非织造学

非织造学——杜教授主要内容1绪论2针刺法非织造布的原料选用3开清棉工序与产品质量控制4梳理工序与产品质量控制5成网工序与产品质量控制6针刺工序与产品质量控制7后整理工序与产品质量控制8新型针刺产品的开发9其他非织造技术简介第一讲绪论非织造材料、非织造布、无纺布、不织布一、非织造材料的定义国家标准(GB/T5709-1997)：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。

二、针刺法非织造布定义以短纤维为原料，经过机械梳理或者气流形成纤维薄网，再经过杂乱或定向铺置，最后用针刺机针刺缠结的方法加固成的纺织品。

三、非织造材料按纤维网形成方法分类四、非织造工艺的技术特点1. 多学科交叉突破传统纺织原理，综合了纺织、化工、塑料、造纸以及现代物理学、化学等学科的知识。

2. 工艺过程简单，劳动生产率高。

3. 生产速度高，产量高。

4. 可应用纤维范围广。

5. 工艺变化多，产品用途广。

6. 资金规模大，技术要求高。

五、针刺非织造布的性能特点共同特点：工艺过程短、连续化、自动化、高产高效。

针刺非织造布在干法非织造布中占的比例高。

（40%）产品种类多、应用领域广。

原料适应性广。

工艺可变化性大。

设备结构简单。

占地面积小、无污染，一次性投资不大。

六、针刺非织造布的发展历史发展历程：1878年英国William Bywater公司制造最早的针刺机1885年英国James Broadhead采用针刺法制造薄毡1990年美国James Hunter工厂开始制造针刺机1930年汽车已开始应用针刺非织造材料1940年针刺机仍很粗糙原始1945年Bywater公司对针刺机作出重要改进1957年Hunter工厂设计出传动平衡的针刺机，转速达到800rpm1968年奥地利Fehrer公司制造出组合机架、全封闭分段传动针刺机，转速达到1000rpm 1972年Fehrer公司发明U形刺针和花纹针刺机发展至今，幅宽16m，频率超过3300rpm，多针板植针密度达30000枚/m，生产速度达30m/min。

七、我国针刺非织造布的发展情况1995-2005 41-43%占亚洲地区总量22.52%1996年至今，产量上升、利润率不高。

生产线上马快。

八、针刺非织造布的用途和市场铺地材料家居用布揩布合成皮革基布环保过滤材料土木工程材料汽车内饰材料造纸毛毯农用材料九、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. 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。

3. 很多传统纺织品对最终应用场合，针对性差。

十、非织造材料的结构与性能非织造材料与传统纺织品的结构差异传统纺织品结构特征：1、构成主体是纱线(或长丝)2、经交织或编织形成规则的几何结构十一、非织造材料的结构与性能非织造材料结构特征：1、构成主体是纤维(呈单纤维状态)2、由纤维组成网络状结构3、必须通过化学、机械、热学等加固手段使该结构稳定和完整。

十二、非织造材料的结构与性能非织造材料的外观、结构多样性1、结构：纤维排列 (1)纤维呈二维排列的单层薄网几何结构(2)纤维呈三维排列的网络几何结构纤维结合 (1)纤维与纤维缠绕而形成的纤维网架结构(2)纤维与纤维之间在交接点相粘合的结构(3)由化学粘合剂将纤维交接点予以固定的纤维网架结构2、外观: 布状、网状、毡状、纸状等。

本世纪针刺非织造材料发展及应用的主要趋势：生态化；其他领域最新技术成果的综合应用；大量向其他领域渗透。

第二讲针刺非织造布的原料选用§2-1 纤维在非织造材料中的作用一、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在双组份纤维热熔粘合法非织造材料中，双组份纤维的高熔点组份(通常为芯)作为非织造材料的主体，低熔点组份(通常为壳)在纤维交叉处熔融粘结，由此，双组份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。

§2-2 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2、纤维线密度3、纤维卷曲度4、纤维截面形状5、纤维表面摩擦系数二、纤维的物理机械性能、化学性能对非织造材料性能的影响➢纤维的机械性能(包括断裂强力和伸长、初始模量、弹性恢复性等)➢纤维的吸湿性➢纤维的热学性能➢纤维的化学性能1、纤维的物理机械性能浸渍粘合法非织造材料与其采用纤维的应力－应变曲线相似。

浸渍粘合法非织造材料应力－应变曲线与粘合剂应力－应变曲线的比较。

纤维强度利用系数可用下式来表示： 式中：K －纤维强度利用系数 σp －非织造材料的强度 σB －单纤维强力m －通过非织造材料1cm 2截面的纤维根数通常，粘合法非织造材料的纤维强度利用系数不超过20%，针刺法非织造材料的纤维强度利用系数可达30%，而普通机织物的纤维强度利用系数高达40~50%。

2、纤维的吸湿性3、纤维的热学性能三、纤维特性对非织造材料性能的影响规律(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、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↑。

%100⨯⋅=mK B pσσ(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。

§2-3 纤维选用的原则一、天然纤维与化学纤维的比较：•多数化学纤维的物理机械性能高于天然纤维。

•天然纤维和部分化学纤维具有可降解性。

•化学纤维含杂少，可简化纤维准备工序。

•差别化、功能性的化学纤维可满足非织造材料的特殊要求。

•化学纤维细度、长度的一致性较好，并可按非织造生产工艺的要求进行控制。

纤维原料对非织造材料性能的影响二、纤维选用的原则(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。

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。

三、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：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§2-4 非织造常用纤维纤维的分类一般分为以下三大类：(1)天然纤维：包括棉、木棉、椰壳纤维、甲壳质纤维、海藻纤维、苎麻、黄麻、亚麻、羊毛、丝等。

(2)化学纤维：包括粘胶、聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈及其它纤维。

(3)无机纤维：包括玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、陶瓷纤维、石棉纤维等。

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。

性能：断裂强度 2.6~5.7cN/dtex，断裂伸长20~80%，初始模量18~35cN/dtex，密度为0.90~0.91g/cm3(相当聚酰胺的80%，聚酯的70%)，软化点140~150℃，熔点163~175℃左右，制成产品后比较厚实，干和湿强度好，耐磨性好，不起球，变形回复性好，耐化学品好，耐霉性好，绝缘性好，吸湿性极低，无毒性，表面虹吸作用强，不耐日晒。

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。

性能：断裂强度 4.2~5.7cN/dtex，断裂伸长35~50%，初始模量22~44cN/dtex，密度为1.38g/cm3，软化点235~240℃，熔点256℃左右，变形回复性好，耐磨性好，弹性好，强力高，绝缘性好，易起球，易产生静电，耐酸不耐强碱，老化性能较好。

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、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。

性能：断裂强度3.8~6.2cN/dtex，断裂伸长25~60%，湿态断裂强度3.2~5.5cN/dtex，湿态断裂伸长27~63%，初始模量7~26cN/dtex，密度为1.14g/cm3，软化点180℃，熔点220℃左右，综合性能良好，弹性好，悬垂性好，价格高，易起球起毛，耐日晒牢度差，耐碱不耐强酸，摩擦系数大。

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。

性能：断裂强度4.0~5.7cN/dtex，断裂伸长12~26%，湿态断裂强度2.8~4.6cN/dtex，湿态断裂伸长12~26%，初始模量22~62cN/dtex，密度为1.26~1.30g/cm3，干态软化点220~230℃，水中软化点110℃左右，干强好，湿强低，耐磨性好，耐碱性好，吸湿性较好，弹性较差，染色较困难，不耐强酸。