非織造技術(shù)與產(chǎn)品(第二章)

第二章非織造用纖維原料纖維在非織造材料中的作用纖維與非織造材料性能的關(guān)系纖維選用的原則非織造常用纖維非織造用特種纖維

纖維在非織造材料中的作用纖維作為非織造材料的基本結(jié)構(gòu)纖維作為非織造材料的纏結(jié)成分纖維形成非織造材料的粘合部分纖維與非織造材料性能的關(guān)系纖維長度及長度分布纖維線密度纖維卷曲度纖維截面形狀纖維表面摩擦系數(shù)纖維表觀性狀對非織造材料性能的影響纖維的機械性能(包括斷裂強力和伸長、初始模量、彈性恢復性等)纖維的物理機械性能、化學性能對非織造材料性能的影響纖維的吸濕性纖維的熱學性能纖維的化學性能纖維選用的原則滿足非織造材料使用性能的要求滿足非織造材料加工工藝與設備對纖維的要求成網(wǎng)加工對纖維原料的要求纖維長度和線密度纖維加固工藝對纖維原料的要求機械加固：纖維強度、伸長、長度、細度、表面形態(tài)、表面的摩擦因素、截面形狀和靜電特性等；化學加固：纖維的吸濕、纖維長度、線密度、截面形狀、表面形態(tài)、粘合劑的粘合效果和耐熱性；熱粘合加固中的粘合介質(zhì)纖維：熱熔溫度、時間、熱熔后纖維形態(tài)的變化；熱粘合加固中作為主題結(jié)構(gòu)的纖維：耐熱性、熱收縮性、受熱后機械特性的變化。性價比的平衡及其它環(huán)境資源方面的要求非織造常用纖維棉纖維天然轉(zhuǎn)曲（ConvolutionsorTwists）縱向形態(tài)（Longitudinal

Morphology）含水的棉纖維干燥的棉纖維無反向反向棉纖維中天然轉(zhuǎn)曲方向的改變?？稍谄怙@微鏡下觀察消光帶出現(xiàn)的次數(shù)來測定，細絨棉反向次數(shù)為10-17次/cm。反向（reversals）反向兩邊纖維的斷裂腰圓形（kidney-beanshapes）雙邊結(jié)構(gòu)（bilateralstructure）橫截面形態(tài)形態(tài)（Cross-section

Morphology）棉纖維的層結(jié)構(gòu)外皮（cuticle）初生胞壁（primarywall）過渡層（transitionlayer）次生胞壁（secondarywall）中腔（lumen）層結(jié)構(gòu)（Layeredstructures）初生層（Primarylayer）外皮（cuticle

）：膠質(zhì)（pectin）、蛋白質(zhì)（protein）、礦物質(zhì)（mineralmatter）和蠟（wax）。防水作用初生胞壁（primarywall）和過渡層（transitionlayer）：網(wǎng)狀原纖。保護次生壁，防止次生壁微纖側(cè)向分離初生壁和過渡層微纖的排列初生壁微纖的排列初生胞壁外直徑：陸地棉18m，海島棉15m；初生胞壁厚度為0.1-0.2m，占纖維重量的2.5%-2.7%，微纖與纖維軸的夾角為70或90o?？拷跎鷮犹幋紊谖⒗w與纖維軸間的夾角為45oC靠近中腔處次生胞壁微纖與纖維軸平行次生層（Secondarylayer）次生層組分：全纖維素。棉纖維的主體靠近初生層處，次生層中微纖與纖維軸夾角為45o,越靠近中腔夾角越小，靠近中腔處微纖與纖維軸幾乎平行溶脹后棉纖維次生胞壁的日輪層結(jié)構(gòu)中腔（lumen）棉纖維停止生長后，胞壁內(nèi)遺留下來的空隙物理性能：回潮率為7%～8%，斷裂強度為2.6～4.3cN/dtex，斷裂伸長率為3%~7%，不軟化，不熔融；化學性質(zhì)：不耐酸，較耐堿，一般不溶于有機溶劑，120oC下5h后變黃，150oC時會明顯氧化分解，阻燃性差，耐日光性好。棉纖維在非織造材料中主要用于醫(yī)用衛(wèi)生材料、用即棄產(chǎn)品、保暖絮片、鞋帽襯基材料、防水材料、絮墊。韌皮纖維（軟質(zhì)纖維）：苧麻（Ramie）、亞麻（Flax）、黃麻（Jute）和洋麻（Kenaf）等。麻纖維物理性能：回潮率高；苧麻的斷裂強度為4.9～5.7cN/dtex，斷裂伸長率為1.5%～2.3%；亞麻的強力為5.28～6.16cN/dtex，斷裂伸長率為約3%；麻類中黃麻的回潮率最高?；瘜W性能：熱穩(wěn)定性略好于棉，其它類似棉纖維；葉纖維（硬質(zhì)纖維）：劍麻（sisal）和蕉麻（abaca）等。葉纖維（硬質(zhì)纖維）：劍麻（sisal）和蕉麻（abaca）等。椰殼纖維長度為15～33cm，直徑為0.05～0.3mm，剛度大，彈性好。采用針刺工藝可以加工成用于沙發(fā)、汽車座墊及彈簧軟墊、厚床墊、運動墊的填料。木漿纖維木漿纖維系來自木材的天然纖維素纖維。70年代初美國首先利用木漿纖維中的絨毛漿短纖維制造一次性衛(wèi)生用品(婦女衛(wèi)生巾、嬰兒尿片)，因吸濕性良好和成本較低，產(chǎn)量急劇上升。干法造紙和水刺非織造工藝近年來發(fā)展迅速，也采用了大量的木漿纖維。木漿纖維的原料為原木，其中含有43～45％的纖維素，27～30％半纖維素，20～28％木質(zhì)素與3～5％的天然可提取物。主要用于吸濕性產(chǎn)品絨毛漿纖維與造紙用木漿纖維的主要差別：絨毛漿纖維平均長度為2mm，造紙用木漿纖維平均長度為1mm。造紙用木漿纖維中可提取物的殘留量較大，影響其吸濕性。造紙用木漿纖維通常含水率較大，而且濕度變化較大，由此造成相應的非織造工藝不穩(wěn)定。羊毛天然卷曲羊毛呈自然卷曲狀態(tài)，這有助于改善其紡紗性能，增強織物的手感彈性和保暖性。摩擦性能和縮絨性羊毛具有低強度、高伸長的特點，纖維斷裂強度僅為1.15～1.59cN，斷裂伸長率卻高達35%～50%，羊毛具有較強的彈性回復能力，即彈性好，另外羊毛的吸濕性強、保暖性好、不易沾污、光澤柔和。主要用于生產(chǎn)高級地毯、氈等。蠶絲絲纖維很細，單纖維細度平均在14～17m，平均線密度為1.1～1.4dtex，桑蠶絲長度一般在650～1200m。桑蠶絲的公定回潮率為11%，吸濕使絲纖維斷裂強度下降，斷裂伸長率增大，彈性回復能力變小。絲纖維具有高強度、高伸長的力學特性，桑蠶絲的斷裂強度為3.0～3.5cN/dtex，斷裂伸長率為15%～25%。絲纖維光澤柔和、優(yōu)雅、高貴、明亮，具有其他纖維所不可比你的美麗光澤。絲纖維相互摩擦會產(chǎn)生一種悅耳的聲覺效應，被稱為“絲鳴”。蠶絲纖維的光澤、絲鳴是構(gòu)成絲綢產(chǎn)品獨特風格的重要因素。非織造工業(yè)中僅用其絲絹下腳料生產(chǎn)一些特殊的濕法和水刺非織造材料。廢絲包括棉紡廠的皮輥花、粗紗頭、梳棉抄斬花、精梳落棉、短絨，毛紡廠的落毛、精梳短毛，麻紡廠的苧麻落麻以及化纖廠的廢絲、再紡纖維等，還包括服裝裁剪邊角料與舊衣等進行布開花處理形成的廢纖維。廢纖維主要用于填料、包裝材料、隔音隔熱材料、絮墊等產(chǎn)品。再生纖維素纖維粘膠纖維（Viscose）20%NaOH物理性能：密度為1.52g/cm3，回潮率為13%，吸濕膨脹率大，可達50%～140%，強度低，為1.6～2.7cN/dtex，斷裂伸長率為16%～22%，濕強遠低于干強，制品的耐磨、耐疲勞性差。化學性能：和棉類似。醫(yī)衛(wèi)材料、揩布等LyocellLyocell纖維既具有纖維素的優(yōu)點，如吸濕性、抗靜電性和染色性，又具有普通合成纖維的強力和韌性。其干強達到4.2cN/dtex，與普通聚酯纖維相近，濕強僅比干強低15%左右，仍保持較高的強度。該纖維生產(chǎn)時不污染環(huán)境，自身可生物降解，故可稱為“綠色纖維”。

合成革基材和醫(yī)用衛(wèi)生材料聚酰胺纖維（Polyamide，PA）聚酰胺6纖維聚酰胺66纖維短纖維長絲短纖維長絲普通強力普通型強力型熔融溫度（℃）210～215255干態(tài)斷裂強度（cN/dtex）3.8～6.24.2～5.65.6～8.43.1～6.22.6～5.35.2～8.4濕態(tài)斷裂強度（cN/dtex）3.2～5.53.7～5.25.2～7.02.6～5.42.3～4.94.5～7.0干態(tài)斷裂伸長率（%）25～6028～4516～2516～6625～6516～28濕態(tài)斷裂伸長率（%）27～6336～5220～3018～6830～7018～32初始模量（cN/dtex）7.0～26.417.6～39.623.8～448.8～39.64.4～21.121.1～51.0彈性回復率（%）95～100（伸長率為3%時）100（伸長率為4%時）聚酰胺纖維的物理機械性能物理性能：耐疲勞性能居常見纖維之首，初始模量較低，伸長量大，回潮率高，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低；化學性能：耐堿不耐酸，耐熱性差，耐光性差；主要用于服裝襯基布、造紙毛毯、地毯、合成革基布、拋光材料等。聚酯纖維（Polyester）PET短纖維長絲普通型強力型熔融溫度（℃）255～265玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（℃）69～81密度（g/cm3）1.38初始模量（cN/dtex）22～2479.2～140斷裂強度（cN/dtex）4.2～5.73.8～5.35.5～7.9斷裂伸長率（%）35～5020～327～17彈性回復率（%）（伸長率為3%時）90～9595～100PET纖維的物理機械性能物理性能：回潮率為0.4%～0.5%，彈性回復性好，纖維模量高，剛度大；化學性能：耐酸不耐堿，耐熱性好；非織造工藝中常用截面為圓形、三角形、扁帶形、中空圓形等，通常適用于絕緣材料、保暖絮片、墻布、服裝襯基布、屋頂防水材料、土工合成材料等。聚丙烯纖維（Polypropylene，PP）短纖維長絲軟化溫度（℃）145～165熔融溫度（℃）160～177斷裂強度（cN/dtex）2.6～5.72.6～7.0干態(tài)斷裂伸長率（%）20～8020～80初始模量（cN/dtex）18～3516～35彈性回復率（%）（伸長率3%時）96～10096～100聚丙烯纖維的物理機械性能物理性能：密度低，為0.90～0.91g/cm3，回潮率低，為0.05%，機械性能優(yōu)良；化學性能：化學穩(wěn)定性好，耐光性差；用途較廣，如土工合成材料、地毯、手術(shù)衣、手術(shù)罩布、嬰兒尿片和婦女衛(wèi)生巾包覆材料、吸油材料、過濾材料、保暖材料、隔音材料、揩布等。聚乙烯醇縮甲醛纖維（PVA）

縮甲醛度為30%～50%物理性能：近似于棉纖維，密度為1.26～1.30g/cm3，回潮率高為5%左右，機械性能較其它合成纖維差，但較棉好；化學性能：耐堿不耐強酸，耐日曬性差；主要產(chǎn)品有油氈基材、過濾材料、襯里材料、醫(yī)用衛(wèi)生材料、勞動保護材料及土工合成材料。其水溶性維綸制成的刺繡基材已被廣泛應用于服裝、裝飾領域。短纖維長絲普通型強力型普通型強力型軟化溫度（℃）220～230干態(tài)斷裂強度（cN/dtex）4.0～5.76.0～7.52.6～3.55.3～7.9濕態(tài)斷裂強度（cN/dtex）2.8～4.64.7～6.01.9～2.84.4～7.0干態(tài)斷裂伸長率（%）12～2611～1717～229～22濕態(tài)斷裂伸長率（%）12～2611～1717～2510～26初始模量（cN/dtex）22～6262～9253～7962～158彈性回復率（%）（斷裂伸長率為3%時）70～8572～8570～9070～