水刺非織造布ppt課件

1、五、水刺法加固工藝及機械,一）概述： 水刺法加固（又稱水力噴射法、水力纏結(jié)法等）纖網(wǎng)的非織造布工藝技術(shù)起步較晚，于20世紀70年代中期由美國的公司Dupont和Chicopee公司開發(fā)成功，1985年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 水刺法非織造材料的吸濕性和透氣性好，手感柔軟，強度高，懸垂性好，無需粘合劑加固，外觀比其它非織造材料更接近傳統(tǒng)紡織品，因此，盡管水刺法工藝發(fā)展較晚，但已成為增長速度最快的非織造工藝方法之一，無論產(chǎn)品和工藝，還是設(shè)備，近幾十年來均得到了很大的發(fā)展。水刺工藝技術(shù)應(yīng)用也被移植到紡粘非織造材料、機織物、針織物和紙漿粕材料領(lǐng)域,二） 水刺法加固纖網(wǎng)原理 1-水刺頭 2-水針 3-纖網(wǎng) 4-

2、金屬拖網(wǎng) 5-抽吸輥筒 6-真空箱 7-真空密封 8-水流 水刺法加固纖網(wǎng)原理與針刺工藝相似，但不用刺針，而是采用高壓產(chǎn)生的多股微細水射流噴射纖網(wǎng)，俗稱“高壓水針”。水針穿過纖網(wǎng)后，受托持網(wǎng)簾的反彈，再次穿插纖網(wǎng)，由此，纖網(wǎng)中纖維在不同方向高速水針穿插的水力作用下，產(chǎn)生位移、穿插、纏結(jié)和抱合，從而使纖網(wǎng)得到加固,三） 水刺法加固纖網(wǎng)工藝技術(shù)特點,柔性纏結(jié)，不影響纖維原有特征，不損傷纖維 外觀比其它非織造材料更接近傳統(tǒng)紡織品 強度高、低起毛性 高吸濕性、快速吸濕 透氣性好 手感柔軟、懸垂性好 外觀花樣多變 無需粘合劑加固、耐洗 生產(chǎn)流程長、占地面積大 設(shè)備復(fù)雜、水質(zhì)要求高 能耗大,四）產(chǎn)品應(yīng)用,

3、水刺法非織造材料的用途為醫(yī)用簾、手術(shù)服、手術(shù)罩布、醫(yī)用包扎材料、傷口敷料、醫(yī)用紗布、航空抹布、服裝襯基布、涂層基布、用即棄材料、儀器儀表高級抹布、電子行業(yè)高級抹布、毛巾、化妝棉、濕巾、口罩包覆材料等,五） 水刺工藝過程,A. 纖維原料準備開松混和梳理成網(wǎng)交叉鋪網(wǎng)預(yù)濕正反水刺加固脫水（水處理循環(huán)）預(yù)烘燥 后整理烘燥定形分切卷繞包裝 B. 纖維原料準備開松混和梳理雜亂成網(wǎng) 預(yù)濕正反水刺加固脫水（水處理循環(huán)） 預(yù)烘燥后整理烘燥定形分切卷繞包裝 不同成網(wǎng)方式影響最終產(chǎn)品的縱橫向強力比，流程A對纖網(wǎng)縱橫向強力比的調(diào)節(jié)較好，適合于水刺合成革基布的生產(chǎn)；流程B適合于水刺衛(wèi)材生產(chǎn),水刺非織造布其工藝流程一般為

4、： 纖維準備混合開松纖維成網(wǎng)預(yù)濕纖網(wǎng)正反面水刺加固烘燥卷取。 纖維成網(wǎng)：可以是干法成網(wǎng)、濕法成網(wǎng)或紡粘法成網(wǎng)。 水刺加固：纖網(wǎng)在水刺區(qū)受到數(shù)個水刺頭射出的極細高壓水流的噴射，其表面纖維因受到強烈沖擊而垂直進入纖網(wǎng)內(nèi)，再由于輸送網(wǎng)簾是三維結(jié)構(gòu)，水流穿過纖網(wǎng)并撞擊輸網(wǎng)簾上，從各個方向反射沖擊纖網(wǎng)，使纖維產(chǎn)生不同方向的位移，使纖維相互纏結(jié)并緊密抱合在一起，形成具有一定強度的水刺非織造布,1、預(yù)濕 已經(jīng)成形的纖網(wǎng)送入水刺機加固，首先是預(yù)加濕處理。 預(yù)濕的目的是壓實蓬松的纖網(wǎng)，排除纖網(wǎng)中的空氣，使纖網(wǎng)進入水刺區(qū)后能有效地吸收水射流的能量，以加強纖維纏結(jié)效果。 常見預(yù)濕方式： 雙網(wǎng)夾持式 帶孔滾筒與輸網(wǎng)簾

5、夾持式 預(yù)濕工藝水壓力一般在0.560Bar之間選擇,雙網(wǎng)夾持式 該方式可減少纖網(wǎng)中纖維在預(yù)濕過程中產(chǎn)生意外位移，并有效壓縮蓬松纖維網(wǎng)輸入預(yù)濕區(qū)。纖網(wǎng)控制和預(yù)濕效果比帶孔滾筒與輸網(wǎng)簾夾持方式好，而且適合于200m/min以上線速度的生產(chǎn)工藝,脫水箱,預(yù)濕水刺頭,雙網(wǎng)夾持式預(yù)濕水刺,帶孔滾筒與輸網(wǎng)簾夾持式 水通過帶孔滾筒和脫水器的作用迅速、充分地潤濕纖網(wǎng)，對纖網(wǎng)的控制和壓縮效果不如雙網(wǎng)夾持式,脫水箱,帶孔滾筒,2、水刺 經(jīng)預(yù)濕的纖網(wǎng)進入水刺區(qū)，水刺頭噴水板的噴水孔噴射出多股微細水射流，垂直射向纖網(wǎng)。水射流使纖網(wǎng)中一部分表層纖維發(fā)生位移，包括向纖網(wǎng)反面的垂直運動，當水射流穿透纖網(wǎng)后，受到托網(wǎng)簾或轉(zhuǎn)

6、鼓的反彈作用，以不同的方位散射到纖網(wǎng)的反面。在水射流直接沖擊和反彈水流的雙重作用下，纖網(wǎng)中的纖維發(fā)生位移、穿插、纏結(jié)、抱合，形成無數(shù)個柔性纏結(jié)點，從而使纖網(wǎng)得到加固。 水射流對纖網(wǎng)垂直噴射可防止破壞纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并最大程度地利用水射流的能量，從而有利于提高水刺法非織造材料的性能。 水刺加固方式主要有平網(wǎng)（平臺式）水刺加固、圓網(wǎng)（輥筒式）水刺加固和圓網(wǎng)與平網(wǎng)相結(jié)合的水刺加固三種形式,1)平網(wǎng)（平臺式）水刺加固 平網(wǎng)水刺加固工藝中，水刺頭通常位于一個平面上，纖網(wǎng)由托網(wǎng)簾輸送作水平運動，并接受水刺頭垂直向下噴出的水射流的噴射。設(shè)置過橋輸送機構(gòu)可使纖網(wǎng)反面接受水刺。 托網(wǎng)簾的編織結(jié)構(gòu)可采用平紋、半斜紋和斜

7、紋等，從而使產(chǎn)品得到不同的外觀效果。平網(wǎng)水刺加固機械結(jié)構(gòu)簡練，維護保養(yǎng)方便，但占地面積大。 平網(wǎng)水刺加固工藝中，松邊、張力變化以及導(dǎo)輥不平行等原因致使托網(wǎng)簾反復(fù)游動而需糾偏，同時導(dǎo)輥對托網(wǎng)簾的磨損較大，致使托網(wǎng)簾變形，也影響托網(wǎng)簾的使用壽命。托網(wǎng)簾對水射流的反彈作用沒有轉(zhuǎn)鼓強，導(dǎo)輥傳動方式也不適合高速,平網(wǎng)水刺加固 外觀結(jié)構(gòu)效果,預(yù)濕,水刺頭,纖網(wǎng),脫水箱,過橋裝置,2)圓網(wǎng)（輥筒式）水刺加固 圓網(wǎng)水刺加固工藝中，水刺頭沿著圓網(wǎng)圓周排列，纖網(wǎng)吸附在圓網(wǎng)上，接受水刺頭噴出的水射流的噴射。纖網(wǎng)吸附在圓網(wǎng)上，不存在跑偏現(xiàn)象，有利于高速生產(chǎn)，同時纖網(wǎng)在水刺區(qū)內(nèi)呈曲面運動，接受水刺面放松，反面壓縮，這樣

8、有利于水射流穿透，有效地纏結(jié)纖維。圓網(wǎng)為金屬不銹鋼絲編織結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)脫水裝置，與平網(wǎng)水刺加固的托網(wǎng)簾相比，對水射流有很好的反彈作用。 圓網(wǎng)式水刺工藝可在很小空間位置內(nèi)完成對纖網(wǎng)多次正反水刺，通常平網(wǎng)水刺工藝的占地面積是圓網(wǎng)水刺工藝的兩倍。 圓網(wǎng)水刺工藝適合加工單一外觀效果特別是平紋的水刺非織造材料，不適合加工不同外觀效果特別是開孔的水刺非織造材料，這是圓網(wǎng)結(jié)構(gòu)所決定的,圓網(wǎng)（輥筒）水刺加固,水刺頭,預(yù)濕,纖網(wǎng),圓網(wǎng) （輥筒,3)圓網(wǎng)與平網(wǎng)相結(jié)合的水刺加固 在水刺加固工藝中，平面式與圓周式組合使用可揚長避短，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，通常第一級、第二級為圓網(wǎng)式水刺，第三級為平網(wǎng)式水刺。 (4)水刺頭數(shù)與水壓

9、 水刺加固工藝中常用水刺頭數(shù)為712只，常用水壓為60250Bar，視纖網(wǎng)單位面積質(zhì)量、生產(chǎn)速度等而定，水刺頭壓力設(shè)置通常為低高低,3、脫水 脫水的目的是及時除去纖網(wǎng)中的滯留水，以免影響下道水刺時的纏結(jié)效果。當纖網(wǎng)中滯留水量較多時，將引起水射流能量的分散，不利于纖維纏結(jié)。水刺工序結(jié)束后將纖網(wǎng)中水分降至最低，有利于降低烘燥能耗。 平網(wǎng)水刺加固的脫水箱結(jié)構(gòu)和圓網(wǎng)水刺加固不同，但原理是一樣的，均利用真空吸水，常用真空度為1600037000Pa,水處理和循環(huán) 水刺非織造布生產(chǎn)工藝的用水量很大，產(chǎn)量達到5噸/天，每小時需用水約150m3160m3。為節(jié)約用水，減少生產(chǎn)成本，必須將其中約95%左右的水經(jīng)

10、過水處理后循環(huán)使用。 由于生產(chǎn)用水源含有一些雜質(zhì)，高速水射流對纖網(wǎng)沖擊時會發(fā)生纖維脫落，尤其是棉纖維和木漿粕纖維的雜質(zhì)和短絨比化學纖維多得多。此外，化學纖維的各類油(助)劑，水刺后也會遺留在水中，水中微生物的繁殖等均會影響水質(zhì)，造成噴水板的噴水孔堵塞，從而嚴重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和外觀。故水過濾系統(tǒng)是水刺生產(chǎn)中一個非常重要的部分,水刺非織造工藝用水的循環(huán)處理循環(huán)流程,水刺頭,脫水箱,氣水分離器,級過濾,級過濾,級過濾,高壓泵,4、后整理 主要有水刺提花、印花、染色、拒水整理和衛(wèi)生整理等。 正常水刺加工后，可增加一道提花水刺，由提花水刺機構(gòu)來實現(xiàn)。鎳質(zhì)圓網(wǎng)的花紋采用照相雕刻而成，水刺頭安裝在圓網(wǎng)內(nèi)，噴

11、射出的高速水射流可將圓網(wǎng)花紋復(fù)制到非織造材料上。 印花和染色可從傳統(tǒng)紡織移植過來。水刺非織造材料用作合成革基布時，必須進行上色上漿整理。 水刺手術(shù)服材料必須進行拒水整理，以防止手術(shù)時血液等對醫(yī)護人員的感染。某些水刺衛(wèi)生材料還要進行抗菌整理,5、烘燥定形 水刺加固后，可采用抽吸裝置和脫水輥壓榨脫除水刺非織造材料中的大部分水。然后采用烘燥機烘干水刺非織造材料。 水刺工藝中主要采用烘筒式烘燥和熱風穿透式烘燥兩種烘干方式，取決于非織造布產(chǎn)品規(guī)格、性能要求、產(chǎn)量、車速等因素,烘筒式烘燥 由多組烘筒組成，烘干過程為間歇式，由一系列反復(fù)交替的周期性干燥過程所組成，在每個周期里都發(fā)生有短暫的升溫和蒸發(fā)的過程，

12、其時間只有十分之幾到百分之幾秒。由于非織造材料的干燥存在升溫、降溫的周期循環(huán)過程，因此多烘筒干燥的效率較低。 多組烘筒式烘燥可分段控溫，產(chǎn)品表面較平整，特別適合烘燥上粘合劑的水刺非織造材料，如合成革基布,烘筒式烘燥,熱風穿透式烘燥 加熱方式有燃氣加熱、導(dǎo)熱油加熱、蒸汽加熱、電加熱等，結(jié)構(gòu)上有單鼓、雙鼓和多鼓等形式，并可設(shè)置紅外預(yù)熱裝置。 與烘筒式烘燥相比，熱風穿透式烘燥效率高，產(chǎn)品柔軟，產(chǎn)品外觀結(jié)構(gòu)保持較好,熱風穿透式烘燥,六）水刺設(shè)備,1、水刺機 主要由水刺頭、托網(wǎng)簾(或轉(zhuǎn)鼓)、脫水箱、傳動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等組成。 (1)水刺頭 水刺頭是水刺非織造工藝中產(chǎn)生高速水射流的關(guān)鍵部件，盡管各個生產(chǎn)廠

13、家制造的水刺頭結(jié)構(gòu)有些差異，但一般均由過濾裝置、均流裝置、密封裝置、噴水板和外殼等組成。 水刺頭材質(zhì)為高級不銹鋼。 （2）水刺頭的密封方式 水刺頭的噴水板可以快速更換，由此產(chǎn)生了高壓水的密封問題。根據(jù)高壓水的密封原理，水刺頭可分為兩類，一類是附加油壓密封，另外一類是水壓自密封,水刺頭結(jié)構(gòu)： 1安全過濾網(wǎng) 2進水口 3射流分水板 4水針板 5水針,水刺加固系統(tǒng)的水刺頭,水刺加固系統(tǒng)的水刺頭,2、噴水板（水針板） 水刺頭形成高速水射流的核心零件,長方形的薄不銹鋼板，厚度0.7-1.0mm,上面開有單排、雙排或三排隔距很小的微孔（孔徑0.08-0.18mm)。針孔密度單排8-24孔/cm，雙排16-

14、36孔/cm ，三排24-48孔/cm. (1)性能要求 幾何尺寸正確，平直度好。 噴水孔孔徑一致，噴水孔出口應(yīng)保持鋒利的狀態(tài)，無毛刺，孔與板面的垂直性好。 良好的耐腐蝕性。 良好的強度和韌性，耐磨性好,2)噴水孔孔型 由工程流體力學可知，水射流從噴水板噴水孔中噴出，稱為管嘴出流。噴水孔按其形狀可分為圓柱型、圓錐收縮型、流線收縮型三類。受制造工藝局限，無論是圓錐型還是流線型噴水孔，其出口端均為圓柱型,3)噴水孔孔徑與排列 噴水孔出口直徑通常為0.080.15mm，排列形式有單排和雙排，排列密度為1624孔/cm，雙排間距為1.2mm。 噴水孔出口直徑和排列密度與高壓泵的流量相匹配時，可在水刺頭

15、內(nèi)建立接近高壓泵標定壓力的水壓，從而保證一定的水射流速度，達到較好的纖維纏結(jié)效果,3、托網(wǎng)簾 （1）托網(wǎng)簾的作用 水刺機中托網(wǎng)簾主要有三個重要功能： 順利輸送和有效托持纖網(wǎng)進入水刺區(qū)。 能有效濾水并有利于水柱的反彈，提高纖網(wǎng)的纏結(jié)效果。 按不同的編織結(jié)構(gòu)(目數(shù)與花紋)使產(chǎn)品產(chǎn)生相應(yīng)的外觀結(jié)構(gòu),2）托網(wǎng)簾的結(jié)構(gòu)與材質(zhì) 托網(wǎng)簾結(jié)構(gòu)可分為環(huán)織和開式織法兩種。 循環(huán)編織，編織后經(jīng)線沿縱向排列，不彎曲變形。橫向排列的緯線呈彎曲狀，由于經(jīng)線彎曲少，減少了網(wǎng)簾的延伸和幅縮，磨損僅產(chǎn)生于緯線，使經(jīng)線保持了應(yīng)有的強度。 開式編織，加工形式與環(huán)織相同，縱向線在編織時為經(jīng)線，橫向線為緯線，使用時經(jīng)線呈磨損狀，接頭是

16、在網(wǎng)的末端。 托網(wǎng)簾主要由聚酯材料編織而成，也可用聚酰胺材質(zhì)。常用目數(shù)為1280#，與金屬絲網(wǎng)相比較，在負重情況下具有伸長少、拉伸強度高的特點。溫度和濕度有變化的水刺非織造工藝生產(chǎn)環(huán)境中，要求托網(wǎng)簾性能穩(wěn)定(不易變形)，耐磨性和耐腐蝕性好(尤其是抗酸性)，通過對托網(wǎng)簾表面樹脂處理，可有效防止油劑和微細纖維的附著,各種托網(wǎng)簾結(jié)構(gòu),各種托網(wǎng)簾結(jié)構(gòu),4、轉(zhuǎn)鼓（抽吸滾筒） 主要由轉(zhuǎn)鼓套、塑料密封件和內(nèi)膽等組成。 轉(zhuǎn)鼓套筒體有兩種結(jié)構(gòu)，一為薄鋼板打孔，開孔率為50%左右；另一種為蜂巢結(jié)構(gòu)，蜂巢結(jié)構(gòu)的開孔率高于鋼板打孔，一般可達到90%以上。筒體外面套上一至數(shù)層金屬絲編織圓網(wǎng)或一層開有微孔的鎳網(wǎng)即構(gòu)成轉(zhuǎn)鼓

17、套。實驗表明，采用微細圓孔鎳網(wǎng)的轉(zhuǎn)鼓套，水射流的反彈效果優(yōu)于聚酯平網(wǎng)，水刺非織造材料的強度比采用聚酯平網(wǎng)提高了15%左右。 加工不同外觀結(jié)構(gòu)的水刺非織造材料時，需更換轉(zhuǎn)鼓套。 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)膽一端連接氣水分離器，對應(yīng)每個水刺頭開設(shè)吸水槽，塑料密封件安裝在內(nèi)膽和轉(zhuǎn)鼓套之間，起密封和托持轉(zhuǎn)鼓套的作用。 轉(zhuǎn)鼓工作時，內(nèi)膽固定不轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)鼓套回轉(zhuǎn),蜂巢結(jié)構(gòu)的筒體,蜂巢結(jié)構(gòu)的筒體+微孔反彈層,另一種蜂巢結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)鼓套筒體,鋼板打孔轉(zhuǎn)鼓套筒體結(jié)構(gòu),水刺加固系統(tǒng)的轉(zhuǎn)鼓,5、脫水箱 平網(wǎng)水刺加固的每個水刺頭采用獨立的脫水箱，而轉(zhuǎn)鼓水刺加固中，數(shù)個水刺頭共用一個轉(zhuǎn)鼓內(nèi)膽進行脫水。脫水箱或轉(zhuǎn)鼓內(nèi)膽與氣水分離器相連，內(nèi)部真空度由

18、與氣水分離器相連的風機形成。 平網(wǎng)水刺加固脫水箱的要求： 沿纖網(wǎng)橫向脫水均勻一致 避免箱體吸水口對托網(wǎng)簾的磨損 脫水機理： 靠纖網(wǎng)兩面壓力差擠壓脫水及空氣流穿過纖網(wǎng)層時將水帶走,轉(zhuǎn)鼓脫水示意圖,水刺頭,細金屬絲網(wǎng),粗金屬絲網(wǎng),轉(zhuǎn)鼓套筒體,塑料密封件,內(nèi)膽,七)典型水刺機 可加工纖網(wǎng)單位面積質(zhì)量為20400g/cm2，工作幅寬3.5m，最高水壓40Mpa，最高生產(chǎn)速度300m/min,輥筒水刺,平網(wǎng)水刺,提花水刺,穿透式烘燥,水刺機,平網(wǎng)水刺加固系統(tǒng),輥筒水刺加固系統(tǒng),輥筒水刺加固系統(tǒng),純棉水刺加固系統(tǒng) 可加工纖網(wǎng)單位面積質(zhì)量為25250g/cm2，工作幅寬3.6m，最高水壓25Mpa，生產(chǎn)速度10100m/min，產(chǎn)量525kg/h,預(yù)濕水刺頭,水刺頭,輥筒,輥筒,脫水箱,水刺頭,水刺頭,輥筒,水刺加固系統(tǒng),典型水循環(huán)處理系統(tǒng),八）工藝參數(shù)及其對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能的影響 水刺加工中的主要的工藝參數(shù)有：水刺頭數(shù)量、水壓、水刺距離、噴水孔的直徑、噴水孔排列密度、生產(chǎn)速度、托網(wǎng)簾(或轉(zhuǎn)鼓)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品單位面積質(zhì)量、脫水箱真空度等，這些參數(shù)相互關(guān)聯(lián)，影響水刺非織造材料的結(jié)構(gòu)和性能。 此外，