水刺工艺

水刺法非织造布生产工艺的缺点：采用高压水作为动力,因水刺开纤后,超细纤维在棉层中形成大量的毛细管,棉层的吸水率及含水率大大提高,所得到的非织造布含水量很大,不易烘干,能耗较大。因为它不仅受设备的限制,且受水刺所用的纤维材料的限制。若烘燥温度过高,纤维可能变色变脆甚至发生塑性形变,最后体现在纤网尺寸、机械强度等变化,从而影响产品的质量。
2.1 预湿
预湿的目的：压实蓬松的纤网，排除纤网中的空气，使纤网进入水刺区后能有效地吸收水射流的能量，以加强纤维缠结效果。
常见预湿方式：
1.双网夹持式
2.带孔滚筒与输网帘夹持式
2.2.水刺
经预湿的纤网进入水刺区，水刺头喷水板的喷水孔喷射出多股微细水射流，垂直射向纤网。水射流使纤网中一部分表层纤维发生位移，包括向纤网反面的垂直运动，当水射流穿透纤网后，受到托网帘或转鼓的反弹作用，以不同的方位散射到纤网的反面。在水射流直接冲击和反弹水流的双重作用下，纤网中的纤维发生位移、穿插、缠结、抱合 ，形成无数个柔性缠结点，从而使纤网得到加固。
烘燥水刺加固后，可采用抽吸装置和脱水辊压榨脱除水刺非织造材料中的大部分水。然后采用烘燥机烘干水刺非织造材料。水刺工艺中主要采用烘缸式烘燥和热风穿透式烘燥两种烘干方式，取决于非织造布产品
规格、性能要求、产量、车速等因素。 烘缸式烘燥 由多组烘缸组成，烘干过程为间歇式，由一系列反复交替的周期性干燥过程所组成，在每个周期里都发生有短暂的升温和蒸发的过程，其时间只有十分之几到百分之几秒。由于非织造材料的干燥存在升温、降温的周期循环过程，因此多烘缸干燥的效率较低。多组烘缸式烘燥可分段控温，产品表面较平整，特别适合烘燥上粘合剂的水刺非织造材料，如合成革基布。
印花和染色可从传统纺织移植过来。水刺非织造材料用作合成革基布时，必须进行上色上浆整理。水刺手术服材料必须进行拒水整理，以防止手术时血液等对医护人员的感染。某些水刺卫生材料还要进行抗菌整理.
2.6.烘燥
1.水刺纤网中水的存在形式水刺加固后的非织造材料中水分的存在形式有三种，即游离水、毛细管水和结合水。游离水存在于纤维细胞腔体中和纤网的毛细管中。需提出的是纤维素纤维的非织造材料通常是一种吸湿材料，当非织造材料长时间和一定温度与湿度的空气接触时，材料的含湿量会达到一种平衡状态。结合水是以化学结合的形式存在于非织造布中的，有严格的重量比，它实质上属于材料本身结构的一个部分。这种水不能用加热干燥的方法除去，而只能通过燃烧或其他的化学作用来破坏和除去。结合水占纤维素纤维非织造材料重量的1%左右。吸附水和纤维之间的结合形式具有物理—化学性质，它没有严格的重量比，但在吸附过程中常常伴有热效应和纤网收缩现象。
2.4.水处理和循环
水刺非织造生产工艺的用水量很大，产量达到5吨/日时，每小时需用水约150m3~160m3。为节约用水，减少生产 成本，必须将其中约95%左右的水经过水处理后循环使用。
2.5.后整理
主要有水刺提花、印花、染色、拒水整理和卫生整理等。
正常水刺加工后，可增加一道提花水刺，由提花水刺机构来实现。镍质圆网的花纹采用照相雕刻而成刺头安装在圆网内，喷射出的高速水射流可将圆网花纹复制到非织造材料上。
[5]胡善才．水刺工艺对水刺非织造布性能的影响．非织造布[J]，2001.03，第9卷．
[6]陈凯．水刺法非织造布生产中托网帘的选用与替代．非织造布[J]，2007.08，第15卷．
[7]吴伟，水刺非织造布工艺，首届中国非织造布行业培训班论文集，2008年
[8]王晓梅，水刺工艺与产品发展，非织造布，1998年03期
热风穿透式烘燥加热方式有燃气加热、导热油加热、蒸汽加热、电加热等，结构上有单鼓、双鼓和多鼓等形式，并可设置红外预热装置。与烘缸式烘燥相比，热风穿透式烘燥效率高，产品柔软，产品外观结构保持较好。
(一)水刺非织造工艺用水要求
悬浮物含量高时，会缩短滤袋、滤芯的使用寿命。
溶解或胶体分散状态的有机物易使水浑浊并产生颜色。这些物质易沉积在喷水孔孔壁，粘附在纤维上，从而 影响产品最终的白度。
微生物形成的腐浆团，经高压水泵输送后，会快速堵塞喷水孔，造成水刺头压力突然上升，严重时引起停车 。
溶解在水中的无机盐类，不管是其中的阴离子还是阳离子，对水刺工艺都有影响。钙、镁离子在管路中和设备上产生污垢，铁、锰、铜等离子容易生成有色物质，对于白色卫生材料生产，应严格控制其含量。氯离子含量较多时容易引起设备腐蚀。
托网帘的编织结构可采用平纹、半斜纹和斜纹等，从而使产品得到不同的外观
效果。平网水刺加固机械结构简练，维护保养方便，但占地面积大。
平网水刺加固工艺中，松边、张力变化以及导辊不平行等原因致使托网帘反复游动而需纠偏，同时导辊对托网帘的磨损较大，致使托网帘变形，也影响托网帘的使用寿命。托网帘对水射流的反弹作用没有转鼓强，导辊传动方式也不适合高速。托网帘与产品外观结构的关系。
二、水刺机理
1水刺加固原理
如图Ⅰ, 纤维网平放在金属网罩输送带上,金属网罩输送带则固定在不锈钢蜂窝状金属圆鼓上,圆鼓中部为固定的真空抽空轴。水刺头产生高压水针,水针穿透纤维网后,射击到金属网罩输送带上,之后水溅起来,进行第二次穿透纤维网,水针之水四周分溅、扩散,同时带动纤维网底层之纤维向上及四周穿透,下一水针又穿刺、扩散,这样连续不断利用水力,使纤维互相缠绕,形成高强力、纤维均匀的薄型水刺纤维网。固定的真空抽空轴将水分抽走。第一个水刺圆鼓完成正面水刺,第二个水刺圆鼓完成纤维网的反面水刺,再经脱水轮脱水后,将水刺纤维网送至千燥系统。经过多级过滤,水可重复使用。[3]水循环流程大概为:高压泵→水刺头→脱水箱→气水分离器→Ⅰ级过滤→Ⅱ级过滤→Ⅲ级过滤→高压泵。
水射流对纤网垂直喷射可防止破坏纤网结构，并最大程度地利用水射流的能量，从而有利于提高水刺法非织造材料的性能。
水刺加固方式主要有平网水刺加固、转鼓水刺加固和转鼓与平网相结合的水刺加固三种形式。
(一)平网水刺加固
平网水刺加固工艺中，
水刺头通常位于一个平面上，纤网由托网帘输送作水平运动，并接受水刺头垂直向下喷出的水射流的喷射。设置过桥输送机构可使纤网反面接受水刺。
关键词：水刺法，非织造布，工艺
一、水刺技术发展介绍
水刺技术是20世纪70年代中期由美国Dupont公司和Chicopee公司开发成功的。随着这一技术的不断成熟，杜邦公司到80年代实现了水刺非织造布的工业化生产。到1996年，全球范围内有61条水刺生产线，水刺产品的产量在以惊人的速度增长。在美国、西欧市场，水刺非织造布销售的年增长率为21%，在其他国家和地区，水刺非织造布的增长率也高于其他非织造布。我国从1994年开发至今已从零发展到拥有2万多吨的水刺法生产能力，在不断提高对引进设备消化能力的基础上，产品开发不断深入，医用纱布、手术罩布、揩布、合成革基布等主要产品已被国内市场所认识和应用。
[9]
[10]张哲．蓬勃发展的水刺法非织造布工业．
参考文献
[1]靳向煜．水刺非织造布技术及产品．产业用纺织品[J]，1995.0பைடு நூலகம்，第13卷．
[2]王继祖．水刺法非织造布技术及其应用．非织造布[J]，
[3]徐锦．水刺法非织造布的生产工艺和应用．产业用纺织品[J]．1994.04，第12卷．
[4]靳向煜，水刺法非织造布技术及产品，产业用纺织品，1995年06期
在水刺非织造工艺过程中，纤维向托网帘聚酯丝交织凹处运动聚集，造成编织丝凸处无纤维而形成网眼，其主要影响因素是水射流的速度和流量，适当高水压可使水刺法非织造材料的网眼变的清晰。托网帘编织丝排列凹凸尺寸差异与纤网单位面积质量及密度的配合也是非常重要的，采用不同粗细的聚酯丝相间排列编织或采用特别的编织结构可使托网帘编织丝排列凹凸尺寸差异变大，凹处容积变大，容纳纤维的能力加大，则水刺非织造布的网眼加大，接触托网帘的表面产生凹凸起伏的立体效果。当采用目数很大的托网帘(较平整)以及纤网单位面积质量很大时，则水刺非织造材料不易形成清晰的网眼。
(二)转鼓水刺加固
转鼓水刺加固工艺中，水刺头沿着转鼓圆周排列，纤网吸附在转鼓上，接受水刺头喷出的水射流的喷射。纤网吸附在转鼓上，不存在跑偏现象，有利于高速生产，同时纤网在水刺区内呈曲面运动，接受水刺面放松，反面压缩，这样有 利于水射流穿透，有效地缠结纤维。转鼓为金属圆筒打孔结构，内设脱水装置，与平网水刺加固的托网帘相比，对水 流有很好的反弹作用。
水刺工艺
摘要：水刺法又称水力缠结法、水力喷射法、射流喷网法，它是一种独特的、新型的非织造布加工技术，它是利用高速高压的水流对纤网冲击，促使纤维相互缠结抱合，而达到加固纤网的目的。水刺技术的加工特点是无环境污染，不损伤纤维;产品无粘合剂，不起毛、不掉毛、不含其他杂质;产品具有吸湿、柔软、强度高、表观及手感好等特点。因此水刺技术虽起步较晚，但发展极其迅速，被称为第三代非织造布加工工艺。有人将其喻为21世纪非织造布工业的一颗明星。本文介绍了水刺工艺的发展简史，探究水刺工艺原理及要求。
(三)转鼓与平网相结合的水刺加固
在水刺加固工艺中，平面式与转鼓式组合使用可扬长避短，发挥各自的优势，通常第一级、第二级为转鼓式水刺 ，第三级为平网式水刺。
(四)水刺头数与水压
水刺加固工艺中常用水刺头数为7~12只，常用水压为60~250Bar，视纤网单位面积质量、生产速度等而定， 水刺头压力设置通常为低→高→低。
图Ⅰ水刺加固原理图
2水刺法非织造工艺流程
常见水刺工艺流程：
纤维原料→开松混和→梳理→交叉铺
网→牵伸→预湿→正反水刺→后整理
↑ ↑
水处理循环
→烘燥→卷绕
水刺法非织造布生产工艺的主要特点是:(1)工艺较简单，生产中不用化学粘合剂，卫生性能好,因而不会造成环境污染,用途十分广泛。(2)加工时纤维不受损伤，产品不起毛，伸长较小。(3)具有优良的悬垂性和极柔软的手感，蓬松透气性好，强力高，吸湿性好。
(五)水射流的结构分析
根据流体力学，水从喷水孔中喷出，可称为非淹没性自由紊流射流。
水射流从喷水孔中喷出后，由于紊流射流的横向脉动和空气对流束的摩擦阻力，从集束的射流逐步转变为分散 的水滴。