影響水刺非織造布性能因素的探討

影響水刺非織造布性能因素的探討*

于暉賈永堂張妍妍

(五邑大學紡織服裝學院，江門，529020)

摘要：從纖維性質和水刺加固工藝兩方面探討了影響水刺非織造布性能的主要因素。闡述了纖維物理性能和形貌特征，成網方式以及水刺工藝參數對水刺非織造布性能的具體影響。

關鍵詞：水刺非織造布，產品性能，影響因素

中圖分類號：TS174.8文獻標志碼：A

基金項目*五邑大學青年科研(2013zk12)

收稿日期：2014-11-25

作者簡介：于暉 ，男，1979年生，講師。主要從事紡織材料的研究。

非織造布生產技術是紡織工業的一門新興技術，因其工藝流程短、產量高、產品性能優越、品種多樣和應用范圍廣等突出優點而一直保持著高速發展的趨勢。在各種非織造加工工藝中，水刺法是發展最快且具有良好發展前景的生產工藝之一。水刺非織造布具有優良的特性，吸濕性和透氣性良好、手感柔軟、強度高、懸垂性好、無化學黏合劑，同時外觀比其他非織造布更接近傳統紡織品，其產量在非織造布的總產量中占有很大的比重[1]。

水刺法加固的原理是：通過高壓產生的多股微細水射流噴射纖網，纖維在水力作用下產生位移、穿插、纏結和抱合，使纖網得到加固。根據工藝流程的特點,水刺法工藝可分為纖維成網、纖維加固和整理加工三個工序。典型的水刺法工藝流程為：

配棉→開松→輸送→喂棉→梳理→成網→預濕→正面水刺→反面水刺→干燥定型→分切→卷曲→包裝。

影響水刺非織造布性能的因素主要有纖維性質和生產工藝兩方面。

1纖維性質對水刺非織造布性能的影響

1.1纖維物理性能

1.1.1斷裂強度

在生產工藝條件固定的前提下,水刺非織造布強度主要由纖維的斷裂強度所決定，纖維的斷裂強度越高，水刺非織造布強度越高[2]。多數纖維的干強大于濕強，黏膠纖維的濕強很小，但棉、麻纖維的濕強大于干強，這就要求水刺非織造布生產廠在儲存和運輸纖維過程中需考慮纖維的濕強變化。

1.1.2初始模量

纖維的初始模量是指纖維負荷-伸長曲線起始段的斜率，其大小代表纖維在小負荷作用下變形的難易程度，反映纖維的剛性。初始模量大，表示纖維在小負荷作用下不易變形；而初始模量小，則表示纖維在小負荷作用下容易變形，具有較低的抗彎剛度，容易在水刺作用下發生纏結[3]。

1.1.3抗彎剛度

纖維的抗彎剛度直接影響水刺效率。抗彎剛度越大，水刺效率就越低。通過材料力學的推算可知，纖維的彎曲撓度與水刺力成正比。彎曲撓度越大，水刺力度就會變大。因此，減小纖維的抗彎剛度和抗彎模量，可以有效地提高生產水刺非織造布的水刺效率，加快生產速度，節約能源。

1.1.4回潮率

回潮率是反映纖維吸濕性能的物理參數，對水刺非織造布的生產工藝、設備和產品質量影響較大。在纖維梳理過程中，若纖維濕度過大，則纖維不易開松，容易造成掛花、損壞針布、腐蝕設備；若纖維過干，則容易造成飛花和產生靜電，不利于纖維成網和非織造布面密度的控制。因此，纖維的回潮率一定要符合水刺生產線設備的工藝要求[4]。

1.2纖維形貌特征

1.2.1長度

在固定的水刺壓力下，水刺非織造布的斷裂強度與纖維長度有關。在一定的范圍內，斷裂強度隨纖維長度的增加而增強。這是由于隨著纖維長度的增加，每根纖維受到水流沖擊的部位增多，纖維的纏結度也隨之增加，纖維之間相互纏結點和面也增多，抱合力增強，從而提高產品的強度。但纖維過長，會造成梳理上的困難，不利于成網。因此，在采用水刺法生產非織造布時，要特別注意合理地選擇纖維長度，使產品的性能達到最佳狀態。目前適合水刺生產設備的纖維長度為30～60 mm[5]。

1.2.2卷曲度

纖維的卷曲度直接影響纖維在開松、梳理及成網過程中針齒對纖維的握持能力，制約水刺過程纖維的纏結效果。卷曲度越高，纖維成網時有利于互相抱合，使纖網的穩定性增加，提高纖維抵抗外力變形的能力；但在水刺過程中，纖維卷曲度提高會降低纖維纏結度，提高水刺非織造布的蓬松性，降低產品強度。因此，為保證生產的順利進行和產品性能，在實際生產中應綜合考慮卷曲度對不同方面的影響，并加以控制。

1.2.3線密度

在相同纖維長度、水刺壓力、非織造布面密度等條件下，纖維的線密度越小，纖維纏結越緊密，水刺非織造布的強度就越高。這是因為相同面密度的產品，線密度小的纖維的覆蓋率要比線密度大的纖維的覆蓋率高，而且其彈性模量也低，在水刺時纏結點增加，從而提高了纏結度，進而提升了水刺產品的強度。生產中水刺非織造布常用纖維的線密度為0.55～3.3 dtex[5]。

材料力學公式表明，纖維的彎曲撓度與纖維直徑的4次方成反比[6]。如果纖維直徑增加一倍，則水刺力需增加15倍才能使纖維達到相同的抗彎撓度，可見減小纖維直徑可以大大提高水刺效率，改善產品性能，從而達到節約能耗、降低生產成本的效果。

1.2.4截面形狀

纖維的彎曲撓度與纖維的截面形狀系數有著緊密的關系。隨著纖維形狀系數的減小，纖維的彎曲撓度增大，水刺效率提高，水刺非織造布的性能就會大大提高。纖維的截面形狀系數為：扁平形<圓形<中空圓形<三角形。水刺效率以扁平形纖維最高，三角形纖維最低。

1.3纖維含油量

纖維表面處理使用的油劑會直接影響纖維的可紡性，進而改變水刺非織造布的質量。纖維的含油量太低，會影響纖維的成網均勻性。在一定范圍內,纖維間的抱合力會隨油劑含量的增加而增大，而纖維強力隨之變小，因此不能過大地提高纖維含油量[7]。

用于水刺法生產的纖維，其使用的油劑應具有低泡性，且含油量不能太高。否則，在進行水刺加工后纖維上的油劑進入水中，會產生大量泡沫，影響過濾系統的過濾效率，還會進入高壓泵和管道，從而導致循環過濾系統不能正常工作。因此，要正確使用油劑，特別對于醫用衛生產品，更要考慮油劑在纖維上的殘留量對產品衛生性能的負面影響[8]。

2生產工藝對水刺非織造布性能的影響

2.1成網方式

纖網的成網方式直接影響產品的縱橫向強力比。采用機械雜亂梳理成網的纖網，縱向排列的纖維多于橫向排列的纖維，纖網的縱向強力大于橫向強力，水刺只會加劇這一現象，縱橫向強力比得不到改善；采用交叉折疊鋪網的纖網，橫向排列的纖維多于縱向排列的纖維，經過水刺后會使縱向排列的纖維量增加，從而使產品的縱橫向強力比接近1∶1，纖網的縱橫向強力比得到改善[9]。

2.2水刺工藝參數

2.2.1水針壓力

非織造布中纖維的纏結程度會影響非織造布的強度、穩定性和均勻性等性能，纖維纏結效果越好，產品的強度和穩定性也越高。而纖維的纏結效果與纖網單位面積吸收的水針能量密切相關，水針壓力越高，產生的水刺能量越大，產品的纏結度增加、厚度降低，產品的強度也會提高，非織造布的網眼也會更加清晰。但是，當水針壓力增加達到一定程度后，產品強度的增加趨于平緩。因此，采用適當的水刺壓力是當今水刺技術的主要發展趨勢。

2.2.2生產速度

降低生產速度可以增加水刺非織造布的強度，但是考慮到生產效率，生產速度又不能過慢，因此應在強度和效率之間尋求一個既能使產品強度合格，又不會過分降低生產效率的平衡點。另外，生產速度與水針壓力也應配合得當，隨著生產速度的提高，水針壓力也應隨之增大，這樣才會得到手感柔軟、質量合格的產品。因此，選取匹配的水針壓力和生產速度能達到事半功倍的效果。

2.2.3水刺頭參數

水針板是水刺技術成敗的關鍵。水針板上有許多微孔，水流通過微孔形成水針，因此一塊好的水針板能在承受高壓的同時，又能產生精準、平穩的水針，有效地傳遞水針能量。水刺頭的噴水孔直徑越小，水刺頭排列越為緊密，水刺非織造布的外觀效果就會越好，產品的強度也越高。因此，減小水刺頭的直徑，增加水刺頭的數量可以大大改善水刺非織造布的性能，但同時還要綜合考慮工藝的可行性和成本的投入問題，爭取做到利益最大化。

2.2.4水刺距離

水刺距離是指水流經噴水板噴水孔到達纖網的距離。在相同的水針壓力下，水刺距離長，水針到達纖網時的速度小，纖網受到水針的沖擊力小，獲得的能量就小，對纖網的穿刺效果差；反之，水刺距離短，纖網獲得的能量大，水刺非織造布的強度也隨之提高，產品網眼明顯，但水針對纖網表面的沖擊力也較大，未經穿刺就被反彈回來，水針能量的損失較大[10]。因此，水刺距離過長或過短都會影響水刺非織造布的性能，選擇合適的水刺距離極其重要。

2.2.5托網簾結構和類型

托網簾是水刺加固的一個重要組成部件。托網簾除了起到托持纖網的作用外，在水刺加固過程中，水射流穿過纖網射到托網簾后，在托網簾上反彈形成不同方向的反射流再次穿過纖網，也參與了纖維的纏結過程。托網簾在水刺加工過程中能有效濾水，提高纖網的纏結效果，不同的托網簾結構與類型能得到不同外觀結構的水刺產品[11]。

2.2.6水刺道數

水刺道數的選擇對纖網的纏結效果和均勻性有很大影響。應根據產品的外觀風格、手感柔軟度和單位面積質量的要求來確定水刺道數[12]。

3結語

水刺非織造布是目前各類非織造布中發展最快的品種之一，研究水刺非織造布性能的影響因素和掌握各種影響因素對于水刺工藝的發展起著至關重要的作用，因此應加大其研究力度，使水刺非織造布性能得到進一步提高。

參考文獻

[1]胡善才.水刺工藝對水刺非織造布性能的影響[J].非織造布,2001,9(1):20-26.

[2]浦松丹，李洪.水刺非織造布對纖維原料性能的要求[J].產業用紡織品，2001，19(9):18-21.

[3]姚穆.紡織材料學[M].北京:中國紡織出版社,2005:67-69.

[4]王仕重.影響水刺非織造布產品質量的因素[J].產業用紡織品，2003，21(11):24-27.

[5]趙衛珍.水刺非織造布面密度不勻率的影響因素[J].產業用紡織品,2009,27(11):32-34.

[6]馬建偉，陳韶娟.非織造布技術概論[M].北京:中國紡織出版社,2008:93-94.

[7]孫紅娟,張尚勇.影響滌綸水刺非織造布質量的因素[J].紡織科技進展，2008(5):50-51.

[8]王延熹.非織造布生產技術[M].上海:中國紡織大學出版社,1998:79-81.

[9]楊學勇，任強，陳凱.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.

[10]李永光，崔玉梅.水刺法非織造布的水刺固結工藝探討[J].非織造布，2007，15(6):20-24.

[11]周華，牛海濤，郭秉臣.水刺托網對水刺布性能的影響[J].非織造技術及產業用紡織品,2004(2):90-91.

[12]朱遠勝.竹漿纖維水刺非織造布性能的影響因素探討[J].合成纖維,2012,41(10):31-33.

Study on affecting factors for performance of

spunlaced nonwovens

YuHui,JiaYongtang,ZhangYanyan

(College of Textile & Clothing, Wuyi University)

Abstract:The specific relationship of the factors affecting the spunlaced product performance was introduced from the view of the fiber properties and spunlaced strengthening technology. The effect of physical properties and morphology features of fibers, lapping way and spunlaced engineering parameters on the properties of spunlaced products were discussed.

Kaywords: spunlaced nonwovens, product performance, influencing factor

《國際紡織導報》廣告熱線021-62752920