产业用纺织品10.ppt

新兴的学科 重点 加工技术 类别难点 三向 三相 第三章产业用纺织品的加工技术 第一节线 绳 带及其加工技术 3 1 1纱线的分类及加工技术作为产业用材料的纤维集合形态有纱线和织物 而这些纺织材料所主要要求的着重点与服饰用纱线和织物有所不同 服饰用纺织材料主要要求织物的外观和手感 而产业用纺织材料所要求为其强度和均匀性 因此对纺织材料的性能要求也不一样 1 纱线的种类纱线的种类非常多 分类的方法也多种多样 其中主要的分类方法有 按纤维种类分 有纯纺纱和混纺纱 按用途分 有机织用纱 针织用纱 特种工业用纱等 按纺纱的工艺分有粗梳纱和精梳纱等 按外形和结构分 有单纱与股线 单丝与复丝 膨体纱与变形丝等 按纺纱方法分 有环锭纱 自由端纱 自捻纱 喷气纺纱 摩擦纺纱等等 2 并纱 并捻技术 1 并纱 并捻法并纱和并捻纱的趋势是大卷装化和低噪音化 并丝 是将几根单丝并到一起并卷取 并丝后加捻的并捻机 如缝纫线 绳 索一般经初捻再复捻加工 2 捻丝法从纺丝出来的纱线 直接使用的非常多 但也常有通过再加捻后使用的 加捻方式有干式和湿式两种 湿式方法是将纱线通过水 并在带水的状态下加捻 这样加捻容易 毛羽易贴伏 且捻度也稳定 捻丝的表面也平滑光泽 并且强力较高 3 纺丝技术纺丝是通过热 溶媒等的作用 使得流动的材料原液从细孔中喷出 挤出 再经过牵伸 固化后 加工成纤维状的工艺过程 理想的纺丝工艺可以认为是同时给材料有宏观形态的纤维状和微观的多相异性结构 为了得到较理想的纤维 纺出的纤维还必须经牵伸 热处理等后道工序来完善纤维的微细结构后 才能提供给用户 1 常规纺丝方法纺丝方法一般为熔融纺丝 干式纺丝 湿式纺丝三种 2 特殊的纺丝方法如复合纺丝方法 复合纺丝技术指的是在单纤维内有多组成分的复合纤维的技术 复合化的技术 可大致分为二类 一类是把多组成分在挤压机内进行混合的聚合物混合法 另一类是使用复数的挤压机 在纺丝机用喷丝板上下功夫 使得各种成分相混合而形成的结合方法 第一类方法的优点是在一般的纺丝装置上就能进行复合纺丝 第二类方法的优点是在设计设备构造时 能有意识地考虑到纤维截面内的多成分的排列进行设计 3 复合纤维的功能和用途表复合纤维在产业方面的用途 自发卷缩 毛毡 毡毯 分割 超级细纤维 人造毛皮 纸 非织造布 过滤器 自己接着 印刷用筛网复合纤维 工业资材 导电性 制电性 工业资材 光传导性 光通信 电子 计算机 医学 产业机器 吸水性 工业资材 其它 3 1 2绳 索 带的分类及其加工技术 1 绳索 1 分类绳索的种类非常多 如果按原料分有 麻 绢丝 石棉 玻璃 芳纶 高强高模聚乙烯 金属等纤维 如果按绳索的粗细分 可分为细号绳索 直径大约为4 5mm以下 中号绳索 直径大约在4 10mm 粗号绳索 直径在10mm以上 如果按绳索的断面主要有三股 四股 六股 花式股等绳索 绳是由多股纱或线捻合而成 直径较粗的制品 两股以上的绳复捻后称索 直径更粗的称缆 绳类的品种规格很多 用途广泛 如捆扎用的打包绳 船舶用的缆绳 起重装卸用的吊索等 绳除了可按原料分类外 还可以按结构分为编织 拧绞 编绞等三类 编织绳手感柔软 是由若干根纱线作芯线 或无芯线 外面有4组 8组直至160组纱线以 8 字形轨道编织成一层或多层 降落伞绳 救生索 攀登绳 旗杆绳 拉灯绳 包扎绳等都属于编织绳 直径在0 5 100mm之间 拧绞绳由3股 4股或多股纱线加捻而成 加工方便 但在使用时易扭结 其直径在4 50mm之间 一般用于船舶拖带 起重 装卸和民用等方面 编绞绳由8根拧绞绳分4组以 8 字形轨道交叉编绞而成 强度高 耐磨性好 延伸率小 不易回转扭结 手感柔软 主要用于高吨位船舶带绳 其形状有圆形和方形 直径在3 120mm之间 2 特性要求绳索的共同特点是 直径 捻度 强度均匀 具有适合于使用目的要求的伸长 柔软性 耐磨性 具有的性能能保持一定的期限 加工成形方便 具有一定的经济性 3 加工绳索的加工可按照粗 中 细号绳索的不同来进行加工 细绳 索可采用捻丝机和纺麻纱机等合捻成股线 再将其通过制绳机合捻后而制成 中号绳索 是用环锭捻纱机或纺麻纺纱机将原丝并捻纱线 然后根据所需的根数 作成股线 进而 将这股线通过制绳机制成绳索 粗号绳索 加工过程基本与中号绳索类似 只是更加粗 4 用途绳索用途很多 主要有船舶用 如将大型船舶停留在岸边或浮标等处所用的绳索 登山用 鱼业用等等 2 带带类织物作为衣用 产业用及其辅助用材料用途非常多 带织物是宽度为0 3 30cm的狭条状或管状纺织品 有的工业传送带宽度也有达1m或1m以上的 带织物可用机织 针织或编织加工 带织物品种大体可分为5类 弹性带 如松紧带 吊袜带 罗纹带 医用绷带等 薄型带 如电气绝缘带 打字色带 花边 饰带等 重型带 如背包带 裤带 吊具带 安全带 传送带 降落伞带等 管状套带 如水龙带 涂塑出水管 人造血管 鞋带等 其他 如尼龙搭扣带 拉链带 百叶窗带 丝绒带 环形卷烟带 刺绣花边带 军需用带等 1 用途如在衣料 杂品用领域 有缝纫带 拉链带 装饰带 花边带 松紧带 裙腰衬带 宽紧带 标签布片 粘接胶布 伊达狭腰带 卷尺带等等 在产业用领域 有汽车用安全带 绝缘胶带 包扎用带 色带 计算机用 打字机用 锭绳 小包用带 降落伞用带 传送带等等 2 构造有狭幅机织物 狭幅编织物 裁剪布条织物三大类 另外 除了机 编织物外 还有非织造的裁剪条带 裁剪织物一般都经过树脂或涂层处理 以防止布边的滑移 3 制造法 狭窄织机 通常有5 20个梭子同时织造有效条带子 转速高达2500r min 裁剪加工 将阔幅织物裁成条带时 一般采用连续卷取装置 上 下对接的滚刀 按所需的宽度裁剪成条带 另外 对合成纤维 也有用加热融断方法的 采用融断方法可防止布边的滑移 后加工 条带根据用途有各种后处理加工工序 如对于装饰条带就得进行染色加工 对于标签带 色带 胶带等 就得进行树脂加工和涂层加工等 4 性能要求带类织物所用场合不同对其性能要求也不一样 比如汽车用安全带对其要求性能主要为 力学性能 耐久性能 外观与风格等 力学性能 一般来说 安全带的拉伸强力非常大 为了在冲突时限制乘车人员的移动量 规定伸长率在某值以下 而且在冲突时 尽量有效地保护好乘员 减少反弹 因此 要求有较大的能量吸收性 只是为了提高能量的吸收 安全带伸长率应该比较大 与上面的要求有些矛盾 应该很好地处理这一关系 耐久性 其中要求具有良好的耐磨性 耐寒性 耐热性 耐水性 耐光性等 随着安全带实用率的提高 特别对耐寒性 耐光性应该重视 评价耐久性有重视初始值和老化后特性的二种方法 美国属于前者 欧洲属于后者 日本居中 另外 染色的坚牢度也是重要特性之一 外观 风格 对安全带的幅宽和厚度都有一定的要求 宽度通常在50mm 而厚度在满足上述性能要求情况下 尽量薄 其风格希望柔软一些 系着舒适 过硬的话 系着不舒服 而且在冲突是 易嵌入身体内而发生危险 第二节织物及其加工技术产业用纺织品的织物不仅有线型结构 平面结构形式 还有三维立体结构等各种结构形式 其加工方法有机织 针织 编织和非织造等多种技术 3 2 1机织产业用织物及其加工技术产业用纺织品的机织物有平面二向织物 平面三向织物及三维立体织物 其中平面二向织物的形成原理与服用及装饰用纺织品相同 仅所用原料特殊时 纺织工艺和设备有所变化 而三向织物及三维立体织物都是产业用纺织品所特有的 一 机织平面二向织物作为产业用的机织物其织造技术与衣着用机织物相比 有时需要有特殊的装置或者技术来满足其不同的要求 如织物的尺寸 重量 形态不同 经纱或纬纱有特殊要求 织物的性能特征要求不一样等 1 常见的如厚重类织物象帆布与防水用布那样 单位面积的重量大的织物一般采用重磅织机织造 厚重类织物的特征是使用的原纱粗 纬密大 因此 在织造时有时需采用复数织轴的送经装置 两次打纬机构的打纬以便打紧纬纱 2 在制织袋类织物时 可由圆型织机织造 但对密度非常高 幅宽较窄的织物 还是多用普通织机织造 但应注意以下两点 作为表 里两层的连接处 布边应连接良好 不应滑边 而且组织应连续 袋类织物所用的纬纱断面有时是扁平状的 容易造成纱在织物内产生扭曲 3 玻璃纤维的织造 玻璃纤维织物 作为产业用材料 近年来 其产量迅速地增加 如在难燃 电绝缘 过滤 以及强化塑料中的增强纤维等 作为织物用的主要是玻璃长丝 由于其捻度低 使得单丝的集束性不好 耐磨性也差 所以在准备时需对长丝实施上浆 上浆一般采用罗拉上浆的方式 是将丝一根根地与罗拉接触 上浆 然后干燥 卷取 在织造时采用有梭织机 综丝和纲筘需采用不锈钢或镀铬的材料 为了缓冲经纱张力 采用摆动式经纱张力装置 采用大直径卷布罗拉 罗拉表面用橡胶包覆 边撑也用橡胶罗拉 为了防止纬缩等 还需采用纬纱张力装置 梭子内侧面贴附兔毛等 4 金属丝的制织 1 金属丝纤维的种类和准备工序 作为织造用金属材料有钢材 铝 铜 黄铜 镍等 作为特殊用途的材料 白金也有使用 另外 作为增强用 也有用石棉和金属纤维并捻后使用 使用最多的是钢材 其直径大多为8 2mm以下 最细为0 025mm 在准备工序中 首先要实施退火工序 因不需上浆 整经轴可直接作为织轴使用 2 制织工序 一般根据织物单位面积重量的不同来选择织机的种类 如筛网 防虫网 精密过滤用的织物 每厘米的网目数可达98 5 197个 这时 纱经细 密度大 送出和卷取机构精度有一定要求 二次打纬机构也常采用 送经多采用积极式送经 织机的转速约为45 75r min 粗经纱线所织的织物 一般用于制纸机和土木建筑 要织0 4 3 2个网目 cm粗的织物要求织机非常牢 如织幅为183cm的织机重量达10吨 周围特殊要求 也有4 9 7 3m的超阔幅织机 一般 梭子的重量在13 3Kg左右 铁制的织机转速在35r min 对于高网目用的织机 其转速将更低 金属丝织物的组织多为平纹 5 特殊织机的制织1 圆型织机 圆型织机 虽也是有梭织机 但其机构和织物的形态都有一定的特点 圆型织机生产效率高 多用于制织袋状织物 圆型织机虽有各种形式 但其共同的特点为 沿圆周方向排列 形成有一定相位差的几个梭口 对应这几个梭口有几把梭子作环状的积极运动 将纬纱引入 这样 入纬率较高 纬纱的冲击也小 根据经纱的排列 使用扇形状的几个筘 因此没有通常的打纬运动 它由纬纱压入圆片 将纬纱推向织口 因此 不能制织纬密大的织物 2 织带机 织带机用来制织带状的狭幅织物 作为产业用纺织品 用于各种机械的传动带 搬运用的传送带 各种密封材料等 织带机中虽也有有梭织机 但不少是用由针引纬的高速导纬针式织带机 它的边组织由针织的偏针连成锁状 带的幅宽一般为6 4 12 8cm 综框一般用4片 转速可达1440r min 3 超阔幅织机 超阔幅织机幅宽可达20m 在幅宽方向 按一定间隔连续开口 在梭口内 由多个载纬器 同时将几根纬纱引入梭口 它与多相开口织机类似 该织机的织轴由几个小织轴并行排列 打纬采用圆片式打纬机构 二 平面三向织物 1 三向织物的结构与织物平面三向织物是由三组纱线互以60 的角度交织而成 由于三向织物是有三个系统的纱线所构成 且这三个系统的纱线互成60 的角度交织在一起 从而使它获得了各向同性的独特性能 也就是说 不管织物在哪个方向受力 其变形在各个方向是均匀一致的 结果 三向织物不存在两向织物那样的抗剪和抗拉薄弱环节 另外 当三向织物承受冲击作用时 其变形呈现出相当均匀的等同应变 平面三向织物的结构如图所示 1 是基础组织的平面三向织物 2 是双平纹组织的平面三向织物 3 是基础方平组织的平面织物 2 平面三向织物的织造原理三向织机示意图 三向织物形成示意图 图所示为TW2000平面三向织机 经轴八只位于织机的顶部 经纱从经轴向下引出到织物形成区 织成织物后将织物从织物形成区下面引出 卷在织机前面的卷取装置上 送经装置由一个包括垂直支架 横梁和十字撑档的机架所组成 机架上安装了一个大圆型的转盘 上面装着八个经轴1 八只伺服电机及八套送经装置 见图3 2 2 3 经纱2从经轴1上引出后 绕过活动后梁3 通过张力棍及停经架4 然后通过分纱筘5 呈圆环形 和张力调节环或弹性管6 穿过梳形导纱器7 综片8 在织口9处与纬纱10交织成平面三向织物后 绕过全幅边撑11 导布棍12 卷取糙面棍13 导布棍14 机前全幅边撑15后卷到卷布棍16上 制织时 将上部的轴回转 使两个系统的纱线保持一定的交叉角 开口运动由钩针状的综框进行 引纬由剑杆式引纬机构完成 如果改变纱的交叉角度和纬纱的交错状态 能得到各种各样的变化组织 3 用途帘帷 毯子 蚊帐 内衣 游泳衣 鞋面布 家具布 充气气球 飞机用织物 燃料袋 救生圈 降落伞 船帆等 三 三维正交织物 三维立体织物 1 三维正交机织物 1 三维正交机织物的结构与织物三维正交机织物生产从原理上讲是使用多经织造法 这种方法早就用于制织双层和多层织物 如管状织物 带类织物和毡类织物 所不同的是上述织物中的纱线均不呈正交状态分布 三维正交机织物系由三个系统的纱线所构成 一个系统的纱线为地经 另一个系统为缝经 还有一个系统为纬纱 这三个系统的纱线呈正交状态配置在织物中 其织物形成示意如图所示 纬纱的作用是构成水平纬纱层 同时又将水平经纱层 地经隔开 地经的作用是构成水平经纱层 同时又将水平纬纱层隔开 呈曲折状的纱线为缝经 其作用是将水平方向上相互垂直的经纬纱层缝接在一起 三个系统的纱线呈正交状态构成了一个整体 由于这种结构能最大限度地发挥纱线固有的特性 且本身又有很好的整体性 因此 适合制作复合材料的增强材料 1 2 三维正交机织物的织造原理三维正交机织物的织造方法是 第一步 提升最上层的所有地经 形成一次梭口 引入一根纬纱 然后 梭口保持不变 只是次上层的地经上升 再引入一根纬纱 依次类推 直至所有地经全部上升 仅留缝经在下 此时 引入最后一根纬纱 集中打一次纬 或每引入一纬打一次 或同时开多个梭口同时引入多根纬纱 第二步 提升缝经及除最下层地经之外的所有地经 形成一次梭口 引入一根纬纱 然后 梭口保持不变 只是次下层的地经下降 再引入一根纬纱 依次类推 直至所有地经全部下降