非織造布水刺工藝

1、題 目 非織造布-水刺非織造布工藝 指導(dǎo)教師 邢明杰 學(xué)生姓名 聶換換 學(xué) 號 2012020570 專 業(yè) 紡織材料與紡織品設(shè)計 教學(xué)單位 青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院 二o一二年十二月二十六日目錄摘要1一、非織造布的概念及特點2 （一）無紡布 材料特點 2（二）簡單介紹一下幾種無紡布生產(chǎn)工藝3二水刺法加固工藝及機械 3（一）概述3（二）水刺法加固纖網(wǎng)原理3（三） 水刺法加固纖網(wǎng)工藝技術(shù)特點4（四）產(chǎn)品應(yīng)用4（五）水刺工藝過程 5（六）水刺設(shè)備7(七)典型水刺機 10（八）工藝參數(shù)及其對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能的影響 11(九)工藝參數(shù)對產(chǎn)品性能的影響 11(十）水刺非織造材料的應(yīng)用 11結(jié)束語 11參考文獻

2、12非織造布-水刺非織造布工藝摘要介紹了非織造布的基本概念和特點，及其幾種常見的生產(chǎn)工藝。主要以水刺非織造布為研究，具體闡述了其生產(chǎn)原理，工藝技術(shù)特點和工藝過程；水刺工藝主要的生產(chǎn)機械，以水刺生產(chǎn)中的主要設(shè)備為介紹對象，設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)及作用；非織造布產(chǎn)品的應(yīng)用廣泛，所以國內(nèi)對非織造布生產(chǎn)一直高度重視。關(guān)鍵詞： 非織造布 水刺加固工藝 工藝過程 生產(chǎn)機械 產(chǎn)品應(yīng)用abstractintroduce the basic concept and characteristics of nonwovens, several common production technology. spunlacing

3、 uses high-speed jets of water to strike a web so that the fibers knot about one another. as a result, nonwoven fabrics made by this method have specific properties, as soft handle. i take spunlaced nonwovens as the mainly research object, specifically elaborate its production process、its main produ

4、ction machinery and the application of nonwovens products.keywords： nonwovens spunlaced process production machinery production application一非織造布的概念及特點非織造布（又稱無紡布），是新一代環(huán)保材料，具有拒水、透氣、柔韌、不助燃、無毒無刺激性、色彩豐富等特點。該材料若置于室外經(jīng)自然分解，其最長壽命只有90天，置于室內(nèi)在5年內(nèi)分解，燃燒時無毒、無味、且無任何遺留物質(zhì)，從而不污染環(huán)境，故環(huán)保由此而來。宜于洗滌等物點。 它直接利用高聚物切片、短纖維或長絲通過各

5、種纖網(wǎng)成形方法和固結(jié)技術(shù)形成的具有柔軟、透氣和平面結(jié)構(gòu)的新型纖維制品。（一）無紡布 材料特點： 1質(zhì)輕：以聚丙烯樹脂為主要生產(chǎn)原料，比重僅0.9，只有棉花的五分之三，具蓬松性，手感好。 2柔軟：由細纖維組成(2-3d)輕點狀熱熔粘結(jié)成型。成品柔軟度適中，具舒適感。 3撥水、透氣：聚丙烯切片不吸水，含水率零，成品撥水性佳，由100%纖維組成具多孔性，透氣性佳，易保持布面干爽、易洗滌。 4 無毒、無刺激性:產(chǎn)品采用符合fda食品級原料生產(chǎn)，不含其他化學(xué)成分，性能穩(wěn)定，無毒、無異味，不刺激皮膚。 5抗菌、抗化學(xué)藥劑：聚丙烯屬化學(xué)鈍性物質(zhì)，不蟲蛀，并能隔離存在液體內(nèi)細菌及蟲類的侵蝕；抗菌、堿腐蝕、成品

6、不因侵蝕而影響強度。 6抗菌性。制品具拔水性，不發(fā)霉，并能隔離存在液體內(nèi)細菌及蟲類的侵蝕，不霉蛀。 7物性佳。由聚丙烯紡絲直接鋪成網(wǎng)熱粘結(jié)而成，制品強度較一般短纖產(chǎn)品為佳，強度無方向性，縱橫向強度相近。 8在環(huán)保方面，目前使用的大多數(shù)無紡布的原材料是聚丙烯，而塑料袋的原材料是聚乙烯，兩種物質(zhì)雖然名字相似，但在化學(xué)結(jié)構(gòu)上卻相差甚遠。聚乙烯的化學(xué)分子結(jié)構(gòu)具有相當強的穩(wěn)定性，極難降解，所以塑料袋需要300年才可分解完畢；而聚丙烯的化學(xué)結(jié)構(gòu)不牢固，分子鏈很容易就可斷裂，從而可以有效地降解，并且在無毒的形態(tài)中進入下一步環(huán)境循環(huán)，一個無紡布購物袋在90天內(nèi)就可以徹底分解。而且無紡布購物袋可重復(fù)使用10次以

7、上，廢棄后對環(huán)境的污染度也只有塑料袋的10%。 （二）目前國內(nèi)市場上銷售的無紡布主要是紡粘無紡布，熔噴無紡布和水刺無紡布，簡單介紹一下幾種無紡布生產(chǎn)工藝： 1紡粘無紡布：紡粘無紡布是在聚合物已被擠出、拉伸而形成連續(xù)長絲后，長絲鋪設(shè)成網(wǎng)，纖網(wǎng)再經(jīng)過自身粘合、熱粘合、化學(xué)粘合或機械加固方法，使纖網(wǎng)變成無紡布。 2熔噴無紡布：熔噴無紡布的工藝過程：聚合物喂入-熔融擠出-纖維形成-纖維冷卻-成網(wǎng)-加固成布。3水刺無紡布：水刺工藝是將高壓微細水流噴射到一層或多層纖維網(wǎng)上，使纖維相互纏結(jié)在一起，從而使纖網(wǎng)得以加固而具備一定強力。二水刺法加固工藝及機械（一）概述：水刺法加固（又稱水力噴射法、水力纏結(jié)法等）纖

8、網(wǎng)的非織造布工藝技術(shù)起步較晚，于20世紀70年代中期由美國的公司dupont和chicopee公司開發(fā)成功，1985年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 水刺法非織造材料的吸濕性和透氣性好，手感柔軟，強度高，懸垂性好，無需粘合劑加固，外觀比其它非織造材料更接近傳統(tǒng)紡織品，因此，盡管水刺法工藝發(fā)展較晚，但已成為增長速度最快的非織造工藝方法之一，無論產(chǎn)品和工藝，還是設(shè)備，近幾十年來均得到了很大的發(fā)展。水刺工藝技術(shù)應(yīng)用也被移植到紡粘非織造材料、機織物、針織物和紙漿粕材料領(lǐng)域。（二）水刺法加固纖網(wǎng)原理 水刺法加固纖網(wǎng)原理與針刺工藝相似，但不用刺針，而是采用高壓產(chǎn)生的多股微細水射流噴射纖網(wǎng)，俗稱“高壓水針”。水針穿過纖網(wǎng)

9、后，受托持網(wǎng)簾的反彈，再次穿插纖網(wǎng)，由此，纖網(wǎng)中纖維在不同方向高速水針穿插的水力作用下，產(chǎn)生位移、穿插、纏結(jié)和抱合，從而使纖網(wǎng)得到加固。（三） 水刺法加固纖網(wǎng)工藝技術(shù)特點柔性纏結(jié)，不影響纖維原有特征，不損傷纖維外觀比其它非織造材料更接近傳統(tǒng)紡織品 強度高、低起毛性高吸濕性、快速吸濕透氣性好手感柔軟、懸垂性好外觀花樣多變無需粘合劑加固、耐洗生產(chǎn)流程長、占地面積大設(shè)備復(fù)雜、水質(zhì)要求高（四）產(chǎn)品應(yīng)用水刺法非織造材料的用途為醫(yī)用簾、手術(shù)服、手術(shù)罩布、醫(yī)用包扎材料、傷口敷料、醫(yī)用紗布、航空抹布、服裝襯基布、涂層基布、用即棄材料、儀器儀表高級抹布、電子行業(yè)高級抹布、毛巾、化妝棉、濕巾、口罩包覆材料等。（五

10、）水刺工藝過程a. 纖維原料準備開松混和梳理成網(wǎng)交叉鋪網(wǎng)預(yù)濕正反水刺加固脫水（水處理循環(huán)）預(yù)烘燥 后整理烘燥定形分切卷繞包裝b. 纖維原料準備開松混和梳理雜亂成網(wǎng)預(yù)濕正反水刺加固脫水（水處理循環(huán)） 預(yù)烘燥后整理烘燥定形分切卷繞包裝不同成網(wǎng)方式影響最終產(chǎn)品的縱橫向強力比，流程a對纖網(wǎng)縱橫向強力比的調(diào)節(jié)較好，適合于水刺合成革基布的生產(chǎn)；流程b適合于水刺衛(wèi)材生產(chǎn)。1、預(yù)濕已經(jīng)成形的纖網(wǎng)送入水刺機加固，首先是預(yù)加濕處理。預(yù)濕的目的是壓實蓬松的纖網(wǎng)，排除纖網(wǎng)中的空氣，使纖網(wǎng)進入水刺區(qū)后能有效地吸收水射流的能量，以加強纖維纏結(jié)效果。常見預(yù)濕方式：雙網(wǎng)夾持式帶孔滾筒與輸網(wǎng)簾夾持式 預(yù)濕工藝水壓力一般在0.5

11、60bar之間選擇。 （1）雙網(wǎng)夾持式 該方式可減少纖網(wǎng)中纖維在預(yù)濕過程中產(chǎn)生意外位移，并有效壓縮蓬松纖維網(wǎng)輸入預(yù)濕區(qū)。纖網(wǎng)控制和預(yù)濕效果比帶孔滾筒與輸網(wǎng)簾夾持方式好，而且適合于200m/min以上線速度的生產(chǎn)工藝。（2）帶孔滾筒與輸網(wǎng)簾夾持式 水通過帶孔滾筒和脫水器的作用迅速、充分地潤濕纖網(wǎng)，對纖網(wǎng)的控制和壓縮效果不如雙網(wǎng)夾持式。 2、水刺 經(jīng)預(yù)濕的纖網(wǎng)進入水刺區(qū)，水刺頭噴水板的噴水孔噴射出多股微細水射流，垂直射向纖網(wǎng)。水射流使纖網(wǎng)中一部分表層纖維發(fā)生位移，包括向纖網(wǎng)反面的垂直運動，當水射流穿透纖網(wǎng)后，受到托網(wǎng)簾或轉(zhuǎn)鼓的反彈作用，以不同的方位散射到纖網(wǎng)的反面。在水射流直接沖擊和反彈水流的雙重

12、作用下，纖網(wǎng)中的纖維發(fā)生位移、穿插、纏結(jié)、抱合，形成無數(shù)個柔性纏結(jié)點，從而使纖網(wǎng)得到加固。 水射流對纖網(wǎng)垂直噴射可防止破壞纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并最大程度地利用水射流的能量，從而有利于提高水刺法非織造材料的性能。 水刺加固方式主要有平網(wǎng)（平臺式）水刺加固、圓網(wǎng)（輥筒式）水刺加固和圓網(wǎng)與平網(wǎng)相結(jié)合的水刺加固三種形式。 (1)平網(wǎng)（平臺式）水刺加固 平網(wǎng)水刺加固工藝中，水刺頭通常位于一個平面上，纖網(wǎng)由托網(wǎng)簾輸送作水平運動，并接受水刺頭垂直向下噴出的水射流的噴射。設(shè)置過橋輸送機構(gòu)可使纖網(wǎng)反面接受水刺。 托網(wǎng)簾的編織結(jié)構(gòu)可采用平紋、半斜紋和斜紋等，從而使產(chǎn)品得到不同的外觀效果。平網(wǎng)水刺加固機械結(jié)構(gòu)簡練，維護保養(yǎng)方

13、便，但占地面積大。 平網(wǎng)水刺加固工藝中，松邊、張力變化以及導(dǎo)輥不平行等原因致使托網(wǎng)簾反復(fù)游動而需糾偏，同時導(dǎo)輥對托網(wǎng)簾的磨損較大，致使托網(wǎng)簾變形，也影響托網(wǎng)簾的使用壽命。托網(wǎng)簾對水射流的反彈作用沒有轉(zhuǎn)鼓強，導(dǎo)輥傳動方式也不適合高速。 (2)圓網(wǎng)（輥筒式）水刺加固 圓網(wǎng)水刺加固工藝中，水刺頭沿著圓網(wǎng)圓周排列，纖網(wǎng)吸附在圓網(wǎng)上，接受水刺頭噴出的水射流的噴射。纖網(wǎng)吸附在圓網(wǎng)上，不存在跑偏現(xiàn)象，有利于高速生產(chǎn)，同時纖網(wǎng)在水刺區(qū)內(nèi)呈曲面運動，接受水刺面放松，反面壓縮，這樣有利于水射流穿透，有效地纏結(jié)纖維。圓網(wǎng)為金屬不銹鋼絲編織結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)脫水裝置，與平網(wǎng)水刺加固的托網(wǎng)簾相比，對水射流有很好的反彈作用。 圓

14、網(wǎng)式水刺工藝可在很小空間位置內(nèi)完成對纖網(wǎng)多次正反水刺，通常平網(wǎng)水刺工藝的占地面積是圓網(wǎng)水刺工藝的兩倍。圓網(wǎng)水刺工藝適合加工單一外觀效果特別是平紋的水刺非織造材料，不適合加工不同外觀效果特別是開孔的水刺非織造材料，這是圓網(wǎng)結(jié)構(gòu)所決定的。(3)圓網(wǎng)與平網(wǎng)相結(jié)合的水刺加固 在水刺加固工藝中，平面式與圓周式組合使用可揚長避短，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，通常第一級、第二級為圓網(wǎng)式水刺，第三級為平網(wǎng)式水刺。(4)水刺頭數(shù)與水壓 水刺加固工藝中常用水刺頭數(shù)為712只，常用水壓為60250bar，視纖網(wǎng)單位面積質(zhì)量、生產(chǎn)速度等而定，水刺頭壓力設(shè)置通常為低高低。3、脫水 脫水的目的是及時除去纖網(wǎng)中的滯留水，以免影響下道水

15、刺時的纏結(jié)效果。當纖網(wǎng)中滯留水量較多時，將引起水射流能量的分散，不利于纖維纏結(jié)。水刺工序結(jié)束后將纖網(wǎng)中水分降至最低，有利于降低烘燥能耗。 平網(wǎng)水刺加固的脫水箱結(jié)構(gòu)和圓網(wǎng)水刺加固不同，但原理是一樣的，均利用真空吸水，常用真空度為1600037000pa。4、后整理 主要有水刺提花、印花、染色、拒水整理和衛(wèi)生整理等。正常水刺加工后，可增加一道提花水刺，由提花水刺機構(gòu)來實現(xiàn)。鎳質(zhì)圓網(wǎng)的花紋采用照相雕刻而成，水刺頭安裝在圓網(wǎng)內(nèi)，噴射出的高速水射流可將圓網(wǎng)花紋復(fù)制到非織造材料上。 印花和染色可從傳統(tǒng)紡織移植過來。水刺非織造材料用作合成革基布時，必須進行上色上漿整理。 水刺手術(shù)服材料必須進行拒水整理，以防

16、止手術(shù)時血液等對醫(yī)護人員的感染。某些水刺衛(wèi)生材料還要進行抗菌整理。5、烘燥定形 水刺加固后，可采用抽吸裝置和脫水輥壓榨脫除水刺非織造材料中的大部分水。然后采用烘燥機烘干水刺非織造材料。水刺工藝中主要采用烘筒式烘燥和熱風穿透式烘燥兩種烘干方式，取決于非織造布產(chǎn)品規(guī)格、性能要求、產(chǎn)量、車速等因素。（六）水刺設(shè)備1、水刺機 主要由水刺頭、托網(wǎng)簾(或轉(zhuǎn)鼓)、脫水箱、傳動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等組成。 (1)水刺頭 水刺頭是水刺非織造工藝中產(chǎn)生高速水射流的關(guān)鍵部件，盡管各個生產(chǎn)廠家制造的水刺頭結(jié)構(gòu)有些差異，但一般均由過濾裝置、均流裝置、密封裝置、噴水板和外殼等組成。水刺頭材質(zhì)為高級不銹鋼。（2）水刺頭的密封方式

17、 水刺頭的噴水板可以快速更換，由此產(chǎn)生了高壓水的密封問題。根據(jù)高壓水的密封原理，水刺頭可分為兩類，一類是附加油壓密封，另外一類是水壓自密封。 水刺頭結(jié)構(gòu)：1安全過濾網(wǎng) 2進水口 3射流分水板 4水針板 5水針2、噴水板（水針板） 水刺頭形成高速水射流的核心零件。(1)性能要求幾何尺寸正確，平直度好。 噴水孔孔徑一致，噴水孔出口應(yīng)保持鋒利的狀態(tài)，無毛刺，孔與板面的垂直性好。 良好的耐腐蝕性。 良好的強度和韌性，耐磨性好。(2)噴水孔孔型 由工程流體力學(xué)可知，水射流從噴水板噴水孔中噴出，稱為管嘴出流。噴水孔按其形狀可分為圓柱型、圓錐收縮型、流線收縮型三類。受制造工藝局限，無論是圓錐型還是流線型噴水

18、孔，其出口端均為圓柱型。 (3)噴水孔孔徑與排列 噴水孔出口直徑通常為0.08-0.15mm，排列形式有單排和雙排，排列密度為16-24孔/cm，雙排間距為1.2mm。 噴水孔出口直徑和排列密度與高壓泵的流量相匹配時，可在水刺頭內(nèi)建立接近高壓泵標定壓力的水壓，從而保證一定的水射流速度，達到較好的纖維纏結(jié)效果。3、托網(wǎng)簾（1）托網(wǎng)簾的作用 水刺機中托網(wǎng)簾主要有三個重要功能： 順利輸送和有效托持纖網(wǎng)進入水刺區(qū)。 能有效濾水并有利于水柱的反彈，提高纖網(wǎng)的纏結(jié)效果。 按不同的編織結(jié)構(gòu)(目數(shù)與花紋)使產(chǎn)品產(chǎn)生相應(yīng)的外觀結(jié)構(gòu)。 （2）托網(wǎng)簾的結(jié)構(gòu)與材質(zhì) 托網(wǎng)簾結(jié)構(gòu)可分為環(huán)織和開式織法兩種。 循環(huán)編織，編織

19、后經(jīng)線沿縱向排列，不彎曲變形。橫向排列的緯線呈彎曲狀，由于經(jīng)線彎曲少，減少了網(wǎng)簾的延伸和幅縮，磨損僅產(chǎn)生于緯線，使經(jīng)線保持了應(yīng)有的強度。 開式編織，加工形式與環(huán)織相同，縱向線在編織時為經(jīng)線，橫向線為緯線，使用時經(jīng)線呈磨損狀，接頭是在網(wǎng)的末端。 托網(wǎng)簾主要由聚酯材料編織而成，也可用聚酰胺材質(zhì)。常用目數(shù)為1280#，與金屬絲網(wǎng)相比較，在負重情況下具有伸長少、拉伸強度高的特點。溫度和濕度有變化的水刺非織造工藝生產(chǎn)環(huán)境中，要求托網(wǎng)簾性能穩(wěn)定(不易變形)，耐磨性和耐腐蝕性好(尤其是抗酸性)，通過對托網(wǎng)簾表面樹脂處理，可有效防止油劑和微細纖維的附著。4、轉(zhuǎn)鼓（抽吸滾筒） 主要由轉(zhuǎn)鼓套、塑料密封件和內(nèi)膽等組

20、成。 轉(zhuǎn)鼓套筒體有兩種結(jié)構(gòu)，一為薄鋼板打孔，開孔率為50%左右；另一種為蜂巢結(jié)構(gòu)，蜂巢結(jié)構(gòu)的開孔率高于鋼板打孔，一般可達到90%以上。筒體外面套上一至數(shù)層金屬絲編織圓網(wǎng)或一層開有微孔的鎳網(wǎng)即構(gòu)成轉(zhuǎn)鼓套。實驗表明，采用微細圓孔鎳網(wǎng)的轉(zhuǎn)鼓套，水射流的反彈效果優(yōu)于聚酯平網(wǎng)，水刺非織造材料的強度比采用聚酯平網(wǎng)提高了15%左右。 加工不同外觀結(jié)構(gòu)的水刺非織造材料時，需更換轉(zhuǎn)鼓套。 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)膽一端連接氣水分離器，對應(yīng)每個水刺頭開設(shè)吸水槽，塑料密封件安裝在內(nèi)膽和轉(zhuǎn)鼓套之間，起密封和托持轉(zhuǎn)鼓套的作用。轉(zhuǎn)鼓工作時，內(nèi)膽固定不轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)鼓套回轉(zhuǎn)。5、脫水箱 平網(wǎng)水刺加固的每個水刺頭采用獨立的脫水箱，而轉(zhuǎn)鼓水刺加固中，

21、數(shù)個水刺頭共用一個轉(zhuǎn)鼓內(nèi)膽進行脫水。脫水箱或轉(zhuǎn)鼓內(nèi)膽與氣水分離器相連，內(nèi)部真空度由與氣水分離器相連的風機形成。 平網(wǎng)水刺加固脫水箱的要求： 沿纖網(wǎng)橫向脫水均勻一致 避免箱體吸水口對托網(wǎng)簾的磨損 脫水機理:靠纖網(wǎng)兩面壓力差擠壓脫水及空氣流穿過纖網(wǎng)層時將水帶走 。(七)典型水刺機可加工纖網(wǎng)單位面積質(zhì)量為20-400g/cm2，工作幅寬3.5m，最高水壓40mpa，最高生產(chǎn)速度300m/min。（八）工藝參數(shù)及其對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能的影響 水刺加工中的主要的工藝參數(shù)有：水刺頭數(shù)量、水壓、水刺距離、噴水孔的直徑、噴水孔排列密度、生產(chǎn)速度、托網(wǎng)簾(或轉(zhuǎn)鼓)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品單位面積質(zhì)量、脫水箱真空度等，這些參數(shù)相互關(guān)聯(lián)，影響水刺非織造材料的結(jié)構(gòu)和性能。 此外，纖維原料對產(chǎn)品性能也有較大的影響。(九)工藝參數(shù)對產(chǎn)品性能的影響 水壓水刺頭數(shù)量水刺非織造材料強度 水壓超過一定范圍后強度增加趨于平緩 水壓、水流量水刺非織造材料網(wǎng)眼清晰 水刺距離水刺非織造材料強度 生產(chǎn)速度水刺非織造材料強度 噴水孔直徑排列密度水刺非織造材料外觀 不同托網(wǎng)簾結(jié)構(gòu)不同外觀結(jié)構(gòu)效果(十）水刺非織造材料的應(yīng)用 水刺法非織造材料的用途為醫(yī)用簾、手術(shù)服、手術(shù)罩布、醫(yī)用包扎材料、傷口敷料、醫(yī)用紗布、航空抹布、服裝襯基布、涂層基布、用即棄材料、儀器儀表高級抹布