干法非织造布课件-第一章 概述(干法非织造布)

第一章概述（干法非织造布）

§1-1干法非织造布的分类§1-2干法非织造用纤维及其主要性能§1-3干法非织造工艺特点§1-4干法非织造布的发展一、干法非织造布分类干法非织造布短纤梳理成网的方法虽然聚合物纺丝成网比重在增大，但干法依旧占60%-80%的比重产品品种多，应用范围广干法非织造布的分类按照加固方法分为三类：机械加固法针刺法、水刺法、缝编法、毡缩法化学粘合加固法喷洒法、饱和浸渍法、泡沫浸渍法、印花法、溶剂法热粘合加固法：热轧粘合法、热风粘合法、超声波粘合法一、纤维作为非织造材料的主体成分在粘合法非织造材料、针刺法非织造材料、水刺法非织造材料、纺丝成网法等非织造材料中，纤维以网状构成非织造材料的主体，纤维在这些非织造材料中的比重要占到一半以上甚至百分之百。

纤维在非织造材料中的作用二、纤维作为非织造材料的缠结成分

在针刺法非织造材料、水刺法非织造材料以及无纱线纤网型缝编法非织造材料中，部分纤维以纤维束锲柱形式或线圈状结构起加固纤网的作用。纤维在非织造材料中的作用三、纤维作为非织造材料的粘合成分在大多数热粘合非织造材料中，加入纤网的热熔性纤维在热粘合时全部或部分熔融，形成纤网中的热熔粘合加固成分。

在溶剂粘合法非织造材料中，部分纤维在溶剂作用下溶解或膨润，起到与其它纤维相互粘合的作用。纤维在非织造材料中的作用四、纤维既作非织造材料的主体，同时又作非织造材料的热熔粘合成分

纤维在非织造材料中的作用

在双组份纤维热熔粘合法非织造材料中，双组份纤维的高熔点组份(通常为芯)作为非织造材料的主体，低熔点组份(通常为壳)在纤维交叉处熔融粘结，由此，双组份纤维既作非织造材料的主体，同时又作非织造材料的热熔粘合成分。

一、天然纤维与化学纤维的比较：

多数化学纤维的物理机械性能高于天然纤维。天然纤维和部分化学纤维具有可降解性。化学纤维含杂少，可简化纤维准备工序。差别化、功能性的化学纤维可满足非织造材料的特殊要求。化学纤维细度、长度的一致性较好，并可按非织造生产工艺的要求进行控制。纤维选用的原则纤维原料对非织造材料性能的影响纤维类型积极作用消极作用聚酯变形回复性良好，热定型性良好，耐磨性强，弹性高，干湿强度高，快干，电绝缘性强。起球倾向大，易产生静电荷积聚，不耐碱。聚丙烯耐磨性好，变形回复性好，耐腐蚀性强，耐化学性好，防霉，价廉，比重小。易老化，不吸湿，染色困难。聚酰胺干、湿强度高、耐沾污性好，快干，弹性高、耐磨性强。耐光度差，起球倾向大，不耐酸。聚乙烯醇有一定吸湿性，耐磨性强，强度高，耐碱性较强。染色较困难聚丙烯腈弹性强，手感柔软，蓬松度好，日晒牢度高，耐磨性强，耐化学性强，保暖性强。易起球粘胶纤维干强度高，悬垂性优良，吸湿性强，不起球，易清洁。湿强度低棉耐磨性较强，干、湿强度较高，手感柔软，易粘合，吸湿性好。弹性差，变形回复性差，易折皱，纤维均匀性差。羊毛蓬松度高，弹性强，手感柔软，保暖性强，吸湿性强。有起球现象，耐磨性差。二、纤维选用的原则

(一)非织造材料的性能要求如强度、工作温度、老化性能、耐化学品性能、颜色等。(二)工艺与设备的适应性包括气流成网、梳理机、热粘合工艺等。纤维静电电位序列：羊毛、聚酰胺、粘胶、棉、丝、醋酸纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维、聚乙烯纤维、聚四氟乙烯纤维。静电电位差别大的纤维相混，可减少静电。(三)产品的成本采用价值工程原理，以最小的成本实现产品的功能。三、按非织造材料的用途选择纤维原料

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，羊毛纤维一般分为以下三大类：(1)天然纤维

包括棉、木棉、椰壳纤维、甲壳质纤维、海藻纤维、苎麻、黄麻、亚麻、羊毛、丝等。(2)化学纤维

包括粘胶、聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈及其它纤维。(3)无机纤维

包括玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、陶瓷纤维、石棉纤维等。非织造常用纤维

一、聚丙烯纤维定义：由聚丙烯熔融纺丝制得，又称丙纶，简写为PP。性能：断裂强度2.6~5.7cN/dtex，断裂伸长20~80%，初始模量18~35cN/dtex，密度为0.90~0.91g/cm3(相当聚酰胺的80%，聚酯的70%)，软化点140~150℃，熔点163~175℃左右，制成产品后比较厚实，干和湿强度好，耐磨性好，不起球，变形回复性好，耐化学品好，耐霉性好，绝缘性好，吸湿性极低，无毒性，表面虹吸作用强，不耐日晒。用途较广，如土工合成材料、地毯、手术衣、手术罩布、婴儿尿片和妇女卫生巾包覆材料、吸油材料、过滤材料、保暖材料、隔音材料、揩布等。非织造常用纤维

二、聚酯纤维定义：化学名称为聚对苯二甲酸乙二酯，又称涤纶，简写为PET或PES。性能：断裂强度4.2~5.7cN/dtex，断裂伸长35~50%，初始模量22~44cN/dtex，密度为1.38g/cm3，软化点235~240℃，熔点256℃左右，变形回复性好，耐磨性好，弹性好，强力高，绝缘性好，易起球，易产生静电，耐酸不耐强碱，老化性能较好。非织造工艺中常用截面为圆形、三角形、扁带形、中空圆形等，通常适用于绝缘材料、保暖絮片、墙布、服装衬基布、屋顶防水材料、土工合成材料等。高收缩聚酯纤维三、聚酰胺纤维定义：通常由聚酰胺6熔融纺丝制得，又称尼龙纤维，简写为PA。性能：断裂强度3.8~6.2cN/dtex，断裂伸长25~60%，湿态断裂强度3.2~5.5cN/dtex，湿态断裂伸长27~63%，初始模量7~26cN/dtex，密度为1.14g/cm3，软化点180℃，熔点220℃左右，综合性能良好，弹性好，悬垂性好，价格高，易起球起毛，耐日晒牢度差，耐碱不耐强酸，摩擦系数大。主要用于服装衬基布、造纸毛毯、地毯、合成革基布、抛光材料等。四、聚乙烯醇纤维定义：湿纺制得的聚乙烯醇缩甲醛纤维，又称维纶。性能：断裂强度4.0~5.7cN/dtex，断裂伸长12~26%，湿态断裂强度2.8~4.6cN/dtex，湿态断裂伸长12~26%，初始模量22~62cN/dtex，密度为1.26~1.30g/cm3，干态软化点220~230℃，水中软化点110℃左右，干强好，湿强低，耐磨性好，耐碱性好，吸湿性较好，弹性较差，染色较困难，不耐强酸。与聚丙烯纤维混和后可生产土工合成材料，水溶性纤维可用于绣花基布、用即弃材料等。五、聚丙烯腈纤维定义：由丙烯腈和其它单体共聚而成，湿纺或干纺成形。性能：断裂强度2.5~4.0cN/dtex，断裂伸长25~50%，湿态断裂强度1.9~5.5cN/dtex，湿态断裂伸长25~60%，初始模量22~55cN/dtex，密度为1.17g/cm3，软化点190~240℃，分解点280~300℃，强力较高，弹性好，耐光性好，染色性好，蓬松性较好，易起毛起球，耐磨性较差。主要用于生产保暖絮片、人造毛皮、毛毯等。六、棉纤维性能：纤维细度一般为1~2dtex，长度为25~36mm，断裂强度2.6~4.3cN/dtex，断裂伸长7~12%，湿态断裂强度2.9~5.6cN/dtex，初始模量60~82cN/dtex，分解点150℃，截面为中空肾状，纵向自然卷曲，吸湿性很好，湿强力比干强力高10%左右。棉纤维含有较多的杂质，除杂脱漂后可用于医卫非织造材料，白度应大于80%，残硫量应小于8mg/100g。七、粘胶纤维定义：由纤维素组成，湿纺成形，简写为VIS。性能：

断裂强度2.2~2.7cN/dtex，断裂伸长16~22%，湿态断裂强度1.2~1.8cN/dtex，湿态断裂伸长21~29%，初始模量26~62cN/dtex，密度为1.5~1.52g/cm3，分解点150℃，强力较低，吸湿性良好，不起球，湿强力更低，耐磨性差，弹性较差，手感较差。粘胶纤维已开发出许多新品种，如高卷曲、高湿强、高吸湿等，常用于医卫材料，和其它纤维混和后用于服装衬基布、合成革基布、食品过滤材料等。奥地利Lenzing公司粘胶纤维生产流程八、麻纤维苎麻纤维性能：纤维细长，断裂强度4.9~5.7cN/dtex，断裂伸长1.5~2.3%，湿态断裂强度5.1~6.8cN/dtex，湿态断裂伸长2.0~2.4%，初始模量176~220cN/dtex，吸湿性很好，刚性好，硬挺性好，但抱合力较小。主要用于生产地毯基布、抛光材料、衬里和建筑用隔音隔热材料等。黄麻纤维大麻纤维九、羊毛纤维

性能：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%，初始模量8.5~22cN/dtex，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，但价格高。主要用于生产高级地毯、造纸毛毯等。十、Lyocell纤维

采用溶剂法生产的一种新型的纤维素纤维，纤维素直接溶解在有机溶剂中，经过滤、脱泡等工序后挤压纺丝，凝固后成为纤维素纤维，具有完整的圆形截面和光滑的表面结构，具有较高的聚合度。

Lyocell纤维既具有纤维素的优点，如吸湿性、抗静电性和染色性，又具有普通合成纤维的强力和韧性。其干强达到4.2cN/dtex，与普通聚酯纤维相近，湿强仅比干强低15%左右，仍保持较高的强度。该纤维生产时不污染环境，自身可生物降解，故可称为“绿色纤维”。Lyocell纤维的性能对比

Lyocell纤维非织造材料的性能对比。十一、椰壳纤维长度为15~33cm，直径为0.05~0.3mm，刚度大，弹性好。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。十二、蚕丝具有良好的伸长、弹性和吸湿性，细而柔软、平滑、光泽好等优点。非织造工业中仅用其丝绢下脚料生产一些特殊的湿法和水刺非织造材料。十三、废纤维包括棉纺厂的皮辊花、粗纱头、梳棉抄斩花、精梳落棉、短绒，毛纺厂的落毛、精梳短毛，麻纺厂的苎麻落麻以及化纤厂的废丝、再纺纤维等，还包括服装裁剪边角料与旧衣等进行布开花处理形成的废纤维。废纤维主要用于填料、包装材料、隔音隔热材料、絮垫等产品。一、可溶性粘结纤维可溶性粘结纤维在热水或水蒸汽中产生软化、熔融现象，干燥后使纤网内纤维之间粘合。该类纤维通常由多种聚合物共聚而成，如日本开发的EfpakalL90纤维为50%聚氯乙烯与50%聚乙烯醇共聚，在90℃热水中聚乙烯醇部分溶解，而聚氯乙烯部分软化、粘合。德国Enka公司的N40纤维为共聚酰胺，在过热蒸汽或190℃干燥热风中可熔融。非织造用特种纤维

二、热熔粘结纤维熔融纺丝制成的合成纤维均可作为热熔粘结纤维用于热粘合法非织造材料的生产。但某些纤维的熔点较高，生产能耗大，热收缩大，不适合作热熔粘结纤维。由此国内外先后开发了一些低熔点的热熔粘结纤维。对低熔点的热熔粘结纤维的要求：熔点低软化温度范围大热收缩小纤维类别粘合温度℃纤维类别粘合温度℃低密度聚乙烯85～115Kodel410(Eastman)85～170高密度聚乙烯126～135Dacron927,923,920(Dupont)160～180聚丙烯140～170Unitika2000,3300,4000110～200聚氯乙烯115～160HeterofilPA(ICI)双组份220～230共聚酰胺110～140Trevira813(Hoechst)210～225聚酰胺6170～225HeterofilPES(ICI)双组份170～230聚酰胺66220～260ESFaser(Chisso)双组份120～150聚酯230～260Unitika2080,3380,4080双组份110～200常用热熔纤维及其粘合温度

三、双组份纤维双组份纤维又称复合纤维，采用两种聚合物同时通过复合纺丝孔成形。常见结构形式有4种：并列式(sidebyside)芯壳式(mantle/core)非连续纤维芯壳式(shortfibresinamatrix)长丝芯壳式(fibresofunlimitedlength)非织造工艺中使用的双组份纤维有ES纤维、海岛型纤维和桔瓣型纤维。ES纤维是一种性能优异的热熔粘结纤维，在纤网中既作主体纤维，又作粘合纤维，由日本Chisso公司开发，国内已有生产。海岛型纤维和桔瓣型纤维经化学或机械的方法可形成超细纤维。

ES纤维由聚丙烯和高密度聚乙烯复合而成，其中高密度聚乙烯作为热熔粘结成分，有芯壳式和并列式两种结构，常用结构为芯壳式，主要性能如下：细度1.5d组份分离特性不可分离断裂强度2.5~3.5g/d断裂伸长40~120%卷曲度0.1~13转/英寸含湿率＜1%(RH60%，20℃)软化点110~120℃(HDPE)/150~160℃(PP)熔点130℃(HDPE)/163℃(PP)热收缩率＜5%

热熔粘合非织造材料采用ES纤维的优点为：改善非织造材料的结构，纤网内纤维交接点产生有效、均匀的粘合作用非织造材料强力高热熔粘合的温度范围宽，生产过程容易控制产品手感柔软能耗低，生产率高ES纤维生产的非织造材料的用途种类单位面积质量(g/m2)密度(g/cm3)用途热轧、热熔薄型10～500.23～0.27尿布、卫生巾面料，包装材料，湿巾热熔50～10000.02～0.2絮片，过滤材料，吸油毡，土工布，农业丰收布，汽车地毯针刺热熔100～20000.07～0.32湿法10～2000.2～0.4尿布面料，揩布，湿巾模压法－0.07～0.32帽料，成型过滤材料，排水材料

热熔粘合时，纤网中的ES纤维含量必须超过50%，薄型产品可采用100%的ES纤维。5075100热熔纤维含量(%)7050250其它纤维含量(%)8642断裂强度(kg/5cm)聚乙烯与PETPP与PETES与PETES与PPES与VIS四、超细纤维

超细纤维通常是指纤维细度在0.44dtex(0.4d)以下的纤维。超细纤维生产方法主要有：采用复合纺丝技术先制得双组份复合纤维，通常为海岛型纤维和桔瓣型纤维，然后分离双组份，形成超细纤维。对于海岛型纤维，采用溶解法溶去“海”组份，留下的“岛”组份即为超细纤维，细度可达到：0.0011~0.11dtex(0.001~0.1d)对于桔瓣型纤维，可采用机械方法分离两组份，分离后两组份均为超细纤维，细度可达到：0.11~0.44dtex(0.1~0.4d)

桔瓣型纤维也可采用碱减量处理方法，其中一个组份(通常是聚酯)被溶去。采用熔喷非织造技术，直接得到由超细纤维构成的非织造材料，平均纤维直径为2~5μm。桔瓣型纤维机械分裂桔瓣型纤维碱减量处理桔瓣型纤维海岛型纤维碱减量处理海岛型纤维五、高性能纤维具有高性能的特种纤维，如碳纤维、芳纶等。芳纶1313，商品名Nomex，强度4.84cN/dtex，模量132cN/dtex，断裂伸长17%，最高使用温度204℃。芳纶1414，商品名Kevlar，强度19.36cN/dtex，模量440cN/dtex，断裂伸长4%，最高使用温度232℃。聚苯并咪唑纤维，商品名PBI，强度4.27cN/dtex，模量137cN/dtex，断裂伸长10%，最高使用温度560℃。聚砜酰胺纤维，商品名芳砜纶，强度3.8cN/dtex，模量54cN/dtex，断裂伸长17%，最高使用温度200℃。聚四氟乙烯纤维，商品名氟纶，强度1.75cN/dtex，模量13.2cN/dtex，断裂伸长25%，最高使用温度280℃。碳纤维(PAN)，强度1961~7061N/mm2，模量226~686kN/mm2，断裂伸长25%，熔点或分解点为2000～3500℃。六、功能性纤维与高性能纤维不同之处是，高性能纤维强调耐高温、热稳定性以及高强度等性能，而功能性纤维强调使用功能，如：导电抗紫外线抗菌除臭吸收太阳能具有抗菌性能无抗菌性能七、无机纤维(一)玻璃纤维圆截面，最大直径为18μm，实际应用主要为8～12μm，相当于1.2~2.8dtex。生产超细过滤材料时，可采用1～3μm的玻璃纤维。玻璃纤维表面光滑，刚性大，易断，碎屑会引起人体皮肤过敏，因此要注意生产劳动保护。玻璃纤维非织造材料常用于过滤材料、隔音材料、绝热材料以及复合材料的基材等。玻璃纤维纤网结构成网不均的玻璃纤维纤网结构纤维细度的比较

纤维素纤维玻璃纤维熔喷纤维玻璃纤维非织造材料的过滤效率熔喷非织造材料的过滤效率梳理成网非织造材料的过滤效率纤维素纤维非织造材料的过滤效率(二)陶瓷纤维即硅酸盐纤维，其特点是强力高，具有优良的耐热性，耐化学性，较柔软，有可纺性。目前已商业化生产的陶瓷纤维主要有碳化硅(SiC)和Si-Ti-C-O两种。陶瓷纤维梳理成网比较困难，通常采用湿法成网＋针刺或水刺等方法加固。(三)金属纤维由金属棒拉伸而成，生产成本极高。常用碳钢纤维的直径为75～250μm。

不锈钢纤维制成的非织造材料可用作耐高温过滤材料。纤网中混入少量的金属纤维(占纤维总重的0.5～1.0%)，可获得永久的抗静电效果。不锈钢纤维毡与不锈钢粉末烧结材料、青铜粉末烧结材料的结构比较

青铜粉末烧结材料

不锈钢纤维毡

不锈钢粉末烧结材料

不锈钢纤维毡的性能导电性耐高温耐腐蚀高温过滤防静电电磁屏蔽八、木浆纤维木浆纤维系来自木材的天然纤维素纤维。70年代初美国首先利用木浆纤维中的绒毛浆短纤维制造一次性卫生用品(妇女卫生巾、婴儿尿片)，因吸湿性良好和成本较低，产量急剧上升。干法造纸和水刺非织造工艺近年来发展迅速，也采用了大量的木浆纤维。木浆纤维的原料为原木，其中含有43～45％的纤维素，27～30％半纤维素，20～28％木质素与3～5％的天然可提取物。绒毛浆纤维与造纸用木浆纤维的主要差别：绒毛浆纤维平均长度为2mm，造纸用木浆纤维平均长度为1mm。造纸用木浆纤维中可提取物的残留量较大，影响其吸湿性。造纸用木浆纤维通常含水率较大，而且湿度变化较大，由此造成相应的非织造工艺不稳定。九、卷曲中空纤维轴向有管状空腔的化学纤维称为中