托网帘对水刺非织造布性能的影响

青岛大学纺织服装学院，山东 青岛 266000

非织造布是一种不经过纺纱织造而形成的织物，其通过将短纤或长丝进行定向或随机排列形成纤网结构，然后采用机械或热黏合或化学等方法加固而成。非织造工艺突破了传统的纺织原理，具有工艺流程短、生产速度快、产量高、成本低、用途广、原料来源多等特点。根据生产工艺的不同，非织造布可分为水刺非织造布、热黏合非织造布、浆粕气流成网非织造布、湿法非织造布、熔喷非织造布、针刺非织造布等。其中，水刺非织造布是通过水刺的方法对纤维状集合体进行加工而形成的一种新型柔性材料，其综合了纺织、造纸、塑料和皮革等四大材料的优点，具备柔软性好、强度高、吸水性好、生物相容且不易落绒等特点[1-2]。

1 水刺技术

1.1 工艺原理

水刺技术的工艺原理是将梳理好的纤网平铺置于托网帘上，借助于强大的水压，高压、高速细水针通过针板对纤网进行连续喷射，使纤网中的纤维相互缠结、加固的(图1)[3]。

图1 水刺技术的工艺原理示意

1.2 工艺流程

水刺非织造布的生产工艺流程：称量喂棉(如黏胶纤维、涤纶等)→混合开松→除杂→梳理→铺网→杂乱牵伸→预湿→正反水刺→后整理→烘燥(滚筒、热风)→卷取→分切→计量包装[4]。图2为水刺缠结过程示意。

图2 水刺缠结过程示意

2 托网帘

在水刺非织造布的生产过程中，托网帘起衬托纤网的作用，它能使纤网接受到两次水流产生的能量冲击，从而形成柔软性好、强度高的水刺非织造布产品。

不同水刺非织造布产品对托网帘的强度、接缝、粗细程度、耐疲劳性等要求不同。此外，在生产过程中，托网帘的网眼设置应合理，以确保均匀的表面结构(即孔隙大小均匀)；托网帘的网格结构(如目数和图案等)宜多样化，这有利于产品拥有不同的外观。

2.1 托网帘的配合形式

我国现有水刺非织造布生产企业大多数采用预湿-多个平网(图3)、预湿-多个圆网滚筒(图4)、预湿-圆网滚筒-平网(图5)等托网帘配合形式。预湿的目的主要是让蓬松的纤网充分浸湿并获得一定的能量，以便后续能更好地吸收水能。其中，圆网滚筒能使水刺非织造布中的纤维获得更高的缠结强力。

图3 预湿-多个平网

图4 预湿-多个圆网滚筒

图5 预湿-圆网滚筒-平网

2.2 托网帘的作用

托网帘作为部件在水刺非织造布的生产过程中发挥着重要的作用。托网帘将纤网送入水刺区，纤网接受连续高压水流的喷射，水流冲击到托网帘上并形成反弹，使托网帘上纤网中的纤维缠结在一起。其具体作用：

(1) 支撑纤网。托网帘对纤网具有托持输送的作用。调整托网帘的运输速度可调整纤网中纤维的拉伸度，进而直接影响水刺非织造布产品的物理及力学性能。

(2) 形成纹路。不同纹路、材质、网型、目数及厚度的托网帘会形成不同外观结构和性能的水刺非织造布产品[5-6]。

(3) 脱水。托网帘的开孔率会影响水刺非织造布产品的脱水效果。

2.3 托网帘的分类

可依据开孔率、材质、水刺形式及结构层次对托网帘加以分类(表1)。

表1 托网帘的分类

(a)单层网

(b) 双层网(右侧是其截面照片)

3 托网帘对水刺非织造布质量的影响

3.1 开孔率

当纤网面密度一定时，托网帘的开孔率会影响纤网中纤维排列的紧密度及纤维的缠结效果，最终影响水刺非织造布产品的强度[7]。

3.2 网孔结构

托网帘网孔结构涉及孔型、目数等，是影响水刺非织造布产品拉伸断裂强度的主要因素。严姣等[8]采用三种不同目数(22眼、平纹网、10眼)的托网帘制备了面密度为45 g/m2的三种纯涤纶水刺非织造布，通过测试其它们的拉伸断裂强度、刚柔性和耐磨性发现：22眼托网帘制造的水刺非织造布具有最好的拉伸断裂强度和耐磨性，以及适中的柔软度；平纹网托网帘制造的水刺非织造布具有非常柔软的手感，但其耐磨性能不及22眼托网帘制造的水刺非织造布；10眼托网帘制造的水刺非织造布手感最硬，其拉伸断裂强度和耐磨性也不及22眼托网帘制造的水刺非织造布。罗燕[9]等还研究了不同网纹、孔径及孔型的托网帘对水刺非织造布产品拉伸断裂强度的影响(图7)，发现：大方孔托网帘生产的水刺非织造布的拉伸断裂强度最高，小开孔托网帘生产的水刺非织造布的拉伸断裂强度最小，两者相差约50 N/(5 cm)。

图7 不同网纹、孔径及孔型的托网帘对水刺非织造布的拉伸断裂强度的影响

此外，托网帘网孔结构的紧凑与否还会影响水刺非织造布的吸湿性、透气性、透水性、透湿性，以及对灰尘颗粒的夹持能力。如不同网孔或孔型的产品用作擦布时，它们对液体的吸湿速率及对灰尘颗粒的夹持能力是不同的。当所使用的托网帘是相对松散的平面结构即网孔较少时，生产的水刺非织造布的强度会大幅降低，并易造成短纤维损失。

3.3 材料组成

托网帘的材料组成会影响水针的反射能量，进而影响纤网中纤维的缠结程度。弹性模量高的托网帘对水流的反射效果相较于弹性模量低的托网帘要好，也就是说，前者可使纤维的第二次缠结获得更高的能量，最终使水刺非织造布的拉伸断裂强度提高。例如，在金属丝织物滚筒或托网帘上发生缠结的水刺非织造布的缠结效果较在一般水刺托网帘上发生缠结的水刺非织造布的效果要好得多，且前者的拉伸断裂强度更高[10-11]。

3.4 丝线直径

托网帘的丝线直径会影响纤网中纤维的缠结效果。在一定的直径范围内，小直径金属丝线托网帘产生的水力缠结能量高于大直径金属丝线托网帘；在一定的纤维排列方式下，纤维在小直径金属丝线托网帘上形成的缠结效果优于大直径金属丝线托网帘。

3.5 传输速度

托网帘的传输速度会影响水刺非织造布对水刺能量的获取。水刺非织造布的断裂强度随托网帘传输速度的增加而减小。传输速度越快则传输过程中单位时间内被水能喷射的纤网面积越大，纤网单位面积获得的水刺能量就越少，纤维缠绕效果差。

4 托网帘的安全使用

托网帘在水刺非织造布的生产中非常重要，其易受损(如撕裂、起皱等)，因此，使用、搬运和储存时应加倍小心。托网帘的替换过程较复杂，需注意零部件的放置、使用及安装。输送过程中应保持托网帘张力稳定，过紧或过松都会对水刺非织造布的性能产生影响。

开车时，通常先空开一段时间，再停下来观察，然后再打开，观察是否有异常出现。待重复多次且确认无问题后，方可以开车过网。对于不使用的托网帘，最好将其卷起并放入圆柱形容器中。托网帘和针板都需定期加以清洗，且通常是在一定浓度的碱性或酸性溶液中浸泡后，再用软刷或尼龙刷清理，最后用水冲洗干净的。

5 结论

托网帘在水刺非织造布生产过程中不可或缺，其不仅能使几乎没有强力的纤网在接受水刺的过程中得到很好地衬托，还可以让纤网更好地接受水刺的能量，从而形成强力良好且致密的水刺非织造布产品。托网帘会影响水刺非织造布的性能，如开孔率会影响纤网中纤维排列的紧密度、网孔结构会影响水刺非织造布的拉伸断裂强度、组成材料及丝线粗细会影响纤维的缠结效果、传输速度会影响水刺非织造布对水刺能量的获取。因此，在实际生产过程中，应根据水刺非织造布的最终性能要求，选用合适的托网帘。