非织造学课件

第二章非织造用纤维原料授课学时6学时教学目的1.了解纤维与非织造材料性能的关系。2.了解纤维选用原则、常用纤维。2第一节化学纤维基础第二节纤维在非织造材料中的作用第三节纤维与非织造材料性能的关系第四节纤维选用的原则第五节非织造常用纤维第六节非织造用特种纤维3本章专业词汇天然纤维-naturalfibre、植物纤维-plantfiber种子毛纤维-seedfibre、棉花-cotton、木棉-kapok韧皮纤维-bastfiber、亚麻-flax、大麻-Hemp、苎麻-Ramie、黄麻-Jute、叶纤维-leaffibre、剑麻-sisalhemp、蕉麻-Manilahemp、果实纤维-fruitfibre、椰子纤维-coconutfibre

动物纤维-animalfibre、毛发-hair、羊毛-wool、兔毛-rabbithair、鸵毛-camelhair柞蚕-tussahsilk、桑蚕丝-mulberrysilk矿物纤维-mineralfiber、石棉-asbestosfiber

4人造纤维-man-madefibre、金属纤维-metalfiber

无机纤维-inorganicfiber、玻璃纤维-glassfiber

岩石纤维-stonefiber、矿渣纤维-slagfiber人造纤维素纤维-Man-madecellulosefibre粘胶纤维-viscose、纤维素酯纤维-Celluloseacetate-fiber二醋酯纤维-two-acetatefiber

三醋酯纤维-three-acetatefiber玉米蛋白纤维-cornproteinfiber大豆蛋白纤维-peaproteinfiber

5合成纤维：syntheticfibreORchemicalfiber聚酯纤维(聚对苯二甲酸二甲酯)-涤纶(PET)用T表示。(polyethyleneterephthalate：polyester)聚酰胺纤维：锦纶(PA)用N表示。又叫耐纶，尼龙。(polyamide,Nylon)聚丙烯腈纤维:腈纶(PVN)用A表示，国外称“奥纶”。(polyacrylonitrile,Acrylic)聚烯烃纤维:丙纶(PP)(Isotacticpolypropylene)聚氨酯纤维:氨纶(OP)(polyruethaneelastomericfiber：spandex)聚乙烯醇缩醛纤维:维纶(PVA)V

(vinylon)聚氯乙稀：氯纶（PVC）(chlorofibre,polyvinylchloridefibre)6纤维原料特性与产品性能的关系织物性能---织物结构纱线性能----纱线结构原料性能非织造材料性能----非织造材料结构原料性能7一、世界化学纤维工业的发展概况1．天然高分子加工2．合成纤维

二、我国化学纤维工业的发展概况

第一阶段，即起步阶段（1956～1965年）第二阶段，即奠基阶段（1966～1980年）第三阶段，即发展阶段（1981年开始）第一节化学纤维基本知识8三、纺织纤维纤维：柔软细长，长度与直径之比大于1000﹕1（纺织用）天然纤维：直接用于纺织加工的纤维化学纤维：用天然或合成高聚物为原料，经过化学方法和机械加工制成的纤维纺织纤维天然纤维（Naturalfiber）：如棉、麻、羊毛、蚕丝等化学纤维（Chemicalfiber）：涤纶、锦纶、腈纶、黏胶纤维等9常见天然纤维1、棉纤维棉纤维纵向图棉纤维截面图10PlantRettingStrippingRawJuteRootCuttingWeaving

TraditionalProductsSelection2、麻纤维

DiversifiedProductsWeaving

113、羊毛纤维124、蚕丝

135、化学纤维涤纶：POY（预取向丝）FDY（全拉伸丝）DTY（拉伸变形丝）毛条红色涤纶短纤防羽绒涤纶短纤14锦纶：POYFDYDTY短纤锦纶黑DTY腈纶：短纤毛条丝束15黏胶纤维：增白黏胶长丝有色黏胶长丝黏胶玻璃纸长束黏胶纤维黏胶短纤有色黏胶短纤维纶：维纶短纤16氨纶：长丝包芯线包覆纱（单包）包覆纱（双包）包芯纱合捻纱铜氨纤维：醋酯纤维：17四、化学纤维的分类（一）按原料来源分类再生纤维(Regeneratedfibre)合成纤维(Syntheticfibres)1．再生纤维再生纤维是以天然的高聚物为原料，经化学处理和机械加工而制得的纤维，其纤维的化学组成与原高聚物基本相同。18再生纤维再生纤维素纤维：用棉短绒、木材、甘蔗渣、芦苇等天然纤维素为原料制成的纤维或以醋酸纤维素酯为纤维素的纤维。例如：黏胶纤维、醋酯纤维(acetatefibre)、Lyocell纤维、竹浆纤维和铜氨纤维(cuprammoniumfibre)等再生蛋白质纤维：用大豆、牛奶、花生等天然蛋白质为原料制成的、组成成分仍为蛋白质的纤维。例如大豆纤维、酪素纤维和花生纤维等192．合成纤维合成纤维是以石油、煤、天然气及一些农副产品等天然的低分子化合物为原料，经一系列化学反应，合成高分子化合物，再经加工而制得的纤维。合成纤维聚酯纤维（涤纶）聚酰胺纤维（锦纶）聚丙烯腈纤维（腈纶）聚乙烯醇缩甲醛纤维（维纶）聚丙烯纤维（丙纶）聚氯乙烯纤维（氯纶）聚氨酯弹性纤维（氨纶）20（二）按形态结构分类长丝（Continuousfilament）短纤维（Staplefibre）1．长丝在化学纤维制造过程中，纺丝流体（熔体或溶液）经纺丝成型和后加工工序后，得到的长度以千米计的纤维称为化学纤维长丝。按形态结构分类21化纤长丝单丝：长度很长的连续单根纤维复丝：捻丝：复捻丝：帘线丝：变形丝：两根或两根以上的单丝并合在一起组成的丝条。化学纤维的复丝由8～100根以下单纤维组成。复丝加捻成为捻丝。两根或两根以上的捻丝再合并加捻成为复捻丝。由一百多根到几百根单纤维组成，用于制造轮胎帘子布的丝条，称为帘线丝。化学纤维原丝经过变形加工使之具有卷曲、螺旋、环圈等外观特性而呈现蓬松性、伸缩性的长丝称为变形丝。变形丝又分弹力丝、膨松丝和低弹丝，其中最多的是弹力丝。222．短纤维化学纤维的产品被切断成几厘米至十几厘米的长度，这种长度的纤维称为短纤维。根据切断长度分类棉型纤维（Cottontypefibre）：

长度约为30～40mm，线密度为1.67dtex左右，纤维较细，类似棉花；毛型纤维（Wooltypefibre）:

长度约为70～150mm，线密度为3.3～7.7dtex，纤维较粗，类似羊毛；中长纤维（Midfibre）:

长度约为51～76mm，线密度约为2.2～3.3dtex，介于棉型和毛型之间。23（三）按纤维制造方法分类

熔体纺丝纤维干法纺丝纤维湿法纺丝纤维熔体纺丝是高分子熔体从喷丝孔压出，熔体细流在周围空气（或水）中凝固成丝的方法；干法纺丝是高分子浓溶液从喷丝孔压出，形成细流，在热空气中溶剂迅速挥发而凝固成丝的方法；湿法纺丝是高分子浓溶液由喷丝孔压出，在凝固浴中固化成丝的方法。按纤维制造方法分类24单组分纤维多组分纤维同一种高聚物组成的纤维由两种或两种以上高聚物组成的纤维

如各组分沿纤维轴向有规则地排列并形成连续的界面的纤维，称为复合纤维；如各组分随机分散或较均匀混合的纤维，则称为共混纤维。

（四）按照单根纤维内的组成分类按照单根纤维内的组成分类25（五）按纤维性能差别分类差别化纤维(Differentialfibre)功能纤维(Functionalfibre)高性能纤维(High-performancefibre)按纤维性能差别分类26五、化学纤维的命名根据我国有关部门规定，人造纤维的短纤维一律叫“纤”（如粘纤、富纤），合成纤维的短纤维一律叫“纶”（如锦纶、涤纶）。如果是长纤维，就在名称末尾加“丝”或“长丝”（如黏胶丝、涤纶丝、腈纶长丝）。27六、化学纤维的主要品种

28七、化学纤维的生产方法概述

化学纤维的制造可概括为以下四个工序：原料制备纺丝流体（液）制备化学纤维的纺丝成型化学纤维的后加工（一）、原料制备再生纤维由天然高聚物经化学加工制造而成，其原料制备过程是将天然高分子化合物经一系列的化学处理和机械加工，提纯去除杂质。合成纤维以石油、煤、天然气及农副产品等低分子为原料制成单体后，经过化学聚合，聚合而成具有一定官能团、一定平均分子量和分子量分布的线型聚合物，然后再制成纤维。由于聚合方法和聚合物的性质不同，合成的聚合物可能是熔体状态或溶液状态。29（二）、纺丝熔体（液）的制备纺丝液的制备熔体法纺丝熔体溶液法纺丝溶液几种主要成纤高聚物的热分解温度和熔点301.纺丝熔体的制备高聚物的熔点低于其分解温度的，采用将高聚物熔融成流动的熔体（纺丝熔体）进行纺丝（如涤纶、锦纶、丙纶等）。熔体纺丝法用于工业生产有两种实施方法：一是熔体直接纺丝；另一种是切片纺丝。2.纺丝溶液的制备采用溶液纺丝法时，纺丝熔液的制备有两种方法：一是直接利用聚合后得到的聚合物溶液作为纺丝原液，称为一步法；二是将聚合物溶液先制成颗粒状或粉末状的成纤聚合物，然后再溶解，以获得纺丝液，称为二步法。31八、化学纤维的纺丝成型

将纺丝熔体或溶液，用纺丝泵（或称计量泵）连续、定量而均匀地从喷丝头的喷丝孔中压出，呈液体细丝状，再在适当介质中固化成细丝，这一过程称为纺丝，这是化学纤维生产的核心工序。常用的纺丝方法根据纺丝流体制备的方法和液体细丝固化的方法不同，分为熔体纺丝和溶液纺丝两类。熔体纺丝熔体纺丝是将成纤高聚物熔体经纺丝喷丝头流出熔体细流、在周围空气（或水）中冷却凝固成型的方法。如涤纶、锦纶、丙纶等采用熔体纺丝方法制得。此法流程短、纺丝速度高、纺丝速度一般为900～1200m/min，高速纺丝可达3600m/min以上，成本低，但喷丝板孔数较少，长丝1～150孔，短纤维一般为300～800孔，高的可达1000～2600孔，甚至更多。若用常规圆形喷丝孔，则纺得的纤维截面大多为圆形；采用异形喷丝孔，则纺得的纤维截面为异形。该法适用于能熔化、易流动、不易分解的高聚物。32溶液纺丝溶液纺丝分为湿法纺丝和干法纺丝

湿法纺丝是将高聚物在溶剂（无机、有机）中配成纺丝溶液后经喷丝头流出细流，在凝固浴中凝固成型的方法。腈纶、维纶、黏胶纤维、氯纶等可以采用湿法纺丝方法制得。此法喷丝板孔数较多，一般为4000～20000，高的可达5万孔以上。但纺丝速度低，约为50～100m/min。由于液体凝固剂的固化作用，虽然仍是常规圆形喷丝孔，但纤维截面大多不呈圆形，且有较明显的皮芯结构。该法适用于不耐热、不易熔化但能溶于某一种溶剂中的高聚物。

干法纺丝是将纺丝溶液经喷丝形成细流，溶剂被加热介质（空气或氮气）挥发带走的同时，使得高聚物凝固成丝的方法。腈纶、维纶、氯纶、氨纶、醋酯纤维等可以采用干法纺丝。干法纺丝要求采用易挥发的溶剂溶解高聚物。此法纺丝速度较高，约为200～500m/min，成品质量好。但喷丝孔数较少，一般为300～600孔，辅助设备多，成本高。33三种基本纺丝成型法方法的特征

除了上述三种经典纺丝方法以外，现在出现了化学反应纺丝、复合纤维纺丝、干湿法纺丝、乳液纺丝、悬浮纺丝、冻胶纺丝、液晶纺丝、相分离纺丝等方法。34九、化学纤维的后加工纺丝流体从喷丝孔中喷出刚固化的丝称为初生纤维。初生纤维虽已成丝状，但其结构还不完善，物理机械性能较差，如伸长大、强度低、尺寸稳定性差，沸水收缩率很高，纤维硬而脆，没有使用价值，还不能直接用于纺织加工。为了完善纤维的结构和性能，得到性能优良的纺织用纤维，必须经过一系列的后加工。后加工随化纤品种、纺丝方法和产品要求而异，其中主要工序是拉伸和热定型。短纤维的后加工主要包括集束、拉伸、上油、卷曲、干燥定型、切断、打包等内容。对含有单体、凝固液等杂质的纤维还需经过水洗或药液处理等过程。黏胶长丝后加工包括水洗、脱硫、漂白、酸洗、上油、脱水、烘干、络筒（绞）等工序。涤纶和锦纶6长丝的后加工包括拉伸加捻、后加捻、热定型、平衡、倒筒等工序。35十、

化学纤维的主要品质指标及其检测方法

36物理性能指标机械性能指标（力学性能指标）

稳定性能指标加工性能指标短纤维的附加品质指标长度细度密度光泽吸湿性热性能电性能断裂强度断裂伸长初始模量回弹性耐多次变形性高温和低温的稳定性对光－大气的稳定性化学试剂的稳定性微生物作用的稳定性抱合性起静电性染色性纤维长度卷曲度纤维疵点37（一）、细度1．定义：纤维粗细程度2．表示法：公制支数Nm：1克重的纤维所具有的长度米数；Nm↑→纤维越细旦Dn：9000米长的纤维所具有的重量克数；Dn↑→纤维越粗特Tex：1000米长的纤维所具有的重量克数；Tex↑→纤维越粗；特或分特、旦数和支数的数值可相互换算，关系如下：

旦数×支数=9000

特数×支数=1000

旦数=9×特数分特数=10×特数3．测定方法：细度：直接法（中段切取称重法）和间接法（振动仪或气流仪）条干均匀度：乌斯特（Uster）条干均匀度仪38

XD－1型振动式纤维细度仪原理结构图XD-1型振动式细度仪39条干均匀度测试仪40（二）、吸湿性1．定义：标准温湿度（20℃、65%相对湿度），纤维吸收或放出气态水的能力；2．表示法：回潮率、含湿率3．纤维吸湿原因：纤维大分子结构（亲水基团）纤维结晶度纤维表面吸湿4．大小：羊毛＞黏胶纤维＞麻、蚕丝＞棉＞醋酯纤维＞维纶、锦纶＞腈纶＞涤纶＞氯纶、丙纶5．增加吸湿方法：化学改性：大分子上引入亲水基物理改性：纤维中造成有规律的毛细孔表面处理：6.检测方法：直接测定法：烘箱法、红外线辐射法、吸湿剂干燥法、真空干燥法间接法测定法：电阻测试法、电容测试法

通风式快速八篮烘箱

41（三）、密度

定义：纤维的密度，是指单位体积纤维的质（重）量，常用单位为g/cm3

。大小：氨纶＞黏胶纤维＞麻＞涤纶、蚕丝＞棉、羊毛＞维纶＞腈纶＞锦纶＞丙纶测定方法：密度梯度法、液体浮力法、比重瓶法、气体容积法、液体温升悬浮法等。全自动密度仪42（四）、拉伸性能1．断裂强度cN/tex：绝对强度：N或cN；纤维断裂时承受的最大负荷强度极限：cN/cm2相对强度：cN/tex

麻、锦纶、丙纶＞涤纶＞维纶＞腈纶、棉、蚕丝＞黏胶纤维＞羊毛、氨纶湿强度：润湿下的强度；回潮率↑→湿强＜干强影响：断裂强度↑→断头↓→绕辊↓2．断裂伸长%：

定义：拉伸至断裂时试样产生的伸长表示法：绝对伸长、相对伸长（绝对伸长/试样长度）影响：断裂伸长↑→→手感柔软↑、毛丝↓、断头↓→

→织物变形↑→→→→→→→→→→10%～30%为佳

43电子纤维强力机443.初始模量定义：试样在小负荷（1%伸长）下变形的难易（材料刚性）

——应力应变曲线初始一段直线的斜率影响：纤维柔性↓、结晶度↑、取向度↑→初始模量↑→刚性↑→织物变形↓、织物挺括大小：涤纶＞腈纶、维纶、黏胶纤维＞丙纶＞锦纶

纤维初始模量与屈服点的求法

断裂功的求法

45

4．屈服点、屈服应力、屈服应变：●屈服点：拉伸曲线中起始一段直线向延伸区过渡的转折点P●影响：屈服点以前：纤维形变（弹性形变——可恢复）；屈服点以后：纤维形变（塑性形变——永久性形变）；屈服点高→难产生塑性形变→织物尺寸稳定性↑5．断裂功、断裂比功、功系数：定义：材料拉伸至断裂时外力所做的功（负荷伸长曲线下的面积）断裂比功：单位长度或单位线密度的试样断裂时外力所做的功（应力—应变曲线下的面积）功系数：负荷伸长曲线下的面积与断裂伸长和断裂强度乘积之比表征：三者↑→纤维耐冲击↑、耐磨↑、韧性↑6．回弹性：定义：材料在外力作用（拉伸或压缩）产生形变；外力去除后，恢复原状的能力表示法：一次负荷回弹性质（回弹率、弹性功）；多次负荷回弹性质影响：回弹性↑→织物抗皱、挺括大小：氨纶＞锦纶＞涤纶＞腈纶＞黏胶纤维46形变时纤维的弹性和塑性伸长

纤维的多次循环负荷—延伸曲线

47（五）、耐疲劳性：

纤维耐多次变形性（应力循环次数）纤维弹性↑→应力循环次数↑→耐疲劳性↑（六）、耐磨性：

纤维抵抗磨损的能力（强度降低或减重表示）马丁代尔耐磨仪多功能纱线耐磨仪48（七）、耐热性和热稳定性耐热性：表征纤维在升高温度下测得的机械性能的变化，这种变化在回复至常温时往往能够恢复（属于可复变化），因此亦称物理耐热性。热稳定性：表征纤维受热后，机械性能的不可复变化，这种变化是将纤维加热并冷却至常温后测得的，系聚合物发生了降解或化学变化所致，因此亦称化学耐热性。影响纤维对高温作用的稳定性的因素如下：

高聚物分子链的化学结构大分子之间是否存在交联分子间相互作用的强弱纤维受热时所处的介质(是否有氧和水分存在)

抗氧剂和热稳定剂的性质和含量49（八）、热收缩

纤维热收缩指受热条件下纤维形态尺寸的收缩，温度降低后不可逆。纤维产生热收缩是由于纤维存在内应力，热收缩的大小用热收缩率表示，它是指加热后纤维缩短的长度占原长度的百分率。（九）、阻燃性

燃烧性能的指标：极限氧指数LOI、着火点温度T、燃烧时间t、火焰温度TB极限氧指数LOI：试样在氧气和氮气的混合气中，维持完全燃烧所需的最低氧气体积分数氧指数仪50（十）、对化学试剂及微生物作用的稳定性

腈纶：耐虫蛀，耐霉菌，耐酸，但不耐强碱（大分子链上有氰基）涤纶：耐虫蛀，耐霉菌，耐酸，但耐碱稍差锦纶：耐虫蛀，耐霉菌，耐碱，但耐酸稍差维纶：耐虫蛀，耐霉菌，耐碱，但耐酸较差M706静酸压试验仪+防酸渗透时间试验仪+拒酸性能试槽51（十一）、耐光性和对大气作用的稳定性

耐候性：对日光和大气作用的稳定性

耐光性：纤维受光照后其力学性能保持不变的性能腈纶最好（氰基～吸收紫外线）

对大气作用的稳定性：纤维受光照射、空气中的氧气、热和水分的长时间作用后，不发生降解或光氧化，不产生色泽变化的性能。

日晒气候试验仪52（十二）、染色性

染色性三要素：色亲和力、染色速度、纤维—着色剂的性质。染料与纤维的结合力：离子键、氢键、偶极、共价键染色速度：取决于染浴中的染料向纤维表面扩散、染料被纤维表面吸附以及染料从纤维表面向纤维内部扩散。染色均匀性：M值（十三）、导电性

比电阻：反映纤维材料导电性质的物理量。数值越大，纤维的导电性能越差。纤维比电阻仪53（十四）、导热性纤维材料的导热性用导热系数λ来表示，λ↓→导热性↓（十五）、光泽与横截面纤维光泽：取决于纵向表面形态，内部结构、横截面形状化学纤维光泽较强：纵向光滑，粗细均匀，则漫反射少，镜面反射高，表现出较强的光泽。消光剂：造成纤维表面的不平整，使漫反射增强，而且这些小颗粒的消光剂也增加了纤维吸收光线的能力。纤维横截面形状：三角形截面，部分全反射现象，光泽较强；三角棱镜的色散作用，还会产生不同的色彩效应。54（十六）、含油率和上油率

含油率：上油剂干重占含油纤维干重的百分率上油率：上油剂干燥质量占脱油剂后纤维干燥质量的百分率影响：含油率↓→纤维静电↑含油率↑↑→粘缠↑全自动索氏萃取器索氏抽提器高效玻璃索氏萃取器55（十七）、短纤维的附加品质指标

规格：棉型化纤：30～40mm，毛型化纤：70～150mm，中长型化纤：51～65mm1.切断长度表示：长度指标：平均长度、长度偏差、超长纤维率、短纤维率、倍长纤维含量平均长度：纤维长度的平均值（重量加权的平均长度）长度偏差：实测纤维平均长度和纤维名义长度的差异百分率超长纤维率：超长纤维重量占纤维总重量的百分率短纤维率：短纤维重量占纤维总重量的百分率。倍长纤维含量：以100g纤维所含倍长纤维重量的毫克数表示超长纤维：长度超过一定界限的短纤维倍长纤维：长度超过名义长度2倍及以上2.卷曲度

规格：供棉纺用的化学纤维：高卷曲度（4～5.5个/cm），供精梳毛纺的化学纤维及制膨体毛条：中卷曲度（3.5～5个/cm）表示：卷曲数、卷曲率、卷曲回复率、卷曲弹性恢复率56YG362卷曲弹性仪3.纤维疵点含杂：除纤维以外的夹杂物疵点：不正常异状纤维（僵丝、并丝、硬丝、注头丝、未牵伸丝、胶块、硬板丝、粗纤维）返回目录57一、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。

第二节纤维在非织造材料中的作用58二、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。59三、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。60四、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。61一、纤维表观性状对非织造材料性能的影响(详细见教材P16—P18）1、纤维长度及长度分布一般湿法5～20mm干法10～150mm2、纤维线密度一般1.2～33dtex3、纤维卷曲度纤网均匀度、强力、弹性、手感。4、纤维截面形状硬挺度、弹性、粘合性及光泽5、纤维表面摩擦系数产品性能及加工性能第三节纤维与非织造材料性能的关系62二、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机械性能(包括断裂强力和伸长、初始模量、弹性恢复性等)

拉伸、弯曲、压缩、摩擦、扭曲纤维的吸湿性纤维的热学性能纤维的化学性能631、纤维的物理机械性能浸渍粘合法非织造材料与其采用纤维的应力－应变曲线相似。σεσε浸渍粘合法非织造材料纤维聚酰胺纤维粘胶纤维羊毛聚酰胺纤维粘胶纤维羊毛64浸渍粘合法非织造材料应力－应变曲线与粘合剂应力－应变曲线的比较。σεσε浸渍粘合法非织造材料粘合剂聚丙烯酸乙酯粘合剂丁腈粘合剂丁腈聚丙烯酸乙酯聚丙烯酸丁酯65纤维强度利用系数可用下式来表示：式中：K－纤维强度利用系数

σp－非织造材料的强度

σB－单纤维强力

m－通过非织造材料1cm2截面的纤维根数通常，粘合法非织造材料的纤维强度利用系数不超过20%，针刺法非织造材料的纤维强度利用系数可达30%，而普通机织物的纤维强度利用系数高达40~50%。662、纤维的吸湿性

纤维类型回潮率%(空气温度20℃，相对湿度65%)棉苎麻细羊毛桑蚕丝普通粘胶富强粘胶聚酰胺6聚酰胺66聚酯聚丙烯腈聚乙烯醇聚丙烯7~82~1315~178~913~1512~143.5~54.2~4.50.4~0.51.2~24.5~50673、纤维的热学性能

纤维类型软化点（℃）熔点（℃）分解点（℃）玻璃化温度（℃）棉羊毛蚕丝聚酰胺6聚酰胺66聚酯聚丙烯腈聚乙烯醇聚丙烯聚氯乙烯聚乙烯———180225235~240190-240干态220~230热水110~118145-15090-100110-115———215253256——163-175200125-130150135150———280-300—310————47.658280.9090858268二、纤维特性对非织造材料性能的影响规律

(一)细度和长度细度↓长度↑→非织造材料强度↑(二)卷曲度纤维卷曲度影响抱合力、弹性、压缩回弹性。(三)纤维截面形状过滤材料采用多叶截面，孔径↓，表面积↑，非织造材料强度↑。(四)表面光滑程度影响强度，影响加工工艺性，如静电、针刺力等。(五)吸湿性影响加工工艺性，如静电、粘合剂扩散等。69纤维截面形状70一、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。第四节纤维选用的原则71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。72二、纤维选用的原则三原则1.满足非织造材料使用性能的要求2.满足非织造材料加工工艺和设备对纤维的要求3.性价比的平衡及其他环境资源方面的要求731.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。2.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。3.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。74三、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75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76纤维的分类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。第五节非织造常用纤维

77一、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。78二、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。79高收缩聚酯纤维80三、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。81四、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。补充聚丙烯醇生产工艺82五、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。补充聚丙烯晴生产工艺83六、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。84七、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。补充粘胶纤维生产工艺85八、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。86黄麻纤维87大麻纤维88九、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。89十、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”。90Lyocell纤维独特的聚合度和结晶度，才使得它具备了三大特性，即高强，其强度接近涤纶；快速吸水，其吸水速度接近棉的两倍，它的回潮率也比棉好和自身原纤化产生桃皮绒效果91原纤化原理容易原纤化是普通Lyocell纤维的特性之一，原纤化是指纤维表面分裂出细小的微纤维（直径1-4um）。一般来讲，第一次原纤化时，产生出来的原纤都比较大，通常在1mm，甚至更长，并能缠结成球，如果不处理掉，则会影响穿着和观感。表征原纤化的程度用原纤化指数F.I.（即FibrillationIndex），一般分为0-10级，级数越高，说明原纤化程度越厉害。通常，原纤化程度>2时，则织物的外观已较难看。92二次原纤化Lyocell织物的风格是自身产生桃皮绒，因此，染色后的Lyocell织物要用二次原纤化的工艺来产生二次原纤。这里产生的原纤较第一次产生的原纤来说，应该细的多、短的多，是一层致密的短绒（俗称桃皮绒）。如果我们对Lyocell织物的第一次原纤化并且生物酶抛光充分，那么第二次原纤化就能产生理想的桃皮绒，而这时产生的桃皮绒是应当予以保留的。93Lyocell纤维是将木浆溶于NMMO溶剂体系，不经化学反应，用干喷湿法工艺得到的新一代再生纤维素纤维。首先由德国AkzoNobel公司于1978年取得了专利，后由英国Courtaulds公司(后并入Accordis公司)和奥地利兰精公司(Lenzing)成功将其商业化，推向世界各地市场。到2004年5月，Lenzing公司全面收购了LYocell纤维(包括长丝和短纤)的生产业务，一度垄断了全球市场。LYocell纤维于20世纪90年代中期进入中国市场，中文商品名称有“天丝”“木浆纤维”等，引发了我国Lyocell纤维系列产品的研发生产热潮。94由于Lyocell纤维的生产技术一度完全掌握于国外公司手中，因此其价格一直居高不下，中国2005年进口Lyocell纤维9795t，海关统计的进口单价为2616美元/t，价格高于国内棉花、涤纶、粘胶等常规纤维50%以上，前几年进口价格曾达到3．5万元/t以上。由于成本因素，导致我国Lyocell纤维的后续纺织产品价格居高不下。

自20世纪90年代后期起，东华大学、上海纺织控股集团等单位进行了长期研究，并和德国某研究所进行联合攻关，取得了成功。2006年2月，第一束国产Lyocell纤维在上海里奥发展企业有限公司顺利产出，1000t/年的生产线正式投产，打破了原有的外企垄断格局。在2010年，国产Lyocell纤维的产量突破1万t/年的规模。可以预计，随着该纤维国产化成功，产量不断扩大，我国Lyocell纤维的市场价格将不断走低。95十一、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。96十二、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。97十三、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。98一、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。第六节非织造用特种纤维99二、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100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101三、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。102ES纤维（Ethylene-PropyleneSideBySide）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%103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，生产率高该纤维特别适合用作热风穿透工艺生产卫生材料、保暖填充料、过滤材料等产品。104ES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105

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VIS106ES纤维经过热处理后，纤维与纤维互相接着，便可形成不用粘合剂的无纺布成型体。选择不同的热处理方式，可获得不同效果的无纺布。例如：热风粘合式→蓬松性无纺布热轧粘合式→高强度的无纺布

ES纤维系列具有广泛的加工适合性，现存的主要无纺布加工法都可以使用ES纤维。例如：热轧式(CALENDER)热风式(THROUGH-AIR)、针刺式(NEEDLEPUNCH)、湿式(WETLAID)、空气铺网式(AIR-LAID)、水刺式(SPUNLACE)。107四、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。108桔瓣型纤维109机械分裂桔瓣型纤维碱减量处理桔瓣型纤维110海岛型纤维碱减量处理海岛型纤维111五、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19