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非织造布水刺工艺

题目非织造布-水刺非织造布工艺

指导教师邢明杰

学生姓名聂换换

学号**********

专业纺织材料与纺织品设计

教学单位青岛大学纺织服装学院

二O一二年十二月二十六日

摘要……………………………………………………………………1

一、非织造布的概念及特点…………………………………………2

（一）无纺布材料特点……………………………………………2

（二）简单介绍一下几种无纺布生产工艺……………………………3

二．水刺法加固工艺及机械………………………………………3

（一）概述…………………………………………………………3

（二）水刺法加固纤网原理…………………………………………3

（三）水刺法加固纤网工艺技术特点………………………………4

（四）产品应用……………………………………………………4

（五）水刺工艺过程………………………………………………5

（六）水刺设备……………………………………………………7

（七）典型水刺机…………………………………………………10

（八）工艺参数及其对产品结构与性能的影响……………………11

（九）工艺参数对产品性能的影响…………………………………11

（十）水刺非织造材料的应用……………………………………11

结束语…………………………………………………………11

参考文献…………………………………………………………12

非织造布-水刺非织造布工艺

摘要

介绍了非织造布的基本概念和特点，及其几种常见的生产工艺。

主要以水刺非织造布为研究，具体阐述了其生产原理，工艺技术特点和工艺过程；水刺工艺主要的生产机械，以水刺生产中的主要设备为介绍对象，设备的具体结构及作用；非织造布产品的应用广泛，所以国内对非织造布生产一直高度重视。

关键词：

非织造布水刺加固工艺工艺过程生产机械产品应用

ABSTRACT

Introducethebasicconceptandcharacteristicsofnonwovens,severalcommonproductiontechnology.Spunlacinguseshigh-speedjetsofwatertostrikeawebsothatthefibersknotaboutoneanother.Asaresult,nonwovenfabricsmadebythismethodhavespecificproperties,assofthandle.Itakespunlacednonwovensasthemainlyresearchobject,specificallyelaborateitsproductionprocess、itsmainproductionmachineryandtheapplicationofnonwovensproducts.

KEYWORDS：

NonwovensSpunlacedprocessProductionmachineryProductionapplication

一．非织造布的概念及特点

非织造布（又称无纺布），是新一代环保材料，具有拒水、透气、柔韧、不助燃、无毒无刺激性、色彩丰富等特点。

该材料若置于室外经自然分解，其最长寿命只有90天，置于室内在5年内分解，燃烧时无毒、无味、且无任何遗留物质，从而不污染环境，故环保由此而来。

宜于洗涤等物点。

它直接利用高聚物切片、短纤维或长丝通过各种纤网成形方法和固结技术形成的具有柔软、透气和平面结构的新型纤维制品。

（一）无纺布材料特点：

　　1．质轻：

以聚丙烯树脂为主要生产原料，比重仅0.9，只有棉花的五分之三，具蓬松性，手感好。

　　2．柔软：

由细纤维组成（2-3D）轻点状热熔粘结成型。

成品柔软度适中，具舒适感。

　　3．拨水、透气：

聚丙烯切片不吸水，含水率零，成品拨水性佳，由100%纤维组成具多孔性，透气性佳，易保持布面干爽、易洗涤。

　　4．无毒、无刺激性:

产品采用符合FDA食品级原料生产，不含其他化学成分，性能稳定，无毒、无异味，不刺激皮肤。

　　5．抗菌、抗化学药剂：

聚丙烯属化学钝性物质，不虫蛀，并能隔离存在液体内细菌及虫类的侵蚀；抗菌、碱腐蚀、成品不因侵蚀而影响强度。

　　6．抗菌性。

制品具拔水性，不发霉，并能隔离存在液体内细菌及虫类的侵蚀，不霉蛀。

　　7．物性佳。

由聚丙烯纺丝直接铺成网热粘结而成，制品强度较一般短纤产品为佳，强度无方向性，纵横向强度相近。

　　8．在环保方面，目前使用的大多数无纺布的原材料是聚丙烯，而塑料袋的原材料是聚乙烯，两种物质虽然名字相似，但在化学结构上却相差甚远。

聚乙烯的化学分子结构具有相当强的稳定性，极难降解，所以塑料袋需要300年才可分解完毕；而聚丙烯的化学结构不牢固，分子链很容易就可断裂，从而可以有效地降解，并且在无毒的形态中进入下一步环境循环，一个无纺布购物袋在90天内就可以彻底分解。

而且无纺布购物袋可重复使用10次以上，废弃后对环境的污染度也只有塑料袋的10%。

（二）目前国内市场上销售的无纺布主要是纺粘无纺布，熔喷无纺布和水刺无纺布，简单介绍一下几种无纺布生产工艺：

　　1．纺粘无纺布：

纺粘无纺布是在聚合物已被挤出、拉伸而形成连续长丝后，长丝铺设成网，纤网再经过自身粘合、热粘合、化学粘合或机械加固方法，使纤网变成无纺布。

2．熔喷无纺布：

熔喷无纺布的工艺过程：

聚合物喂入---熔融挤出---纤维形成---纤维冷却---成网---加固成布。

3．水刺无纺布：

水刺工艺是将高压微细水流喷射到一层或多层纤维网上，使纤维相互缠结在一起，从而使纤网得以加固而具备一定强力。

二．水刺法加固工艺及机械

（一）概述：

水刺法加固（又称水力喷射法、水力缠结法等）纤网的非织造布工艺技术起步较晚，于20世纪70年代中期由美国的公司Dupont和Chicopee公司开发成功，1985年实现工业化生产。

水刺法非织造材料的吸湿性和透气性好，手感柔软，强度高，悬垂性好，无需粘合剂加固，外观比其它非织造材料更接近传统纺织品，因此，尽管水刺法工艺发展较晚，但已成为增长速度最快的非织造工艺方法之一，无论产品和工艺，还是设备，近几十年来均得到了很大的发展。

水刺工艺技术应用也被移植到纺粘非织造材料、机织物、针织物和纸浆粕材料领域。

（二）水刺法加固纤网原理

水刺法加固纤网原理与针刺工艺相似，但不用刺针，而是采用高压产生的多股微细水射流喷射纤网，俗称“高压水针”。

水针穿过纤网后，受托持网帘的反弹，再次穿插纤网，由此，纤网中纤维在不同方向高速水针穿插的水力作用下，产生位移、穿插、缠结和抱合，从而使纤网得到加固。

（三）水刺法加固纤网工艺技术特点

①柔性缠结，不影响纤维原有特征，不损伤纤维

②外观比其它非织造材料更接近传统纺织品

③强度高、低起毛性

④高吸湿性、快速吸湿

⑤透气性好

⑥手感柔软、悬垂性好

⑦外观花样多变

⑧无需粘合剂加固、耐洗

⑨生产流程长、占地面积大

⑩设备复杂、水质要求高

（四）产品应用

水刺法非织造材料的用途为医用帘、手术服、手术罩布、医用包扎材料、伤口敷料、医用纱布、航空抹布、服装衬基布、涂层基布、用即弃材料、仪器仪表高级抹布、电子行业高级抹布、毛巾、化妆棉、湿巾、口罩包覆材料等。

（五）水刺工艺过程

A.纤维原料准备→开松混和→梳理成网→交叉铺网→预湿→正反水刺加固→脱水（水处理循环）→预烘燥→后整理→烘燥定形→分切卷绕→包装

B.纤维原料准备→开松混和→梳理杂乱成网→预湿→正反水刺加固→脱水（水处理循环）→预烘燥→后整理→烘燥定形→分切卷绕→包装

不同成网方式影响最终产品的纵横向强力比，流程A对纤网纵横向强力比的调节较好，适合于水刺合成革基布的生产；流程B适合于水刺卫材生产。

1、预湿

已经成形的纤网送入水刺机加固，首先是预加湿处理。

预湿的目的是压实蓬松的纤网，排除纤网中的空气，使纤网进入水刺区后能有效地吸收水射流的能量，以加强纤维缠结效果。

常见预湿方式：

①双网夹持式

②带孔滚筒与输网帘夹持式

预湿工艺水压力一般在0.5~60Bar之间选择。

（1）双网夹持式

该方式可减少纤网中纤维在预湿过程中产生意外位移，并有效压缩蓬松纤维网输入预湿区。

纤网控制和预湿效果比带孔滚筒与输网帘夹持方式好，而且适合于200m/min以上线速度的生产工艺。

（2）带孔滚筒与输网帘夹持式

水通过带孔滚筒和脱水器的作用迅速、充分地润湿纤网，对纤网的控制和压缩效果不如双网夹持式。

2、水刺

经预湿的纤网进入水刺区，水刺头喷水板的喷水孔喷射出多股微细水射流，垂直射向纤网。

水射流使纤网中一部分表层纤维发生位移，包括向纤网反面的垂直运动，当水射流穿透纤网后，受到托网帘或转鼓的反弹作用，以不同的方位散射到纤网的反面。

在水射流直接冲击和反弹水流的双重作用下，纤网中的纤维发生位移、穿插、缠结、抱合，形成无数个柔性缠结点，从而使纤网得到加固。

水射流对纤网垂直喷射可防止破坏纤网结构，并最大程度地利用水射流的能量，从而有利于提高水刺法非织造材料的性能。

水刺加固方式主要有平网（平台式）水刺加固、圆网（辊筒式）水刺加固和圆网与平网相结合的水刺加固三种形式。

（1）平网（平台式）水刺加固

平网水刺加固工艺中，水刺头通常位于一个平面上，纤网由托网帘输送作水平运动，并接受水刺头垂直向下喷出的水射流的喷射。

设置过桥输送机构可使纤网反面接受水刺。

托网帘的编织结构可采用平纹、半斜纹和斜纹等，从而使产品得到不同的外观效果。

平网水刺加固机械结构简练，维护保养方便，但占地面积大。

平网水刺加固工艺中，松边、张力变化以及导辊不平行等原因致使托网帘反复游动而需纠偏，同时导辊对托网帘的磨损较大，致使托网帘变形，也影响托网帘的使用寿命。

托网帘对水射流的反弹作用没有转鼓强，导辊传动方式也不适合高速。

（2）圆网（辊筒式）水刺加固

圆网水刺加固工艺中，水刺头沿着圆网圆周排列，纤网吸附在圆网上，接受水刺头喷出的水射流的喷射。

纤网吸附在圆网上，不存在跑偏现象，有利于高速生产，同时纤网在水刺区内呈曲面运动，接受水刺面放松，反面压缩，这样有利于水射流穿透，有效地缠结纤维。

圆网为金属不锈钢丝编织结构，内设脱水装置，与平网水刺加固的托网帘相比，对水射流有很好的反弹作用。

圆网式水刺工艺可在很小空间位置内完成对纤网多次正反水刺，通常平网水刺工艺的占地面积是圆网水刺工艺的两倍。

圆网水刺工艺适合加工单一外观效果特别是平纹的水刺非织造材料，不适合加工不同外观效果特别是开孔的水刺非织造材料，这是圆网结构所决定的。

（3）圆网与平网相结合的水刺加固

在水刺加固工艺中，平面式与圆周式组合使用可扬长避短，发挥各自的优势，通常第一级、第二级为圆网式水刺，第三级为平网式水刺。

（4）水刺头数与水压

水刺加固工艺中常用水刺头数为7~12只，常用水压为60~250Bar，视纤网单位面积质量、生产速度等而定，水刺头压力设置通常为低→高→低。

3、脱水

脱水的目的是及时除去纤网中的滞留水，以免影响下道水刺时的缠结效果。

当纤网中滞留水量较多时，将引起水射流能量的分散，不利于纤维缠结。

水刺工序结束后将纤网中水分降至最低，有利于降低烘燥能耗。

平网水刺加固的脱水箱结构和圆网水刺加固不同，但原理是一样的，均利用真空吸水，常用真空度为16000~37000Pa。

4、后整理

主要有水刺提花、印花、染色、拒水整理和卫生整理等。

正常水刺加工后，可增加一道提花水刺，由提花水刺机构来实现。

镍质圆网的花纹采用照相雕刻而成，水刺头安装在圆网内，喷射出的高速水射流可将圆网花纹复制到非织造材料上。

印花和染色可从传统纺织移植过来。

水刺非织造材料用作合成革基布时，必须进行上色上浆整理。

水刺手术服材料必须进行拒水整理，以防止手术时血液等对医护人员的感染。

某些水刺卫生材料还要进行抗菌整理。

5、烘燥定形

水刺加固后，可采用抽吸装置和脱水辊压榨脱除水刺非织造材料中的大部分水。

然后采用烘燥机烘干水刺非织造材料。

水刺工艺中主要采用烘筒式烘燥和热风穿透式烘燥两种烘干方式，取决于非织造布产品规格、性能要求、产量、车速等因素。

（六）水刺设备

1、水刺机

主要由水刺头、托网帘（或转鼓）、脱水箱、传动系统及控制系统等组成。

（1）水刺头

水刺头是水刺非织造工艺中产生高速水射流的关键部件，尽管各个生产厂家制造的水刺头结构有些差异，但一般均由过滤装置、均流装置、密封装置、喷水板和外壳等组成。

水刺头材质为高级不锈钢。

（2）水刺头的密封方式

水刺头的喷水板可以快速更换，由此产生了高压水的密封问题。

根据高压水的密封原理，水刺头可分为两类，一类是附加油压密封，另外一类是水压自密封。

水刺头结构：

1—安全过滤网2—进水口3—射流分水板4—水针板5—水针

2、喷水板（水针板）

水刺头形成高速水射流的核心零件。

（1）性能要求

几何尺寸正确，平直度好。

1喷水孔孔径一致，喷水孔出口应保持锋利的状态，无毛刺，孔与板面的垂直性好。

2良好的耐腐蚀性。

3良好的强度和韧性，耐磨性好。

（2）喷水孔孔型

由工程流体力学可知，水射流从喷水板喷水孔中喷出，称为管嘴出流。

喷水孔按其形状可分为圆柱型、圆锥收缩型、流线收缩型三类。

受制造工艺局限，无论是圆锥型还是流线型喷水孔，其出口端均为圆柱型。

（3）喷水孔孔径与排列

喷水孔出口直径通常为0.08-0.15mm，排列形式有单排和双排，排列密度为16-24孔/cm，双排间距为1.2mm。

喷水孔出口直径和排列密度与高压泵的流量相匹配时，可在水刺头内建立接近高压泵标定压力的水压，从而保证一定的水射流速度，达到较好的纤维缠结效果。

3、托网帘

（1）托网帘的作用

水刺机中托网帘主要有三个重要功能：

1顺利输送和有效托持纤网进入水刺区。

2能有效滤水并有利于水柱的反弹，提高纤网的缠结效果。

3按不同的编织结构（目数与花纹）使产品产生相应的外观结构。

（2）托网帘的结构与材质

托网帘结构可分为环织和开式织法两种。

循环编织，编织后经线沿纵向排列，不弯曲变形。

横向排列的纬线呈弯曲状，由于经线弯曲少，减少了网帘的延伸和幅缩，磨损仅产生于纬线，使经线保持了应有的强度。

开式编织，加工形式与环织相同，纵向线在编织时为经线，横向线为纬线，使用时经线呈磨损状，接头是在网的末端。

托网帘主要由聚酯材料编织而成，也可用聚酰胺材质。

常用目数为12~80#，与金属丝网相比较，在负重情况下具有伸长少、拉伸强度高的特点。

温度和湿度有变化的水刺非织造工艺生产环境中，要求托网帘性能稳定（不易变形），耐磨性和耐腐蚀性好（尤其是抗酸性），通过对托网帘表面树脂处理，可有效防止油剂和微细纤维的附着。

4、转鼓（抽吸滚筒）

主要由转鼓套、塑料密封件和内胆等组成。

转鼓套筒体有两种结构，一为薄钢板打孔，开孔率为50%左右；另一种为蜂巢结构，蜂巢结构的开孔率高于钢板打孔，一般可达到90%以上。

筒体外面套上一至数层金属丝编织圆网或一层开有微孔的镍网即构成转鼓套。

实验表明，采用微细圆孔镍网的转鼓套，水射流的反弹效果优于聚酯平网，水刺非织造材料的强度比采用聚酯平网提高了15%左右。

加工不同外观结构的水刺非织造材料时，需更换转鼓套。

转鼓内胆一端连接气水分离器，对应每个水刺头开设吸水槽，塑料密封件安装在内胆和转鼓套之间，起密封和托持转鼓套的作用。

转鼓工作时，内胆固定不转，而转鼓套回转。

5、脱水箱

平网水刺加固的每个水刺头采用独立的脱水箱，而转鼓水刺加固中，数个水刺头共用一个转鼓内胆进行脱水。

脱水箱或转鼓内胆与气水分离器相连，内部真空度由与气水分离器相连的风机形成。

平网水刺加固脱水箱的要求：

1沿纤网横向脱水均匀一致

2避免箱体吸水口对托网帘的磨损

脱水机理:

靠纤网两面压力差挤压脱水及空气流穿过纤网层时将水带走。

（七）典型水刺机

可加工纤网单位面积质量为20-400g/cm2，工作幅宽3.5m，最高水压40Mpa，最高生产速度300m/min。

（八）工艺参数及其对产品结构与性能的影响

水刺加工中的主要的工艺参数有：

水刺头数量、水压、水刺距离、喷水孔的直径、喷水孔排列密度、生产速度、托网帘（或转鼓）结构、产品单位面积质量、脱水箱真空度等，这些参数相互关联，影响水刺非织造材料的结构和性能。

此外，纤维原料对产品性能也有较大的影响。

（九）工艺参数对产品性能的影响

1水压↑水刺头数量↑→水刺非织造材料强度↑

2水压超过一定范围后→强度增加趋于平缓

3水压、水流量↑→水刺非织造材料网眼清晰↑

4水刺距离↓→水刺非织造材料强度↑

5生产速度↓→水刺非织造材料强度↑

6喷水孔直径↓排列密度↑→水刺非织造材料外观↑

7不同托网帘结构→不同外观结构效果

（十）水刺非织造材料的应用

水刺法非织造材料的用途为医用帘、手术服、手术罩布、医用包扎材料、伤口敷料、医用纱布、航空抹布、服装衬基布、涂层基布、用即弃材料、仪器仪表高级抹布、电子行业高级抹布、毛巾、化妆棉、湿巾、口罩包覆材料等。

结束语

非织造布纺织品市场发展前景:

从国际环境看，国际市场仍有较大拓展空间和机遇。

随着2007年底中欧纺织品设限到期、2008年底中美纺织品配额设限结束，中国纺织品无配额时代即将来临，约占全球纺织品市场60%以上份额地区全面开放，将会给中国纺织品贸易带来巨大机遇。

而未来几年世界经济仍将处于上升区间，必将促进国际贸易的增长，这将给中国纺织品服装出口增长带来有利的国际市场保障。

　　从国内经济环境看，国内需求将成为行业增长的重要驱动力。

目前，80％左右的中国纺织品在国内消费。

随着国内经济的持续快速增长，居民收入的稳定提升，将拉动内需市场的进一步发展。

参考文献

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[2]冯学本;;非织造梳理针布要素与使用[J];非织造布;2011年03期.

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[4]何建江;;浅析我国非织造布产业大发展中的瓶颈问题[J];非织造布;2011年03期.

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[10]方慧;非织造布“上身”须多领域拓新[N];中国纺织报;2011年.

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