影响水刺非织造布性能因素的探讨

影响水刺非织造布性能因素的探讨*

于晖贾永堂张妍妍

(五邑大学纺织服装学院，江门，529020)

摘要：从纤维性质和水刺加固工艺两方面探讨了影响水刺非织造布性能的主要因素。阐述了纤维物理性能和形貌特征，成网方式以及水刺工艺参数对水刺非织造布性能的具体影响。

关键词：水刺非织造布，产品性能，影响因素

中图分类号：TS174.8文献标志码：A

基金项目*五邑大学青年科研(2013zk12)

收稿日期：2014-11-25

作者简介：于晖 ，男，1979年生，讲师。主要从事纺织材料的研究。

非织造布生产技术是纺织工业的一门新兴技术，因其工艺流程短、产量高、产品性能优越、品种多样和应用范围广等突出优点而一直保持着高速发展的趋势。在各种非织造加工工艺中，水刺法是发展最快且具有良好发展前景的生产工艺之一。水刺非织造布具有优良的特性，吸湿性和透气性良好、手感柔软、强度高、悬垂性好、无化学黏合剂，同时外观比其他非织造布更接近传统纺织品，其产量在非织造布的总产量中占有很大的比重[1]。

水刺法加固的原理是：通过高压产生的多股微细水射流喷射纤网，纤维在水力作用下产生位移、穿插、缠结和抱合，使纤网得到加固。根据工艺流程的特点,水刺法工艺可分为纤维成网、纤维加固和整理加工三个工序。典型的水刺法工艺流程为：

配棉→开松→输送→喂棉→梳理→成网→预湿→正面水刺→反面水刺→干燥定型→分切→卷曲→包装。

影响水刺非织造布性能的因素主要有纤维性质和生产工艺两方面。

1纤维性质对水刺非织造布性能的影响

1.1纤维物理性能

1.1.1断裂强度

在生产工艺条件固定的前提下,水刺非织造布强度主要由纤维的断裂强度所决定，纤维的断裂强度越高，水刺非织造布强度越高[2]。多数纤维的干强大于湿强，黏胶纤维的湿强很小，但棉、麻纤维的湿强大于干强，这就要求水刺非织造布生产厂在储存和运输纤维过程中需考虑纤维的湿强变化。

1.1.2初始模量

纤维的初始模量是指纤维负荷-伸长曲线起始段的斜率，其大小代表纤维在小负荷作用下变形的难易程度，反映纤维的刚性。初始模量大，表示纤维在小负荷作用下不易变形；而初始模量小，则表示纤维在小负荷作用下容易变形，具有较低的抗弯刚度，容易在水刺作用下发生缠结[3]。

1.1.3抗弯刚度

纤维的抗弯刚度直接影响水刺效率。抗弯刚度越大，水刺效率就越低。通过材料力学的推算可知，纤维的弯曲挠度与水刺力成正比。弯曲挠度越大，水刺力度就会变大。因此，减小纤维的抗弯刚度和抗弯模量，可以有效地提高生产水刺非织造布的水刺效率，加快生产速度，节约能源。

1.1.4回潮率

回潮率是反映纤维吸湿性能的物理参数，对水刺非织造布的生产工艺、设备和产品质量影响较大。在纤维梳理过程中，若纤维湿度过大，则纤维不易开松，容易造成挂花、损坏针布、腐蚀设备；若纤维过干，则容易造成飞花和产生静电，不利于纤维成网和非织造布面密度的控制。因此，纤维的回潮率一定要符合水刺生产线设备的工艺要求[4]。

1.2纤维形貌特征

1.2.1长度

在固定的水刺压力下，水刺非织造布的断裂强度与纤维长度有关。在一定的范围内，断裂强度随纤维长度的增加而增强。这是由于随着纤维长度的增加，每根纤维受到水流冲击的部位增多，纤维的缠结度也随之增加，纤维之间相互缠结点和面也增多，抱合力增强，从而提高产品的强度。但纤维过长，会造成梳理上的困难，不利于成网。因此，在采用水刺法生产非织造布时，要特别注意合理地选择纤维长度，使产品的性能达到最佳状态。目前适合水刺生产设备的纤维长度为30～60 mm[5]。

1.2.2卷曲度

纤维的卷曲度直接影响纤维在开松、梳理及成网过程中针齿对纤维的握持能力，制约水刺过程纤维的缠结效果。卷曲度越高，纤维成网时有利于互相抱合，使纤网的稳定性增加，提高纤维抵抗外力变形的能力；但在水刺过程中，纤维卷曲度提高会降低纤维缠结度，提高水刺非织造布的蓬松性，降低产品强度。因此，为保证生产的顺利进行和产品性能，在实际生产中应综合考虑卷曲度对不同方面的影响，并加以控制。

1.2.3线密度

在相同纤维长度、水刺压力、非织造布面密度等条件下，纤维的线密度越小，纤维缠结越紧密，水刺非织造布的强度就越高。这是因为相同面密度的产品，线密度小的纤维的覆盖率要比线密度大的纤维的覆盖率高，而且其弹性模量也低，在水刺时缠结点增加，从而提高了缠结度，进而提升了水刺产品的强度。生产中水刺非织造布常用纤维的线密度为0.55～3.3 dtex[5]。

材料力学公式表明，纤维的弯曲挠度与纤维直径的4次方成反比[6]。如果纤维直径增加一倍，则水刺力需增加15倍才能使纤维达到相同的抗弯挠度，可见减小纤维直径可以大大提高水刺效率，改善产品性能，从而达到节约能耗、降低生产成本的效果。

1.2.4截面形状

纤维的弯曲挠度与纤维的截面形状系数有着紧密的关系。随着纤维形状系数的减小，纤维的弯曲挠度增大，水刺效率提高，水刺非织造布的性能就会大大提高。纤维的截面形状系数为：扁平形<圆形<中空圆形<三角形。水刺效率以扁平形纤维最高，三角形纤维最低。

1.3纤维含油量

纤维表面处理使用的油剂会直接影响纤维的可纺性，进而改变水刺非织造布的质量。纤维的含油量太低，会影响纤维的成网均匀性。在一定范围内,纤维间的抱合力会随油剂含量的增加而增大，而纤维强力随之变小，因此不能过大地提高纤维含油量[7]。

用于水刺法生产的纤维，其使用的油剂应具有低泡性，且含油量不能太高。否则，在进行水刺加工后纤维上的油剂进入水中，会产生大量泡沫，影响过滤系统的过滤效率，还会进入高压泵和管道，从而导致循环过滤系统不能正常工作。因此，要正确使用油剂，特别对于医用卫生产品，更要考虑油剂在纤维上的残留量对产品卫生性能的负面影响[8]。

2生产工艺对水刺非织造布性能的影响

2.1成网方式

纤网的成网方式直接影响产品的纵横向强力比。采用机械杂乱梳理成网的纤网，纵向排列的纤维多于横向排列的纤维，纤网的纵向强力大于横向强力，水刺只会加剧这一现象，纵横向强力比得不到改善；采用交叉折叠铺网的纤网，横向排列的纤维多于纵向排列的纤维，经过水刺后会使纵向排列的纤维量增加，从而使产品的纵横向强力比接近1∶1，纤网的纵横向强力比得到改善[9]。

2.2水刺工艺参数

2.2.1水针压力

非织造布中纤维的缠结程度会影响非织造布的强度、稳定性和均匀性等性能，纤维缠结效果越好，产品的强度和稳定性也越高。而纤维的缠结效果与纤网单位面积吸收的水针能量密切相关，水针压力越高，产生的水刺能量越大，产品的缠结度增加、厚度降低，产品的强度也会提高，非织造布的网眼也会更加清晰。但是，当水针压力增加达到一定程度后，产品强度的增加趋于平缓。因此，采用适当的水刺压力是当今水刺技术的主要发展趋势。

2.2.2生产速度

降低生产速度可以增加水刺非织造布的强度，但是考虑到生产效率，生产速度又不能过慢，因此应在强度和效率之间寻求一个既能使产品强度合格，又不会过分降低生产效率的平衡点。另外，生产速度与水针压力也应配合得当，随着生产速度的提高，水针压力也应随之增大，这样才会得到手感柔软、质量合格的产品。因此，选取匹配的水针压力和生产速度能达到事半功倍的效果。

2.2.3水刺头参数

水针板是水刺技术成败的关键。水针板上有许多微孔，水流通过微孔形成水针，因此一块好的水针板能在承受高压的同时，又能产生精准、平稳的水针，有效地传递水针能量。水刺头的喷水孔直径越小，水刺头排列越为紧密，水刺非织造布的外观效果就会越好，产品的强度也越高。因此，减小水刺头的直径，增加水刺头的数量可以大大改善水刺非织造布的性能，但同时还要综合考虑工艺的可行性和成本的投入问题，争取做到利益最大化。

2.2.4水刺距离

水刺距离是指水流经喷水板喷水孔到达纤网的距离。在相同的水针压力下，水刺距离长，水针到达纤网时的速度小，纤网受到水针的冲击力小，获得的能量就小，对纤网的穿刺效果差；反之，水刺距离短，纤网获得的能量大，水刺非织造布的强度也随之提高，产品网眼明显，但水针对纤网表面的冲击力也较大，未经穿刺就被反弹回来，水针能量的损失较大[10]。因此，水刺距离过长或过短都会影响水刺非织造布的性能，选择合适的水刺距离极其重要。

2.2.5托网帘结构和类型

托网帘是水刺加固的一个重要组成部件。托网帘除了起到托持纤网的作用外，在水刺加固过程中，水射流穿过纤网射到托网帘后，在托网帘上反弹形成不同方向的反射流再次穿过纤网，也参与了纤维的缠结过程。托网帘在水刺加工过程中能有效滤水，提高纤网的缠结效果，不同的托网帘结构与类型能得到不同外观结构的水刺产品[11]。

2.2.6水刺道数

水刺道数的选择对纤网的缠结效果和均匀性有很大影响。应根据产品的外观风格、手感柔软度和单位面积质量的要求来确定水刺道数[12]。

3结语

水刺非织造布是目前各类非织造布中发展最快的品种之一，研究水刺非织造布性能的影响因素和掌握各种影响因素对于水刺工艺的发展起着至关重要的作用，因此应加大其研究力度，使水刺非织造布性能得到进一步提高。

参考文献

[1]胡善才.水刺工艺对水刺非织造布性能的影响[J].非织造布,2001,9(1):20-26.

[2]浦松丹，李洪.水刺非织造布对纤维原料性能的要求[J].产业用纺织品，2001，19(9):18-21.

[3]姚穆.纺织材料学[M].北京:中国纺织出版社,2005:67-69.

[4]王仕重.影响水刺非织造布产品质量的因素[J].产业用纺织品，2003，21(11):24-27.

[5]赵卫珍.水刺非织造布面密度不匀率的影响因素[J].产业用纺织品,2009,27(11):32-34.

[6]马建伟，陈韶娟.非织造布技术概论[M].北京:中国纺织出版社,2008:93-94.

[7]孙红娟,张尚勇.影响涤纶水刺非织造布质量的因素[J].纺织科技进展，2008(5):50-51.

[8]王延熹.非织造布生产技术[M].上海:中国纺织大学出版社,1998:79-81.

[9]杨学勇，任强，陈凯.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.

[10]李永光，崔玉梅.水刺法非织造布的水刺固结工艺探讨[J].非织造布，2007，15(6):20-24.

[11]周华，牛海涛，郭秉臣.水刺托网对水刺布性能的影响[J].非织造技术及产业用纺织品,2004(2):90-91.

[12]朱远胜.竹浆纤维水刺非织造布性能的影响因素探讨[J].合成纤维,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

《国际纺织导报》广告热线021-62752920