大学非织造学非织造学.docx

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大学非织造学非织造学

20XX年复习资料

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第七章化学粘合法加固纤网

1、粘合剂有哪些?

简述非织造材料对粘合剂的要求。

各种粘合剂有哪些优缺点？

1）按来源分为天然粘合剂和合成粘合剂，

2）按粘合剂固化后的胶体特性分类：

热塑性粘合剂和热固性粘合剂

3）按粘合剂基料物质分类：

树脂型粘合剂、橡胶型粘合剂、无机粘合剂

4）按其外观形态可分为溶液、乳液或乳胶、膏糊、粉末、膜状、泡沫、固体等粘合剂。

5）按特殊功能分压敏、导电、导热、导磁、耐高温、超低温等粘合剂。

2、一般粘合剂中有哪些辅助材料？

各有何作用？

答：

粘合剂是由多种成份构成的混合物，除主体材料（基材）外，还应根据不同特性和产品需要，添加若干种辅助材料，包括固化剂、溶剂、增塑剂、乳化剂、增稠剂、偶联剂、分散剂、络合剂、引发剂、发泡剂、填料等。

1）固化剂是一种可使单体或低聚物变为线型高聚物或网状体型高聚物的物质，也可称为交联剂或硫化剂。

2）溶剂有些粘合剂需用溶剂，这些溶剂是能与粘合剂主要成份相溶的低粘度液体物质，包括水、有机或无机溶剂。

3）增塑剂是一种能降低高分子化合物玻璃化温度和熔融温度，改善胶层脆性、增进熔体流动性的物质。

4）乳化剂能使两种或两种以上互不相溶（或部分相溶）的液体形成稳定的分散体系（乳化液）的物质。

5）增稠剂能增加粘合剂表观粘度，减少流动性的物质。

6）偶联剂能同时与极性和非极性物质产生一定结合力的物质。

7）分散剂能使粘合剂组分均匀地分散在介质中的物质，

8络合剂能与被粘材料形成电荷转移配价键，增加粘合剂粘结强度的物质。

9）引发剂是在一定条件下能分解产生自由基的物质。

20XXXX）促进剂（催化剂）能促进化学反应，缩短固化时间，降低固化温度的物质。

20XXXX）发泡剂在泡沫粘合法中，使重要成份发泡的物质。

20XXXX）填料在粘合剂组分中不与主体材料起化学反应，但可以改变其性能，赋予被粘物质不同功能，能降低成本的非粘合性固体材料。

3、画出单网浸渍机示意图，标出各机件名称，并叙述生产工艺过程。

4、纤维的细度、长度、横截面几何形状，卷曲度以及纤维表面孔洞缝隙与它的粘合性能有什么关系？

要提高非织造材料的强度，又要保证它的柔软性应如何控制这些指标？

5、粘合剂的含固量与非织造材料强度的关系？

如何控制浸胶、烘干等工艺来提高非织造材料的性能和质量？

1）含固量是在规定条件下，测得粘合剂中非挥发性物质的重量百分数。

随着含固量的增大，粘度增大，胶液的浸润性、渗透性和流动性降低，纤维上的粘度粘结点变少，粘结点尺寸变大，纤网芯层的胶液量相对减少，粘度相对较大的粘合剂容易在纤网表层形成浓度层，使获得的非织造材料有明显的“皮芯”差异结构。

但含固量过低会造成非织造材料的强度降低，含固量增加，直接增加了非织造材料粘合剂的含量，使其断裂强度可达最大值，断裂伸长、初始模量、撕破强力、顶破强力均增加。

粘合剂的质量分数必须在一定的质量分数范围内，若超过临界点将导致非织造材料的恶化。

2）浸胶：

纤网喂入有粘合剂的浸渍槽中，浸渍后经过一对轧辊或吸液装置除去多余的粘合剂，再通过烘燥装置使纤网得到固化而成为非织造材料。

通过控制粘合剂的含固量，浸渍时间，轧液辊压力或真空吸液量等浸胶工艺参数，保证一定量粘合剂在纤维网上的分布均匀性和充分浸润性，从而提高非织造材料的性能和质量；3）烘干工艺：

选择合适的热处理温度和生产速度；防止纤网均匀度在烘燥过程中受到破坏；尽可能减少粘合剂的泳移；根据非织造材料的定量和性能来选择烘燥方式和工艺条件；减少粘合剂对网帘的沾污。

6、什么是粘合剂的泳移？

对产品有何影响？

（第七章）

答：

1）泳移：

染色过程中，在烘干时随着水分蒸发，被染物内部的水分子不断沿毛细管流向蒸发面。

当毛细管直径大于染料分子的直径，毛细管又被水充满时，染料分子可随水分子一起，移向蒸发面，即发生所谓的泳移现象。

2）影响：

泳移在烘燥过程中聚合物分散液在加热时随水蒸发一起移向纤网的表层，因而烘燥后纤网的表面粘合剂含量多，而纤网内部粘合剂含量少未得到充分加固，导致了纤网分层疵病。

7、泡沫浸渍法有哪些特点？

答：

1）泡沫浸渍法主要用于薄型非织造材料；

2）结构蓬松、弹性好；

3）浸渍以后，纤网含水量低，烘燥时能耗小，比全浸渍低33-40％；

4）粘合结构在纤维的交叉点上，成为点状粘膜粒子；

5）粘合剂水分少，浓度高，烘燥时避免产生泳移现象。

漏水少，污染小；6）生产速度高（薄型产品为80m/min，厚型产品为20XXm/min）。

8、化学粘合后的烘燥工艺有几种？

各有何特点？

答：

对流式、接触式、辐射式、高频感应式

1）对流式烘燥是非织造材料生产应用最多的一种热处理方式，烘燥过程比较缓和，烘后的非织造布感手感柔软，表面无光；

2）接触式烘燥的优点是非织造材料直接与高温烘筒表面接触，烘燥效率高，烘燥速度快，操作方便，机械结构比较简单。

缺点是由于烘筒存在着一定弧度，容易破坏纤维网内部的均匀性；生产厚型非织造材料，在产品表面易产生皱纹；烘干后的产品表面比较光硬，手感较差；

3）辐射式优点是干燥能力大，效率高；无接触式加热，不破坏纤网结构；材料里外同时干燥，无泳移现象，干燥均匀性好；设备体积小。

此烘燥方式可作为预烘装置，放在最前面，也可以与热风穿透式烘燥组合起来，组成红外辐射→热风穿透→红外辐射的组合烘燥工艺，以达到产品性能要求；

4）高频感应式：

纤网周围空气介质不产生热，水分子运动产生热量。

温度、湿度分布很均匀，效率最高，也最安全（指不会出现纤网烘焦现象），但设备较昂贵。

通常配置在烘燥线的最后部分，纤网中含湿量较低时进行干燥，效果很好。

第6章热粘合加固纤网

1、试从工艺原理、产品结构、性能角度，论述热轧与热熔工艺的异同。

答：

热轧粘合：

热轧粘合是利用一对加热辊对纤网进行加热，同时加以一定的压力使纤网得到热粘合加固。

热熔粘合：

热熔粘合是利用烘房加热纤网使之得到粘合加固。

1）热轧粘合工艺过程及机理：

热轧粘合非织造工艺是利用一对或两对钢辊或包有其它材料的钢辊对纤网进行加热加压，导致纤网中部分纤维熔融而产生粘结，冷却后，纤网得到加固而成为热轧法非织造材料。

2）热熔粘合工艺过程及机理：

热熔粘合工艺是指利用烘房对混有热熔介质的纤网进行加热，使纤网中的热熔纤维或热熔粉末受热熔融，熔融的聚合物流动并凝聚在纤维交叉点上，冷却后纤网得到粘合加固而成为非织造材料。

和热轧粘合相似，热熔粘合工艺存在热传递过程、流动过程、扩散过程、加压和冷却过程。

3）热轧粘合与热熔粘合的区别

热轧粘合适用于薄型和中厚型产品，产品单位面积质量大多在20XXXX-20XXXX0g/㎡；

热熔粘合适合于生产薄型、厚型以及蓬松型产品，产品单位面积质量为20XXXX-20XXXX00g/㎡；

两者产品的粘合结构和风格存在较大的差异。

2、分析热轧工艺三要素对非织造材料结构与性能的影响。

答：

工艺参数对热轧粘合非织造材料性能的影响：

粘合温度、轧辊压力和生产速度对热轧粘合非织造材料的性能具有很大影响。

（1）粘合温度：

温度↑→断裂强度↑

温度↑↑→热熔纤维失去纤维结构→断裂强度↓

（2）轧辊压力：

线压力↑→断裂强度↑

线压力↑↑→粘合区纤维物理特性破坏→断裂强度↓

（3）生产速度：

生产速度↑→粘合温度↑→断裂强度不变

3、什么是ES纤维？

与普通合成纤维相比，低熔点（双组分）纤维用于热粘合非织造工艺的特点是什么？

答：

以芯壳式ES纤维为例，其芯是聚丙烯，起主体纤维的作用，其壳是聚乙烯，起热熔粘结的作用。

与热轧粘合结构相比，双组份纤维热熔粘合产生的点状粘合结构，使非织造材料更具有强度高、弹性好、蓬松性好以及通透性好等优点。

双组份纤维的热收缩较小，热熔粘合后非织造布的尺寸变化小，强度高，并有利于高速生产。

4、试述热轧设备的基本要求，并举例加以说明。

答：

一、热轧机的基本要求：

1）良好的导热油加热装置与油温控制装置；

2）设计良好、加工精度高、材质好的热轧辊；3）热轧辊主轴承要耐高温；

4）热轧机墙板要坚固，加压和调整轧辊要方便。

二、轧辊加热方式

目前热轧辊加热方式主要有：

电加热、油加热、电感应加热

三、轧辊变形补偿方式

在热轧粘合时，由于压力较高，热轧辊发生弯曲变形是不可避免的。

当轧辊发生弯曲变形时，将导致整个轧辊钳口压力分布不均匀，造成纤网局部受不到热轧粘合加固或粘合效果较差。

因此要采取种种措施以减少变形或对变形进行补偿。

常用补偿方式有：

中凸辊补偿、轴向交叉补偿、外加弯矩补偿、液压支承芯轴补偿

5、试述超声波粘合的工作原理。

答：

超声波粘合工艺过程及机理：

超声波粘合的能量来自电能转换的机械振动能，换能器将电能转换为20XXkHz的高频机械振动，经过变幅杆振动传递到传振器，振幅进一步放大，达到20XXXX0μm左右。

在传振器的下方，安装有钢辊筒，其表面按照粘合点的设计花纹图案，植入许多钢销钉，销钉的直径约为2mm左右，露出辊筒约为2mm。

超声波粘合时，被粘合的纤网或叠层材料喂入传振器和辊筒之间形成的缝隙，纤网或叠层材料在植入销钉的局部区域将受到一定的压力，在该区域内纤网中的纤维材料受到超声波的激励作用，纤维内部微结构之间产生摩擦而产生热量，最终导致纤维熔融。

在压力的作用下，超声波粘合将发生和热轧粘合一样的熔融、流动、扩散及冷却等工艺过程。

第八章纺丝成网工艺和原理

1．纺丝成网的机理：

纺丝成网法是聚合物挤压成网制造非织造材料的主要工艺，它充分利用了化学纤维纺丝成型的原理，采用高聚物的熔体进行熔融纺丝成网，或浓溶液进行纺丝和成网，纤网经机械、化学、热粘合加固后制成非织造材料。

2．熔融纺丝成网工艺原理：

聚合物切片送入螺杆挤出机，经熔融、挤压、过滤、计量后，由喷丝孔喷出，长丝丝束经气流冷却牵伸后，均匀铺放在凝网帘上，形成的长丝纤网经热粘合、化学粘合或针刺加固后成为纺丝成网法非织造材料。

工艺流程为：

聚合物切片→切片烘燥→熔融挤压→纺丝→冷却→牵伸→分丝→铺网→加固→切边→卷绕

3．螺杆挤压机的作用：

聚合物的供给、熔融加压、计量挤出熔体

4．纺丝成网中纤维的拉伸方法和特点：

纺丝成网的纤维拉伸过程不同于对传统初生纤维的拉伸作用，其对纤维的拉伸和成网、加固工序是连续进行的，即采用聚合物熔融纺丝、气流拉伸、成网、加固等过程一次成型技术；熔融纺丝成网通常采用气流拉伸方式，且在常温下对丝条进行拉伸，喷丝孔挤出的聚合物细流，经冷却后由高速拉伸气流进行较为充分的拉伸，然后经分丝铺设成网。

纺丝成网生产过程中极易受到冷却条件。

拉伸风速及气流稳定性等因素的影响，拉伸效果的控制较为复杂而困难。

第九章聚合物挤压法非织造布第九章熔喷工艺

1．喷熔非织造成型原理：

熔喷非织造工艺是采用高速热空气流对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸，由此形成超细纤维并收集在凝网帘或滚筒上，同时自身粘合而成为熔喷法非织造布。

熔喷工艺过程主要为：

熔体准备→过滤→计量→熔体从喷丝孔挤出→熔体细流牵伸与冷却→成网

2．影响喷熔法产品性能的主要因素（聚合物原料与加工工艺参数）

聚合物原料参数：

聚合物种类、分子量及其分布，聚合物熔点、粘度、熔体指数（MFI）、降解性能、切片形状、含杂等

加工工艺参数：

在线参数（聚合物熔体挤出量与温度、牵伸热空气速度和温度以及熔喷接收距离等）、离线参数（熔喷模头喷丝孔形状、牵伸热空气通道尺寸及导入角度等）

3．通过在线工艺调节，如何控制熔喷纤维的细度

增加拉伸空气速度，减小聚合物熔体挤出量

4．喷熔产品的主要特点及用途

熔喷法非织造布的特点之一是纤维细度较小，通常小于20XXXXμm，孔隙多而孔隙尺寸小。

目前，熔喷法非织造布的主要用于：

过滤材料、医疗卫生用材料、环境保护材料、服装材料、电池隔膜材料、擦拭材料（其中过滤材料应用最广）

5．喷熔法与熔融纺丝成网法在工艺与产品特点方面的比较：

比较内容

纺丝成网工艺

熔喷工艺

原料MFI

25~35

35~20XXXX

能耗

较少

较多

纤维长度

连续长丝

长短不一的短纤维

纤维细度

20XXXX~40μm

粗细不一，平均＜5μm

覆盖率

较低

较高

产品强度

较高

较低

加固方法

热粘合、针刺、水刺

自身粘合为主

品种变换

困难

容易

设备投资

较高

较低

1、阐述纺丝成网工艺中熔融纺丝牵伸基本原理。

刚成形的初生纤维强力低，伸长大，结构极不稳定。

牵伸的目的是让构成纤维的分子长链以及结晶性高聚物的片晶沿纤维轴向取向，从而提高纤维的拉伸性能、耐磨性，同时得到所需的纤维细度。

大多数纺丝成网法非织造布采用气流拉伸，少数采用机械拉伸或机械和气流的组合拉伸。

气流拉伸是利用高速高压空气对丝条的粘性摩擦作用和气流对丝条的推动达到拉伸目的，拉伸的同时对纤维进行冷却防止粘连。

纺丝液从喷丝孔刚出来时，温度仍很高，流动性很好，在高速空气的拉伸张力作用下，迅速被拉细，随着纤维变细，从喷丝孔刚出来时分解取向被克服，液晶区再度取向，同时变细的长丝逐渐凝固，从而保持高度结晶高度取向的纤维结构，

2、PET切片干燥的目的是什么？

并说明为何PP切片纺丝时不须经过干燥？

答：

PET切片必须进行干燥，使其含水率从0.4％降到0.01％以下。

PET切片干燥的目的不仅仅是除去水分，还可提高切片的结晶度和软化点。

PP回潮率为0，切片中几乎不含水，所以不用干燥。

3、试列出纺丝成网工艺主要的牵伸方法，并比较它们的特点。

答：

主要方式有罗拉机械牵伸和气流牵伸，纺丝成网工艺多数采用气流牵伸。

1）罗拉机械牵伸是通过一定的机械速度比来实现牵伸的，

2）气流牵伸是利用高速气流对丝条的摩擦进行牵伸，分正压牵伸和负压牵伸。

主要取决于气流的速度与压力。

4、名词解释：

熔体指数、取向度、结晶度

答：

熔融指数（MFI）：

在一定的温度下，熔融状态的高聚物在一定负荷下，20XXXXmin内从规定直径和长度的标准毛细管中流出的重量，单位为g/20XXXXmin。

取向度：

指纤维内大分子链主轴与纤维轴平行的程度。

结晶度：

纺织纤维内部结晶部分占整根纤维的百分比。

5、试从聚合物性能和熔喷工艺角度，论述获得超细纤维的途径与规律。

答：

熔喷工艺中，从模头喷丝孔挤出的熔体细流发生膨化胀大的同时，受到两侧高速热空气流的牵伸，处于粘流态的熔体细流被迅速拉细。

同时，两侧的室温空气掺入牵伸热空气流，使熔体细流冷却固化成形，形成超细纤维。

6、分析比较纺丝成网和熔喷工艺与产品的差别。

1）纺丝成网法产品纵向强力低，横向强力高；2）熔喷法产品的纤维细度较小，通常小于20XXXXμm，大多数纤维的细度在1～4μm；

3）薄型纺丝成网法非织造材料与熔喷法非织造材料相比，均匀性较差，孔隙尺寸较大，抗渗透性较差

7、简述闪纺法（溶剂纺丝成网工艺）非织造布工艺原理与过程。

答：

工艺原理与过程：

将LPE（聚乙烯）溶于20XX0℃的二氯甲烷中，浓度为20XXXX%，并以CO2在6.9Mpa的压力下饱和制成纺丝溶液，然后从刀口状的喷丝孔中喷出，长丝丝束直径约20XXXX20XXdtex，喷出速度约为20XXXX~20XXXXkm/min。

丝束喷出过程中，二氯甲烷瞬间挥发，丝束变细，并形成速度梯度，从而使丝束得到牵伸，形成0.20XXXX~0.20XXXXdtex的超细单纤维，其取向度极高，强度很大。

同时采用静电分丝和凝网技术，使纤维成网，再经热轧加固后成为溶剂纺丝成网法非织造材料。

20XXXX．热粘合加固机理

高分子聚合物材料大都具有热塑性，即加热到一定温度后会软化熔融，变成具有一定流动性的粘流体，冷却后又重新固化，变成固体。

热粘合非织造工艺就是利用热塑性高分子聚合物材料这一特性，使纤网受热后部分纤维或热熔粉末软化熔融，纤维间产生粘连，冷却后纤网得到加固而成为热粘合非织造材料。

20XXXX．热轧粘合工艺参数

粘合温度（热轧温度）：

温度↑，断裂强度↑

温度↑↑，热熔纤维失去纤维结构，断裂强度↓

轧辊压力：

线压力↑，断裂强度↑

线压力↑↑，粘合区纤维物理特性破坏，断裂强度↓

生产速度：

深长速度↑，粘合温度↑，断裂强度不变

20XX．热风粘合工艺参数

热风温度：

热风温度↑，断裂强度↑

热风温度↑↑，热熔纤维失去纤维结构，断裂强度↓

穿透速度：

穿透速度↑，断裂强度↑

穿透速度↑↑，破坏纤网结构，断裂强度↓

加热时间：

加热时间↓，热风速度↑，穿透速度↑，断裂强度不变

21．热轧粘合的种类

点粘合、面粘合与表面粘合

22．热轧与热熔粘合产品特点的比较

23．超声波粘合机理

超声波粘合的能量来自电能转换的机械振动能，换能器将电能转换为20XXkHz的高频机械振动，经过变幅杆振动传递到传振器，振幅进一步放大，达到20XXXX0μm左右。

在传振器的下方，安装有钢辊筒，其表面按照粘合点的设计花纹图案，植入许多钢销钉，销钉的直径约为2mm左右，露出辊筒约为2mm。

超声波粘合时，被粘合的纤网或叠层材料喂入传振器和辊筒之间形成的缝隙，纤网或叠层材料在植入销钉的局部区域将受到一定的压力，在该区域内纤网中的纤维材料受到超声波的激励作用，纤维内部微结构之间产生摩擦而产生热量，最终导致纤维熔融。

在压力的作用下，超声波粘合将发生和热轧粘合一样的熔融、流动、扩散及冷却等工艺过程。

24．非织造布对粘合剂的要求

▪高的内聚强度

▪对纤维有高的粘合性能和好的粘合效果

▪良好的柔韧性和回弹性

▪能耐水洗、干洗

▪化学稳定性好

▪与其它粘合剂、添加剂相容性好

▪染色性好，色牢度高

▪无毒、无气味、无环境污染

▪成本低

25．常用粘合剂名称？

聚丙烯酸酯类乳液特点

一般由胶乳、乳液类，水溶类性，溶剂型类和热熔型类粘合剂。

聚丙烯酸酯类粘合剂具有良好的柔软性、弹性、高透明性和抗皱性，而且耐水、耐溶剂。

26．化学粘合主要机理

化学粘合非织造材料的成形过程，是将纤维用一定的技术形成纤维即成网，然后借粘合剂在网中构成无数独立的粘合点，把纤维粘合在一起。

27．粘合剂对非织造布性能的影响

28．化学粘合的方法与特点

浸渍法、泡沫浸渍法、喷洒粘合法、印花粘合法、溶剂粘合法