非织造作业及答案

第一次作业1.预针刺机的送网机构有何作用？列举几种常见类型。答：针刺机的机型不同，送网机构也不相同，一般预针刺机对其送网机构要求较高。因为喂入预针刺机前的纤网高度蓬松而且纤维的抱合力很小，送网机构可以为保证纤网顺利喂入针刺机，不产生拥塞，起着递送纤维的作用。送网机构有压网罗拉式、压网帘式、双滚筒式。2.绘制针刺原理图，并说明针刺原理。答：非织造针刺加固的基本原理是：用针头为三角形(或其它形状)且棱边带有钩刺的针，对蓬松的纤网进行反复针刺。当成千上万枚刺针刺入纤网时，刺针上的勾刺就带住纤网表层和里层的一些纤维随刺针穿过纤网层，使纤维在运动过程中相互缠结，同时由于摩擦力的作用和纤维的上下位移对纤网产生一定的挤压，使纤网受到压缩。刺针刺人一定深度后回升，此时因钩刺是顷向，纤维脱离钩刺以近乎垂直的状态留在纤网内，犹如许多的纤维束“销钉”钉人了纤网，使已经压缩的纡网不会再恢复原状，这就制成了具有一定厚度、一定强度的针刺非织造材料。3.有哪些力可用于纤网缠结？（至少两种）蒸汽力：让蒸汽通过一个装置高速喷射到纤网上，以达到使纤维缠结的目的。水力：将高压微细水流喷射到一层或多层纤网上，使纤维缠结在一起。牵伸力：刺针穿过纤网勾住纤网维，使纤维相互缠结。第二次作业1.椭圆型针刺机的工作原理和产品特点。椭圆型针刺机不仅可用于高速纺丝成网的纤网进行预针刺，而且可以用于通常的预针刺和修面针刺。Dilo公司的椭圆型针刺机针刺频率3000次/min时，针刺速度可以达到150m/min,针刺水平动程可调，调节范围为0~0.1mm。针梁的椭圆形运动可使刺针与纤网同步移动，避免了这些缺陷，除了可获得高车速之外，还可大大减少牵伸和针眼尺寸，改善针刺产品的表面平整性，减少纵横向牵伸和断针现象。2.弧形针板针刺机的工作原理和产品特点。纤网进入针刺机后便受到不同方向的针刺，先受到右倾斜地斜向针刺，随着剥网板、托网板弧线的变化，又受到垂直针刺，最后受到左倾的斜向针刺。因此在一道针刺过程中，纤网与刺针运动方向的角度是变化的，即纤网会在不同方向受到针刺，使纤网得到更加充分的加固，提高了针刺效率。弧形针刺机的产品纤维损伤小、由于产品中“纤维销钉”在不同方向的配置，可改善产品性能。第三次作业1、刺针选择细到粗再到细的原因。当数台针刺机组成针刺生产线时，为了减少针刺产品表面的针痕现象，刺针针号选用的一般原则为“细——粗——细”。即预刺针刺机的刺针针号选择可以略大，以使纤网在较缓和的刺针作用下压缩加固。而主刺针刺机按“先粗后细”的顺序选用刺针，以减少针刺非织造材料表面的针痕。2、刺针的类型和基本结构特点。常见的刺针针形（根据针叶横截面形状）有三角形刺针、叉形刺针、十字星形刺针、锥形刺针和水滴形刺针。刺针针形的选择和生产的产品类型有关，如生产起绒针刺非织造材料、花纹及毛圈针刺非织造材料时，针刺机所采用的是叉形刺针；当生产有机织物增强的造纸毛毯和过滤针刺非织造材料时，则采用水滴形刺针，可减轻对机织物增强材料的损伤。三角形刺针是采用最为广泛的一种刺针，生产大多数针刺非织造材料时都可采用。锥形刺针较相同针号的三角形刺针强度更高，不容易断针，所以可在生产废纤针刺非织造材料时采用。第四次作业1、名词解释：植针密度、针刺深度、针刺频率、针刺动程、针刺密度、针刺力。植针密度：指1m长针刺板上的植针数，也叫布针密度。针刺深度：针刺时刺针穿过纤网后伸出纤网的最大长度。针刺频率：每分钟的针刺数。针刺动程：指偏心轮偏心距的两倍距离。针刺密度：指纤网单位面积内所受到的针刺数，为针刺工艺的重要参数针刺力：针刺过程中，刺针的钩刺带着一小束纤维刺入纤网，该作用使刺针受到的阻力称为针刺力。2、试讨论针刺深度和针刺密度对针刺非织造材料性能的影响。答：（1）针刺深度的影响：在一定范围内，随着针刺深度的增加，三角刺针每个棱边上钩刺带动的纤维移动的距离增加，纤维之间缠结更充分，产品的强度有所提高，但刺的过深，部分移动困难的纤维在钩刺作用下发生断裂，非织造产品强度降低，结构变松。（2）针刺密度的影响：针刺密度增大，纤维缠结程度增大，针刺非织造材料强度增强。针刺密度增大，纤维断裂增大，针刺非织造材料强度增强，但当针刺密度增大到一定程度时，纤维断裂下降，针刺非织造材料强度减弱。3、试讨论纤维性能对水刺效果的影响。（1）纤维抗弯刚度越好，水刺效果越差。几种常见的纤维抗弯刚度的顺序是：羊毛＜锦纶＜粘胶纤维＜细绒棉＜维纶＜腈纶＜长绒棉＜涤纶（2）纤维截面形状越圆滑，迎水面积越小，对水刺的阻力越大，水刺效果越差。相对断面惯性矩越小，水刺效果好。常见的截面的惯性矩：扁平形＜圆形＜空心圆形＜三角形（3）吸湿性能吸湿膨胀则迎水面积增大，提高了水针带动纤维的效率，水刺效果好。吸湿之后，抗弯模量下降，弹性恢复率降低，伸长率上升，水刺效果好。第五次作业1.试讨论预湿工艺对缠结性能的影响.答：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。预湿使加工纤网的表面张力变大，即保持润湿角较小。2.试比较平网水刺和转鼓水刺工艺各自的特点.答：平网水刺特点：1.）产品外观丰富：托网帘的编织结构可采用平纹、半斜纹和斜纹等2）.平网水刺加固机械结构简练，维护保养方便3.）缺点：地面积大，托网帘需要纠偏，使用寿命短，反射作用较转鼓方式弱，不适合高速。转鼓水刺加固特点:1.）适合高速生产，反射水流效果较好，不易出现松边跑偏现象2.）占地空间小3.）外观结构单一3.试比较水刺非织造材料和针刺非织造材料的结构性能差别.答：水刺：1.不用粘合剂，产品手感柔软、强度高2.环保、卫生3薄型产品比同规格针刺产品强力高、拉伸和伸长较小、不掉毛4.布面外观效果丰富5.柔软悬垂性好针刺：适合各种纤维，机械缠结后不影响纤维原有特征纤维之间柔性缠结，具有较好的尺寸稳定性和弹性用于造纸毛毯大大提高寿命良好的通透性和过滤性能毛圈型产品手感丰满无污染，边料可回收利用第六次作业1.根据热力学原理，分析热轧工艺中纤网的受热机理。答:纤网变形与热传递过程热传递：当纤网进入轧辊组成的热轧粘合区域时，由于轧辊具有较高的温度，因此热量将从轧辊表面传向纤网表面，并逐渐传递到纤网的内层。单靠热传递并不能向纤网内层提供足够的温度。形变热：向纤网提供热量的另一个重要来源是形变热。轧辊间的压力使处于轧辊钳口的高聚物产生宏观放热效应，导致纤网温度进一步上升。据研究，在轧辊间线压力为2.5～7×103N/cm下，纤网厚度将从300μm压缩到33μm，纤网产生的形变热可使纤网内层的温度上升35～40℃。但由于聚合物熔融要消耗部分热量，形变热实际上会使纤网内层温度上升30～35℃。纤网通过轧辊钳口区时沿厚度方向的温度分布Ts－上轧辊温度Te－下轧辊温度Tf－纤维软化点Ti－纤网进入热轧区时间td－纤网出热轧区时间Tn－纤网进入热轧区时具有的温度2.与普通合成纤维相比，低熔点(双组分)纤维用于热粘合非织造工艺的特点是什么？答：与热轧粘合结构相比，双组份纤维热熔粘合产生的点状粘合结构，使非织造材料更具有强度高、弹性好、蓬松性好以及通透性好等优点。双组份纤维的热收缩较小，热熔粘合后非织造布的尺寸变化小，强度高，并有利于高速生产。第七次作业1.分析轧点区域纤网结构和聚合物微结构的变化答：点粘合热轧时采用一对钢辊进行热轧，其中一根为刻花辊，另一根为光辊，所以热轧后纤网中仅有局部区域被粘合加固。传统轧点其凸台边与轧辊径向夹角较大，热轧时非轧点处的纤网也能与轧辊相接触而得到轻微的粘合，使非织造材料强度增加而柔软度降低。改进后的轧点，其凸台边分两段，A段角度较小，以减少对轧点外纤维的传热，轧点以外的纤维即成为真正的桥连纤维，它可以使非织造材料的柔软度改善；B段角度较大，可提高轧点的强度。也有将A段和B段连成圆弧状的加工方法，轧点顶面与边接近垂直。2.试从工艺原理、产品结构、性能角度，论述热轧与热熔工艺的异同答：①热轧粘合：热轧粘合是利用一对加热辊对纤网进行加热，同时加以一定的压力使纤网得到热粘合加固。②热熔粘合：热熔粘合是利用烘房加热纤网使之得到粘合加固。1）热轧粘合工艺过程及机理：热轧粘合非织造工艺是利用一对或两对钢辊或包有其它材料的钢辊对纤网进行加热加压，导致纤网中部分纤维熔融而产生粘结，冷却后，纤网得到加固而成为热轧法非织造材料。2）热熔粘合工艺过程及机理：热熔粘合工艺是指利用烘房对混有热熔介质的纤网进行加热，使纤网中的热熔纤维或热熔粉末受热熔融，熔融的聚合物流动并凝聚在纤维交叉点上，冷却后纤网得到粘合加固而成为非织造材料。和热轧粘合相似，热熔粘合工艺存在热传递过程、流动过程、扩散过程、加压和冷却过程。3）热轧粘合与热熔粘合的区别⑴热轧粘合适用于薄型和中厚型产品，产品单位面积质量大多在15-100g/㎡；⑵热熔粘合适合于生产薄型、厚型以及蓬松型产品，产品单位面积质量为15-1000g/㎡；⑶两者产品的粘合结构和风格存在较大的差异。3.圆网热风穿透式和双滚筒圆网热风穿透式的工艺原理的比较以及二者适合哪种纤网。答：滚筒圆网热风穿透烘箱主要由开孔滚筒、金属圆网、送网帘、压网帘、热风循环加热系统等组成。纤网送入圆网热风穿透烘箱后,热风从圆网的四周向滚筒内径方向喷入,对纤网进行加热。而进入滚筒内部的热风被滚筒一侧的风机抽出,所以在滚筒的内部形成负压。由于该负压的存在,面密度较小的纤网被吸附在金属圆网上。当纤网热粘合后,在离开滚筒的区域内,滚筒内部要设气流密封挡板,使该区域滚筒表面无热空气吸入因此热粘合的非织造材料能顺利离开加热区。滚筒圆网热风穿透烘箱的热风温度、热风循环速度、滚筒转速均可调节。滚筒最大直径可达3500mm,最大工作宽度可达4000mm,250℃工作温度时的温度误差可控制在±1.5℃,整个工作宽度上,气流速度偏差不超过±5%。当生产较厚型产品及产量较高时,需要使用多个滚筒对较厚型纤网进行加热,才能得到良好的粘合效果。如图6-35所示,为双滚筒热风穿透粘合工艺,热风交替穿过纤网的两面,加热效果较理想,加大滚筒直径,可提高其生产能力。第八次作业1、试述热轧设备的基本要求，并举例加以说明。答：一、热轧机的基本要求：1）良好的导热油加热装置与油温控制装置；2）设计良好、加工精度高、材质好的热轧辊；3）热轧辊主轴承要耐高温；4）热轧机墙板要坚固，加压和调整轧辊要方便。2、试述超声波粘合的工作原理。答：超声波粘合工艺过程及机理：超声波粘合的能量来自电能转换的机械振动能，换能器将电能转换为20kHz的高频机械振动，经过变幅杆振动传递到传振器，振幅进一步放大，达到100μm左右。在传振器的下方，安装有钢辊筒，其表面按照粘合点的设计花纹图案，植入许多钢销钉，销钉的直径约为2mm左右，露出辊筒约为2mm。超声波粘合时，被粘合的纤网或叠层材料喂入传振器和辊筒之间形成的缝隙，纤网或叠层材料在植入销钉的局部区域将受到一定的压力，在该区域内纤网中的纤维材料受到超声波的激励作用，纤维内部微结构之间产生摩擦而产生热量，最终导致纤维熔融。在压力的作用下，超声波粘合将发生和热轧粘合一样的熔融、流动、扩散及冷却等工艺过程。第九次作业1.论述高聚物，纤维粘合理论，说明吸附理论、扩散理论、电子理论、化学键理论的特点，适用范围，存在的不足。说明粘合剂、高聚物的分子量、大分子链极性反应基团，共聚组成对粘合强度的影响。答：(1)吸附理论:分子在界面上相互吸引产生吸附力所致,原子间产生化学吸附,分子间产生物理吸附。缺点:对于胶黏剂与被粘物质之间的粘结力大于粘黏剂本身的强度去无法用吸附理论圆满解释;无法解释高分子化合物极性过大,粘结强度反而降低的现象。(2)扩散理论:相似相容,当粘合剂和被粘合的高聚物发生作用时,具有柔顺链状分子的热运动,链段相互扩散,使粘合剂和高聚物之间的界面消失,形成相互“交织”的牢固结合,粘合强度随着时间的增加而提高。(3)化学键理论:在粘合过程中,粘合剂与被粘合物之间能生产化学键,和能较大的增加两界面间的相互作用,获得很强的粘合强度。界面生成的化学键越多,粘合强度越高。(4)电子理