托網(wǎng)簾對(duì)水刺非織造布性能的影響

青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院，山東 青島 266000

非織造布是一種不經(jīng)過(guò)紡紗織造而形成的織物，其通過(guò)將短纖或長(zhǎng)絲進(jìn)行定向或隨機(jī)排列形成纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)，然后采用機(jī)械或熱黏合或化學(xué)等方法加固而成。非織造工藝突破了傳統(tǒng)的紡織原理，具有工藝流程短、生產(chǎn)速度快、產(chǎn)量高、成本低、用途廣、原料來(lái)源多等特點(diǎn)。根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同，非織造布可分為水刺非織造布、熱黏合非織造布、漿粕氣流成網(wǎng)非織造布、濕法非織造布、熔噴非織造布、針刺非織造布等。其中，水刺非織造布是通過(guò)水刺的方法對(duì)纖維狀集合體進(jìn)行加工而形成的一種新型柔性材料，其綜合了紡織、造紙、塑料和皮革等四大材料的優(yōu)點(diǎn)，具備柔軟性好、強(qiáng)度高、吸水性好、生物相容且不易落絨等特點(diǎn)[1-2]。

1 水刺技術(shù)

1.1 工藝原理

水刺技術(shù)的工藝原理是將梳理好的纖網(wǎng)平鋪置于托網(wǎng)簾上，借助于強(qiáng)大的水壓，高壓、高速細(xì)水針通過(guò)針板對(duì)纖網(wǎng)進(jìn)行連續(xù)噴射，使纖網(wǎng)中的纖維相互纏結(jié)、加固的(圖1)[3]。

圖1 水刺技術(shù)的工藝原理示意

1.2 工藝流程

水刺非織造布的生產(chǎn)工藝流程：稱量喂棉(如黏膠纖維、滌綸等)→混合開松→除雜→梳理→鋪網(wǎng)→雜亂牽伸→預(yù)濕→正反水刺→后整理→烘燥(滾筒、熱風(fēng))→卷取→分切→計(jì)量包裝[4]。圖2為水刺纏結(jié)過(guò)程示意。

圖2 水刺纏結(jié)過(guò)程示意

2 托網(wǎng)簾

在水刺非織造布的生產(chǎn)過(guò)程中，托網(wǎng)簾起襯托纖網(wǎng)的作用，它能使纖網(wǎng)接受到兩次水流產(chǎn)生的能量沖擊，從而形成柔軟性好、強(qiáng)度高的水刺非織造布產(chǎn)品。

不同水刺非織造布產(chǎn)品對(duì)托網(wǎng)簾的強(qiáng)度、接縫、粗細(xì)程度、耐疲勞性等要求不同。此外，在生產(chǎn)過(guò)程中，托網(wǎng)簾的網(wǎng)眼設(shè)置應(yīng)合理，以確保均勻的表面結(jié)構(gòu)(即孔隙大小均勻)；托網(wǎng)簾的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(如目數(shù)和圖案等)宜多樣化，這有利于產(chǎn)品擁有不同的外觀。

2.1 托網(wǎng)簾的配合形式

我國(guó)現(xiàn)有水刺非織造布生產(chǎn)企業(yè)大多數(shù)采用預(yù)濕-多個(gè)平網(wǎng)(圖3)、預(yù)濕-多個(gè)圓網(wǎng)滾筒(圖4)、預(yù)濕-圓網(wǎng)滾筒-平網(wǎng)(圖5)等托網(wǎng)簾配合形式。預(yù)濕的目的主要是讓蓬松的纖網(wǎng)充分浸濕并獲得一定的能量，以便后續(xù)能更好地吸收水能。其中，圓網(wǎng)滾筒能使水刺非織造布中的纖維獲得更高的纏結(jié)強(qiáng)力。

圖3 預(yù)濕-多個(gè)平網(wǎng)

圖4 預(yù)濕-多個(gè)圓網(wǎng)滾筒

圖5 預(yù)濕-圓網(wǎng)滾筒-平網(wǎng)

2.2 托網(wǎng)簾的作用

托網(wǎng)簾作為部件在水刺非織造布的生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。托網(wǎng)簾將纖網(wǎng)送入水刺區(qū)，纖網(wǎng)接受連續(xù)高壓水流的噴射，水流沖擊到托網(wǎng)簾上并形成反彈，使托網(wǎng)簾上纖網(wǎng)中的纖維纏結(jié)在一起。其具體作用：

(1) 支撐纖網(wǎng)。托網(wǎng)簾對(duì)纖網(wǎng)具有托持輸送的作用。調(diào)整托網(wǎng)簾的運(yùn)輸速度可調(diào)整纖網(wǎng)中纖維的拉伸度，進(jìn)而直接影響水刺非織造布產(chǎn)品的物理及力學(xué)性能。

(2) 形成紋路。不同紋路、材質(zhì)、網(wǎng)型、目數(shù)及厚度的托網(wǎng)簾會(huì)形成不同外觀結(jié)構(gòu)和性能的水刺非織造布產(chǎn)品[5-6]。

(3) 脫水。托網(wǎng)簾的開孔率會(huì)影響水刺非織造布產(chǎn)品的脫水效果。

2.3 托網(wǎng)簾的分類

可依據(jù)開孔率、材質(zhì)、水刺形式及結(jié)構(gòu)層次對(duì)托網(wǎng)簾加以分類(表1)。

表1 托網(wǎng)簾的分類

(a)單層網(wǎng)

(b) 雙層網(wǎng)(右側(cè)是其截面照片)

3 托網(wǎng)簾對(duì)水刺非織造布質(zhì)量的影響

3.1 開孔率

當(dāng)纖網(wǎng)面密度一定時(shí)，托網(wǎng)簾的開孔率會(huì)影響纖網(wǎng)中纖維排列的緊密度及纖維的纏結(jié)效果，最終影響水刺非織造布產(chǎn)品的強(qiáng)度[7]。

3.2 網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)

托網(wǎng)簾網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)涉及孔型、目數(shù)等，是影響水刺非織造布產(chǎn)品拉伸斷裂強(qiáng)度的主要因素。嚴(yán)姣等[8]采用三種不同目數(shù)(22眼、平紋網(wǎng)、10眼)的托網(wǎng)簾制備了面密度為45 g/m2的三種純滌綸水刺非織造布，通過(guò)測(cè)試其它們的拉伸斷裂強(qiáng)度、剛?cè)嵝院湍湍バ园l(fā)現(xiàn)：22眼托網(wǎng)簾制造的水刺非織造布具有最好的拉伸斷裂強(qiáng)度和耐磨性，以及適中的柔軟度；平紋網(wǎng)托網(wǎng)簾制造的水刺非織造布具有非常柔軟的手感，但其耐磨性能不及22眼托網(wǎng)簾制造的水刺非織造布；10眼托網(wǎng)簾制造的水刺非織造布手感最硬，其拉伸斷裂強(qiáng)度和耐磨性也不及22眼托網(wǎng)簾制造的水刺非織造布。羅燕[9]等還研究了不同網(wǎng)紋、孔徑及孔型的托網(wǎng)簾對(duì)水刺非織造布產(chǎn)品拉伸斷裂強(qiáng)度的影響(圖7)，發(fā)現(xiàn)：大方孔托網(wǎng)簾生產(chǎn)的水刺非織造布的拉伸斷裂強(qiáng)度最高，小開孔托網(wǎng)簾生產(chǎn)的水刺非織造布的拉伸斷裂強(qiáng)度最小，兩者相差約50 N/(5 cm)。

圖7 不同網(wǎng)紋、孔徑及孔型的托網(wǎng)簾對(duì)水刺非織造布的拉伸斷裂強(qiáng)度的影響

此外，托網(wǎng)簾網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的緊湊與否還會(huì)影響水刺非織造布的吸濕性、透氣性、透水性、透濕性，以及對(duì)灰塵顆粒的夾持能力。如不同網(wǎng)孔或孔型的產(chǎn)品用作擦布時(shí)，它們對(duì)液體的吸濕速率及對(duì)灰塵顆粒的夾持能力是不同的。當(dāng)所使用的托網(wǎng)簾是相對(duì)松散的平面結(jié)構(gòu)即網(wǎng)孔較少時(shí)，生產(chǎn)的水刺非織造布的強(qiáng)度會(huì)大幅降低，并易造成短纖維損失。

3.3 材料組成

托網(wǎng)簾的材料組成會(huì)影響水針的反射能量，進(jìn)而影響纖網(wǎng)中纖維的纏結(jié)程度。彈性模量高的托網(wǎng)簾對(duì)水流的反射效果相較于彈性模量低的托網(wǎng)簾要好，也就是說(shuō)，前者可使纖維的第二次纏結(jié)獲得更高的能量，最終使水刺非織造布的拉伸斷裂強(qiáng)度提高。例如，在金屬絲織物滾筒或托網(wǎng)簾上發(fā)生纏結(jié)的水刺非織造布的纏結(jié)效果較在一般水刺托網(wǎng)簾上發(fā)生纏結(jié)的水刺非織造布的效果要好得多，且前者的拉伸斷裂強(qiáng)度更高[10-11]。

3.4 絲線直徑

托網(wǎng)簾的絲線直徑會(huì)影響纖網(wǎng)中纖維的纏結(jié)效果。在一定的直徑范圍內(nèi)，小直徑金屬絲線托網(wǎng)簾產(chǎn)生的水力纏結(jié)能量高于大直徑金屬絲線托網(wǎng)簾；在一定的纖維排列方式下，纖維在小直徑金屬絲線托網(wǎng)簾上形成的纏結(jié)效果優(yōu)于大直徑金屬絲線托網(wǎng)簾。

3.5 傳輸速度

托網(wǎng)簾的傳輸速度會(huì)影響水刺非織造布對(duì)水刺能量的獲取。水刺非織造布的斷裂強(qiáng)度隨托網(wǎng)簾傳輸速度的增加而減小。傳輸速度越快則傳輸過(guò)程中單位時(shí)間內(nèi)被水能噴射的纖網(wǎng)面積越大，纖網(wǎng)單位面積獲得的水刺能量就越少，纖維纏繞效果差。

4 托網(wǎng)簾的安全使用

托網(wǎng)簾在水刺非織造布的生產(chǎn)中非常重要，其易受損(如撕裂、起皺等)，因此，使用、搬運(yùn)和儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)加倍小心。托網(wǎng)簾的替換過(guò)程較復(fù)雜，需注意零部件的放置、使用及安裝。輸送過(guò)程中應(yīng)保持托網(wǎng)簾張力穩(wěn)定，過(guò)緊或過(guò)松都會(huì)對(duì)水刺非織造布的性能產(chǎn)生影響。

開車時(shí)，通常先空開一段時(shí)間，再停下來(lái)觀察，然后再打開，觀察是否有異常出現(xiàn)。待重復(fù)多次且確認(rèn)無(wú)問(wèn)題后，方可以開車過(guò)網(wǎng)。對(duì)于不使用的托網(wǎng)簾，最好將其卷起并放入圓柱形容器中。托網(wǎng)簾和針板都需定期加以清洗，且通常是在一定濃度的堿性或酸性溶液中浸泡后，再用軟刷或尼龍刷清理，最后用水沖洗干凈的。

5 結(jié)論

托網(wǎng)簾在水刺非織造布生產(chǎn)過(guò)程中不可或缺，其不僅能使幾乎沒(méi)有強(qiáng)力的纖網(wǎng)在接受水刺的過(guò)程中得到很好地襯托，還可以讓纖網(wǎng)更好地接受水刺的能量，從而形成強(qiáng)力良好且致密的水刺非織造布產(chǎn)品。托網(wǎng)簾會(huì)影響水刺非織造布的性能，如開孔率會(huì)影響纖網(wǎng)中纖維排列的緊密度、網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)會(huì)影響水刺非織造布的拉伸斷裂強(qiáng)度、組成材料及絲線粗細(xì)會(huì)影響纖維的纏結(jié)效果、傳輸速度會(huì)影響水刺非織造布對(duì)水刺能量的獲取。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)水刺非織造布的最終性能要求，選用合適的托網(wǎng)簾。