§1-3 非织造材料的结构与性能
一、机织物、针织物和非织造材料结构比较 二、非织造材料的结构模型 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革等等。 (二)非织造材料的外观、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。
(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。 §1-4 非织造材料主要用途
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。 1、医卫材料
2、过滤材料
3、土工合成材料
未使用土工合成材料 使用土工合成材料 4、车用材料
5、鞋帽仿皮革材料
第一章 作业
1、 试说明非织造材料与其他四大柔性材料的相互关系。 2、 从广义上讲，非织造工艺过程由哪些步骤组成？ 3、 试阐述非织造工艺的技术特点。
4、 除国标中叙述的非织造材料与纸张的差异以外，非织造材料与纸张还有哪些差异？ 5、 试根据成网或加固方法，将非织造材料分类。
6、 试阐明非织造材料的特点。
7、 试列出非织造材料的主要应用领域。
8、 试分析你周边的非织造材料的结构和性能。
第二章 非织造用纤维原料
第一节 纤维在非织造材料中的作用
纤维在非制造材料中所起的作用归纳起来有如下几种： 一、纤维作为非织造材料的主体成分
在粘合法非织造材料、针刺法非织造材料、水刺法非织造材料、纺丝成网法等非织造材料中，纤维以网状构成非织造材料的主体，纤维在这些非织造材料中的比重要占到一半以上甚至百分之百。
二、纤维作为非织造材料的缠结成分
在针刺法非织造材料、水刺法非织造材料以及无纱线纤网型缝编法非织造材料中，部分纤维以纤维束锲柱形式或线圈状结构起加固纤网的作用。
三、纤维作为非织造材料的粘合成分
在大多数热粘合非织造材料中，加入纤网的热熔性纤维在热粘合时全部或部分熔融，形成纤网中的热熔粘合加固成分。 在溶剂粘合法非织造材料中，部分纤维在溶剂作用下溶解或膨润，起到与其它纤维相互粘合的作用。
四、纤维既作非织造材料的主体，同时又作非织造材料的热熔粘合成分
第二节 纤维与非织造材料性能的关系
一、纤维表观性状对非织造材料性能的影响
1、纤维长度及长度分布：纤维长度大，可以提高非织造材料的强度。
2、纤维线密度：在相同面密度条件下，采用细度细的纤维，可获得强力较高的非织造材料。 3、纤维卷曲度：一定的卷曲度，可保证成网时的抱合力，可获得较好的手感和弹性。 4、纤维截面形状： a.硬挺度：圆形--100；三角形--120；椭圆：50 b.保暖性：中空的纤维>实心纤维
c.光泽度：采用半光或消光纤维来达到不同的光泽。
5、纤维表面摩擦系数：纤维表面摩擦系数大，有利于纤维的机械加固，能增加产品的强力。但摩擦系数大，在某种程度上会影响产品的强力。
二、纤维的物理机械性能、化学性能对非织造材料性能的影响 (一)细度和长度
细度↓长度↑→非织造材料强度↑ (二)卷曲度
纤维卷曲度影响抱合力、弹性、压缩回弹性。 (三)纤维截面形状
过滤材料采用多叶截面，孔径↓，表面积↑，非织造材料强度↑。 (四)表面光滑程度
影响强度，影响加工工艺性，如静电、针刺力等。 (五)吸湿性
影响加工工艺性，如静电、粘合剂扩散等。
第三节 纤维选用的原则
(一) 非织造材料的性能要求：如强度、工作温度、老化性能、耐化学品性能、颜色等。 (二) 工艺与设备的适应性：包括气流成网、梳理机、热粘合工艺等。另外还与纤维静电电位序列有关。（纤维静电电位序列：羊毛、聚酰胺、粘胶、棉、丝、醋酸纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维、聚乙烯纤维、聚四氟乙烯纤维。）静电电位差别大的纤维相混，可减少静电。
(三) 产品的成本：采用价值工程原理，以最小的成本实现产品的功能。 （四）按非织造材料的用途选择纤维原料 《》 服装衬：聚酯，聚酰胺，粘胶
《》 保暖絮片：聚酯(中空，三维卷曲)，聚丙烯腈 《》 服装面料：聚酯 《》 人造毛皮：聚丙烯腈 《》 毛毯：羊毛，聚丙烯腈 《》 窗帘：聚酯
《》 地毯：聚酯，聚丙烯，聚酰胺 《》 墙布：聚酯
《》 卫生巾和尿片包覆布：聚丙烯，ES纤维，棉 《》 手术衣：聚丙烯，木浆纤维，粘胶 《》 绷带和敷料：棉，粘胶 《》 合成革基布：聚酯，聚酰胺
《》 内底革：聚酯，粘胶，聚氯乙烯纤维
《》 土工合成材料：聚酯，聚丙烯，聚酰胺，聚乙烯醇 《》 过滤材料：聚酯，聚丙烯，棉，耐高温纤维等 《》 吸油材料：聚丙烯，天然秸杆材料 《》 电器绝缘材料：聚酯，聚丙烯
《》 隔音材料：聚丙烯，聚乙烯醇，废纤维 《》 隔热材料：棉，粘胶，麻纤维，废纤维 《》 包装材料：聚乙烯，废纤维，聚酯，聚酰胺 《》 抛光材料：聚酰胺，麻纤维
《》 书籍布：聚酯，聚酰胺，聚乙烯 《》 造纸毛毯：聚酰胺，羊毛
第四节 非织造常用纤维
一、聚丙烯纤维
定义：由聚丙烯熔融纺丝制得，又称丙纶，简写为PP。用途较广，如土工合成材料、地毯、手术衣、手术罩布、婴儿尿片和妇女卫生巾包覆材料、吸油材料、过滤材料、保暖材料、隔音材料、揩布等。
二、聚酯纤维
定义：化学名称为聚对苯二甲酸乙二酯，又称涤纶，简写为PET或PES。非织造工艺中常用截面为圆形、三角形、扁带形、中空圆形等，通常适用于绝缘材料、保暖絮片、墙布、服装衬基布、屋顶防水材料、土工合成材料等。
三、聚酰胺纤维
定义：通常由聚酰胺6熔融纺丝制得，又称尼龙纤维，简写为PA。主要用于服装衬基布、造纸毛毯、地毯、合成革基布、抛光材料等。
四、聚乙烯醇纤维
定义：湿纺制得的聚乙烯醇缩甲醛纤维，又称维纶。与聚丙烯纤维混和后可生产土工合成材料，水溶性纤维可用于绣花基布、用即弃材料等。
五、聚丙烯腈纤维 定义：由丙烯腈和其它单体共聚而成，湿纺或干纺成形。主要用于生产保暖絮片、人造毛皮、毛毯等
六、棉纤维
棉纤维含有较多的杂质，除杂脱漂后可用于医卫非织造材料，白度应大于80%，残硫量应小于8mg/100g。
七、粘胶纤维
定义：由纤维素组成，湿纺成形，简写为VIS。粘胶纤维已开发出许多新品种，如高卷曲、高湿强、高吸湿等，常用于医卫材料，和其它纤维混和后用于服装衬基布、合成革基布、食品过滤材料等。
八、麻纤维
苎麻纤维主要用于生产地毯基布、抛光材料、衬里和建筑用隔音隔热材料等。
九、羊毛纤维
具有天然卷曲，弹性好，手感丰满，保暖性好，吸湿性强，光泽柔和，染色性好，具有独特的缩绒性，但价格高。主要用于生产高级地毯、造纸毛毯等。
十、Lyocell纤维
采用溶剂法生产的一种新型的纤维素纤维，纤维素直接溶解在有机溶剂中，经过滤、脱泡等工序后挤压纺丝，凝固后成为纤维素纤维，具有完整的圆形截面和光滑的表面结构，具有较高的聚合度。Lyocell纤维既具有纤维素的优点，如吸湿性、抗静电性和染色性，又具有普通合成纤维的强力和韧性。其干强达到4.2cN/dtex，与普通聚酯纤维相近，湿强仅比干强低15%左右，仍保持较高的强度。该纤维生产时不污染环境，自身可生物降解，故可称为\绿色纤维\。
十一、 椰壳纤维
长度为15~33cm，直径为0.05~0.3mm，刚度大，弹性好。采用针刺工艺可以加工成用于沙发、汽车座垫及弹簧软垫、厚床垫、运动垫的填料。
十二、蚕丝
具有良好的伸长、弹性和吸湿性，细而柔软、平滑、光泽好等优点。非织造工业中仅用其丝绢下脚料生产一些特殊的湿法和水刺非织造材料。
十三、废纤维
包括棉纺厂的皮辊花、粗纱头、梳棉抄斩花、精梳落棉、短绒，毛纺厂的落毛、精梳短毛，麻纺厂的苎麻落麻以及化纤厂的废丝、再纺纤维等，还包括服装裁剪边角料与旧衣等进行布开花处理形成的废纤维。废纤维主要用于填料、包装材料、隔音隔热材料、絮垫等产品
第五节 非织造用特种纤维
一、可溶性粘结纤维
可溶性粘结纤维在热水或水蒸汽中产生软化、熔融现象，干燥后使纤网内纤维之间粘合。该类纤维通常由多种聚合物共聚而成，如日本开发的Efpakal L90纤维为50%聚氯乙烯与50%聚乙烯醇共聚，在90℃热水中聚乙烯醇部分溶解，而聚氯乙烯部分软化、粘合。德国Enka公司的N40纤维为共聚酰胺，在过热蒸汽或190 ℃干燥热风中可熔融。
二、热熔粘结纤维
熔融纺丝制成的合成纤维均可作为热熔粘结纤维用于热粘合法非织造材料的生产。但某些纤维的熔点较高，生产能耗大，热收缩大，不适合作热熔粘结纤维。由此国内外先后开发了一些低熔点的热熔粘结纤维。
对低熔点的热熔粘结纤维的要求： 《》熔点低
《》软化温度范围大 《》热收缩小
三、双组份纤维
双组份纤维又称复合纤维，采用两种聚合物同时通过复合纺丝孔成形。常见结构形式有4种：
《》并列式(side by side) 《》芯壳式(mantle/core)
《》非连续纤维芯壳式(short fibres in a matrix) 《》长丝芯壳式(fibres of unlimited length)
非织造工艺中使用的双组份纤维有ES纤维、海岛型纤维和桔瓣型纤维。 ES纤维是一种性能优异的热熔粘结纤维，在纤网中既作主体纤维，又作粘合纤维，由日本Chisso公司开发，国内已有生产。海岛型纤维和桔瓣型纤维经化学或机械的方法可形成超细纤维。
四、超细纤维
超细纤维通常是指纤维细度在0.44dtex(0.4d)以下的纤维。超细纤维生产方法主要有： 采用复合纺丝技术先制得双组份复合纤维，通常为海岛型纤维和桔瓣型纤维，然后分离双组份，形成超细纤维。
《》对于海岛型纤维，采用溶解法溶去\海\组份，留下的\岛\组份即为超细纤维，细度可达到：0.0011~0.11dtex(0.001~0.1d)。
《》对于桔瓣型纤维，可采用机械方法分离两组份，分离后两组份均为超细纤维，细度可达到：0.11~0.44dtex(0.1~0.4d)
海岛型纤维 碱减量处理海岛型纤维
桔瓣型纤维 机械分裂桔瓣型纤维 碱减量处理桔瓣型纤维
五、高性能纤维
具有高性能的特种纤维，如碳纤维、芳纶等。
《》芳纶1313，商品名Nomex，强度4.84cN/dtex，模量132cN/dtex，断裂伸长17%，最高使用温度204℃。
《》芳纶1414，商品名Kevlar，强度19.36cN/dtex，模量440cN/dtex，断裂伸长4%，最高使用温度232℃。
《》聚苯并咪唑纤维，商品名PBI，强度4.27cN/dtex，模量137cN/dtex，断裂伸长10%，最高使用温度560℃。
《》聚砜酰胺纤维，商品名芳砜纶，强度3.8cN/dtex，模量54cN/dtex，断裂伸长17%，最高使用温度200℃。
《》聚四氟乙烯纤维，商品名氟纶，强度1.75cN/dtex，模量13.2cN/dtex，断裂伸长25%，最高使用温度280℃。
《》碳纤维(PAN)，强度1961~7061N/mm2，模量226~686kN/mm2，断裂伸长25%，熔点或
分解点为2000～3500 ℃。
六、功能性纤维
与高性能纤维不同之处是，高性能纤维强调耐高温、热稳定性以及高强度等性能，而功能性纤维强调使用功能，如： 《》导电 《》抗紫外线 《》抗菌 《》除臭
《》吸收太阳能
具有抗菌性能 无抗菌性能
七、无机纤维
(一)玻璃纤维
圆截面，最大直径为18μm，实际应用主要为8～12 μm，相当于1.2~2.8dtex。生产超细过滤材料时，可采用1～3 μm的玻璃纤维。玻璃纤维表面光滑，刚性大，易断，碎屑会引起人体皮肤过敏，因此要注意生产劳动保护。玻璃纤维非织造材料常用于过滤材料、隔音材料、绝热材料以及复合材料的基材等。
纤维细度的比较:
(二)陶瓷纤维
即硅酸盐纤维，其特点是强力高，具有优良的耐热性，耐化学性，较柔软，有可纺性。 目前已商业化生产的陶瓷纤维主要有碳化硅(SiC)和Si-Ti-C-O两种。陶瓷纤维梳理成网比较困难，通常采用湿法成网＋针刺或水刺等方法加固。 (三)金属纤维
由金属棒拉伸而成，生产成本极高。常用碳钢纤维的直径为75～250μm。不锈钢纤维制成的非织造材料可用作耐高温过滤材料。纤网中混入少量的金属纤维(占纤维总重的0.5～1.0%)，可获得永久的抗静电效果。
八、木浆纤维
木浆纤维系来自木材的天然纤维素纤维。70年代初美国首先利用木浆纤维中的绒毛浆短纤维制造一次性卫生用品(妇女卫生巾、婴儿尿片)，因吸湿性良好和成本较低，产量急剧上升。干法造纸和水刺非织造工艺近年来发展迅速，也采用了大量的木浆纤维。木浆纤维的原料为
原木，其中含有43～45％的纤维素，27～30％半纤维素，20～28％木质素与3～5％的天然可提取物。
九、卷曲中空纤维
轴向有管状空腔的化学纤维称为中空纤维。按卷曲特征分为二维卷曲和三维卷曲。按组分多少分为单一型中空纤维，如涤纶中空纤维和双组分复合型中空纤维，如涤/丙复合中空纤维。按其孔数的多少分为单孔和多孔纤维，如4孔、6孔和9孔中空纤维。中空纤维的中空度越大，材料滞留的空气量越大，使非织造产品更轻便、更保暖。 最常用的是涤纶三维立体卷曲中空纤维，具有弹性好、蓬松、保暖、透气等优点，是喷胶棉、仿丝面、仿羽绒等保暖絮片的主要原料。
十、聚乳酸纤维(PLA)
聚乳酸纤维是一种使用玉米作为原料，从中提取淀粉，经过酶分解得到葡萄糖，再通过乳酸菌发酵后变为乳酸，然后经过化学合成得到高纯度聚乳酸，再通过熔融纺丝等加工技术生产出纤维 ，再经干法或湿法成网制得非织造材料，也可由纺粘法或熔喷法直接制成非织造材料。
美国CDP公司是现今全球最大的聚乳酸原料制造公司。钟纺公司与岛津制作所合作，于1994年发表了商品名为Lactron的纤维。1998年又发表了一系列以Lactron纤维为原料的制成品，并于长野冬季奥林匹克运动会上展示了各式服饰。
第二章作业：
1、试述纤维在非织造材料中的作用。
2、试述纤维性能对非织造材料性能的影响。 3、非织造材料选用纤维原料的原则是什么？
4、从天然纤维、化学纤维、无机纤维几个方面，列举几种非织造常用纤维和特种纤维，根据它们的性能讨论其在非织造中的用途。
第三章 非织造成网工艺和原理 第一节 干法成网前准备
非织造材料生产的工艺流程通常为：
纤维原料→成网前处理→成网→加固→后处理→成卷
干法成网的准备工序主要包括纤维的混和、开清和施加油剂。 一、配料成份计算
\采用整包纤维混和时，配料成份可用下式计算：
某种纤维原料配料成份=（某种纤维包平均重量/混料纤维包平均总重量）*100% \采用秤见重量混和时，秤见重量可用下式计算： 某种纤维秤见重量(kg) =混料纤维总重量(kg)×某种纤维配料成份(%)
二、油剂施加
使用油剂的目的，是减少纤维的摩擦，防止纤维产生静电，以达到加柔、平滑而又有良好抱合性的要求。
通常在纤维开松前，把油剂稀释，以雾点状均匀地喷洒到纤维中，再堆积24~48h，使纤维均匀上油，达到润湿、柔和的效果。 油剂施加量太多会产生纤维绕刺辊、锡林和腐蚀金属针布的问题，一般对纤维重量的最佳油剂附着量为0.2~0.9%。
三、混和开松流程及设备 (一)混和开松流程
混合与开松处理是将各种成分的纤维原料进行松解，使大的纤维块、纤维团离解，同时使原料中的各种纤维成分获得均匀的混合。这一处理总的要求是混合均匀、开松充分并尽量避免损伤纤维。
可供混合、开松的设备种类很多，必须结合纤维密度、纤维长度、含湿量、纤维表面形状等因素来选择混合与开松设备，设备选定后，还要根据纤维特性及对混合、开松的要求考虑混合、开松道数、工作元件的调整参数(如元件的隔距、相对速度)。混合、开松良好的纤维原料是后道高速、优质生产的重要前提。 1、成卷方式的开松混合工艺路线
这一配置属间断式生产工艺流程，生产线由园盘式抓棉机、开松机、棉箱以及成卷机组成。最终将混合开松的原料制成卷子，由人工将卷子放入梳理机的棉卷架，供下道加工。这种配置比较灵活，适用于同种原料，多品种非织造材料产品的生产要求，其加工的纤维范围为1.67~6.67dtex，长度38~65mm。 2、称量式开混联合工艺路线
属连续生产的工艺流程，生产线由抓棉机、无回料输送机、称量装置、开松机、棉箱以及气流配送系统组成。混合、开松后的纤维由气流输送和分配到后道成网设备的喂入棉箱中。由于采用了称量装置，混料中各种成分比较准确。这种工艺流程适用于加工的纤维范围为1.67~6.67dtex，长度38~65mm。
往复抓棉机(FA006系列) 机为开清流程的第一道工序，间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*前方凝棉器或风机的抽吸，送至前方棉箱内。 FA006系列往复抓棉机 圆盘抓棉机(A002D、FA002)
适合于抓取棉纤维、棉型化纤和76以下的化纤，由小车、中心轴、伸缩管、地轨和外围墙板等组成。 A002D单台使用， FA002可两台并联使用。 圆盘抓棉机
喂棉称量机(ZBG011)和自动称量机(ZBG012) 用于纤维混纺，喂棉称量机采用人工将纤维喂入喂棉帘，而自动称量机由凝棉器或气纤分离器将抓棉机抓取的纤维送至自动称量机的棉箱内，纤维经初步开松后落至称量斗中，由前方机台控制称量斗是否落料，最终定量的纤维依次铺在混棉帘子上。通常一套混和机组配置2~3台称量机可供两种或三种纤维原料混纺用。称量方式有电子和机械两种形式。 ZBG011喂棉称量机 混棉帘子开棉机(ZBG021)
主要用于对不同性质的纤维进行混纺，由自动称量机将纤维按不同混和比依次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。 气动二路配棉器(FA133)
采用气动形式将开松的纤维按需要分配给前方机台，两个控制活门由连杆联结，仅用一个气缸和一个电控滑阀，结构简单，重量轻。 凝棉器(A045B)
用于开清流程，依*风机和输棉管道输送纤维，纤维*风机的抽吸凝聚在尘笼表面，然后由打手从凝棉器下方剥落，并经尘笼排除部分尘杂和短绒。在流程中不同位置应选用不同的功率。 多仓混棉机(FA022系列)
用于76mm以下的各种纤维混和，是开清混和流程中不可缺少的设备。由棉仓、罗拉、打手、配棉通道、混棉通道等组成。 开棉机(FA106A)
用于76mm以下各种纤维进一步开松和除杂，主要由储棉箱、给棉机构、打手及尘格等组成。打手为梳针辊筒，由多块梳针板组成，梳理开松能力较强，二分之一圆周有三角尘棒包围，可满足一定的除杂效果。 中间喂棉机(FA031-W)
适用于经初步开松、混和和除杂后的纤维进一步开松除杂，并将纤维喂给FA108E-W开棉机或ZFA109清棉机。该机在以往只起储棉作用的中间棉箱上增加了开松除杂打手，可在不增加单元机的情况下提高开清流程的开松除杂效率。 锯齿辊筒开棉机(FA108E-W)
主要用于清梳联，适用于经初步开松、混和和除杂后的筵棉进一步开松。采用锯齿辊筒打手分梳板来开松梳理，取消了传统的尘格装置，给棉罗拉采用变频控制，可根据清梳联喂棉箱的要求自动调整连续喂棉。 气纤分离器(ZFA053)
适用于开清棉流程，依*后方机台的风机输送纤维，纤维在机内沿网眼板作圆周运动后落入前方机台，部分短绒和杂质通过网眼板由排尘管道排出。 开棉机(ZBG041)
主要用于非织造流程，对经过初步开松、混和和除杂的筵棉或化纤进行进一步开松，棉箱容积较大，通过光电控制后方机台，给棉罗拉采用变频控制，根据气流棉箱的要求自动调整连续喂棉。
气流棉箱喂棉机(W1061)
安装于梳理机后，是连接开清棉联合机与梳理机的核心设备，其将经过开松、混和和除杂的纤维形成均匀的纤维层供给梳理机。采用气流调整的方法达到纵横向均匀喂棉的目的。
第二节 梳理
梳理是成网的关键工序，将开松混和准备好的小棉束梳理成单纤维组成的薄网，供铺叠成网，或直接进行加固，或经气流成网以制造纤维杂乱排列的纤网。 梳理所用设备可以是罗拉式梳理机，也可以是盖板式梳理机。
纤网中纤维具有一定的排列方向，以纤维定向性来表示。通常用非织造材料的纵向(MD)和横向(CD)强力的比值来鉴别纤维的定向性特征。
梳理机道夫直接输出的纤网中纤维呈纵向排列，定向性最好；杂乱梳理或交*铺网后纤维呈两维排列；气流成网后纤维呈三维排列，非定向性良好。
一、梳理作用
《》彻底分梳混和的纤维原料，使之成为单纤维状态 《》使纤维原料中各种纤维进一步均匀混和 《》进一步除杂
《》使纤维近似于伸直状态
二、梳理设备
(一)针布对纤维的作用
梳理机的锡林、刺辊、道夫、盖板以及工作辊等均包覆针布，针布的型号规格、工艺性能和制造质量直接影响纤维的分梳、均匀混和和转移，因此针布是梳理机的重要元件。
针布的齿向配置、相对速度、相对隔距及针齿排列密度的变化，对纤维产生不同的作用： 《》分梳作用 《》剥取作用 《》提升作用 (二)针布性能要求
《》对纤维具有良好的穿刺能力和握持能力，能使纤维经常处于针齿的尖端 《》对纤维具有良好的转移能力，易使纤维从一个针面向另一个针面转移
《》具有一定的针隙容量，能较好地吸收和释放纤维，以提高梳理机的混和作用 《》针齿锋利、光洁，针面平整耐磨，从而保证紧隔距、强分梳、易转移的工艺要求 (三)梳理机构的差异 1、主梳理机构
《》单锡林梳理机构 《》罗拉-锡林梳理机构 《》盖板-锡林梳理机构 2、工作差异
《》盖板式梳理点多，罗拉式梳理点少
《》盖板式梳理区域是连续的，损伤纤维多，特别是长纤维
《》盖板式梳理不仅除杂，还除去短纤维，罗拉式梳理基本上不产生短纤维 《》盖板式梳理在盖板和锡林之间反复细微分梳纤维并混和，而罗拉式梳理的工作罗拉仅对纤维分梳、凝聚及剥取返回 (四)杂乱梳理原理与机构 (1)凝聚罗拉
一前一后安装在道夫前面，从道夫到凝聚罗拉1再到凝聚罗拉2，速度依次降低，由此纤维从道夫到凝聚罗拉1再到凝聚罗拉2时受推挤作用，从而使纤维产生随机变向。最终输出纤网中纤维从单向排列转变为一定程度的杂乱排列。 纤网特征：MD : CD = 5 ~ 6 : 1 (2)杂乱罗拉
安装在锡林前面，与锡林针布齿尖相对，相向旋转，高转速产生的离心力使杂乱罗拉表面的纤维从张紧拉直状态变为悬浮在齿尖上的松弛状态，此外，高转速产生的空气涡流促使纤维随机分布。
纤网特征：MD : CD = 3 ~ 4 : 1 (3)组合方式
杂乱罗拉 + 凝聚罗拉 I. 凝聚罗拉
V道夫:V1凝聚 = 2:1~1.75:1 V1凝聚:V2凝聚 = 1.5~1 II. 杂乱罗拉 V杂乱>>V锡林 III. 组合方式
(五)梳理机
梳理机的作用是将小棉束梳理成单纤维状态，并使纤维伸直平行，形成一定宽度、一定单位面积质量的纤网。 根据不同的梳理机构，梳理机可分为罗拉式和盖板式两种。罗拉式梳理机按不同形式可分为H型和K型。 1、罗拉式梳理机
主要包括喂入系统、预梳系统、梳理系统、输出系统和传动系统等。 罗拉式梳理机适合于梳理较长的纤维。
根据工作辊尺寸，可梳理纤维长度范围38~203mm 根据不同针布，可梳理纤维细度范围1.1~55dtex (1) 喂入系统由喂给罗拉和刺辊组成 a. 2-罗拉喂入系统 b. 4-罗拉喂入系统
c. 喂棉罗拉+喂棉板喂入系统
(2)预梳系统和梳理系统由锡林、工作辊和剥取辊等组成， V锡林＞V剥取＞V工作
式中：C －一根纤维的平均作用齿数，即梳理度 Nc －锡林针布的齿密 nc －锡林转速 NB－纤维细度 r －纤维转移率
P －梳理机产量(kg/台?h) Kc －比例系数
梳理度C 为3比较理想，如果C =1，将产生棉结。
(3)输出系统由道夫、凝聚罗拉、剥取罗拉(或斩刀)、输出帘等组成。 \不配置凝聚罗拉和杂乱罗拉时： 输出纤网特征： MD : CD = 9 ~ 15 : 1 配置凝聚罗拉和杂乱罗拉时：
输出纤网特征： MD : CD = 3 ~ 6 : 1 \剥取形式
斩刀剥取，输出纤网速度较慢，用于低速成网。 剥取辊剥取，输出纤网速度较快，常用。
\梳理机输出纤网直接加固，如热轧加固，要控制较小的MD : CD值，除配置凝聚罗 拉等外，还可采用法国Thibeau公司的LDS和WID技术。 LDS技术 WID技术
LDS+WID技术 常用形式： 单锡林双道夫
梳理机为保证输出单纤维状态的均匀纤网，通常锡林表面的纤维负荷是很轻的，每平方米的纤维负荷量不到1克，理论上来说，纤维负荷量越小，分梳效果越好。在锡林转速恒定情况下，要降低纤维负荷，就要限制纤维喂入量，因此也限制了梳理机的产量。锡林转速提高后单位时间内纤维携带量增加，为便于锡林上的纤维及时被剥取转移，避免剥取不清，残留纤维在以后梳理过程中因纤维间搓揉形成棉结，影响纤网质量，在锡林后配置两只道夫，可转移出两层纤网，达到了增产目的 。 双锡林双道夫
单锡林双道夫是通过提高锡林转速，在锡林表面单位面积纤维负荷量不增加情况下，增加单位时间内纤维量，即在保证纤维梳理质量前提下提高产量。双锡林双道夫配置，在原单锡林双道夫基础上再增加一个锡林，使梳理工作区面积扩大了一倍，即在锡林表面单位面积纤维负荷量不变情况下，增加面积来提高产量，与单锡林双道夫比较同样取得增产效果，但梳理质量更容易控制。
2、盖板式梳理机
主要包括喂入系统、预梳系统、梳理系统、输出系统和传动系统等。 盖板式梳理机适合于梳理棉纤维、棉型化纤及中长型纤维。
(1)喂入系统可采用喂棉罗拉和喂棉板结构，这也是传统梳棉机所采用的，该种结构对由较短纤维构成的纤维层具有良好的握持作用。
(2)传统梳棉机没有预梳系统，而非织造专用的盖板式梳理机则配置预梳系统。
(3)传统梳棉机的梳理系统由移动式盖板和大锡林构成，而非织造专用的盖板式梳理机则配置固定式盖板。 A186型梳棉机
第三节 铺网
铺网的作用：
《》 增加纤网单位面积质量 《》增加纤网宽度
《》调节纤网纵横向强力比 《》改善纤网均匀性(cv值)
《》获得不同规格、不同色彩的纤维分层排列的纤网结构
一、平行铺网
从道夫剥下的纤网较轻，通常只有8~30g/m2，当要求较大的纤网单位面积质量时，可采用平行铺叠成网。
平行铺叠成网可获得一定的纤网单位面积质量，并可获得不同规格、不同色彩的纤维分层排列的纤网结构，但也存在不足之处： 《》纤网宽度被梳理机工作宽度限死
《》其中一台梳理机出故障，就要停工，生产效率低
《》要求纤网很厚时，梳理机台数也得很多，不经济 《》无法调节纤维排列方向，MD : CD = 10 ~ 15 : 1 平行铺叠成网的方式： 《》串联式 《》并联式
串联式平行铺叠成网 并联式平行铺叠成网
二、交*折叠铺网
要克服平行铺叠成网存在的种种不足之处，可以采用交*折叠铺网。其特点为： 《》铺叠后纤网宽度不受梳理机工作宽度限制。 《》可获得很大单位面积质量的纤网。
《》可以调节纤网中纤维的排列方向，甚至使最终非织造材料的横向强力大于纵向强力。 《》可获得良好的纤网均匀性，cv2~4%。 交*折叠铺网的方式： 《》立式摆动 《》四帘式 《》双帘夹持
(一)立式摆动交*折叠铺网 (二)四帘式交*折叠铺网
四帘式交*折叠铺网纤网外观和结构
(三)双帘夹持交*折叠铺网
法国Asselin公司生产的双帘夹持铺网机，由于薄网始终在双帘夹持下运动，因此不会受到意外张力和气流的干扰，既可提高铺网速度，又可改善纤网均匀性。
夹持帘由聚酯长丝织成，厚度0.7~1.0mm，表面采用合成橡胶涂层，涂层中混有少量碳粉，以防止帘带上积聚静电。
导网系统带快速反转装置以迅速换向。
Asselin公司新一代的双帘夹持铺网机，配置了PROFILE和PRODYN技术，铺网层数、铺网宽度和铺网速度控制自如。 Asselin350型双帘夹持铺网机
四）交*铺网机控制纤网横截面形状的技术 传统交*铺网机形成的纤网横截面形状
三、交*折叠铺网后牵伸
通过多级小倍数牵伸，使交*铺叠纤网中原来呈横向排列的部分纤维向纵向移动，从而减小纤网纵横向的强力差异，同时调节纤网的单位面积质量，匹配前后机台的速度。 纤网牵伸机主要由牵伸罗拉组成，牵伸罗拉表面包覆特殊针布。通常3根牵伸罗拉构成一个牵伸区，由一个电机驱动。牵伸区内3根牵伸罗拉的传动件的齿数比，决定牵伸区的固定牵伸倍数。当牵伸区之间无牵伸时，牵伸区数量决定了纤网牵伸机总的最小固定牵伸倍数。
四、交*折叠铺网后再叠加平行梳理网
交*折叠铺网后，纤网表面留有各层折叠痕迹。在交*铺叠纤网的上、下两面再铺上一层平行梳理网，可改善纤网外观，同时可得到多层颜色的纤网，但使用机台多，占地面积大。
五、垂直式折叠铺网
垂直式折叠铺网后，纤网内大部分纤维趋于垂直排列，加固后具有良好的压缩回弹性。
第四节 气流成网
一、气流成网原理
纤维经过开松、除杂、混和后喂入主梳理机构，得到进一步的梳理后呈单纤维状态，在锡林高速回转产生的离心力和气流的共同作用下，纤维从针布锯齿上脱落，由气流输送并凝聚在成网帘(或尘笼)上，形成纤维三维杂乱排列的纤网。
气流成网纤网中纤维呈三维杂乱排列，MD : CD=1.1~1.5，最终产品基本各向同性。
气流成网通常要求纤维长度不大于80mm，纤维过长会破坏纤网外观和均匀度。气流成网可有效地处理短纤维，如长度小于10mm的木浆粕纤维。
二、气流成网方式
《》自由飘落式 离心力 + 纤维自重 《》压入式 离心力 + 气流吹入 《》抽吸式 离心力 + 气流抽吸
《》封闭循环式 离心力 + 上吹下吸(一台风机) 《》压吸结合式 离心力 + 上吹下吸(二台风机)
三、典型气流成网机组
《》国产SW-63型气流成网机
《》奥地利Fehrer公司V21/K12气流成网机组 《》奥地利Fehrer公司K21气流成网机 《》美国Rando公司40B气流成网机组 《》奥地利DOA公司气流成网机组 （1）国产SW-63型气流成网机 由传统梳棉机改造，锡林离心力和提升罗拉使纤维进入风道，然后吸附在成网帘上形成杂乱排列纤网。
适用范围：纤维细度为1.65~6.6dtex，纤维长度25~55mm，纤网单位面积质量12~70g/m2，生产速度2~3m/min，幅宽1m。
（2）奥地利Fehrer公司V21/K12气流成网机组 由V21预成网机和K12气流成网机组成。
经过预开松的纤维定量喂到V21预成网机的喂料箱中，被具有压实、均匀作用的双层帘带夹持着进入一对给棉罗拉与2000rpm转速的刺辊组成的第一开松区。然后纤维进入第二和第三开松区。第三开松区刺辊上的纤维被来自其上侧的风机的气流分离，并经风道吸附在纤维横向分配装置的多孔帘带上。
纤维横向分配装置可保证输入K12气流成网机纤维层的横向均匀性，其有一回转的多孔帘带，下有一台风机，用以吸附集棉风道送来的纤维。回转刮板和多孔帘带相配合，当多孔帘带行经K12气流成网机的一个工作宽度时，刮板回转一次，将带状纤维层推入精开松装置的喂入槽。
（3）美国Rando公司40B气流成网机组
由前置给棉机、四辊开松机、棉箱给棉机和成网系统组成。 纤维经前置给棉机和四辊开松机开松后喂入棉箱给棉机。棉箱给棉机的斜帘角钉所携带的纤维经均棉帘的作用后，被气流吸引到由尘笼和输送罗拉组成的锲形空间(又称空气桥)内，杂质从罗拉间隙中排出。
尘笼表面凝聚的纤维层的厚度，由锲形空间内的纤维量的多少来调节。锲形空间内纤维量↓→气流阻力↓→气流速度↑→气流吸引力↑→进入锲形空间纤维量↑→尘笼表面凝聚纤维层的厚度↑。
四、影响气流成网均匀度因素 (一)喂入纤维层的均匀性
(二)纤维在气流中的均匀分布和输送 (三)纤维在成网帘上的凝聚条件 (一)喂入纤维层的均匀性
气流成网中使用的气流输送纤维管道通常很短，而气流的速度很高（>15m/s），纤维在管道中逗留时间很短，而且气流主要对纤维起输送、扩散作用，对纤维量的均匀分布调节作用非常弱，而且后道往往不配置铺网系统，难以通过薄纤网铺叠来弥补质量均匀度的差异。因此喂入气流成网机的纤维层均匀与否，对纤网均匀度有着直接的、决定性的影响，所以严格控制并改善喂入纤维层的均匀度是获得气流成网均匀性的首要途径。 (二)纤维在气流中的均匀分布和输送
纤维在气流中的均匀分布和输送，取决于以下三个因素： 1、单纤维程度
2、剥离纤维的气流速度和方向
剥离气流应循锡林表面的切线方向，V剥离≥3~4V道夫，从锡林上剥取时， V剥离≥2.3V锡林。
3、输送纤维气流流量和均匀流动
纤维输送过程中，应有足够的空气包容每一根纤维，使其不与相邻纤维缠结。如假想以纤维长度为直径的球体去包容每一根纤维，即可估算所需的空气流量。 纤维流密度
一定体积的流体中所含纤维的重量，通常称为纤维流密度。纤维在流体中的密度超出某一数值，原有的单纤维会重新\絮凝\成纤维束、纤维团，在纤网上出现\云斑\、束纤维现象，破坏纤网均匀度。试验表明纤维在流体中的分布，除与纤维的几何尺寸有关外，还受其它性状的影响，如种类，静电性能等，不同的纤维，要求的纤维流密度也不同，如棉纤维，最大纤维流密度为1.2～1.5 g/m3；聚酰胺纤维，可达3～4 g/m3。虽然气流流量大，可降低纤维流密度，但也带来了产量低、能耗大等问题。 (三)纤维在成网帘上的凝聚条件 1、气流与成网帘(尘笼凝聚面)夹角 不宜接近90°，防止纤维冲入网眼。 2、气流速度
输送管道可采用弓形扩管，减弱气流冲力，有利于纤维均匀吸附。
3、成网帘(尘笼)表面吸附条件
网眼大小和分布影响气流成网均匀度。对于同样的气流吸口，曲面尘笼比平面的成网帘具有更大的展开面积，纤网局部在气流吸口处停留时间延长，纤维多次重合凝聚机会高，有利于提高纤网均匀性。
4、抽吸气流的均匀流动 五、干法造纸
干法造纸是采用气流成网技术加工木浆纤维网的一种新工艺。 1、工艺流程
﹡木浆纤维＋热溶纤维→气流成网→热粘合加固→非织造材料 ﹡木浆纤维→气流成网→喷洒粘合剂→烘燥→非织造材料
﹡木浆纤维(气流成网)＋常规纤维(梳理成网)→水刺加固→烘燥→非织造材料 2、性能与用途
其产品主要是医用卫生材料，特别是高吸水性的一次性卫生用品（如尿片、卫生巾、湿面巾、擦布等），其特点是蓬松度好、手感柔软、湿强度和耐磨性优于纸张，吸湿性能超强。作为一次性用品，消耗量大，当采用木浆纤维作主要原料，还具有可生物降解的优点，为废弃物处理也提供了方便。
第五节 湿法成网
一、概述
《》湿法非织造工艺的特点 《》湿法非织造工艺原理和过程 《》湿法非织造材料与纸张的差异
湿法非织造布定义
国际非织造布协会的定义是：\湿法成网是由水槽悬浮的纤维沉集而制成的纤维网，再经固网等一系列加工而成的一种纸状非织造布。\即湿法非织造布是水、纤维及化学助剂在专门的成形器中脱水而制成的纤维网，经物理、化学方法固网后所获得的非织造布。 湿法非织造工艺的特点
《》生产速度高，可达到400m/min 《》适合长度20mm以下短纤维成网 《》不同品质纤维相混几乎无限制
《》纤网中纤维杂乱排列，湿法非织造材料几乎各向同性 《》产品蓬松性、纤网均匀性较好 《》生产成本较低
《》湿法非织造材料品种变换可能性小 《》用水量大
湿法非织造工艺原理和过程 《》湿法成网工艺原理
以水为介质，造纸技术为基础，将纤维铺制成纤网。 《》工艺流程
纤维原料→悬浮浆制备→ 湿法成网→ 加固→ 后处理
悬浮桨的组成成分：
纤维+分散剂+粘合剂(或粘和纤维)+湿增强剂 制浆的目的
《》疏解作用：使纤维分散成单纤维；
《》水化作用：使纤维吸水后润胀，使浆粕形成胶体状；
《》帚化作用：使纤维表面起毛，增加比表面，有利于纤维间的缠结； 《》混合作用：使不同纤维和粘合剂、化学助剂充分混合。
二、纤维准备与制浆
纤维准备工序的主要任务：
将置于水中的纤维原料开松成单纤维状态，同时使不同纤维原料充分混和，制成纤维悬浮浆，然后在不产生纤维团块的条件下，将悬浮浆送至湿法成网机构。 《》非连续式制浆 《》连续式制浆 非连续式制浆流程
纤维素浆粕板送入料桶1溶解，再送入桶2，经送浆泵3送入粉碎机4，然后经贮料桶5送入混料桶6。如果采用切断的短纤维，可直接送入混料桶6进行分散和混和。混料桶6中的悬浮浆经过必要的混和、反应后，批量送入贮料桶7，由此可连续地输送至成网机构。 桶2、5、6、7中部均装有旋翼式搅拌器，旋翼转动并配合形状特殊的浆桶，可使桶中产生具有强烈混和作用的液体流动。料桶1底部装有高速回转的转子，可通过强烈的水流将浆粕板打烂。
助剂和粘合剂可直接加入到混料桶6中，混料桶6中悬浮浆的纤维浓度为0.5~1.5%。
连续式制浆流程
纤维原料连续地喂入料斗1，经输送帘2送入混料桶3，水也连续地加入到混料桶中。泵4将悬浮浆送入混料桶5、6，不断地进行均匀搅拌，最后由泵7将悬浮浆送至成网机构。 特点是产量高，稀释比大，所需料桶体积小，节省能源，可适应较长的纤维，但不适应在制浆中易扭结、易结团块的纤维。
三、湿法成形
湿法成形是湿法非织造工艺的关键工序，与干法成网不同的是，纤维是由水流分布到成网帘上。由于制浆工序的末端贮料桶中的纤维浓度一般为成网时悬浮浓度的5~10倍，因而在成网前纤维悬浮浆还需要进一步的稀释。常用成网方式有两种： \斜网式湿法成形 \圆网式湿法成形 (一)斜网式湿法成形
纤维悬浮浆从混料桶1*重力流入搅拌桶2，搅拌后再经计量泵3导入一循环输送通道，该通道内水流*轴流泵4驱动。纤维悬浮浆进入成网料桶5时*A、B、C、D四点冲击转向后流至成网帘6，水透过帘子的网眼进入集水箱7，再流入水箱8中，经处理后循环使用。
成网均匀性与纤维在悬浮浆中的均匀分布有很大关系。集水箱较浅时，只适合于窄幅成网。 加深集水箱，配备控制水流方向的装置，可改善成网均匀性。采用封闭的循环水路，可减少用水量，降低能源消耗。
斜网式湿法成形
改进后的斜网式湿法成形 斜网式湿法成形的研究表明：
《》 成网帘倾斜可保证脱水区与抽吸区分开，倾斜角度以10°~15°为佳，对于迅速脱水的纤维(如玻璃纤维)，倾斜角度可增大，同时缩短了机器长度。 《》成网料桶中悬浮浆压力过高会造成密封困难。 《》迅速脱水的纤维应尽可能快地铺至成网帘上。 《》难以脱水的纤维应有较长的成网区。
《》调节悬浮浆输送速度，可控制成网后纤网内纤维的排列方向，成网帘运动速度与悬浮浆输送速度一直时，成网后纤网内纤维呈杂乱排列。如差异很大，则纤维呈一定的纵向排列。
二)圆网式湿法成形
原理与斜网式湿法成形一样，但成网帘换为圆网形式。
纤维悬浮浆由管道1经分散辊2输入成网区3，可调节挡板4可控制成网区空间的大小，5为圆网滚筒。纤维悬浮浆经抽吸箱6的作用使纤维凝聚在圆网表面，水被吸入抽吸箱6，并进入滤水盘7。圆网上部的回转滚筒8中有一固定的吸管，使纤网离开圆网，并转移到湿网导带9上。溢流螺栓10可调节成网区中的悬浮浆高度。
园网湿法成形中，金属网帘在滚筒表面和滚筒一起转动，可以加大真空抽吸力，因此可生产较厚、密度较大的非织造布。 圆网式湿法成形 (三)复合式湿法成形
五、湿法纤网的加固和整理
《》粘合剂加入悬浮液中(乳液型或粉状粘合剂) 《》粘合纤维混入主体纤维中(水溶性聚乙烯醇纤维) 《》成网后加固
采用浸渍、泡沫浸渍、喷洒、印花、溶剂粘合等化学粘合方法，然后再烘燥热轧。
第三章 作业
1、梳理的目的是什么，实现的目标是什么？
2、梳理的基本功能有那些？要实现这些功能需什么条件？ 3、什么是梳理元，梳理元是如何工作的？
4、什么是预分梳度、什么是梳理度，如何表示？
5、梳理机的主要种类有那两种？各自特点及其主要差异是什么？ 6、高速梳理机主要有哪两种形式，增产原理是什么？ 7、杂乱梳理有哪几种形式，其原理是什么？
8、机械梳理成网工艺中，可以加入铺网装置，它的作用是什么？ 9、铺网的形式有哪些？各自特点如何？
10、四帘式铺网机应用很广，经铺网后，纤网结构产生什么变化？铺叠层数如何决定(用相关系数表示)？
11、铺网机中采用\储网技术\和\整形技术\，各起什么作用？其工作原理是什么？
12、机械梳理的定向纤网，在铺网后，也可使之成为杂乱纤网，须采用什么装置？其杂乱原
理是什么？
13、气流成网原理是什么？气流成网有哪几种型式？
14、气流成网形成的杂乱纤网是如何形成的？请分析其原理。
第四章 针刺法加固纤网 第一节 针刺法加固原理
针刺法非织造工艺的特点
<> 适合各种纤维，机械缠结后不影响纤维原有特征 <> 纤维之间柔性缠结，具有较好的尺寸稳定性和弹性 <> 用于造纸毛毯大大提高寿命 <> 良好的通透性和过滤性能 <> 毛圈型产品手感丰满 <> 无污染，边料可回收利用
<> 可根据要求制造各种几何图案或立体成型产品 针刺法非织造工艺的原理
利用三角截面(或其它截面)棱边带倒钩的刺针对纤网进行反复穿刺。倒钩穿过纤网时，将纤网表面和局部里层纤维强迫刺入纤网内部。由于纤维之间的摩擦作用，原来蓬松的纤网被压缩。刺针退出纤网时，刺入的纤维束脱离倒钩而留在纤网中，这样，许多纤维束纠缠住纤网使其不能再恢复原来的蓬松状态。经过许多次的针刺，相当多的纤维束被刺入纤网，使纤网中纤维互相缠结，从而形成具有一定强力和厚度的针刺法非织造材料。 针刺非织造工艺形式有预刺、主刺、花纹针刺、环式针刺和管式针刺等 针刺法非织造工艺的原理
针刺非织造材料纤网结构
第二节 预针刺加固工艺及设备
一、预针刺加固工艺过程 二、针刺机的组成和性能参数 三、预针刺机
一、预针刺加固工艺过程
针刺机主传动通过曲柄-连杆机构驱动针梁、针板和刺针一起作上下往复运动。蓬松的纤网在喂给帘夹持下送入针刺区。当针板向下运动时，刺针刺入纤网，纤网紧*托网板。当针板向上运动时，纤网与刺针之间的摩擦使纤网和刺针一起向上运动，纤网紧*剥网板。喂入和输出速度相配合，可以间歇步进，也可连续运动。纤网通过针刺区后，具备一定的强力、密度和厚度，然后再送至主针刺或花纹针刺加工。 预针刺加固工艺过程
二、针刺机的组成和性能参数
针刺机主要由送网机构、针刺机构、牵拉机构、花纹机构、传动机构等组成，其中花纹机构仅花纹针刺机具有。主要性能参数有： <> 针刺频率 <> 植针密度 <> 针刺动程 <> 工作幅宽
目前，世界上著名的针刺机制造商有奥地利Fehrer公司、德国Dilo公司和法国Asselin公司等。
三、预针刺机
对蓬松的纤网进行初次针刺，主要特点为：
<> 剥网板与托网板之间的距离较大，有利于蓬松纤网喂入 <> 剥网板在入口处呈倾斜状，配有导网装置 <> 针刺频率较低 <> 针刺动程较大
<> 针板植针密度较小，刺针较长较粗 送网机构
导网钢丝送网机构 导网片送网机构 CBF 送网装置
第三节 主针刺加固工艺及设备
一、主针刺加固工艺
对经过预针刺的纤网进行针刺以增加针刺密度 (一)主要特点
《》 剥网板与托网板之间的距离较小 《》针刺频率较高 《》针刺动程较小
《》针板植针密度较大，刺针较短 (二)主针刺工艺有多种形式：
《》按针板数多少，有单针板、双针板和多针板
《》按针刺方向，有单向针刺和对刺，对刺又可分为异位对刺和同位对刺及交替针刺和同时针刺
(三)针板运动方向
针板运动方向通常垂直于纤网，但也有向上或向下斜刺。斜刺可提高针刺深度，如60°斜刺比垂直针刺深度提高13%，所得产品有较大的强力，较低的断裂伸长，较大的密度和较小的透气性，还可改善尺寸稳定性。 常用的倾斜角度有45°、60°、75°。
直刺和斜刺的纤网结构
(四)针板植针及其对针刺非织造材料表面质量的影响
1、针板植针方式
2、针刺非织造材料表面质量的模拟
假设纤网在针刺时无牵伸，采用计算机来模拟针刺机的工作，可得到不同植针方式、植针密度、纤网步进量的针迹图。 3、结果讨论
《》 针刺痕迹与纤网步进量相关，每一种植针方式均可找到理想步进量。 《》人字形植针方式的理想步进量范围较小，双人字形和杂乱形植针方式的理想步进量范围较大。
《》人字形和双人字形植针方式的加工工艺性较好，适合多针板组合，有利于刺针校直。 《》双人字形的纵向无规设计不同，针迹也不同。 《》针迹图对生产实际具有良好的指导意义。
二、主针刺机
《》剥网板与托网板之间的距离较小 《》针刺频率较高 《》针刺动程较小
《》针板植针密度较大，刺针较短 《》针刺机结构变化多
三、针刺机的技术进展
《》Fehrer公司的\弧形针板可提高针刺效率
《》Dilo公司的椭圆轨迹刺针运动方式可减轻针刺痕迹 《》运动件采用碳纤维复合材料可提高针刺频率
第四节 花纹针刺加固工艺及设备
一、花纹针刺的原理
采用*形刺针和栅格托网板可使纤网获得毛圈状的表面效果。圆截面的*形针头端开*，穿刺经过预针刺的纤网时，*取一束纤维穿出纤网，并形成毛圈结构。
花纹针刺的纤网需经过预针刺，进入花纹针刺以前的针刺密度通常为70~150刺/cm2。 花纹针刺加工地毯时，采用的化纤较粗长。
二、花纹针刺的形式
根据*形针针槽方向和纤网送进方向的关系、植针几何图案、提花机构及其控制程序，可获得四种表面结构：
《》条圈结构 《》绒面结构
《》小节距几何图案 《》大节距几何图案 条圈结构
*形针针槽方向和纤网送进方向垂直，纤网背面可形成条圈结构。条圈之间的距离由栅格托网板的栅距决定。
绒面结构
*形针针槽方向和纤网送进方向平行，栅格托网板的栅距较条圈结构的略小，纤网背面形成松散的平绒状结构。 小节距几何图案
针板植针时构成一定的几何图案，*形针针槽方向和纤网送进方向垂直，通过花色针刺机的提花机构定时周期改变针刺深度和空程，可使纤网背面产生小节距几何图案。 大节距几何图案
针板植针时构成大节距几何图案，*形针针槽方向和纤网送进方向垂直，花色针刺机的提花机构和控制程序配合，可使针板快速下降和上升实现针刺和空程。针板下降时间内实现针刺和正常的纤网送进。针板上升时间内，针板空程不针刺并使纤网快速送进一个大节距。由此，在纤网背面完成一个大节距几何图案。 大节距几何图案
第五节 专用针刺加固工艺及设备 一、环式针刺加固工艺及设备
环式针刺加固工艺用于生产造纸毛毯。造纸毛毯在造纸机上作为传送带使用，要求环状无接缝。此外，由于造纸工艺的需要，造纸毛毯的强度、尺寸稳定性、耐磨性、压缩回弹性、表面平整性以及通透性等均有很高的要求。环式针刺加固的造纸毛毯与传统的机织造纸毛毯相比，性能好、寿命长。
为了改善造纸毛毯的强度和尺寸稳定性，造纸毛毯纤网内设有基布。织造过密的基布会影响造纸毛毯的通透性，所以，最新的造纸毛毯采用较粗的长丝织成的网作为骨架材料，称为\造纸毛毯，其性能比普通机织基布的造纸毛毯又有提高。 造纸毛毯常用耐磨性较好的聚酰胺纤维，针刺后应进行热定型处理。
二、管式针刺加固工艺及设备
Dilo公司的RONTEX系列针刺机用以生产管状的针刺非织造材料，植针密度3000~3560枚/m，针刺频率800~1500rpm，管径范围25~500mm。
RONTEX针刺机工作时，芯轴固定不转，其带孔根部为针刺区域，工作时刺针插入小孔。芯轴两侧的回转罗拉*摩擦带动芯轴上的纤维管转动，由于芯轴中部螺纹的导向作用，纤维管向外输出。纤维管向外输出同时，纤网不断地输入针刺区域，随纤维管的回转缠绕在芯轴上，并得到针刺加固。因此，纤维管长度不受限制。
Dilo公司的DI-LOOM OR和ORC针刺机也可生产管状或筒状针刺机，但圆管长度是固定的。
第六节 增强针刺非织造材料性能的途径
一、混入高收缩纤维
纤网中混入高收缩纤维，如聚氯乙烯纤维，针刺后经热空气、水蒸汽或热水的处理，可提高针刺非织造材料的密度。 根据产品密度要求，纤网中高收缩纤维的含量可有很大的变化。如纤网中高收缩纤维的含量为80%，热处理后收缩率可达到50%。
该方法可提高针刺非织造材料的密度，减轻表面针刺痕迹，耐多次弯曲性好，耐起层性好，适合于作合成革基布。但由于热处理时高收缩纤维因结构变化失去大部分强力，因而产品强度和尺寸的稳定性不足。
二、混入热粘结纤维
纤网中混入热粘结纤维，针刺后经热轧处理，可改善针刺非织造材料的强度和尺寸稳定性，但非织造材料的硬性增加，耐多次弯曲性能下降。 该方法通常不能独立用作针刺非织造材料的增强，只能对铺设基布的针刺非织造材料进行附加增强。
纤网中不混入热粘结纤维，针刺后经热轧处理，可烫平并粘结纤维毛羽，改善针刺非织造材料的表面质量，用作涂层基布时，可减少涂层量。
三、铺设基布
铺设轻薄基布，可大大提高非织造材料的初始弹性模量，但对提高断裂强力帮助不大。铺设高强度的厚重型基布，可大大提高非织造材料的断裂强力，但必须注意刺针对基布的损伤。 研究表明，当针刺深度为13mm，针刺密度为200刺/cm2，单棱钩刺针按纵向位置排列，针刺后基布的纵向强力剩余90%，横向强力剩余28%；单棱钩刺针按横向位置排列，针刺后基布的纵向强力剩余10%，横向强力剩余90%。合理设置刺针钩刺的排列角度，可兼顾针刺后基布的纵横向剩余强力。如设置单棱钩刺针钩刺棱边与纤网送进方向夹角40°，可使针刺后基布的纵横向强力均剩余50%左右。
第七节 刺针
刺针是针刺机最重要的零件，其规格和质量对针刺非织造材料的性能和质量有直接的影响。因此对刺针的形状、规格、材料和制造工艺均有一定的要求：
《》几何尺寸正确，针杆平直度好，刺尖对纤网具有良好的穿刺能力。 《》表面光洁，钩刺切口边缘平滑无毛刺。
《》良好的刚性、韧性和弹性，无\宁弯不断\现象。
《》热处理无表面脱碳现象，表面硬度HRC54~59，耐磨性好。
一、刺针的类型
刺针由带有弯头的针柄、针腰、针叶和针尖组成。常见类型有： 《》普通刺针 《》高密度刺针 《》*形刺针 《》侧开*刺针 《》单刺成圈刺针 《》冠状刺针
二、刺针的结构
对每一种刺针来说，任何一个细小的结构变化，均会影响到刺针的性能和用途。 《》整体几何尺寸 《》针尖形状 《》针叶截面形状 《》钩刺结构 《》钩刺排列尺寸 《》针柄弯头方向
三、刺针的规格和标注
(一)刺针的规格
主要包括有总长、针号、针尖形状、针叶截面形状、钩刺结构、钩刺排列尺寸、针柄弯头方向等。
针号对应三角形针叶截面的高度，针号越大，刺针越细。 (二)刺针规格的表示
各制造公司有不同的表示方法，选购刺针应参考制造公司的刺针手册。刺针通用标注一般为： 针柄号×针腰号×针叶号×刺针总长度×刺针类型 示例： 15×18 ×40 ×3.5RB22，A06/06B222PP RB22-表示针叶长度为22mm
A06/06-表示模压刺针，钩刺的高度和深度均为0.6mm B22-表示针叶上的三个棱上各有2个钩刺 PP-表示针尖经过磨光处理
四、刺针的选用
《》根据针刺工艺选刺针类型。
《》根据纤维细度选择刺针号数，纤维较细时，选大号刺针，纤维较粗时，选小号刺针 《》对一条针刺生产线，刺针选用按\细→粗→细\原则，即预针刺选略细刺针，主针刺先粗后细选用刺针。
《》仅1台针刺机时，针板前几列可植入较细的刺针。
五、刺针的更换
刺针磨损后会显著影响针刺效率，同时影响针刺非织造材料的性能，因此必须定期更换刺针。 换针方式采用分批法，以防止针刺非织造材料性能的突然变化。通常在规定时间内先更换针板上全部刺针的1/4~1/3，过一段时间后再更换1/4~1/3，依次类推进行刺针的更换。
第八节 针刺工艺与产品性能
一、针刺非织造材料的结构性能和应用
针刺非织造材料通常为中厚型，单位面积质量范围为80~2000g/m2。针刺非织造材料可采用各种纤维，机械缠结后不影响纤维原有特征，纤维之间柔性缠结，具有较好的强度、尺寸稳定性和弹性。
针刺非织造材料的纤网由三维排列并相互缠结的纤维构成，其内部孔隙呈弯曲状，特别有利于过滤作用。针刺非织造材料具有良好的通透性。
针刺非织造材料的主要应用有地毯、装饰用毡、运动垫、褥垫、家具垫、鞋帽用呢、肩垫、合成革基布、涂层底布、熨烫用垫、伤口敷料、人造血管、热导管套、过滤材料、土工织物、造纸毛毯、油毡基布、隔音隔热材料以及车用装饰材料等。
二、针刺工艺参数及其对针刺非织造材料性能的影响
(一)主要工艺参数及其对产品性能的影响
影响针刺非织造材料性能的主要因素有针刺深度、针刺密度、刺针规格型号和排列等。刺针规格型号和排列等需停机替换，而针刺深度和针刺密度可以在线调节。 1、针刺深度
针刺深度是指刺针针尖穿过托网板到极限位置时，针尖到托网板托持纤网的表面的距离，即针刺时刺针穿过纤网后伸出纤网的最大长度。 确定针刺深度的原则
《》 粗长纤维组成的纤网，针刺深度可深些，反之则浅些。
《》单纤强度较高纤维组成的纤网，针刺深度可深些，反之则浅些。 《》单位面积质量较大的纤网，针刺深度可深些，反之则浅些。 《》较蓬松的纤网，针刺深度可深些，反之则浅些。 《》要求硬实的产品，针刺深度可深些，反之则浅些。 《》要求针刺密度较高的产品，先深后浅。 《》预针刺比主针刺深。
(二)针刺力
针刺过程中，刺针的钩刺带着一小束纤维刺入纤网，该作用使刺针受到的阻力称为针刺力。 针刺力是动态变化的。当刺针开始刺入纤网时，针刺力增加很缓慢；当刺针逐渐深入纤网时，进入纤网的钩刺数也逐渐增加，针刺力剧增并达到最大值；当刺针穿出纤网后，针刺力以波动方式逐渐下降。针刺力可间接地反映出针刺过程中刺针对纤维的转移效果和损伤程度，因此，可通过针刺力的测试来进一步研究针刺频率、针刺深度、针刺密度等工艺参数的合理性。
影响针刺力的因素：
〈〉纤维长度↑细度↓摩擦系数↑→针刺力↑ 〈〉纤网单位面积质量↑→针刺力↑ 〈〉铺设基布→针刺力↑ 〈〉纤网密度↑→针刺力↑ 〈〉针刺频率↑→针刺力↑ 〈〉针刺深度↑→针刺力↑ 〈〉针刺密度↑→针刺力↑
第四章 作业： 1、名词解释：
植针密度、针刺深度、针刺频率、针刺动程、针刺密度、针刺力。 2、简述针刺加固原理和针刺机的基本结构。
3、预针刺机采用何方法使蓬松纤网顺利喂入针刺区？
4、阐明几种常见针刺机的性能特点（预针刺、主针刺、斜刺、环式针刺、管式针刺）。 5、花纹针刺机是如何实现花纹针刺的？
6、刺针在结构上可有那些变化？这些变化对针刺非织造材料的性状有何影响？ 7、选用刺针的原则是什么？
8、试讨论针刺深度和针刺密度对针刺非织造材料性能的影响。
第五章 水刺法加固纤网 第一节 水刺法加固纤网原理 水刺法加固纤网原理与针刺工艺相似，但不用刺针，而是采用高压产生的多股微细水射流喷射纤网。水射流穿过纤网后，受托持网帘的反弹，再次穿插纤网，由此，纤网中纤维在不同方向高速水射流穿插的水力作用下，产生位移、穿插、缠结和抱合，从而使纤网得到加固。 第二节 水刺工艺过程 一、水刺法非织造工艺流程：
A. 纤维原料→开松混和→梳理→交*铺网→牵伸→ →预湿→正反水刺→后整理→烘燥→卷绕 ↑ ↑
水处理循环
B. 纤维原料→开松混和→梳理杂乱成网→ →预湿→正反水刺→后整理→烘燥→卷绕 ↑ ↑
水处理循环
不同成网方式影响最终产品的纵横向强力比，流程A对纤网纵横向强力比的调节较好，适合于水刺合成革基布的生产；流程B适合于水刺卫材生产。
二、预湿
经成形的纤网送入水刺机加固，首先是预加湿处理。 预湿的目的是压实蓬松的纤网，排除纤网中的空气，使纤网进入水刺区后能有效地吸收水射流的能量，以加强纤维缠结效果。 常见预湿方式： <> 双网夹持式
<> 带孔滚筒与输网帘夹持式 三、水刺
经预湿的纤网进入水刺区，水刺头喷水板的喷水孔喷射出多股微细水射流，垂直射向纤网。水射流使纤网中一部分表层纤维发生位移，包括向纤网反面的垂直运动，当水射流穿透纤网后，受到托网帘或转鼓的反弹作用，以不同的方位散射到纤网的反面。在水射流直接冲击和反弹水流的双重作用下，纤网中的纤维发生位移、穿插、缠结、抱合，形成无数个柔性缠结点，从而使纤网得到加固。
水射流对纤网垂直喷射可防止破坏纤网结构，并最大程度地利用水射流的能量，从而有利于提高水刺法非织造材料的性能。
水刺加固方式主要有平网水刺加固、转鼓水刺加固和转鼓与平网相结合的水刺加固三种形式。 平网水刺加固 托网帘编织结构与纤网外观结构效果 转鼓水刺加固工艺中，水刺头沿着转鼓圆周排列，纤网吸附在转鼓上，接受水刺头喷出的水射流的喷射。纤网吸附在转鼓上，不存在跑偏现象，有利于高速生产，同时纤网在水刺区内呈曲面运动，接受水刺面放松，反面压缩，这样有利于水射流穿透，有效地缠结纤维。转鼓为金属圆筒打孔结构，内设脱水装置，与平网水刺加固的托网帘相比，对水射流有很好的反弹作用。 转鼓水刺加固 (三)转鼓与平网相结合的水刺加固
在水刺加固工艺中，平面式与转鼓式组合使用可扬长避短，发挥各自的优势，通常第一级、第二级为转鼓式水刺，第三级为平网式水刺。 (四)水刺头数与水压
水刺加固工艺中常用水刺头数为7~12只，常用水压为60~250Bar，视纤网单位面积质量、生产速度等而定，水刺头压力设置通常为低→高→低。 (五)水射流的结构分析
根据流体力学，水从喷水孔中喷出，可称为非淹没性自由紊流射流。 水射流从喷水孔中喷出后，由于紊流射流的横向脉动和空气对流束的摩擦阻力，从集束的射流逐步转变为分散的水滴。 四、脱水
脱水的目的是及时除去纤网中的滞留水，以免影响下道水刺时的缠结效果。当纤网中滞留水量较多时，将引起水射流能量的分散，不利于纤维缠结。水刺工序结束后将纤网中水分降至最低，有利于降低烘燥能耗。 五、水处理和循环
水刺非织造生产工艺的用水量很大，产量达到5吨/日时，每小时需用水约150m3~160m3。为节约用水，减少生产成本，必须将其中约95%左右的水经过水处理后循环使用。 (一)水刺非织造工艺用水要求
<> 悬浮物含量高时，会缩短滤袋、滤芯的使用寿命。
<> 溶解或胶体分散状态的有机物易使水浑浊并产生颜色。这些物质易沉积在喷水孔孔壁，粘附在纤维上，从而影响产品最终的白度。
<> 微生物形成的腐浆团，经高压水泵输送后，会快速堵塞喷水孔，造成水刺头压力突然上升，严重时引起停车。
<> 溶解在水中的无机盐类，不管是其中的阴离子还是阳离子，对水刺工艺都有影响。钙、镁离子在管路中和设备上产生污垢，铁、锰、铜等离子容易生成有色物质，对于白色卫生材料生产，应严格控制其含量。氯离子含量较多时容易引起设备腐蚀。 (二)水刺非织造工艺用水质量指标 <> 酸碱度PH值6.5~7.5 <> 水质硬度≤4°dH*
<> 水中固体物含量≤5ppm <> 颗粒尺寸≤10μm
<> 氯化物含量≤100mg/l， <> 碳酸钙含量＜40mg/l(＜4 °dH) (三)水刺非织造工艺用水的循环处理 六、后整理
主要有水刺提花、印花、染色、拒水整理和卫生整理等。
正常水刺加工后，可增加一道提花水刺，由提花水刺机构来实现。镍质圆网的花纹采用照相雕刻而成，水刺头安装在圆网内，喷射出的高速水射流可将圆网花纹复制到非织造材料上。 七、烘燥
(一)水刺纤网中水的存在形式
水刺加固后的非织造材料中水分的存在形式有三种，即游离水、毛细管水和结合水。 (二)烘燥
水刺加固后，可采用抽吸装置和脱水辊压榨脱除水刺非织造材料中的大部分水。然后采用烘燥机烘干水刺非织造材料。
水刺工艺中主要采用烘缸式烘燥和热风穿透式烘燥两种烘干方式，取决于非织造布产品规格、性能要求、产量、车速等因素。
第三节 水刺设备 一、水刺机
主要由水刺头、托网帘(或转鼓)、脱水箱、传动系统及控制系统等组成。 (一)水刺头
水刺头是水刺非织造工艺中产生高速水射流的关键部件，尽管各个生产厂家制造的水刺头结构有些差异，但一般均由过滤装置、均流装置、密封装置、喷水板和外壳等组成。 二)托网帘
水刺机中托网帘主要有三个重要功能： <> 顺利输送和有效托持纤网进入水刺区。
<> 能有效滤水并有利于水柱的反弹，提高纤网的缠结效果。
<> 按不同的编织结构(目数与花纹)使产品产生相应的外观结构。 (三)转鼓
主要由转鼓套、塑料密封件和内胆等组成。 (四)脱水箱
平网水刺加固的每个水刺头采用独立的脱水箱，而转鼓水刺加固中，数个水刺头共用一个转鼓内胆进行脱水。脱水箱或转鼓内胆与气水分离器相连，内部真空度由与气水分离器相连的风机形成。
平网水刺加固脱水箱的要求： <> 沿纤网横向脱水均匀一致
<> 避免箱体吸水口对托网帘的磨损 (五)典型水刺机 二、水处理循环系统
由气水分离器、过滤装置、高压泵、低压泵、风机、管道及贮水桶等组成。 (一)气水分离器 (二)过滤装置
分多级，过滤精度逐渐提高。 (三)高压泵
水刺工艺中常采用卧式高压三柱塞泵，卧式柱塞泵比立式更稳，振动小，装拆维修方便。配置三柱塞具有均匀的流量，压力脉动小。 (四)典型水循环处理系统 三、烘燥机
德国Fleissner公司水刺生产线的单鼓烘燥机 德国Fleissner公司纯棉水刺生产线的烘燥机 第四节 水刺工艺与产品性能
一、产品结构与性能
水刺加固纤网利用高速水射流连续不断地冲击纤维，纤网中纤维在水力作用下相互缠结，因此水刺非织造材料纤网中纤维为柔性缠绕结构。相对而言，针刺加固纤网则为刚性缠绕结构。 托网帘编织结构与纤网单位面积质量及密度的配合可得到各种外观结构效果。 水刺非织造材料的用途不同，对其性能要求也不同。 纯棉水刺非织造材料与其它非织造材料的对比： <> 采用天然棉纤维。
<> 不过敏，残硫含量小于1.0mg0g，符合FDA标准。 <> 各种方法消毒后均无异味。 <> 透气好，吸水性强、速度快。
<> 缝线不开裂、不起毛、手感柔软、悬垂性好。 <> 无静电。
<> 能进行任何方式的灭菌。
<> 能自然降解，无需特殊处理，无毒无害。 二、工艺参数及其对产品结构与性能的影响
水刺加工中的主要的工艺参数有：水刺头数量、水压、水刺距离、喷水孔的直径、喷水孔排列密度、生产速度、托网帘(或转鼓)结构、产品单位面积质量、脱水箱真空度等，这些参数相互关联，影响水刺非织造材料的结构和性能。 此外，纤维原料对产品性能也有较大的影响。
(一)纤维原料对工艺和产品性能的影响 <> 纤维强度↑→水刺非织造材料强度↑ <> 弯曲模量↓→ 纤维缠结↑ <> 细度↓→ 纤维缠结↑ <> 长度↑→ 纤维缠结↑
<> 纤维卷曲度↑→纤维缠结↓
<> 扁平截面比园截面有更好的纤维缠结效果 <> 油剂不利于水过滤
(二)工艺参数对产品性能的影响
<> 水压↑水刺头数量↑→水刺非织造材料强度↑ <> 水压超过一定范围后→强度增加趋于平缓 <> 水压、水流量↑→水刺非织造材料网眼清晰↑ <> 水刺距离↓→水刺非织造材料强度↑ <> 生产速度↓→水刺非织造材料强度↑
<> 喷水孔直径↓排列密度↑→水刺非织造材料外观↑ <> 不同托网帘结构→不同外观结构效果 第五节 水刺产品应用及技术拓展 一、水刺非织造材料的应用
水刺法非织造材料的用途为医用帘、手术服、手术罩布、医用包扎材料、伤口敷料、医用纱
布、航空抹布、服装衬基布、涂层基布、用即弃材料、仪器仪表高级抹布、电子行业高级抹布、毛巾、化妆棉、湿巾、口罩包覆材料等。 二、水刺工艺技术应用的拓展
<> 不仅作为加固手段，而且作为叠层复合手段 <> 利用超细纤维
<> 与其它非织造工艺的结合 <> 传统纺织品的整理 长丝机织物整理排列更均匀，织物表面孔隙变小，并使织物得到有效的清洁。 水刺整理后的白坯布表面纤维发生充分缠结，使织物纹路变得模糊，增强了织物表面毛羽感，导致织物更柔软、厚度增加和透气性变化。 水刺整理后粘附在纤维表面的浆料被去除，纤维表面变的更加光滑，可以省去退浆工序，节约能源，提高效率，同时又可保证将织物的性能所受影响减到最小。 水刺整理后牛仔布背面的整理效果，织物表面纤维产生相互缠结，原来被磨平的部分由于纤维的松散而显得更丰满。在实际生产中，可以通过控制整理次数来取得不同的织物表面效果。 返回页顶 第五章 作业：
2、试讨论预湿工艺对缠结性能的影响。
3、试分析输网帘的结构对产品性能的影响。 4、试比较平网水刺和转鼓水刺工艺各自的特点。
5、试分析纤维性能、规格、水刺压力等参数对水刺产品强力和手感的影响，为何纤维卷曲度提高导致纤维之间缠结程度下降？
6、水过滤的主要机理是什么？试述水刺工艺中水处理絮凝气浮技术的过程和特点。 7、试比较水刺非织造材料和针刺非织造材料的结构性能差别。 8、名词解释：
喷水板、水刺工艺距离、絮凝剂、水刺能量。
第六章 热粘合加固纤网
第一节 热粘合法基本原理与分类
一、热粘合加固纤网基本原理及热粘合加固纤网的特点
高分子聚合物材料大都具有热塑性，即加热到一定温度后会软化熔融，变成具有一定流动性的粘流体，冷却后又重新固化，变成固体。热粘合非织造工艺就是利用热塑性高分子聚合物材料这一特性，使纤网受热后部分纤维或热熔粉末软化熔融，纤维间产生粘连，冷却后纤网得到加固而成为热粘合非织造材料。 热粘合加固纤网的特点：
《》利用高分子聚合物材料的熔融特性粘结纤网，取代了化学粘合剂，产品更加符合卫生要求。
《》非织造专用梳理机输出纤网速度已经超过150m/min，热轧粘合非织造工艺是与之相匹配的工艺方法。
《》热粘合专用纤维的开发及无需蒸发粘合剂的水分，使热粘合非织造材料性能提高、生产成本降低。
二、热粘合工艺分类
热轧粘合 《》 电加热 《》 油加热
《》 电磁感应加热 热熔粘合
《》 热风穿透式 《》 热风喷射式 超声波粘合
热轧粘合与热熔粘合的区别：
热轧粘合是指利用一对加热辊对纤网进行加热，同时加以一定的压力使纤网得到热粘合加固。
热熔粘合是指利用烘房加热纤网使之得到粘合加固。 热轧粘合和热熔粘合的区别在于，热轧粘合适用于薄型和中厚型产品，产品单位面积质量大多在15～100g/m2，而热熔粘合适合于生产薄型、厚型以及蓬松型产品，产品单位面积质量为15～1000g/m2，两者产品的粘合结构和风格存在较大的差异。 超声波粘合
超声波粘合是一种新型的热粘合工艺技术，其将电能通过专用装置转换成高频机械振动，然后传送到纤网上，导致纤网中高分子聚合物纤维相互摩擦及纤维内部的分子运动加剧而产生热能，使纤维产生软化、熔融，从而使纤网得到粘合加固。
超声波粘合工艺特别适合于蓬松、柔软的非织造产品的后道复合加工，用于装饰、保暖材料等，可替代绗缝工艺。 返回页顶
第二节 热轧工艺
一、概述
热轧粘合在热粘合非织造工艺中的应用较晚，其借用了印染工业中的砑光、烫光技术，由于其生产速度快、无三废问题，因而发展很快。80年代初，美国的用即弃尿布崛起，聚丙烯热轧非织造材料作为尿布面料替代了原来以粘胶、聚酯纤维为主体的化学粘合法非织造材料。热轧粘合生产速度快，因而特别适合于薄型纺粘法非织造材料的加固。
二、热轧粘合工艺过程及机理
热轧粘合非织造工艺是利用一对或两对钢辊或包有其它材料的钢辊对纤网进行加热加压，导致纤网中部分纤维熔融而产生粘结，冷却后，纤网得到加固而成为热轧法非织造材料。
1、纤网变形与热传递过程 热传递：
当纤网进入轧辊组成的热轧粘合区域时，由于轧辊具有较高的温度，因此热量将从轧辊表面
传向纤网表面，并逐渐传递到纤网的内层。单*热传递并不能向纤网内层提供足够的温度。 形变热：
向纤网提供热量的另一个重要来源是形变热。轧辊间的压力使处于轧辊钳口的高聚物产生宏观放热效应，导致纤网温度进一步上升。据研究，在轧辊间线压力为2.5～7×103N/cm下，纤网厚度将从300μm压缩到33μm，纤网产生的形变热可使纤网内层的温度上升35～40℃。但由于聚合物熔融要消耗部分热量，形变热实际上会使纤网内层温度上升30～35℃。
2、clapeyron效应
高聚物分子受压时熔融所需的热量远比常压下多，这就是所谓的clapeyron效应。对聚丙烯纤维来说，压力使其熔融温度提高的范围约为38℃/kbar。
在热轧粘合过程中，轧辊钳口将使聚合物的熔融温度提高，因此，合理选择轧辊温度和压力的配合是非常重要的。
3、流动过程
在热轧粘合过程中，纤网中部分纤维在温度和压力的作用下发生熔融，同时还伴随着熔融的高聚物的流动过程，这也是形成良好粘合结构的条件之一。轧辊温度升高将有利于熔融高聚物的流动。
4、扩散过程
热轧粘合时，在熔融高聚物的流动过程中，同时存在着高聚物分子向相邻纤维表面的扩散，纤维熔融相互接触部分会产生扩散过程，扩散作用有利于形成良好的粘合。研究结果表明，高聚物在粘合过程中的扩散距离仅为1nm左右，但对于纤网形成良好的粘合有重要的作用。
5、冷却过程
在热轧粘合过程中，由于纤网中纤维受到热和机械作用，因此纤维的微观结构将发生一定的变化，纤维的性能也必然会产生一定程度的变化。加快热轧粘合后纤网的冷却速度，有利于改善产品的强度和手感。
三、热轧粘合的方式
热轧粘合根据其作用，可分为三种加固方式： 《》表面粘合 《》面粘合 《》点粘合
四、热轧粘合设备
1、热轧机的基本要求
《》 良好的导热油加热装置与油温控制装置 《》 设计良好、加工精度高、材质好的热轧辊 《》 热轧辊主轴承要耐高温
《》 热轧机墙板要坚固，加压和调整轧辊要方便 2、轧辊加热方式
热轧辊加热方式目前主要有：
《》 电加热 《》 油加热 《》电感应加热
3、轧辊变形补偿方式 在热轧粘合时，由于压力较高，热轧辊发生弯曲变形是不可避免的。当轧辊发生弯曲变形时，将导致整个轧辊钳口压力分布不均匀，造成纤网局部受不到热轧粘合加固或粘合效果较差。因此要采取种种措施以减少变形或对变形进行补偿。 常用补偿方式有： 《》中凸辊补偿 《》轴向交*补偿 《》外加弯矩补偿 《》液压支承芯轴补偿 中凸辊补偿弯曲变形
中凸辊补偿弯曲变形，是一种简单而有效的方式，但其仅仅适合于特定的轧辊工作压力，因此该补偿方法有一定的局限性。 轧辊线压与中凸值匹配良好 轧辊线压大于中凸值 轧辊线压小于中凸值
轴向交*补偿弯曲变形
轴向交*补偿是指将轧辊的主轴承侧向移位，从而使两轧辊的轴线产生一定角度的交*，这样轧辊两端的钳口尺寸变大，当施加压力时，可达到补偿弯曲变形的目的。调节主轴承的侧向位移大小，可补偿不同工作压力产生的轧辊弯曲变形，因此该方法的适应性要比中凸辊补偿方法更好一些。
轴向交*补偿弯曲变形
交*补偿轧辊弯曲挠度的问题
外加弯矩补偿弯曲变形
这种方法是通过在轧辊外端施加弯矩来补偿正常工作压力引起的轧辊弯曲变形，补偿系统是纯机械式的，可根据不同工作压力来调节。 外加弯矩补偿弯曲变形的问题
电感应加热轧辊补偿变形原理
通过将感应线圈分段设置，分段控制，可按热轧工艺要求使热轧辊在加温时中央部分凸起，以补偿由于加压造成的轧辊变形。
4、刻花轧辊的轧点结构
传统轧点其凸台边与轧辊径向夹角较大，热轧时非轧点处的纤网也能与轧辊相接触而得到轻微的粘合，使非织造材料强度增加而柔软度降低。
改进后的轧点，其凸台边分两段，A段角度较小，以减少对轧点外纤维的传热，轧点以外的纤维即成为真正的桥连纤维，它可以使非织造材料的柔软度改善；B段角度较大，可提高轧点的强度。
刻花辊的热处理也是至关重要的，处理不当，轧点将出现微细裂缝，影响轧点的疲劳强度。
轧点的硬度通常应达到HRC57，该硬度不会损伤光辊的表面。
常用的轧点形状
第三节 热熔工艺
一、概述
热熔粘合纤维的开发拓展了热熔粘合非织造材料的应用，热熔粘合纤维的选择和配比主要取决于产品应用和客户的要求，热熔粘合纤维的混合比通常为10～50%，作为预粘合时为5～10%，实际生产时应按非织造材料的最终应用要求来配比，薄型产品通常采用100%的热熔粘合纤维。
常用热熔纤维及其粘合温度 低密度聚乙烯 85～115℃ 高密度聚乙烯 126～135 ℃ 聚丙烯 140～170 ℃ 聚氯乙烯 115～160 ℃ 共聚酰胺 110～140 ℃ 尼龙6 170～225 ℃ 尼龙66 220～260 ℃ 聚酯 230～260 ℃
Kodel 410 (Eastman) 85～170 ℃
Dacron 927,923,920 (Dupont) 160～180℃ Unitika 2000,3300,4000 110～200 ℃
二、热熔粘合工艺过程及机理
热熔粘合工艺是指利用烘房对混有热熔介质的纤网进行加热，使纤网中的热熔纤维或热熔粉末受热熔融，熔融的聚合物流动并凝聚在纤维交*点上，冷却后纤网得到粘合加固而成为非织造材料。
和热轧粘合相似，热熔粘合工艺存在热传递过程、流动过程、扩散过程、加压和冷却过程。
三、热熔粘合的方式
热熔粘合工艺按热风穿透形式可分为： 《》热风穿透式粘合
《》单层平网热风穿透式 《》双网夹持热风穿透式 《》滚筒圆网热风穿透式 《》热风喷射式粘合
《》单帘网热风喷射式热熔 《》双帘网热风喷射式热熔
四、热熔粘合设备
1、热熔粘合设备的基本要求
《》能对纤网整个宽度进行迅速而均匀的加热，烘房内各处温度误差应≤1.5℃。 《》 热风的速度和方向均能控制，热风在循环流动过程中不破坏纤网的结构。 《》 能有效控制最终产品的密度。 《》为了获得良好的热粘合效果，烘房应有足够的通过长度，以保证纤网有足够的受热时间。 《》 加热能耗应尽可能低，以降低生产成本。 2、圆网热风穿透粘合用滚筒 3、烘房加热系统
烘房选择加热系统时，必须考虑： 《》 当地何种能源供应最方便、有效 《》 烘房所需的工作温度 《》可供能源的价格比较
《》设备投资大小和维修成本 《》必须遵守的安全法规 4、热风循环系统
有平网热风循环和圆网热风循环 5、纤网输送系统
链条传动带支杆的帘网，纤网由帘网托持输送，该输送方式的生产速度较低，帘网仅随两端固定在链条上的支杆移动，因此对帘网的强度要求不高。
第四节 超声波粘合工艺
一、概述
超声发生器又称为换能器，20世纪初，电子学的发展使人们能利用某些材料的压电效应和磁致伸缩效应制作各种机电换能器。随着材料科学的发展，应用最广泛的压电换能器已从天然压电晶体过渡到价格更低廉、性能更良好的压电陶瓷、人工压电单晶、压电半导体以及塑料压电薄膜等，并使超声频率的范围从几十千赫提高到上千兆赫。 超声效应主要有以下三方面： 《》线性的交变振动作用 《》非线性效应 《》空化作用
二、超声波粘合工艺过程及机理
超声波粘合的能量来自电能转换的机械振动能，换能器将电能转换为20kHz的高频机械振动，经过变幅杆振动传递到传振器，振幅进一步放大，达到100μm左右。在传振器的下方，安装有钢辊筒，其表面按照粘合点的设计花纹图案，植入许多钢销钉，销钉的直径约为2mm左右，露出辊筒约为2mm。超声波粘合时，被粘合的纤网或叠层材料喂入传振器和辊筒之间形成的缝隙，纤网或叠层材料在植入销钉的局部区域将受到一定的压力，在该区域内纤网中的纤维材料受到超声波的激励作用，纤维内部微结构之间产生摩擦而产生热量，最终导致纤维熔融。在压力的作用下，超声波粘合将发生和热轧粘合一样的熔融、流动、扩散及冷却
等工艺过程。
超声波粘合原理示意
超声波粘合技术具有以下一些特点：
《》与热轧粘合相比，设备上无加热部件，因为其不采用从纤网材料的外表面传递热量来达到熔融粘合的方式。超声波能量直接传送到纤网内部，能量损失较少，每个部位比常规热粘合节省300～1000％的能量，生产条件大大改善。
《》超声波粘合设备的可*性高、机械磨损较小，操作简便、维修方便。
《》与绗缝机相比，产量要高得多，一般约高5～10倍，如3.3m工作宽度的Pinsonic粘合设备的生产速度可达到9m/min，并且不用缝线，粘合缝的强度比较高，洗涤后无缝线收缩之缺陷。
《》与针刺复合相比，超声波粘合复合的生产速度较快，可达到4～8m/min。
三、超声波粘合设备
超声波粘合设备通常由超声波控制电源、超声波发生及施加系统，以及托网辊筒和辊筒传动系统等组成，其关键部件是超声波发生及施加系统，包括换能器、变幅杆、传振杆及加压装置。
超声波热粘合设备
第五节 热粘合工艺与产品性能
一、热轧粘合工艺与产品性能
影响热轧粘合非织造材料性能的主要因素有纤维特性、热熔纤维与主体纤维的配比、热轧粘合形式、热轧辊温度、热轧辊压力、生产速度、纤网面密度、刻花辊轧点尺寸和分布以及冷却条件等。
1、热轧粘合非织造材料结构 点粘合纤网结构：
《》规则形状的薄膜区 《》近薄膜区纤维区 《》无粘结纤维区 规则形状的薄膜区 近薄膜区纤维区 无粘结纤维区
光辊粘合纤网结构： 《》紧密区 《》疏松区
2、纤维品种及其配比对热轧粘合非织造材料性能的影响
薄型热轧粘合非织造材料用作卫生材料时，使用的纤维原料为聚丙烯纤维。常规聚丙烯短纤维用于热轧粘合非织造材料，其问题是不能适应热轧粘合工艺高速生产的要求，产品手感硬，
强度低，而且不符合卫生要求。
3、工艺参数对热轧粘合非织造材料性能的影响 热轧粘合工艺参数中，粘合温度、轧辊压力和生产速度对热轧粘合非织造材料的性能具有很大影响。 (1)粘合温度
温度↑→断裂强度↑
温度↑↑→热熔纤维失去纤维结构→断裂强度↓ (2)轧辊压力
线压力↑→断裂强度↑
线压力↑↑→粘合区纤维物理特性破坏→断裂强度↓ (3)生产速度
生产速度↑→粘合温度↑→断裂强度不变
二、热熔粘合工艺与产品性能
影响热熔粘合非织造材料性能的主要因素有纤维特性、热熔纤维与主体纤维的配比、热风温度与穿透速度、生产速度及冷却条件等。 在设备已定和工艺优化的条件下，纤维特性以及热熔纤维与主体纤维的配比是影响热轧粘合非织造材料性能的主要因素。
第六章 作业
1、试从工艺原理、产品结构、性能角度，论述热轧与热熔工艺的异同。 2、分析热轧工艺三要素对非织造材料结构与性能的影响。 3、根据热力学原理，分析热轧工艺中纤网的受热机理。
4、与普通合成纤维相比，低熔点(双组分)纤维用于热粘合非织造工艺的特点是什么？ 5、试述热轧设备的基本要求，并举例加以说明。 6、分析轧点区域纤网结构和聚合物微结构的变化。 7、试述超声波粘合的工作原理。 8、名词解释：
形变热、clapeyron效应、面粘合热轧、ES纤维。
第七章 化学粘合法加固纤网 第一节 粘合剂的种类与作用
一、粘合剂种类
粘合剂种类繁多，其分类方法也很多，目前国内外还没有一个统一的分类标准，根据粘合剂的特点可作如下分类： <> 按来源分类
<> 按粘合剂固化后的胶体特性分类 <> 按粘合剂基料物质分类 <> 按外观形态分类
<> 按特殊功能分类
二、粘合剂组成
粘合剂是由多种成份构成的混合物，除主体材料(基材)外，还应根据不同特性和产品需要，添加若干种辅助材料，包括固化剂、溶剂、增塑剂、乳化剂、增稠剂、偶联剂、分散剂、络合剂、引发剂、发泡剂、填料等。
三、粘合剂的性能指标
粘合剂的性能分为工艺性能、物理机械性能和化学结构性能。其中化学结构性能主要与组成粘合剂的聚合物成份及分子结构有关，而对于粘合剂的应用者来说，更多的应考虑其基本的理化性能和工艺性能。 1、基本物理性能
(1)含固量 (2)相对密度 (3)粘度 (4) PH值 (5)玻璃化温度 (6)离子属性 (7)固化速度 (8)适用期(使用寿命) 2、工艺性能
(1)热敏凝聚作用(2)高吸水性(3)成膜性
四、非织造常用粘合剂
非织造材料常用粘合剂绝大多数为分散型粘合剂，即乳液或乳胶，大多采用浸渍法，也可用于喷洒法或泡沫法。粉末型粘合剂(热熔胶)则主要用于热熔粘合衬。而低熔点纤维则作为热粘合法中的纤维型粘合剂，已在第六章中作了详细介绍。 (一)聚丙烯酸酯类
丙烯酸酯类的单体的品种很多，而且其性质各不相同，但单体之间的相容性很好。因此，丙烯酸酯作粘合剂时，一般都采用多种单体共聚，通过改变参与共聚的单体品种及用量来控制粘合剂的性质。丙烯酸酯-羧甲基丙烯酰胺共聚乳液，耐热，耐光，耐臭氧的降解性能，耐老化性好，汽车、室内装饰用非织造材料。丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯共聚乳液作粘合剂，耐变色性优良，柔软粘结力强，耐溶剂性强，高级服装内衬的非织造材料。
(二)乙烯类聚合物 1、聚醋酸乙烯酯类
醋酸乙烯酯的均聚物有较高的玻璃化温度(30℃)。因此，由它粘合制成的非织造材料，手感较硬且伸长较小。将醋酸乙烯酯与其它单体共聚，可改变其玻璃化温度，从而改善其手感等性能。
2、聚氯乙烯
氯乙烯均聚物具有很高的玻璃化温度和模量，单独用于非织造材料，手感较硬。但它有优良的阻燃性能，可通过改性取长补短。如氯乙烯与乙烯共聚且两种单体配比控制适当，对非织造材料有很好的粘合力和柔软性，并具有一定的阻燃性。 3、聚乙烯酸
它是用醋酸乙烯部分或全部水解而制备的水溶性热塑性树脂。它能溶于水，故一般只用来生产低级的不洗涤的非织造材料或作为纤网的预加固粘合剂。为了改善其性能，可将它在存在酸性催化剂条件下与醛反应，生成聚乙烯醇缩醛。采用不同的醛可制得不同的缩醛，其性能
也不相同，可以自由调节，以满足非织造材料产品加工的要求。 (三)橡胶型胶乳 (四)热固性树脂 (五)热熔粘合剂
1. 热熔胶技术指标： <> 熔融粘度与熔融指数 <> 松装密度 <> 安息角 <> 熔点范围 <> 粒径
第二节 粘合剂与非织造材料性能的关系
化学粘合法工艺生产非织造材料，粘合剂自身的基本技术性能和粘合法工艺所控制调节的技术参数对非织造材料的性能有很大的影响，前者与粘合剂的选用有关，后者与化学粘合法设备及工艺技术有关。
一、断裂强力
化学粘合法非织造材料的断裂强力首先与粘合剂的含量有关。在相同克重的纤网中，粘合剂含量增加，非织造材料的断裂强力也增加。粘合剂的粘结强度越高，初始弹性模量越大，非织造材料的断裂强力就越高。粘合剂的玻璃化温度越高、粘合剂薄膜的断裂强度越大，则非织造材料的抗拉伸性能就越好。
二、断裂伸长
非织造材料的断裂伸长随粘合剂含量的增加而增加。当粘合剂初始模量下降时，非织造材料的断裂伸长就增加。当非织造材料的延伸性超出一定范围时，断裂强力就下降，而断裂强力的下降促使断裂伸长减小。有人认为，随着粘合剂薄膜断裂强度的变化，非织造材料断裂伸长的变化是很小的，因而可以忽视由于粘合剂含量变化而产生的断裂伸长变化。
三、初始弹性模量
化学粘合法非织造材料的初始弹性模量受粘合剂含量的影响比受粘合剂初始初始弹性模量的影响大。如果用硬度高、伸长小的粘合剂代替延伸大的粘合剂，则对非织造材料的初始弹性模量不产生明显作用。
四、柔软性
化学粘合法非织造材料的柔软性随粘合剂含量的增减而微有增减，而粘合剂的玻璃化温度和非织造材料的悬垂长度有着关系，影响非常明显。
五、防皱性
用低玻璃化温度的粘合剂(软性粘合剂)粘合的非织造材料，很少会起皱，至少在10秒钟内
不会自行起皱。因此，在化学粘合法非织造材料生产中，提高软性粘合剂的含量是有好处的。硬性粘合剂的作用恰恰相反，非织造材料的折皱性会随硬性粘合剂含量的提高而增加。
第三节 粘合剂选用的原则
一、非织造材料对粘合剂的要求
<> 非织造材料对粘合剂的主要要求是： <> 高的内聚强度
<> 对纤维有高的粘合性能和好的粘合效果 <> 加油良好的柔润性和回弹性 <> 能耐水洗、干洗 <> 化学稳定性好
<> 与其它粘合剂、添加剂相容性好 <> 染色性好，色牢度高
<> 无毒、无气味、无环境污染 <> 成本低
二、粘合剂选用原则
(一)粘接强度
化学粘合法非织造材料的拉伸性能与纤维在粘合剂作用下的粘接强度有关。粘接强度由粘合状态和粘接亲和力决定，也和粘合剂的流动性和润湿性有关，两者相互影响。粘合状态受纤维的长度、细度、截面形状及其表面状态的影响，它与选用纤维有关。 (二)非织造材料的刚柔性
粘合剂的成膜性与材料的刚柔性有关。若粘合剂在纤网中固化呈连续片状膜，则非织造材料的手感较硬；而粘合剂在纤网中呈点状分布，则手感较柔软。 粘合剂的最低成膜温度与其玻璃化温度有关，可利用不同成膜温度聚合物的渗混来达到点粘合的目的。非织造材料的刚柔性除了与粘合剂自身性能有关外，还与粘合工艺及烘燥固化过程控制有关。
(三)粘合剂的固化性能
粘合剂的固化或交联温度以及固化速度是确定化学粘合工艺的重要参数，选用时，应同时考虑纤网中的纤维种类和烘房长度，因为固化温度不能接近纤维的熔点和软化点，而烘房长度则是保证固化速度的前提条件。 (四)粘合剂的含固量和附着率
粘合剂的含固量一定程度上反应有效成份的多少，附着率则表示单位纤维质量含有的粘合剂固体质量。为了达到非织造材料上粘合剂附着率的要求，就要结合工艺要求，配制相应浓度的粘合剂。
含固量与附着率有以下关系式
第四节 粘合机理
若要合理完整地分析粘合机理，一般认为，粘合剂使纤维之间产生粘合力是各个单一理论统一起来的综合作用，即润湿吸附能力、扩散能力、化学键合以及机械嵌合等等。
一、润湿吸附
吸附理论认为，粘结力的形成首先是高分子溶液中粘合剂分子的布朗运动，使粘合剂的大分子链迁移到被粘物质的表面，即表面润湿过程，然后发生纤维对粘合剂大分子的吸附作用。这一阶段，强调粘合剂的润湿能力，其大小取决于纤维与粘合剂之间接触界面的表面张力，这是影响粘合剂的重要因素。
二、扩散作用
扩散程度影响着粘合强度，因为扩散程度决定了界面区的结构、可运动链段的多少和界面自由能的大小。若扩散不良，界面分子易在外力作用下产生滑动，粘合强度就很低。从界面上分子或链段扩散角度来研究粘合现象的理论称为扩散理论，它能解释时间、温度、分子量、聚合物类型等因素对粘合强度的影响。对于金属、玻璃、陶瓷等材料的粘合，则很难用扩散理论来解释。
三、化学键合
如果粘合剂和被粘物质之间存在化学键，即使没有很好的扩散，也能产生很强的粘合力，这就是化学键合理论。
四、机械结合作用
机械结合作用是指粘合剂渗入被粘合材料的孔隙内部或其表面之间，固化后，被粘合材料就被固化的粘合剂通过锚钩或包覆作用结合起来而产生粘合强度。
第五节 材料表面能与界面结合力
研究高分子材料表面能是了解其粘合机理的基础。无论是从热力学理论出发提出的粘接功，还是反应材料润湿能力的接触角以及与材料粘合有关的扩散、键合、机械作用等理论，都与液固两相及其界面的表面能──表面张力有关。
一、表面张力与分子间作用力
表面的分子只受到下边分子的作用力，于是表面分子就沿着表面平行的方向增大分子间的距离，总的结果相当于有一种张力将表面分子之间的距离扩大了，此力称为表面张力。通常将表面张力在100×10-3N/m以上者称为高能表面，100×10-3N/m以下者称为低能表面。
二、界面张力与粘附功
不同的两相高聚物相接触，其接触面就是两相的界面。将界面可逆地分离开所需的能量即为粘附功(Wa)，它和两相的表面张力r1和r2以及界面张力r12有以下关系： Wa= r1＋ r2－ r12
由上式可知，要使粘附功Wa增大，就要降低界面张力r12，当两相物质相同，则界面消失，r12＝0，r1＝ r2。
三、接触角与润湿能力
润湿吸附理论实质上就是以表面能为基础的吸附理论，它认为粘合的好坏决定于浸润性，浸润得好，被粘物体和粘合剂分子之间紧密接触而发生吸附，则粘合界面形成了巨大分子间作用力，同时排除了粘合体表面吸附的气体，减少了粘合界面的空隙率，提高了粘合强度，因此人们常把浸润(润湿)性作为一个量度来预测和判别粘合效果。 液滴对材料的润湿模型
液体对固体表面润湿程度可用接触角θ表示。只有液体的表面张力小于固体的表面张力时，才有可能润湿；而表面张力大的物质不能润湿表面张力小的物质。
第六节 化学粘合法工艺与产品性能
非织造材料的化学粘合法工艺就是将化学粘合剂的乳液或溶液采用不同的工艺方法施加到纤网中去，经热处理后达到纤网加固目的。常用的方法有浸渍法、喷洒法、泡沫浸渍法、印花法及溶剂法等。
一、浸渍法与设备
基本工艺流程：
纤网喂入有粘合剂的浸渍槽中，浸渍后经过一对轧辊或吸液装置除去多余的粘合剂，再通过烘燥装置使纤网得到固化而成为非织造材料。
按轧液和吸液方式可分为浸轧式、吸液式和吸液-轧液结合式，按帘网形式可分为单帘网+圆网和双帘网形式
(一)单帘网+圆网浸渍+轧液
(二)单帘网+圆网浸渍+真空吸液
(三)双帘网浸渍真空吸液+轧液
(四)双网转移式浸渍+真空吸液
二、泡沫浸渍法
泡沫浸渍法主要用于薄型非织造材料，与一般浸渍法相比，其优点如下： <> 结构蓬松、弹性好。
<> 浸渍以后，纤网含水量低，烘燥时能耗小，比全浸渍低33～40％。 <> 粘合结构在纤维的交*点上，成为点状粘膜粒子。
<> 粘合剂水分少，浓度高，烘燥时避免产生泳移现象。 漏水少，污染小。 <> 生产速度高(薄型产品为80m/min，厚型产品为20m/min)。
三、喷洒粘合法
喷洒粘合法的原理是应用喷头不断向纤维网喷洒粘合剂，然后进入烘房固化。主要用于制造高蓬松、多孔性的非织造材料，最典型的产品就是喷胶棉。
四、印花粘合法
采用花纹辊筒或圆网印花滚筒施加粘合剂的方法，称为印花粘合法。该法适宜于制造20g/m2～60g/m2、柔软而美观的非织造材料，主要用作\用即弃\产品，具有成本低廉的优点。该工艺只用少量粘合剂，就能有规则地分布在纤网上，即使粘合剂的覆盖面小，也能得到一定的成品强度。
五、溶剂粘合法
溶剂粘合法是采用溶剂或溶剂蒸汽处理纤网，利用可溶性纤维的膨润、溶解或部分溶解的特性，进行纤维之间的粘合。
溶剂粘合法对设备的密闭性要求较高，否则易造成空气污染，因此溶剂粘合法应用较少
第七节 烘燥工艺
一、烘燥工艺的基本技术要求
1、选择合适的热处理温度和生产速度 2、防止纤网均匀度在烘燥过程中受到破坏 3、尽可能减少粘合剂的泳移
4、根据非织造材料的定量和性能来选择烘燥方式和工艺条件
二、烘燥工艺与设备
烘燥的基本原理就是热在纤网中的转移。 非织造材料的烘燥方式主要有： <> 对流式 <> 接触式 <> 辐射式 <> 高频感应式
第七章 作业
1、天然粘合剂，如橡胶乳胶作非织造材料粘合剂有哪些优缺点？
2、讨论高聚物纤维粘合理论，说明吸附理论、扩散理论、等理论的特点，适用范围，存在的不足。说明粘合剂、纤维分子量、大分子链极性反应基团，共聚组成对粘合强度的影响。 3、说明纤维表面浸润性，接触角的结构因素，如何提高纤维表面性能，从而提高纤维的粘合性能？
4、纤维的细度、长度、横截面几何形状，卷曲度以及纤维表面孔洞缝隙与它的粘合性能有什么关系？要提高非织造材料的强度，又要保证它的柔软性应如何控制这些指标？
5、粘合剂的含固量与非织造材料强度的关系？如何控制浸胶、烘干等工艺来提高非织造材料的性能和质量？
第八章 纺丝成网法工艺
第二节 纺丝成网工艺原理与过程
一、纺丝成网工艺类型
纺丝成网工艺按纺丝原理可分为： <> 熔融纺 <> 溶剂纺 <> 湿纺
二、纺丝成网工艺原理
指熔融纺丝成网工艺原理：
聚合物切片送入螺杆挤出机，经熔融、挤压、过滤、计量后，由喷丝孔喷出，长丝丝束经气流冷却牵伸后，均匀铺放在凝网帘上，形成的长丝纤网经热粘合、化学粘合或针刺加固后 成为纺丝成网法非织造材料。 工艺流程为：
聚合物切片→切片烘燥→熔融挤压→纺丝→冷却→ →牵伸→分丝→铺网→加固→切边→卷绕 熔融纺丝成网工艺原理
三、纺丝成网工艺过程
(一) 切片烘燥(二)熔融挤压(三)纺丝(四)冷却(五)牵伸(六)纺程上作用力分析(七)分丝(八)铺网(九)加固
四、溶剂纺丝成网工艺原理与过程
溶剂纺丝成网工艺是美国Dupont公司开发的专利技术，也可称作闪蒸法、闪纺法和瞬时溶剂挥发纺丝成网法，其产品名称为\，具有高强度、抗撕裂、耐穿刺、防水透气、可印刷等特点。
溶剂纺丝成网工艺示意 Tyvek纤网结构
第三节 典型纺丝成网工艺与设备
典型的纺丝成网工艺：
<> DOCAN法，德国Lurgi公司专利，现已被德国Zimmer公司收购。
<> Reicofil法，德国Reifenhaeuser公司在原民主德国Kride纺丝成网技术上发展而成。
<> Typar法，美国Dupont公司开发的纺丝成网技术。
<> Cerex法，美国Monsanto公司开发的以PA66为原料的纺丝成网技术。 <> Freudenberg法，德国Freudenberg公司开发的纺丝成网技术。
<> Rhone Poulenc法，法国Rhone Poulenc公司开发的纺丝成网技术，产品名称为Bidim。
一、NWT纺丝成网工艺与设备
生产设备主要由喂料系统、干燥系统、螺杆挤出机、纺丝箱体、气流牵伸装置、摆丝器、成网机、热轧或针刺机和分切卷绕机等组成。 生产PP产品工艺流程：
PP切片→气流输送→纺前料斗→熔融挤压→熔体过滤→纺丝、冷却、牵伸→分丝→铺网→热轧或针刺→分切卷绕→成品。 生产PET产品工艺流程：
PET切片→料斗→振动筛→切片干燥→纺前料斗→熔融挤压→熔体过滤→纺丝、冷却、牵伸→分丝→铺网→热轧或针刺→分切卷绕→成品。
二、DOCAN纺丝成网工艺与设备
机械性能：
250 g/m2纤网，针刺密度200刺/m2时： 纵向断裂强力：800N/5cm
纵向断裂伸长率：70~80%(经热定型) 横向断裂强力：600N /5cm
横向断裂伸长率：80~100%(经热定型)
三、Reicofil纺丝成网工艺与设备
主要技术特点
<> 采用气流分丝和抽吸凝网。
<> 负压牵伸虽能耗小，但拉伸取向作用不够强，单纤维细度差异大，单纤维强度不够大，产量较低。
<> 切边废料立即回用
四、S.T.P纺丝成网工艺与设备
五、NKK纺丝成网工艺与设备
六、 Ason纺丝成网工艺与设备
<> 纺丝距离可调，可适应不同的原料。
<> 纺丝线高度较小，为0.3~1m，而其它纺丝成网工艺为2~4m。
<> 牵伸装置距离喷丝板较近，冷却空气用量较少，熔体细流在较高的温度下牵伸，可以较低的牵伸力、较高的纺丝速度制得较细的纤维，纺丝速度高达4000~8000m/min，单纤维细度在1dtex以下，纤维的取向和结晶度提高。
<> 纺丝速度与凝网帘速度差较大，有利于长丝无规排列，成网均匀性好。
七、Typar纺丝成网工艺
八、Cerex纺丝成网工艺
九、Freudenberg纺丝成网工艺
十、Rhone Poulenc纺丝成网工艺
十一、 SMS复合工艺与设备
第四节 纺丝成网工艺与产品性能
一、纺丝成网法非织造材料的结构与性能
与干法短纤维非织造材料相比，纺丝成网法非织造材料为长丝纤网结构，具有良好的力学性能。但手感较硬，均匀性均要差一些。
二、影响纺丝成网法非织造材料性能的主要因素
<> 纺丝牵伸工艺影响单丝细度和强力。
<> 成网工艺是影响产品均匀性和提高产量的关键
<> 击打摆丝，低克重纤网均匀性较差，易出现云斑。
<> 附壁式摆丝，网下吸力不足及气流波动时，易产生并丝，产品纵横向强力比较小。 <> 静电分丝，20kv高压静电分丝，但对气流不起作用，必须辅以其它技术手段，才能实现牵伸后气流均匀降速的问题。
<> 直接下落，并不能保证均匀成网。
第八章 作业
1、阐述纺丝成网工艺中熔融纺丝牵伸基本原理。
2、试列出纺丝成网工艺主要的牵伸方法，并比较它们的特点。 3、分析胀大比对纺丝成网的纺速和成形稳定性的影响。 4、分析稳态纺丝时纺程上各种作用力。 5、名词解释： 粘均分子量、熔体指数(MFI)、热裂解现象、表观粘度、取向度、结晶度、无定型区、 \。
第九章 熔喷法工艺
第一节 熔喷工艺应用的原料
一、熔喷工艺对聚合物熔体性能的要求
聚合物切片原料的性能与熔喷工艺密切相关，主要的参数有： <> 聚合物种类 <> 分子量及其分布 <> 聚合物降解性能 <> 切片形状 <> 含杂
聚丙烯是熔喷工艺应用最多的一种切片原料，除此之外，熔喷工艺常用的聚合物切片原料有聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、PBT、EMA、EVA、聚氨基甲酸酯等。
二、常用原料
1、聚丙烯(PP)
聚丙烯用于熔喷工艺有以下特点 (1)聚合物熔体粘度可以按需控制 (2)分子量分布(MWD)可控制 (3)较宽的熔融温度范围 (4)有利于制成超细纤维 2、聚酯(PET) 3、聚酰胺(PA) 4、乙烯类聚合物
第二节 熔喷工艺原理与过程
一、熔喷工艺原理与过程
熔喷非织造工艺是采用高速热空气流对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸，由此形成超细纤维并收集在凝网帘或滚筒上，同时自身粘合而成为熔喷法非织造布。 熔喷工艺过程主要为： 1、熔体准备
熔喷非织造工艺使用聚酯、聚酰胺等切片原料时，必须对切片进行干燥预结晶。聚丙烯切片通常不需要干燥。熔喷工艺主要采用螺杆挤出机对聚合物切片进行熔融并压送熔体。 2、过滤
熔喷工艺中，聚合物熔体进入模头之前，应经过过滤，以滤去杂质和聚合反应后残留的催化剂。常用过滤介质有细孔烧结金属、多层细目金属筛网、石英砂等。 3、计量
熔喷工艺中采用齿轮计量泵进行熔体计量，高聚物熔体经准确计量后才送至熔喷模头，以精确控制纤维细度和熔喷法非织造布的均匀度。 4、熔体从喷丝孔挤出
熔喷工艺与传统纺丝具有相似原理，聚合物熔体从模头喷丝孔挤出的历程可分为入口区、孔流区和膨化区。
5、熔体细流牵伸与冷却 熔喷工艺中，从模头喷丝孔挤出的熔体细流发生膨化胀大的同时，受到两侧高速热空气流的牵伸，处于粘流态的熔体细流被迅速拉细。同时，两侧的室温空气掺入牵伸热空气流，使熔
体细流冷却固化成形，形成超细纤维。 6、成网
熔喷工艺中，经牵伸和冷却固化的超细纤维在牵伸气流的作用下，吹向凝网帘或滚筒，凝网帘下部或滚筒内部均设有真空抽吸装置，由此纤维收集在凝网帘或滚筒上，依*自身热粘合或其他加固方法成为熔喷法非织造布。
模头喷丝孔出口处到接收帘网或滚筒的距离称为熔喷接收距离DCD。
第三节 熔喷设备
一、熔喷系统组成
熔喷生产线的设备主要有：上料机，螺杆挤出机，计量泵，熔喷模头组合件，空压机，空气加热器，接收装置，卷绕装置。 1、上料机
上料机的功能是将聚合物切片抽吸至螺杆挤出机料斗，通常具有自动功能。 2、螺杆挤出机 3、计量泵
4、熔喷模头组合件 通常由以下各部分组成： <> 聚合物熔体分配系统 <> 模头系统
<> 牵伸热空气管路通道 <> 加热保温元件 5、空气加热器
空气加热器的发热元件为不锈钢电加热管。加热器内腔设置多个折流板，可延长空气在加热器内腔滞留时间，以提高热交换效率。适当增加加热管数量，提高空气加热器的装机功率，可缩短生产线开车升温时间。熔喷工艺对牵伸空气加热器的温度控制精度要求较高，牵伸空气温度要求稳定在±1℃的范围内。 6、接收装置
熔喷工艺中的接收装置主要有： <> 滚筒式 <> 平网式
<> 立体成型(芯轴) 7、辅助设备
熔喷生产线最主要的辅助设备就是模头清洁炉。熔喷模头生产一段时间后会发生堵孔现象，影响产品均匀性和外观，这时需要更换熔喷模头。替换下来的熔喷模头需要用焙烧的方式除去残留在模头内的聚合物和杂质。螺杆和喷丝板等通常均采用焙烧的方法来除去残留聚合物及杂质。
第四节 熔喷产品性能与应用
一、熔喷法非织造布的结构与性能