非织造学水刺法加固纤网第五章教学课件

1、韦微义托儿所执教：韦微义非织造学水刺法加固纤网第五章教学课件第五章 水刺法加固纤网5-1 水刺法加固纤网原理 5-2 水刺工艺过程 5-3 水刺设备 5-4 水刺工艺与产品性能 5-5 水刺产品应用及技术拓展 第五章 水刺法加固纤网 水刺法加固纤网的非织造工艺技术起步较晚，于20世纪70年代中期由美国的公司Dupont和Chicopee公司开发成功，1985年实现工业化生产。 水刺法非织造材料的吸湿性和透气性好，手感柔软，强度高，悬垂性好，无需粘合剂加固，外观比其它非织造材料更接近传统纺织品，因此，尽管水刺法工艺发展较晚，但已成为增长速度最快的非织造工艺方法之一，无论产品和工艺，还是设备，近几

2、十年来均得到了很大的发展。水刺工艺技术应用也被移植到纺粘非织造材料、机织物、针织物和纸浆粕材料领域。 第五章 水刺法加固纤网发展历程：20世纪60年代 弗兰克兰杰姆士伊凡发明，Dupont公司， Chicopee公司研制 1974年 水刺生产线 Dupont公司 1981年 水刺生产线 Chicopee公司 1985年 水刺生产线 芬兰苏米能公司80年代中期 商业化水刺生产线 美国Honey comb公司 法国Perfojet公司 近期 德国Fleissner公司 英国Courtaulds公司 台湾育豪公司，国内飞龙公司等第五章 水刺法加固纤网水刺法工艺技术的特点：柔性缠结，不影响纤维原有特征

3、，不损伤纤维外观比其它非织造材料更接近传统纺织品 强度高、低起毛性高吸湿性、快速吸湿透气性好手感柔软、悬垂性好外观花样多变无需粘合剂加固、耐洗生产流程长、占地面积大设备复杂、水质要求高能耗大第五章 水刺法加固纤网产品应用 水刺法非织造材料的用途为医用帘、手术服、手术罩布、医用包扎材料、伤口敷料、医用纱布、航空抹布、服装衬基布、涂层基布、用即弃材料、仪器仪表高级抹布、电子行业高级抹布、毛巾、化妆棉、湿巾、口罩包覆材料等。第五章 水刺法加固纤网 5-1 水刺法加固纤网原理 水刺法加固纤网原理 水刺法加固纤网原理与针刺工艺相似，但不用刺针，而是采用高压产生的多股微细水射流喷射纤网。水射流穿过纤网后，

4、受托持网帘的反弹，再次穿插纤网，由此，纤网中纤维在不同方向高速水射流穿插的水力作用下，产生位移、穿插、缠结和抱合，从而使纤网得到加固。第五章 水刺法加固纤网 5-1 水刺法加固纤网原理 第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程一、水刺法非织造工艺流程： A. 纤维原料开松混和梳理交叉铺网牵伸 预湿正反水刺后整理烘燥卷绕 水处理循环 B. 纤维原料开松混和梳理杂乱成网 预湿正反水刺后整理烘燥卷绕 水处理循环 不同成网方式影响最终产品的纵横向强力比，流程A对纤网纵横向强力比的调节较好，适合于水刺合成革基布的生产；流程B适合于水刺卫材生产。第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程二、预湿 经

5、成形的纤网送入水刺机加固，首先是预加湿处理。 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。 常见预湿方式：双网夹持式带孔滚筒与输网帘夹持式 预湿工艺水压力一般在0.560Bar之间选择。 第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程双网夹持式 该方式可减少纤网中纤维在预湿过程中产生意外位移，并有效压缩蓬松纤维网输入预湿区。纤网控制和预湿效果比带孔滚筒与输网帘夹持方式好，而且适合于200m/min以上线速度的生产工艺。 脱水箱预湿水刺头第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程Fleissner双网夹持式预湿水刺第五章 水刺法加

6、固纤网 5-2 水刺工艺过程带孔滚筒与输网帘夹持式 水通过带孔滚筒和脱水器的作用迅速、充分地润湿纤网，对纤网的控制和压缩效果不如双网夹持式。 脱水箱带孔滚筒第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程三、水刺 经预湿的纤网进入水刺区，水刺头喷水板的喷水孔喷射出多股微细水射流，垂直射向纤网。水射流使纤网中一部分表层纤维发生位移，包括向纤网反面的垂直运动，当水射流穿透纤网后，受到托网帘或转鼓的反弹作用，以不同的方位散射到纤网的反面。在水射流直接冲击和反弹水流的双重作用下，纤网中的纤维发生位移、穿插、缠结、抱合，形成无数个柔性缠结点，从而使纤网得到加固。 水射流对纤网垂直喷射可防止破坏纤网结构，并最

7、大程度地利用水射流的能量，从而有利于提高水刺法非织造材料的性能。 水刺加固方式主要有平网水刺加固、转鼓水刺加固和转鼓与平网相结合的水刺加固三种形式。 第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程(一)平网水刺加固 平网水刺加固工艺中，水刺头通常位于一个平面上，纤网由托网帘输送作水平运动，并接受水刺头垂直向下喷出的水射流的喷射。设置过桥输送机构可使纤网反面接受水刺。 托网帘的编织结构可采用平纹、半斜纹和斜纹等，从而使产品得到不同的外观效果。平网水刺加固机械结构简练，维护保养方便，但占地面积大。 平网水刺加固工艺中，松边、张力变化以及导辊不平行等原因致使托网帘反复游动而需纠偏，同时导辊对托网帘的磨

8、损较大，致使托网帘变形，也影响托网帘的使用寿命。托网帘对水射流的反弹作用没有转鼓强，导辊传动方式也不适合高速。第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程平网水刺加固预湿水刺头纤网脱水箱过桥装置第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程托网帘与产品外观结构的关系 在水刺非织造工艺过程中，纤维向托网帘聚酯丝交织凹处运动聚集，造成编织丝凸处无纤维而形成网眼，其主要影响因素是水射流的速度和流量，适当提高水压可使水刺法非织造材料的网眼变的清晰。 托网帘编织丝排列凹凸尺寸差异与纤网单位面积质量及密度的配合也是非常重要的，采用不同粗细的聚酯丝相间排列编织或采用特别的编织结构可使托网帘编织丝排列凹凸尺寸差

9、异变大，凹处容积变大，容纳纤维的能力加大，则水刺非织造布的网眼加大，接触托网帘的表面产生凹凸起伏的立体效果。 当采用目数很大的托网帘(较平整)以及纤网单位面积质量很大时，则水刺非织造材料不易形成清晰的网眼。 第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程水刺打孔机理分析第五章 水刺法加固纤网 5-4 水刺工艺与产品性能托网帘编织结构与纤网外观结构效果第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程(二)转鼓水刺加固 转鼓水刺加固工艺中，水刺头沿着转鼓圆周排列，纤网吸附在转鼓上，接受水刺头喷出的水射流的喷射。纤网吸附在转鼓上，不存在跑偏现象，有利于高速生产，同时纤网在水刺区内呈曲面运动，接受水刺面放松

10、，反面压缩，这样有利于水射流穿透，有效地缠结纤维。转鼓为金属圆筒打孔结构，内设脱水装置，与平网水刺加固的托网帘相比，对水射流有很好的反弹作用。 转鼓式水刺工艺可在很小空间位置内完成对纤网多次正反水刺，通常平网水刺工艺的占地面积是转鼓水刺工艺的两倍。 转鼓水刺工艺适合加工单一外观效果特别是平纹的水刺非织造材料，不适合加工不同外观效果特别是开孔的水刺非织造材料，这是转鼓结构所决定的。第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程转鼓水刺加固水刺头预湿纤网转鼓第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程转鼓水刺加固第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程(三)转鼓与平网相结合的水刺加固 在水刺加固

11、工艺中，平面式与转鼓式组合使用可扬长避短，发挥各自的优势，通常第一级、第二级为转鼓式水刺，第三级为平网式水刺。(四)水刺头数与水压 水刺加固工艺中常用水刺头数为712只，常用水压为60250Bar，视纤网单位面积质量、生产速度等而定，水刺头压力设置通常为低高低。(五)水射流的结构分析 根据流体力学，水从喷水孔中喷出，可称为非淹没性自由紊流射流。 水射流从喷水孔中喷出后，由于紊流射流的横向脉动和空气对流束的摩擦阻力，从集束的射流逐步转变为分散的水滴。第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程 区域1称为核心区，可保持射流出口速度。区域2称为掺气区，速度逐渐下降。区域3称为水滴区。S为起始段长度

12、，L为主体段长度。主体段中虽已掺入空气，但仍可保持较紧密的射流结构。 水刺工艺中，将喷水板到纤网的水刺工艺距离设在水射流的起始段长度加主体段长度内，有利于能量集中，达到较好的缠结效果。 起始段和主体段长度与水压、喷水孔孔径和结构有关。射流集束性越好，起始段和主体段长度越长。321SLd第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程水射流的计算机模拟第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程 (六)伯努利能量守恒原理水射流P小，V大水刺头内部P大，V小喷水板第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程四、脱水 脱水的目的是及时除去纤网中的滞留水，以免影响下道水刺时的缠结效果。当纤网中滞留水量较多

13、时，将引起水射流能量的分散，不利于纤维缠结。水刺工序结束后将纤网中水分降至最低，有利于降低烘燥能耗。 平网水刺加固的脱水箱结构和转鼓水刺加固不同，但原理是一样的，均利用真空吸水，常用真空度为1600037000Pa。第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程五、水处理和循环 水刺非织造生产工艺的用水量很大，产量达到5吨/日时，每小时需用水约150m3160m3。为节约用水，减少生产成本，必须将其中约95%左右的水经过水处理后循环使用。 由于生产用水源含有一些杂质，高速水射流对纤网冲击时会发生纤维脱落，尤其是棉纤维和木浆粕纤维的杂质和短绒比化学纤维多得多。此外，化学纤维的各类油(助)剂，水刺后

14、也会遗留在水中，水中微生物的繁殖等均会影响水质，造成喷水板的喷水孔堵塞，从而严重影响产品的质量和外观。故水过滤系统是水刺生产中一个非常重要的部分。 第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程(一)水刺非织造工艺用水要求 自然界的水中不可避免的含有一定杂质，比如泥砂、悬浮物、溶解的有机物和无机物以及微生物等，这些杂质对水刺工艺会造成下列影响： 悬浮物含量高时，会缩短滤袋、滤芯的使用寿命。溶解或胶体分散状态的有机物易使水浑浊并产生颜色。这些物质易沉积在喷水孔孔壁，粘附在纤维上，从而影响产品最终的白度。微生物形成的腐浆团，经高压水泵输送后，会快速堵塞喷水孔，造成水刺头压力突然上升，严重时引起停车。

15、溶解在水中的无机盐类，不管是其中的阴离子还是阳离子，对水刺工艺都有影响。钙、镁离子在管路中和设备上产生污垢，铁、锰、铜等离子容易生成有色物质，对于白色卫生材料生产，应严格控制其含量。氯离子含量较多时容易引起设备腐蚀。 第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程(二)水刺非织造工艺用水质量指标 酸碱度PH值6.57.5 水质硬度4dH* 水中固体物含量5ppm 颗粒尺寸10m 氯化物含量100mg/l， 碳酸钙含量40mg/l(4 dH) 如果水质硬度过高，应安装水软化装置，对有较大杂质，可在进水口安装5m精度的预过滤装置。* dH为德国水硬度单位第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程(

16、三)水刺非织造工艺用水的循环处理循环流程：水刺头脱水箱气水分离器级过滤级过滤级过滤高压泵第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程 水刺工艺中水过滤可分为两大类，一类是合成纤维包括粘胶纤维水刺的水过滤系统，另一类是棉纤维包括浆粕纤维水刺的水过滤系统。 两个系统的主要区别是所加工的原料不同，由此对水过滤系统的要求不同。因此，必须合理选配水过滤系统来满足水刺工艺条件。 棉纤维浆粕纤维水刺的水过滤系统往往增加砂过滤装置，并采用絮凝气浮的技术。该类装置和技术是专为过滤天然纤维短绒、杂质而设计的。 水刺工艺中水净化处理的方法很多，如沉淀、筛分和过滤，过滤方式包括袋式过滤、芯式过滤、膜过滤等。从经济和环

17、境保护的角度出发，应力争做到水处理与工艺用水质量要求的平衡，水处理与经济成本的平衡。 第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程絮凝与气浮 气浮法的原理是使水中的固体物吸附空气，降低其表观密度，使表面能减少，从而能挤开水膜，漂浮集聚于液面而与水分离。气浮法的适用性广、效率高、水净化度也高，有关文献报道可达30mg/l以下。 其流程是，水刺后水首先进入相应的反应池，与含絮凝剂的溶气水反应而形成较大的纤维絮团，然后进入气浮池。压缩空气通入气浮池或使经过溶处理的水减压释放出溶解的空气会形成气泡，气浮池水中的纤维和固体物吸附后，上浮到表面而被刮板刮入排污口，澄清水通过下方溢流管进入下道过滤系统。当压

18、力为0.3Mpa、温度为20时，空气在水中的溶解度为62ml/l，而常压下溶解度仅为20ml/l。 第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程 疏水性纤维(物质)不易被水润湿，易附着于气泡上，容易气浮。而亲水性较强的颗粒其表面被水润湿，在水中不易粘附到气泡上。要使这些颗粒附着在气泡上，常进行疏水化处理，即加入浮选剂。通常气浮池深为1.5m2.5m，固体物上升速度为410cm/min。 能够使水中的胶体微粒相互粘结的物质称为絮凝剂，它具有破坏胶体的稳定性和促进胶体絮凝的功能。絮凝剂分为无机类和有机类。 第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程常用絮凝剂 用于水刺生产线中的水循环系统的絮凝剂

19、一般由聚合氯化铝和聚丙烯酰胺组成。 聚合氯化铝(PAC)分子式为：Aln(OH)mCl3n-m PAC是一种多价电解质，能显著降低水中悬浮物杂质的胶体电荷。由于分子量大，吸附能力强，具有优良的凝聚能力，形成的絮凝体较大，凝聚沉淀性优于其他絮凝剂。该物质聚合度较高，形成絮凝体的时间较短，且受水温影响较小，对水的PH值影响很小。适宜的PH值范围为59。 聚丙烯酰胺(PAM)是一种高聚合物，具有凝聚速度快，用量少，絮凝体粒大强韧等特点，与PAC合用，其目的是利用无机絮凝剂对胶体微粒电荷的中和作用和高分子絮凝剂优异的絮凝作用，处理效果更佳。 第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程 絮凝原理1、双

20、电层作用 这一原理主要是低分子电解质对胶体微粒产生电中和，以引起胶体微粒凝聚。例如Al3+在水中最后生成Al(OH)3胶体。Al(OH)3是带电胶体，当PH8.2时，带正电。它与水中带负电的胶体微粒互相吸引，中和其电荷，凝结成较大的颗粒而沉淀。另外Al(OH)3胶体具有条形结构，表面积很大，活性较高，能吸附水中的悬浮物质，成为更粗大的絮凝体。2、化学架桥原理 当水中加入少量的高分子聚合物是，聚合物分子即被迅速吸附结合在胶体微粒表面。高分子链体两端同时吸附两个以上胶体微粒表面，各微粒依靠高分子的连接作用构成某种聚集体，结合为絮状物，这种作用称为粘接架桥作用，实质上仍是絮凝作用，起架桥作用的物质称

21、为絮凝剂。第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程 在废水处理中的常用配比为： PAC 100ppm左右(碱性水) PAM 29ppm左右 在水刺生产线的循环水处理中的常用配比为： PAC 38ppm PAM0.10.8ppm 一般视水中杂质浓度大小而具体确定。 第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程六、后整理 主要有水刺提花、印花、染色、拒水整理和卫生整理等。 正常水刺加工后，可增加一道提花水刺，由提花水刺机构来实现。镍质圆网的花纹采用照相雕刻而成，水刺头安装在圆网内，喷射出的高速水射流可将圆网花纹复制到非织造材料上。 印花和染色可从传统纺织移植过来。水刺非织造材料用作合成革基布时

22、，必须进行上色上浆整理。 水刺手术服材料必须进行拒水整理，以防止手术时血液等对医护人员的感染。某些水刺卫生材料还要进行抗菌整理。第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程JETLACE2000水刺加固系统的提花装置第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程七、烘燥(一)水刺纤网中水的存在形式 水刺加固后的非织造材料中水分的存在形式有三种，即游离水、毛细管水和结合水。游离水存在于纤维细胞腔体中和纤网的毛细管中。需提出的是纤维素纤维的非织造材料通常是一种吸湿材料，当非织造材料长时间和一定温度与湿度的空气接触时，材料的含湿量会达到一种平衡状态。结合水是以化学结合的形式存在于非织造布中的，有严格的

23、重量比，它实质上属于材料本身结构的一个部分。这种水不能用加热干燥的方法除去，而只能通过燃烧或其他的化学作用来破坏和除去。结合水占纤维素纤维非织造材料重量的1%左右。吸附水和纤维之间的结合形式具有物理化学性质，它没有严格的重量比，但在吸附过程中常常伴有热效应和纤网收缩现象。 第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程七、烘燥(二)烘燥 水刺加固后，可采用抽吸装置和脱水辊压榨脱除水刺非织造材料中的大部分水。然后采用烘燥机烘干水刺非织造材料。 水刺工艺中主要采用烘缸式烘燥和热风穿透式烘燥两种烘干方式，取决于非织造布产品规格、性能要求、产量、车速等因素。第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程烘

24、缸式烘燥 由多组烘缸组成，烘干过程为间歇式，由一系列反复交替的周期性干燥过程所组成，在每个周期里都发生有短暂的升温和蒸发的过程，其时间只有十分之几到百分之几秒。由于非织造材料的干燥存在升温、降温的周期循环过程，因此多烘缸干燥的效率较低。 多组烘缸式烘燥可分段控温，产品表面较平整，特别适合烘燥上粘合剂的水刺非织造材料，如合成革基布。 第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程烘缸式烘燥 第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程热风穿透式烘燥 加热方式有燃气加热、导热油加热、蒸汽加热、电加热等，结构上有单鼓、双鼓和多鼓等形式，并可设置红外预热装置。 与烘缸式烘燥相比，热风穿透式烘燥效率高，产

25、品柔软，产品外观结构保持较好。第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程热风穿透式烘燥 第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备一、水刺机 主要由水刺头、托网帘(或转鼓)、脱水箱、传动系统及控制系统等组成。(一)水刺头 水刺头是水刺非织造工艺中产生高速水射流的关键部件，尽管各个生产厂家制造的水刺头结构有些差异，但一般均由过滤装置、均流装置、密封装置、喷水板和外壳等组成。 水刺头材质为高级不锈钢。1、水刺头的密封方式 水刺头的喷水板可以快速更换，由此产生了高压水的密封问题。根据高压水的密封原理，水刺头可分为两类，一类是附加油压密封，另外一类是水压自密封。 第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设

26、备两种密封方式的对比： 密封方式附加油压密封水压自密封机械结构复杂简单密封可靠性可靠水压低易漏水维护保养要求高要求低对产品质量影响漏油造成疵点无漏油第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备附加油压密封第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备水压自密封(ZL01254847.2)第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备JETLACE2000水刺加固系统的水刺头第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备Fleissner公司Aquajet水刺加固系统的水刺头第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备2、喷水板 水刺头形成高速水射流的核心零件。(1)性能要求几何尺寸正确，平直度好。喷水孔孔径一致，喷水孔

27、出口应保持锋利的状态，无毛刺，孔与板面的垂直性好。良好的耐腐蚀性。良好的强度和韧性，耐磨性好。第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备钢的电化学腐蚀现象第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备钢的耐腐蚀性第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备(2)喷水孔孔型 由工程流体力学可知，水射流从喷水板喷水孔中喷出，称为管嘴出流。喷水孔按其形状可分为圆柱型、圆锥收缩型、流线收缩型三类。受制造工艺局限，无论是圆锥型还是流线型喷水孔，其出口端均为圆柱型。 第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备 根据流体力学的原理，流线不可突然拐弯，因此圆柱型喷水孔入口处存在收缩断面，由工程流体力学实验可知，当水头7m时

28、，此真空发生破裂现象，对喷水孔内的水流造成扰动，并影响喷水孔出口处水流边界的稳定性，从而造成水射流起始段长度缩短，扩散程度增加，水射流能量分散。对于流线型喷水孔，其不存在收缩断面，故其喷出的水流集束性最佳，有利于水射流能量集中。第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备不同类型喷水孔孔口系数实验值 类 型流速系数 流量系数 效率 阻力系数 圆柱型0.820.820.670.50圆锥收缩型0.960.940.920.09流线收缩型0.980.980.960.04第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备比较： 在流速系数上： 流线圆锥圆柱 在流量系数上： 流线圆锥圆柱 在阻力系数上： 流线圆锥圆柱

29、在效率系数上： e 流线 e 圆锥 e 圆柱 在射流扩散程度上： 流线型圆锥型 圆柱型 由以上分析可知，水刺法工艺主要是利用水射流的集中能量，在喷水孔出口孔径和水压不变的条件下，首选为流线型喷水孔，其次是圆锥型喷水孔，圆柱型喷水孔不宜采用。 第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备(3)喷水孔孔径与排列 喷水孔出口直径通常为0.080.15mm，排列形式有单排和双排，排列密度为1624孔/cm，双排间距为1.2mm。 喷水孔出口直径和排列密度与高压泵的流量相匹配时，可在水刺头内建立接近高压泵标定压力的水压，从而保证一定的水射流速度，达到较好的纤维缠结效果。第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设

30、备(4)喷水板的清洗 可利用超声波通过液体产生的空化作用来清洗喷水板，除去粘附在喷水孔孔壁上的杂质。固体微粒可采用射流反冲清洗。 空化作用： 当一定强度的超声波通过液体时，液体内部产生大量的小泡，尺寸适宜的小泡会发生共振现象。原来小于共振尺寸的小泡，在超声作用下逐渐变大。接近共振尺寸时，声波的稀疏阶段使小泡迅速地涨大，然后在声波的压缩阶段中，小泡又突然被绝热压缩直至破灭和分裂。在破灭过程中，小泡内部可达几千度的高温和几千个大气压的高压，并且由于小泡周围的液体高速冲入小泡而形成强烈的局部冲击波。在小泡涨大时由于摩擦而产生的电荷，也在破灭过程中进行中和而产生放电现象。以上所述即为超声波在液体中的空

31、化作用。第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备喷水板的清洗装置示意图清洗槽清洗液喷水板喷水板支架换能器第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备(5)喷水板的发展趋势材质改进强度和韧性表面处理耐磨性减小厚度能量损耗第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备喷水孔剖面及冲针第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备(二)托网帘1、托网帘的作用 水刺机中托网帘主要有三个重要功能：顺利输送和有效托持纤网进入水刺区。能有效滤水并有利于水柱的反弹，提高纤网的缠结效果。按不同的编织结构(目数与花纹)使产品产生相应的外观结构。 第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备2、托网帘的结构与材质 托网帘结构可分为环织

32、和开式织法两种。 循环编织，编织后经线沿纵向排列，不弯曲变形。横向排列的纬线呈弯曲状，由于经线弯曲少，减少了网帘的延伸和幅缩，磨损仅产生于纬线，使经线保持了应有的强度。 开式编织，加工形式与环织相同，纵向线在编织时为经线，横向线为纬线，使用时经线呈磨损状，接头是在网的末端。 托网帘主要由聚酯材料编织而成，也可用聚酰胺材质。常用目数为1280#，与金属丝网相比较，在负重情况下具有伸长少、拉伸强度高的特点。温度和湿度有变化的水刺非织造工艺生产环境中，要求托网帘性能稳定(不易变形)，耐磨性和耐腐蚀性好(尤其是抗酸性)，通过对托网帘表面树脂处理，可有效防止油剂和微细纤维的附着。 第五章 水刺法加固纤网

33、 5-3 水刺设备各种托网帘结构 第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备各种托网帘结构 第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备各种托网帘结构 第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备托网帘的磨损 第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备(三)转鼓 主要由转鼓套、塑料密封件和内胆等组成。 转鼓套筒体有两种结构，一为薄钢板打孔，开孔率为50%左右；另一种为蜂巢结构，蜂巢结构的开孔率高于钢板打孔，一般可达到90%以上。筒体外面套上一至数层金属丝编织圆网或一层开有微孔的镍网即构成转鼓套。实验表明，采用微细圆孔镍网的转鼓套，水射流的反弹效果优于聚酯平网，水刺非织造材料的强度比采用聚酯平网提高了15%

34、左右。 加工不同外观结构的水刺非织造材料时，需更换转鼓套。 转鼓内胆一端连接气水分离器，对应每个水刺头开设吸水槽，塑料密封件安装在内胆和转鼓套之间，起密封和托持转鼓套的作用。 转鼓工作时，内胆固定不转，而转鼓套回转。第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备微孔反弹层第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备微孔结构第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备蜂巢结构的筒体蜂巢结构的筒体+微孔反弹层第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备另一种蜂巢结构转鼓套筒体第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备钢板打孔转鼓套筒体结构第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备Fleissner公司Aquajet水刺

35、加固系统的转鼓 第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备(四)脱水箱 平网水刺加固的每个水刺头采用独立的脱水箱，而转鼓水刺加固中，数个水刺头共用一个转鼓内胆进行脱水。脱水箱或转鼓内胆与气水分离器相连，内部真空度由与气水分离器相连的风机形成。 平网水刺加固脱水箱的要求：沿纤网横向脱水均匀一致 避免箱体吸水口对托网帘的磨损 脱水机理： 靠纤网两面压力差挤压脱水及空气流穿过纤网层时将水带走 。第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备 脱水箱吸水口形式可设计成多圆孔排列、多长圆孔排列和长窄缝形等。不同吸水口形式有不同的 开孔面积，对脱水箱的脱水性能有很大的影响。 长窄缝形宽度通常为812mm，抽吸面积

36、最大，脱水量大，脱水较均匀。平网水刺加固脱水过程中托网帘受吸力后在窄缝处产生轻微的凹陷，可将附于网底来不及被吸走的水刮下，但同时造成对托网帘的磨损。 改进方法： 吸水口由两哈夫塑料衬条构成，可减少对托网帘的磨损，并可快速调节窄缝宽度。第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备脱水箱吸水口形式多圆孔排列多长圆孔排列长窄缝形第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备脱水箱吸水口对托网帘的磨损作用吸水窄缝磨损作用处托网帘第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备改进后的脱水箱吸水口托网帘塑料衬条第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备 转鼓水刺加固中，转鼓套筒体与安装在内胆和转鼓套之间的塑料密封件之间有摩

37、擦作用，套在转鼓套筒体外的金属丝圆网仅需抵抗抽吸引起的变形即可。因此，目数较大的金属丝圆网应衬目数较小的金属丝圆网，以防止变形。第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备转鼓脱水示意图水刺头细金属丝网粗金属丝网转鼓套筒体塑料密封件内胆第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备(五)典型水刺机JETLACE2000水刺加固系统 可加工纤网单位面积质量为20400g/cm2，工作幅宽3.5m，最高水压40Mpa，最高生产速度300m/min。转鼓水刺平网水刺提花水刺穿透式烘燥第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备JETLACE2000水刺加固系统 第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备JETLAC

38、E3000水刺加固系统 第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备Perfojet公司的平网水刺加固系统第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备Perfojet公司的转鼓水刺加固系统第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备Honeycomb公司的转鼓水刺加固系统第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备Fleissner公司的纯棉水刺加固系统 可加工纤网单位面积质量为25250g/cm2，工作幅宽3.6m，最高水压25Mpa，生产速度10100m/min，产量525kg/h。预湿水刺头水刺头转鼓转鼓脱水箱水刺头水刺头转鼓第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备Fleissner公司的Aquajet

39、水刺加固系统第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备Fleissner公司的Aquapulp水刺加固系统第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备Aquajet水刺加固系统的高压泵及高压管路第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备Aquajet水刺加固系统的水处理系统第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备英国Courtaulds公司的hydrolace350水刺系统第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程台湾育豪公司及国产的平网水刺加固系统预湿水刺头纤网脱水箱过桥装置第五章 水刺法加固纤网 5-2 水刺工艺过程台湾育豪公司及国产的平网水刺加固系统第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备二、

40、水处理循环系统 由气水分离器、过滤装置、高压泵、低压泵、风机、管道及贮水桶等组成。(一)气水分离器 连接抽吸风机连接脱水箱送往过滤装置第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备(二)过滤装置 分多级，过滤精度逐渐提高。 级过滤如瑞士Krofta Waters International公司的DAFFI-18砂过滤装置，特点：采用絮凝气浮的技术，有利于过滤天然纤维短绒等杂质。分12个独立的砂过滤区域，反冲清洗不影响正常过滤。工艺过程由计算机自动控制。过滤砂分层铺设，粒径0.7mm2.5mm，成分为99%SiO2，并经水洗和高温焙烧。整套装置最大直径达到7.3m，流量为180m3/h。第五章 水刺法

41、加固纤网 5-3 水刺设备DAFFI-18砂过滤装置示意图螺旋刮板系统空气输出至级过滤气水分离器输出水排出絮状物喷嘴粒径1.42.5mm厚600mm SiO2粒径0.71.2mm厚300mm SiO2粒径2.03.2mm厚100mmC反冲洗水第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备DAFFI-18砂过滤装置工作流程 反冲洗泵空气溶气装置压缩空气絮凝剂装置气水分离器第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备袋式(芯式)过滤装置 袋式过滤装置与芯式过滤装置相差不大，仅过滤介质不同，滤袋过滤精度不及滤芯，但纳污量较大。 袋式(芯式)过滤装置常用作水刺水处理循环工序的级过滤，总流量应和水刺工艺要求的水量

42、相匹配。级过滤装置 安装在高压泵前后或水刺头内，通常为芯式过滤，流量应和各水刺头相匹配。 水刺工艺水过滤系统的过滤精度通常为525m。第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备多袋式两路过滤系统 单袋过滤器 第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备(三)高压泵 水刺工艺中常采用卧式高压三柱塞泵，卧式柱塞泵比立式更稳，振动小，装拆维修方便。配置三柱塞具有均匀的流量，压力脉动小。 高压三柱塞泵主要由动力端、液力端及其它部分组成。 水刺水处理循环工序中，高压泵还必须配置相关附件，如进水口稳压器、出水口稳压器、循环阀、出口止回阀、高压软管等，才能保证水刺工艺条件的要求。 第五章 水刺法加固纤网 5-3

43、水刺设备动力端 动力端结构为闭式箱形铸造结构，刚性好，结构简单，对称设计，由机身、曲轴、连杆、十字头、连杆衬套等部件构成。 按润滑方式不同，分为飞溅润滑和压力润滑两种。第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备飞溅润滑动力端第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备压力润滑动力端第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备液力端 液力端的结构因输送介质、流量、压力的不同而有不同形式，由泵头、柱塞、进排液阀、导向套、填料 等元件组成。 泵排出压力与流量成反比关系，在同样泵速条件下，柱塞直径与流量成平方比关系。 第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备立式液力端 第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备卧

44、式液力端第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备喷孔面积的确定德国Kamat公司提供的经验公式：式中：A喷孔面积(mm2) Q 流量(l/min) p 水压(bar) 上述公式没考虑水的体积压缩率，通常1000bar时，压缩率为3%， 1300bar时，压缩率为4%。也没考虑管路及喷水孔等处的损耗。第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备计算示例： 1800mm工作幅宽，共3700喷水孔，高压泵的

45、标称压力为140bar，标称流量为423l/min，则：总面积单喷水孔直径 考虑水的压缩及其它损耗，喷孔出口直径可取0.10mm。对高压泵：进水管路流速0.9m/s，压力1.58bar 出水管路流速8m/s 旁通管路流速4m/s第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备水刺生产线工作宽度、水压力与耗电关系第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备水刺生产线水压力与设备成本的关系第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备(四)典型水循环处理系统第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备三、烘燥机 德国Fleissner公司用于水刺生产线的单鼓烘燥机第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备 德国Fleis

46、sner公司用于纯棉水刺生产线的烘燥机预烘排气风机第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备德国Fleissner公司用于纯棉水刺生产线的烘燥机烘燥纯漂白棉纤网单位面积质量25250g/m2工作宽度3.5m生产速度10100m/min最高温度为180，常用工艺温度为130。蒸发量约735kg/h(100%)棉纤维产量最高为525kg/h3个圆鼓直径为1414mm，纤网包角约为3180。 第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备Rieter公司双区烘燥机第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备加热形式为导热油： 鼓1和鼓2加热功率：2 450kw(777000kcal/h) 鼓3加热功率：2 20

47、0kw(344000kcal/h) 预烘功率：3 20kw(51600kcal/h)圆鼓驱动功率2.2kw，1500rpm，传动比31.62，编码器精度1024脉冲/转。 循环风机45kw1500rpm2只，30kw1500rpm1只。排气风机5.5kw1只，风量15000m3/h。整机噪音79dB。第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备导热油加热工艺流程第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备导热油加热炉一体化电加热炉箱式燃煤加热炉移动卧式燃油加热炉第五章 水刺法加固纤网 5-3 水刺设备导热油加热炉立式燃油加热炉立式固定排燃煤加热炉第五章 水刺法加固纤网 5-4 水刺工艺与产品性能一、产

48、品结构与性能 水刺加固纤网利用高速水射流连续不断地冲击纤维，纤网中纤维在水力作用下相互缠结，因此水刺非织造材料纤网中纤维为柔性缠绕结构。相对而言，针刺加固纤网则为刚性缠绕结构。 托网帘编织结构与纤网单位面积质量及密度的配合可得到各种外观结构效果。 水刺非织造材料的用途不同，对其性能要求也不同。第五章 水刺法加固纤网 5-4 水刺工艺与产品性能柔性缠绕结构第五章 水刺法加固纤网 5-4 水刺工艺与产品性能托网帘编织结构与纤网外观结构效果第五章 水刺法加固纤网 5-4 水刺工艺与产品性能 水刺非织造材料的各种外观结构效果。第五章 水刺法加固纤网 5-4 水刺工艺与产品性能合成革基布用水刺非织造材料

49、的断裂强力(按FZ/T64021.1-2001)单位面积质量M(g/m2)断裂强力(N)M40205040 M 50408050 M 706011070 M 908015090 M 120100200120 M 150120250150 M 180150300M180180350第五章 水刺法加固纤网 5-4 水刺工艺与产品性能合成革基布用水刺非织造材料的撕破强力(梯形法)(按FZ/T64021.1-2001)单位面积质量M(g/m2)撕破强力(N)M4071540 M 50102050 M 70153070 M 90204090 M 1202550120 M 1503065150 M 180

50、4085M18050110第五章 水刺法加固纤网 5-4 水刺工艺与产品性能合成革基布用水刺非织造材料的其它要求(按FZ/T64021.1-2001)单位面积质量偏差率% 6单位面积质量cv值% M706M705厚度偏差mm M 700.0770 M 1500.08M 1500.09热烘尺寸变化率% 150，1min-3180，1min-8第五章 水刺法加固纤网 5-4 水刺工艺与产品性能卫材用水刺非织造材料的断裂强力(按FZ/T64021.2-2001)单位面积质量M(g/m2)断裂强力(N)M3062030 M 4073040 M 5094050 M 60145060 M 70186570

51、 M 802280M8026100第五章 水刺法加固纤网 5-4 水刺工艺与产品性能卫材用水刺非织造材料的其它要求(按FZ/T64021.1-2001)单位面积质量偏差率% 7单位面积质量cv值% M507M505吸水率% M80700M 80500第五章 水刺法加固纤网 5-4 水刺工艺与产品性能纯棉水刺非织造材料与其它非织造材料的对比：采用天然棉纤维。不过敏，残硫含量小于1.0mg%100g，符合FDA标准。各种方法消毒后均无异味。透气好，吸水性强、速度快。 缝线不开裂、不起毛、手感柔软、悬垂性好。无静电。能进行任何方式的灭菌。能自然降解，无需特殊处理，无毒无害。第五章 水刺法加固纤网 5

52、-4 水刺工艺与产品性能二、工艺参数及其对产品结构与性能的影响 水刺加工中的主要的工艺参数有：水刺头数量、水压、水刺距离、喷水孔的直径、喷水孔排列密度、生产速度、托网帘(或转鼓)结构、产品单位面积质量、脱水箱真空度等，这些参数相互关联，影响水刺非织造材料的结构和性能。 此外，纤维原料对产品性能也有较大的影响。第五章 水刺法加固纤网 5-4 水刺工艺与产品性能(一)纤维原料对工艺和产品性能的影响纤维强度水刺非织造材料强度弯曲模量 纤维缠结 细度 纤维缠结长度 纤维缠结纤维卷曲度纤维缠结扁平截面比园截面有更好的纤维缠结效果油剂不利于水过滤第五章 水刺法加固纤网 5-4 水刺工艺与产品性能不同纤维细

53、度、长度及水压下产品的主要机械物理特性密度(g/cm3)比强力(N.m2/100g)10%延伸时纵向应变力(N)50%延伸时横向应变力(N)MD:CDABABABABAB1.7dtex水压低0.0530.07292.6180.68.315.25.119.21.461.47中0.0740.075166.6197.415.317.57.919.51.711.57高0.0720.073187.5210.422.126.79.618.71.781.683.3dtex水压低0.0390.05421.266.01.74.82.14.21.291.41中0.0660.062150.2162.317.510.05.98.92.641.51高0.0750.073176.3190.130.915.95.99.72.221.53第五章 水刺法加固纤网 5-4 水刺工艺与产品性能纤维卷曲度、水压与产品主要物理性能的关