（纺织材料与纺织品设计专业论文）网眼水刺非织造布伸缩性的研究及涂层后的性能分析[纺织材料与纺织品设计专业优秀论文].pdf

摘蔓 网眼水刺非织造布伸缩性的研究及涂层后的性能分析 摘要 非织造布是纺织行业中的一个新兴领域，它用途广泛， 发展迅速，被誉为“朝阳工业”。然而，由于常规非织造布本 身没有弹性，因此在需要弹性的用途上，其使用就受到了限 制。如何改善非织造布的伸缩性，进一步扩大它的应用范围， 使其更好地为国民经济服务，则是一个非常有意义的课题。 本论文分为三部分，主要探索托网帘结构、水刺工艺以及p u 涂层处理对水刺非织造布伸缩性的影响，研究影响的基本规 律，以供开发伸缩性水刺非织造布及其涂层产品参考。 在论文的第一部分中，采用两种不同目数的托网帘，在 相同的工艺条件下得到两种不同的水刺非织造布，对制品试 样的测试分析表明：托网结构影响水刺非织造布的伸缩性， 托网目数较大时，生产的水刺非织造布中纤维互相交织并挤 压，其结构一般都比较稳定，具有较好的抵抗外力作用变形 的能力，但延伸性差且拉伸后结构容易破坏，因而回复性也 较差；相反，托网目数较小时，生产的水刺非织造布中纤维 部分形成圈状结构，当受到外力作用时，组成线圈的纤维相 互之间有一定程度的转移性，因此，一般具有较好的延伸性 和较大的弹性回复率。 论文的第二部分，采用正交实验设计方案，探讨了交叉 铺网层数、纤网定量和水刺压力对水刺非织造布的伸缩性、 透气性及拉伸断裂强力的影响，分析结果表明：交叉铺网层 数对水刺非织造布的拉伸断裂强力和伸缩性影响均高度显 著，对透气性影响显著；纤网定量对拉伸断裂强力和透气性 影响均高度显著，对伸缩性影响显著；水刺压力对于拉伸断 裂强力、伸缩性和透气性均处于最次要影响因素；不经过交 东华大学硕上学位论文摘要 叉铺网的梳理网，纤网定量为6 0 9 m 2 ，水刺压力为 2 0 b a r + 4 0 b a r ( 两道) 时，所生产的水刺非织造布的综合效果 较优。 在论文的第三部分中，首先在树脂和工艺均相同的条件 下分别对网眼及平纹水刺非织造布涂层，测试分析表明：小 网眼及平纹水刺非织造布经p u 涂层整理后其伸缩性均得到了 改善，前者涂层后其定负荷回复率和伸长率均较后者的涂层 产品大；同时讨论了涂层前后织物拉伸性能的变化，涂层后 断裂强力增加，断裂伸长率降低；最后采用正交实验对小网 眼样布涂层，得出较优的涂层工艺。 通过这些研究，解决了相关生产工艺中的理论和实际问 题，对伸缩性非织造布发展，推进产、学、研的结合有着重要 的现实意义。 关键词：水刺非织造布，托网帘，水刺工艺，涂层，伸缩性 东华人学帧i 学位论史英义捅监 s t u d yo ne l a s t i c i t yo fa p e r t u r e s p u n l a c e dn o n w o v e n sa n dt h ea n a l y s l so f t h e i rc o a t e dp r o d u c t s p r o p e r t i e s a b s t r a c t n o n w o v e ni san e wf i e l do ft h et e x t i l ei n d u s t r y n o n w o v e n f a b r i c sa r eu s e di nav e r yw i d ev a r i e t yo fa p p l i c a t i o n sa n dt h e i r g r o w t hc o n t i n u e sa tas t e a d yr a t e ，h o w e v e rc o m m o nn o n w o v e n f a b r i c sh a v en oe l a s t i c i t ya n dt h ea p p l i c a t i o n sc a nb el i m i t e d w h e ne l a s t i c i t yi sd e s i r a b l e h o wt oi m p r o v et h ee l a s t i c i t yo f n o n w o v e nf a b r i c st ob r o a d e nt h e a p p l i c a t i o n a r e ai s v e r y s i g n i f i c a n t t h eo b j e c to ft h i sp a p e rt h a ti sd i v i d e di n t ot h r e e s e c t i o n si st os t u d yt h ee f f e c t so ft h es t r u c t u r eo fi m a g et r a n s f e r d e v i c e ，w a t e r j e tp r o c e s sa n dc o a t i n g o nt h ee l a s t i cc h a r a c t e r i s t i c a n do t h e rp r o p e r t i e s i nt h ef i r s t s e c t i o n ，t h ep r o p e r t i e s o ft h e s p u n l a c e d n o n w o v e n sf o r m e dw i t ht w ok i n d so fd i f f e r e n ti m a g et r a n s f e r d e v i c ea r et e s t e da n da n a l y z e d t h es t u d ys h o w st h a tt h ek i n do f i m a g et r a n s f e rd e v i c ea f f e c t se l a s t i c i t yo fs p u n l a c e dn o n w o v e n f a b r i c s 。w h a t s m o r e ，t h ee l a s t i c i t yo ft h ef a b r i cu s i n g h i g h d e n s i t yi m a g e t r a n s f e rd e v i c ei sw o r s e ，a n dt h ee l a s t i c i t yo f t h ef a b r i cu s i n gl o w - d e n s i t yi m a g et r a n s f e rd e v i c ei sb e t t e r ， i nt h es e c o n ds e c t i o n ，ac r o s s e de x p e r i m e n ti s d e s i g n e dt o s t u d yt h ee f f e c t so ft h el a y e r so fc r o s sl a y i n g ，b a s i sw e i g h ta n d w a t e rp r e s s u r eo nt h ep r o p e r t i e so fe l a s t i c i t y ，b r e a t h a b i l i t ya n d t e n s i l es t r e n g t h t h es t a t i s t i c a lr e s u l t ss h o wt h a tt h el a y e r so f c r o s s 1 a y i n g h a v eah u g ei m p a c t o nt e n s i l e s t r e n g t h a n d e l a s t i c i t y , a n da f f e c tt h eb r e a t h a b i l i t y ；w h i l eb a s i sw e i g h th a sa h u g ei m p a c to nt e n s i l es t r e n g t ha n db r e a t h a b i l i t y ，a n d a f f e c t s e l a s t i c i t y 。w a t e rp r e s s u r e i st h em o s tu n i m p o r t a n tf a c t o r t o e l a s t i c i t y ，b r e a t h a b i l i t ya n dt e n s i l es t r e n g t h t h ep a r a m e t e r so f t h en o n w o v e np e r f o r m a n c eo p t i m i z a t i o n a r ec a r d e dw e b ，t h e b a s i sw e i g h t6 0 9 m 2 ，a n dw a t e rp r e s s u r e2 0 b a r + 4 0 b a r i nt h et h i r ds e c t i o n ，e l a s t i c i t i e so ft h et w ok i n d so fc o a t e d f a b r i c sw i t hd i f f e r e n ts u b s t r a t ea r em e a s u r e d ，t h er e s u l t ss h o w t h a ta f t e rc o a t i n gt h ee l a s t i c i t i e so ft h et w of a b r i c sb e c o m e b e t t e r ，t h ee l a s t i c i t ya n de l o n g a t i o no ft h ec o a t e df a b r i cu s i n g a p e r t u r es p u n l a c e dn o n w o v e n sa ss u b s t r a t ei sb e t t e rt h a na n o t h e r o n ew h e nl o a di sc o n s t a n t a n dt h et e n s i l ep r o p e r t i e so fc o a t e d f a b r i ca n du n c o a t e df a b r i ca r et e s t e d ，a f t e rc o a t i n g ，t e n s i l e s t r e n g t ho ff a b r i ci sr a i s e d ，b u tb r e a k i n ge l o n g a t i o ni s r e d u c e d f i n a l l y ，t h eo p t i m i z a t i o nc o a t i n gp r o j e c ti sf o u n du s i n g ac r o s s e d e x p e r i m e n t t h r o u 曲t 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 d p r a c t i c eo fp r o d u c i n ge l a s t i cs p u n l a c e dn o n w o v e n sa r e s o l v e d t h e s er e s e a r c h e sh a v ea n i m p o r t a n ts i g n i f i c a n c e f o rt h e d e v e l o p m e n to fe l a s t i c n o n w o v e n p r o d u c t s a 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 y i n l i n gc a of t e x t i l em a t e r i a l s & f a b r i cd e s i g n ) s u p e r v i s e db yp r o z h e n h u a n gy u k e y w o r d s ：s p u n l a c e dn o n w o v e n s ，i m a g et r a n s f e rd e v i c e ， w a t e rj e tp r o c e s s ，c o a t i n g ，e l a s t i c i t y 附件一： 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是 本人在导师的指导下，独立进行研究r j 二作所取得的成果。除文中已明确注明和 引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品及 成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名 营艰豉 日期；o ，年1 1 月妒日 附件二： 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校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被杏阅或借 阅。本人授权东华犬学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密团。 学位论文作者签名：茸髅 日期：2 略年蹦j 日 指导教师签名：桫 日期：6 r 年f 。月加日 东牛人学帧l 学位论史 第一章绪论 第一章绪论 第一节问题的提出及来源 非织造靠的生产是纺织行业中的一个新兴领域，它用途广泛，发 展迅速，被誉为“朝阳工业”。然而，由于常规非织造白本身没有弹性， 因此在需要弹性的用途上，其使用就受到了限制。如何改善非织造材 料的伸缩性，进一步扩大非织造御的应用范围，使其更好地为国民经 济服务，则是一个非常有意义的课题。对于伸缩性非织造材料的研究 和应用是在上世纪后十几年才逐渐发展起来的，目前整体上还处于一 个初始阶段，但研究丌发越来越得到重视，特别是在美国、日本。 第二节伸缩性非织造布的研究及应用现状 一，伸缩性非织造布的应用状况 1 、服装方面 随着非织造技术的发展，产品性能的进一步改善和消费者生活水 平的提高，伸缩性非织造布在“用即弃型”内衣服装材料领域越来越 受到青睐。其制成的服用品，伸缩性和手感性能优越，可增加穿着和 使用的舒适性，满足服用要求。 2 、医用防护方面 伸缩性非织造布用作一系列防护产品，如手术衣、工作服、实验 室服装等，与没有拉伸回复性的产品相比，其舒适性好得多。伸缩性 非织造布还用做医用绷带、膏药基御等，良好的伸缩性使得伤口处在 一定的作用力下，易于愈合，疤痕也小，并可使人体活动不受限制， 且可有效防止因固定而造成的充血、阻塞及血液循环的紊乱。 3 、其他方面 东华丈学顾士学位论文 第一章绪论 伸缩性非织造布在手套、成人失禁产品腰带、防滑材料与垫席衬 ( 利用其防滑性) 等方面也得到了广泛的应用。在用于手套时，使触 觉敏感，操作精确，感觉舒适，这对操作精度要求较高的制药和电子 工业是十分重要的。 二、伸缩性非织造布的研究现状 由于伸缩性非织造布可应用于纺织、服装、特殊用途纺织品等各 种用途上，因此人们一直致力于应用各种技术来生产伸缩性非织造布。 伸缩性非织造布的生产方式主要为三种：( 1 ) 使用聚合物弹性体原料， 以非织造加工方法( 针刺、热粘合、纺粘、熔喷、水刺等) 制成伸缩 性非织造布；( 2 ) 采用弹性原料和非弹性原料混合或复合的工艺生产伸 缩性非织造布；( 3 ) 采用非弹性纤维原料通过改变纤网结构，使其伸缩 性得到一定的改善。 1 、使用聚合物弹性体原料生产伸缩性非织造布 日本东京的k a n e b ol i m i t e d 公司通过一种介于纺粘与熔喷之间 的交叉工艺( 把长丝进行叠层) 生产出热塑性聚氨酯弹性非织造布，所 用的聚氨酯树脂由脂肪族或芳香族二异氰酸盐、聚合二醇与链增长剂 组成。该材料在成纤接触点处靠自身的热熔融胶合在一起，具有优异 的柔软性、粘结强度和空气渗透性，适合用作粘合布及服装辅料。 聚醚酯、聚苯乙烯基等热塑性弹性体也用于生产弹性非织造布， 但和热塑性聚氨酯弹性体一样，价格较昂贵，因此，限制了其产品的 开发应用。美国d o w 化学公司最近研制出采用相对廉价的聚烯烃材料 生产弹性非织造布的技术。该技术采用的原料为均匀支化的线型乙烯 聚合物，但不包括采用齐格勒( z i e g l e r ) 聚合法生产的聚合物和密度 0 9 1 5 9 c m 的线型聚合物等。利用这种烯烃聚合物，再通过适当的 非织造布生产工艺，即可生产出弹性纺粘非织造布或弹性熔喷非织造 布。 采用纯弹性原料能从根本上解决非织造布的弹性问题，然而，单 纯的采用弹性体生产非织造材料造成成本偏高，聚醚酯、聚氨基甲酸 酯的本体聚合物的价格分别为1 0 美元磅、3 5 0 美元磅，嵌段共聚 2 东牛人学硕i 学位论义 第一章绪论 物1 8 0 一2 0 0 美元磅。而且弹性原料的物理性质会给加工带来一定 的困难，由于较高的熔体粘度、较差的热稳定性或材料工艺状况，当 按聚合物纺丝成网工艺把这些弹性聚合物在熔态下挤出时，其生产速 率通常较低，一些专利给出的例子表明，典型的过滤及卫生用聚丙烯 熔喷白生产速率为0 6 一1 5 克孔分，而以苯乙烯一乙烯一丁二烯一 苯乙烯( s e b s ) 与聚乙烯的混合物生产熔喷御时其生产速率低至0 5 克孔分，聚醚酯低至o 15 0 2 5 克孔分。 2 、采用弹性原料和非弹性原料混合或复合工艺生产伸缩性非织造布 w i s n e s k i t o n yj 等3 以聚醚酯弹性纤维和均匀分御其中的非弹性 纤维或特殊材料为原料制得弹性非织造布。其中非弹性纤维的质量百 分比为l 一4 0 ：特殊材料的质量百分比为1 一8 0 ，可以是活性炭 或高吸收性粉末。该原料所得弹性非织造和断裂仲长率为2 0 0 一5 0 0 ，具有良好的弹性和易曲性，可用作医用弹性绷带。其中特殊材料 的加入使得该非织造材料对伤口渗出的体液具有良好的吸收能力。 d e s m a r a i st h o m a sa 等“1 将2 0 - 5 0 的脂肪酸或脂肪醇和5 0 一8 0 的a b a 型嵌段共聚物( a 组分是聚苯乙烯类，b 组分是聚乙一 丁烯) 弹性体用熔喷法混合挤出制得弹性非织造布，断裂伸长率为5 5 0 一7 7 0 ，具有良好的弹性和强度，可用作医用绷带。 q u a n t r i l l et h o m a se h3 及s u z u k im i g a k u ( j p ) 盯1 等均采用弹性 网与纤网并网复合的方式，制成横向具有良好弹性的非织造布。i i 者 将纤网置于弹性网的上表面与下表面，然后对这三层复合结构通过水 刺设备进行水力缠结而完成；后者则是把弹性片料和非织造伟由不连 续粘合点纹连结在起。在水刺缠结过程中，弹性网横向处于张力央 持状念。完成缠结后，将其放松，弹性网开始收缩，并达到松弛状态， 再将非织造布进行烘燥，获得成品。由此获得的非织造布在横向上具 有良好的弹性，而纵向为非延展性的。亦可在纤网中掺含一部分热粘 合纤维( 双组分皮芯或均聚物粘合纤维) ，使其与基质纤维及弹性网均 匀地缠结在一起，随后进行干燥过程。纤网经过热粘合，使其中的粘 合纤维发挥作用。出于采用水力缠结及热粘合相结合的方法，这种非 东华大学硕士学位论文 第一章绪论 织造布具有较高的强力。 把普通原料与弹性原料相混合或复合降低了纯弹性材料的加工难 度，增加了材料的使用性能，同时降低了生产成本，经济效益更佳。 3 、采用非弹性纤维原料通过改变纤网结构改善伸缩性 典型的非织造材料通常呈单纤维组成的网络状结构，要达到结构 稳定，必须通过施加粘合剂，热粘合作用，机械缠结等手段予以加固， 因此。非织造布的基本结构由纤网与加固系统共同形成。 试样纵向受到拉伸时，材料结构产生变形，当材料继续拉伸达到 结构变形极限状态( 结构形变极限状态见图1 2 中a ，b 成一直线，a 和c 之间夹角2b7 为0 。) ，此时，纤网结构变形达到最大值。根据纤 网排列结构的分析，建立非织造布的结构模型，模型中a 纤维和c 纤维 之间的夹角为20 ，a b 长度相等a d ，c b ，为一种菱形结构，图1 1 、 图l 一2 分别为纤网松弛状态以及纵向受到拉伸状态的模型。 f f d 图卜1材料结构原始状态图卜2 材料纵向受到拉伸 当达到极限状态时纤网在纵向拉伸时的形变量为： l = ( a - a c o sb ) + ( b - b c o sb ) = ( a + b ) ( 1 c o s0 ) 试样横向受到拉伸时，材料结构产生变形，当材料继续拉伸达到 结构变形极限状态( 结构形变极限状态见图1 4 中a ，c 成一直线，a 4 ，抖抖w， 东o 人学坝j 学位论义 第一章绪论 和c 之i 日j 央角2b 为1 8 0 。) ，此时，纤网结构变形达到最大值。图l 一3 、图l 一4 分别为纤网松弛状态以及横向受到拉伸状态的模型。 结构原始状态图1 4 材料横向受剑拉伸 m d 当达到极限状态时纤网在横向拉伸上的形变量为 l7 = ( a 一8 , 8 inb ) +( b b s i nb ) = ( a + b ) 卜s i n l 3 贝么l7 一么l = ( a + b ) c o s ( b ) 一s i n ( b ) 当0 。 0 ， 即l7 彳l ，横向上的形变量大于纵向上的形变量 于是，在这样的菱形结构中，当纤网被拉伸到结构变形的极限位置 时，纤网在横向上的形变量，由于结构上的优势，要大于在纵向上的 形变量，此时纤网在横向上有更好的拉伸回弹性能。 但是当拉伸量超出结构极限时，纤网结构遭到破坏，纤维丌始从粘 结点或缠结点滑移。此时，在纵向上，大部分拉伸负荷被纤维所承担， 纤网的拉伸回弹性能主要受纤维本身的性能所影响，拉伸到定伸长时， 除一部分纤维发生断裂，其余都可以有不同程度的回复。而在横向上， 纤网的拉伸回复性能主要受到纤网结构的影响，当拉伸超出结构变形 的极限，纤网结构就遭到破坏，大部分纤维从粘结点发生滑移，少数纤 维断裂，纤网便无法回复。 通常可从组织结构和纤维排列结构两个角度来改善非织造南的伸 东华大学硕士学位论文第一章绪论 缩性，其机理为卷曲纤维及定型纤网的记忆功能。b a r k e rl i s ap 等”3 通过改变纤网组织结构，经如下工艺流程：梳理成网一交叉铺网一网 层牵伸一预湿一正反面多道水刺一花纹水刺一干燥成形，分别生产出 单位面积重量为2 6 、2 4 盎司码2 ，横向具有一定伸缩性的水刺网眼 非织造布。有关参数及测试结果见表l 一1 ： 表1 1 水刺网眼布的物理性能指标 注：$ 的测试参考标准a s t m 3 1 0 7 7 5 ，试样尺寸2 i n c h 2 0 i n c h ( m d x c o ) ，有效 夹持长度为1 0 i n c h ；试样在定负荷2 磅的作用下停滞1 5 秒，测试夹持线间距b ， 移去重物，并取f 试样将其平放，5 分钟后再测试夹持线闯距c ；延伸率= ( b 一1 0 ) 1 0 回复率= 1 一( c 1 0 ) l o 。 k a u s c h k em i c h a e l 等曲仍是通过改变纤网组织结构生产出另一种 伸缩性非织造布。此非织造布纵向有按交替方式排列的高密度条带与 低密度条带，高密度条带的分开靠的是低密度条带，交替文样是通过 使用花式筛网获得的，花式筛网有相互交替排列的许多细长的透气区 与细长的相对不透气区。这种非织造布适宜于制造尿布之类对横向伸 长度要求较高的产品。 综上所述，由于采用弹性原料生产非织造布造成成本较高，而且 纯弹性原料产品在某些需要强力的场合往往达不到要求，再者因弹性 原料的物理性质会给加工带来一定的困难：而采用复合工艺则可降低 成本，且工艺可控制性强，并可结合其它非织造材料的优势制成性能 优良的产品，满足实际需求，是目前弹性非织造布的主要加工方法； 此外，采用非弹性纤维材料生产弹性非织造布，特别是通过改变纤网 结构改善非织造布弹性的方法，与前两种方法相比，该法生产更易形 6 东牛人学硕上学位论文 第一章绪论 成产业化，并能极大地减轻污染，且具有较低的能耗及成本，因此有 较大的发展潜力。 改善非织造材料的伸缩性，进一步扩大非织造伟的应用范围，使 其更好地为国民经济服务，是一个非常有意义的课题。本课题的开展 将有助于我国伸缩性非织造材料的发展，同时可为生产单位开发伸缩 性产品提供参考，并可增加非织造材料的花色品种，拓宽其应用领域。 因此，在生活水平和保健意识日益提高的今天，加强这方面的研究具 有较大的理论意义和实用价值。 第三节本课题的主要研究内容 本课题主要以非弹性纤维为原料，从纤网结构的角度探讨水刺非 织造御的伸缩性，同时，在涂层整理改善水刺非织造材料的伸缩性方 面也做了一定的研究，主要包括以下内容： ( 1 ) 通过对比在相应工艺参数均相同的条件下所生产的网眼、平 纹水刺非织造布的拉伸回弹性能，探索托网结构对水刺非织造布伸缩 性的影响。 ( 2 ) 采用正交设计的方法设计试验方案制备水刺样品，对其主要 性能如拉伸回弹性、断裂强力、撕裂强力及透气性等进行测试；通过 方差分析探讨铺网层数、纤网定量以及水刺压力对其主要性能的影响； 利用参数优化一综合平衡法对其性能综合评价，找出最优的工艺参数。 ( 3 ) 分别对网眼水刺非织造稚及平纹水刺非织造御进行涂层，根 掘涂层后伸缩性的差异，探讨水刺非织造御的结构对涂层后的伸缩性 影响，同时讨论涂层前后织物拉伸性能的变化；在树脂相同的条件下， 对涂层后伸缩性较好的基铂进行涂层，分析涂层工艺因素的影响，并 找出较优的工艺。 东华大学硕士学位论文 第一章绪论 参考文献： 1 弹性粘合非织造布国际非织造布市场2 0 0 3 ( 3 ) 一4 一 2 m a u g a n sr e x f o r da ( u s ) ，k n i g h tg e o r g ew ( u s ) ，k n i c k e r b o c k e r e d w a r dn ( u s ) f a b r ic sf a b r i c a t e df r o me l a s t i cf ib e r s u s 6 2 4 8 8 5l 3 w i s n e s k it o n yj ( u s ) ，m o r m a nm i c h a e lt ( u s ) e l a s ti cp o l y e t h e r e s t e rn o n w o v e nw e b u s p 4 7 4 1 9 4 9 4 d e s m a r a i st h o m a sa e x t r u s i o np r o c e s sf o rt h e r m o p l a s t i c r e s i nc o m p o s i t i o i lf o rf a b i c s f ib e r sw i t he x c e p t i o n a l s t r e n g t ha n dg o o de l a s t i c it y u s p 4 3 2 3 5 3 4 5 q u a n t r i l l et h o m a se ( u s ) ，a u s t i nj a r e da ( u s ) ，g e s s n e rs c o t t l ( u s ) p r o c e s ss t a p l en o n w o v e nf a b i c w 0 9 31 5 2 4 7 6 q u a n t r i l l et h o m a se ( u s ) ，a u s t i nj a r e d a ( u s ) ，z i m m e r m a ng s t a n l e y ( u s ) c o m p o s i t ee l a s t i cn o n w o v e nf a b r i c w 0 9 3 1 5 2 4 8 7 s u z u k im i g a k u ( j p ) f u k u ih i r o a k i ( j p ) ，c o m p o s i t ee l a s t i c m a t e r i a lh a y i n gm u l t i s t a g ee l o n g a t i o nc h a r a c t e r is t i c sa n d m e t h o do fm a n u f a c t u r i n gt h es a m e u s p 6 0 6 9 0 9 7 8 b a r k e rl i s ap ( u s ) ，r h o d e sw a y n et ( u s ) ，p u t n a mm i c h a e lj ( u s )n o n w o v e nf a b r i ce x h i b i t in g c r o s s d i r e c t i o n e x t e n s i b i l i t ya n dr e c o v e r y u s p 6 3 0 6 2 3 4 9 k a u s c h k em i c h a e l ( d e ) ，t u r im o r d e c h a i ( u s ) n o n w o v e nf a b r i c w i t hh i g hc de l o n g a t i o na n dm e t h o do fm a k i n gs a m e u s p 6 3 1 9 4 5 5 8 东每人学颅i 学位论义 第一章水刺1 1 - 织造布的仲缩性j 托嘲结构的关系 第二章水刺非织造布的伸缩性与托网结构的关系 第一节水刺非织造样布的生产设备 本部分水刺非织造样布以纯脱脂棉纤维为原料，其生产在河南飘 安高科股份有限公司水刺一线完成。工艺流程如下：往复式抓棉机一 混棉帘子丌棉机一多仓混棉机一梳理机一交叉铺网机一牵伸机一水刺 系统一烘干机一卷绕机。 一、开清设备 1 、往复式抓棉机( f a 0 0 6 系列) 该机为开清流程的第一道工序，问歇下降的抓棉器打手随转塔作 往复运动，对棉包作顺序抓取，被抓取的纤维束经输棉风机和输棉管 道，依靠i i i 方凝棉器或风机的抽吸，送至前方棉箱内。 2 、混棉帘子开棉机( z b g 0 2 1 ) 自动称量机将纤维连续地铺在混棉帘子上，并输送至给棉罗拉，经 打手开松混和后，由前方机台的风机吸走。 3 、多仓混棉机( f a 0 2 6 系列) 由棉仓、罗拉、打手、配棉通道、混棉通道等组成，是丌清混和 流程中不可缺少的设备。 在开清工序中还包括自动称量机、气动二路配棉器、凝棉器、开 棉机、中间喂棉机、气纤分离器等，原理与棉纺、毛纺基本相同，在 这早就不赘述了。 二、梳理设备 1 、梳理喂入系统 本实验的喂入系统由以下部分组成( 1 ) 计量装置( t m s ) 一作 为一个预储料仓，保证纤维簇连续、精确地喂入槽式喂科机( t c f ) 上 部；( 2 ) 槽式喂料机一可保证在高产时使纤维层在纵、横向都达到 很高的均匀性；( 3 ) 高精度x 射线测重式自调匀整梳理机喂入系统 9 东华大学硕士学位论文第二章水刺非织造布的伸缩性与托网结构的关系 ( s e r v o - - x ) 一通过x 光测试喂入纤维层的密度，经计算机处理系统， 产生信号给喂入罗拉，控制喂入罗拉的速度的百分比以保证纤维能定 量地喂入梳理机，见图2 一l 。 图2 - 1s e r v o - x 工作图 2 、梳理机 本试验采用法国t h i b e a u 公司的c a l l r 3 5 p p l l 型双锡林双道夫双 凝聚罗拉梳理机心1 。其梳理机的主要构造见图2 - 2 。 图2 - 2c a l l r 3 5 p p l l 梳理机 为了保证在梳理过程中纤维间的均匀混合以及精细的分梳作用， 该梳理机采取了以下有关技术措施： ( 1 ) 采用喂入罗拉喂入板方式，结合特选针布，在保证高开松度 的同时尽可能减少损伤脱脂棉纤维。 ( 2 ) 在预梳理部分采用大直径高速胸锡林并配置三组梳理单元， 使棉纤维得以充分的混合和分梳。 i o 东华人学颐l 学位论文 第一帚水刺叶织造市的忡缩抖与托嘲结构的关系 ( 3 ) 为了获得更高分梳能力，在直径达1 5 m 的主锡林上配冒了五 组梳理单元。 ( 4 ) 以双道夫输出纤维网，可在保证高产量的同时，更具灵话性 并能提高纤维网质量。 ( 5 ) 改进罩壳设计并以高性能吸风系统控制气流和短绒，保证产 品质量，减少清洁以及保养工作量。 ( 6 ) 采用双道夫以及双凝聚罗拉组合结构输出纤维网，可改善棉 纤维网中的纤维排列取向。 3 、纤网导入装置 上杂乱辊输出的纤网在与下杂乱辊输出的纤网叠合时，由于速度 差的存在，纤网易产生意外牵伸”1 ，为此采用了纤网导入装置，见图 2 3 ，在其内部有一个固定吸风装霄连接风机，固定吸风装胃外是一多 微孔网眼金属套鼓，它吸住纤网，使纤网平缓地、紧密地、以较小的 牵伸转移到下一个输送帘。 图2 - 3 纤网导入装置图 三、铺网设备 本实验铺网系统使用法国a s s e l i n 公司的p r o fj 1 e5 0 0 0 3 0 型双帘 央持式交叉铺网机”3 ，其主要结构如图2 4 。 铺网速度高时，由于周围气流相对速度增加，会造成薄纤网飘移， 影响铺网质量，为了适应高速铺网要求，采用了双层平面塑料网央持 薄纤网的方法来铺网。薄纤网经前帘和后帘进入两层塑料网之间，在 夹持状态下作往复运动，避免了意外牵伸和气流干扰，可实现高速铺 东华大学硕士学位论文第二章水刺非织造布的伸缩性与托网结构的关系 网，同时又改善了纤网均匀度。为了减少塑料网帘运行过程中静电积 聚，对网帘作了抗静电涂层处理；网帘接头处采用斜面粘合搭接，保 证网帘平稳运转；机上还装有网帘整位装置，防止网帘运行中歪斜跑 偏。 卜前帘2 一后帘3 一上导网骁置4 一f 导网装置 5 、6 、7 一张力调节系统8 一成网帘9 一传动罗拉 图2 - 4 交叉铺网机 传统交叉铺网机以往复运动铺网，在铺网宽度两端换向时，铺网 小车经历了速度减至零、换向和重新加速的变化过程，由于梳理机输 出纤网是恒速的，因而铺网小车在两端减速停顿时，薄纤网还在继续 输入，造成铺叠纤网两端变厚。针对这一问题在铺网机中使用储网装 置，当铺网小车在两端减速停顿时，储网装置中垂直帘子向下运动， 将梳理机输入的薄纤网储存起来，当铺网小车完成换向加速时，垂直 帘子向上运动，恢复薄纤网的供给，以保证整个铺叠纤网在宽度方向 上重量一致。 另外由于后道加固处理时纤网受牵伸力作用，即使原先纤网很均 匀，在牵伸力作用下，其纵向伸长，横向收缩，也会导致两边厚中间 薄的现象，为此开发了纤网横截面整形系统。该系统采用计算机和伺 服电机组成的工艺软件来控制铺网过程中薄纤网的牵伸和运动，按要 求的最终纤网横截面形状来铺叠，例如中间厚，两边薄，来补偿后道 加固处理时的牵伸影响”1 。 东。户人学坝i 学位论文 第一审水刺1 p 织过布的伸缩竹与托叫结构的关系 四、牵伸设备 采用交叉锚网机铺叠的纤网，纤维在纤网中大体呈横向排列，为 增加纤网结构的杂乱度，减少其纵横向断裂强度值的差异，在交叉铺 网机后可配詈一台杂乱牵伸机。其工作原理是通过多绂小倍数牵伸， 使纤网中原来呈横向排列的部分纤维朝纵向移动。 本实验使用法国n s c 集团的e t ir e u r1 5 r l x 牵伸机“，该机配置 血组辊筒，每组包括三个辊简，构成五个牵伸区，结构如图2 5 所示。 牵伸区数量可按实际需要调整，牵伸区内上下辊筒问距可调，一个辊 筒到另一个辊简| 日j 的牵仲，由可变换皮带轮和同步齿形带构成的机械 变速系统来确定。辊筒上包覆特殊金属针布，在整个牵伸过程中可加 强对纤维运动的控制，以满足设定的牵伸倍数要求。 1 喂入帘2 上锯凶乖伸辊3 下锯齿牵伸辊4 输出帘 圈2 5 纤网杂乱牵伸机 五、水刺设备 本实验生产线中水刺机 3 采用转鼓与平网相结合的水刺加固方式 见图2 6 。水刺头1 、2 、3 、4 、5 为转鼓式水刺，6 、7 为平网式水刺， 每一水刺头下有一脱水箱，通过鼓风机抽吸脱水至水气分离器，以经 过过滤系统进行水循环。水刺机流程为： 双网央持输入一第一水刺头预湿一第二水刺头诈面水刺一第 三水刺头反面水刺一第四水刺头正面水刺一第 水刺头反面水刺一 第六、七水刺头诉面水刺。 水刺生产线的预湿装置为双网夹持式预湿装置，该装置可减少纤 网在预湿过程中产生意外的位移，有效地压缩蓬松纤网输入预湿区。 东华大学硕士学位论文 第二章水刺非织造布的伸缩性与托网结构的关系 水刺机中转鼓式水刺头沿着转鼓圆周排列，转鼓表面开有随机排列或 有规律排列的微孔，转鼓内胆对应每个水刺头装有各自固定的悬臂式 真空脱水器。输送网帘金属套套在真空脱水器的外面并随着转鼓而转， 纤网接受呈圆周式排列的水刺头的水针喷射能量。纤网吸附在转鼓上， 转鼓呈圆周运动而不存在跑偏现象，有利于高速生产。同时纤网呈圆 弧状弯曲，形成外周体积密度较小，内周体积密度较大的结构，有利 于水针穿透，有效缠结纤维。 图2 - 6实验用水刺机主要构造图 1 、水针板的孔型和安装 喷水孔的基本结构主要有如图几种，各喷水- t l - t l 口系数如表2 1 。 ! - t ( a )( b )c ) ( a ) 圆柱型喷水孔( b ) 圆锥收缩型喷水孔( c ) 流线收缩型喷水孔 图2 7 喷水孔的基本结构 由表2 1 可知： 在流速系数上：巾流线 巾圆锥 由圆柱 1 4 东半入学坝j 学位论殳 第一幸水刺1 1 织造布的仲缅件j 托嘲结构的关系 在流量系数上：u 流线 p 圆锥 p 圆柱 在阻力系数上：流线 e 圆锥 圆柱 此外，在水针射流扩散程度上：流线型 圆锥型 y 只时，纤维向编织丝凹处运动。对于b 处的纤维，水针 射流由于推动纤维使得动能减弱，速度由v 。降至v 。，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p 。 东华人学坝i 一学位论史 第一审水刺1 织造布的仲缅悍。j 托l 卅结构的关系 f ，当p h 吒时，即纤维停止向编织丝凹处运动。 以上分析可知，在水针冲击过程中，纤维向网帘编织丝交织凹处 运动聚集，造成经纬编织丝凸处无纤维而形成网眼，其主要影响因素 是水针射流的流量和速度，适当提高水流量可使水刺非织造材料的网 眼变得清晰。编织丝凹凸尺寸差异与纤网面密度的配伍非常重要，采 用不同粗细的编织丝经纬排列编织或采用特别的编织结构可使可使输 网两凹凸尺寸差异变大，凹处容积变大，容纳纤维的能力加大，使水 刺非织造材料的网眼加大，接触网帘表面处产生凹凸起伏的立体效果。 采用目数大的网帘以及纤网面密度很大时，会使水刺非织造材料不易 形成清晰的网眼结构“。 3 、水刺工序的牵伸 水刺机的牵伸工艺是一个很重要的参数。为利于纤网的输送，在 传动件之间必须加一定的张力牵伸，如无牵伸，布面会出现绉褶；如 果牵伸过大，缠结后的纤维会产生滑移，影响布面平整度和内在强力。 三、工艺参数配置 见表2 3 及表2 4 。 东华大学顽上学位论文 第二章水刺非织造布的伸缩性与托嗍结构的关系 表2 3纯棉水刺平纹非织造布的工艺参数踺置 品名；平纹水刺非织造布输入牵伸：1 4 配比：1 0 0 c 第一单位牵伸：5 3 克 重：3 0 9 m 2 第二单位牵伸：4 8 t y ss e t ：1 1 0 m b a r第三单位牵伸：4 3 查 f a n ：1 0 0 第四单位牵伸：3 8 伸 t c fs e t ：3 4 0 m b a r 四单位总牵伸：2 0 7 7 机 f a n ：5 5 总牵伸：2 2 0 1 定量喂入：2 7g m 。输出牵伸：- 7 0 主锡林：1 1 5 0 m m i n输出速度：2 3 2 胸锡林：5 0 0m m i n 水前产线一一l # 9 9 7 工作辊：3 5m m i n 刺l # 一一2 #1 0 1 6 剥取辊：1 8 0m i n机 2 # 一一3 #1 0 1 8 上道夫：1 1 5m m i n 奁 3 # 一一4 # 1 0 2 5 第一凝聚辊：6 0m m i n伸4 # 一一导入带 1 0 0 5 梳第二凝聚辊：4 7m m i n j h l 2 5 b a r 理 上剥取辊：1 0 2m m i n水j h 2 6 0 b a r 机 上帘子：1 0 0m m i n刺3 a 3 6 5 b a r 下道夫：1 1 0m m i n头j h 46 5 b a r 第一凝聚辊：5 5m m i n压 j h 56 0 b a r 第二凝聚辊：3 8m m i n力 j h 6 下剥取辊：l o l j h 7 下帘子：1 0 5 烘干机温度 1 2 5 吸风量：7 0 烘脱水带一一导入带张