非织造布工艺及设备概论

非织造布工艺及设备概论第一章绪论第一节非织造布的发展与现状一、非织造布的定义：1、简单定义：直接由纤维材料，不经过纺纱、织造制成的布状材料称为非织造布。2、我国对非织造布的定义：（GB/T5709-1997）定向或随机排列的纤维，通过摩擦、抱合或黏结，或者这些方法的组合而相互结合制成的片状物、纤网或絮垫制品等称为非织造布。不包括纸张等。二、非织造布的发展及现状非织造布的发展过程：1942年美国首先开发出非织造布；发展迅速，2001年产量达100多万吨。西欧非织造布也很发达，2001年也达到100多万吨；日本起步较晚，但发展较快，2000年产连量达30多万吨；我国1958年起步研究，1965年投产，2001年产量达60万吨左右，与发达国家相比差距较大。三、非织造布生产的工艺流程非织造布的制造原理不同于传统的纺织加工工艺，其加工工艺流程如下。原料准备成网加固烘燥后整理成卷（一）原料准备非织造布所用的原料主要为纤维或高分子聚合物、粘合剂、后整理用试剂等，纤维是形成所有非织造布的基础，可以是天然纤维或化学纤维，成网之前纤维必须经过开松、除杂、混合、加油润滑、喷洒除静电剂等工序。（二）成网成网是将纤维形成松散的网状结构材料（纤网）的工序。非织造布的成网方法主要有干法成网、湿法成网和聚合物挤压法成网三类。（三）加固加固是使纤网具有一定的强度而形成非织造布的工序，对非织造布的强度、性能和外观等方面具有决定性的影响。非织造布的加固方法主要有机械加固、化学粘合和热粘合三类。（四）烘燥对干法成网化学粘合、湿法成网粘合、水刺加固等方法形成的非织造布都需经过烘燥工序。常用的烘燥方法有接触式烘燥（烘筒式烘燥）、热风烘燥和辐射烘燥三种。（五）后整理后整理的目的是为了提高最终产品的使用性能，增加花色品种，改善外观。经过后整理可使非织造布具有抗水性、抗吸尘性、抗皱性、阻燃性、抗静电性以及表面具有凹凸花纹等效果。后整理包括机械后整理、化学(功能)后整理、涂层、叠层与复合整理等。（六）成卷非织造布的成卷与一般传统织物的成卷不同，在成卷的同时要切边，而且卷装幅度宽、容量大。在实际生产中，要根据设备的操作情况来设计相应的成卷工艺。第二节非织造布工艺的分类及技术特点一、分类非织造工艺的分类（一）按纤网成形方法分类1、干法成网；机械成网、气流成网、离心动力成网。2、湿法成网；圆网法、斜网法。3、聚合物挤压法成网；纺丝成网、熔喷成网、静电成网、膜裂成网。纤网加固干法成网加固：机械加固—针刺法、缝编法、水刺法。化学粘合—浸渍法、喷晒法、泡沫法、印花法、溶剂粘合法。热粘合—热熔粘合法、热轧粘合法。湿法成网加固：水刺法、化学粘合、热粘合。聚合物挤压法成网加固：纺丝成网-机械加固、化学粘合、热粘合。熔喷成网-热粘合、自身粘合静电成网-热粘合、自身粘合膜裂成网-针刺法、热粘合（二）按用途分类1、医用卫生保健类2、服装与制鞋类3、生活、家装类4、工业用布类5、建筑土工类6、农用材料类7、军工材料类用途非常广泛。二、技术特点1、原料使用范围广；2、生产工艺过程简单，劳动生产率高；3、生产速度高、产量大；4、工艺变化多、产品用途广；如：餐巾、台布、贴墙布、地毯、服装衬布等生活用品；以及过滤、绝缘、土建工程材料；外观酷似真皮的高级人造麂皮、航天飞机的防热外壳等高新技术产品等。第三节纤维原料一、纤维的分类与选用（一）纤维的分类1、天然纤维包括棉、毛、丝、麻等2、化学纤维常用的有粘胶纤维、醋酯纤维、涤纶、锦纶、丙纶、腈纶等，目前化学纤维的用量约占95%以上。其它纤维如碳纤维、玻璃纤维及金属纤维等（二）差别化纤维1、定义：所谓差别化纤维，是指在原来化学纤维成分组成的基础上进行物理的或化学的改性处理，使其在性能上获得一定程度改善的纤维称为差别化纤维。2、常用差别化纤维（1）低熔点粘合纤维（2）超细纤维（细度0.4旦以下）（3）高卷曲中空纤维（4）异形纤维（三）功能纤维1、阻燃纤维2、止血纤维3、防辐射纤维4、碳纤维5、导电纤维等等。第二章干法成网技术第一节成网前纤维原料准备一、任务1、将不同性能、不同品种的纤维原料分别喂入、开松，使纤维包中纤维块通过机械打击、撕扯而松解成小块的纤维束。2、将已开松的纤维束经多仓混合，使不同性能的纤维得以充分混合。3、制成均匀混合的棉层，供梳理机梳理。第二节喂入开松混合机械一、喂入机械目前，非织造生产量较大的生产线采用自动抓棉机，它主要分为两类：一类为往复直行式抓取小车，如FA006型自动抓棉机；另一类为环行式抓取小车，如FA002型自动抓棉机产量较小的采用人工抓取喂入。间歇式喂棉机1-喂棉帘2-输棉帘3-光电控制器4-均棉罗拉5-角钉帘6-剥棉打手7-活门8-秤斗9-秤斗活门10-混棉帘子二、开松、混合机械Unimix多仓混棉机1-输棉管2-立式储棉槽3-输棉帘4-输棉罗拉5-斜帘6-混棉室7-均棉罗拉8-剥棉罗拉9-储棉箱10-开棉锡林11-落棉箱12-出棉口13-接排风管的排气口14-接集尘气的排气口第三节成网机械一、梳理成网机械非织造布生产纤维的梳理机通常采用两类罗拉式梳理机（常用）和盖板式梳理机（纺纱用该类型）。（一）普通罗拉式梳理机纤维原料由自动抓取机定量输送到喂给帘上，经预分梳部分后，由输送帘→喂入罗拉→开松辊→开松锡林→大锡林→工作→剥取辊→大锡林→道夫→成网普通罗拉式梳理机1-喂入罗拉2-开松辊3-开松锡林4-大锡林5-剥取辊6-工作辊7-风轮8-斩刀9-道夫梳理单元1、大锡林2、工作辊3、剥取辊1、2之间是分梳作用，2、3之间是剥取作用，3、1之间是剥取作用。∨1∨3∨2纤维循环过程：1--2--3--1(二)新型罗拉式梳理机1、双道夫罗拉式梳理机1-气压棉箱2-给棉罗拉3-给棉板4-刺辊5-胸锡林6-主锡林7-工作辊8-剥取辊9-道夫10-杂乱辊11-出网帘特点：为使锡林上纤维及时被剥取转移，以防纤维间缠结，影响纤网质量；两个道夫，可同时输出两层纤网，达到增加输出（产量）的目的。2、双锡林双道夫罗拉式梳理机1-喂给帘2-给棉罗拉3-沟槽罗拉4-锯齿罗拉5-刺辊6-清洁辊7-胸锡林8-工作辊9-剥取辊10-提升罗拉11-剥取辊12-下刺辊13-光面罗拉14-中间转移道夫15-三角剥取辊16-锡林17-道夫特点：增大梳理面积，提高效率，增加产量；结构紧凑、占地面积小，成网均匀等。3、带有杂乱辊的罗拉式梳理机1-锡林2，2’-杂乱辊3-道夫4-剥离辊5-挡风轮锡林比道夫速度快、道夫比杂乱辊快、杂乱2比杂乱2‘快，一个比一个慢，纤维产生凝聚，使纤维改变方向，实现杂乱。1—喂入帘2、3、6、7—光罗拉4、5—锯齿罗拉8—成网帘（三）杂乱牵伸式梳理机特点：利用多对罗拉的小倍牵伸，使纤网中横向排列的部分纤维朝纵向移动，改变方向，使纤网纵、横向强力比变小。二、气流成网机械（一）定义及特点：气流成网就是利用气流将道夫(或锡林)上的单纤维吹(或吸)到成网帘上形成纤网,纤网中的纤维呈二维、三维杂乱排列。特点：纤网的纵、横向强力差异小（1.2-1.8):1不足在于成网均匀性较差。故采用此法加工纤网定量较大，一般为20-1000g/m²。气流成网原理图1-锡林2-压入气流风道3-凝聚后的纤网4-成网帘（二）气流成网原理（三）气流成网方式包括五种：自由飘落式、抽吸式、压入式、封闭循环式、压吸结合式。下图为自由飘落式示意图：美国兰多气流成网机1-棉箱给棉机2-水平帘3-斜角钉帘4-均棉帘5-喂给箱棉量控制装置6-空气桥7-尘笼8-风量调节装置9-传送辊属于封闭循环式气流成网。第四节铺网机械一、机械铺叠成网（一）平行式铺叠成网1、串联式2、并联式1-梳理机2-纤维网3-成网帘4-铺叠后的纤维网（二）交叉铺叠成网1、立式铺叠成网立式交叉铺网机示意图1-梳理机道夫2-斜帘3-水平帘4、5立式夹持摆动帘6-成网帘2、四帘式交叉铺叠成网四帘式交叉铺网机示意图1-梳理机输出的薄纤网2-输网帘3-储量调节帘4-铺网帘5-成网帘6-铺叠后的纤网这种成网方式所制成的纤网，其定量大小、铺网后的纤网宽度可由梳理机输出薄网的定量、速度、宽度和成网帘的输出速度大小来调节。成网帘上铺叠纤网的层数可由下列公式近似求出：式中：W—道夫输出的薄网宽度（m）；Ｖ２—铺网帘往复运动的速度（m/min）；Ｖ3—成网帘的输出速度（m/min）；Ｌ—铺叠后的纤网宽度（m）。四帘式交叉铺网的铺叠层数应不少于6～8层，因为层数越多，纤网的的均匀度越好。32vLvWM2v3、高速双帘夹持式铺叠成网法国阿萨林公司的350型铺叠成网机350型铺叠成网机改进后1-前帘2-后帘3-上导网装置4-下导网装置1-前帘2-纤维薄网3-上导网装置4-后帘5-下导网装置5、6、7-张力调节系统8-成网帘9-传动罗拉第五节固网工艺及机械一、概述：固网就是指采用一定的方法使蓬松而无强度的疏松纤维网加工成具有一定强度、性能及符合使用要求的非织造布产品。固网的方法包括化学粘合法、针刺法、热粘合法和水刺法等。加固方法不同，非织造布产品的特性和风格也不同。二、化学粘合法加固工艺及机械化学粘合法加固是非织造布生产中应用历史最长、使用范围最广的一种纤网加固方法，它是将粘合剂通过浸渍、喷洒、印花和泡沫等方法施加到纤维网中，经过加热处理使水分蒸发、粘合剂固化，从而制成非织造布的一种方法。（一）浸渍粘合法及机械1、无网帘、单网帘、双网帘浸渍机无网帘浸渍机双网帘浸渍机1—轧辊2—导辊3—浸没辊1-上网帘2-轧辊3-3-浸渍槽4-下网帘双帘网浸渍机利用上、下网帘将纤网夹持住并带入浸渍槽中，浸渍后的纤网，经过一对轧辊的挤压，除去多余的粘合剂，再经烘燥而制成化学粘合法非织造布。轧辊表面涂上橡胶，以增加夹持力并能顺利地除去多余的粘合剂。夹持点的压力一般为6.8×104～9×104Pa。纤网经过浸渍槽的长度为40～50cm，浸渍速度为5～6m/min，浸渍时间约为5s，设备幅宽一般为50～244cm。浸渍网帘是该类设备的主要部件，网帘的材料分为不锈钢丝网、黄铜丝网、尼龙网和聚酯网等。为保证正常生产，要对网帘随时清洗，定期更换。2、转移式浸渍机它采用上、下金属网帘6和7夹持纤网。粘合剂由浆槽1流到转移辊2上，透过上金属网帘的孔眼浸透到纤网中，溢出的粘合剂由下面托槽流入储液槽3。浸透粘合剂的纤网经过真空吸液装置时，抽吸掉余液。上、下金属网帘都装有喷水洗涤装置。该机的特点是纤网呈水平运动，且由金属网帘上、下夹持，故纤网不易变形，车速可达l0m/min以上，适用于对宽幅纤网的浸渍加工。这类饱和浸渍、真空吸液的粘合生产线，一般生产速度为8～10m/min，纤网最低定量约为50g/㎡。粘合剂转移式浸渍机1—粘合剂浆槽2—粘合剂转移辊3—储液槽4—真空吸液装置5—网帘清洗装置6、7—上下金属网帘导辊8—纤网（二）喷洒粘合法及机械喷洒粘合法主要用于制造高蓬松、多孔性非织造布，如过滤材料、蓬松垫等。粘合剂的喷洒由喷头来完成。喷头的安装和运动方式对粘合剂的均匀分布有很大影响。粘合剂的喷洒方式可归纳为多头往复式喷洒、旋转式喷洒、椭圆轨迹喷洒和固定式喷洒四种方式。喷洒的方式（1）多头往复式喷洒（2）旋转式喷洒（3）椭圆轨迹喷洒（4）固定式喷洒其中，往复式喷洒装置应用最广泛，它是把喷枪安装在走车上，走车往复横动，喷洒宽度可自由调整。走车上的喷头一般为2～4个。双面式喷洒机示意图，1-纤网2-喷头3-吸风装置4-烘房5-成品它采用横向往复式喷洒。先向正面喷洒，然后燥干、反转，再向反面喷洒，最后燥干、焙烘、切边、卷绕，即得到喷洒粘合法非织造布。为了使粘合剂渗入纤网内部，在喷头的下方采用抽吸装置。（三）泡沫浸渍法及机械泡沫浸渍法就是利用轧压或刮涂等方式，将发泡装置制备好的泡沫状粘合剂均匀地施加到纤网中去，待泡沫破裂后，释放出粘合剂，烘干后制成非织造布。泡沫浸渍法具有显著的节能、节水、节约化学试剂和提高产品