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1、无纺布生产原理无纺布生产原理无纺布生产原理第一章第一节第一节非织造基本原理及发展简史 非织造材料又称非织造布、非织布、非织造织物、无纺织物或无纺布。非织造技术是一门源于纺织，但又超越纺织的材料加工技术。它结合了纺织、造纸、皮革和塑料四大柔性材料加工技术，并充分运用了诸多现代高新技术，如计算机控制、信息技术、高压射流、等离子体、红外、激光技术等。非织造技术正在成为提供新型纤维状材料的一种必不可少的重要手段，是新兴的材料工业分支，无论在航天技术、环保治理、农业技术、医用保健或是人们的日常生活等许多领域，非织造新材料已成为一种愈来愈广泛的重要产品。非织造产业被誉为纺织工业中的朝阳工业。 （一）、非织

2、造基本原理 非织造材料 (Nonwovens)又称非织造布、非织布、非织造织物、无纺织物或无纺布。非织造技术是一门源于纺织，但又超越纺织的材料加工技术。不同的非织造工艺技术具有各自对应的工艺原理。但从宏观上来说，非织造技术的基本原理是一致的，可用其工艺过程来描述，一般可分为以下四个过程：(1)纤维准备；(2)成网；(3)加固；(4)后整理 （二）、非织造材料发展简史： 第一阶段：40年代初50年代中，萌芽期。设备大多利用现成的纺织设备，或适当进行一些改造，使用天然纤维。 第二阶段：50年代末60年代末，商业化生产。主要采用干法技术和湿法技术，大量使用化学纤维。 第三阶段：70年代初80年代末，

3、发展重要时期。聚合法挤压法成套生产线诞生。使用各种特种化纤。如低熔点纤维、热粘接纤维、双组分纤维、超细纤维等。 第四阶段：90年代初至今，全球发展期。非织造企业通过兼并、联合、重组趋势加强，技术更加先进，设备更加精良，生产能力大幅提升。 非织造材料的发展原因：1. 传统纺织工艺与设备复杂化，生产成本不断上升，促使人们寻找新技术。2. 纺织工业下脚料越来越多，需要利用。3. 化纤工业的迅速发展，为非织造技术的发展提供了丰富的原料，拓宽了产品开发的可能性。4. 很多传统纺织品对最终应用场合，针对性差。 （三）、世界非织造材料工业的发展概况：1、西欧非织造材料发展情况 2000年产量为102.55万

4、t，比上年增长12.7%，按重量计，用即弃产品占64.1%，耐用型占35.9%。 2000年产量按面积计为257.7亿m2，比上年增长10.8%。增加产量中，主要是水刺法非织造材料(以意大利为主)、短纤气流成网产品(以德国为主)以及揩拭布。 2002年产量为120吨(3230万m2)，增长率为7.8%，增长率高于北美和日本。 西欧非织造业共有130多家公司，雇员约1.6万名。德国和意大利的产量总和接近西欧非织造材料总产量的一半。销售量排名靠前的有：BBA、Dexter、Ahlstrom、Dupont、Freudenberg、Johns Manville、ORV和PGI集团等 2、北美非织造材料

5、发展情况 2000年产量按面积计为214亿m2，其中用即弃产品占82%，耐用型占18%；按产值计为38亿USD，用即弃产品占60%，耐用型占40%；按重量计为95.28万t，用即弃产品占60%，耐用型占40%。 按面积产量排序，用即弃产品中依次为卫生保健材料、抹布、医用材料、过滤材料及防护服等；耐用型产品依次为家具及寝具用、铺地材料、土工布、建筑用、电子业用、衬料、涂层及叠层材料、汽车用、鞋材及农业用等。 3、日本非织造材料发展情况 2000年产量为31.41万t，比上年增长1.57%。 按重量计产品排序，依次为产业用、医用卫生保健材料、家用、土工/建筑/农业、服装衬等。 4、韩国非织造材料发

6、展情况 1999年产量为12.8万t。2000年产量为16.17万t，增长26.32%，生产线数减少23条。 5、中国非织造材料工业的发展概况 中国非织造布研究和生产始于1958年，发展至2001年，生产企业已超过1000家，现有纺粘、熔喷、水刺、针刺、热粘合以及化学粘合法等各类非织造布专业生产线接近2100条，年生产能力超过130万吨，2002年非织造材料产量为63.25万吨，2003年达到83.64万吨。 中国台湾地区非织造材料产量1999年产量为12.56万t， 2000年产量为11.19万t，比上年增长-10.92%，部分生产线迁往中国大陆。 2001年为10.79吨，2002年为10

7、.77吨，比上年增长-0.18%。产量下降的原因是部分生产线迁往中国大陆无纺布生产原理第一章第二节第二节非织造材料的定义与分类 定义 非织造材料是一种由定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合或粘合或者这些方法的组合而相互结合制成的片状物、纤网或絮垫(不包括纸、机织物、簇绒织物，带有缝编纱线的缝编织物以及湿法缩绒的毡制品)。所用纤维可以是天然纤维或化学纤维；可以是短纤维、长丝或当场形成的纤维状物。 为了区别湿法非织造材料和纸，还规定了在其纤维成分中长径比大于300的纤维占全部质量的50%以上，或长径比大于300的纤维虽只占全部质量的30%以上但其密度小于0.4g/cm3的，属于非织造材料，反之为纸。

8、 （二）、非织造材料的分类 非织造材料的分类方法一般基于以下两种分类方法进行，即成网方法和加固方法。 工艺流程无纺布生产原理第二章第一节第一节纤维在非织造材料中的作用 纤维在非制造材料中所起的作用归纳起来有如下几种： 一、纤维作为非织造材料的主体成分 在粘合法非织造材料、针刺法非织造材料、水刺法非织造材料、纺丝成网法等非织造材料中，纤维以网状构成非织造材料的主体，纤维在这些非织造材料中的比重要占到一半以上甚至百分之百。 二、纤维作为非织造材料的缠结成分 在针刺法非织造材料、水刺法非织造材料以及无纱线纤网型缝编法非织造材料中，部分纤维以纤维束锲柱形式或线圈状结构起加固纤网的作用。 三、纤维作为非

9、织造材料的粘合成分 在大多数热粘合非织造材料中，加入纤网的热熔性纤维在热粘合时全部或部分熔融，形成纤网中的热熔粘合加固成分。 在溶剂粘合法非织造材料中，部分纤维在溶剂作用下溶解或膨润，起到与其它纤维相互粘合的作用。 四、纤维既作非织造材料的主体，同时又作非织造材料的热熔粘合成分无纺布生产原理第二章第一节第一节纤维在非织造材料中的作用 纤维在非制造材料中所起的作用归纳起来有如下几种： 一、纤维作为非织造材料的主体成分 在粘合法非织造材料、针刺法非织造材料、水刺法非织造材料、纺丝成网法等非织造材料中，纤维以网状构成非织造材料的主体，纤维在这些非织造材料中的比重要占到一半以上甚至百分之百。 二、纤维

10、作为非织造材料的缠结成分 在针刺法非织造材料、水刺法非织造材料以及无纱线纤网型缝编法非织造材料中，部分纤维以纤维束锲柱形式或线圈状结构起加固纤网的作用。 三、纤维作为非织造材料的关键词粘合成分 在大多数热粘合非织造材料中，加入纤网的热熔性纤维在热粘合时全部或部分熔融，形成纤网中的热熔粘合加固成分。 在溶剂粘合法非织造材料中，部分纤维在溶剂作用下溶解或膨润，起到与其它纤维相互粘合的作用。 四、纤维既作非织造材料的主体，同时又作非织造材料的热熔粘合成分无纺布生产原理第二章第二节第二节纤维与非织造材料性能的关系 一、纤维表观性状对非织造材料性能的影响 1、纤维长度及长度分布：纤维长度大，可以提高非织

11、造材料的强度。 2、纤维线密度：在相同面密度条件下，采用细度细的纤维，可获得强力较高的非织造材料。 3、纤维卷曲度：一定的卷曲度，可保证成网时的抱合力，可获得较好的手感和弹性。 4、纤维截面形状：a.硬挺度：圆形-100；三角形-120；椭圆：50b.保暖性：中空的纤维实心纤维c.光泽度：采用半光或消光纤维来达到不同的光泽。 5、纤维表面摩擦系关键词数：纤维表面摩擦系数大，有利于纤维的机械加固，能增加产品的强力。但摩擦系数大，在某种程度上会影响产品的强力。 二、纤维的物理机械性能、化学性能对非织造材料性能的影响 (一)细度和长度 细度长度非织造材料强度 (二)卷曲度 纤维卷曲度影响抱合力、弹性

12、、压缩回弹性。 (三)纤维截面形状 过滤材料采用多叶截面，孔径，表面积，非织造材料强度。 (四)表面光滑程度 影响强度，影响加工工艺性，如静电、针刺力等。 (五)吸湿性 影响加工工艺性，如静电、粘合剂扩散等。无纺布生产原理第二章第三节第三节 纤维选用的原则第一节纤维在非织造材料中的作用(一) 非织造材料的性能要求：如强度、工作温度、老化性能、耐化学品性能、颜色等。(二)工艺与设备的适应性：包括气流成网、梳理机、热粘合工艺等。另外还与纤维静电电位序列有关。（纤维静电电位序列：羊毛、聚酰胺、粘胶、棉、丝、醋酸纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维、聚乙烯纤维、聚四氟乙烯纤维。）静

13、电电位差别大的纤维相混，可减少静电。(三) 产品的成本：采用价值工程原理，以最小的成本实现产品的功能。 （四）按非织造材料的用途选择纤维原料服装衬：聚酯，聚酰胺，粘胶保暖絮片：聚酯(中空，三维卷曲)，聚丙烯腈服装面料：聚酯人造毛皮：聚丙烯腈毛毯：羊毛，聚丙烯腈窗帘：聚酯地毯：聚酯，聚丙烯，聚酰胺墙布：聚酯卫生巾和尿片包覆布：聚丙烯，ES纤维，棉手术衣：聚丙烯，木浆纤维，粘胶绷带和敷料：棉，粘胶合成革基布：聚酯，聚酰胺内底革：聚酯，粘胶，聚氯乙烯纤维土工合成材料：聚酯，聚丙烯，聚酰胺，聚乙烯醇过滤材料：聚酯，聚丙烯，棉，耐高温纤维等吸油材料：聚丙烯，天然秸杆材料电器绝缘材料：聚酯，聚丙烯隔音材料

14、：聚丙烯，聚乙烯醇，废纤维隔热材料：棉，粘胶，麻纤维，废纤维包装材料：聚乙烯，废纤维，聚酯，聚酰胺抛光材料：聚酰胺，麻纤维书籍布：聚酯，聚酰胺，聚乙烯造纸毛毯：聚酰胺，羊毛无纺布生产原理第二章第四节第四节 非织造常用纤维一、聚丙烯纤维 定义：由聚丙烯熔融纺丝制得，又称丙纶，简写为PP。用途较广，如土工合成材料、地毯、手术衣、手术罩布、婴儿尿片和妇女卫生巾包覆材料、吸油材料、过滤材料、保暖材料、隔音材料、揩布等。 二、聚酯纤维 定义：化学名称为聚对苯二甲酸乙二酯，又称涤纶，简写为PET或PES。非织造工艺中常用截面为圆形、三角形、扁带形、中空圆形等，通常适用于绝缘材料、保暖絮片、墙布、服装衬基布

15、、屋顶防水材料、土工合成材料等。 三、聚酰胺纤维 定义：通常由聚酰胺6熔融纺丝制得，又称尼龙纤维，简写为PA。主要用于服装衬基布、造纸毛毯、地毯、合成革基布、抛光材料等。 四、聚乙烯醇纤维 定义：湿纺制得的聚乙烯醇缩甲醛纤维，又称维纶。与聚丙烯纤维混和后可生产土工合成材料，水溶性纤维可用于绣花基布、用即弃材料等。 五、聚丙烯腈纤维 定义：由丙烯腈和其它单体共聚而成，湿纺或干纺成形。主要用于生产保暖絮片、人造毛皮、毛毯等 六、棉纤维 棉纤维含有较多的杂质，除杂脱漂后可用于医卫非织造材料，白度应大于80%，残硫量应小于8mg,/100g。 七、粘胶纤维 定义：由纤维素组成，湿纺成形，简写为VIS。

16、粘胶纤维已开发出许多新品种，如高卷曲、高湿强、高吸湿等，常用于医卫材料，和其它纤维混和后用于服装衬基布、合成革基布、食品过滤材料等。 八、麻纤维 苎麻纤维主要用于生产地毯基布、抛光材料、衬里和建筑用隔音隔热材料等。 九、羊毛纤维 具有天然卷曲，弹性好，手感丰满，保暖性好，吸湿性强，光泽柔和，染色性好，具有独特的缩绒性，但价格高。主要用于生产高级地毯、造纸毛毯等。 十、Lyocell纤维 采用溶剂法生产的一种新型的纤维素纤维，纤维素直接溶解在有机溶剂中，经过滤、脱泡等工序后挤压纺丝，凝固后成为纤维素纤维，具有完整的圆形截面和光滑的表面结构，具有较高的聚合度。Lyocell纤维既具有纤维素的优点，

17、如吸湿性、抗静电性和染色性，又具有普通合成纤维的强力和韧性。其干强达到4.2cN/dtex，与普通聚酯纤维相近，湿强仅比干强低15%左右，仍保持较高的强度。该纤维生产时不污染环境，自身可生物降解，故可称为绿色纤维。 十一、 椰壳纤维 长度为1533cm，直径为0.050.3mm，刚度大，弹性好。采用针刺工艺可以加工成用于沙发、汽车座垫及弹簧软垫、厚床垫、运动垫的填料。 十二、蚕丝 具有良好的伸长、弹性和吸湿性，细而柔软、平滑、光泽好等优点。非织造工业中仅用其丝绢下脚料生产一些特殊的湿法和水刺非织造材料。 十三、废纤维 包括棉纺厂的皮辊花、粗纱头、梳棉抄斩花、精梳落棉、短绒，毛纺厂的落毛、精梳短

18、毛，麻纺厂的苎麻落麻以及化纤厂的废丝、再纺纤维等，还包括服装裁剪边角料与旧衣等进行布开花处理形成的废纤维。废纤维主要用于填料、包装材料、隔音隔热材料、絮垫等产品无纺布生产原理第二章第五节第五节 非织造用特种纤维 一、可溶性粘结纤维 可溶性粘结纤维在热水或水蒸汽中产生软化、熔融现象，干燥后使纤网内纤维之间粘合。该类纤维通常由多种聚合物共聚而成，如日本开发的EfpakalL90纤维为50%聚氯乙烯与50%聚乙烯醇共聚，在90热水中聚乙烯醇部分溶解，而聚氯乙烯部分软化、粘合。德国Enka公司的N40纤维为共聚酰胺，在过热蒸汽或190干燥热风中可熔融。 二、热熔粘结纤维 熔融纺丝制成的合成纤维均可作为

19、热熔粘结纤维用于热粘合法非织造材料的生产。但某些纤维的熔点较高，生产能耗大，热收缩大，不适合作热熔粘结纤维。由此国内外先后开发了一些低熔点的热熔粘结纤维。对低熔点的热熔粘结纤维的要求：熔点低软化温度范围大热收缩小 三、双组份纤维 双组份纤维又称复合纤维，采用两种聚合物同时通过复合纺丝孔成形。常见结构形式有4种：并列式(side by side)芯壳式(mantle/core)非连续纤维芯壳式(short fibres in a matrix)长丝芯壳式(fibres of unlimited length) 非织造工艺中使用的双组份纤维有ES纤维、海岛型纤维和桔瓣型纤维。ES纤维是一种性能优异

20、的热熔粘结纤维，在纤网中既作主体纤维，又作粘合纤维，由日本Chisso公司开发，国内已有生产。海岛型纤维和桔瓣型纤维经化学或机械的方法可形成超细纤维。 四、超细纤维 超细纤维通常是指纤维细度在0.44dtex(0.4d)以下的纤维。超细纤维生产方法主要有： 采用复合纺丝技术先制得双组份复合纤维，通常为海岛型纤维和桔瓣型纤维，然后分离双组份，形成超细纤维。对于海岛型纤维，采用溶解法溶去海组份，留下的岛组份即为超细纤维，细度可达到：0.00110.11dtex(0.0010.1d)。对于桔瓣型纤维，可采用机械方法分离两组份，分离后两组份均为超细纤维，细度可达到：0.110.44dtex(0.10.

21、4d) 五、高性能纤维 具有高性能的特种纤维，如碳纤维、芳纶等。芳纶1313，商品名Nomex，强度4.84cN/dtex，模量132cN/dtex，断裂伸长17%，最高使用温度20关键词4。芳纶1414，商品名Kevlar，强度19.36cN/dtex，模量440cN/dtex，断裂伸长4%，最高使用温度232。聚苯并咪唑纤维，商品名PBI，强度4.27cN/dtex，模量137cN/dtex，断裂伸长10%，最高使用温度560。聚砜酰胺纤维，商品名芳砜纶，强度3.8cN/dtex，模量54cN/dtex，断裂伸长17%，最高使用温度200。聚四氟乙烯纤维，商品名氟纶，强度1.75cN/dt

22、ex，模量13.2cN/dtex，断裂伸长25%，最高使用温度280。碳纤维(PAN)，强度19617061N/mm2，模量226686kN/mm2，断裂伸长25%，熔点或分解点为20003500。 六、功能性纤维 与高性能纤维不同之处是，高性能纤维强调耐高温、热稳定性以及高强度等性能，而功能性纤维强调使用功能，如：导电抗紫外线抗菌除臭吸收太阳能 七、无机纤维 (一)玻璃纤维 圆截面，最大直径为18m，实际应用主要为812m，相当于1.22.8dtex。生产超细过滤材料时，可采用13m的玻璃纤维。玻璃纤维表面光滑，刚性大，易断，碎屑会引起人体皮肤过敏，因此要注意生产劳动保护。玻璃纤维非织造材料

23、常用于过滤材料、隔音材料、绝热材料以及复合材料的基材等。 (二)陶瓷纤维 即硅酸盐纤维，其特点是强力高，具有优良的耐热性，耐化学性，较柔软，有可纺性。 目前已商业化生产的陶瓷纤维主要有碳化硅(SiC)和Si-Ti-C-O两种。陶瓷纤维梳理成网比较困难，通常采用湿法成网针刺或水刺等方法加固。 (三)金属纤维 由金属棒拉伸而成，生产成本极高。常用碳钢纤维的直径为75250m。不锈钢纤维制成的非织造材料可用作耐高温过滤材料。纤网中混入少量的金属纤维(占纤维总重的0.51.0%)，可获得永久的抗静电效果。 八、木浆纤维 木浆纤维系来自木材的天然纤维素纤维。70年代初美国首先利用木浆纤维中的绒毛浆短纤维

24、制造一次性卫生用品(妇女卫生巾、婴儿尿片)，因吸湿性良好和成本较低，产量急剧上升。干法造纸和水刺非织造工艺近年来发展迅速，也采用了大量的木浆纤维。木浆纤维的原料为原木，其中含有4345的纤维素，2730半纤维素，2028木质素与35的天然可提取物。 九、卷曲中空纤维 轴向有管状空腔的化学纤维称为中空纤维。按卷曲特征分为二维卷曲和三维卷曲。按组分多少分为单一型中空纤维，如涤纶中空纤维和双组分复合型中空纤维，如涤/丙复合中空纤维。按其孔数的多少分为单孔和多孔纤维，如4孔、6孔和9孔中空纤维。中空纤维的中空度越大，材料滞留的空气量越大，使非织造产品更轻便、更保暖。 最常用的是涤纶三维立体卷曲中空纤维

25、，具有弹性好、蓬松、保暖、透气等优点，是喷胶棉、仿丝面、仿羽绒等保暖絮片的主要原料。 十、聚乳酸纤维(PLA) 聚乳酸纤维是一种使用玉米作为原料，从中提取淀粉，经过酶分解得到葡萄糖，再通过乳酸菌发酵后变为乳酸，然后经过化学合成得到高纯度聚乳酸，再通过熔融纺丝等加工技术生产出纤维，再经干法或湿法成网制得非织造材料，也可由纺粘法或熔喷法直接制成非织造材料。 美国CDP公司是现今全球最大的聚乳酸原料制造公司。钟纺公司与岛津制作所合作，于1994年发表了商品名为Lactron的纤维。1998年又发表了一系列以Lactron纤维为原料的制成品，并于长野冬季奥林匹克运动会上展示了各式服饰。无纺布生产原理第

26、三章第二节第二节 梳理 梳理是成网的关键工序，将开松混和准备好的小棉束梳理成单纤维组成的薄网，供铺叠成网，或直接进行加固，或经气流成网以制造纤维杂乱排列的纤网。 梳理所用设备可以是罗拉式梳理机，也可以是盖板式梳理机。 纤网中纤维具有一定的排列方向，以纤维定向性来表示。通常用非织造材料的纵向(MD)和横向(CD)强力的比值来鉴别纤维的定向性特征。梳理机道夫直接输出的纤网中纤维呈纵向排列，定向性最好；杂乱梳理或交叉铺网后纤维呈两维排列；气流成网后纤维呈三维排列，非定向性良好。 一、梳理作用彻底分梳混和的纤维原料，使之成为单纤维状态使纤维原料中各种纤维进一步均匀混和进一步除杂使纤维近似于伸直状态 二

27、、梳理设备 (一)针布对纤维的作用 梳理机的锡林、刺辊、道夫、盖板以及工作辊等均包覆针布，针布的型号规格、工艺性能和制造质量直接影响纤维的分梳、均匀混和和转移，因此针布是梳理机的重要元件。 针布的齿向配置、相对速度、相对隔距及针齿排列密度的变化，对纤维产生不同的作用：分梳作用剥取作用提升作用 (二)针布性能要求对纤维具有良好的穿刺能力和握持能力，能使纤维经常处于针齿的尖端对纤维具有良好的转移能力，易使纤维从一个针面向另一个针面转移具有一定的针隙容量，能较好地吸收和释放纤维，以提高梳理机的混和作用针齿锋利、光洁，针面平整耐磨，从而保证紧隔距、强分梳、易转移的工艺要求 (三)梳理机构的差异 1、主

28、梳理机构单锡林梳理机构罗拉-锡林梳理机构盖板-锡林梳理机构 2、工作差异盖板式梳理点多，罗拉式梳理点少盖板式梳理区域是连续的，损伤纤维多，特别是长纤维盖板式梳理不仅除杂，还除去短纤维，罗拉式梳理基本上不产生短纤维盖板式梳理在盖板和锡林之间反复细微分梳纤维并混和，而罗拉式梳理的工作罗拉仅对纤维分梳、凝聚及剥取返回 (四)杂乱梳理原理与机构 (1)凝聚罗拉一前一后安装在道夫前面，从道夫到凝聚罗拉1再到凝聚罗拉2，速度依次降低，由此纤维从道夫到凝聚罗拉1再到凝聚罗拉2时受推挤作用，从而使纤维产生随机变向。最终输出纤网中纤维从单向排列转变为一定程度的杂乱排列。纤网特征：MD : CD = 5 6 : 1 (2)杂乱罗拉 安装在锡林前面，与锡林针布齿尖相对，相向旋转，高转速产生的离心力使杂乱罗拉表面的纤维从张紧拉直状态变为悬浮在齿尖上的松弛状态，此外，高转速产生的空气涡流促使纤维随机分布。纤网特征：MD : CD = 3 4 : 1 (3)组合方式 杂乱罗拉 + 凝聚罗拉 I. 凝聚罗拉 V道夫:V1凝聚 = 2:11.75:1 V1凝聚:V2凝聚 = 1.51 II. 杂乱罗拉 V杂乱V锡林 III. 组合方式 (五)梳理机 梳理机的作用是将小棉束梳理成单纤维状态，并使纤维伸直平行，形成一定宽度、一定单位面积质量的纤网。根据不