水刺非织造用短纤维质量特性及生产控制浅析

冒澍云

(中国石化仪化股份有限公司短纤中心，江苏仪征 211900）

应用技术

水刺非织造用短纤维质量特性及生产控制浅析

冒澍云

(中国石化仪化股份有限公司短纤中心，江苏仪征 211900）

描述了水刺非织造布的优势。概述水刺流程，分析了水刺非织造布各工序对原料纤维的质量要求。根据上述质量要求，提出了水刺专用短纤维工艺路线，确定了水刺非织造用短纤维质量特性值，说明了专用料和普通高强棉型短纤维在断裂伸长率、断裂强度、疵点含量、干热收缩率、含油率项目上的不同之处。根据用户反映信息提出了管控非纤异物现场方案。分析了疵点杂质产生的过程，提出了疵点杂质现场管控要点。

水刺非织造布水刺非织造用短纤维非纤异物精细化管理

水刺法又称射流喷网成布法，是一种重要的非织布加工工艺。水刺非织造布的物理性能不同于常见的针刺非织造布，无论在手感和性能方面，都是唯一能使其最终产品类似纺织品的非织造布。

水刺工艺过程中不存在对纤维网的挤压，从而提高了最终产品的膨松度;不使用树脂或粘合剂，从而保持了纤网固有的柔软性;纤网具有较高的机械强度，可达纺织品强度的80%～90%;纤网可用任意品种的纤维相混合。特别值得一提的是，水刺纤网可与任何基布进行复合，制成复合产品。可根据不同的用途生产各种功能的产品［1］。

水刺非织造布具有柔软、悬垂性好、强度好、高吸湿和速湿性、低起毛性、耐洗、无化学品添加剂、外观类似纺织品等优点，在各领域得到广泛应用，其产品规格从30 g/m2到150 g/m2，既可以做衣衬、医疗用品，也可做装饰、革基布及建材基布等中厚型产品。

水刺非织造布的优势已使其成为近年来非织造领域技术进步最快的一个分支。非织造布的发展方向是替代纺织与针织品，水刺非织造布以其最类似纺织品的特点、优良的物理性能、物美价廉的优势成为与纺织品市场竞争最有潜力和发展较快的领域之一。

1 水刺无纺布用涤纶短纤维的质量特性分析

1.1 水刺流程概述

水刺非织造布原理为纤网由输送网帘或金属网帘传送，并经预湿装置(罗拉或水帘）预湿和预水刺，然后进入水刺区，在水刺区纤网受到数个水刺装置射出的极细高压水流的喷射，其表面纤维因受到强烈冲击而垂直进入纤网内，同时由于输送帘具有三维结构，水流穿过纤网后，撞击在输网帘上，又以不同角度反射回来，形成对纤维的反向冲击，使纤维产生不同方向的位移，纤网中纤维相互缠结并紧密地抱合在一起，形成具有一定强度的湿态无纺布。湿态无纺布经真空脱水后进入烘干装置烘燥后成布，其大体生产工序是:

开松→混棉→细开松→梳理→铺网→水刺固网→烘箱→成卷。在梳理铺网之后都伴随着对纤维网的牵伸，特别是在水刺过程中［2］。

1.2 水刺非织造布对原料纤维的质量要求

1.2.1 开松混棉喂入工序

开松混棉喂入工序对不同纤维进行充分的混合、充分的开松，尽量减小纤维束的大小，从而减小梳理的压力。在开松过程中应选用正确的开松方法进行开松，减少拉断、拉损纤维，否则会影响非织造布的强度。在喂入时必须降低喂料不匀率，提高喂入稳定性，否则会造成布面长度方向上的定量波动。用交叉铺网时会更明显，交叉铺网的长片段不匀率经过铺网会被放大，从而影响产品的质量。

纤维的含油率偏高或偏低、卷曲数或卷曲率偏大或偏小、纤维的湿度偏大等都会造成短纤维的团聚状态差异，直接影响喂入工序的稳定性。一般控制纤维的含油率为0.12%～0.14%，卷曲数为(11.0±2.5）个/25 mm、卷曲度为(13.0±2.5）%。

1.2.2 梳理工序

在非织造的成网生产中，梳理是关键的工序。梳理工艺对布面克重的均匀度以及外观质量有重要的影响。

纤维在梳理机上从纤维束变成单根独立的纤维。在选用正确的针布配置前提下，梳理工序要求纤维卷曲数和卷曲度适宜，适当的上油量，尽量不含难以梳理的棉结，不含潮湿丝、光板丝和未切断纤维，纤维内禁止出现损伤针布的异物如纺丝、集束架或牵伸尾丝，禁止出现硬质疵点，禁止出现非纤异物如金属、蚊虫、毛发等。纤维的卷曲数和卷曲度过高或过低都将影响梳理的效果;上油量偏低将导致静电大，梳理时产生大量飞花，偏高将导致水系统循环周期缩短，污染系统;棉结容易嵌入针布，不仅影响梳理，而且影响梳理设备的清洁，若针布里有较多棉结会造成梳理不匀、纤网不匀，还可能导致锡林、工作辊等缠棉而无法正常生产;潮湿丝、光板丝和未切断纤维无法梳理，容易直接缠辊损坏设备;纤维内的尾丝、浆块和非纤硬质异物直接导致针布损坏;纤维中混入蚊虫、毛发等使纤维产品不符合卫生材料领域的基本要求，甚至引发客户索赔。

另外，在梳理过程中一定要保证对纤维的损伤减到最小，不合理的工艺参数会造成大量的纤维断裂从而影响水刺非织造布的强度。纤维本身的韧性较好即较高的断裂伸长使梳理工序工艺窗变得较宽，纤维的加工性能良好。

1.2.3 成网对原料纤维的质量要求

由于交叉铺网的横向排列纤维多于机械杂乱成网的，从而在拉伸时，其横向的有效纤维数很大，并且使横向缠结纤维数大大提高，因此大大提高产品的横强，故而成网多采用交叉铺网。交叉铺网要求棉网静电不影响纵向和横向棉网均匀重叠，必须控制原料纤维的比电阻在108Ω·cm范围内。

1.2.4 水刺工艺对原料纤维的质量要求

水刺过程对纤维网的影响一方面主要来自于高压水流对纤维的移动以及损伤的影响，另一方面，纤维特性影响水刺过程中各个辊和网帘之间的牵伸比，从而影响纤维网的均匀性。如果纤维本身具有较高的伸长率和较高的强度，纤维在高压水流的作用下损伤程度较小，纤维网牵伸性能优良，制品质量水平一般也较高。综合来讲，原料纤维的断裂伸长率相对于断裂强度更加重要，断裂伸长率一般不能低于30%，建议控制在30%～35%。

1.2.5 烘干工艺对原料纤维的质量要求

烘干过程应选择正确的温度、合理的风速以及较小的牵伸比，从而达到良好的烘干。在纤网从梳理机出来后可能伴随着不同程度的牵伸，不论是铺网、水刺还是烘干，由于牵伸的作用，速度在不断增加，而布的幅宽、克重都在减小，应及时调整工艺，以达到工艺克重及幅宽。烘干工艺要求原料纤维具有稳定的干热收缩率，不能因烘干过程产生布面幅宽波动，干热收缩率指标的变异系数需要保持稳定并控制在较低的水平。建议原料纤维的180℃干热收缩率控制在(6.5±1.5）%。

2 水刺专用涤纶短纤维质量指标的确定

2.1 确定质量指标

根据水刺无纺布用涤纶短纤维的质量特性分析，水刺专用涤纶短纤维质量指标相对于高强棉型涤纶短纤维质量特性值的差异如下:

a）断裂伸长率中心值上移，断裂强度适当下移;

b）疵点含量指标上规格限下移，生产中严格控制尾丝疵点;

c）干热收缩率允差收窄;

d）含油率指标根据油剂的不同及用户需求而定;

e）对水刺工艺及产品质量影响很小的其它指标部分沿用棉型标准中优等指标;

f）增加表面活性物、异物、异色测试项目。

根据上述质量特性，水刺专用短纤维的生产选择了特定的的工艺路线，经过多次试验，初步确定了水刺专用短纤维产品质量指标，形成了高清洁水刺专用涤纶短纤维等系列产品企业标准。

2.2 用户使用中的重点要求

仪化公司自2006年开发水刺专用短纤维产品以来，其水刺专用料、高亲水水刺专用料、高清洁水刺专用料等产品较好地满足了市场，水刺系列短纤维产品累计产销量超过0.3 Mt，得到市场的一致认可。水刺专用纤维主要应用于卫材领域，由于该领域对卫生要求的特别性，加上水刺加工流程中原料没有清花工序，多年来用户集中反映的质量信息主要涉及到污染丝和异物，产品中污染丝、包装袋脱落物、金属异物等异常物质，给下道工序尤其是高清洁水刺专用料加工造成一定影响。原料纤维需要进一步做好清洁生产及产品防护交付工作。

3 关键质量特性管控

从上述用户的反馈信息及水刺生产工艺对原料纤维的品质要求来看，水刺短纤维产品中浆块疵点、金属异物、包装袋脱落物、污染丝、其它非纤维异常物质为主要抱怨内容，因此品质管控的重点是浆块疵点、污染丝和其它非纤维异常物质(金属异物、包装袋脱落物、蚊虫等）。

管控非纤维异常物质方案是对生产线进行封闭改造和对生产过程实施精细化、标准化管理。

3.1 非纤异物控制改造

为了防止非纤维异常物质的产生，选择专门生产线作为高清洁水刺专用料生产线并实施封闭改造。

3.2 增加非纤异物管控

3.2.1 完善现场作业及防护规定

针对高清洁水刺产品的特殊要求，从生产作业控制、人员劳保着装、现场卫生清洁、设备定期作业和检查、缝包针距、包装袋使用检查等方面制定专门的作业文件。

3.2.2 增加检验项目

建立测试方法标准，增加异物、异色、表面活性物测试项目。

3.2.3 贮存及运输防护要求

制定“特殊产品发货防护要求”，对车辆清洁、内部防护等提出专门要求。选择质量保证及人员素质较高的承运方承担高清洁水刺专用产品的运输工作。

3.3 疵点杂质的现场管控

疵点是指包括僵丝、并丝、硬丝、注头丝、未牵伸丝、胶块(浆块）、硬板丝、粗纤维等的异状纤维。

3.3.1 纺丝生产过程疵点状况分析

图1～2为纺丝生产过程各种疵点的实物分析。

3.3.2 疵点的分析和控制

a）冷却不良

对于冷却不良而产生的并丝、融着丝、僵丝，通过调节蝶阀开度、调整环吹筒与地面风道接口处的定位块、重新标定环吹风量，确定准确的吹风工艺或通过更换环吹头，保证环吹风量满足和冷却风吹出均匀。

b）浆块

纺丝工序通过堵孔解决喷丝孔不畅引起的注头丝或浆块;通过更换铜垫圈或重新安装解决组件外漏引起的浆块;通过更换组件解决组件内漏引起的浆块;通过再行紧固或重新安装解决计量泵安装处漏浆引起的浆块。

卷绕工序利用一看、二摸、三调、四清、一巡检的“四步一检”操作法，增加巡检频次，缩短巡检间隔时间，使浆块类疵点的发生率几乎为零。

c）尾丝

对于丝端根数引起的尾丝疵点问题，通过调整硅修整周期，硅修整作业控制在盛丝桶换桶前规定时间之内，卷绕切断、生头切断时间准确，使修板尾丝集中在整批原丝牵伸开始过程之内，可以准确地将其从产品中剔除，杜绝因硅修整作业引起的尾丝疵点。

d）后纺未牵伸丝疵点的控制

毛丝、乱丝导致纤维未被牵伸、第一牵伸不足、牵伸浴槽温度异常等都可能产生未牵伸丝疵点。在生产过程中根据疵点的外观形态，疵点分布状况，结合生产工艺和设备状况分析其产生的原因，分别加以解决。

图1 环吹状况不良造成的融着丝

图2 异状纤维实物分析

应用疵点图片分析技术，有助于准确分析出疵点产生的原因并采取措施，有效控制了疵点产生，纤维中疵点含量明显降低，接近零疵点水平。

3.4 专用油剂的选择及上油方案的优化选择

水刺过程中水系统活性悬浮物含量高时，会缩短滤袋、滤芯的使用寿命;水系统中溶解或分散状态的有机物易使水浑浊并产生颜色，这些物质易沉积在喷水孔孔壁，粘附在纤维上，从而影响产品最终的白度;水系统微生物形成的腐浆团，经高压水泵输送后，会快速堵塞喷水孔，造成水刺头压力突然上升，严重时引起停车;溶解在水中的无机盐类，不管是其中的阴离子还是阳离子，对水刺工艺都有影响;钙、镁离子在管路中和设备上产生污垢，铁、锰、铜等离子容易生成有色物质，对于白色卫生材料生产，应严格控制其含量;氯离子含量较多时容易引起设备腐蚀。

由于水刺生产过程中对水系统要求的特殊性，水刺非织造布对原料纤维表面活性剂有着严格要求。为了延长水系统滤袋、滤芯的使用寿命，保证产品色相和系统长周期稳定运行，原料纤维应选择合适的表面活性剂以减少微生物产生，控制金属离子数量，确保水刺非织造布符合卫材行业标准。由于涤纶本身吸水性能较差，水刺加工需要纤维具有良好的亲水性，因此在纤维生产时仍需要针对与下游用户直接相关的纺纱油剂进行优化选择。对于部分替代粘胶纤维要求具有高亲水性能的原料短纤维需要选用特殊的高亲水油剂。

不管选用专用油剂或高亲水油剂都要对油剂含量严格控制，确保梳理、成网顺利的同时不额外增加活性悬浮物，延长水系统运行周期。专用油剂的选择、优化过程中增加了活性物这一质量特性值指标，保证水刺非织造布产品全面符合绿色低碳要求和卫生材料行业标准。

4 结语

多年来，仪化公司的水刺系列专用料产品获得了市场认可，成为高端用户的首选、独选原料。水刺产品市场规模及增长率在快速地发展和变化，一方面带动了水刺专用原料和专用设备的发展，同时对产品应用领域的拓展提出了更迫切的要求。仪化公司作为国内纤维原料生产龙头企业，正积极寻求和水刺非织造布生产企业的深度合作，专注以市场需求引导新产品研发方向，通过原料创新、设备创新、工艺创新、技术创新开发出新的产品，缩小和国际水平的差距，实现“国内领先、世界一流”的战略目标。

［1］水刺非织造布技术新进展［J］.非织造布，2010(18），3:6－9.

［2］杨学勇，任强.水刺非织造布产品质量的影响因素分析［J］.福建轻纺，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－），江苏泰州人，技师，主要从事聚酯涤纶短纤维生产工作。