水刺法固結(jié).ppt

1、第六章 水刺法加固（Water Jet Process）,本章基本要求： 掌握水刺加固原理 熟悉水刺工藝與設(shè)備 了解水刺非織造材料性能與應(yīng)用,2,水刺法又稱射流噴網(wǎng)法（Spunlaced）、水力纏結(jié)法、噴水成布法等，是非織造布固結(jié)工藝中一種獨(dú)特的、新型的加工技術(shù)。 水刺工藝技術(shù)已被移植到塑料、紡織、造紙等學(xué)科領(lǐng)域。,第一節(jié) 概述,3,一、水刺法的發(fā)展簡(jiǎn)史,20世紀(jì)60年代: 弗蘭克蘭杰姆士伊凡發(fā)明，美國(guó)Dupont公司， Chicopee公司研制 1974年: Dupont （杜邦）完成世界第一條生產(chǎn)線 1981年: Chicopee （切可比）水刺生產(chǎn)線投產(chǎn) 1985年: 芬蘭蘇米能公司水刺

2、生產(chǎn)線投產(chǎn) 80年代中期: 商業(yè)化水刺生產(chǎn)線：美國(guó)Honey comb公司 法國(guó)Perfojet（布法杰）公司 近期: 德國(guó)Fleissner(福萊司拿 )公司，英國(guó)Courtaulds 公司，臺(tái)灣育豪公司，常熟飛龍公司,4,二、水刺法固結(jié)原理,水刺法采用高壓產(chǎn)生的多股微細(xì)水射流噴射纖網(wǎng)。水射流穿過(guò)纖網(wǎng)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射流穿插的水力作用下，產(chǎn)生位移、穿插、纏結(jié)和抱合，從而使纖網(wǎng)得到加固。,5,水刺加固原理,6,三、水刺非織造布的特點(diǎn),（一）優(yōu)點(diǎn) 外觀比其它非織造材料更接近傳統(tǒng)紡織品。 柔性纏結(jié)，不損傷纖維（針刺損傷纖維）。 手感柔軟，透氣性、

3、懸垂性、吸濕性好。 一般不使用粘合劑，具有良好的衛(wèi)生性。 強(qiáng)度高、低起毛性。（在相同纖維和相同定量情況下，其斷裂強(qiáng)度能達(dá)到紡織品面料的70%80%。）,7,（二）缺點(diǎn) 生產(chǎn)流程長(zhǎng)、占地面積大 設(shè)備復(fù)雜、水質(zhì)要求高 能耗大 每噸耗電量： 水刺20002500kWh；針刺300350kWh；,8,四、水刺產(chǎn)品的應(yīng)用,醫(yī)療衛(wèi)生用品 紗布、繃帶 家用和工業(yè)用擦布 服裝及襯布 合成革基布和過(guò)濾材料 服裝用和傳統(tǒng)產(chǎn)品修飾 如，德國(guó)Freudenberg公司的產(chǎn)品Evolon，可做T恤衫、運(yùn)動(dòng)服等。,9,醫(yī)療衛(wèi)生用品,純棉、醋酯纖維、粘膠纖維或粘膠纖維/滌綸為原料的水刺非織造材料，用作醫(yī)用敷帖料，如紗布、繃

4、帶等。,10,2. 家用和工業(yè)用擦布,以純粘膠或粘膠/丙綸及其它纖維混合而成，產(chǎn)品一般具有較大的網(wǎng)孔。 家用擦布要求具有一定的抗菌作用，工業(yè)擦布要求具有一定的專用功能。,11,3. 服裝及襯布,適于做西裝、休閑服、運(yùn)動(dòng)服等某些部位的熱熔粘合襯。,4. 合成革基布和過(guò)濾材料,12,5. 服裝用和傳統(tǒng)產(chǎn)品修飾 服裝用：如，德國(guó)Freudenberg公司產(chǎn)品Evolon，可做T恤衫、運(yùn)動(dòng)服等。 傳統(tǒng)產(chǎn)品修飾：長(zhǎng)絲機(jī)織物整理排列更均勻，織物表面孔隙變小，并使織物得到有效的清潔。,整理前,整理后,13,水刺整理后的白坯布表面纖維發(fā)生充分纏結(jié)，使織物紋路變得模糊，增強(qiáng)了織物表面毛羽感，導(dǎo)致織物更柔軟、厚度

5、增加和透氣性變化。,整理前,整理后,14,水刺整理后粘附在纖維表面的漿料被去除，纖維表面變的更加光滑，可以省去退漿工序，節(jié)約能源，提高效率，同時(shí)又可保證將織物的性能所受影響減到最小。,整理前,整理后,15,水刺整理后牛仔布背面的整理效果，織物表面纖維產(chǎn)生相互纏結(jié)，原來(lái)被磨平的部分由于纖維的松散而顯得更豐滿。在實(shí)際生產(chǎn)中，可以通過(guò)控制整理次數(shù)來(lái)取得不同的織物表面效果。,整理前,整理后,16,分裂型纖維水刺后分離情況,17,分裂型纖維水刺后堿減量分離情況,18,第二節(jié) 水刺工藝,一、水刺工藝流程 纖維原料開(kāi)松混和梳理成網(wǎng)纖網(wǎng)預(yù)濕水刺 水處理循環(huán) 烘燥卷繞,19,（一）纖維原料 可用多種原料，如棉、

6、粘膠、滌綸等。原料選擇考慮：生產(chǎn)工藝條件、產(chǎn)品性能、產(chǎn)品用途及加工成本。,20,（二）纖維網(wǎng) 各種方式所形成的纖維網(wǎng)均可水刺加工。纖網(wǎng)定量一般20200g/m2。 纖網(wǎng)中橫向排列纖維多于縱向排列纖維時(shí)，如交叉鋪網(wǎng)形成的纖網(wǎng)，水刺后縱向排列纖維增加，水刺后縱橫向強(qiáng)力比的調(diào)節(jié)較好，適用于合成革基布。 纖網(wǎng)中縱向排列纖維多于橫向排列纖維時(shí)，水刺后縱橫強(qiáng)力比得不到改善，適用于水刺衛(wèi)生材料。,21,（三）纖網(wǎng)預(yù)濕 預(yù)濕的目：壓實(shí)蓬松的纖網(wǎng)，排除纖網(wǎng)中的空氣，使纖網(wǎng)進(jìn)入水刺區(qū)后能有效地吸收水射流的能量，以加強(qiáng)纖維纏結(jié)效果。 常見(jiàn)預(yù)濕方式： 帶孔滾筒與輸網(wǎng)簾夾持式 雙網(wǎng)夾持式,22,帶孔滾筒與輸網(wǎng)簾夾持式,

7、纖網(wǎng)密度過(guò)大時(shí)，無(wú)法有效對(duì)纖網(wǎng)握持，纖網(wǎng)表面纖維摩擦打滑，破壞纖網(wǎng)表面結(jié)構(gòu)。,23,雙網(wǎng)夾持式,有效夾持，減少纖網(wǎng)在預(yù)濕過(guò)程中產(chǎn)生意外的位移。,24,Fleissner雙網(wǎng)夾持式水刺預(yù)濕裝置,25,1、水刺加固原理 經(jīng)預(yù)濕的纖網(wǎng)進(jìn)入水刺區(qū)，水刺頭噴射出多股微細(xì)水射流（水針），垂直射向纖網(wǎng)。,（四）水刺加固,26,水射流使纖網(wǎng)中部分表層纖維發(fā)生縱橫向運(yùn)動(dòng)或向纖網(wǎng)反面垂直運(yùn)動(dòng)，當(dāng)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。,27,在水射流直接沖擊和反彈水流的雙重作用下，纖網(wǎng)中的纖維發(fā)生位移、穿插、纏結(jié)、抱合，形成無(wú)數(shù)個(gè)柔性纏結(jié)點(diǎn)，從而使纖網(wǎng)得到加固。,28,2、水刺

8、加固方式 水刺加固方式主要有三種形式： 平網(wǎng)水刺加固 轉(zhuǎn)鼓水刺加固 轉(zhuǎn)鼓與平網(wǎng)結(jié)合式,29,（1）平網(wǎng)水刺加固 水刺頭位于輸網(wǎng)簾上，纖網(wǎng)作水平運(yùn)動(dòng)，其正反兩面多次接受垂直噴射的水針能量。,30,平網(wǎng)式水刺機(jī)的特點(diǎn)：,機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)練，維護(hù)保養(yǎng)方便，但占地面積大。 輸網(wǎng)簾在運(yùn)行過(guò)程中，松邊、張力變化、導(dǎo)輥不平行等都會(huì)造成網(wǎng)簾橫向移動(dòng)（游動(dòng)），需要用糾偏裝置來(lái)保持網(wǎng)簾在橫向上居中運(yùn)動(dòng)。,31,（2）轉(zhuǎn)鼓水刺加固 水刺頭沿著轉(zhuǎn)鼓圓周排列，纖網(wǎng)吸附在轉(zhuǎn)鼓上，接受水刺頭噴出的水射流的噴射。,32,轉(zhuǎn)鼓水刺加固,33,轉(zhuǎn)鼓式水刺機(jī)的特點(diǎn)：,轉(zhuǎn)鼓呈圓周運(yùn)動(dòng)，無(wú)跑偏現(xiàn)象，利于高速生產(chǎn)； 纖網(wǎng)呈圓弧狀彎曲，接受水刺

9、面蓬松，反面壓縮，利于水射流穿透，有效地纏結(jié)纖維。 可在很小空間內(nèi)完成對(duì)纖網(wǎng)多次正反水刺，占地面積較小。 適合加工單一外觀效果特別是平紋非織造材料，不適合加工不同外觀效果的非織造材料，這是轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)所決定的。,34,（3）轉(zhuǎn)鼓加平網(wǎng)式水刺加固 平面式與轉(zhuǎn)鼓式組合可揚(yáng)長(zhǎng)避短，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，通常第一級(jí)、第二級(jí)為轉(zhuǎn)鼓式水刺，第三級(jí)為平網(wǎng)式水刺。,35,（五）脫水 目的： 及時(shí)除去纖網(wǎng)中的滯留水，以免影響下道水刺時(shí)的纏結(jié)效果。 當(dāng)纖網(wǎng)中滯留水量較多時(shí)，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。 真空脫水機(jī)理：靠纖網(wǎng)兩面壓力差擠壓脫水及空氣流穿過(guò)纖網(wǎng)

10、層時(shí)將水帶走。,36,（六）烘燥 目的：將纖網(wǎng)中的水分完全除去。 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(jī)烘干水刺非織造材料。 水刺工藝中主要采用烘缸式烘燥和熱風(fēng)穿透式烘燥兩種烘干方式。與烘缸式烘燥相比，熱風(fēng)穿透式烘燥效率高，產(chǎn)品柔軟，產(chǎn)品外觀結(jié)構(gòu)保持較好。,37,熱風(fēng)穿透式烘燥,38,二、水刺工藝用水的要求,不能含有固體顆粒雜質(zhì) 盡量減少金屬離子含量 水質(zhì)必須是中性（pH=7） 水溫要適中,39,第三節(jié) 水刺設(shè)備,水刺設(shè)備大概由水刺系統(tǒng)、水過(guò)濾循環(huán)系統(tǒng)和烘燥裝置組成。 一、水刺系統(tǒng) 水刺系統(tǒng)包括水刺頭、托網(wǎng)簾(或轉(zhuǎn)鼓)、脫水箱、傳動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等

11、組成。,40,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，材質(zhì)為高級(jí)不銹鋼。其核心零件是水針板(噴水板)。,1、水刺頭,41,噴水板為一長(zhǎng)方形金屬薄片，厚度為0.81.5mm，寬度為2030mm。噴水板噴水孔排列形式分單排、雙排或三排。噴水孔出口直徑為0.080.15mm。 單排孔密度為824孔/cm，雙排孔密度為1636孔/cm，三排孔密度為2448孔/cm。,雙排孔,42,Fleissner公司Aquajet水刺加固系統(tǒng)的水刺頭,43,JETLACE2000水刺加固系統(tǒng)的水刺頭,44,水針板的性能要求：,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(wú)毛刺，孔

12、與板面的垂直性好。 良好的耐腐蝕性。 良好的強(qiáng)度和韌性，耐磨性好。,45,噴水孔孔型：,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。不管哪種形狀，噴水孔出口端均為圓柱型。,46,水針壓力：,水針壓力分為低壓、中壓和高壓。 低壓一般在（3.05.0）106Pa 中壓在5.0106Pa1.0107Pa 高壓大于1.0107Pa 目前新型設(shè)備的水針壓力最高可達(dá)3.0107Pa之多。,47,水刺裝置的配置：,一般為四上四下。排列形式分水平排列(也叫平板式或平臺(tái)式)和圓周排列(也叫滾筒式或圓鼓式)，分別對(duì)應(yīng)于平網(wǎng)水刺和轉(zhuǎn)鼓水刺。,48,2、托網(wǎng)簾,作用： 順利輸送和有效托持纖網(wǎng)進(jìn)入水刺區(qū)。

13、能有效濾水并有利于水針的反彈，提高纖網(wǎng)的纏結(jié)效果。 按不同的編織結(jié)構(gòu)使產(chǎn)品產(chǎn)生相應(yīng)的外觀結(jié)構(gòu)。,49,托網(wǎng)簾編織結(jié)構(gòu)與纖網(wǎng)外觀結(jié)構(gòu)效果,50,托網(wǎng)簾的性能要求：,有足夠的強(qiáng)度，能耐高壓水流的沖擊。 托網(wǎng)簾應(yīng)該是“無(wú)接頭網(wǎng)”。 耐磨性和耐腐蝕性好，使用壽命長(zhǎng)。,51,托網(wǎng)簾的常用結(jié)構(gòu)有平紋、斜紋、緞紋組織和微孔圓網(wǎng)結(jié)構(gòu)。 托網(wǎng)簾目前主要由聚酯、聚酰胺長(zhǎng)絲織造，也有采用金屬絲織造的。,托網(wǎng)簾的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)：,52,各種托網(wǎng)簾結(jié)構(gòu),53,微孔結(jié)構(gòu),54,各種托網(wǎng)簾結(jié)構(gòu),55,3、脫水箱,56,二、水過(guò)濾循環(huán)處理系統(tǒng),自然界的水中含有一定雜質(zhì)，比如泥砂、懸浮物、溶解的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物以及微生物等，經(jīng)水刺加

14、工后的水還含有纖維性雜質(zhì)（纖維脫落所致）、油劑（化學(xué)纖維的各類油助劑會(huì)遺留在水中）。 水過(guò)濾系統(tǒng)主要任務(wù)是： (1) 清除纖維性雜質(zhì)。 (2) 清除油劑和微生物等雜質(zhì)。 (3) 節(jié)約用水。,57,水過(guò)濾循環(huán)處理系統(tǒng)主要由水過(guò)濾、循環(huán)、增壓、回收等裝置組成。,58,第四節(jié) 影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素,1. 纖維原料 2. 成網(wǎng)方式 3. 水刺裝置排列方式 4. 輸網(wǎng)簾結(jié)構(gòu)和水針作用距離 5.水針能量,59,1、纖維原料對(duì)產(chǎn)品性能的影響,纖維強(qiáng)度水刺非織造材料強(qiáng)度 抗彎模量 纖維纏結(jié) 細(xì)度 纖維纏結(jié) 長(zhǎng)度 纖維纏結(jié) 纖維卷曲度纖維纏結(jié) 扁平截面比圓截面有更好的纖維纏結(jié)效果,60,2、成網(wǎng)方式對(duì)產(chǎn)品性能的影響,成網(wǎng)方法不同，產(chǎn)品的縱橫向強(qiáng)力比是不一樣的，水刺過(guò)程會(huì)使部分呈橫向排列的纖維轉(zhuǎn)為縱向，從而改變纖網(wǎng)的縱橫強(qiáng)力比。,3、水刺裝置排列方式對(duì)產(chǎn)品性能的影響,圓周排列式的水刺裝置大于平板排列式水刺裝置的橫向強(qiáng)力。,61,4、