第二章 非织造用纤维原料分析

那么是不是细度越细越好呢？
NO！
细度过细会对开松、梳理、成网造成困难。 受到产品用途的约束，一般为1.2-33 dtex。
纤维卷曲度对非织造材料性能的影响
纤维卷曲度 ，非织造材料的强度
在机械加固法中，纤维卷曲度高，可增加纤维 之间的滑移阻力，提高成品的强力。
在湿法非织造材料生产中，也是同样的情况吗？
长度分布越窄，对纤维的控制越容易，纤
网的均匀程度较好。 避免超长纤维出现，因其在纤维分散过程 中起桥梁作用，使分散的纤维再次纠缠。
通常，对于定量相同的纤网，纤维越长、
细，强力越大。
纤维细度(线密度)对非织造材料性能的影响 定量相同的条件下，纤维细度 材料的强度
WHY?
பைடு நூலகம்
，非织造
• 定量相同的纤网，纤维的根数和细度成反 比，纤维数目增多，之间的接触点或接触 面增大，纤维之间的粘结点或相对滑移阻 力提高。
天然纤维 天然蛋白 玻璃、炭、 金属纤维等 素纤维 质纤维 毛纤维、丝
再生纤维 再生蛋白 PET、PP、PA PAN等 素纤维 质纤维 粘胶纤维、醋 大豆蛋白、花 酯纤维、 生蛋白纤维等 Lyocell纤维等
棉、麻、椰壳 纤维、木浆纤 维、竹纤维等
棉纤维
长绒棉：长33 ~ 45 mm，细度小于1.43 dtex；
刚性好，硬挺性好，但抱合力较小。
主要用于汽车内饰材料、包装及装饰材料等。
麻纤维
四、大麻 长15 ~ 25 mm，细15 ~ 17μm，断裂强度4.8 ~ 5.4 cN/dtex，断裂伸长2.2% ~ 3.2%； 具有较好的吸湿、透气性能（公定回潮率12%）； 较柔软，其制品的刺痒感较小，具有一定的抗霉 杀菌功能。 可用于生产理疗保健用品。
实物放大
纤维作为基本结构， 其占非织造材料比重的50%至100%。
二、纤维作为加固成分
原料选择 成网 加固 后整理
多见于针刺、水刺、缝编法非织造材料中。
三、纤维作为粘合成分
原料选择
湿法成网
成网
加固
后整理
化学粘 合
热粘合
三、纤维作为粘合成分
• 成网的部分纤维具有热熔性、水溶性、或可 溶于有机溶剂； • 纤维经热处理、水处理、或溶剂处理，热熔、 溶剂溶解或膨润； • 形成粘合成分，使纤维间互相粘合，起到加 固作用。
纤维的机械性能在干态和湿态下是不同的， 在不同的成网方式中应予以考虑。
纤维吸湿性对非织造材料性能的影响
纤维类型 棉 苎麻 细羊毛 桑蚕丝 普通粘胶 富强粘胶 聚酰胺6 聚酰胺66 聚酯 聚丙烯腈 聚乙烯醇 聚丙烯 回潮率% (空气温度20℃ ，相对湿度65%) 7~8 2~13 15~17 8~9 13~15 12~14 3.5~5 4.2~4.5 0.4~0.5 1.2~2 4.5~5 0
原料选择 成网 加固
后整理
非织造材料纤维原料的选用原则
三原则
(一)非织造材料使用性能的要求 用途不同，要求不同。 如弹性、吸湿性、强度、耐磨性、生物稳定性、 可降解性、耐腐蚀性等。
代号，化学名称，国内商品名 PET，聚酯，涤纶；PE，聚乙烯，乙纶； PA6，聚酰胺6，锦纶6；PA66，聚酰胺66，锦纶66； PP,聚丙烯，丙纶；PAN，聚丙烯腈，腈纶； PVAL，聚乙烯醇缩甲醛，维纶；PVC，聚氯乙烯，氯纶； PTFE，聚四氟乙烯，氟纶；PVA，聚乙烯醇 • 根据课本表2-4,2-5,2-6,2-7完成以下作业：选择 合适的纤维原料，制备3种不同类型的非织造材料。
缺点：弹性和弹性恢复性较差，不耐强无机酸，易发霉， 易燃，含杂质较多 非织造用途：医用卫生材料、用即弃产品、保暖絮片等。
麻纤维
一、苎麻 长20 ~ 250 mm，细3.0 ~ 7.5 dtex，断裂强度 6.73 cN/dtex，断裂伸长3.77%，湿强大于干 强； 吸湿、放湿性很好（公定回潮率12%），润湿 的苎麻织物3.5小时可阴干；刚性好，硬挺性 好，但抱合力较小。 主要用于生产抛光材料、衬里材料、防水材料 等。
三原则
(二)工艺与设备的适应性 主要考虑成网与纤网加固两道工序。 不同工艺对纤维原料的要求不同，主要考虑长度、 细度、强度、吸湿性、纤维截面形状、表面形态、 摩擦因数、耐热性、卷曲度、导电性等。 • 作业：根据你所理解的三种加工工艺，说出其 对纤维原料的要求。
三原则
(三)产品的成本及环境资源的要求 廉价、容易购买。 在使用性能、加工性能和成本三方面需综合考 虑。 同时尽可能选择可降解、无污染、可回收的纤 维原料。 • 查询原料价格，包括棉、苎麻、粘胶纤维、聚 酯、聚丙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚四氟乙烯， 并说明出处。
四、既作主体， 又作热熔粘合成分
双组分纤维（如皮芯型纤维），两种组分熔 点不同，高熔点组分(通常为芯层)作为非织造材 料的主体，低熔点组分(通常为皮层)在纤维交叉 处熔融粘结。
纤维与非织造材料性能的关系
微观决定宏观，成分决定性能，内在决定 外在； 纤维的哪些特性对非织造材料的性能有影 响呢？ 1、纤维的表观性状，包括长度及长度 分布，线密度，卷曲度，横截面形状，表 面摩擦因数等； 2、纤维的物理机械性能和化学性能， 包括机械性能，吸湿性，热学性能等。
天然纤维：自然界里原有的或从经人工种植 的植物中、人工饲养的动物毛发和分泌液中直接 获取的纤维。 化学纤维：其主要特征是在人工条件下完成 溶液或熔体→纺丝→纤维的过程。
纤维在非织造材料中的作用 作为基本结构 作为加固成分
作为粘合成分
一、纤维作为基本结构
原料选择
湿法成网
成网
加固
后整理
热粘合
纺丝成网 针刺法 化学粘合 水刺法
• 如果用以上纤维做非织造 材料，哪些强力高？哪些 弹性好？哪些较硬挺？哪 些光学性能好？
纤维表面摩擦因数对非织造材料性能的影响 机械加固中，纤维表面的摩擦因数大，纤 维之间的切向阻力增大，可提高成品的强 力。
针刺加固中，若纤维表面的摩擦因数过大， 则会增大刺针的穿刺阻力，造成针刺困难， 引起断针增加。
根据三原则选用非织造原料
土工合成材料：聚酯，聚丙烯，聚酰胺，聚乙烯醇 过滤材料：聚酯，聚丙烯，棉，耐高温纤维等 吸油材料：聚丙烯，天然秸杆材料 电器绝缘材料：聚酯，聚丙烯 隔音材料：聚丙烯，聚乙烯醇，废纤维 隔热材料：棉，粘胶，麻纤维，废纤维 包装材料：聚乙烯，废纤维，聚酯，聚酰胺 抛光材料：聚酰胺，麻纤维 书籍布：聚酯，聚酰胺，聚乙烯 造纸毛毯：聚酰胺，羊毛
细绒棉：长23 ~ 33 mm，细1.43 ~ 2.22 dtex；
粗绒棉：长15 ~ 24 mm，细2.5 ~ 4.0 dtex； 吸湿性：我国原棉的回潮率为8% ~ 13%； 单纤维强力： 2.5~5 cN，湿强比干强增加2% ~ 10%； 断裂伸长率3%~7%。
优点：细长而柔软，吸湿性好，耐强碱，耐有机溶剂，耐 漂白剂，隔热耐热；
纤维的表观性状 对非织造材料性能的影响
纤维长度对非织造材料性能的影响 纤维长度
WHY?
，非织造材料的强度
• 纤维之间的抱合力增大，缠结点增多，缠 结效果增强； • 粘合点增加，粘合力增强。
那么是不是长度越长越好呢？
NO！
强度的增强和纤维长度不成正比。 受到加工工艺的约束。
纤维长度分布对非织造材料性能的影响
纤 维 类 型 软化点（℃） 熔点（℃） 分解点（℃） 玻璃化温度（℃）
棉 羊 毛 蚕 丝 聚酰胺6 聚酰胺66 聚酯 聚丙烯腈 聚乙烯醇
聚丙烯 聚氯乙烯 聚乙烯
— — — 180 225 235~240 190~240 干态 220~230
热水 110~118 145-150 90~100 110~115
根据三原则选用非织造原料
服装衬：聚酯，聚酰胺，粘胶 保暖絮片：聚酯(中空，三维卷曲)，聚丙烯腈 服装面料：聚酯 人造毛皮：聚丙烯腈 毛毯：羊毛，聚丙烯腈 窗帘：聚酯 地毯：聚酯，聚丙烯，聚酰胺 墙布：聚酯 卫生巾和尿片包覆布：聚丙烯，ES纤维，棉 手术衣：聚丙烯，木浆纤维，粘胶 绷带和敷料：棉，粘胶 合成革基布：聚酯，聚酰胺 内底革：聚酯，粘胶，聚氯乙烯纤维
— — — 215 253 256 — —
163~17 5 200 125~13 0
150 135 150 — — — 280~300 —
310 —
— — — 47.65 82 80.90 90 85
－18 82 －67
纤维的耐化学性能对非织造材料性能的影响 生产工艺对纤维的耐化学性能提出要求。 比如化学粘合法以及后整理。 不同纤维的耐化学性见课本20页的表2-3。
为什么要考虑纤维的热学性能？
• 非织造材料在加工和使用过程中遇到不同的 温度环境，且温度范围较广。 • 如化学粘合法中的烘燥、焙烘工艺及热熔粘 合过程。 • 合成纤维在热作用下会产生收缩，不同的纤 维收缩时的温度不同，其收缩率也不同，因 此要考虑纤维的热学性能。
纤维的热学性能对非织造材料性能的影响
成网加工中，纤维表面的摩擦因数过大， 增加了静电的产生与积聚，影响成网质量。
纤维的物理机械性能和化学性能 对非织造材料性能的影响
纤维机械性能对非织造材料性能的影响
纤维的机械性能（断裂强度和伸长，初始 模量，弹性恢复性，耐磨性等）影响着最 终非织造产品的机械性能。 天然纤维和化学纤维的强度与伸长差别较 大，其拉伸曲线的形状不同（如课本第18 页图2及图3所示）。
麻纤维
五、罗布麻
长20 ~ 25 mm，细17 ~ 23μm，断裂强度2.9 cN/dtex，断裂伸长3.33%；
吸湿速度较慢、放湿速度较快（公定回潮率 12%）； 具有麻类纤维的一般特点，及一定的医疗保健功 能。
可用于生产理疗保健用品。
椰壳纤维
特性：
长度为150 ~330 mm，直径为0.05~0.3 mm，刚度大，弹性好。 用途： 采用针刺工艺可以加工成用于沙发、汽车 座垫及弹簧软垫、厚床垫、运动垫的填料。 其产品具有舒适性好、弹性好、不老化、环 保等特点。
非织造常用纤维
序 号 1 2 3
名称
强度 化学稳 断裂 最高使 长度 细度 （cN 回潮率（%） 定性、 伸长 用温度 （mm） （dtex） /dtex） 吸湿性 耐酸碱 （％） （℃） 性
……
棉 羊毛 桑蚕 丝
4
5
亚麻
粘胶
6
…
PET
纤维的分类
天然纤维
纤维 无机纤维 化学纤维 再生纤维 合成纤维
纤维卷曲度的选择，受到成网加工条件的约束 纤维之间的抱合力较大，成网均匀度较好，在 输送或折叠的过程中纤网的变形少。
在粘合工艺中，纤维卷曲度高，粘合点之间的纤 维可保持一定的伸长，可改善成品的手感、弹性。
纤维横截面形状对非织造材料性能的影响
纤维截面对其硬挺度、弹性、粘合性及光泽等有一定影响。
纤维硬挺度、弹性 若圆形截面纤维的硬挺度为100，则具有同样强度的等 边三角形截面纤维为120，而椭圆的仅为50；中空纤维刚 性优良，蓬松性、保暖性好。 粘合面积（纤维表面积） 异形截面纤维的表面积比相同强度圆形截面纤维的要高 许多。星形截面的比圆形的大50%。 光学效应 异性截面对光线的反射使得产品具有一定的光泽。
木浆纤维
特性：
长度为1 ~ 2 mm，细度为1.8 ~ 3.8 dtex； 吸湿性极好，具有良好的生物降解性能，是一种 可再生资源。 用途：
非织造学（上）
非织造用纤维原料
赵荟菁
主 要 内 容
1 纤维在非织造材料中的作用
2 纤维与非织造材料性能的关系 3 纤维选用的原则 4 非织造常用纤维 5 非织造用特种纤维
什么是纤维？
长宽比至少为100的（1000以上），粗细一般 为几微米到上百微米的柔软细长体，有连续长丝 和短纤之分。
纤维是如何分类的？
纤维吸湿性对非织造材料性能的影响
纤维吸湿性对非织造加工工艺有影响，如化学粘 合法、水刺法等工艺。
吸湿性好的纤维构成的纤网有利于粘合剂在纤网 中的均匀分散，粘合效果好。 吸湿性好的纤维在水刺过程中易缠结，可提高产 品机械性能。 在干法成网和针刺加固中，纤维的吸湿性既不能 过低也不能过高。
纤维的热学性能对非织造材料性能的影响
麻纤维
二、黄麻 长1.5 ~ 5 mm，细15 ~ 18 μm； 吸湿、导湿性很强（公定回潮率14%）；
较粗硬，刚性好，硬挺性好，但抱合力较小。
主要用于生产地毯、包装用料、车用内饰基底 材料等。
麻纤维
三、亚麻 长10 ~ 26 mm，细1.9 ~ 3.8 dtex、12 ~ 17μm； 具有较好的吸湿、导湿性能（公定回潮率12%）；