产业用纺织品及设备课件五、水刺非织造布

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移,并有效压缩蓬松纤维网输入预湿区。纤网控制和预 湿效果比带孔滚筒与输网帘夹持方式好,而且适合于 200m/min以上线速度的生产工艺。
预湿水刺头
脱水箱
双网夹持式预湿水刺
带孔滚筒与输网帘夹持式 水通过带孔滚筒和脱水器的作用迅速、充分地润
湿纤网,对纤网的控制和压缩效果不如双网夹持式。
带孔滚筒
脱水箱
1、预湿
已经成形的纤网送入水刺机加固,首 先是预加湿处理。
预湿的目的是压实蓬松的纤网,排除 纤网中的空气,使纤网进入水刺区后能有 效地吸收水射流的能量,以加强纤维缠结 效果。
常见预湿方式:
• 双网夹持式
• 带孔滚筒与输网帘夹持式 预湿工艺水压力一般在0.5~60Bar之间
选择。
双网夹持式 该方式可减少纤网中纤维在预湿过程中产生意外位
• (二) 水刺法加固纤网 原理
• 1-水刺头 2-水针 3-纤网
• 4-金属拖网 5-抽吸辊筒 6-真空箱 7-真空密 封 8-水流
水刺法加固纤网原 理与针刺工艺相似,但 不用刺针,而是采用高 压产生的多股微细水射 流喷射纤网,俗称“高 压水针”。水针穿过纤 网后,受托持网帘的反 弹,再次穿插纤网,由 此,纤网中纤维在不同 方向高速水针穿插的水 力作用下,产生位移、 穿插、缠结和抱合,从 而使纤网得到加固。
(三) 水刺法加固纤网工艺技术特点
▪ 柔性缠结,不影响纤维原有特征,不损伤纤维 ▪ 外观比其它非织造材料更接近传统纺织品 ▪ 强度高、低起毛性 ▪ 高吸湿性、快速吸湿 ▪ 透气性好 ▪ 手感柔软、悬垂性好 ▪ 外观花样多变 ▪ 无需粘合剂加固、耐洗 ▪ 生产流程长、占地面积大 ▪ 设备复杂、水质要求高 ▪ 能耗大
• 水刺非织造布其工艺流程一般为:
• 纤维准备→混合开松→纤维成网→预湿→ 纤网正反面水刺加固→烘燥→卷取。
• 纤维成网:可以是干法成网、湿法成网或 纺粘法成网、熔喷法成网等。
• 水刺加固:纤网在水刺区受到数个水刺头 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,再由 于输送网帘是三维结构,水流穿过纤网并 撞击输网帘上,从各个方向反射冲击纤网 ,使纤维产生不同方向的位移,使纤维相 互缠结并紧密抱合在一起,形成具有一定 强度的水刺非织造布。
▪ 喷水孔孔径一致,喷水孔出口应保持锋利的状态,无 毛刺,孔与板面的垂直性好。
▪ 良好的耐腐蚀性。
▪ 良好的强度和韧性,耐磨性好。
(2)喷水孔孔型
由工程流体力学可知,水射流从喷水板喷水孔中 喷出,称为管嘴出流。喷水孔按其形状可分为圆柱型、 圆锥收缩型、流线收缩型三类。受制造工艺局限,无 论是圆锥型还是流线型喷水孔,其出口端均为圆柱型。
五、水刺法加固工艺及机械
(一)概述:
水刺法加固(又称水力喷射法、水力缠结法等) 纤网的非织造布工艺技术起步较晚,于20世纪70年 代中期由美国的公司Dupont和Chicopee公司开发成功, 1985年实现工业化生产。
水刺法非织造材料的吸湿性和透气性好,手感 柔软,强度高,悬垂性好,无需粘合剂加固,外观 比其它非织造材料更接近传统纺织品,因此,尽管 水刺法工艺发展较晚,但已成为增长速度最快的非 织造工艺方法之一,无论产品和工艺,还是设备, 近几十年来均得到了很大的发展。水刺工艺技术应 用也被移植到纺粘非织造材料、机织物、针织物和 纸浆粕材料领域。
托网帘的编织结构可采用平纹、半斜纹和斜纹等, 从而使产品得到不同的外观效果。平网水刺加固机械 结构简练,维护保养方便,但占地面积大。
平网水刺加固工艺中,松边、张力变化以及导辊 不平行等原因致使托网帘反复游动而需纠偏,同时导 辊对托网帘的磨损较大,致使托网帘变形,也影响托 网帘的使用寿命。托网帘对水射流的反弹作用没有转 鼓强,导辊传动方式也不适合高速。
在水刺加固工艺中,平面式与圆周式 组合使用可扬长避短,发挥各自的优势, 通常第一级、第二级为圆网式水刺,第三 级为平网式水刺。
(4)水刺头数与水压
水刺加固工艺中常用水刺头数为7~12 只,常用水压为60~250Bar,视纤网单位 面积质量、生产速度等而定,水刺头压力 设置通常为低→高→低。
3、脱水
热风穿透式烘燥
(六)水刺设备
1、水刺机 主要由水刺头、托网帘(或转鼓)、脱水箱、传动系
统及控制系统等组成。
(1)水刺头 水刺头是水刺非织造工艺中产生高速水射流的关
键部件,尽管各个生产厂家制造的水刺头结构有些差 异,但一般均由过滤装置、均流装置、密封装置、喷 水板和外壳等组成。
水刺头材质为高级不锈钢。 (2)水刺头的密封方式
2、喷水板(水针板)
水刺头形成高速水射流的核心零件,长方形的薄优质不 锈钢板,厚度0.8-1.5mm,宽度20-30mm,上面开有单排、 双排或三排隔距很小的微孔(孔径0.08-0.15mm)。针孔 密度单排8-24孔/cm,双排16-36孔/cm ,三排24-48孔 /cm.
(1)性能要求
▪ 几何尺寸正确,平直度好。
水刺工艺中主要采用烘筒式烘燥和 热风穿透式烘燥两种烘干方式,取决于 非织造布产品规格、性能要求、产量、 车速等因素。
烘筒式烘燥
由多组烘筒组成,烘干过程为间歇式,由一系列 反复交替的周期性干燥过程所组成,在每个周期里都 发生有短暂的升温和蒸发的过程,其时间只有十分之 几到百分之几秒。由于非织造材料的干燥存在升温、 降温的周期循环过程,因此多烘筒干燥的效率较低。
开式编织,加工形式与环织相同,纵向线在编织时为 经线,横向线为纬线,使用时经线呈磨损状,接头是在网 的末端。
托网帘主要由聚酯材料编织而成,也可用聚酰胺材质。 常用目数为12~80#,与金属丝网相比较,在负重情况下具 有伸长少、拉伸强度高的特点。温度和湿度有变化的水刺 非织造工艺生产环境中,要求托网帘性能稳定(不易变形), 耐磨性和耐腐蚀性好(尤其是抗酸性),通过对托网帘表面 树脂处理,可有效防止油剂和微细纤维的附着。
3、托网帘 (1)托网帘的作用
水刺机中托网帘主要有三个重要功能:
• 顺利输送和有效托持纤网进入水刺区。
• 能有效滤水并有利于水柱的反弹,提高纤网的缠结效 果。
• 按不同的编织结构(目数与花纹)使产品产生相应的外观 结构。
(2)托网帘的结构与材质
托网帘结构可分为环织和开式织法两种。
循环编织,编织后经线沿纵向排列,不弯曲变形。横 向排列的纬线呈弯曲状,由于经线弯曲少,减少了网帘的 延伸和幅缩,磨损仅产生于纬线,使经线保持了应有的强 度。
水射流对纤网垂直喷射可防止破坏纤网结构,并 最大程度地利用水射流的能量,从而有利于提高水刺 法非织造材料的性能。
水刺加固方式主要有平网(平台式)水刺加固、 圆网(辊筒式)水刺加固和圆网与平网相结合的水刺 加固三种形式。
(1)平网(平台式)水刺加固
平网水刺加固工艺中,水刺头通常位于一个平面 上,纤网由托网帘输送作水平运动,并接受水刺头垂 直向下喷出的水射流的喷射。设置过桥输送机构可使 纤网反面接受水刺。
加工不同外观结构的水刺非织造材料时,需更换转 鼓套。
转鼓内胆一端连接气水分离器,对应每个水刺头开 设吸水槽,塑料密封件安装在内胆和转鼓套之间,起密 封和托持转鼓套的作用。
转鼓工作时,内胆固定不转,而转鼓套回转。
蜂巢结构的筒体
蜂巢结构的筒体+微孔反弹层
另一种蜂巢结构转鼓套筒体
钢板打孔转鼓套筒体结构
圆网式水刺工艺可在很小空间位置内完成对纤网 多次正反水刺,通常平网水刺工艺的占地面积是圆网 水刺工艺的两倍。
圆网水刺工艺适合加工单一外观效果特别是平纹 的水刺非织造材料,不适合加工不同外观效果特别是 开孔的水刺非织造材料,这是圆网结构所决定的。
圆网(辊筒)水刺加固
圆网 (辊筒) 水刺头
纤网
预湿
(3)圆网与平网相结合的水刺加固
水刺加固系统的转鼓
5、脱水箱
平网水刺加固的每个水刺头采用独立的脱水箱, 而转鼓水刺加固中,数个水刺头共用一个转鼓内胆进 行脱水。脱水箱或转鼓内胆与气水分离器相连,内部 真空度由与气水分离器相连的风机形成。 平网水刺加固脱水箱的要求:
平网水刺加固
外观结构效果
过桥装置
水刺头
预湿
脱水箱
纤网
(2)圆网(辊筒式)水刺加固
圆网水刺加固工艺中,水刺头沿着圆网圆周排列, 纤网吸附在圆网上,接受水刺头喷出的水射流的喷射。 纤网吸附在圆网上,不存在跑偏现象,有利于高速生 产,同时纤网在水刺区内呈曲面运动,接受水刺面放 松,反面压缩,这样有利于水射流穿透,有效地缠结 纤维。圆网为金属不锈钢丝编织结构,内设脱水装置, 与平网水刺加固的托网帘相比,对水射流有很好的反 弹作用。
水刺头的喷水板可以快速更换,由此产生了高压 水的密封问题。根据高压水的密封原理,水刺头可分 为两类,一类是附加油压密封,另外一类是水压自密 封。
• 水刺头结构: 1—安全过滤网 2—进水口

3—射流分水板 4—水针板 5—水针
水刺加固系统的水刺头
水刺加固系统的水刺头:下图大孔为动态水腔,小孔为 均流腔,又称静态水腔。
各种托网帘结构
各种托网帘结构
4、转鼓(抽吸滚筒)
主要由转鼓套、塑料密封件和内胆等组成。
转鼓套筒体有两种结构,一为薄钢板打孔,开孔率 为50%左右;另一种为蜂巢结构,蜂巢结构的开孔率高 于钢板打孔,一般可达到90%以上。筒体外面套上一至 数层金属丝编织圆网或一层开有微孔的镍网即构成转鼓 套。实验表明,采用微细圆孔镍网的转鼓套,水射流的 反弹效果优于聚酯平网,水刺非织造材料的强度比采用 聚酯平网提高了15%左右。
水刺非织造工艺用水的循环处理循环流程:
高压泵 Ⅲ级过滤
水刺头 Ⅱ级过滤
脱水箱 气水分离器
Ⅰ级过滤
4、后整理
主要有水刺提花、印花、染色、拒水整理和卫生 整理等。
正常水刺加工后,可增加一道提花水刺,由提花 水刺机构来实现。镍质圆网的花纹采用照相雕刻而成, 水刺头安装在圆网内,喷射出的高速水射流可将圆网 花纹复制到非织造材料上。
Hale Waihona Puke 水处理和循环水刺非织造布生产工艺的用水量很大,产量达到5 吨/天,每小时需用水约150m3~160m3。为节约用水, 减少生产成本,必须将其中约95%左右的水经过水处 理后循环使用。
由于生产用水源含有一些杂质,高速水射流对纤 网冲击时会发生纤维脱落,尤其是棉纤维和木浆粕纤 维的杂质和短绒比化学纤维多得多。此外,化学纤维 的各类油(助)剂,水刺后也会遗留在水中,水中微生 物的繁殖等均会影响水质,造成喷水板的喷水孔堵塞, 从而严重影响产品的质量和外观。故水过滤系统是水 刺生产中一个非常重要的部分。
印花和染色可从传统纺织移植过来。水刺非织造材 料用作合成革基布时,必须进行上色上浆整理。
水刺手术服材料必须进行拒水整理,以防止手术时 血液等对医护人员的感染。某些水刺卫生材料还要进 行抗菌整理。
5、烘燥定形
水刺加固后,可采用抽吸装置和脱水 辊压榨脱除水刺非织造材料中的大部分 水。然后采用烘燥机烘干水刺非织造材 料。
脱水的目的是及时除去纤网中的滞留水, 以免影响下道水刺时的缠结效果。当纤网中滞 留水量较多时,将引起水射流能量的分散,不 利于纤维缠结。水刺工序结束后将纤网中水分 降至最低,有利于降低烘燥能耗。
平网水刺加固的脱水箱结构和圆网水刺加 固不同,但原理是一样的,均利用真空吸水, 常用真空度为16000~37000Pa。
(3)喷水孔孔径与排列
喷水孔出口直径通常 为0.08~0.15mm,排列形式 有单排和双排,排列密度为 16~24孔/cm,双排间距为 1.2mm。
喷水孔出口直径和排列 密度与高压泵的流量相匹配 时,可在水刺头内建立接近 高压泵标定压力的水压,从 而保证一定的水射流速度, 达到较好的纤维缠结效果。
2、水刺
经预湿的纤网进入水刺区,水刺头喷水板的喷水 孔喷射出多股微细水射流,垂直射向纤网。水射流使 纤网中一部分表层纤维发生位移,包括向纤网反面的 垂直运动,当水射流穿透纤网后,受到托网帘或转鼓 的反弹作用,以不同的方位散射到纤网的反面。在水 射流直接冲击和反弹水流的双重作用下,纤网中的纤 维发生位移、穿插、缠结、抱合,形成无数个柔性缠 结点,从而使纤网得到加固。
多组烘筒式烘燥可分段控温,产品表面较平整, 特别适合烘燥上粘合剂的水刺非织造材料,如合成革 基布。
烘筒式烘燥
热风穿透式烘燥
加热方式有燃气加热、导热油加 热、蒸汽加热、电加热等,结构上 有单鼓、双鼓和多鼓等形式,并可 设置红外预热装置。
与烘筒式烘燥相比,热风穿透 式烘燥效率高,产品柔软,产品外 观结构保持较好。
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