水刺非織造用短纖維質量特性及生產控制淺析

冒澍云

(中國石化儀化股份有限公司短纖中心，江蘇儀征 211900）

應用技術

水刺非織造用短纖維質量特性及生產控制淺析

冒澍云

(中國石化儀化股份有限公司短纖中心，江蘇儀征 211900）

描述了水刺非織造布的優勢。概述水刺流程，分析了水刺非織造布各工序對原料纖維的質量要求。根據上述質量要求，提出了水刺專用短纖維工藝路線，確定了水刺非織造用短纖維質量特性值，說明了專用料和普通高強棉型短纖維在斷裂伸長率、斷裂強度、疵點含量、干熱收縮率、含油率項目上的不同之處。根據用戶反映信息提出了管控非纖異物現場方案。分析了疵點雜質產生的過程，提出了疵點雜質現場管控要點。

水刺非織造布水刺非織造用短纖維非纖異物精細化管理

水刺法又稱射流噴網成布法，是一種重要的非織布加工工藝。水刺非織造布的物理性能不同于常見的針刺非織造布，無論在手感和性能方面，都是唯一能使其最終產品類似紡織品的非織造布。

水刺工藝過程中不存在對纖維網的擠壓，從而提高了最終產品的膨松度;不使用樹脂或粘合劑，從而保持了纖網固有的柔軟性;纖網具有較高的機械強度，可達紡織品強度的80%～90%;纖網可用任意品種的纖維相混合。特別值得一提的是，水刺纖網可與任何基布進行復合，制成復合產品?？筛鶕煌挠猛旧a各種功能的產品［1］。

水刺非織造布具有柔軟、懸垂性好、強度好、高吸濕和速濕性、低起毛性、耐洗、無化學品添加劑、外觀類似紡織品等優點，在各領域得到廣泛應用，其產品規格從30 g/m2到150 g/m2，既可以做衣襯、醫療用品，也可做裝飾、革基布及建材基布等中厚型產品。

水刺非織造布的優勢已使其成為近年來非織造領域技術進步最快的一個分支。非織造布的發展方向是替代紡織與針織品，水刺非織造布以其最類似紡織品的特點、優良的物理性能、物美價廉的優勢成為與紡織品市場競爭最有潛力和發展較快的領域之一。

1 水刺無紡布用滌綸短纖維的質量特性分析

1.1 水刺流程概述

水刺非織造布原理為纖網由輸送網簾或金屬網簾傳送，并經預濕裝置(羅拉或水簾）預濕和預水刺，然后進入水刺區，在水刺區纖網受到數個水刺裝置射出的極細高壓水流的噴射，其表面纖維因受到強烈沖擊而垂直進入纖網內，同時由于輸送簾具有三維結構，水流穿過纖網后，撞擊在輸網簾上，又以不同角度反射回來，形成對纖維的反向沖擊，使纖維產生不同方向的位移，纖網中纖維相互纏結并緊密地抱合在一起，形成具有一定強度的濕態無紡布。濕態無紡布經真空脫水后進入烘干裝置烘燥后成布，其大體生產工序是:

開松→混棉→細開松→梳理→鋪網→水刺固網→烘箱→成卷。在梳理鋪網之后都伴隨著對纖維網的牽伸，特別是在水刺過程中［2］。

1.2 水刺非織造布對原料纖維的質量要求

1.2.1 開松混棉喂入工序

開松混棉喂入工序對不同纖維進行充分的混合、充分的開松，盡量減小纖維束的大小，從而減小梳理的壓力。在開松過程中應選用正確的開松方法進行開松，減少拉斷、拉損纖維，否則會影響非織造布的強度。在喂入時必須降低喂料不勻率，提高喂入穩定性，否則會造成布面長度方向上的定量波動。用交叉鋪網時會更明顯，交叉鋪網的長片段不勻率經過鋪網會被放大，從而影響產品的質量。

纖維的含油率偏高或偏低、卷曲數或卷曲率偏大或偏小、纖維的濕度偏大等都會造成短纖維的團聚狀態差異，直接影響喂入工序的穩定性。一般控制纖維的含油率為0.12%～0.14%，卷曲數為(11.0±2.5）個/25 mm、卷曲度為(13.0±2.5）%。

1.2.2 梳理工序

在非織造的成網生產中，梳理是關鍵的工序。梳理工藝對布面克重的均勻度以及外觀質量有重要的影響。

纖維在梳理機上從纖維束變成單根獨立的纖維。在選用正確的針布配置前提下，梳理工序要求纖維卷曲數和卷曲度適宜，適當的上油量，盡量不含難以梳理的棉結，不含潮濕絲、光板絲和未切斷纖維，纖維內禁止出現損傷針布的異物如紡絲、集束架或牽伸尾絲，禁止出現硬質疵點，禁止出現非纖異物如金屬、蚊蟲、毛發等。纖維的卷曲數和卷曲度過高或過低都將影響梳理的效果;上油量偏低將導致靜電大，梳理時產生大量飛花，偏高將導致水系統循環周期縮短，污染系統;棉結容易嵌入針布，不僅影響梳理，而且影響梳理設備的清潔，若針布里有較多棉結會造成梳理不勻、纖網不勻，還可能導致錫林、工作輥等纏棉而無法正常生產;潮濕絲、光板絲和未切斷纖維無法梳理，容易直接纏輥損壞設備;纖維內的尾絲、漿塊和非纖硬質異物直接導致針布損壞;纖維中混入蚊蟲、毛發等使纖維產品不符合衛生材料領域的基本要求，甚至引發客戶索賠。

另外，在梳理過程中一定要保證對纖維的損傷減到最小，不合理的工藝參數會造成大量的纖維斷裂從而影響水刺非織造布的強度。纖維本身的韌性較好即較高的斷裂伸長使梳理工序工藝窗變得較寬，纖維的加工性能良好。

1.2.3 成網對原料纖維的質量要求

由于交叉鋪網的橫向排列纖維多于機械雜亂成網的，從而在拉伸時，其橫向的有效纖維數很大，并且使橫向纏結纖維數大大提高，因此大大提高產品的橫強，故而成網多采用交叉鋪網。交叉鋪網要求棉網靜電不影響縱向和橫向棉網均勻重疊，必須控制原料纖維的比電阻在108Ω·cm范圍內。

1.2.4 水刺工藝對原料纖維的質量要求

水刺過程對纖維網的影響一方面主要來自于高壓水流對纖維的移動以及損傷的影響，另一方面，纖維特性影響水刺過程中各個輥和網簾之間的牽伸比，從而影響纖維網的均勻性。如果纖維本身具有較高的伸長率和較高的強度，纖維在高壓水流的作用下損傷程度較小，纖維網牽伸性能優良，制品質量水平一般也較高。綜合來講，原料纖維的斷裂伸長率相對于斷裂強度更加重要，斷裂伸長率一般不能低于30%，建議控制在30%～35%。

1.2.5 烘干工藝對原料纖維的質量要求

烘干過程應選擇正確的溫度、合理的風速以及較小的牽伸比，從而達到良好的烘干。在纖網從梳理機出來后可能伴隨著不同程度的牽伸，不論是鋪網、水刺還是烘干，由于牽伸的作用，速度在不斷增加，而布的幅寬、克重都在減小，應及時調整工藝，以達到工藝克重及幅寬。烘干工藝要求原料纖維具有穩定的干熱收縮率，不能因烘干過程產生布面幅寬波動，干熱收縮率指標的變異系數需要保持穩定并控制在較低的水平。建議原料纖維的180℃干熱收縮率控制在(6.5±1.5）%。

2 水刺專用滌綸短纖維質量指標的確定

2.1 確定質量指標

根據水刺無紡布用滌綸短纖維的質量特性分析，水刺專用滌綸短纖維質量指標相對于高強棉型滌綸短纖維質量特性值的差異如下:

a）斷裂伸長率中心值上移，斷裂強度適當下移;

b）疵點含量指標上規格限下移，生產中嚴格控制尾絲疵點;

c）干熱收縮率允差收窄;

d）含油率指標根據油劑的不同及用戶需求而定;

e）對水刺工藝及產品質量影響很小的其它指標部分沿用棉型標準中優等指標;

f）增加表面活性物、異物、異色測試項目。

根據上述質量特性，水刺專用短纖維的生產選擇了特定的的工藝路線，經過多次試驗，初步確定了水刺專用短纖維產品質量指標，形成了高清潔水刺專用滌綸短纖維等系列產品企業標準。

2.2 用戶使用中的重點要求

儀化公司自2006年開發水刺專用短纖維產品以來，其水刺專用料、高親水水刺專用料、高清潔水刺專用料等產品較好地滿足了市場，水刺系列短纖維產品累計產銷量超過0.3 Mt，得到市場的一致認可。水刺專用纖維主要應用于衛材領域，由于該領域對衛生要求的特別性，加上水刺加工流程中原料沒有清花工序，多年來用戶集中反映的質量信息主要涉及到污染絲和異物，產品中污染絲、包裝袋脫落物、金屬異物等異常物質，給下道工序尤其是高清潔水刺專用料加工造成一定影響。原料纖維需要進一步做好清潔生產及產品防護交付工作。

3 關鍵質量特性管控

從上述用戶的反饋信息及水刺生產工藝對原料纖維的品質要求來看，水刺短纖維產品中漿塊疵點、金屬異物、包裝袋脫落物、污染絲、其它非纖維異常物質為主要抱怨內容，因此品質管控的重點是漿塊疵點、污染絲和其它非纖維異常物質(金屬異物、包裝袋脫落物、蚊蟲等）。

管控非纖維異常物質方案是對生產線進行封閉改造和對生產過程實施精細化、標準化管理。

3.1 非纖異物控制改造

為了防止非纖維異常物質的產生，選擇專門生產線作為高清潔水刺專用料生產線并實施封閉改造。

3.2 增加非纖異物管控

3.2.1 完善現場作業及防護規定

針對高清潔水刺產品的特殊要求，從生產作業控制、人員勞保著裝、現場衛生清潔、設備定期作業和檢查、縫包針距、包裝袋使用檢查等方面制定專門的作業文件。

3.2.2 增加檢驗項目

建立測試方法標準，增加異物、異色、表面活性物測試項目。

3.2.3 貯存及運輸防護要求

制定“特殊產品發貨防護要求”，對車輛清潔、內部防護等提出專門要求。選擇質量保證及人員素質較高的承運方承擔高清潔水刺專用產品的運輸工作。

3.3 疵點雜質的現場管控

疵點是指包括僵絲、并絲、硬絲、注頭絲、未牽伸絲、膠塊(漿塊）、硬板絲、粗纖維等的異狀纖維。

3.3.1 紡絲生產過程疵點狀況分析

圖1～2為紡絲生產過程各種疵點的實物分析。

3.3.2 疵點的分析和控制

a）冷卻不良

對于冷卻不良而產生的并絲、融著絲、僵絲，通過調節蝶閥開度、調整環吹筒與地面風道接口處的定位塊、重新標定環吹風量，確定準確的吹風工藝或通過更換環吹頭，保證環吹風量滿足和冷卻風吹出均勻。

b）漿塊

紡絲工序通過堵孔解決噴絲孔不暢引起的注頭絲或漿塊;通過更換銅墊圈或重新安裝解決組件外漏引起的漿塊;通過更換組件解決組件內漏引起的漿塊;通過再行緊固或重新安裝解決計量泵安裝處漏漿引起的漿塊。

卷繞工序利用一看、二摸、三調、四清、一巡檢的“四步一檢”操作法，增加巡檢頻次，縮短巡檢間隔時間，使漿塊類疵點的發生率幾乎為零。

c）尾絲

對于絲端根數引起的尾絲疵點問題，通過調整硅修整周期，硅修整作業控制在盛絲桶換桶前規定時間之內，卷繞切斷、生頭切斷時間準確，使修板尾絲集中在整批原絲牽伸開始過程之內，可以準確地將其從產品中剔除，杜絕因硅修整作業引起的尾絲疵點。

d）后紡未牽伸絲疵點的控制

毛絲、亂絲導致纖維未被牽伸、第一牽伸不足、牽伸浴槽溫度異常等都可能產生未牽伸絲疵點。在生產過程中根據疵點的外觀形態，疵點分布狀況，結合生產工藝和設備狀況分析其產生的原因，分別加以解決。

圖1 環吹狀況不良造成的融著絲

圖2 異狀纖維實物分析

應用疵點圖片分析技術，有助于準確分析出疵點產生的原因并采取措施，有效控制了疵點產生，纖維中疵點含量明顯降低，接近零疵點水平。

3.4 專用油劑的選擇及上油方案的優化選擇

水刺過程中水系統活性懸浮物含量高時，會縮短濾袋、濾芯的使用壽命;水系統中溶解或分散狀態的有機物易使水渾濁并產生顏色，這些物質易沉積在噴水孔孔壁，粘附在纖維上，從而影響產品最終的白度;水系統微生物形成的腐漿團，經高壓水泵輸送后，會快速堵塞噴水孔，造成水刺頭壓力突然上升，嚴重時引起停車;溶解在水中的無機鹽類，不管是其中的陰離子還是陽離子，對水刺工藝都有影響;鈣、鎂離子在管路中和設備上產生污垢，鐵、錳、銅等離子容易生成有色物質，對于白色衛生材料生產，應嚴格控制其含量;氯離子含量較多時容易引起設備腐蝕。

由于水刺生產過程中對水系統要求的特殊性，水刺非織造布對原料纖維表面活性劑有著嚴格要求。為了延長水系統濾袋、濾芯的使用壽命，保證產品色相和系統長周期穩定運行，原料纖維應選擇合適的表面活性劑以減少微生物產生，控制金屬離子數量，確保水刺非織造布符合衛材行業標準。由于滌綸本身吸水性能較差，水刺加工需要纖維具有良好的親水性，因此在纖維生產時仍需要針對與下游用戶直接相關的紡紗油劑進行優化選擇。對于部分替代粘膠纖維要求具有高親水性能的原料短纖維需要選用特殊的高親水油劑。

不管選用專用油劑或高親水油劑都要對油劑含量嚴格控制，確保梳理、成網順利的同時不額外增加活性懸浮物，延長水系統運行周期。專用油劑的選擇、優化過程中增加了活性物這一質量特性值指標，保證水刺非織造布產品全面符合綠色低碳要求和衛生材料行業標準。

4 結語

多年來，儀化公司的水刺系列專用料產品獲得了市場認可，成為高端用戶的首選、獨選原料。水刺產品市場規模及增長率在快速地發展和變化，一方面帶動了水刺專用原料和專用設備的發展，同時對產品應用領域的拓展提出了更迫切的要求。儀化公司作為國內纖維原料生產龍頭企業，正積極尋求和水刺非織造布生產企業的深度合作，專注以市場需求引導新產品研發方向，通過原料創新、設備創新、工藝創新、技術創新開發出新的產品，縮小和國際水平的差距，實現“國內領先、世界一流”的戰略目標。

［1］水刺非織造布技術新進展［J］.非織造布，2010(18），3:6－9.

［2］楊學勇，任強.水刺非織造布產品質量的影響因素分析［J］.福建輕紡，2010，7:36－38.

Analysis of quality property and control of spun-laced non-woven stable fiber

Mao Shuyun

(Stable Fiber Center of Yizheng Chemical Fiber Co.，Ltd.，SINOPEC，Yizheng Jiangsu 211900，China）

This article describes the advantages of spun-laced non-woven fabric.It generalizes the process and analysis the quality requirements towards raw fiber of feeding，carding，web formatting，spunlacing and drying procedures of opening tangled cotton for spun-laced non-woven fabric.According to the above quality requirements，it brings up the technical routs alternatives for specialized stable fiber and confirms the characteristic value of quality of specialized stable fiber for spun-laced non-woven fabric and clarify the difference between specialized material and common stable fiber high-strength cotton type on elongation at break，breaking tenacity，defect content，dry and thermal shrinkage，oil content ratio and so on.It brings up the increasing assurance on controlling process of non-fiber impurities and the site cases of controlling of non fiber impurities according to the feedback from the clients.It analysis the site management control to the flaw impurities.

spun-laced non-woven fabric;spun-laced non woven stable fibe;quality requirement non-fiber impurities;delicacy management

TS171.9

B

1006-334X(2012）01-0044-04

2012－02－10

冒澍云(1971－），江蘇泰州人，技師，主要從事聚酯滌綸短纖維生產工作。