“非織造布”命名瑕疵及其定義下各形式出現時序的論證

吳 玥 于偉東 周 勝

1.東華大學 紡織學院(中國) 2.揚州市職業大學 紡織服裝學院(中國)

紡織物作為人類使用的工具而起源的觀點已基本被證實[1]。其中，通過編[2]、結[3]、紡[4]等方式成形的幾類軟工具，可能早在舊石器中期(20萬年前～3萬年前)就已實現了由“舊器”向“新器”的轉變。但紡織物的另一大類——絮，因產物與使用痕跡的缺失，加之本身的工具特征不及編物、結物和紡物明顯，其起源至今尚不明確。有學者提出，20世紀中葉迅速發展的非織造布具有典型的絮體特征[5]57，二者的主要區別在于纖維間是否存在除自然接觸力以外的其他化學力或機械力。本文以非織造布的命名和加工技術為研究對象，論述其通稱的準確性，同時結合加工技術出現的實際時序和理論時序，推導各形式非織造布出現的時序。通過對非織造布結構與工藝特征的分析，探討其原始形態及其與絮的關系。

1 “非織造布”的名稱與含義

人們對網狀結構纖維網(fibrous web-like structure)的認知遠早于“非織造布”命名的出現。而“nonwoven”的中文名稱是“非織造”，直譯過來是“非編織”，但根據對“nonwoven”的定義，譯為“非紗織造”可能更確切，即“non-yarn fabricating”。故“nonwoven”和“非織造布”在名稱使用的準確性方面仍有欠缺。

1.1 通稱的出現

“nonwovens”是一個階段性的名詞，是非織造生產領域人們對不通過紗線交織，直接采用纖維成網與加固形成的織物進行命名與界定的初步概念。這類材料發展之初并沒有特定的名稱，較常用的名稱有“nonwoven fabrics(非編織物)”“bonded fabrics(黏結織物)”和“fiber fabrics(纖維織物)”等，這些名稱最早出現在一些專利文獻中[6]13。有關非織造的相關文獻可追溯至1930年前后，故20世紀20年代末至30年代初被普遍認為是現代非織造工業的起始時間[7]。

“nonwoven fabrics”變成纖維網狀結構織物的通稱，是因為這個詞語的使用頻率最高，流通性最強[8]。“nonwoven fabrics”在很長一段時間內僅用于形容膨松纖維網進行熱黏合或化學黏合后形成的產物[9]，直至1942年前后在實現了規模化生產時，才開始廣為人知[6]14。隨著名稱的趨眾化，其他名稱逐漸消退，最終“nonwovens”成為標準化術語，并依其字面意思被譯成不同語言并傳播至各國[6]15。

1.2 類別名的出現

隨著非織造布制備技術的創新與發展，以及可用原料的增多，結構、外觀、性能各異的非織造布產品層出不窮，這也導致了其命名與歸類上的混亂，出現了以成網方式、加固方式、纖維類型及應用領域等為依據對非織造物(布)進行多種分類、命名與定義的現象。早期記錄了不同成形原理的非織造布成網和加固工藝名稱的相關文獻如表1所示。

表1 不同成形原理的非織造布成網和加固工藝名稱的文獻記載

由表1可得不同成形原理的非織造布成網和加固工藝名稱的出現時序如圖1所示。其中，文獻[10]和文獻[15]僅記錄了授權時間。因專利自提交至獲取授權通常需經過約3年的審核期，因此推測梳理網和靜電紡絲法的工藝名稱實際出現時間分別比文獻記錄時間(1858年和1902年)早約3年。

圖1 不同成形原理的非織造布成網和加固工藝名稱的出現時序

1.3 名稱準確性的論述

“nonwovens”中文常譯作“非織造布”或“無紡布”，兩者均不夠確切。“非織造布”中“織造布”容易讓人聯想到“織物”，而非織造布盡管不是采用紗線相互交織的結構成形的，但也屬于織物，因為“織物”在廣義上是指通過紗線或纖維編、結、糾纏或黏結形成的片狀(二維)纖維集合體或復合體[5]58。故以“非織造布”命名，否定范圍過大，既否認了所要命名的對象本身，不能準確表達“非編織物”這一字面意思，又無法意譯出“nonwovens”的含義。“無紡布”的命名則否定了非織造布加工中的“開松、排鋪纖維”工序。在傳統的紡紗工藝中，開松和排鋪纖維工序也屬于“紡”的一部分，而“無紡”否定了整個紡的工序。

“weave”的詞源可追溯至兩個不同方向，二者演變至近代才逐漸形成統一的詞匯表述。其一，源自原始日耳曼語“weben”，其義為“制作布料”，后演變為古英語“wefan”，意為織造，即通過紗線交織成形；其二，用于表示曲折前行，形象地表述了后延伸出的“織”的上下起伏、波動式的成形方式[21]。現代英語詞典中將“weave”解釋為用手或織機使細線或薄片上下交織，形成布料、織毯、籃子等產物[22]。故“nonwovens”排除了編織物，但仍包含結物，即柔性條狀物通過自身的彎曲形成回路，然后進行穿套、壓扣，最終呈現出一種單根或多根柔性條狀物的自鎖狀態，以及由結物演變而來的針織物[5]60。盡管“nonwovens”的命名通過否定編織物的方式，在一定程度上概括了非織造布的特征，但仍缺乏準確性。

參照非織造布國際化標準ISO 9092的釋義[23-25]，非織造布是纖維堆疊結構經加固后形成的片狀體。至今，非織造布定義的國際化標準已有3個版本，其均通過兩部分對非織造布進行描述。第一部分對非織造布的結構本征進行描述，1988、2011和2019年的版本分別表述為“a manufactured sheet，web or batt of directionally or randomly orientated fibres”“structures of textile materials……that have been formed into webs”和“fibrous assembly”，即直接由單獨的散纖維組成的片狀體。第二部分是對加固作用的描述，具體表現為纖維間的結合方式，分別表述為“bonded by friction，and/or cohesion and/or adhesion”“bonded together by any means”及“structural integrity by physical and/or chemical means”。換言之，非織造布由兩部分構成，分別為纖維排列和集合形成的主結構相，以及外部因素作用于主結構相，導致纖維間的固著和糾纏而形成的輔結構相，亦稱加固相[26]299。在非織造布的發展過程中，主結構相并未演變成更高級的纖維集合體。顯然，纖維堆疊結構是非織造布命名的主要依據，即非織造布的主結構相并非紗織物，用“非紗織物”對這類纖維堆砌物進行命名要比“非織造布”更合適。但“非紗織物”的命名也存在不足，會使人產生織物的主結構相和輔結構相都不存在紗線交織結構的誤解。縫編法非織造布的加固相即為紗線交織結構，“非紗織物”的命名容易將縫編法非織造布排除在外。

2 非織造加工技術的出現時序

非織造加工技術包含兩部分：加工工藝和加工機械。加工工藝用于確定工藝參數和工藝流程。加工機械作為工藝的載體，是實際生產的工具。加工技術的實際時序應以工藝投入實際應用為準，即以最早實現工藝原理的原始機械的出現時間為準。關于非織造布的文獻資料豐富且較完整，又因基于專利獲得的發展時序更真實、可靠，故本文以專利文獻為考證依據。

2.1 加工技術

非織造布的成網技術可分為干法成網(梳理成網和氣流成網)、濕法成網及聚合物擠出成網(紡黏法、熔噴法和靜電紡絲法)工藝。非織造布的加固技術可分為天然纖維自糾纏/黏合(氈化法、造紙法)、機械法纖維自糾纏(針刺法、水刺法)、化學法纖維自糾纏/黏合(靜電紡絲法、熔噴法、改造纖維法、復合纖維法)、纖維集合體加固法(縫編法)及黏合劑加固法。表2列出了非織造布加工技術出現的文獻記載。

由表2可得非織造布加工技術出現的實際時序如圖2所示。

表2 非織造布加工技術的文獻記載

圖2 加工技術出現的實際時序

2.2 成網和加固技術的常規組合

非織造布成網和加固技術需相互配合，以形成完整的結構。非織造布的結構與其成形原理相關，不同成形原理對應不同的加工技術。換言之，加工技術是成形原理的實際載體，也是成形原理的具象化體現。常見的非織造布成網和加固工藝搭配[41-42]如表3所示。

表3 非織造布成網和加固技術的常規組合

3 非織造布加工技術的理論時序

非織造布出現的必要條件是制備原料(其包括纖維和/或黏合劑)的存在及制備技術(工具和/或工藝)的產生。纖維的存在性F和加固物的存在性R是主要因素，可用纖維的廣泛性FA和加固物的廣泛性RA是次級因素，主要取決于可用原料的種類。加工技術的出現主要取決于復雜度T，涉及工藝復雜度T1(流程形式、長短和步驟數)和加工機械的復雜度T2(如機構的種類和數量，各機構的精密度等)。工藝相關度TR也是次級因素，包括與既有技術關聯度TR1和加工工藝的可借鑒性TR2。對次級因素在數值上做降級處理，以區分邏輯層級(通過依次擴大或縮小10倍體現影響力的大小，如若主因素乘以1.0，則次級因素乘以0.1，再次級的因素乘以0.01，以此類推)。根據上述方法，對成網和加固工藝進行邏輯上的排序。將單因子的秩數線性疊加，最終得到秩數和。所得秩數和越小，表示這類加工技術可能出現的時間越早。

3.1 成網技術的理論時序

從纖維的存在性方面考慮，除聚合物擠出法(P)外，其余成網方法均可使用天然纖維，且20世紀前，化學纖維尚未面世，因此聚合物擠出法排在其他3種方法之后。從可用原料的廣泛性方面考慮：梳理法(C)和氣流法(A)相比于濕法(W)和聚合物擠出法，可用纖維類型更豐富，而濕法可用的纖維類型又多于聚合物擠出法。因此濕法排在梳理法和氣流法之后，聚合物擠出法又排在濕法之后。從加工工藝復雜度方面考慮，聚合物擠出法的工藝流程最復雜，其余三者相差不大，因此聚合物擠出法排在最后，其余三種方法并列；從加工機械的復雜度方面考慮，梳理法的加工機械復雜度最低，氣流法次之，聚合物擠出法和濕法較復雜，因此梳理法排序最靠前，秩最小，氣流法排在第二位，聚合物擠出法和濕法并列排在末位。從工藝相關度方面考慮，就技術關聯度而言，梳理法和濕法是對舊機械的改良，其余方法則涉及新技術的開發，因此梳理法和濕法排在氣流法和聚合物擠出法前面；就加工工藝的可借鑒性而言，梳理法與織物制備相關度最高，其他方法通常不是應用于紡織領域，因此梳理法排在首位，其余3種方法并列排在后位。成網加工方式秩數(nP)的邏輯排序如表4所示。表中數值為每一種成網加工方式在其中某個影響因素下的秩。秩的定義：在某一整體X中，將容量為n的樣本觀察值按從小到大的次序編號排列成x(1)

表4 成網加工方式秩數(nP)表

3.2 加固技術的理論時序

同理可得非織造布加固方式秩數(fP)的邏輯排序，見表5。其中，靜電紡絲法和熔噴法(MB)的成型機理具有極大的相似性，可將二者歸于一類進行討論。本文以熔噴法為代表進行討論。根據加固原理的一致性，氈化法(WF)和造紙法(PM)可歸為一類，命名為天然纖維自糾纏/黏結(NFB)；MB、改造纖維法(MF)和復合纖維法(CF)可歸為一類，稱化學纖維自糾纏/黏結(CFB)。而NFB、CFB和機械法(MFB)又可歸于同一大類，稱纖維自糾纏/自黏結。黏合劑加固法(AB)和纖維集合體加固法(FAB)歸于另一大類，稱引入它物。

表5 加固加工方式秩數(fP)表

從加固物的存在性方面考慮，自糾纏/黏合以纖維本身為載體形成加固相，故加固物的存在性即纖維存在性。CFB以化學纖維本身為載體形成加固相，而化學纖維是近現代才出現的，晚于天然纖維的出現。又因NFB與AB所用的加固物來源于自然界，FAB所用的加固物也早在原始紡紗技術出現時期(約8 000多年前)就已存在[43]，因此CFB的加固方法出現時間最晚，排序在NFB、AB和FAB之后。從加固物可用原料的廣泛性方面考慮，天然纖維中借助自身的特殊結構和性能實現自糾纏/自黏結的僅占少數，而化學纖維中也只有部分熱塑性化纖能夠通過一定的化學或物理方法實現纖維間的自糾纏/自黏結，因此NFB和CFB這兩種加固方式的使用受限于原料的種類，排序相對靠后。而適用于MFB、AB和FAB這3種加工方式的加固物原料種類較多，因此排序靠前。從加工工藝復雜度方面考慮，就工藝復雜度而言，PM和MB最簡單，因此排在首位，MF和CF次之。就加工機械的復雜度而言，PM和MB最簡單，MF和CF法次之，MFB和FAB最難。從工藝相關度方面考慮，就技術關聯度而言，MFB和CFB的方法涉及新技術的開發，因此排序靠后。就這類工藝的可借鑒性而言，AB和CFB與織物制造的關聯性沒有NFB、MFB和FAB，故這3種方法的排序靠前，而AB和CFB排序靠后。

3.3 成網和加固技術的組合

根據表4和表 5，可根據秩和對成網和加固技術發展的理論時間進行排序，見式(1)和式(2)。

YC

(1)

YPM

(2)

式中，Y表示加工技術出現的理論時間，下標為各加工技術的簡稱。

圖3列舉了成網和加固工藝組合后所有結果秩和的理論排序，即技術出現的理論時間排序。

圖3 成網和加固技術組合后的理論排序

4 非織造布名稱與技術的綜合討論

在非織造布的發展過程中，其主結構相并未演變成更高級別的纖維集合體，演變和改進僅發生在輔結構相。

4.1 非織造布工藝與命名的關系

對比圖1和圖2可知，除靜電紡絲法外，各非織造布類別名稱的出現時間均滯后于其對應的加工技術。由此可推斷出，非織造布的名稱是在產業發展過程中人為創造并賦予的名詞，用于歸納和總結具有相同特征的各形式非織造布。早在1600年，就有研究者提出了靜電紡的原始理論[44]。“靜電紡絲法”名稱的出現比實際加工技術早，是因為其實際生產受限于當時的技術條件。

縱觀非織造布的整個加工流程發現，其加工對象并不以方法和設備為轉移，均為纖維。成網是對纖維的鋪排，加固是為了使纖維之間產生穩固的聯系，即借助工具對纖維進行穿插排列。而“織”在廣義上是指借助工具進行的編、結和絮化[5]55，“織物”廣義上是指通過紗線或纖維編、結、糾纏或黏結形成片狀(二維)纖維集合體或復合體[26]268。結合這兩重定義，可以明確“纖維織物”是直接對纖維(而非紗線)進行“織”(自然堆砌、穿插交疊、彎曲握持、糾纏等)后得到的片狀產物。至于纖維織物的加固相是纖維形成自鎖或自黏結結構，添加黏合劑形成黏結點或黏結區域，還是引入紗線形成加固結構，均不會改變主結構相是纖維堆砌結構的本質。因此，在名稱表述的完整性和準確性上，“纖維織物”比“非織造布”更貼切：其一，點明了加工對象為纖維，即成網工藝是對纖維的排列和堆疊，加固工藝是對纖維進行固著；其二，明確了加工方式為“織”，即用工具“擺放”條帶狀物、紗線或纖維等；其三，表明材料是片狀(二維)結構，將編繩等線性(一維)結構排除在外。

4.2 各類加工技術出現的實際時間與理論時間排序的一致性

根據圖2，可歸納出非織造布成網和加工機械出現的邏輯順序，如式(3)和式(4)所示。

yC

(3)

yPM

(4)

式中，y表示加工技術出現的實際時間，下標為成網和加固工藝的簡稱。其中，YB表示紗線加固法。

對比式(1)～式(4)可以看出，各類成網技術的實際出現時序和理論出現時序一致，各加固技術的實際出現時序和理論出現時序存在較大差異。

結合表3和圖3，可確定MB出現時間較晚是因為其生產設備出現時間較晚。MB的成網和加固工藝不可分割，故應以最晚發生的時間為準。而二者均建立在合成纖維被開發出的基礎上，最早的合成纖維產生于1913年[45]，故纖維生產技術的滯后性限制了這一方法的發展。就WF而言，隨機排列的纖網結構更有利于后續形成纖維間的糾纏，故在實際生產中基于需求和技術組合的考慮，A+WF的組合更易得到發展。由于人類需求、創新思維的跳躍等現實因素導致理論和實際時間出現倒置，屬合理的意外事件。紗線加固的加工機械經編機早在18世紀晚期就已出現，遠早于針刺機，故在理論上，紗線加固出現的前提條件早已滿足，其滯后出現的原因可能是因為人們認為沒必要用紗線對纖維網進行加固；或者是因為此前已出現了類似的更簡單的結構，但人們并未將其歸入非織造布的現有體系中。

圖4所示為各類纖維織物的結構示意圖，其中，圖4a)和圖4b)分別為通過紗線的鋪蓋和縫制形成的織物結構示意圖，棉花胎和絎縫被即分別采用這兩種結構。圖4a)的結構比圖4b)簡單，推測其出現時間更早。在非織造布的發展過程中，纖維集合體加固的方法直接跳過了圖4a)和圖4b)所示結構的加工，而直接發展為圖4c)所示的織造綁定結構的加工(在非織造生產中被命名為縫編法)。據此可推測縫編法實際出現時間滯后的原因如下：一方面，可能是并未將圖4a)和圖4b)所示兩種結構納入縫編法非織造布范疇內；另一方面，可能是因為圖4a)和圖4b)所示兩種結構的加工方法已能夠滿足人們對采用紗線加固的膨松型纖維織物的需求，因此未再通過更復雜的織造綁定方法對纖維網進行加固。

圖4 各類纖維織物的結構示意圖

4.3 非織造布、纖維織物與絮的關系

非織造布是現代才被使用的名稱，其出現時間遠遲于人們對于網狀結構纖維網的認知。在纖維織物發展過程中，其主結構并未演變成更高級別的纖維集合體，仍保持散纖維體這一初級結構。WILSON[46]提出的短語“fabrics made directly from fibers”很好地描述了這一特征，且與“纖維織物”的含義一致。

非織造布以散纖維為主體，引入了纖維間的糾纏、吸附或其他加固物(黏合劑或紗線)。其主結構相為纖維網，輔結構相為纖維間的加固。非織造布的結構和性能主要受纖維排列方式、堆砌密度和纖維間相互作用的影響。非織造布纖維的排列方式包括無序、隨機分布及有序排列。從形成纖網到加固的過程中，非織造布的纖維堆砌密度并不會發生變化，其內填充比不增加。纖維間的相互作用，即非織造布加固相的形成，主要取決于采取的加固工藝。

在人類歷史的發展過程中，除非織造布外，還存在其他符合纖維織物結構特征的織物，如樹皮布、絲絮片等，EMERY[47]將這類纖維織物命名為“felted fibers”，意為纖維糾纏(mat)、吸附(adhere)在一起形成的織物。非織造布和“felted fibers”的主體結構均為散纖維堆砌體，且對比毛氈法和針刺法、水刺法非織造布，植物纖維紙和熔噴法、靜電紡非織造布，棉花胎和縫編法非織造布，樹皮布、絲綿和化學黏合、熱黏合非織造布，它們在結構上均具有高度的一致性。在成形工藝方面，“felted fibers”加固相的形成在很大程度上依賴于加工原料本身的特性，如羊毛的氈縮性、纖維素纖維間的氫鍵作用等；非織造布加固相的成型主要是通過機器加工，使不具備上述特性的纖維也能通過一定方式形成結構穩定的纖維織物。得益于加工設備的進步，非織造布的加固方式更多樣、加固過程更可控、加固效率更高。

“絮”作名詞時表示纖維自然堆砌(纖維間自然接觸)的狀態，作動詞時表示通過原纖維體的集聚和排鋪，形成自然體積態的過程。具體表現為對草莖葉、天然纖維團的收集或扯松、鋪層等，即纖維在人為團聚或扯松作用及重力作用下堆砌而“絮化”的勞動。該“絮化”為膨松化的加工，如被褥的棉絮加工(彈棉花)。“絮”的特征完美貼合了纖維織物的本質特征，其結構與纖維織物的主相結構一致，但較松散，沒有加固相。此外，原始的絮體形態多樣，包括片狀、團狀和束狀的絮體。故可認為纖維織物是絮的一個分支，屬于其進化體，即非織造布屬于纖維織物，而纖維織物是絮的后代。

5 結語

“非織造布”是一個現代的概念，在發展過程中形成了“nonwovens”及“無紡布”的通稱，但這些表述并不能準確描述與歸納這類產物的特征。“纖維織物”既點明了加工對象為纖維，又明確了加工方式為“織”，即用工具“擺放”條帶狀物、紗線或纖維等，同時還表明材料是片狀(二維)結構，在名稱表述的完整性和準確性上要強于“非織造布”。

現代非織造布的可查資料豐富且較為完整，基于專利得到的各類非織造布的出現時序，具有很強的真實性和可靠性。量化加工原料的存在性、加工技術的復雜程度、可用原料的廣泛性、技術與應用方向的相關度等因素，可對非織造布成網和加固技術的出現時間進行邏輯排序。綜合分析實際時序與理論時序，推證部分形式非織造布實際出現時間滯后的原因。

人們對于纖維網狀材料的認知和使用遠早于非織造布，在現代機械還未出現時，人們就開始生產和使用這類材料了。非織造布和另一類纖維織物——felted fibers，具有相同的結構特征，兩者的成形工藝也存在極大的相似性。總之，纖維織物的含義包含了目前人們對非織造布的定義。可以認為，非織造布屬于纖維織物，而絮是纖維織物的前身。