极不易因清洗而脱离，且水洗会破坏静电的吸尘能力，因此这种口罩只能一次性使用。

主要规格

按照规格可以区分为三个规格，90、95、99这三类。这三个规格代表三种不同的过滤性能，90%、95%、99%。不同品质的熔喷布最后的质量不同，生产出来的口罩防护性也不同。

熔喷布的分类主要有以下几种：

1. 普通熔喷布（M）：可用于一次性医疗、卫生、工业、农业等领域，具有优良的透气性和过滤性能。

2. 静电熔喷布（N）：在普通熔喷布的基础上增加了静电处理，提高了过滤效率，可用于口罩等高防护产品。

3. 熔喷复合布（SMMS、SMS、SMMMS）：是由多层熔喷布和无纺布复合而成，具有更好的防护性、透气性和舒适性，可用于外科手术衣、隔离衣等高端医疗防护产品。

4. 非熔喷布（PP）：由聚丙烯制成的无纺布，没有经过熔喷工艺，相较于熔喷布更软、更柔韧，但透气性、过滤性能较差，主要用于轻度保护性产品。

标识要求

熔喷法非织造布每个包装单元应附有的标识内容应包括：产品类别、制造商名称和地址、生产批号、产品规格（单位面积质量、幅宽、卷长及卷重等）、执行标准、生产日期和保质期等，不同类别的熔喷法非织造布还应注明其专项指标及指标值，专项指标及测试方法。

熔喷布的生产

熔喷法的纺丝与成布原理

熔喷法非织造布的生产流程一般是由聚合物溶入、熔融排出、过滤计量、喷丝成网、卷取加工等一系列操作组成，熔喷布会在特定的收集装置上形成。通过对聚合物树脂用热风进行加热，然后将这些树脂放入熔体分配腔，在整流之后将其流入纺丝熔体池中。为了保障放入适量的聚合树脂，可以用计量泵进行精确的测量，然后再将其放入纺丝熔体池中。在高速热风的喷射拉伸作用下，喷丝组件可以将聚合树脂处理成宽幅一致、分布均匀的丝束纤维。

在具体的熔喷作业过程中，纺丝熔体池底部一般都有一些微孔，微孔的直径一般都很小，都保持在0.3mm到0.4mm之间。喷丝组件与气刀之间还有一种特殊的气腔，能够保障热风气流以接近音速的速度喷射，将从微孔中出来的熔体迅速拉伸成为超细纤维。

经过拉伸的超细纤维，在喷射气流的作用下能够迅速扩散。在抽吸风的作用下，这些纤维利用自己的余热粘合作用均匀地铺在收集装置上。如果想要得到不同规格的熔喷非织造布，可以通过调节收集装置的速度与计量泵的速度来实现这个目的。

熔喷法成布的工艺流程

通过螺杆挤出机对高聚没药树进行挤压塑性塑化之后，再将其精确计量后送给喷丝组件，利用热风气流的高温下的拉伸作用将其拉伸成超细纤维的过程，就是熔喷法非织造布的成布过程。非织造布最后会在收集装置上形成，如果想要得到不同类型的非织造布，可以调节生产装置来轻松实现。聚丙烯、聚、聚酰胺等化工聚合材料，都是熔喷法进行非织造布生产的各种原料。

熔喷布的生产的核心技术

熔喷布的生产工艺主要分为熔融挤出、熔喷工艺以及驻极处理三步。熔喷布专用料就是高熔融指数的聚丙烯。聚丙烯熔融指数越高，熔喷出的纤维就越细，制成的熔喷布过滤性也越好。

医用外科口罩的技术指标

熔喷布驻极母粒及驻极处理对其达到95、99标准至关重要。病毒防护口罩主要有医用外科口罩和N95口罩。国家YY 0469-2004《医用外科口罩技术要求》标准规定，医用外科口罩须达到的重要技术指标包括过滤效率、细菌过滤效率和呼吸阻力：

1.过滤效率：在空气流量（30±2）L/min条件下，对空气动力学中值直径（0.24±0.06）μm氯化钠气溶胶的过滤效率不低于30%；

2.细菌过滤效率：在规定条件下，对平均颗粒直径为（3±0.3）μm的金黄色葡萄球菌气溶胶的过滤效率不低于95%；

3.呼吸阻力：在过滤效率流量条件下，吸气阻力不超过49Pa，呼气阻力不超过29.4Pa。

这其中保证细菌过滤效果的标准就是第二条，金黄色葡萄球菌细菌气溶胶过滤效率不低于95%，这也就是N95概念的由来。因此N95口罩虽然不是医用口罩，但是满足过滤效率满足95%的标准，才能起到很好的病毒预防作用。而给口罩带来病毒过滤主要作用的就是极细密且带静电的中层过滤布---熔喷无纺布。

静电吸附原理

熔喷无纺布主要材质是聚丙烯，是一种超细静电纤维布，可以捕捉粉尘。含有肺炎病毒的飞沫靠近熔喷无纺布后，会被静电吸附在无纺布表面，无法透过。这就是这种材料隔绝病菌的原理。粉尘被超细静电纤维捕捉住后，极不易因清洗而脱离，且水洗亦会被破坏静电的吸尘能力。因此这种口罩只能一次性使用。

驻极母粒

对于医用口罩，带驻极母粒和驻极高压电处理的驻极熔喷布，这层是最核心的部分，只有驻极处理后熔喷布上很多电荷才对也同样带电荷的0.3μm的非油性小颗粒物有高效的吸附效果，通常要求要大于95%以上。

驻极母粒类别

一般有三种：电气石法生产、气硅法生产以及含氮化学物脂肪酸类

驻极母粒基本组成

以聚丙烯为基材，使用专用助剂，使助剂在母料中达到了均匀分散，在熔喷布的纺丝过程中，加入2%-5%，可以有效增加熔喷无纺布中电荷捕集能阱的密度和深度，达到提高熔喷无纺布的综合滤效和抗热衰减的性能。

驻极母粒基本参数

1.外观：圆柱状均匀颗粒。

2.堆积密度：0.50～0.80g/cm。

3.颜色：白色或淡黄色

4.添加量：2.0-5.0%

驻极处理

驻极母粒是生产驻极熔喷布不可或缺的材料

驻极体是指具有长期储存电荷功能的电介质材料，具有高效率，低流阻，抗菌，节能等优点，在保证常规滤材的物理碰撞阻隔作用基础上，增加了静电吸附作用。驻极处理使得过滤材料纤维带有电荷，结合熔喷超细纤维材料致密的特点，因此带电纤维间形成了大量的电极，带电纤维不仅能够像磁铁一样吸引环境中大部分的带电微粒，同时也可将未带电的部分颗粒极化，进而吸附一些粒径较小的污染物，甚至病毒这种纳米级的物质也可进行静电吸附或电荷相斥阻隔。

医用口罩使用的熔喷布必须进行驻极处理。无菌型医用口罩采用环氧乙烷灭菌，灭菌后，口罩上会有环氧乙残留，不但刺激呼吸道，还有致癌物。必须通过解析方式，使残留的环氧乙烷释放，达到安全含量标准，整个解析消毒的标准流程需要7天到半个月。

电晕充电法

电晕充电法是工业生产中应用最广泛的生产驻极体过滤材料的方法。利用一个均匀电场引起空气局部击穿的电晕放电产生离子束轰击电介质，并使离子电荷沉积于电介质中，材料便带上电荷。

应用领域

由于熔喷布具有良好的过滤性、屏蔽性、绝热线、吸油性等特点，因此熔喷法非织造布应用范围非常广泛，总体说来，它有以下几种应用领域。

熔喷布在医疗卫生领域的应用

熔喷布是制造医疗口罩的主要材料，该口罩能够阻止细菌的穿透，并具有良好的气密性和舒适的手感。由熔喷布制成的医疗口罩结实耐用，穿戴方便，并且容易储存运输，可以大大减少工作人员的护理工作量。熔喷布口罩被广泛应用于医疗卫生领域，目前已经研发出了各种由熔喷布材料制成的绷带、急救包、止血带、纸尿裤、妇女卫生巾等产品。

我国在2003年的严重急性呼吸综合征防治期间，就将熔喷法非织造布大量应用于医疗卫生领域，让疾病的蔓延和肆虐得到了很好的控制。正是由于熔喷布的各种优点，我国开始重视起该技术，并且决定将熔喷法非织造布设定为国家战略物资进行储备，以备不时之需。　

熔喷布在保暖防寒领域中的作用

由于熔喷法非织造布具有较小的纤维直径和柔滑的触感，所以它能够作为一种非常好的保暖防寒材料。熔喷布透气性好，抗风能力强，在作为服装材料时很有市场。

熔喷法非织造布可以作为过滤材料使用

熔喷布的纤维直径只有1um～2um，这些纤维直径随机散乱分布，使熔喷布能够有效阻挡小型油污、杂质。所以市场上经常会将熔喷布制作成一种良好的过滤材料使用，用来过滤空气、水质、油污等工业废渣。熔喷布过滤材料效率非常高，熔喷布有很大的市场。

熔喷法非织造布作为吸油材料的使用

熔喷法非织造布对水没有吸附作用，但是却对油有着良好的亲和性，熔喷布的这种憎水亲油特性能够让其成为良好的吸油材料。有关实验证明，熔喷布竟然能够吸附比自身重量重近20倍的油污，具有很强的油污吸附性。熔喷布可以制作成油毡来处理某些油船、油罐车泄露在事故中的油污，能有效地净化当地环境和海洋水质。

行业标准与监管案例

行业标准

国家工信部于2020年1月7日发布、2020年7月1日起监督实施《熔喷法非织造布》FZ/T 64078-2019行业标准，以规范熔喷布的质量要求。这样能使口罩用熔喷布的生产、销售满足各类口罩的标准要求。

国外没有专门针对熔喷布的产品标准，考虑到熔喷布用途广、性能要求不同等特点，我国专门制定了熔喷布的通用行业标准FZ/T 64078—2019《熔喷法非织造布》。该标准不仅对幅宽偏差、单位面积质量偏差率、变异系数、断裂强力和断裂伸长率等材料的基本内在质量进行了规定，对于特性功能指标，标准中也给出了应考核的测试项目和测试方法，具体要求由供需双方按用途或参考终端产品标准自行约定。

除上述产品标准之外，我国与熔喷布相关的标准还有近50项，其中，直接相关标准35项，包括通用安全标准、基础术语标准、产品标准、试验方法标准，基本涵盖了原材料、最终产品和生产装备等熔喷布相关的整个产业链。主要具有以下特点：

第一，GB 18401和GB 31701两个强制性安全标准实现了全行业纺织产品全覆盖。口罩作为一种消费品，也遵循这两个强制性标准的基本要求，如GB/T 32610《日常防护型口罩》和刚发布的GB/T 38880—2020《儿童口罩技术规范》的部分安全性指标要求即来源于GB 18401和GB 31701的有关规定。

第二，20多项非织造布术语、性能检测方法标准，对各种工艺和材料的非织造布基本形成全覆盖，为熔喷布及相关非织造布提供了统一的科学术语和试验方法标准，其中，GB/T 38413—2019《纺织品细颗粒物过滤性能试验方法》为专门针对包括熔喷布在内的口罩用过滤材料制定的过滤效率通用检测方法标准。

第三，熔喷布配套纺织装备标准7项，如FZ/T 93074—2011《熔喷法非织造布生产联合机》、FZ/T 93091—2014《纺粘、熔喷复合法非织造布生产联合机》和FZ/T 92082—2017《非织造布喷丝板》等为熔喷和复合非织造布生产提供了装备标准。

第四，在具体产品领域，FZ/T 64078—2019《熔喷法非织造布》和FZ/T 64034—2014《纺粘/熔喷/纺粘（SMS）法非织造布》分别为口罩和防护服用原材料提供了技术依据。

第五，在熔喷布的应用产品上也有13项标准，涉及口罩、吸油产品、保暖产品和空气过滤器等。如此次疫情中普遍使用的GB 19083—2010《医用防护口罩技术要求》、GB 2626—2006《呼吸防护用品自吸过滤式防颗粒物呼吸器》和GB/T 32610—2016《日常防护型口罩技术规范》等，为规范口罩产品的质量、指导口罩企业选购合适的熔喷布提供了技术支撑。