水刺非織造布成套裝備與技術的現狀和發展方向

青島大學紡織服裝學院， 山東 青島 266071

近二十年來，全球水刺非織造布行業發展迅速。中國于1990年進口水刺生產線，這一年的全球水刺非織造布產量僅為7萬t左右。隨著高速梳理機的問世，成網速度快速增加，水刺生產線的生產效率大大提高。水刺技術加工過程具有不損傷纖維、不污染環境且無黏合劑等優勢。水刺非織造布具有手感柔軟、強度高、懸垂性好、蓬松度高、吸濕透氣性好、外觀光滑、不起毛、成本低、可回收等特點，其應用范圍不斷擴大，成為非織造布中增長速度最快的品種。2010—2016年，中國水刺非織造布的年產量分別為24萬、26萬、30萬、36萬、45萬、50萬、55萬t。

1 水刺非織造布的應用領域

水刺非織造布的發展前景廣闊且應用領域廣泛，其主要應用領域：

(1) 衛生材料行業。醫用衛生材料和民用清潔材料是水刺非織造布在衛生材料行業的主要應用類別[1]。其中，醫用衛生材料主要應用于醫院，如手術服、手術簾、紗布、口罩、繃帶、病床床單等[2]。民用清潔材料主要包括面膜、濕巾、各種干濕擦拭布等。此外，以抗菌性甲殼素纖維為原料生產的水刺非織造布，既能殺菌又能促進傷口愈合；以水溶性纖維為原料生產的水刺非織造布在使用后可以用熱水溶化，既環保又安全，主要用于手術衣、手術帽等產品。

(2) 工業材料行業。應用在工業材料行業的水刺非織造布主要包括各種基布、環保濾布、軟盤內襯、電子線路板復合材料、航天航空耐高溫復合材料等[3]63。其中，基布主要有PVC(聚氯乙烯)基布、PU(聚氨酯)基布、高檔植絨基布等。采用水刺技術生產合成革基布是為了降低產品的縱橫向強力比，成網方式常采用交叉鋪網，其產品可應用于皮包、皮鞋等產品[3]63

(3) 裝飾裝潢用品行業。用于裝飾裝潢用品行業的水刺非織造布主要包括沙發布、床罩、臺布、墻布、窗簾、門簾、服裝用襯布、汽車內飾材料等[3]63。

(4)家庭生活用品行業。作為家庭生活用品的水刺非織造布主要包括濕巾、擦拭布、窗簾等[4]。

2 水刺非織造布成套裝備與技術的發展現狀

水刺非織造布生產工藝流程一般為纖維成網→預濕→正反面多道水刺加固→脫水→后整理→干燥定形→分切→卷繞→包裝[5]。下面介紹幾種常見的水刺非織造布生產線。

2.1 直鋪水刺非織造布生產線

直鋪水刺非織造布生產線主要包括單梳理和雙梳理兩種，以后者為主。直鋪水刺非織造布生產線得到的水刺非織造布產品主要用作衛生材料，尤其是濕巾用布；產品面密度較小，以30～80 g/m2為主；布面風格以提花、平紋和打孔為主；常用生產速度為160～260 m/min。直鋪水刺非織造布生產線具有流程短、設備少、占地面積小、速度高、能耗及成本低、用工少等特點[6]。但是，產品的縱橫向強力比較大，一般超過3.0 ∶1.0，因此用途受限嚴重。

2.2 半交叉水刺非織造布生產線

半交叉水刺非織造布生產線又稱兩梳一鋪水刺非織造布生產線。半交叉水刺非織造布生產線得到的水刺非織造布產品用途以衛生材料、裝飾裝潢用品和基布為主；產品面密度范圍較廣，以35～100 g/m2為主；布面風格以提花、平紋、打孔、上色、上漿為主；常用生產速度為60～100 m/min；產品縱橫向強力比為2.0 ∶1.0～1.5 ∶1.0。半交叉水刺非織造布生產線的主要特點是適應性強，產品應用范圍廣[7]。

2.3 全交叉水刺非織造布生產線

全交叉水刺非織造布生產線主要包括兩梳兩鋪和一梳一鋪兩種。全交叉水刺非織造布生產線得到的水刺非織造布產品用途以基布為主；產品面密度以45～120 g/m2為主；布面風格以平紋、上色、上漿為主；常用生產速度為60～100 m/min；產品縱橫向強力比約為1.0 ∶1.0。

2.4 純棉水刺非織造布生產線

純棉水刺非織造布生產線主要包括直鋪線和交叉線兩種。純棉水刺非織造布生產線得到的水刺非織造布產品用途以衛生材料為主；面密度以30～80 g/m2為主；直鋪線的生產速度為80～120 m/min，交叉線的生產速度為50～80 m/min。

2.5 水刺復合非織造布生產線

水刺復合技術采用微細高壓水流，對兩種或兩種以上的纖維進行穿透，使纖維之間相互纏結而形成性能優越、功能多樣的水刺非織造布[8]。水刺復合是提高非織造布性能和附加值的有效手段，主要有纖網與纖網復合、纖網與其他材料復合、兩種或兩種以上材料復合等方式，如纖網+木漿紙水刺復合、纖網+木漿水刺復合、纖網+木漿+纖網水刺復合等。

2.6 濕法水刺非織造布生產線

濕法水刺非織造布是非織造布的一種，其手感柔軟、蓬松，工藝原理與傳統造紙相似，但使用的纖維原料、漿料、加固設備有所區別。濕法水刺非織造布生產線在產能和成本上均大大優于傳統水刺非織造布生產線。

2.7 高壓水刺非織造布生產線

高壓水刺非織造布生產線的水刺壓力≤500 MPa。通過高壓水刺非織造布生產線生產得到的水刺非織造布產品種類多樣[9]。其中，超細纖維紡黏水刺非織造布被廣泛地應用于人工革基布、高檔擦拭布、過濾材料、汽車裝飾材料及地毯基布等領域；雙組分超細纖維紡黏水刺非織造布可以充分滿足紡織、合成革、濾材、醫療及汽車工業等行業的需求。超細纖維的單纖很細，其比表面積大，經紡絲成網、水刺加固所形成的三維立體結構緊密，因此產品手感柔軟、吸濕透氣性好。

2.8 其他水刺非織造布生產線

其他水刺非織造布生產線得到的水刺非織造布產品主要包括甲殼素纖維水刺非織造布、麻纖維水刺非織造布、牛皮纖維水刺非織造布、蠶絲水刺非織造布等。

3 水刺非織造布成套裝備與技術的發展方向

3.1 提高產能，降低能耗

梳理機是影響直鋪水刺非織造布生產速度和產量的最主要因素，纖網的轉移和輸送、水刺的抽吸負壓、烘燥機的烘干能力等也是影響高產的主要因素[10]。交叉鋪網機的入網速度是影響交叉水刺非織造布生產速度和產量的最主要因素。由于水刺非織造布是通過水刺進行加固的，纖網之間的纖維互相雜亂抱合，之后還需將纖網中的水分烘干，以便進入下道工序。因此，水刺壓力越大及水分烘干工藝不合理，會產生大量的能耗。水分烘干方式有直燃式烘干和導熱油間接式烘干兩種，可以對烘干的余熱進行再利用，達到降低能耗、提高效率的效果[11]。

3.2 減少布面缺陷

水刺工藝參數影響水刺非織造布的質量和性能，如水針壓力、水針直徑、水針排列密度、水出口到纖網的距離、滾筒及平板的配置、輸網速度、水刺用水的水質等[12]。水刺工藝參數設置不當則容易造成布面質量缺陷，如水針紋、棉結、云斑、疵點等。因此，需要配合使用多種儀器，如水分檢測儀、面密度檢測儀、污點檢測儀、金屬檢測儀等，以確保產品質量穩定。

3.3 提高生產線自動化控制水平

隨著社會的發展，用工成本逐漸增加，出現了招工難的現象，重體力勞動崗位的招工更加困難。此外，生產過程中過多的人工干預會影響產品質量的穩定，對生產線的連續運轉也極為不利。因此，提高生產線自動化控制水平是非常必要的。目前，水刺非織造布生產線的自動化控制主要包括：

(1) “原料倉庫→水刺線→分切機→包裝設備→成品倉庫”全流程實現自動化。

(2) 開清設備、梳理機的回風與除塵機組之間進行自動化連續控制。

(3) 水循環系統的供水、負壓抽吸、新水補給等進行自動化控制，并與水刺機連接。

(4) 空氣壓縮機與開清設備、梳理機、水刺機、卷繞機等各用氣點之間的供氣進行自動化控制。

(5) 圓網烘燥機烘房內的溫度進行自動調節與控制[13]。

3.4 自覺執行CE等安全認證標準

設備安全可靠，多處設置檢測裝置及急停開關、防護裝置，達到CE等安全認證標準要求，在提高工作效率的同時，最大限度地減少各種事故的發生。

3.5 達到環保標準的要求

配置除塵機組，過濾后的空氣含塵量應≤0.75 mg/m3，滿足GBZ 1—2010《工業企業設計衛生標準》要求；長時間循環使用后排放的廢水，其所有指標均應達到排放標準要求。

4 結束語

隨著國家在環境保護和醫療衛生領域的投入加大，龐大的內需市場是紡織行業增長的最大動力。改革會推動行業加快轉型升級的步伐，加快先進裝備及工藝的更新速度，加快技術改革和新產品的開發。