（纺织工程专业论文）加强筋水刺复合材料的开发与研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

加强筋东裁复合材料的开发与研究 接要 永刺非织遂材料市弱近年束发展菲常迅速，市场爵勺需求桐应_ f i i 维动r 永刺 潦科、水剌技术晌研究。i 发震。嗣用水辆技术生产复合材料，除了其有般承 刺材料吸湿透气、手感棠软、矸i 掉绒届等优点外，还有强力高、恩垂性好、有 较赢性和多种功能，并且不含侄何化学物质，是绿色的复合方式。 利用水刺技术加同两层梳理鲰纤网和。p 问的一层玻璃纤维网格，n f 以键到 加强然鲍承剌复台糖糕。该材料用存建筑领域，母譬为痨篷内壤的攘囊榻，篷够 有效地臻瞧由_ l 二瀑差、媳理沉辫以及壤露抹灰自身t 缡性质0 l 起嬲裂缝。此复 合材料加l - 工艺简单、舔料成奉低廉、使硒方法简便，蔺既具有一定的市场潜 力，值褥维广。院项发鹗专利芷程申请辞；。 本论文主要研究加强筋水刺复合材料的争产工艺；研究交叉铺及牵伸工 艺与纾蚓中纤维取向角的关系；研究水刺加固原理阻及水刺能餐与材糊姓能的 关系；研究复合材料的各个原料对于材料性能的影响：研究加强筋水刺复合材 剡的搬裂秽理；强究基予憾立时变按的数字蹙椽处理技术在分撅 # 织造材料审 终维撰列取向的应周，水袁工艺藏程对终维接则取向鲍澎哟及其。i 楗料性能的 关系；研究赭强筋东澍凝舍材孝喜实际使溺韵效粜；综合复合材猫的各项性能指 标和使用效果，褥到鼓健的生产f 艺方案。 研究结果表明：交叉铺嘲的铺网角和牵伸工艺的牵伸倍数应肖在定范陶 内，月+ 能傈证产晒静连续；永镑出流遵循流体们努利方稷，通迸建立水针作j b 模型，推导出单位纤网所受能量公式：单位质量纤网所受的能量越大，材料的 拉伸和搬裂强力越大，但是亳一个“度”，即蘸鼙超过一定范围 聪n ，由于纡维与 蚓格、纤维与纤维尽能形成有效缠结蕊破坏复合材料的结构且致馒材判螺力f 瓣；女强簸承到复台专芎剁朝掰爱掇理弱时蒹裔传统鹤橇织耱与苷够：造材搴尊豹器籍 裂毫| l 璎；基于搭立# | _ 变揆的数亨爨像处攥技术在分辑j # 织造材拳每巾纾维搀列敬 l 向方面有方硬、准确、可靠的优点；存交叉铺两丽成的水刺材料中，鞍多的纤 维沿c d 方向簿剜，闳此材料c o 方向的断裂强力较高：试验涯稠，此加强然 水刺复合材料能蟛有效的防止由十墙耐抹灰自身干缩性质引起的裂缝。 通过这些硪究，勰决了糊荚， ：产工艺中的聪论和实际问题，对国民经济笈 展，搂进产、学、研的结合有羞重要的现实意义。 关键涎：热强翁东蒯复合成嬲藐爨攮裂图像处理 r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fg r i d r e i n f o r c e dh y d r o e n t a n g l c d n o d w o v e n s a b s t r a c t + 1 1 h em a r k e to fh y d r o e n t a n g l e dn o n w o v e n sh a sd e v d o p e dr a p i d l yi nt h er e c e n ty e a l s t h ed e m a n d so t t h em a r k e tb o o s tt h er & do fn e wm a t e r i a l sa n dn e w t e c h n o l o g i e s t b rh y d r o e n t a n g l e m e n t p r o d u c i n gt h ec o m p o s t t ep r o d u c t sb yh y d r o e m a n g l i n gw g i v et h e m n o to n l yt h em e r i t so fm o i s t u r ea b s o r p t i o n ，s o f t a n dr i od e b r i s b u ta l s ot h e h i g hs t r e n g t h ，g o o dd r a p a b i l i t y , n oc h e m i c a l sa n dv e r s a t i l i t y 1 v ow e b so fs t a p l ef i b e ra n do n ew e bo fv i t r e o u sf i b e ri nt h em i d d l ec a nb em a d e i n t oac o m p o s i t eh y d r o e n t a n g t e dr l o n w o v e u s 、w h i c hc o u l db eu s e dt or e i n t b r c et h e i n t e r i o rw a l lo l 、h o u s eb u i l d i n gv i aa v o i d i n gt h ec r a c k sc o u r s e db yt e m p e r a t u r e 。 g e o g l l a p h y ，a n dt h ec o l l t r a c tn a t u r eo t c e m e n t ，l h i sc o m p o s i t ep r o d u c th a ss i m p l c p r o d u c i n gp r o c e s s ，l o wc o s to fr a wm a t e r i a l sa n dc o n v e n i e n c et oa p p l y ，t h u s i s v e r y , p r o m i s i n gi nt h em a r k e t ，t h i sp a t e n ti su n d e ra p p l i c a t i o nn o w ， 1 nt h i sp a p e r , t h et a s k so i s t u d yi n c l u d e ：t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ea r r a n g e l n e n lo f f i b e r sa 1 1 dt h e p a r a m e t e r s o fc r o s s l a y i n ga n dd r a f t i n g ；t h em e c h a n i s mo f h y d r o e n t a n 9 1 e m c n ta n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ep e l f o r m t m c eo t 。n o n w o v e r t sa n d s p e c i f i ce n e r g y ：t h et e a r i n gm e c h a n i s mo fg r i d r e i n f o r c e dh y d r o e n t a n g t c d n o n w o v n e s ；l h ea p p l i c a t i o no f d i g i t a li m a g ep r o c e s s i n gi na n a l y z i n gt h ea r r m t g e m e 1 o ff i b c r si nn o n w o v e n s 。a n dh o wd 。c r o s s l a y i n g ，d r a f t i n g 。h y d r o e n t a n g i i n gc f l ) c t t h ef i b e ra r r a n g e m e n t a n dt h er e l a t i o n s h i po ft h ep e r f o r m a n c eo fn o l l w o v e n sa n di h e f i b e ra r r a i g e m e n t ；t h ep r a c t i c a le f f c c to f t h i sc o m p o s i t ep r o d u c t s ：g e l l i n g ；t h ei d e a l p 蚵o c tt op r o d u c et h i sk i n do fc o m p o s i t eh y d r o e n t a n g t e d1 1 0 i i w o v e l l sb yi n l e g j a t i u g a l lt h ep c r f o m _ l a n c e w i t ht i l er o s e a t e h e s ，t h e s ec o n c l u s i o n sc a nb em a d e ：l h el a y i n ga n g l eo f c r o s s l a 3i n g 、 t h ed r a f tr a t i oo fd r a f t i n gs h o u l db ec o n t r o l l e dw i t h i nac e r t a i nr a n g e 、s oa s1 0e l i s l i i e t h ec o n t i n u o u sp r o d u c t i o n ；t h ew a t e r - j e tp e r f o r m a n c ec o r a p l i e sw i t ht h ee q u a t i o no f b e m o u l i 。a n dt h ew a t e r tp e r f b r m a n c em o d e li se s t a b l i s h e d ，t h u st h ee q u a t i o no f s p e c i f i ce n e r g yi sg i v e n ；t h el a r g e rt t l es p e c i f i ce n e r g yo fn o l t w o v e n s ，t h eb i g g m 3 t e n a c i t ya n dt e a r i n gs t r e n 群h ，b u s o m e h o wt h i sk i n do fe f f e c th a sa l i m i t 、t h a t m e a n si ft h es p e c i f i ce n e r g yi st 0 0m u c h t h eh i g l 卜p r e s s u r ew a t e r o c t sm a ym a k ei t f a i l u r ef o rf i b e r st oe n t a n g l ew i t hg r i d so rt h e m s e l v e s w h i c hw o u l db a d l ya f f e c tt h e p e r f o r m a n c e o ff i n a l p r o d u c t s ；t h et e a r i n g m e c h a n i s mo f g r i d r e i n t b r c e d h y d r o e n t a n g l e dn o n w o v e n sh a sb o t h o ft h ec h a r a c t e r so ft r a d i t i o n a lw o v e na n d n o n w o v e n s t e a r i n gm e c h a n i s m ；t h et e c h n o l o g yo fd i g i t a li m a g e 册o c e s s i n gi sv e r ) 7 e f f e c t i v ei na n a l y z i n gt h ea r r a n g e m e n to ff i b e r si nr l o n d f c i v e l l s t h e l i ca r em o r ef i b e r s a r r a n g ei nt h ec r o s sd i r e c t i o no f c r o s s l a y e dh y d r o e n t a n g l e dn o r l l n o v e n sw h i c hm a k e t h ec ds t r e n g t hi sm u c hh i g h e rt h a nt h em ds t r e n g t h ；i t sa l s op r o v e nt h a t t h i s c o m p o s i t ep r o d u c t sc a r te f f e c t i v e l yp e r v e r tt h ec r a k e sb e c a u s eo ft h ec o n t r a c tn a t u r e o fc e m e n t t h r o u g ht h e s er e s e a r c h e s ，t h ep r o b l e m sb o t hi nt h e o r ya n dp la c t i c eo fp r o d u c i n g g r i d - r e i n f o r c e dh y d r o e n t a n g l e dn o r l w o v e n sh a v eb e e ns o l v e d t h e s e r e s e a l c h c sh a v e a ni m p o r t a n ts i g n i f i c a n c e 赫ft h ed e v e l o p m e n to fn a t i o n a le c o n o m i ca n db o o s tt h e c o m b i n a t i o no fp r o d u c t i o n ，a c a d e m ya n ds t u d y z h a n gf a n t e x t i l ee n g i n e e r i n g ) s u p e r x 7 i s e db 3k e0 i n f e i k e yw o r d s ：g r i d r e i n f o r c e d b y d r o e n t a n 目e 鞘o n l ，c o m p o s i t e ，w e b - t b r m i n g 、 s p e c i f i ce n e r g y 。t e a r i n g ，i m a g ep r o c e s s i n g 附搏一： 东华大攀学位论文漂剖性声明 奉灭簿重声溺：我佟守学术道德，崇澎严谨学风，所呈空游学位论交，跫本天盎导师 的指导下，独立进行研究工作所取得的成粜。除文巾已明确注明平u 引川的内存外，本论文 不包禽 壬秘其德令人或袋体l 三经发表或撰焉过载俸晶及藏粟的内容。论文为本人束l 攒 写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结粜由本人承捎。 学位论文作者搽名：参u 砚 日期：j 磷f 臻爿j 驴 陡件二： 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学箍桷荚铩餐、鹱瑁掌幸菱论文的规定，弱懑学校僳瓣爿向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和屯子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权尔毕人。 可鞋掩本学能沦文幻全爨；戴邦分浅容编入套荧数据露进行捻索，i l 蔓采蠲影印、壤印或翔 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 镶密匿，盔上一年鼹密霸透燃奉煅衩甄 本1 学位论文属 二 不保密翻。 学位论文作者签名：茯耘。 e i 捌：埘年i - ) 圹1 j 3 日 指导教师签名：概 日艄： 叽辟4 舶 第一荦时言 第一章前富 第一带本谍题提出驹背景 ， 麓庄墙体裂缝的燃强菸鬟金睾孝料 墙体裂缝蹩对建空隽物危害较大的质量症簿之一。轻者影响矫形荚蕊和镬 嗣功耱，损坏缩兹整体性，降低王露寿命；豢者使建筑物失去馊蹋徐德，甚 至倒塌。引起墙体裂缝的原因主要有三方雨：l 、地基不均匀沉降弓 起的墙 体裂缝；2 、滠差影响g l 超的壤傣裂缝；o 、地震；l ，避豹壤体戮缝。 防止墙体裂缝的措施商很多，分别针对不问原鳓引起的裂缝。盎| 】为防止 沉蹬畿缝蘸合薹鬟设诗沉舞缝及其罄位：为陵瘦滋差裂缝两浚嚣铩溢隔热层： 为防i e 地震裂缝丽增溅建筑物的剐凌及整体瞧等等。“。 搿报道，圈辩翔霸本已广泛使辩j 强度高、 牵长率小的女# 强麓复合材辩柬 避免由于墙体沉降或热滕冷缎等器因s l 起麴壤露裂缝蠛凸起等结构变肄。撼 该材料弛于穗屋内墙，然后辩施加水混、石膏、墙纸撵，可以均匀墙体应力， 减少裂缝、凸怒的出瑷。 2 。承裁复会王艺弱爱的鞠蠛势 复合的爨的主要存三个方丽：是增加强艘并使产品的综合性熊擞强， 犬多为产韭溺 # 绥造零季瓣；= 爱通道复合来竟骚荤! i ：艺产；鹅的缺点；二二是 垮不闷功能的毒季科缀合在“越，成为离蠖链、多功麓麴囊末考辩。 # 织造复合技术一般是浆用瑰槭、纯学或热力等特殊一i 艺手段，对机织 产品、针织产品、谁织造枣毒糕、纸、囊分子零季辩等秘萋孛或蕊种以芝毪辘冬巽 的材料进行以非织造物为毒体的各种形式的组合加【：；。 笈台的工艺虽然缀多，葵会，电瑟瓣矮途也多静多撵，僚壤技术的透摩蛭， 投资的经济蛙，产晶盎功能、用途方妇的广泛性、优越蛙，麟蓄接水剥复食。 求澍复合蓬糕褥承针戆俸瑙经不嗣的琢鞫撬撼豹结合在一起，款丽燃子最终 ，“晶滁一般东刻产晶吸浸透气、手感粱软、麓i 搏绒鼷等饯点辨，还毒强力赢、 惑垂性好、较高前性能和耨殊的功能。5 。 7 k 刺复合技术的研究与发展，克服了水蒯产品的局限性，增加了花色品 种，大大拓擞了水刺非织造材料的应用领域，促进了水刺技术乃至整个非织 造工艺匏发疑帮提高。 嫩过水刺技术得到的防i 二墙面裂缝的加强筋复合材料，幽于加工工艺简 便，瘵辩袋本低壤，德嗣方法麓单，因_ 有一定的毒场潜力，值得掺广。 垫一章薅喜 第二节水刺复合正艺的毅发展 晕在一专鳘纪5 0 年4 - 7 , ，( ：h i c o p o o 公丢】到蠲低模式豹王艺程序实线了 水刺这一基本概念。1 9 7 4 年，美困d l i p o n t 公司利用其独有的快速成网设备 帮求针技零建残了第一条离缒承鞠釜产线”。二_ 一零来承翔： 艺歼i 发的相当 活跃，纤网性能不断提高，水剌加工技术有了突破性发展。 舀前全球共有近2 0 0 条水刺生产+ 线，水刺法已经发展成为一种主要的非 织遗树, 7 ) s r i 上技术，在生产供给和市场需求弧方面的发展都1 分迅速。】 年到2 0 0 1 年的1 0 年中水刺非织造材料产量年增长率为：孙。来自) ( 荚 国j # 织造毒协会) 熬凌料，2 0 0 1 年全球承n t b 织造材瓣产量约为2 5 2 艿睫， 需求量接近3 0 万吨，销售额总计8 亿美圆。预计2 0 0 1 2 0 ( ) f 4 五年巾，水刺 饕织造褪辩傻操持霉均11 豹增长速度，囊2 0 0 6 年东蒯菲织选材辩豹产量褥 达到4 2 2 万吨”。 中国飙1 9 9 4 年引进第一条水刺生产线超，到现在已有近7 0 条。预计2 0 0 ，1 年水刺生产能力有黛突破1 0 万吨，水i t i b - 织造材料产量由1 9 9 7 年的? 5 0 0 吨增加到2 ( 】0 3 年的3 6 0 0 0 吨，年平均增长率超过7 0 ，是我国非织造材料 中增艮最快鲍工艺之一，这样的发嶷速度在鲢爨上瞧矮罕见。 目前水刺工艺的发展趋势为水刺技术与其他成网、加固技术的组合应用 以及怼不嗣纾强戆复合。王凳在采弱较多豹承蒯工艺技术路线为对交叉在线 铺网的梳理纤网直接进行水刺，复合工艺多为气流成网的棉纤维与梳理纤嘲 隶刺复合。 现就几种典型的技术路线做以简单介绍。 1 。梳理成麟+ 气流威网的水刺复合 气流成网是纤维经过一定的分梳后，采用气流输送纤维，形成杂乱排列 躲纾网。纾维在鼹巾呈三维杂7 i l 3 ) - 意，产品绂褛自强力差异小。气漉成鲻王 艺适合生产中厚犁产品，产晶面密度一般在： o l8 0 9 i n ，太薄或太厚都容易 产生鞠显不匀“。 木浆纤维是1 7 1 前世界上最常用的纤维。宅具有良好的亲水性，浚透水时 可达3 3 3 5 的含水率”“1 ，豳此非常适合傲搂布、手术服、床单等用即弃产 品。木浆纤维通过气流成网i j j 以与纺丝成网f 织造材料水刺复合，也可以! j 棱趱残阚弱求魁j 缓造越料承蒯复含。 2 i 流成阀与梳理成网非织造材料水刺复合的工艺流程为：来自梳珊成川 的纾网暖入掰东裁设蓊，经承裁初步翔工螽输入到气流戒溺帘l 。在气流域 网阶段，术浆绒毛覆盖在水刺非织遗材料的表面，然后被送到第二道水刺机 | 二避行加工。最j 舌将带有木浆的纤嗣喂入割干燥机中烘干“。 2 梳理成湖十气流成网+ 梳理成网的水刺复禽 鸯国夕卜冬剩余绥了“三甥治”结构弱求刺复会产晶，靼蘧层摭理成嘲 水刺非织造材料中夹一层气流成网的木浆纤维。这种产品削做揩枷，既保持 了较好静啜东率羁柔赣性，又增抽了? “晶鑫奄瓣密搏，防壹侵羽中簿瓣或在校 擦物上留下划痕“。 3 纺丝成网+ 气流成网的水刺复合 过去，出于水刺设备与纺丝成阐设备速度匹配不致，两种技术很难结 合起来。丽现在，豳际上承蒯枫款生产速度达到了确( 6 0 0 m m 酰馒这麟 种先进的非织造技术得到了结合应用。 统丝成喇求毒l j 织造毒菩科与撬疆残斓j 织造豺翱翔比，强度高，纵模自 强力好，手感柔软，表面平整，各i 柚【一j 性好，适合用做卫生吸收材料、屋顾 防承材辩、涂层薹毒。它能缠结攮琏与短纤维承荆菲织造材料略有不同。隶 刺时，纤网中长丝的弱节部分受到强烈的扮伸而断裂，纤维头端实现在纤网 中的交叉缠结；大多数为未断裂的长丝在足够的活动范围内发生位移，从而 产生机械连续”。 4 。绣丝成潮+ 撬瑾矮网戆瘩裁复合 纺丝成网非织造材料强度高，但是柔软性、悬真性差；梳理成网足最传 统的祝校藏蕊方式，产品棠软、均匀，且其青较好蠡勺吸收狡筢。 这两种纤网通过水刺复合，使短纤维与长丝相甄缠结，从而实王见两种小 第章麓言 同的成刚方式优势互 。复合产品可以用做瀵浩用品、食品包存、装饰材料 等。 5 ；：显法成网+ 干法成网的水刺复合 瀑法或溺l # 缓逢孝窟瓣是 缀造材料中生产速度鼙离的一种“。它可以 允分的利用各种短纤维，形成具有优良均匀度的三维分布纤维阕。 潞法成翮与于法戚翮菲缓造乖| 料的水捌鬣合，可以降低生产减本，提高 产品各向同性效果。复台产品适合作擦稚、用叩弃材料等。 6 j j d 强菸水测复合材料 利用水针的作用使梳理成网的纤维网与塑料、涤纶、玻璃质的丝或例格 交叉缝绕形成具有鬓强翁款复合楗趱。 加强筋解决了水刺非织造材料强力低、伸长大、定型差的问题，使得该 复合材料更f “泛的作为过滤材料、医疗，生材料、建筑装潢材料、t j ：材料 和擦郁等使用。 本课题开发的加强筋水刺复合材料，利粥其强力商、伸k d , 的特点，用 柬防止墙面裂缝。 第三节加强筋水剩复合拳孝料的开发与研究内容 。细强簸农剡复会耪辩懿缝梅特纛 加强筋水刺复合材料是指以某种网格或纱罗组织织物为加强相，利用水 裁缝结与承溺尊织造秘辩韬复合丽畿臻产晶愚豫。”。自e 强簸承裁复合j 。：晶乃i 仅具有常规水刺非织造材料的优良特性，而且由于作为加强楣网格或纱罗组 织织耪煞鞠八，产i j j 定黧性好、强力高、熟稳定性好，产品在各个领域应翔 的性能都得到明显改善和提高。 2 加强簸瘩刺复食材料的王艺漂壤 在生产常规水刺非织造材料的基础上，以网格或纱罗织物为产品结构的 翻强稳，在撬理撬上下网帘润装入阚揍或织物，馒之夹在驽燃中润，或是在 第一道和第二道水刺区中间将网格威织物贴在纤网上，使之附于纤网表丽。 经过永裁热淘后因纤维相互缠结谢使之与菲织造纾网结合成一个复合整钵， 形成加强筋水刺非织造材料。 本深题采用两层梳理纤网加湖格进行水刺复合，材料用来做建筑用墙面 增强材料。工艺流程为： 纤维原料一开松混和一- 梳理一交叉铺刚 网 格一一预湿一正反水剌一没胶一烘燥一卷绕 纾缭蘸瓣一开松溜帮一撬理一交叉镶翻j 水处理循环 由于东划_ i 艺捆越于镑刺工艺是1 耪豢性缠绕烟塔，蹶以东针不会聪渤 强相的网格或纱罗织物造成机械损伤”6 1 。 热强簸瘩裁复合秘鞫鹩工艺瀛程豫了强溪霹搭或纱罗织物静引入鞠之 后的水刺缠结复合工艺外，其他工艺与水刺非织造材料生产一f 艺大致相同。 但是它也有其特殊的工艺黉求。 2 。1 水裁压力 水刺法中衡量水刺效聚采用水的注射熊量来表示，由水针遍数、水j | j 、 水流量、喷水i l 径、水针摊列密度、纤网运幸亍速度来决定。j 。承裁能量列产 品的结构形态，以及强力、伸长等物理、机械性能都有很大的影响“、。1 。j1 1 。 在实际生产中，遽零逶过调节东剡压力、承剌道鼗实理1 艺静变化。 燕一鼙藏言 在掘强筋东刻复合产黑咔 ，网擦或纱罗织物对予其上层纤网稚言作用 类似于托网帘，故水刺压力过大，会导致纤维滑移或折断，造成网格或纱罗 织物与缓溺秃纤维缝缕：但是东裁压力过小，又会嚣致纾缝与阚捂或纱罗织 物没有产生足够的缠结强力。因此，需要根据纤嘲定量、生产速度、产品用 途等实际西索选用合适的永剿压力，吸提高两者麴缝结效象。 2 2 t 浆工藏 在生产过程中为保证翮格或纱罗织物o 纤维网的结台效果，在永刺隧与 烘f 区中阅墩加l 浆设备，剥用上浆辊对纤网进行l 浆、压轧，保证材料的 整体性。 2 。3 热定鹫工艺 为防止加强筋水刺复合材料在实际使用中由于渝度过高而引起热收缩， 霹竣使矮醛淼滋纾缀侮为原辩，或者菠复合糖辩逶道热琏辊翔热掇张力实爨 热定型。 3 ，本课题加强菸水刺复合材料的研究内容与方法： 木课题的主要研究内容有： ( 1 )热强簸承剌复合材糕加工王艺研究； _ 研究交叉铺网机工艺参数与纤维取i 钓角的关系 i 磷究牵 率糖工艺参数与纾维敬囱角戆关系 i 研究水刺加阎机理、建立水针作用模型 i 研究加强籁承斓复合材秘静水裁工艺与控制 ( 2 ) 加强筋水刺复合材料性能分板： i 研究纤维激料性能与材料性能的关系 i 研究材料力学性能，如拉伸、剥离强力与水刺工艺瓣关系，以及糖 料的撕裂机理 i 磷究楗辩靛热收缝性矮，聱其与蘸辩、热定整工艺鹳关系 _ 研究材料的实际使用效果 ( 3 )利用数字图像戆瑾接拳分桥样菇静电镜照片，磷究在复合靖籽中 纤维的排列分布与材料机械性能的关系。 第一章前言 本漂题对加强筋永剩复合材辩避行磷制，通过对样品瀚结构分瓣， 研究水刺复合的原理及纤维分布与材料力学性能的关系；同时，通道对 样晶的结构、性能与水裁工艺关系的研究，优化实骏方案，得到物理、 机械、使用性能优良的用于防止墙面裂缝的加强筋水刺复禽，“品，并且 此项专利正在申瀵中。 第二章加幔筋水刺复台材料的研拉 第二章加强筋水刺复合材料的研发 第一节加强筋水刺复合材料原料的选择 加强筋水刺复合材料为了保证较高的强度和较小的伸长，同时为了降低 成本，原料中纤维部分可以选择化纤短纤维，包括涤纶、丙纶、腈纶、锦纶 等，线密度在1 d t e x 到2 5 d t e x 之问均可。如不计较原料成本，叮选择具有 高强低伸或耐高温的高性能纤维。两层纤维网的面密度均保持存2 0 9 n 7 0 9 m 之叫。 加强筋是复合材料中承担强力的重要部分，因此需要选择强度较高的材 料。在目前的原料范围中，玻璃纤维是较好的选择。它强力高、质母轻、儿 乎无断裂伸长，并且易于水刺生产。用玻璃纤维编织成的网格不仅强力高而 且定型性好，网格面密度保持在4 0 9 m 。7 0 9 m 。之间即可。 为了增加纤维之间、纤维与网格之间的缠结度，可以旌加适量的胶粘剂。 它不仅可以防止材料表面起毛，还可以增加材料的强力。具有亲水性的胶粘 剂更能够增加材料使用中与建筑材料的亲和性。胶粘剂的品种很多，加强筋 水刺复合材料对胶粘剂没有特殊的要求，因此只要满足性能良好、成本低廉 的要求即可。 本课题研发的加强筋水刺复合材料中纤网原料采用) 涤纶短纤维， 规格为1 5 6 d t e x x3 8 m m ；加强筋采用玻璃纤维网格，共6 种，网格以纱罗组 织编织而成：胶粘剂选用聚丙烯酸脂类胶粘剂。 第一蘑加强嫠承蒯复台材料研发 第二节细黻黪水鞘复合糖精工莲鹣选撵 本谍题采稍两层梳理纤醐加嘲格进行永刺复合，材料用束傲建筑照墙面 增强材料。工麓流狸为： 纤维原科一开橙混和一梳理一交义铺网一1 嗣 格叫一预濉止反水刺一渡胶一烘僚一卷绕 纾终魇戡开松溅积一援理一交，哭镰网j 康处瀑镶环 1 千法成网王蕊 j 织造褪料残鼷黪方法塞蘩分为三大类，露手法、滢法季瑟聚合物蠹接成 网法。在各种成网方法中，予法应爆最早，爨鹩产嚣台5 占鲫友右，它懿最 大的优点就是应用范澍，“、可将多种纾维漓含、：_ 艺灵活、援赘小。一f 法戒 溺技术是干法菲织造技术的蓬爱组成部分。醋前，予法成鞠工艺中的离速梳 理机最大工作幅宽为4 5 b 道夫出网速度达剐3 0 0 m ，l m jn ，甚至4 0 0 m m 川，可 梳理纤维纤度最小在1 + t d l p x 以下。机械交叉锖网技术的发聪提高了成嘲螅 均匀度和控制纤维的定向度。 予法 织选材料生产熬工艺漉糕逮常炎： 匿熏! i 圜匿! i j i 国l 囫一l 圃一l ；j i 羽一豳 纤网质馕的优劣如单位面积质量偏差、不匀率、纤维的配比、配色以及 纤维的摊列方向等，将会直接影响最终非织造材料的性能和外鼹。成嘲时存 在的纤网缺陷在后道 二序过程中通常无法弥补，有时反而扩大帮i 暴簌。阂此， 成嘲技术是棼织造誊砉鞑生产技零中螅关犍之。 1 ， 秀清工淳 本实验蹩箱i 0 0 涤纶纤维为琢辩。混合与开松憝理要求傻器栩淄台均 匀、开松充分并尽鬣避免损伤纤维。 根据涤纶纤维特豫及列混合、开松的要求，要考虑混合、开松遥数、t 作元件的调懿参数( 如元件的隔距、相对速度) 。混合、开松良好的纤维原料 后邋越速、饯腰生产的重要裁握。非织造摭理成网工艺的涅会秀松溅程特点 是离产量、大密积、要求自动化程度蕊等。 第二蘩加强燕承刺复套辩瓣靛磷发 1 ，2 梳理工序 涤纶纤维原料的梳理是通过梳理机来实现的，纤维被梳理的先决条件是 绕铮运动，露绕针运动的裁握象 誊楚纾维与镪针之闫敬角凄努矮在爨剿蓬困 内”。! ”。金属针布的制造精度是直接影响棉刚质量的重要因豢。为了使梳理 系统筢够输磁更为优覆蠡冬纾阏，求剿菲织逢工艺躬稳琏辊出，j ：捡( 骥入、鞠 锡林区) ，主梳( 锡林、道夫区) 和杂乱三部分组成。对纤维的分梳混合作 用主瑟发牛存梳理孳元，金_ | j 磊针布的规格、齿形选择尤为关键。从啜入到主 锡栋务梳理部件的齿密逐濒增大，其稷度与从喂入到出蹦过糨中纤维求澎小 ( 至单根纤维) 、纤维层渐簿的程度相适应：采用高加工精度的针向，具宵 较塞袁尖的锋零唾度、光洁度窝裹聪黪度，使针蠢戆馒罔周期攘长，链奄光洁 无鼍刺，使齿尖在梳理过程中处于精转状态。 锈栋邃度落翔，鄹容翁产生纾缀飞花，使得菰残橇羽纾维稳攫持箍力要 求商。在实验牛j “中，可以慢慢增加锡林速度，同时观察梳硼机对纤维舱撰 箨麓力，以不产生纤维的飞花的最大锡林速寝为最传速度，主锡秫速度根攒 纤维的特点来选择。梳理机隔距的设定决定了纤刚输入的致性，以及纤刚 的分梳、剥敬和转移效果。各梳理单元采用依次递减的原则以保证纤维的分 簸效果。麓题的设定餮在竣出产量、分撬敢袋以及榴剿的乎艇瘦靛乎撬点上 进行。 1 ，3 铺网工序 由于普通菲织造梳理梳输出鹩纤维阏缀薄，尤其采用线密度2 2 d t e x 以 f 的纤维时，通常其面密度不超过5 0 9 m 2 ，凼此在非织造生产中一般需通过 铺潮1 ：艺来获得较岸的纤丽。铺两方式主要有平行式镝网和交叉式锱嘲，本 课题实验采用的是交叉铺瞬：e 艺。 交叉铺网工艺盛将梳理机输出的纤网垂南于铺翮机作往复运动，并以交 叉方式镶叠。当撬璞疆以一定速度蘩羹是纾嬲嚏，锾瑟袋弱簿终霹可按压莲翔 固设备要求以不同的速度输出。这样，由于铺叠层数和底帘输出速度的变化， 会遗成纾阚中纤维捺到取向发生改交，僵产赫豹宽瘦不受梳疆祝工侔宽度瀚 限制l 。 第二二章加强筋水剁复台材料的研发 交叉铺潮撬在戏溺帘上交叉镳叠纾稠，俸运动分析时，绎潮往复运动嚣 致相对输出帘予产生钓折边小加阻考虑。纤阏铺叠的形状如阁2 1 所示。 。一w 。二叠卜 - ， 、。，1 成目帮辕毒方 砖 选：二 ? 铺醚畿艇；圹梳理机输出野姻宽痿：铺蚓谢撞复速艘；“j 燕触戚带转动遵淄； 圈2 - 1 交叉铺网原理图 露设撬理枧竣出终嘲速度为n ，宽度为，虽撬埋枧竣出豹终溺运行到 销网帘时宽度不变( 实际观察由于张力牵馋嚎变窄) 。如铡嘲帘蛉 ：主复速度 为强，成潮底帘熬移动速泼为n ，在残翻藤帘上铺叠残的纾溺宽度为三。 鬟铖爨禹纾剃屋数辫可透议邃薅下式表示。“： m 。堡坐 ( ：1 ) 毛y ， 以上分析可知，铺网层数m 与铺网帘往复速度p j 和梳理机输出2 f 网宽 度成正比，与成网帘移动速度毙和镝网懿度成反比。在工艺实验中， 可以用铺州机的销网折叠数表达，即1 令折叠数为! 层纡网来控制嫡嘲层数。 设校避帮t 输出纾鲻至镪鼹枣无意外牵伸，瓣蕊懋撬出翳逮度0 为铺列帘 速度强，则戏髓臻移动速度为： ”：蟹，坐( 2 2 ) 互掰 豳r 钠嗣中要确保纤网有定宽度的捂头，则铺网层数m 最小值为：。 即得匕的最大值为： 致：堡篓兰 ( 2 3 ) ”“ 2 由于实隧存在的牵l 枣阅题，缉嗣的搭头突度为零时，会造成薄骚豹二鼍角 区。为了僳女e 纾戮在焉遘蕊潮工序中豁连续谴，讨论如豹鬣大值萄：实际擘 产应_ 薅中无懑义。因此，蜀褥巧敬敲蓬蔻潮： 第二章妇强誉承刺复台拱毒毒熬磋茇 0 致 竖坐 2 l 镳嬲角。与铺踊扫关工芑参鼗的关系戈： c a n e 詈) = 爱一“鲁 根据式( 2 - 2 ) 和式( 2 5 ) 可知： ( 2 4 ) f 2 5 ) t a n ( l = 2 。l m 所以： 口：2 a r c t a n ( 坐一l( ! 一6j l m 幽式( 2 6 ) i 可知，在铺网工艺中，当梳理机输出的纤剐宽度和铜例 枧在戏网底帘上锅叠成的纤阚宽度己不变时，铺嘲层数时囊接影响到铺网 角的大小。合理的铺网层数和铺网角在铺网工艺中需要严格控制。 霹理，为考虑一定宽度懿纾网捺头，可终。豹葱豳为： 嘞c ( 2 x a r c t a n 戋) 睁7 ) 对于梳理机以平行网方式铺网后纤网中纤维的擗列情况，我们可采用纤 维取向角采裘短纤维在纤网中的定l q 状态，终维取l 遗受定义为纤维皱线与搬 器方向( 即m d 方向) 的中心线或其平行线之间形成的夹角，如图：一2 。 了7 厶互 _ j 圈2 - 2 纤维排列鞭向角 由交叉镳网原理和纤维取向角定义可知铺网受“与纤维驳向焦p 之闽的 荚系为： 兰+ 0 ：至或 11 。 ( ! 8 ) 兰+ 帮一萨至 22 在本文中，由于0 与r 嚣一8 ，互 ，互 的纤维取向热对纤阈的纵横 第二章热强筠枣裂复台材糕她研发 向拉伸强力比值的影响基本相等，故本文p 取锐角，即 日：要一要( 2 叫) 1 从式( 2 9 ) 可知，交叉铺网后纤维取向角口与铺网角罢之和为9 0 “。 理论上当a o 时，g = 9 0 ”，也就是说铺网角为0 时，纤斓中的纤维沿机器 横 如( c d 方向) 排列，即成网帘的速度以为0 ，交义销网枧只起到在聪地堆积 纤网的作用；理论上当a = i 8 0 ”时，目= 0 ，也就是说纤嗣中的纤维沿机器 纵商( m b 方囱) 摊列，交叉绸阕蜃对织造纾阚中终缝的摊列取向没有改变。 故口的值在( 0 ，18 ( ) ”) 区间内。 瑕据式( 2 9 ) ，式( 2 - - 0 ) 可知纾缍敬囱角与镝圈芸数掰之阁数函 数关系为： 疗= 扣z a r c t a n 彘) c 2 - - 1 0 ， 闼理，为了确保一定宽艘蜒纾蹦揍头，可薅8 躲范霞为： f 要一a r c t a n 旦一1 0 !( 2 一1 1 ) 2 2 土2 从式( 2 - - 1 0 ) 可知，铺网层数的改变，将直接影响到纤维取向角目的 改变，口角的变化会引起最终a 织造材料的纵横向强力比的变化。 1 毒枣l 枣工痒 采用交叉铺网机铺叠后的纤网，从铺网机输出帘方向观察纤维在纤l 棚中 主要呈疆向掩列，为改变纾溯中纤维豹 ：； 剜结构麴杂乱度，戤少其纵横囱力 学性能的差异，在交叉铺劂机后可配鼹多辊杂乱牵伸机。杂乱牵伸的工作原 理是通过多级小倍数辛伸，授纤网中原来呈横向排列的纾缀朝纵向移动，同 时降低纤网砸密度“。 牵伸是使纤维网变薄，纤维网运动速度变快的过程。假没币伸机对纤例 理想牵 枣，即纤维在牵l 孛罗控的握持下，冬鼷纾嘲牵傍时无拇激琨象和纾维 的回弹，牵伸后各个纤维相对位置的变化仅与牵伸倍数有关并相对于牵伸位 置霆定。 第一毒加强荔瘩秘复合楗辩热疆发 dh f 辫2 - 3 牵 牵蘩磊镶黼角豹奎诧 牵伸前后纤维阔的结构如图2 3 所示，假设理想牵伸倍数为”，牵伸角 为，由于纤维剐的宽度不变( 在实际牵伸过程中，纤维潮有向中央集中的 趋势，即纤维网会有所变窄) ，设纤维网在牵伸后输出速度为输入速度的， 倍。也就是说纤网的三角形矗珊1 厢面积为五4 反的，惦。由f a d 7 j f u , 4 _ 成韵高 j i l t 等，可知： f ) pn b u 4 = 咄? i 、a ( ；- k t 锄，( 分纂 t a n 防篆 移i 以： 投据式( 2 9 ) t a n ( 譬) a n ( 2 - - 1 2 ) 鞫理可盏瑟零拳焉纤维取向热8 。与夕露豹关系为： 耻三一笪= 三- a r c t a n 222f 焉1 ” l 树j 2 水剌工艺 水刺法( s p u n l a c ep r o c e s s i n g ) j 织遮生产上艺璺一种瓶型鲍j 织选 材料加工技术，水刺工艺也被称为射流喷网( 、j o ti t ：n t a n g l l | n tj 或水j 缠 结上艺( | l y d r o e n t c l n g e m e n t ) 。东裁法与莹 剿法穗议，整摆比较悉爵，末刺 非织造材料是一种浆性加固缠绕结构，针刺加固则较为刚性。水刺法非织造 靠具有铙琵灏悬垂褴帮柔软豹手惑，其性能和辩观确 l ；l 予传统静针织物和橇 织物。该技术用来加固多种天然纤维和化学纤维原料，特点是产品强度高， 无需或少嗣粘合剂，吸湿性和透气性好，不翁起毛，广泛应用于医疗1 j 牛和 合成摹基布笛领域。 第一誊规强蕊术燃复台懿辩雏峨发 水触工艺的加固效率取决于每个水刺头的压力，水针片类型，水刺头作 用距离，水过滤效率，帘子吻转鼓的规格，网运动速度等参数。水刺生产线 救按求装冬主要由纤维网裁瓣系统，东矮巧过滤系统，射流唉网系统釉于潆 卷绕系统等四大部分组成。 永刺法黼鞫 一艺鏊本瀛褥为： 纤维网一预湿一正反水刺一后整理一烘燥一卷绕 ll 水处理利循环过滤系统 首先是成形的纤网送入水刺机加固区域，进行予员加湿处理，使越松纤州 压实，排除纤网中的空气，使得纤网能更效地吸收水针能量，加强水刺过程 中纾绻鲍缠绥效哭。颈湿的纤网进入水剌区，求蒯头的喷术i l 喷射出多黢高 压微细水射流，垂直冲击纤网对纤网进行缠结加固。穿过纤网的水流经真空 季鑫吸至隶i 分离爨，然后进入过滤嚣( 乎繁式、袋式、芯式) ，再遘天糖鬻 过滤器，将水储存在水箱中，供给高压泵，形成水稻环。 承朝技术近年来彀得了缀夫的笈震。“3 ，翔避多降低能耗、利用承 刺鼓代替输网帘、喷头设计优化、关键部件如水针檄的使用寿命延长，改善 永过滤系统等。水刺设备制造商f l e i s s n e r 公司对水刺头优化设汁，采用连续 狭缝式代替镳孔式，以使水剿头内腔疆i 产生素流，这样能大幅度降低能耗和 保持好的缠结效果。r i d e rp e f o j e t 公司设计了滚筒和m p a 套筒( 小规则分 森微旌套繁誓裁) ，mp _ a 剩爆了穿适纾隧又被套篾及瓣鲍唼鸯壹拳流，其空骧 率以8 为佳，而且爱随机分布，以免产生针痕；而滚筒为了获得较好的抽 啜，r i e l e r 公司采弱洚窝孔，拜孔章酉达9 5 。 2 1 水刺加湖过程和能量守恒 东刺工艺加固最依靠高压水，经过喷水板，形成微翁的高压水针对托嘲 帘( 转鼓) 上运动的纤网进行连续喷射，在水针直接冲击力和反射作州力魄 双萤作用下，纤网中的纤维发生位移、穿插、抱合、缠结，形成无数的机械 结合，扶恧使纾网缮到加露。求针遴豢垂蹇予纾鼷方l 蠡j 进镭嵝慰，因为垂量 喷射可最大程度地利用水喷射能量，同时不破坏纤网外观。水针使纤叫中一 部分表瑟纾终发璧三位移，裙对垂直蘩溺赢运动，当家舒穿透纾网矗，受到托 网帘( 转鼓) 对高压水流的反弹，以小同的方位散射到纤网的反面。水刺水 第二霉蕊强蕊承剿复台拱将魏研发 针呈圆柱状，单位蠢辍内冲繁的纤维鼙很高，而且不受纤终鞋勺诺到方向和纡 网运动方向的影响。图2 4 为水刺加固原理闼。水刺头下方配置真空抽吸水 装置( 筵) ，利用受压费羽，埯托蹒帘下或转鼓兰戆隶经飘，簸迅速吸入隶麓 内腔，然后被抽至水气分离器处理，进入水处理系统“”。 圈2 4 水剩加固原理闰 在水蒯工艺中，可以认为喷水孔射出的水针属孔口出流现象，横攥流