第七章-非织造布

第七章非织造布一、非织造技术是一门多学科交叉技术非织造材料(Nonwovens)又称非织造布、非织布、非织造织物、无纺织物或无纺布。非织造技术是一门源于纺织，但又超越纺织的材料加工技术。它结合了纺织、造纸、皮革和塑料四大柔性材料加工技术，并充分结合和运用了诸多现代高新技术，如计算机控制、信息技术、高压射流、等离子体、红外、激光技术等。非织造技术正在成为提供新型纤维状材料的一种必不可少的重要手段，是新兴的材料工业分支，无论在航天技术、环保治理、农业技术、医用保健或是人们的日常生活等许多领域，非织造新材料已成为一种愈来愈广泛的重要产品。非织造产业被誉为纺织工业中的“朝阳工业”。第一节非织造概述非织造布的发展简史(一)非织造材料的起源非织造材料的起源可追溯到几千年前的中国古代。毡制品-----针刺毡、针刺垫家蚕抽丝成锦------纺丝成网法大麻造纸--------湿法非织造布(二)现代非织造工艺技术发展朝阳工业非织造材料的发展原因：1.原料使用范围广，产品品种多。2.生产工艺过程简单。3.生产速度快，产量高。4.工艺变化多，产品用途广。生产方法机型相对生产速度机织针织非织造造纸自动有梭织布机无梭织布机纬编大圆机高速经编机缝编机针刺机（４ｍ工作宽度）针刺机（特宽幅）粘合法生产线热轧法生产线纺丝成网法生产线湿法生产线高速造纸生产线1102871901253606001800200~20002300~1000040000~100000(三)世界非织造工业的发展概况第一阶段：二十世纪40年代初-50年代中，萌芽期。针刺非织造布，纺粘法非织造布第二阶段：二十世纪50年代末-60年代末，商业化生产。湿法非织造布机，水刺法生产非织造布第三阶段：二十世纪70年代初-80年代末，发展重要时期。闪蒸法非织造布第四阶段：90年代初至今，全球发展期。二、非织造布的定义国家标准(GB/T5709-1997)定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合或粘合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(不包括纸、机织物、簇绒织物，带有缝编纱线的缝编织物以及湿法缩绒的毡制品)。所用纤维可以是天然纤维或化学纤维；可以是短纤维、长丝或直接形成的纤维状物。为了区别湿法非织造材料和纸，还规定了在其纤维成分中长径比大于300的纤维占全部质量的50%以上，或长径比大于300的纤维虽只占全部质量的30%以上但其密度小于0.4g/cm3的，属于非织造材料，反之为纸。•日本•应用除织造（包括针织）以外的其他方法，使纤维组成布状材料。•不排除部分用纱，只强调不织，故日本译为“不织布”。三、非织造基本原理不同的非织造工艺技术具有各自对应的工艺原理。但从宏观上来说，非织造技术的基本原理是一致的，可用其工艺过程来描述，一般可分为以下四个过程：(1)原料准备；(2)成网；(3)加固；(4)后整理。原料准备•主要为纤维或高分子聚合物、粘合剂及后整理用试剂等。•纤维可以是天然纤维或化学纤维。•干法和湿法成网用短纤维，必须经过开松、除杂、混合、加油润滑以及喷洒静电剂。成网•是将纤维形成松散的网状结构材料的工序。•主要有干法成网、湿法成网和聚合物挤压法成网。•聚合物挤压法形成的纤网通过自身粘合可形成较高的强度。加固•使纤网具有一定的强度而形成非织造布的工序。•机械加固、化学粘合和热粘合方法。•机械加固方法：针刺法、水刺法、缝编法。•化学粘合：将粘合剂、溶剂等化学材料，以乳液或溶液形式施加到纤网中，经热处理使纤维得到粘合而达到加固的目的。•热粘合是利用纤网中热塑性材料受热熔融后固化，使纤维得到粘合而达到加固的目的。热熔粘合和热轧粘合。非织造布的分类：按加工方法（成网法）分类干法非织造布湿法非织造布聚合物直接成网法。•干法成网：指天然纤维或化学短纤维在干态条件下采用机械、气流、离心力等方法形成纤网。•湿法成网：以水为介质，使短纤维均匀的悬浮于水中，并借水流作用，使纤维沉积在透水的帘带或多孔滚筒上，形成湿的纤网。•聚合物挤压成网法：指高分子聚合物经过挤压加工形成网状结构的纤网。•熔喷成网：将高分子聚合物在熔融转台下高压喷出，以极细的短纤维沉积在凝网帘或滚筒上形成纤网，并利用自身粘合形成非织造材料。•膜裂成网：在聚合物挤压成膜阶段，通过机械作用，使薄膜形成网状结构或原纤化的轻薄非织造材料。•静电成网：指高分子聚合物粉末等材料在静电作用下加热熔融并抽丝形成长短、粗细不一的纤维，沉积在成网帘上形成纤网。针刺法水刺法缝编法机械加固浸渍法喷洒法泡沫法印花法溶剂粘合法化学粘合法热熔法热轧法热粘合法干法机械法化学法热粘合法纺粘法熔喷法膜裂法聚合物挤压成网法化学粘合园网法热粘合斜网法湿法非织造材料世界非织造布产量发展趋势0100200300400500600195019701985199520012005单位：万吨2005年全球非织造布产量区域分布(总计385万吨)29%8%17%6%4%5%31%北美西欧日本亚太地区拉丁美洲中东地区其它地区2006年全球非织造布产量(按工艺分布)7%29%18%6%11%26%3%纺粘熔喷针刺水刺热粘和及化学粘合浆粕气流成网湿法成网世界技术纺织品与非织造布消费量发展趋势(单位：千吨)05001000150020002500300035004000200020052010农业建筑工业用衣物及鞋类土木工程家用装饰制品工业用过滤及清洁医疗卫生交通运输工业用包装纺织品防护工业用纺织品运动与休闲用品北美非织造布发展情况2000年产量按面积计为214亿m2，其中用即弃产品占82%，耐用型占18%；按产值计为38亿，用即弃产品占60%，耐用型占40%；按重量计为95.28万t，用即弃产品占60%，耐用型占40%。2001年产量为120吨，比上年增长4％，产值约41亿USD，其中用即弃占2/3，卫生用品约24.4万吨，其次是揩布，约12.2吨，过滤材料10.8万吨。耐久性产品约34.6万吨，其中电子元件用布为1.6万吨，在耐久性产品中价值最高；土工布和内燃机市场约6.7万吨，在耐久性产品中用量最大。2002年-2012年美国对非织造材料的需求(百万美元)2002年2007年2012年用即弃类258531503855生活用93510851290医用670820990过滤580740920其他400505655非用即弃类147017702065土工与建筑270345435电机与电子265340435其他93510851195总需求405549205920欧洲非织造材料发展情况2000年产量为102.55万t，比上年增长12.7%，2001年非织造布增长率为4.3%，2002年产量为120吨(3230万平米)，增长率为7.8%，增长率高于北美和日本。增加产量中，主要是水刺法非织造材料(以意大利为主)、短纤气流成网产品(以德国为主)以及揩拭布，以及SMS工艺。在产品的最终用途上，卫材所占市场份额最大约32.8%,计39.05吨欧洲非织造业共有130多家公司，雇员约1.6万名。德国和意大利的产量总和接近欧洲非织造材料总产量的一半。中国非织造材料工业的发展概况中国非织造布研究和生产始于1958年，发展至2003年，生产企业已超过1000家，现有纺粘、熔喷、水刺、针刺、热粘合以及化学粘合法等各类非织造布专业生产线接近2100条，年生产能力超过130万吨，2003年非织造材料产量达到83.64万吨。2006年中国大陆非织造加工工艺比例31.97%4.30%1.79%14.35%3.83%27.50%0.72%15.54%0.00%纺粘水刺熔喷热粘合浆粕气流成网针刺湿法化学粘合扇面9中国产业用纺织品2003年产量数与2010年(单位：万吨)2003年2010年2003年2010年骨架材料2330农用710蓬帆布3540过滤用208渔业用2225国防用4.45造纸用1.53建筑用4.613合成革基布31.530医疗卫生2825工业用毡瓦7.47包装用2225运输用930体育用66防护服912绳、带、缆9.510土工布710绝缘隔音68存在问题•处于粗放型水平•工厂小且分散，产品单一•非织造布生产地区•设备机械•产品种类与质量关专家对1997年主要产品的非织造布实用量和2010年的需求量如表3所示。表2010年国内非织造布需求量主要产品用即弃类耐久性类装饰类产业用布类1997年用量/万t2.07123.1572010年用量/万t422.6428.12需求量增长率/%193.23188.33126.98400到2030年，按美国GDP的1/3计算，中国非织造布的年产量应当达到145万t。这时与美国的人均差距仍为2/3。但经是十分可观。世界最大的40家非织造布生产公司非织造产品分类非织造材料按使用时间长短可分为：•用即弃材料•耐用型材料非织造材料按用途可归纳为三大类：•装饰用材料•服装用材料•产业用材料非织造布的主要用途有：医用卫生非织造材料；服装用非织造材料；日常生活用非织造材料；工业用非织造材料；农业用非织造材料；国防用非织造材料等。个人卫生产品医疗保健产品家用装饰产品居家用产品农用材料车用材料车用材料过滤材料过滤材料电器电子行业用材包装材料服用产品鞋帽仿皮革材料休闲、旅行用产品建筑用材料土工合成材料未使用土工合成材料使用土工合成材料土工合成材料土工合成材料四、非织造布与传统纺织品的结构差异传统纺织品结构特征：1、构成主体是纱线(或长丝)2、经交织或编织形成规则的几何结构机织物针织物非织造布结构特征：1、构成主体是纤维(呈单纤维状态)2、由纤维组成网络状结构3、必须通过化学、机械、热学等加固手段使该结构稳定和完整。织造材料的结构模型理想结构模型点状结构模型片状结构模型团状结构模型非织造布的特点1、介于传统纺织品、塑料、皮革和纸四大柔性材料之间的材料。非织造布的外观、结构多样性结构：纤维排列(1)纤维呈二维排列的单层薄网几何结构(2)纤维呈三维排列的网络几何结构纤维结合(1)纤维与纤维缠绕而形成的纤维网架结构(2)纤维与纤维之间在交接点相粘合的结构(3)由化学粘合剂将纤维交接点予以固定的纤维网架结构外观:布状、网状、毡状、纸状等。3、非织造材料性能的多样性手感刚柔性；机械性能；材料密度；纤维粗细；过滤性能；吸收性能；透通性……根据非织造材料的用途，来设计材料的性能，进而选择确定相应的工艺技术和原料。