托網(wǎng)簾對水刺非織造布性能的影響

青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院，山東 青島 266000

非織造布是一種不經(jīng)過紡紗織造而形成的織物，其通過將短纖或長絲進行定向或隨機排列形成纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)，然后采用機械或熱黏合或化學(xué)等方法加固而成。非織造工藝突破了傳統(tǒng)的紡織原理，具有工藝流程短、生產(chǎn)速度快、產(chǎn)量高、成本低、用途廣、原料來源多等特點。根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同，非織造布可分為水刺非織造布、熱黏合非織造布、漿粕氣流成網(wǎng)非織造布、濕法非織造布、熔噴非織造布、針刺非織造布等。其中，水刺非織造布是通過水刺的方法對纖維狀集合體進行加工而形成的一種新型柔性材料，其綜合了紡織、造紙、塑料和皮革等四大材料的優(yōu)點，具備柔軟性好、強度高、吸水性好、生物相容且不易落絨等特點[1-2]。

1 水刺技術(shù)

1.1 工藝原理

水刺技術(shù)的工藝原理是將梳理好的纖網(wǎng)平鋪置于托網(wǎng)簾上，借助于強大的水壓，高壓、高速細水針通過針板對纖網(wǎng)進行連續(xù)噴射，使纖網(wǎng)中的纖維相互纏結(jié)、加固的(圖1)[3]。

圖1 水刺技術(shù)的工藝原理示意

1.2 工藝流程

水刺非織造布的生產(chǎn)工藝流程：稱量喂棉(如黏膠纖維、滌綸等)→混合開松→除雜→梳理→鋪網(wǎng)→雜亂牽伸→預(yù)濕→正反水刺→后整理→烘燥(滾筒、熱風)→卷取→分切→計量包裝[4]。圖2為水刺纏結(jié)過程示意。

圖2 水刺纏結(jié)過程示意

2 托網(wǎng)簾

在水刺非織造布的生產(chǎn)過程中，托網(wǎng)簾起襯托纖網(wǎng)的作用，它能使纖網(wǎng)接受到兩次水流產(chǎn)生的能量沖擊，從而形成柔軟性好、強度高的水刺非織造布產(chǎn)品。

不同水刺非織造布產(chǎn)品對托網(wǎng)簾的強度、接縫、粗細程度、耐疲勞性等要求不同。此外，在生產(chǎn)過程中，托網(wǎng)簾的網(wǎng)眼設(shè)置應(yīng)合理，以確保均勻的表面結(jié)構(gòu)(即孔隙大小均勻)；托網(wǎng)簾的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(如目數(shù)和圖案等)宜多樣化，這有利于產(chǎn)品擁有不同的外觀。

2.1 托網(wǎng)簾的配合形式

我國現(xiàn)有水刺非織造布生產(chǎn)企業(yè)大多數(shù)采用預(yù)濕-多個平網(wǎng)(圖3)、預(yù)濕-多個圓網(wǎng)滾筒(圖4)、預(yù)濕-圓網(wǎng)滾筒-平網(wǎng)(圖5)等托網(wǎng)簾配合形式。預(yù)濕的目的主要是讓蓬松的纖網(wǎng)充分浸濕并獲得一定的能量，以便后續(xù)能更好地吸收水能。其中，圓網(wǎng)滾筒能使水刺非織造布中的纖維獲得更高的纏結(jié)強力。

圖3 預(yù)濕-多個平網(wǎng)

圖4 預(yù)濕-多個圓網(wǎng)滾筒

圖5 預(yù)濕-圓網(wǎng)滾筒-平網(wǎng)

2.2 托網(wǎng)簾的作用

托網(wǎng)簾作為部件在水刺非織造布的生產(chǎn)過程中發(fā)揮著重要的作用。托網(wǎng)簾將纖網(wǎng)送入水刺區(qū)，纖網(wǎng)接受連續(xù)高壓水流的噴射，水流沖擊到托網(wǎng)簾上并形成反彈，使托網(wǎng)簾上纖網(wǎng)中的纖維纏結(jié)在一起。其具體作用：

(1) 支撐纖網(wǎng)。托網(wǎng)簾對纖網(wǎng)具有托持輸送的作用。調(diào)整托網(wǎng)簾的運輸速度可調(diào)整纖網(wǎng)中纖維的拉伸度，進而直接影響水刺非織造布產(chǎn)品的物理及力學(xué)性能。

(2) 形成紋路。不同紋路、材質(zhì)、網(wǎng)型、目數(shù)及厚度的托網(wǎng)簾會形成不同外觀結(jié)構(gòu)和性能的水刺非織造布產(chǎn)品[5-6]。

(3) 脫水。托網(wǎng)簾的開孔率會影響水刺非織造布產(chǎn)品的脫水效果。

2.3 托網(wǎng)簾的分類

可依據(jù)開孔率、材質(zhì)、水刺形式及結(jié)構(gòu)層次對托網(wǎng)簾加以分類(表1)。

表1 托網(wǎng)簾的分類

(a)單層網(wǎng)

(b) 雙層網(wǎng)(右側(cè)是其截面照片)

3 托網(wǎng)簾對水刺非織造布質(zhì)量的影響

3.1 開孔率

當纖網(wǎng)面密度一定時，托網(wǎng)簾的開孔率會影響纖網(wǎng)中纖維排列的緊密度及纖維的纏結(jié)效果，最終影響水刺非織造布產(chǎn)品的強度[7]。

3.2 網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)

托網(wǎng)簾網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)涉及孔型、目數(shù)等，是影響水刺非織造布產(chǎn)品拉伸斷裂強度的主要因素。嚴姣等[8]采用三種不同目數(shù)(22眼、平紋網(wǎng)、10眼)的托網(wǎng)簾制備了面密度為45 g/m2的三種純滌綸水刺非織造布，通過測試其它們的拉伸斷裂強度、剛?cè)嵝院湍湍バ园l(fā)現(xiàn)：22眼托網(wǎng)簾制造的水刺非織造布具有最好的拉伸斷裂強度和耐磨性，以及適中的柔軟度；平紋網(wǎng)托網(wǎng)簾制造的水刺非織造布具有非常柔軟的手感，但其耐磨性能不及22眼托網(wǎng)簾制造的水刺非織造布；10眼托網(wǎng)簾制造的水刺非織造布手感最硬，其拉伸斷裂強度和耐磨性也不及22眼托網(wǎng)簾制造的水刺非織造布。羅燕[9]等還研究了不同網(wǎng)紋、孔徑及孔型的托網(wǎng)簾對水刺非織造布產(chǎn)品拉伸斷裂強度的影響(圖7)，發(fā)現(xiàn)：大方孔托網(wǎng)簾生產(chǎn)的水刺非織造布的拉伸斷裂強度最高，小開孔托網(wǎng)簾生產(chǎn)的水刺非織造布的拉伸斷裂強度最小，兩者相差約50 N/(5 cm)。

圖7 不同網(wǎng)紋、孔徑及孔型的托網(wǎng)簾對水刺非織造布的拉伸斷裂強度的影響

此外，托網(wǎng)簾網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的緊湊與否還會影響水刺非織造布的吸濕性、透氣性、透水性、透濕性，以及對灰塵顆粒的夾持能力。如不同網(wǎng)孔或孔型的產(chǎn)品用作擦布時，它們對液體的吸濕速率及對灰塵顆粒的夾持能力是不同的。當所使用的托網(wǎng)簾是相對松散的平面結(jié)構(gòu)即網(wǎng)孔較少時，生產(chǎn)的水刺非織造布的強度會大幅降低，并易造成短纖維損失。

3.3 材料組成

托網(wǎng)簾的材料組成會影響水針的反射能量，進而影響纖網(wǎng)中纖維的纏結(jié)程度。彈性模量高的托網(wǎng)簾對水流的反射效果相較于彈性模量低的托網(wǎng)簾要好，也就是說，前者可使纖維的第二次纏結(jié)獲得更高的能量，最終使水刺非織造布的拉伸斷裂強度提高。例如，在金屬絲織物滾筒或托網(wǎng)簾上發(fā)生纏結(jié)的水刺非織造布的纏結(jié)效果較在一般水刺托網(wǎng)簾上發(fā)生纏結(jié)的水刺非織造布的效果要好得多，且前者的拉伸斷裂強度更高[10-11]。

3.4 絲線直徑

托網(wǎng)簾的絲線直徑會影響纖網(wǎng)中纖維的纏結(jié)效果。在一定的直徑范圍內(nèi)，小直徑金屬絲線托網(wǎng)簾產(chǎn)生的水力纏結(jié)能量高于大直徑金屬絲線托網(wǎng)簾；在一定的纖維排列方式下，纖維在小直徑金屬絲線托網(wǎng)簾上形成的纏結(jié)效果優(yōu)于大直徑金屬絲線托網(wǎng)簾。

3.5 傳輸速度

托網(wǎng)簾的傳輸速度會影響水刺非織造布對水刺能量的獲取。水刺非織造布的斷裂強度隨托網(wǎng)簾傳輸速度的增加而減小。傳輸速度越快則傳輸過程中單位時間內(nèi)被水能噴射的纖網(wǎng)面積越大，纖網(wǎng)單位面積獲得的水刺能量就越少，纖維纏繞效果差。

4 托網(wǎng)簾的安全使用

托網(wǎng)簾在水刺非織造布的生產(chǎn)中非常重要，其易受損(如撕裂、起皺等)，因此，使用、搬運和儲存時應(yīng)加倍小心。托網(wǎng)簾的替換過程較復(fù)雜，需注意零部件的放置、使用及安裝。輸送過程中應(yīng)保持托網(wǎng)簾張力穩(wěn)定，過緊或過松都會對水刺非織造布的性能產(chǎn)生影響。

開車時，通常先空開一段時間，再停下來觀察，然后再打開，觀察是否有異常出現(xiàn)。待重復(fù)多次且確認無問題后，方可以開車過網(wǎng)。對于不使用的托網(wǎng)簾，最好將其卷起并放入圓柱形容器中。托網(wǎng)簾和針板都需定期加以清洗，且通常是在一定濃度的堿性或酸性溶液中浸泡后，再用軟刷或尼龍刷清理，最后用水沖洗干凈的。

5 結(jié)論

托網(wǎng)簾在水刺非織造布生產(chǎn)過程中不可或缺，其不僅能使幾乎沒有強力的纖網(wǎng)在接受水刺的過程中得到很好地襯托，還可以讓纖網(wǎng)更好地接受水刺的能量，從而形成強力良好且致密的水刺非織造布產(chǎn)品。托網(wǎng)簾會影響水刺非織造布的性能，如開孔率會影響纖網(wǎng)中纖維排列的緊密度、網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)會影響水刺非織造布的拉伸斷裂強度、組成材料及絲線粗細會影響纖維的纏結(jié)效果、傳輸速度會影響水刺非織造布對水刺能量的獲取。因此，在實際生產(chǎn)過程中，應(yīng)根據(jù)水刺非織造布的最終性能要求，選用合適的托網(wǎng)簾。