非织造学第一章

1、第一章 绪论 1-1 非织造基本原理及发展简史 1-2 非织造材料的定义与分类 1-3 非织造材料的结构与性能 1-4 非织造材料主要用途 一、非织造技术是一门多学科交叉技术 非织造材料 (Nonwovens) 又称非织造布、非织布、非织造织物、无纺织物或无纺布。非织造技术是一门源于纺织，但又超越纺织的材料加工技术。它结合了纺织、造纸、皮革和塑料四大柔性材料加工技术，并充分结合和运用了诸多现代高新技术，如计算机控制、信息技术、高压射流、等离子体、红外、激光技术等。非织造技术正在成为提供新型纤维状材料的一种必不可少的重要手段，是新兴的材料工业分支，无论在航天技术、环保治理、农业技术、医用保健或是

2、人们的日常生活等许多领域，非织造新材料已成为一种愈来愈广泛的重要产品。非织造产业被誉为纺织工业中的“朝阳工业”。 第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史 第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史非织造材料与其它四大柔性材料的相对关系皮革合成革人造麂皮纸塑料非织造材料针织物机织物湿法非织造材料膜裂法非织造材料透气薄膜毡絮棉缝编法非织造材料二、非织造基本原理 不同的非织造工艺技术具有各自对应的工艺原理。但从宏观上来说，非织造技术的基本原理是一致的，可用其工艺过程来描述，一般可分为以下四个过程： (1)纤维准备； (2)成网； (3)加固； (4)后整理。 第一章 概论 1-1 非织造

3、基本原理及发展简史纤维准备纤维准备成成 网网加固加固后整理后整理三、非织造材料的发展简史 (一)非织造材料的起源 非织造材料的起源可追溯到几千年前的中国古代。 古代游牧民族将动物毛发加水、尿或乳精等通过脚踩、棒打等机械作用，来制作毛毡。今天的针刺法非织造材料是毡制品的延伸和发展。 据文献通考记载，中国宋代有“发蚕簇，有茧联属自成被”的实践活动，利用“万蚕同结”制成过长2丈5尺，宽4尺的平板茧。从原理上将讲，这种平板茧类似于今天的纺丝成网法非织造材料。 1942年，美国某公司生产了化学粘合的纤维材料，命名为“Nonwoven Fabrics”。第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史 非织

4、造材料的发展原因：1. 传统纺织工艺与设备复杂化，生产成本不断上升，促使人们寻找新技术。2. 纺织工业下脚料越来越多，需要利用。3. 化纤工业的迅速发展，为非织造技术的发展提供了丰富的原料，拓宽了产品开发的可能性。4. 很多传统纺织品对最终应用场合，针对性差。第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史(二)世界非织造材料工业的发展概况第一阶段：二十世纪40年代初50年代中，萌芽期。设备大多利用现成的纺织设备，或适当进行一些改造，使用天然纤维。第二阶段：二十世纪50年代末60年代末，商业化生产。主要采用干法技术和湿法技术，大量使用化学纤维。第三阶段：二十世纪70年代初80年代末，发展重要时期

5、。聚合法挤压法成套生产线诞生。使用各种特种化纤。如低熔点纤维、热粘接纤维、双组分纤维、超细纤维等。第四阶段：90年代初至今，全球发展期。非织造企业通过兼并、联合、重组趋势加强，技术更加先进，设备更加精良，生产能力大幅提升。 第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史世界非织造材料产量发展情况第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史2001年世界各地区非织造材料产量比例 (总计385万吨)第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史2006年世界各地区非织造材料产量按工艺分布第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史2000年美国熔纺 melt-spun 非织造材料用途比例 第一

6、章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史2000年美国水刺法非织造材料用途比例 第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史2000年美国熔喷法非织造材料用途比例 第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史西欧主要国家(地区)2000年非织造材料产量比例(按重量计) 第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史2000年西欧非织造材料耗用纤维比例 第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史2000年西欧非织造材料主要用途比例(按重量计) 第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史2000年西欧非织造材料主要用途比例(按面积计) 第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史2

7、001年西欧非织造材料主要用途比例第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史2000年日本非织造材料耗用纤维比例 第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史2000年日本非织造材料主要用途比例(按重量计) 第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史2000年日本非织造加工工艺比例 第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史2002年日本非织造材料主要用途比例(按重量计)第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史2004年日本非织造加工工艺比例第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史(三)中国非织造材料工业的发展概况 中国非织造布研究和生产始于1958年，发展至2007

8、年，生产企业已超过1000家，现有纺粘、熔喷、水刺、针刺、热粘合以及化学粘合法等各类非织造布专业生产线接近2100条，2002年非织造材料产量为63.25万吨 ，2003年达到83.64万吨，2004年中国(不包括台湾)非织造布生产量达到106.3万吨，2005年中国非织造布生产量达到117.7万吨。 2006年，中国非织造布总的产量达到139.66吨，比2005年117.7万吨增加了21.96万吨，年增长率达到18.66%。 2006年，中国非织造布总的产量达到162.7吨。第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史中国大陆非织造材料产量发展情况第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展

9、简史中国大陆非织造材料年平均增长率第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史2006年中国大陆非织造加工工艺比例第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史中国大陆各种非织造加工工艺产量对比(万吨)第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史年份工艺2004200520062007针刺25.027.532.541.5纺粘36.0142.9553.3165化学粘合16.516.9418.3819.6热粘合14.014.6415.8815.4水刺5.47.58.810熔喷1.851.912.162.2气流成网4.55.016.937.2湿法1.01.31.71.8总计104.26117.7

10、5139.66162.72003年中国纺粘生产线条数区域分布第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史2004年中国纺粘生产线条数区域分布第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史2003年中国水刺工艺区域分布第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史2004年中国水刺工艺区域分布第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史中国产业用纺织品2003年产量数与2010年预测数 (单位：万吨)第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史2003年2010年2003年2010年骨架材料2330农用710蓬帆布3540过滤用208渔业用2225国防用4.45造纸用1.53建筑用4.61

11、3合成革基布31.530医疗卫生2825工业用毡瓦7.47包装用2225运输用930体育用66防护服912绳、带、缆9.510土工布710绝缘隔音68297万吨252.9万吨中国台湾地区非织造材料产量发展情况第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史中国台湾地区非织造加工工艺比例第一章 概论 1-1 非织造基本原理及发展简史(四)非织造工艺的技术特点1. 多学科交叉 突破传统纺织原理，综合了纺织、化工、塑料、造纸以及现代物理学、化学等学科的知识。2. 工艺过程简单，劳动生产率高。3. 生产速度高，产量高。4. 可应用纤维范围广。5. 工艺变化多，产品用途广。第一章 概论 1-1 非织造基本

12、原理及发展简史 1、生产工艺流程短。大多数的非织造布能在一条连续的生产线上制得，周期短，生产成本低。 2、产量高。非织造布的产量是传统纺织工艺无法比拟的。如：自动织布机为5平方米/小时，针织大园机为20平方米/小时，而非织造布的缝编法为38平方米/小时。针刺法为125平方米/小时，粘合法为480平方米/小时，纺粘法为200-2000平方米/小时，湿法为2300-10000平方米/小时。 3、原料的选用范围广。在传统的纺织生产中，尚无任何纺织加工手段对纤维原料的适应性可与非织造布相比，许多难以用传统纺织手段加工的原料如椰壳纤维、玻璃纤维、石棉纤维、陶瓷纤维、碳纤维、不锈钢纤维、耐高温的芳香族聚酰

13、胺纤维等已被用于非织造布生产，成为现代化工业发展必不可少的特殊工业用布。 4、生产工艺变化多、产品用途广泛，通过纤维原料、成网方式、纤维加固方式、后整理方法的适当选择与组合，可以得到变化无穷的非织造布产品。国际上已将非织造布与深加工产品列入二十世纪末改变人类生活节奏的新产品。生产方法机型相对生产速度机织针织非织造造纸自动有梭织布机无梭织布机纬编大圆机高速经编机缝编机针刺机(工作宽度)针刺机(特宽幅)粘合法生产线热轧法生产线纺丝成网法生产线湿法生产线高速造纸生产线1102871901253606001800200200023001000040000100000第一章 概论 1-1 非织造基本原理

14、及发展简史一、非织造材料的定义 非织造材料的定义：(GB/T5709-1997) 定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合或粘合或者这些方法的组合而相互结合制成的片状物、纤网或絮垫(不包括纸、机织物、簇绒织物，带有缝编纱线的缝编织物以及湿法缩绒的毡制品)。所用纤维可以是天然纤维或化学纤维；可以是短纤维、长丝或当场形成的纤维状物。 为了区别湿法非织造材料和纸，还规定了在其纤维成分中长径比大于300的纤维占全部质量的50%以上，或长径比大于300的纤维虽只占全部质量的30%以上但其密度小于0.4g/cm3的，属于非织造材料，反之为纸。第一章 概论 1-2 非织造材料的定义与分类 二、其它定义 (一)通俗

15、定义 非织造材料是一种由纤维层构成的纺织品，这种纤维层可以是梳理网，或由纺丝方法直接成网，或由湿法成网，网中的纤维可以是杂乱排列或定向排列，已形成的纤维网经过机械加固、化学粘合、或热粘合，形成具有一定物理机械性能和外观性能的材料。 第一章 概论 1-2 非织造材料的定义与分类 Nonwoven Fabric is a fabric-like material made from long fibers, bonded together by chemical, mechanical, heat or solvent treatment. The term is used in the text

16、ile manufacturing industry to denote fabrics, such as felt, which are neither woven nor knitted. (二)INDA 赋予的定义 INDA ( International Nonwovens and Disposable Association ) Nonwoven fabrics are broadly defined as web structures bonded together by fiber or filaments mechanically, thermally or chemicall

17、y. They are flat, porous sheets that are made directly from separate fibers or from molten plastic or plastic film. They are not made by weaving or knitting and do not require converting the fibers to yarn. 第一章 概论 1-2 非织造材料的定义与分类 (三)ISO9002 赋予的非织造材料定义 ISO9002赋予非织造材料的定义如下： ISO9000系列是质量体系生产安装和服务的质量保证模

18、式，它提供了建立质量体系的基本要求，也是企业进行质量管理的基本要求。 A manufactured sheet or web of directionally or randomly orientated fibers, bonded by friction, and/or cohesion and/or adhesion, excluding paper and products which are woven, knitted, stitch-bonded incorporating binding yarns or filaments, or felted by wet-milling.

19、 The fibers may be of natural or man-made origin. They may be staple（a natural fiber） or continuous filaments or be formed in site. 第一章 概论 1-2 非织造材料的定义与分类 (四)ASTM赋予的定义 ASTM （American Society for Testing Materials ）美国材料试验学会 ASTM成立于1898年，是世界上最早、最大的非盈利性标准制定组织之一，任务是制订材料、产品、系统和服务的特性和性能标准及促进有关知识的发展。ASTM前身

20、是IATM，国际试验材料协会（International Association for Testing Materials）。 A structure produced by bonding of mechanical, chemical, thermal, or solvent means and the combination thereof. The term does not include paper or fabrics that are woven, knitted, tufted or those made by wool or other felting processes

21、. 第一章 概论 1-2 非织造材料的定义与分类 二、非织造材料的分类 非织造材料的分类方法一般基于以下两种分类方法进行，即成网方法和加固方法。1、基于成网方法和加固方法的分类2、非织造材料基本加工路线一览表 第一章 概论 1-2 非织造材料的定义与分类 第一章 概论 1-2 非织造材料的定义与分类 针 刺 法水 刺 法缝 编 法机 械 加 固浸 渍 法喷 洒 法泡 沫 法印 花 法溶 剂 粘 合 法化 学 粘 合 法热 熔 法热 轧 法热 粘 合 法干 法机 械 法化 学 法热 粘 合 法纺 粘 法熔 喷 法膜 裂 法聚 合 物 挤 压 成 网 法化 学 粘 合园 网 法热 粘 合斜 网 法

22、湿 法非 织 造 材 料1）干法成网在干法成网过程中，天然纤维或化学短纤维网通过机械成网或气流成网制得。（1）机械成网用锯齿开棉机或梳理机（如罗拉式梳理机、盖板式梳理机）梳理纤维，制成一定规格和面密度的薄网。这种纤网可以直接进入加固工序，也可经过平行铺叠或交叉折叠后再进入加固工序。（2）气流成网利用空气动力学原理，让纤维在一定的流场中运动，并以一定的方式均匀地沉积在连续运动的多孔帘带或尘笼上，形成纤网。纤维长度相对较短，最长80mm。纤网中纤维的取向通常很随机，因此纤网具有各向同性的特点。梳理或气流成网的纤维网经过化学、机械、溶剂或者热粘合等方法制得具有足够尺寸稳定性的非织造材料。纤网面密度可

23、由30g/m2到3000g/m2。 2）湿法成网 以水为介质，使短纤维均匀地悬浮在水中，并借水流作用，使纤维沉积在透水的帘带或多孔滚筒上，形成湿的纤网。湿法成网利用的是造纸的原理和设备。在湿法成网过程中，天然或化学纤维首先与化学物质和水混合得到均一的分散溶液，称为“浆液”。“浆液”随后在移动的凝网帘上沉积，然后，多余的水分被吸走，仅剩下纤维随机分布形成均一的纤网，纤网可按要求进行加固和后处理。非织造纤网面密度从10g/m2到540g/m2。 3) 聚合物挤压成网 聚合物挤压成网利用的是聚合物挤压的原理和设备。代表性的纺丝方法有熔融纺丝，干法纺丝和湿法纺丝成网工艺。首先采用高聚物的熔体、浓溶液或

24、溶解液通过喷丝孔形成长丝或短纤维。这些长丝或短纤维在移动的传送带上铺放形成连续的纤网。纤网随后经过机械加固、化学加固或热粘合形成非织造材料。大多数聚合物挤压成网的纤网中，纤维长度是连续的。纤网面密度范围可以从10 g/m2到1000 g/m2。一、机织物、针织物和非织造材料结构比较： 第一章 概论 1-3 非织造材料的结构与性能 机织物针织物传统纺织品结构特征：1、构成主体是纱线(或长丝)2、经交织或编织形成规则的几何结构一、机织物、针织物和非织造材料结构比较： 第一章 概论 1-3 非织造材料的结构与性能 粘合法非织造材料水刺法非织造材料非织造材料结构特征：1、构成主体是纤维(呈单纤维状态)

25、2、由纤维组成网络状结构3、必须通过化学、机械、热学等加固手段使该结构稳定和完整。二、非织造材料的结构模型 第一章 概论 1-3 非织造材料的结构与性能 理想结构模型点状结构模型片状结构模型团状结构模型三、非织造材料的特点(一)介于传统纺织品、塑料、皮革和纸四大柔性材料之间的材料。 不同的原料及不同的加工技术决定了非织造材料的性能，有的非织造材料像传统纺织品，如水刺非织造材料；有的像纸，如干法造纸非织造材料；又有的像皮革，如非织造材料基PU革 (通常，真皮以外的合成革如：PVC、PU革统称为人造革或仿皮。PVC、PU都是聚氯乙烯） 。第一章 概论 1-3 非织造材料的结构与性能 (二)非织造材

26、料的外观、结构多样性 非织造材料采用的原料、加工工艺技术的多样性，决定了非织造材料的外观、结构多样性。从结构上看，大多数非织造材料以纤网状结构为主，有纤维呈二维排列的单层薄网几何结构，有纤维呈三维排列的网络几何结构，有的系纤维与纤维缠绕而形成的纤维网架结构，有的系纤维与纤维之间在交接点相粘合的结构，有的系由化学粘合剂将纤维交接点予以固定的纤维网架结构，还有的系由纤维集合体形成的几何结构；从外观上看，非织造材料有布状、网状、毡状、纸状等。 第一章 概论 1-3 非织造材料的结构与性能 (三)非织造材料性能的多样性 由于原料选择的多样性，加工技术的多样性，必然产生非织造材料性能的多样性。有的材料柔

27、性很好，有的很硬；有的材料强度很大，而有的却很弱；有的材料很密实，而有的却很蓬松；有的材料的纤维很粗，而有的却很细。 因此，可根据非织造材料的用途，来设计材料的性能，进而选择确定相应的工艺技术和原料。第一章 概论 1-3 非织造材料的结构与性能 由于非织造材料的结构多样性、外观多样性、性能多样性，它的用途广泛。可根据不同应用场合对非织造材料的性能、结构和外观要求，来主动地选择原料、工艺路线、工艺参数。 非织造材料的主要用途有： 医用卫生非织造材料；服装用非织造材料；日常生活用非织造材料；工业用非织造材料；农业用非织造材料；国防用非织造材料等。 本世纪非织造材料发展及应用的主要趋势为： 生态化 其他领域最新技术成果的综合应用 大量向其他领域渗透第一章 概论 1-4 非织造材料主要用途 医疗保健领域 主要应用有手术帽、手术衣、口罩、鞋套、纱布、棉球、擦布、矫形垫、绷带、胶带、牙科围巾、帷幕、包扎布、消毒包布、床单、床垫、换药纱布、防污服、检查服、血液及肾透析过滤材料等。 医卫材料医卫材料医卫材料 个人卫生领域 主要应用有婴儿尿布、妇女卫生巾、卫生棉条、茶叶袋、咖啡袋、儿童学步训练裤、失禁产品、干擦布、湿擦布、化妆和卸妆用材料、擦镜布、暖手套、缓冲垫等；个人卫生 工业及军事领域 主要应用有涂层布、过滤材料、半导体抛光材料、擦布、洁净房服装、空调过滤材料、军用布、防弹材料、研磨材料、电缆