第二章非织造用纤维原料.

非织造用纤维原料赵荟菁非织造学（上）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？纤维是如何分类的？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。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成网加固后整理湿法成网纺丝成网针刺法水刺法化学粘合热粘合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成网加固后整理化学粘合热粘合湿法成网•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。三、纤维作为粘合成分四、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。纤维的表观性状对非织造材料性能的影响纤维长度，非织造材料的强度纤维长度对非织造材料性能的影响•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！WHY?强度的增强和纤维长度不成正比。受到加工工艺的约束。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。纤维长度分布对非织造材料性能的影响定量相同的条件下，纤维细度，非织造材料的强度纤维细度(线密度)对非织造材料性能的影响WHY?•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。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1.2-33dtex。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。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。纤维卷曲度对非织造材料性能的影响在湿法非织造材料生产中，也是同样的情况吗？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。纤维横截面形状对非织造材料性能的影响•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？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。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。纤维表面摩擦因数对非织造材料性能的影响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）。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。纤维机械性能对非织造材料性能的影响纤维类型回潮率%(空气温度20℃，相对湿度65%)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7~82~1315~178~913~1512~143.5~54.2~4.50.4~0.51.2~24.5~50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。纤维吸湿性对非织造材料性能的影响为什么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•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———180225235~240190~240干态220~230热水110~118145-15090~100110~115———215253256——163~175200125~130150135150———280~300—310————47.658280.909085－1882－67纤维的热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。纤维的耐化学性能对非织造材料性能的影响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(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。三原则代号，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。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。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，羊毛根据三原则选用非织造原料非织造常用纤维序号名称长度（mm）细度（dtex）强度（cN/dtex）断裂伸长（％）最高使用温度（℃）回潮率（%）吸湿性化学稳定性、耐酸碱性……1棉2羊毛3桑蚕丝4亚麻5粘胶6PET…纤维的分类纤维天然纤维天然纤维素纤维天然蛋白质纤维棉、麻、椰壳纤维、木浆纤维、竹纤维等毛纤维、丝PET、PP、PA、PAN等化学纤维再生纤维合成纤维再生纤维素纤维再生蛋白质纤维粘胶纤维、醋酯纤维、Lyocell纤维等大豆蛋白、花生蛋白纤维等无机纤维玻璃、炭、金属纤维等纤维的分类长绒棉：长33~45mm，细度小于1.43dtex；细绒棉：长23~33mm，细1.43~2.22dtex；粗绒棉：长15~24mm，细2.5~4.0dtex；吸湿性：我国原棉的回潮率为8%~13%；单纤维强力：2.5~5cN，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；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。棉纤维长20~250mm，细3.0~7.5dtex，断裂强度6.73cN/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。麻纤维一、苎麻长1.5~5mm，细15~18μm；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。麻纤维二、黄麻长10~26mm，细1.9~3.8dtex、12~17μm；具有较好的吸湿、导湿性能（公定回潮率12%）；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。麻纤维三、亚麻长15~25mm，细15~17μm，断裂强度4.8~5.4cN/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。麻纤维四、大麻长20~25mm，细17~23μm，断裂强度2.9cN/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。麻纤维五、罗布麻特性：长度为150~330mm，直径为0.05~0.3mm，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。椰壳纤维特性：长度为1~2mm，细度为1.8~3.8dtex；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：吸湿性用即弃产品，如尿不湿、餐巾等；医疗用和工业用抹布等；木浆纤维纯天然木浆纤维无纺布，无刺激长度为1.3~3.1mm，宽度为10~19μm；断裂强度3.49cN/dtex，断裂伸长5.1%；具有较好的吸湿、渗透、放湿、透气性能（公定回潮率12%）；具有一定的抗菌性。用途：可制成竹浆粕，用来制造粘胶类纤维；可用于生产厨房用产品、理疗保健用品等。竹纤维毛纤维一、绵羊毛•超细毛：细度18~27μm，长12cm•半细毛：细度25~37μm，长15cm•粗毛：细度20~70μm•长毛：细度36μm，长15~30cm•纵向形态：鳞片状，天然卷曲；•截面：圆或椭圆，分层。断裂强度0.9-1.5cN/dtex，断裂伸长25-35%，湿态断裂强度0.67-1.43cN/dtex，湿态断裂伸长25-50%，分解点135℃；天然卷曲，弹性好，手感丰满，保暖性好，吸湿性强，光泽柔和，染色性好，具有独特的缩绒性，但价格