（纺织工程专业论文）水力缠结技术的研究与应用[纺织工程专业优秀论文].pdf

水力缠结技术的研究与应用 摘要 摘要 水力缠结工艺技术是一种将纺织短纤维开松、梳理铺成纤维网后，利用高压微 细水柱对纤维网进行喷射( 直径为0 0 8 f r l , n - o 1 2 m m 、压力为5 0 b a r - - - 6 0 0 b a r ) ，通过 高压水柱对纤维网垂直穿刺和反弹穿刺使其相互缠结，形成具有一定致密度和强力 的非织造布生产工艺技术。该生产技术由成网系统、水力缠结系统和水处理系统三 部分组成。水力缠结工艺技术起始于2 0 世纪7 0 年代，我国引进该技术是在2 1 世 纪末期。从该技术诞生到现在，水力缠结工艺技术经过3 0 年的发展，尤其是在最 近一段时间，水力缠结工艺技术在国内外快速发展，产量增长率接近1 6 ，国内外 的生产厂家和研究学者一直致力于该技术的研究。但是，水力缠结工艺技术毕竟发 展历程短，技术、市场、产品性能也相对并未成熟，一直为发展中国家提供设备的 世界顶尖厂家还在不断根据使用厂家的要求改进生产设备，使用厂家还在不断地根 据实际需求在致力于生产原料和设备的国产化，生产厂家还在不断根据要求改造和 改进设备，目的在于不断提高产品质量、产能和创造效益。作为一名非织造行业的 从业者，亲眼经历了水力缠结工艺技术进步演变的各个过程( 尤其是中国的水力缠 结工艺技术演变) ，也曾考察调研了多家设备生产厂家和原料纤维生产厂家，并与 他们共同探讨设备改造及国产化问题；作为名非织造行业的产品研究开发人员和 科研管理工作者，亲自承担了多项技术改造、技术创新及生产原料、设备国产化的 研究项目。水力缠结工艺技术研究的内容是广泛的，是比较系统且复杂的。 水力缠结非织造布作为一种材料具有柔软、透气、卫生、吸湿性好、悬垂性好、 屏蔽性好等优良特点，在国内外一直都是医疗卫生用品的首选制作材料。目前国内 外都在致力于设备的改进和原材料的开发，国内表现得尤其活跃，也有一些厂家取 得了一定的成绩，但欣龙无纺作为中国水力缠结非织造布的龙头企业，各项技术创 新、产品创新一直位于行业前沿，作为一种具有很大发展空间的新技术，研究水力 缠结工艺技术就显得非常重要。本论文，研究了水力缠结所用原材料及其性能指标、 成网系统及其工艺备件的配置、研究了水力缠结托网与产品质量的关系、研究了水 针板的性能及要求、研究了水力缠结工艺技术的水处理系统，并根据这些问题提出 了技术创新意见及对创新的结果进行了验证，这些创新多项填补了国内空白，处于 水力缠结技术的研究与应用 摘要 国内领先、国际先进地位。在海南欣龙无纺引进的第三、四条水力缠结生产线中大 量融汇了这些研究成果，成为国内外生产厂家仿效的楷模。 本课题从2 0 0 0 年底开始研究，论文在查阅资料和大量的试验、实践及分析比 较的基础之上，得出以下结论： 1 纤维原料的性能及品质对生产工艺及产品质量有重大的影响，其性能要求高 于现行的纺织纤维质量标准，超过了优等品的要求。本课题得出了水力缠结专用纤 维短纤维的质量标准；对于医用卫生产品，笔者提出粘胶产品高温消毒白度下降与 纤维p h 值有关的观点。 2 梳理机各工艺辊之间的相互作用对纤维的梳理和成网的质量有重要的关系， 对于不同工艺要求的梳理机工艺辊应当采用不同的针布。纤维原材料对成网工艺非 常重要，梳理成网对纤维的种类及其长度有一定要求，本研究认为化纤长度在 3 8 m m - 5 1 m m 最适宜，天然纤维长度不得小于2 1 m m ；杂乱梳理成网能改善纤维网 中纤维的排列方向；梳理机的梳理作用的好坏与纤维网的均匀性有直接的关系。交 叉铺网是干法工艺中较为合理的工艺，可满足m d c d 1 5 的特殊水刺非织造布性 能指标要求。 3 水针压力对纤维网的强力影响不显著，水针孔与纤维网距离、水刺级数、生 产速度、水针板针孔密度等因素对纤维网强力外观有显著影响，水针孔与纤维网的 距离还对产品纵向弯曲刚度、纵横向缩水率、纵横向湿膨胀率均有一定程度的影响。 水刺能量的计算与水针板喷水孔密度、水刺头内腔压力、水针孔水流量、纤维网速 度、纤维网重量及水刺头数相关。 4 水力缠结托网是实现纤维缠结和风格的重要工艺部件，其结构参数及编织材料 与非织造布性能、风格存在一定的关系，影响纤维聚集形态，对产品质量性能影响显 著。 5 水针板的材料应选择耐腐蚀的不锈钢，其硬度应符合喷水孑l 冷挤压成型的工艺 要求：喷水孔的孔型采用流线型时，水射流集束性好，能量更集中；喷水孔的加工精 度对细微水射流集束性影响较大。 6 传统水处理技术极易造成喷水板针孔的完全堵塞、部分堵塞和表面附着等堵 塞，极其严重地影响着产品质量，耗能，ta 劳动强度大，设备损耗严重。水处理 1 1 水力缠结技术的研究与应用摘要 技术已成为限制水力缠结工艺技术发展的主要瓶颈。 关键词：水力缠结，非织造技术，非织造布、水力缠结复合技术 i l l 作者：李洪 导师：李栋高 a b s t r a c t w a t e re n t a n g l i n gp r o c e s si sak i n do fn o n w o v e n sp r o c e s s i n gt e c h n o l o g y , b yw h i c hs t a p l ef i b e r s g ot h r o u g ho p e n i n g ，c a r d i n g , w e b - l a y i n ga n df i n a l l ye n t a n g l i n gw i t he a c ho t h e ru n d e rt h ea c t o f h i g h - p r a s s u r ef i n ew a t e rc o l a r n n s ( d i a m e t e r ：o 0 8 m m , 一0 1 2 m m ，p r e s s u r e ：0 b a r - - 6 0 0 b a t ) t of o r ma k i n do fn o n w o v e n sw i t hh i g hd e n s i t ya n ds t r e n g t h c a l l e ds p u n l a c e dn o n w o v e n s ，t h et e c h n o l o g y c o n s i s t so f t h r e ep a r t s ，i e w e b - l a y i n gp r o c e s s ，w a t e re n t a n g l i n gp r o c e s sa n dw a t e rt r e a t m e n tp r o c e s s - w a t e re n t a n g l i n gt e c h n o l o g yo r i g i n a t e di nt h e1 9 7 0 s ，a n dw a si n t r o d u c e di n t oc h i n ai nt h ee n do f t h e 2 1 ”c e n t u r y s i n c ei t si n c e p t i o n ，i th a se x p e r i e n c e d3 0y e a r so fd e v e l o p m e n t e s p e c i a l l yi nt h el a t e s t p e r i o d ，i td e v e l o p e dr a p i d l yo v e rt h ew o r i d w i d e a n da n di t so u t p u ti n c r e a s e d1 6 b o t hd o m e s t i ca n d f o r e i g nm a n u f a c t u r e r sa n dr e s e a r c h e r sh a v eb e e nd e v o t i n gt ot h er e s e a r c ho nt h et e c h n o l o g y h o w e v e r , s i n c et h ew a t e re n t a n g l i n gt e c h n o l o g yo n l yh a sas h o r tp e r i o do fd e v e l o p m e n t , i t sm a r k e ta n dt h e p r o p e r t i e so fi t se n dp r o d u c t s a r ef a rf r o mm a t u r e t h o s el e a d i n gm a n u f a c t u r e r sw h oh a v eb e e n p r o v i d i n gt h er e l e v a n te q u i p m e n t st oc h i n ah a v ec o n s t a n t l yu p g r a d e dt h e i rp r o d u c t i o ne q u i p m e n t s ， a n dt h ee q u i p m e n tu s e r sa r ed e v o t i n gt ot h ep r o d u c t i o nd o m e s t i c i z a t i o no fl a wm a t e r i a l sa n d e q u i p m e n t s ，a n dc o n s t a n t l ym o d i f ya n du p g r a d et h e i re q u i p m e n t sa c c o r d i n gt ot h e i ra c t u a ln e e d sw i t h av i e wo fi m p r o v i n gp r o d u c tq u a l i t y , i n c r e a s i n gp r o d u c t i o nc a p a c i t ye n dy i e l d i n gb e n e f i t s t h e r e s e a r c ho nw a t e re n t a n g l i n gt e c h n o l o g yc o v e r saw i d er a n g eo fa r e a sa n di ss y s t e m a t i ca n d s o p h i s t i c a t e d t h ew a t e re n t a n g l e dn o n w o v e n s ，s e r v i n ga sam a t e r i a l ，o f f e r ss u c hf e a t u r e sa ss o f t n e s s ，g o o d b r e a t h a b i l i t y , h y g i e n e ，g o o dm o i s t u r ea b s o r b e n c y g o o dd r a p a b i l i t ya n db a r r i e re t c a n di sa l w a y st h e t o pc h o i c ef o rm e d i c a la n dh y g i e n i cm a t e r i a lb o t hi na n da b r o a d 。i n n o v a t i o no fe q u i p m e n ta n d d e v e l o p m e n to f r a wm a t e r i a li sp r o c e e d i n gw o r l d w i d e ，w i t hd o m e s t i cp a r t i c i p a n t ss h o w i n gm o r eb r i s k s o m eh a v em a d eac e r t a i na c h i e v e m e n t s ，b u ts t i l lh a v eal o n gw a yt og or e g a r d i n gt e c h n o l o g y i n n o v a t i o na n dp r o d u c ti n n o v a t i o n ，a san e wt e c h n o l o g yt h a th a sl a r g er o o mf o rd e v e l o p m e n t , i ti s v e r yi m p o r t a n tt or e s e a r c ho nt h ew a t e re n t a n g l i n gt e c h n o l o g y t h er e s e a r c ho nr a wm a t e r i a l su s e di n t h i st e c h n o l o g ya n di t sp e r f o r m a n c et a r g e t s ，w e b l a y i n gs y s t e ma n di t sc o n f i g u r a t i o no f p r o e e s sp a r t s ， t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nw a t e re n t a n g l i n ga n dp r o d u c t i o nq u a l i t y , p e r f o r m a n c ea n dr e q u i r e m e n to f w a t e rn a l l s b e da n di t sw a t e rt r e a t m e n ts y s t e ma r ei n e d u c e di nt h i sp a p e r a n dt h ea u t h o r so p i n i o n so n t e c h n o l o g yi n n o v a t i o na r ep u tf o r w a r da n dt h er e s u l t so fi n n o 唧砒b n sa r ev e r i f i e d r e s e a r c ho nt h i st o p i cs t a r t e df r o mt h ee n do f2 0 0 0 ，a n dt h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o na l ed r a w nt h r o t i g h r e v i e w i n gn u m e r o u sd a t aa n dc o n d u c t i n gal o to f t e s t s ，p r a c t i c e sa n da n a l y s i s ： 1 t h ep e r f o r m a n c ea n dq u a l i t yo f f i b e rm a t e r i a l se x e m sc r i t i c a le f f e c to np r o d u c t i o np r o c e s sa n d p r o d u c tq u a l i t y t h ep e r f o r m a n c er e q u i r e m e n t s a l eh i g ht h a nt h ep r e v a i l i n gt e x t i l ef i b e rq u a l i t y s t a n d a r d sa n de x c e e dt h er e q u i r e m e n t so ft o pq u a l i t yp r o d u c t t h i st o p i ch a sf o r m u l a t e dt h eq u a l i t y s t a n d a r d sf o rt h es p e c i a lf i b e r sf o rw a t e re n t a n g l i n gt e c h n o l o g y ；f o rm e d i c a la n dh y g i e n ep r o d u c t s ，t h e w r i t e rh a sp u tf o r w a r dh i so p i n i o n so nt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ed e c r e a s eo fw h i t e n e s so fr a y o n p r o d u c ta f t e rh i g h t e m p e r a t u r es t e r i l i z a t i o na n dt h ep hv a l u e 2 t h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nm i l e r so fc a r d i n gm a c h i n ec o n t r i b u t e sp l a y sac r i t i c a lr o l ei nc a r d i n g o ff i b e r sa n do nt h ew e bq u a l i t y , a n dt h et y p eo fw i r ev a r i e sa c c o r d i n gt od i f f e r e n tr o l l e r so ft h e c a r d i n gm a c h i n eu s e dt om o o td i f f e r e n tp r o c e s sr e q u i r e m e n t s1 h et a wm a t e r i a l sa r ei m p o r t a n tt o w e b l a y i n gp r o c e s sa n dt h ec a r d e dw e bs e t sr e q u i r e m e n t st ot h et y p ea n dl e n g t ho ff i b e r s t h i st o p i c o f r e s e a r c hh o l d st h a tt h eo p t i m u ml e n g t ho f c h e m i c a lf i b e ri s3 8 m m - 5 1r n ma n dt h a to f n a t u r a lf i b e r s n ol e s st h a n2 1 r a m ；r a n d o mc a r d e dw e bc a l lc h a n g et h ed i r e c t i o no f f i b e ra r r a n g e m e n ti nt h ew e b ；t h e e f f e c to f c a r d i n gi sd i r e c t l yt i e dt ot h ee v e n n e s so f w e b c r o s s - l a i dw e bi st h em o s tr a t i o n a lp r o c e s si n t h ed r y - l a y i n gp r o c e s s e s ，a n di tc a nm e e tt h er e q u i r e m e n t so np e r f o r l n a n e et a r g e t so ft h es p e c i a l m d i c d 28 2 0 短绒率 1 6 r a m 8l o 4 结杂 粒i 克 6 08 0 5 棉结 粒克 3 04 0 6 w r 自度 8 5 7 酸碱度 4 4 p h 8 24 4 p h 8 2 8吸水时间 s66 9吸水量 g g 2 02 1 l o 表面活性物 m m22 l l 醚中可溶性 o 50 5 1 2 水中可溶物 0 5 0 5 1 3 干烘失量 88 1 4灼烧残渣 v b ，也形成剥取作用，如图3 2 所示。 a ：逆向剥取作用力大，纤维剥取力大。 b ：同向剥取作用力小，纤维剥取力小。 ( 3 ) 当两针面的针背相对时，对纤维有起出的作用。 2 纤维的运动方式： ( 1 ) 沿针运动：纤维在梳理及转移过程中，存在沿针运动。当纤维向针根方 向运动时，起抓取作用；当纤维向针尖运动时，起剥取作用。 ( 2 ) 绕针运动：大部分分梳作用都是纤维绕针运动的结果。绕针运动的影响 因素有：针的密度、辊间隔距、植针角度等。 3 负荷及分配： ( 1 ) 定义： 梳理机负荷即每平方米纤维的重量。 喂入负荷：工作辊单位面积从喂入辊上获取纤维的重量。 剥毛负荷：锡林单位面积从剥毛辊上获取纤维的重量。 返回负荷：纤维转出辊单位面积从纤维接收辊获取纤维的重量。 抄针毛负荷：在针根部，不参与梳理作用的纤维在大锡林上每平方米的克重。 参与梳理作用的负荷有喂入负荷、剥毛负荷和返回负荷。 ( 2 ) 负荷分配： 分配系数：分配出的负荷与机件上参与梳理的负荷之比。 影响分配系数的主要因素有梳理机各辊间的隔距和速比。合理的分配系数， 能使纤维得到较好的梳理。我司经过多年试验探索，确定了合理的分配系数，取 得了良好的梳理效果。为生产出高质量的非织造布奠定了基础。 4 杂乱： 一般梳理出的纤维网，纤维大部分沿纵向排列，经加固后横向强力低，难以 满足使用要求。因此，要得到一定纵横向强力比的纤维网则必须使纤维网中的 纤维排列发生变化，既存在一定量的横向或斜向排列的纤维。要达到此目的，需 对梳理成网之前的纤维进行杂乱梳理。一般机械成网的梳理机的杂乱方式有凝聚 水力缠结技术的研究与应用 第三章成网理论及其工艺 罗拉式杂乱和杂乱罗拉式杂乱，如图3 3 、3 - 4 所示。 图3 - 3 凝聚罗拉杂乱梳理机 图3 - 4 采用杂乱罗拉的杂乱梳理机 ( 1 ) 凝聚罗拉式在道夫之后安装一对凝聚罗拉，由于道夫与第1 凝聚罗拉、 第1 凝聚罗拉与第二凝聚罗拉之间存在着负牵伸使得纤维转移时被推挤到凝聚罗 拉的针齿上，由此作用，在纤维网成形中纤维变向，便可获得纵横向强力比得以 改善的纤维网。 ( 2 ) 与道夫间插入高速旋转的杂乱罗拉，杂乱罗拉与锡林针尖相对且同向 水力缠结技术的研究与应用 第三章成网理论及其工艺 旋转，依靠气流和针齿从锡林上提升纤维，并由于杂乱罗拉与锡林附面层气流在 三角区引起的湍流，使得纤维卷曲、变向。 ( 3 ) 可采取在锡林和道夫问插入高速旋转的杂乱罗拉，并在道夫后安装凝聚 罗拉的方法来生产杂乱纤维网。 图3 - 5 杂乱罗拉与凝聚罗拉联合应用的杂乱梳理机 3 2 2 成网针布的选择： 卜_ p 一 、vl 八、，、 i x o ：作用角 a ：齿高 ，o ：背角 丑；齿深 齿距 d 齿宽 c ：齿尖厚 图3 - 6 针布形态 针布的规格及型号直接影响所使用的纤维的梳理效果。适当的针布配置是形 成良好纤维网的硬件保证。因此在生产过程中，需根据产品特点选择适当的纤维 原料，并根据纤维特性合理配置针布。 每黯 查垄丝丝垄垄塑堡壅兰堕旦 蔓三童一堕里堡堡墨苎三苎一 l 针布形态：干法成网一般采用金属针布，其形态如图3 - 6 ： 2 针布配置原理： ( 1 ) 齿距： 纵向针密 影响握持间纤维力 纤长越长所需针密越小 经验上每根纤维至少约五根针握持，才不易滑脱 ( 2 ) 齿厚： 横向针密 针厚薄影响开纤的纤维粗细及根数 纤维越细所需针密越薄越多，针厚应越小。 ( 3 ) 齿密 纵向针密与横向针密的成积 若纤长变短时可增加纵向针密 若纤细变细时可增加横向针密 ( 4 ) 齿角 角度越小，作用力越大，大约在5 0 1 1 0 。之间 ( 5 ) 齿深 影响握持间的纤维根数 齿越深时容积越大，越容易握持较多的纤维，当然其产能越大，但对纤长损 伤越大。 本课题根据海南欣龙无纺股份有限公司生产状况和所使用纤维原料特点，曾 多次对针布工艺技术进行研究，对不同纤维原料和产品特性对多组试验数据分析， 最终确定了双锡林双道夫h 5 杂乱型梳理机的针布配置情况( 见表3 3 ) ，该针布配 置，不仅使该梳理设备能满足对牯胶、涤纶的梳理和成网，而且能对蚕丝和脱脂 漂白棉的纤维原料进行顺利的梳理和成网。 表3 - 3h s 型杂乱梳理机针布配置 i 齿高m m齿距i 1 1 1 1 1基厚l n l n齿角腹齿时2 i 大锡林原2 52 8o 5 7 84 6 0 水力缠结技术的研究与应用 第三章成网理论及其工艺 改 1 o 2 81 8 2 1o 6 5 0 87 2 8 24 2 0 - 4 8 0 杂乱辊 原3 21 2 7 0 9 48 05 4 1 原 4 224 20 9 45 02 8 3 工作辊 改 2 5 3 51 9 5 2 50 7 5 ，0 96 0 6 73 3 0 4 0 0 原4 22 8 81 0 76 82 0 9 剥取辊 改 1 5 - - 3 0 2 5 - 3 2 0 9 i 17 0 一5 1 5 2 0 0 原4 12 3o 85 0 3 5 1 道夫 改 3 2 - 4 5 1 9 5 2 3o 7 8 55 5 - 6 03 9 0 4 4 0 原 5 o 3 6 3 1 3 5 01 3 6 补偿辊 改4 5 5 02 5 - 3 20 7 0 87 0 7 8 3 0 0 左右 3 2 3 分梳作用对纤维网质量的影响及梳理机参数的设置 1 、喂入罗拉 2 、刺棍 3 、预开辊( 小锡林) 4 、( 前) i 作辊 5 、转移辊 6 、主镥林( 大锡林) 7 、剥取棍8 、工作棍 9 、上杂乱棍l o 、下杂乱棍 l l 、上道夫1 2 、下道夫 1 3 、第一下凝聚棍1 4 、第二下凝聚棍1 5 、下剥取棍 1 6 、第一上凝聚棍 1 7 、第= 上凝聚棍1 8 、弱取棍1 9 、上运输帘 2 0 、下运输帘 图3 - 7 双杂乱棍、双凝聚辊h 5 杂乱型梳理机m f l l 、梳理作用对纤维网均匀度的影响 本课题在研究过程中曾以t e n c e l 纤维为例，研究了梳理作用与纤维网均匀度的 关系，本试验以海南欣龙无纺股份有限公司h e r g e t 双杂乱棍、双凝聚辊h 5 杂乱型 梳理机作为主要研究设备。如图3 - 7 所示。由于杂乱型梳理机的梳理作用主要发生 在小锡林3 与前工作棍4 和大锡林6 与工作棍8 之间，本研究在其他工艺情况不变 的情况下，通过改变小锡林与前工作辊或大锡林与工作辊的速比( 线速度) 来取加 固后纤维网样并测量c v 值，以得到纤维网的均匀度情况，c v 值越小，其克重偏 差则越小，纤维网越均匀。根据梳理作用机理，两者的速比越大，其梳理作用也越 4 0 水力缠结技术的研究与应用 第三奄成网理论及其工艺 大，本试验得出了速比变化与纤维网c v 值的关系图( 见图3 - 8 ) 。 ( 0 ) 小锡林与前工作辊速比与c v 关系( b ) 大镉林与工作辊速比与c v 关系 图3 - $ 大、小锡林与其工作辊速比与产品c v 值关系图 首先，当纤维层由喂入辊进入输理机后，所有原有参数不变，笔者将小锡林与 前工作辊和大锡林与工作辊的速比调至较低值。纤维层进入梳理机后，经过水刺加 固沿纵向取得第一个样品( 沿横向5 个等点样) ，并测的克重不匀率o f 均值) ，此 后，每改变一组速比取一次样。由于t e n c e l 纤维没有永久的卷曲度，在实际使用 过程中，表现出抱合明显不足、可纺性差的特点，对开松与梳理度非常敏感，极易 梳理，在不同速比的情况下，c v 值有定的变化，如图3 - 8 ( a ) 所示，随着小锡 林与前工作辊速比的增加，c v 值则越大，因此，在实际操作中要获得较好的纤维梳 理效果和较均匀的纤维网是通过提升前工作辊的线速度而获得的。当c v 值较小且 纤维梳理效果较好时( 实际生产是通过掌握纤维梳理效果丽定) ，笔者再调节大锡 林与工作辊的速比，同样得到大锡林与工作辊速比与产品c v 值的关系，如图3 8 ( b ) 。 c v 值是纤维网均匀度的表征指标，纤维网均匀度的好坏直接影响产品的均匀 度，除外观外，还影响到产品的断裂强力、撕裂强力，以及收缩性等物理机械性能， 是生产过程中的一个重要的中控指标，在把握和衡量纤维网均匀度过程中，除了要 求c v 值较小外，在实际生产中还要观察纤维经梳理后是否伸直，能否得到了充分 分梳，形成的纤维网呈三维空间均匀分布且结构紧凑这样才能使纤维网外观均匀， 纤维彼此的接触点多。 2 、梳理工艺参数的设置 由梳理机原理可知，锡林与工作辊组成的分梳区是梳理机的核心部分。锡林的 4 l 水力缠结技术的研究与应用 第三章成网理论及其工艺 速度是首先要确定的工艺参数，特别是大锡林的速度，锡林速度越大，其针布上的 纤维分布就少，负荷小，纤维的分梳效果好，但锡林转速根据电机转速、设备稳定 性和生产的原材料所决定的【2 1 。当大锡林上纤维量超过其最大负荷量时，纤维网会 出现白点、折皱、云斑等现象，而大锡林的最大负荷又与大锡林上的针布状态和大 锡林的速度有关。般而言，梳理产量愈高，太锡林速度则愈高。 本课题根据实际生产情况，对锡林的速度均采用预设的形式，如h 5 型杂乱梳 理机的小锡林一般预设为5 5m m i n - - 6 5m m i n ，大锡林一般预设为 8 0 0 m m i n 1 3 0 0 m r a i n ，是工作辊速度的1 0 - 1 5 倍，然后再是纤维梳理情况调节。确 定锡林速度后，在调节大锡林与其工作辊的速比，以后在根据需要杂乱情况调节杂 乱辊、凝聚辊、剥取辊、道夫及上、下输送网帘的工艺速度。 3 2 4 成网工艺： l 梳理机输出的薄网 2 袖尉帘 卜补偿帘 4 铺网帘 卜成阿帘( 输出帘) 6 纤维网 图3 - 9 四帘式铺叠成网流程示意图 机械成网有三种形式：一种是把梳理机输出的纤维薄网直接进行加固，如图3 7 所示，该方法多用于医用卫生材料和擦拭材料的生产，产品具有克重轻、薄、柔软 等特点。第二种是将梳理机输出的薄网通过一定的方法铺叠成一定厚度的纤维网， 再进行加固，如图3 - 9 所示四帘式铺叠成网机成网，该成网方式多用于合成革基布， 具有克重相对高，产品强度大，纵横向强力接近。第三种是通过机械手段使纤维网 中的纤维达到一定程度的杂乱排列后成网。 根据本课题实验得出，水刺工艺在实际生产过程中主要采用杂乱梳理成网，通 常采用都是杂乱型梳理机，如双杂乱双道夫，单杂乱双道夫等等。当纤维由速度较 水力缠结技术的研究与应用第三章成网理论及其工艺 高的罗拉被剥取到速度较低的罗拉时，产生凝聚作用，使原来沿机器输出方向排列 的纤维( 如图3 1 0 所示) 改变排列状态，由原来伸直平行排列状态改变为弯曲、扭 曲或弯钩状排列，如图3 - 1 l 所示。 ( a ) 弯曲排列 图3 - 1 0 伸直平行持列的纤维 ，一、，_ 、， 、 ，、：， ，、厂、， 一 = ：一 ( c ) 弯钩排列 扭曲排列 图3 - l l 杂乱捧列的纤维 杂乱型梳理成网机( 简称梳理机) 有h 型和k 型两种( 如图3 - 1 2 所示) 。他们 都是通过杂乱成网的，即当纤维由高速旋转的杂乱辊剥取至速度相对较低的另一杂 乱辊时，速度差造成纤维网中纤维排列状态发生变化，呈扭曲、弯钩及弯曲状，而 且星三维空间排列。 水力缠结技术的研究与应用 第三章成网理论及其工艺 ( a ) h 型梳理机 ( b ) k 型梳理机 图3 1 2 杂乱辊梳理机 不管是h 型或 k 型梳理机，均无 法使纤维网的纵横 向强力比达到1 5 以下，为了使某些 产品达到较低的 值，必须采用交叉 铺网工艺才能满足 特殊产品的技术指 标要求。 在水刺生产 工艺中，如果采 用交叉铺网工艺 ( 如合成革基布 的生产，其纵横 向强力比达到 1 5 以下) ，交叉 铺网工艺将铺成 的纤维网与梳理机的输出纤维网呈直角配置，从而使输出纤维网中的纤维排列方向 由纵向变为近似横向排列，其值为【( ，r ，2 ) - t g ( v 拄一) 】，如图3 1 3 所示。 i l - ( v 月) ( b a ) 式中：n 一纤维网铺网层数 v 一往复帘的线速度( m m i n ) v 月一成网帘的线速度( m m i n ) a 一成网帘的输出网宽度( m ) b 一梳理机的输出网宽度( m ) 查查塑堕垫查塑堡室量堕旦 蔓三重j 型婴墅箜墅曼三! ! 一 矿韭；k 一卫一 二蕊剩v 图3 1 3 交叉铺两示意图 在 此基础 上需对 纤维网 加以适 当的纵 向牵伸。 杂乱牵 伸机的 工作原理为多级小倍数的牵伸，使纤维网中的原来呈横向排列的纤维向纵向移动 同时使输出纤维网的定量减少。杂乱牵伸机的牵伸率以下式表示： 牵伸机的输出速度牵伸机的输入速度 牵伸率( ) = i 函萄i 菊磊磊i i 一1 0 0 表3 - 4 为产品克重与纤维网纵横强力比的情况，表3 - 5 为梳理机、铺网机和牵 伸机的工艺配合试验情况。从试验中可发现，合理提高梳理机的出网定量，合理组 合牵伸机牵伸率，才能最佳发挥梳理机、铺网机和牵伸机的组合效率和生产能力蚰。 表3 - 4 产品克重与纤维网纵横向强力比情况 杂乱梳理童交叉铺网杂 杂乱辊速比l 定量g m 2 - 平行网 t p 5 l 接成网乱牵伸 上杂乱 1 86 0 l4 6 12 7 51 3 0 ：l1 4 0 ：l 2 05 ，9 34 01 3 1 ：li 3 2 ：1 2 25 9 l4 01 3 l ：11 3 2 ：1 2 55 7 42 6 i1 7 8 1 3 2 ：l1 3 3 ：1 3 05 2 02 5 4 1 6 41 3 l ：l1 3 2 ：l 3 55 1 02 5 01 5 31 3 0 ：l1 3 2 ：1 4 02 4 7t - 4 7 1 3 2 ：11 3 2 ：1 5 72 0 61 3 6】3 2 ：l 1 3 2 ：l 7 04 7 02 0 11 3 l i 3 2 ：l1 3 2 ：l 9 0 1 9 4 ( k ) 1 2 9 1 3 2 ：11 3 2 ：1 水力缠结技术的研究与应用 第三章成网理论及其工艺 备注：k 指k 型梳理机，其余为h 型梳理机。 表3 5 梳理机、铺网机和牵伸机的工艺配合情况1 5 】 梳理机输 牵伸机输 产品定量( g m 2 ) c v 值 出定量 铺网层数入定量 ( g ，m 2 ) ( m 。) 牵伸率5 0 牵伸率1 0 0 ( ) 4 ( 6 1 0 )4 0 2 0 1 06 ( 6 1 5 )6 04 03 0 4 一r 5 8 ( 8 1 0 )8 05 3 3 3 4 0 4 ( 4 1 0 ) 6 04 03 0 1 5 6 ( 6 1 5 ) 9 06 04 53 5 4 5 8 ( 8 1 0 )1 2 08 06 0 4 ( 4 1 0 )7 24 83 6 1 8 6 ( 6 1 5 )1 0 8 7 25 4 3 5 4 0 8 ( 8 1 0 )1 4 49 6 7 2 4 ( 4 1 0 )8 85 8 6 7 4 4 2 2 6 ( 6 1 5 )1 3 28 86 63 ，o 4 o 8 ( 8 1 0 ) 1 7 61 1 7 3 38 8 水刺技术的成网工艺可以采用杂乱梳理直接铺网，也可以采用交叉铺网，实际 生产工艺中，我们根据产品情况来选择铺网方式。采用交叉铺网除了能达到上述的 优点外，同时具备以下特点： ( 1 ) 根据最终产品幅宽要求，由铺网机调整产品幅宽，减少边角料。降低原 料成本。 ( 2 ) 交叉铺网可改变纤维网内纤维排列方向，尤其是减少纵横向强力比之差， 必要时可使产品的横向强力高于纵向强力，这是其它工艺无法达到的。 ( 3 ) 提高产品的克重，单台梳理机直接成网最大定量范围为6 5 8 0 9 m 2 。 3 3 本章小结 水刺非织造布的成网工艺研究与实践表明： ( 1 ) 梳理机各工艺辊之间的相互作用对纤维的梳理和成网的质量有重要的关 系，笔者提出了一些理论、实践经验数据和曲线，可用于生产过程中梳理成网的理 水力缠结技术的研究与应用 第三章成网理论及其工艺 论指导和借鉴。 ( 2 ) 对于不同工艺要求的梳理机工艺辊应当采用不同的针布，本研究对h 5 型 杂乱梳理机进行了创新，并根据本研究理论成果选用了一套合理、科学的针布，实 践证明，实用可行，并利用该配置开发了系列产品，如蚕丝、漂白棉等产品。 ( 3 ) 纤维原材料对成网工艺非常重要，梳理成网对纤维的种类及其长度有一 定要求，本研究认为化纤长度在3 8 m m - 一5 1 m m 最适宜，天然纤维长度不得小于 2 1 m i l l 。 ( 4 ) 杂乱梳理成网能改善纤维网中纤维的排列方向，笔者研究了纤维网中各 种纤维的形态，并提出改善纤维排列，提高产品质量的措施。 ( 5 ) 梳理机的梳理作用的好坏与纤维网的均匀性有直接的关系，关键在于梳 理作用运用的好坏，笔者曾做了大量的试验，提出了梳理强度与均匀性的关系。 ( 6 ) 交叉铺网是干法工艺中较为合理的工艺，可满足m d c d 、 尼，纤维即向编织丝凹处运动。 当纤维由a 处运动至b 处，水针射流由于摩擦引起能量损耗，速度由圪( m s ) 降至呢( m s ) ，同时由于水针射流在运动过程中扩散而导致作用于纤维的流量减少， 则n r 。当n 凡时，纤维 即停止向编织丝凹处运动。 f o 图5 - 4 水针对曲面上纤维的作用力 由以上分析而知，在水刺非织造材料工艺过程中，纤维向水刺托网聚酯丝交织 凹处运动集聚，造成编织丝凸处无纤维雨形成网眼，其主要影响因素是水针射流的 速度和流量适当提高水压可使水刺法非织造材料的网眼变得清晰。编织丝凹凸尺 寸差异与纤维网定量及密度的配合也是非常重要的，采用不同租细的聚酯丝相间排 水力缠结技术的研究与应用第五章水刺托网的分析及其对产品佳能自堕多堕 列编织或采用特别的编织结构可使水刺托网凹凸尺寸差异变大，凹处容积变大，容 纳纤维的能力加大。则水刺非织造材料的网眼加大，接触水刺托网表面产生凹凸起 伏的立体效果。采用目数很大的水刺托网( 较平整) 以及纤维网定量很大时，则水 刺法非织造材料不会形成清晰的网眼。 5 2 水刺托网结构性能对产品质量的影响 水刺托网是缠结工艺中的关键工艺部件，由于直接影响纤维网的拉伸断裂，因 此，我们首先应当分析水刺非织造材料的拉伸断裂特征。 5 2 1 浅析水刺非织造布拉伸断裂特征 在介绍水刺托网结构对产品质量影响之前很有必要对水刺非织造布的拉伸断裂 特征进行描述。已知，水刺非织造布可以看作是纤维柬的集合体，且纤维束中的纤 维是相互缠结和钩结在一起的。 ( m m ) oo l 、纵向条样拉伸曲线 2 、横向条样拉伸曲线 圈5 - 5 、普通水刺非织造布拉伸曲线 当水刺非织造布条样在强力机上受拉伸负荷时，首先，受拉伸纤维的非缠绕部 分由弯曲状态逐渐伸直。纤维在伸直的过程中产生一个垂直于拉伸方向的力使纤维 相互间因拉伸而挤压，纤维之间的摩擦力增加，因此，拉伸力应不断增大以克服不 断增强的摩擦力。当纤维相互紧密挤压，非缠绕部分基本伸直后，随着拉伸负荷的 6 l 加觚如如加。 水力缠结技术的研究与应用第五章水刺托网的分析及其对产品性能的是塑 增加，纤维发生了相对的滑移，缠结和钩结结构始遭破坏或纤维逐根发生断裂。当 缠结和钩结结构全部遭破坏或纤维逐渐断裂时，纤维束即断裂解体。另方面，拉 伸使条样中非受拉伸负荷作用的纤维束( 即垂直于拉伸方向上的纤维束) 受到挤压 而发生显著的弯曲，从而使整个条样系统中的纤维都因拉伸而相互间摩擦力增加， 系统抗拉伸力增加，拉伸力逐渐加大。 拉伸的过程中，条样发生了结构形变和纤维缠绕结构的逐渐解体，使其产生某 种径向力，整个条样系统的纤维由两边向中间靠拢，条样发生束腰状的形变，条样 逐渐变薄。某一纤维束断裂，拉伸负荷继续分布到其它纤维束上，当纤维束逐一全 部断裂时，水刺非织造布条样即宣告断裂。 由图5 - 5 纵横向条样的拉伸曲线可明显看出：纵向条样拉伸断裂强力大而拉伸 长度短：横向条样拉伸断裂强度小而拉伸长度长，这是由于水刺非织造布在生产过 程中受到纵向的无限拉伸使纵向纤维排列较为紧密，纤维间的摩擦力较大，纤维的 伸直状态较横向好，及纵向条样上受拉伸纤维数远多于横向，水刺非织造布纵向的 纤维缠结和钩结结构较横向紧密的原因。 由于水刺非织造布拉伸断裂特征曲线集中表现了各项断裂指标的大小或变化情 况，如，直观可得到断裂强度和断裂长度；曲线以下的图形( 图2 一1 2 “1 ”中o a b ， “2 ”中o a b c ) 的面积表示条样断裂时拉伸力对条样所做的功，即为拉件断裂功，再 根据条样截面积和夹持长度得知断裂功比；断裂长度的大小，对于同样规格的条样 可得知件长率孰大孰小。根据水刺非织造布拉伸条样的拉伸断裂特征分析结果，我 们可得知：除了纤维以外，水刺非织造布的拉伸断裂性能可以认为是由纤维排列的 紧密度、纤维间的缠结和钩结效果、拉伸系统的纤维数、及拉伸过程中纤维滑移的 形式所决定。 5 2 2 水刺托网对产品质量的影响 5 2 2 1 托网开孔率影响了纤