无纺布原理

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)。

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