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1、1,第六章 水刺法加固（Water Jet Process）,本章基本要求：掌握水刺加固原理熟悉水刺工艺与设备了解水刺非织造材料性能与应用,2,水刺法又称射流喷网法（Spunlaced）、水力缠结法、喷水成布法等，是非织造布固结工艺中一种独特的、新型的加工技术。水刺工艺技术已被移植到塑料、纺织、造纸等学科领域。,第一节 概述,3,一、水刺法的发展简史,20世纪60年代:弗兰克兰杰姆士伊凡发明，美国Dupont公司，Chicopee公司研制 1974年:Dupont（杜邦）完成世界第一条生产线 1981年:Chicopee（切可比）水刺生产线投产 1985年:芬兰苏米能公司水刺生产线投产 80年
2、代中期:商业化水刺生产线：美国Honey comb公司 法国Perfojet（布法杰）公司 近期:德国Fleissner(福莱司拿)公司，英国Courtaulds 公司，台湾育豪公司，常熟飞龙公司,4,二、水刺法固结原理,水刺法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，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。,5,水刺加固原理,6,三、水刺非织造布的特点,（一）优点外观比其它非织造材料更接近传统纺织品。柔性缠结，不损伤纤维（针刺损伤纤维）。手感柔软，透气性、悬垂性、吸湿性好。一般不使用粘
3、合剂，具有良好的卫生性。强度高、低起毛性。（在相同纤维和相同定量情况下，其断裂强度能达到纺织品面料的70%80%。）,7,（二）缺点生产流程长、占地面积大设备复杂、水质要求高能耗大每吨耗电量：水刺20002500kWh；针刺300350kWh；,8,四、水刺产品的应用,医疗卫生用品 纱布、绷带家用和工业用擦布服装及衬布合成革基布和过滤材料服装用和传统产品修饰 如，德国Freudenberg公司的产品Evolon，可做T恤衫、运动服等。,9,医疗卫生用品,纯棉、醋酯纤维、粘胶纤维或粘胶纤维/涤纶为原料的水刺非织造材料，用作医用敷帖料，如纱布、绷带等。,10,2.家用和工业用擦布,以纯粘胶或粘胶/
4、丙纶及其它纤维混合而成，产品一般具有较大的网孔。家用擦布要求具有一定的抗菌作用，工业擦布要求具有一定的专用功能。,11,3.服装及衬布,适于做西装、休闲服、运动服等某些部位的热熔粘合衬。,4.合成革基布和过滤材料,12,5.服装用和传统产品修饰服装用：如，德国Freudenberg公司产品Evolon，可做T恤衫、运动服等。传统产品修饰：长丝机织物整理排列更均匀，织物表面孔隙变小，并使织物得到有效的清洁。,整理前,整理后,13,水刺整理后的白坯布表面纤维发生充分缠结，使织物纹路变得模糊，增强了织物表面毛羽感，导致织物更柔软、厚度增加和透气性变化。,整理前,整理后,14,水刺整理后粘附在纤维表面
5、的浆料被去除，纤维表面变的更加光滑，可以省去退浆工序，节约能源，提高效率，同时又可保证将织物的性能所受影响减到最小。,整理前,整理后,15,水刺整理后牛仔布背面的整理效果，织物表面纤维产生相互缠结，原来被磨平的部分由于纤维的松散而显得更丰满。在实际生产中，可以通过控制整理次数来取得不同的织物表面效果。,整理前,整理后,16,分裂型纤维水刺后分离情况,17,分裂型纤维水刺后碱减量分离情况,18,第二节 水刺工艺,一、水刺工艺流程纤维原料开松混和梳理成网纤网预湿水刺 水处理循环烘燥卷绕,19,（一）纤维原料 可用多种原料，如棉、粘胶、涤纶等。原料选择考虑：生产工艺条件、产品性能、产品用途及加工成本
6、。,20,（二）纤维网 各种方式所形成的纤维网均可水刺加工。纤网定量一般20200g/m2。纤网中横向排列纤维多于纵向排列纤维时，如交叉铺网形成的纤网，水刺后纵向排列纤维增加，水刺后纵横向强力比的调节较好，适用于合成革基布。纤网中纵向排列纤维多于横向排列纤维时，水刺后纵横强力比得不到改善，适用于水刺卫生材料。,21,（三）纤网预湿 预湿的目：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：带孔滚筒与输网帘夹持式双网夹持式,22,带孔滚筒与输网帘夹持式,纤网密度过大时，无法有效对纤网握持，纤网表面纤维摩擦打滑，破坏纤网表面结构。,2
7、3,双网夹持式,有效夹持，减少纤网在预湿过程中产生意外的位移。,24,Fleissner双网夹持式水刺预湿装置,25,1、水刺加固原理 经预湿的纤网进入水刺区，水刺头喷射出多股微细水射流（水针），垂直射向纤网。,（四）水刺加固,26,水射流使纤网中部分表层纤维发生纵横向运动或向纤网反面垂直运动，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。,27,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。,28,2、水刺加固方式水刺加固方式主要有三种形式：平网水刺加固转鼓水刺加固转鼓与平网结合式,2
8、9,（1）平网水刺加固 水刺头位于输网帘上，纤网作水平运动，其正反两面多次接受垂直喷射的水针能量。,30,平网式水刺机的特点：,机械结构简练，维护保养方便，但占地面积大。输网帘在运行过程中，松边、张力变化、导辊不平行等都会造成网帘横向移动（游动），需要用纠偏装置来保持网帘在横向上居中运动。,31,（2）转鼓水刺加固 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。,32,转鼓水刺加固,33,转鼓式水刺机的特点：,转鼓呈圆周运动，无跑偏现象，利于高速生产；纤网呈圆弧状弯曲，接受水刺面蓬松，反面压缩，利于水射流穿透，有效地缠结纤维。可在很小空间内完成对纤网多次正反水刺，占地
9、面积较小。适合加工单一外观效果特别是平纹非织造材料，不适合加工不同外观效果的非织造材料，这是转鼓结构所决定的。,34,（3）转鼓加平网式水刺加固 平面式与转鼓式组合可扬长避短，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。,35,（五）脱水目的：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。真空脱水机理：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。,36,（六）烘燥目的：将纤网中的水分完全除去。水刺加固后，可采用抽吸装置和脱水辊压榨脱除
10、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。与烘缸式烘燥相比，热风穿透式烘燥效率高，产品柔软，产品外观结构保持较好。,37,热风穿透式烘燥,38,二、水刺工艺用水的要求,不能含有固体颗粒杂质尽量减少金属离子含量水质必须是中性（pH=7）水温要适中,39,第三节 水刺设备,水刺设备大概由水刺系统、水过滤循环系统和烘燥装置组成。一、水刺系统 水刺系统包括水刺头、托网帘(或转鼓)、脱水箱、传动系统及控制系统等组成。,40,水刺头是水刺非织造工艺中产生高速水射流的关键部件，材质为高级不锈钢。其核心零件是水针板(喷水板)。,1、
11、水刺头,41,喷水板为一长方形金属薄片，厚度为0.81.5mm，宽度为2030mm。喷水板喷水孔排列形式分单排、双排或三排。喷水孔出口直径为0.080.15mm。单排孔密度为824孔/cm，双排孔密度为1636孔/cm，三排孔密度为2448孔/cm。,双排孔,42,Fleissner公司Aquajet水刺加固系统的水刺头,43,JETLACE2000水刺加固系统的水刺头,44,水针板的性能要求：,几何尺寸正确，平直度好。喷水孔孔径一致，喷水孔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。,45,喷水孔孔型：,喷水孔按其形状可分为圆柱型、圆锥收缩型
12、、流线收缩型三类。不管哪种形状，喷水孔出口端均为圆柱型。,46,水针压力：,水针压力分为低压、中压和高压。低压一般在（3.05.0）106Pa中压在5.0106Pa1.0107Pa高压大于1.0107Pa目前新型设备的水针压力最高可达3.0107Pa之多。,47,水刺装置的配置：,一般为四上四下。排列形式分水平排列(也叫平板式或平台式)和圆周排列(也叫滚筒式或圆鼓式)，分别对应于平网水刺和转鼓水刺。,48,2、托网帘,作用：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针的反弹，提高纤网的缠结效果。按不同的编织结构使产品产生相应的外观结构。,49,托网帘编织结构与纤网外观结构效果,50
13、,托网帘的性能要求：,有足够的强度，能耐高压水流的冲击。托网帘应该是“无接头网”。耐磨性和耐腐蚀性好，使用寿命长。,51,托网帘的常用结构有平纹、斜纹、缎纹组织和微孔圆网结构。托网帘目前主要由聚酯、聚酰胺长丝织造，也有采用金属丝织造的。,托网帘的结构和材质：,52,各种托网帘结构,53,微孔结构,54,各种托网帘结构,55,3、脱水箱,56,二、水过滤循环处理系统,自然界的水中含有一定杂质，比如泥砂、悬浮物、溶解的有机物和无机物以及微生物等，经水刺加工后的水还含有纤维性杂质（纤维脱落所致）、油剂（化学纤维的各类油助剂会遗留在水中）。水过滤系统主要任务是：(1)清除纤维性杂质。(2)清除油剂和微
14、生物等杂质。(3)节约用水。,57,水过滤循环处理系统主要由水过滤、循环、增压、回收等装置组成。,58,第四节 影响产品质量的因素,1.纤维原料2.成网方式3.水刺装置排列方式4.输网帘结构和水针作用距离5.水针能量,59,1、纤维原料对产品性能的影响,纤维强度水刺非织造材料强度抗弯模量 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圆截面有更好的纤维缠结效果,60,2、成网方式对产品性能的影响,成网方法不同，产品的纵横向强力比是不一样的，水刺过程会使部分呈横向排列的纤维转为纵向，从而改变纤网的纵横强力比。,3、水刺装置排列方式对产品性能的影响,圆周排列式的水刺装置大于平板排列式水刺装置的横向强力。,61,4、输网帘结构和水针作用距离,水刺产品网眼的形成：水针穿透纤网后，遇到网帘编织丝的交叉点时，水针受到阻碍，水流向上和四周无规则反射，迫使交织点上的纤维向四周运动并相互集结纠缠，因此交织突起部位形成网眼。,62,提高水流量、使用目数小的网帘（网帘孔稀）可使网眼变得清晰。水针作用距离（一般几厘米）小，冲击力大。5、水针能量与产品性能 其它条件相同时，水压强提高，单位面积纤网吸收的能量多，更多的纤维参与缠结。,63,水刺非织造材料的各种外观结构效果。,
