熱軋工藝對(duì)紡粘熱軋非織造布力學(xué)性能的影響

1、熱軋工藝對(duì)紡粘熱軋非織熱軋工藝對(duì)紡粘熱軋非織造布力學(xué)性能的影響造布力學(xué)性能的影響常瀟常瀟11430930681143093068結(jié)論結(jié)論結(jié)果與討論結(jié)果與討論實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)操作熱軋黏合簡介熱軋黏合簡介 面密度面密度小于小于100g/m 100g/m 的紡粘法非織造布普遍的紡粘法非織造布普遍采用熱軋工藝加固。用紡粘法制得的纖網(wǎng)經(jīng)過合采用熱軋工藝加固。用紡粘法制得的纖網(wǎng)經(jīng)過合適的熱軋工藝處理，制得的非織造布可達(dá)到使用適的熱軋工藝處理，制得的非織造布可達(dá)到使用所要求的強(qiáng)度和獲得所需的花紋。熱軋工藝和熱所要求的強(qiáng)度和獲得所需的花紋。熱軋工藝和熱軋黏合結(jié)構(gòu)對(duì)非織造布的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作軋黏合結(jié)構(gòu)對(duì)非織造布

2、的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。用。2熱軋黏合熱軋黏合 熱軋黏合主要是利用熱塑性合成纖維的特?zé)彳堭ず现饕抢脽崴苄院铣衫w維的特性性, ,通過通過一對(duì)或兩對(duì)加熱鋼輥，在兩軋輥鉗口組一對(duì)或兩對(duì)加熱鋼輥，在兩軋輥鉗口組成熱軋黏合區(qū)，對(duì)喂入的纖網(wǎng)進(jìn)行加熱加壓，成熱軋黏合區(qū)，對(duì)喂入的纖網(wǎng)進(jìn)行加熱加壓，纖網(wǎng)的厚度和密度發(fā)生變化纖網(wǎng)的厚度和密度發(fā)生變化, ,使熱傳導(dǎo)性能發(fā)生使熱傳導(dǎo)性能發(fā)生變化變化, ,導(dǎo)致纖網(wǎng)中導(dǎo)致纖網(wǎng)中部分纖維熔融、流動(dòng)和擴(kuò)散，部分纖維熔融、流動(dòng)和擴(kuò)散，從而產(chǎn)生黏結(jié)，冷卻后加固從而產(chǎn)生黏結(jié)，冷卻后加固的纖網(wǎng)就是熱軋非的纖網(wǎng)就是熱軋非織造布?？椩觳肌?.1 1.1 機(jī)理機(jī)理 熱軋非織造布分為點(diǎn)

3、黏合、面黏合和表面黏合熱軋非織造布分為點(diǎn)黏合、面黏合和表面黏合三種熱軋黏合方式。點(diǎn)黏合是采用三種熱軋黏合方式。點(diǎn)黏合是采用刻花輥刻花輥/ /光輥光輥組組合，當(dāng)纖網(wǎng)通過時(shí)在合，當(dāng)纖網(wǎng)通過時(shí)在凸軋點(diǎn)凸軋點(diǎn)處纖維產(chǎn)生熔融黏合，處纖維產(chǎn)生熔融黏合，該黏合方式常用于制造薄型非織造布該黏合方式常用于制造薄型非織造布; ; 面黏合是采面黏合是采用用光輥光輥/ /光輥光輥組合，熱軋黏合時(shí)在組合，熱軋黏合時(shí)在纖維交叉點(diǎn)處纖維交叉點(diǎn)處產(chǎn)產(chǎn)生黏合，面黏合非織造布的黏合點(diǎn)多，產(chǎn)品密實(shí)發(fā)生黏合，面黏合非織造布的黏合點(diǎn)多，產(chǎn)品密實(shí)發(fā)硬，表面光滑平整硬，表面光滑平整; ; 表面黏合是采用表面黏合是采用光輥光輥/ /棉輥棉輥

4、( (在在鋼輥上包纏一層厚棉布鋼輥上包纏一層厚棉布) )組合，在熱軋黏合時(shí)能形組合，在熱軋黏合時(shí)能形成成單面單面的表面黏合，只有靠光輥一面的纖維產(chǎn)生黏的表面黏合，只有靠光輥一面的纖維產(chǎn)生黏合。合。1.2 1.2 結(jié)構(gòu)描述結(jié)構(gòu)描述 通過電鏡觀察花紋輥熱軋非織造布的結(jié)構(gòu)，可通過電鏡觀察花紋輥熱軋非織造布的結(jié)構(gòu)，可看到黏合結(jié)構(gòu)分為規(guī)則形狀的看到黏合結(jié)構(gòu)分為規(guī)則形狀的薄膜區(qū)薄膜區(qū)以及以及纖維區(qū)纖維區(qū)兩兩種結(jié)構(gòu)，因此花紋輥熱軋非織造布的結(jié)構(gòu)可用薄膜種結(jié)構(gòu)，因此花紋輥熱軋非織造布的結(jié)構(gòu)可用薄膜區(qū)區(qū)纖維區(qū)兩相結(jié)構(gòu)模型描述。纖維區(qū)兩相結(jié)構(gòu)模型描述?；y輥的凸起部分花紋輥的凸起部分形成黏合結(jié)構(gòu)的薄膜區(qū)，纖維區(qū)則

5、對(duì)應(yīng)花紋輥的凹形成黏合結(jié)構(gòu)的薄膜區(qū)，纖維區(qū)則對(duì)應(yīng)花紋輥的凹進(jìn)部分。鉗口處的加熱加壓以及剪切力的作用使纖進(jìn)部分。鉗口處的加熱加壓以及剪切力的作用使纖維在凸起部分熔融流動(dòng)，形成薄膜維在凸起部分熔融流動(dòng)，形成薄膜; ; 而沒有被熔融而沒有被熔融的那部分纖維則形成了纖維區(qū)的那部分纖維則形成了纖維區(qū)，該部分纖維基本上，該部分纖維基本上保持了原有的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。熱軋工藝條件決定了薄膜保持了原有的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。熱軋工藝條件決定了薄膜區(qū)的黏合效果，區(qū)的黏合效果，一根纖維至少要穿越兩個(gè)薄膜區(qū)一根纖維至少要穿越兩個(gè)薄膜區(qū)才才可以更好地承擔(dān)負(fù)荷，從而形成良好的黏合結(jié)構(gòu)，可以更好地承擔(dān)負(fù)荷，從而形成良好的黏合結(jié)構(gòu)，因此軋輥的

6、因此軋輥的花紋尺寸、排列和幾何形狀花紋尺寸、排列和幾何形狀關(guān)乎到產(chǎn)品關(guān)乎到產(chǎn)品的強(qiáng)力和柔軟性。的強(qiáng)力和柔軟性。試驗(yàn)部分試驗(yàn)部分2.1 2.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備試驗(yàn)準(zhǔn)備原料原料: : 上海賽科公司上海賽科公司 S2040 S2040 聚丙烯聚丙烯; ;設(shè)備設(shè)備: : 國產(chǎn)紡粘生產(chǎn)線，幅寬國產(chǎn)紡粘生產(chǎn)線，幅寬3.2m3.2m，纖網(wǎng)經(jīng)一對(duì)鋼輥進(jìn)行，纖網(wǎng)經(jīng)一對(duì)鋼輥進(jìn)行熱軋，上輥為花輥，下輥為光輥，采用導(dǎo)熱油進(jìn)行加熱熱軋，上輥為花輥，下輥為光輥，采用導(dǎo)熱油進(jìn)行加熱; ;儀器儀器: YG028 : YG028 型電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)，測試樣品拉伸性能型電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)，測試樣品拉伸性能，夾持距離，夾持距離200m

7、m200mm，拉伸速度，拉伸速度100 mm/min100 mm/min，試樣寬度，試樣寬度5cm5cm。2.2 2.2 試驗(yàn)方案試驗(yàn)方案 在廠房設(shè)備和產(chǎn)品面密度一定的條件下，在廠房設(shè)備和產(chǎn)品面密度一定的條件下，軋輥溫度、軋輥軋輥溫度、軋輥線速度和軋輥壓力線速度和軋輥壓力是影響熱軋黏合非織造布性能的主要因素。是影響熱軋黏合非織造布性能的主要因素。試驗(yàn)以試驗(yàn)以 16 g/m 16 g/m 聚丙烯紡粘法非織造布為樣本，探討軋輥的溫聚丙烯紡粘法非織造布為樣本，探討軋輥的溫度、線速度和壓力三個(gè)指標(biāo)對(duì)非織造布縱橫向強(qiáng)力的影響。測度、線速度和壓力三個(gè)指標(biāo)對(duì)非織造布縱橫向強(qiáng)力的影響。測試在不同熱軋條件下所制

8、樣品的強(qiáng)力試在不同熱軋條件下所制樣品的強(qiáng)力, ,其中軋輥壓力是在軋輥兩其中軋輥壓力是在軋輥兩端施加的，軋輥會(huì)因此產(chǎn)生彎曲變形。本試驗(yàn)軋輥兩端壓力設(shè)端施加的，軋輥會(huì)因此產(chǎn)生彎曲變形。本試驗(yàn)軋輥兩端壓力設(shè)為為4.0MPa4.0MPa，保持不變，通過增壓泵來改變軋輥壓力的大小。試，保持不變，通過增壓泵來改變軋輥壓力的大小。試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置見表驗(yàn)參數(shù)設(shè)置見表1 12聚丙烯的熔點(diǎn)在聚丙烯的熔點(diǎn)在 155 155 160 160 之間，軋輥的表面之間，軋輥的表面溫度一般控制在溫度一般控制在 140 140 左右。溫度控制不當(dāng)是產(chǎn)左右。溫度控制不當(dāng)是產(chǎn)生纏輥現(xiàn)象的主要原因。當(dāng)兩個(gè)鋼輥溫度過高或生纏輥現(xiàn)象的主要原

9、因。當(dāng)兩個(gè)鋼輥溫度過高或溫差過大時(shí)都會(huì)產(chǎn)生纏輥現(xiàn)象，尤其在光輥溫度溫差過大時(shí)都會(huì)產(chǎn)生纏輥現(xiàn)象，尤其在光輥溫度高于刻花輥溫度時(shí)，更容易導(dǎo)致纏輥的發(fā)生。因高于刻花輥溫度時(shí)，更容易導(dǎo)致纏輥的發(fā)生。因此，在生產(chǎn)薄型非織造布時(shí)一般使光輥的溫度稍此，在生產(chǎn)薄型非織造布時(shí)一般使光輥的溫度稍低于刻花輥溫度，可減少纏輥現(xiàn)象，有利于生產(chǎn)低于刻花輥溫度，可減少纏輥現(xiàn)象，有利于生產(chǎn)的進(jìn)行，且可改善非織造布的手感。的進(jìn)行，且可改善非織造布的手感。結(jié)果與討論結(jié)果與討論3.1 3.1 軋輥溫度對(duì)非織造布性能的影響軋輥溫度對(duì)非織造布性能的影響圖圖1 1是軋輥溫度與聚丙烯紡粘熱軋非織造布縱向力學(xué)性能的關(guān)系是軋輥溫度與聚丙烯紡粘

10、熱軋非織造布縱向力學(xué)性能的關(guān)系曲線。曲線。3 3. .2 2 軋輥壓力對(duì)非織造布性能的影響軋輥壓力對(duì)非織造布性能的影響圖圖2 2是軋輥壓力與聚丙烯紡粘熱軋非織造布橫向力學(xué)性能的關(guān)系是軋輥壓力與聚丙烯紡粘熱軋非織造布橫向力學(xué)性能的關(guān)系曲線。曲線。聚丙烯紡粘熱軋非織造布橫向斷裂強(qiáng)度和軋輥壓力存在下列經(jīng)驗(yàn)聚丙烯紡粘熱軋非織造布橫向斷裂強(qiáng)度和軋輥壓力存在下列經(jīng)驗(yàn)關(guān)系關(guān)系: :L = F L = F 10 10 + 0+ 0. .1212式中式中: L: L非織造布橫向斷裂強(qiáng)度非織造布橫向斷裂強(qiáng)度( kN/cm) ;( kN/cm) ; FF單位長度軋輥壓力單位長度軋輥壓力( N / cm) ( N /

11、 cm) 。上式表明，隨著軋輥壓力增加非織造布橫向斷裂強(qiáng)度線性增加。上式表明，隨著軋輥壓力增加非織造布橫向斷裂強(qiáng)度線性增加。軋輥壓力對(duì)非織造布強(qiáng)力的影響程度遠(yuǎn)小于軋輥溫度和線速度。軋輥壓力對(duì)非織造布強(qiáng)力的影響程度遠(yuǎn)小于軋輥溫度和線速度。另外，在生產(chǎn)低面密度非織造布時(shí)，軋輥壓力太高，會(huì)造成軋輥另外，在生產(chǎn)低面密度非織造布時(shí)，軋輥壓力太高，會(huì)造成軋輥上軋點(diǎn)的磨損，不利于纖維的黏合，還會(huì)產(chǎn)生纏輥。為了得到性上軋點(diǎn)的磨損，不利于纖維的黏合，還會(huì)產(chǎn)生纏輥。為了得到性能均一的產(chǎn)品，避免軋輥彎曲造成的壓力不均，適當(dāng)降低軋輥壓能均一的產(chǎn)品，避免軋輥彎曲造成的壓力不均，適當(dāng)降低軋輥壓力是必要的。力是必要的。-3

12、3.3 3.3 軋輥線速度對(duì)非織造布性能的影響軋輥線速度對(duì)非織造布性能的影響圖圖3 3是軋輥線速度與聚丙烯紡粘熱軋非織造布強(qiáng)力的關(guān)系曲是軋輥線速度與聚丙烯紡粘熱軋非織造布強(qiáng)力的關(guān)系曲線。軋輥的線速度決定了纖網(wǎng)在鉗口區(qū)的停留時(shí)間線。軋輥的線速度決定了纖網(wǎng)在鉗口區(qū)的停留時(shí)間, ,合理的合理的熱傳遞以及聚合物熔融產(chǎn)生流動(dòng)和擴(kuò)散的效果是形成良好的熱傳遞以及聚合物熔融產(chǎn)生流動(dòng)和擴(kuò)散的效果是形成良好的黏合結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。當(dāng)軋輥線速度增加時(shí)，纖網(wǎng)在鉗口處受熱黏合結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。當(dāng)軋輥線速度增加時(shí)，纖網(wǎng)在鉗口處受熱時(shí)間減少，有可能使熱軋黏合過程不能充分完成。在軋輥溫時(shí)間減少，有可能使熱軋黏合過程不能充分完成。在軋輥溫

13、度一定和壓力不變的情況下，一般軋輥線速度隨所制產(chǎn)品面度一定和壓力不變的情況下，一般軋輥線速度隨所制產(chǎn)品面密度的增加而減慢。因此，生產(chǎn)高面密度產(chǎn)品時(shí)，在一定范密度的增加而減慢。因此，生產(chǎn)高面密度產(chǎn)品時(shí)，在一定范圍內(nèi)為保證生產(chǎn)速度不降低，可適當(dāng)提高軋輥溫度和軋輥壓圍內(nèi)為保證生產(chǎn)速度不降低，可適當(dāng)提高軋輥溫度和軋輥壓力來彌補(bǔ)速度對(duì)熱黏合帶來的影響。有文獻(xiàn)指出，當(dāng)軋輥壓力來彌補(bǔ)速度對(duì)熱黏合帶來的影響。有文獻(xiàn)指出，當(dāng)軋輥壓力和線速度不變時(shí)，非織造布的強(qiáng)力與軋輥的溫度有近似線力和線速度不變時(shí)，非織造布的強(qiáng)力與軋輥的溫度有近似線性的關(guān)系性的關(guān)系; ;而在軋輥壓力和溫度不變時(shí)，非織造布的強(qiáng)力與而在軋輥壓力和溫

14、度不變時(shí)，非織造布的強(qiáng)力與軋輥線速度的倒數(shù)呈線性關(guān)系。因此，為保證產(chǎn)品強(qiáng)力，在軋輥線速度的倒數(shù)呈線性關(guān)系。因此，為保證產(chǎn)品強(qiáng)力，在提高軋輥線速度時(shí)必須同時(shí)提高軋輥的溫度。提高軋輥線速度時(shí)必須同時(shí)提高軋輥的溫度。結(jié)論結(jié)論( (1) 1) 熱軋黏合過程是熱軋黏合過程是熱學(xué)熱學(xué)力學(xué)力學(xué)機(jī)理共同作用的過程，纖網(wǎng)通機(jī)理共同作用的過程，纖網(wǎng)通過熱傳遞和變形熱獲取熱量，并伴隨著高聚物的流動(dòng)和擴(kuò)散。過熱傳遞和變形熱獲取熱量，并伴隨著高聚物的流動(dòng)和擴(kuò)散。熱軋黏合結(jié)構(gòu)可以用熱軋黏合結(jié)構(gòu)可以用薄膜區(qū)薄膜區(qū)纖維區(qū)兩相結(jié)構(gòu)纖維區(qū)兩相結(jié)構(gòu)描述。描述。(2) (2) 熱軋非織造布黏合結(jié)構(gòu)中的黏結(jié)點(diǎn)是產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。在熱軋非織造布黏合結(jié)構(gòu)中的黏結(jié)點(diǎn)是產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。在面密度一定的條件下，面密度一定的條件下，提高軋輥溫度提高軋輥溫度能促使高聚物充分軟化、能促使高聚物充分軟化、熔融，增加黏結(jié)強(qiáng)度，有助于增加薄型紡粘法非織造布的強(qiáng)力。熔融，增加黏結(jié)強(qiáng)度，有助于增加薄型紡粘法非織造布的強(qiáng)力。(3) (3) 在其他條件不變的情況下，在其他條件不變的情況下，提高軋輥壓力提高軋輥壓力有助于改善非織有助于改善非織造布的