非织造技术与产品(第二章)

第二章非织造用纤维原料纤维在非织造材料中的作用纤维与非织造材料性能的关系纤维选用的原则非织造常用纤维非织造用特种纤维

纤维在非织造材料中的作用纤维作为非织造材料的基本结构纤维作为非织造材料的缠结成分纤维形成非织造材料的粘合部分纤维与非织造材料性能的关系纤维长度及长度分布纤维线密度纤维卷曲度纤维截面形状纤维表面摩擦系数纤维表观性状对非织造材料性能的影响纤维的机械性能(包括断裂强力和伸长、初始模量、弹性恢复性等)纤维的物理机械性能、化学性能对非织造材料性能的影响纤维的吸湿性纤维的热学性能纤维的化学性能纤维选用的原则满足非织造材料使用性能的要求满足非织造材料加工工艺与设备对纤维的要求成网加工对纤维原料的要求纤维长度和线密度纤维加固工艺对纤维原料的要求机械加固：纤维强度、伸长、长度、细度、表面形态、表面的摩擦因素、截面形状和静电特性等；化学加固：纤维的吸湿、纤维长度、线密度、截面形状、表面形态、粘合剂的粘合效果和耐热性；热粘合加固中的粘合介质纤维：热熔温度、时间、热熔后纤维形态的变化；热粘合加固中作为主题结构的纤维：耐热性、热收缩性、受热后机械特性的变化。性价比的平衡及其它环境资源方面的要求非织造常用纤维棉纤维天然转曲（ConvolutionsorTwists）纵向形态（Longitudinal

Morphology）含水的棉纤维干燥的棉纤维无反向反向棉纤维中天然转曲方向的改变。可在偏光显微镜下观察消光带出现的次数来测定，细绒棉反向次数为10-17次/cm。反向（reversals）反向两边纤维的断裂腰圆形（kidney-beanshapes）双边结构（bilateralstructure）横截面形态形态（Cross-section

Morphology）棉纤维的层结构外皮（cuticle）初生胞壁（primarywall）过渡层（transitionlayer）次生胞壁（secondarywall）中腔（lumen）层结构（Layeredstructures）初生层（Primarylayer）外皮（cuticle

）：胶质（pectin）、蛋白质（protein）、矿物质（mineralmatter）和蜡（wax）。防水作用初生胞壁（primarywall）和过渡层（transitionlayer）：网状原纤。保护次生壁，防止次生壁微纤侧向分离初生壁和过渡层微纤的排列初生壁微纤的排列初生胞壁外直径：陆地棉18m，海岛棉15m；初生胞壁厚度为0.1-0.2m，占纤维重量的2.5%-2.7%，微纤与纤维轴的夹角为70或90o。靠近初生层处次生胞壁微纤与纤维轴间的夹角为45oC靠近中腔处次生胞壁微纤与纤维轴平行次生层（Secondarylayer）次生层组分：全纤维素。棉纤维的主体靠近初生层处，次生层中微纤与纤维轴夹角为45o,越靠近中腔夹角越小，靠近中腔处微纤与纤维轴几乎平行溶胀后棉纤维次生胞壁的日轮层结构中腔（lumen）棉纤维停止生长后，胞壁内遗留下来的空隙物理性能：回潮率为7%～8%，断裂强度为2.6～4.3cN/dtex，断裂伸长率为3%~7%，不软化，不熔融；化学性质：不耐酸，较耐碱，一般不溶于有机溶剂，120oC下5h后变黄，150oC时会明显氧化分解，阻燃性差，耐日光性好。棉纤维在非织造材料中主要用于医用卫生材料、用即弃产品、保暖絮片、鞋帽衬基材料、防水材料、絮垫。韧皮纤维（软质纤维）：苎麻（Ramie）、亚麻（Flax）、黄麻（Jute）和洋麻（Kenaf）等。麻纤维物理性能：回潮率高；苎麻的断裂强度为4.9～5.7cN/dtex，断裂伸长率为1.5%～2.3%；亚麻的强力为5.28～6.16cN/dtex，断裂伸长率为约3%；麻类中黄麻的回潮率最高。化学性能：热稳定性略好于棉，其它类似棉纤维；叶纤维（硬质纤维）：剑麻（sisal）和蕉麻（abaca）等。叶纤维（硬质纤维）：剑麻（sisal）和蕉麻（abaca）等。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。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。主要用于吸湿性产品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。羊毛天然卷曲羊毛呈自然卷曲状态，这有助于改善其纺纱性能，增强织物的手感弹性和保暖性。摩擦性能和缩绒性羊毛具有低强度、高伸长的特点，纤维断裂强度仅为1.15～1.59cN，断裂伸长率却高达35%～50%，羊毛具有较强的弹性回复能力，即弹性好，另外羊毛的吸湿性强、保暖性好、不易沾污、光泽柔和。主要用于生产高级地毯、毡等。蚕丝丝纤维很细，单纤维细度平均在14～17m，平均线密度为1.1～1.4dtex，桑蚕丝长度一般在650～1200m。桑蚕丝的公定回潮率为11%，吸湿使丝纤维断裂强度下降，断裂伸长率增大，弹性回复能力变小。丝纤维具有高强度、高伸长的力学特性，桑蚕丝的断裂强度为3.0～3.5cN/dtex，断裂伸长率为15%～25%。丝纤维光泽柔和、优雅、高贵、明亮，具有其他纤维所不可比你的美丽光泽。丝纤维相互摩擦会产生一种悦耳的声觉效应，被称为“丝鸣”。蚕丝纤维的光泽、丝鸣是构成丝绸产品独特风格的重要因素。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。废丝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。再生纤维素纤维粘胶纤维（Viscose）20%NaOH物理性能：密度为1.52g/cm3，回潮率为13%，吸湿膨胀率大，可达50%～140%，强度低，为1.6～2.7cN/dtex，断裂伸长率为16%～22%，湿强远低于干强，制品的耐磨、耐疲劳性差。化学性能：和棉类似。医卫材料、揩布等LyocellLyocell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”。

合成革基材和医用卫生材料聚酰胺纤维（Polyamide，PA）聚酰胺6纤维聚酰胺66纤维短纤维长丝短纤维长丝普通强力普通型强力型熔融温度（℃）210～215255干态断裂强度（cN/dtex）3.8～6.24.2～5.65.6～8.43.1～6.22.6～5.35.2～8.4湿态断裂强度（cN/dtex）3.2～5.53.7～5.25.2～7.02.6～5.42.3～4.94.5～7.0干态断裂伸长率（%）25～6028～4516～2516～6625～6516～28湿态断裂伸长率（%）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弹性回复率（%）95～100（伸长率为3%时）100（伸长率为4%时）聚酰胺纤维的物理机械性能物理性能：耐疲劳性能居常见纤维之首，初始模量较低，伸长量大，回潮率高，玻璃化转变温度低；化学性能：耐碱不耐酸，耐热性差，耐光性差；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。聚酯纤维（Polyester）PET短纤维长丝普通型强力型熔融温度（℃）255～265玻璃化转变温度（℃）69～81密度（g/cm3）1.38初始模量（cN/dtex）22～2479.2～140断裂强度（cN/dtex）4.2～5.73.8～5.35.5～7.9断裂伸长率（%）35～5020～327～17弹性回复率（%）（伸长率为3%时）90～9595～100PET纤维的物理机械性能物理性能：回潮率为0.4%～0.5%，弹性回复性好，纤维模量高，刚度大；化学性能：耐酸不耐碱，耐热性好；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。聚丙烯纤维（Polypropylene，PP）短纤维长丝软化温度（℃）145～165熔融温度（℃）160～177断裂强度（cN/dtex）2.6～5.72.6～7.0干态断裂伸长率（%）20～8020～80初始模量（cN/dtex）18～3516～35弹性回复率（%）（伸长率3%时）96～10096～100聚丙烯纤维的物理机械性能物理性能：密度低，为0.90～0.91g/cm3，回潮率低，为0.05%，机械性能优良；化学性能：化学稳定性好，耐光性差；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。聚乙烯醇缩甲醛纤维（PVA）

缩甲醛度为30%～50%物理性能：近似于棉纤维，密度为1.26～1.30g/cm3，回潮率高为5%左右，机械性能较其它合成纤维差，但较棉好；化学性能：耐碱不耐强酸，耐日晒性差；主要产品有油毡基材、过滤材料、衬里材料、医用卫生材料、劳动保护材料及土工合成材料。其水溶性维纶制成的刺绣基材已被广泛应用于服装、装饰领域。短纤维长丝普通型强力型普通型强力型软化温度（℃）220～230干态断裂强度（cN/dtex）4.0～5.76.0～7.52.6～3.55.3～7.9湿态断裂强度（cN/dtex）2.8～4.64.7～6.01.9～2.84.4～7.0干态断裂伸长率（%）12～2611～1717～229～22湿态断裂伸长率（%）12～2611～1717～2510～26初始模量（cN/dtex）22～6262～9253～7962～158弹性回复率（%）（断裂伸长率为3%时）70～8572～8570～9070～