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纖維與非織造材料的關系

來源:元琛環(huán)??萍?/span> 官網:http://newlichen.cn/ 點擊:2640次發(fā)布時間:2022-04-11 16:05:13

纖維是構成非織造材料最基本的原料,由于非織造材料不同于傳統(tǒng)紡織品以紗線的排列組合形成織物,而是纖維原料直接構成的纖維集合體,因此纖維原料的性能對非織造材料的性能就有著更為直接的影響,參見圖1。


纖維與非織造材料的關系






圖1 纖維原料特性與產品性能的關系

非織造技術應用的纖維原料非常廣泛,要生產性能價格比合理的非織造產品,必須首先弄清纖維在非織造材料中的作用,掌握纖維的基本性能,并根據非織造加工工藝、后處理工藝及設備,恰當地選擇纖維原料。常見的纖維原料如下圖所示。

纖維與非織造材料的關系

圖2 常見的纖維原料

非織造材料的性能與許多因素有關,其中最主要的因素是纖維的特性。纖維對非織造材料性能的影響歸結起來主要反映在兩個方面,一方面是纖維通過不同的非織造結構直接表現出來的材料性能;另一方面是纖維在非織造加工中的加工適應性,它也影響到非織造材料的最終性能。

一、纖維的表觀性狀對非織造材料性能的影響

纖維的表觀性狀主要包括長度、線密度、卷曲度、截面形狀以及表面摩擦性能等,它們對非織造材料性能的影響分別論述如下:

1、纖維長度及長度分布

纖維長度長,對提高非織造材料的強度有利,這主要是纖維之間的抱合力增大,纏結點增多,纏結效果增強,纖維強度的利用程度提高。在粘合法生產中,纖維長度長,還表現為粘合點增加,粘合力增強,非織造材料強度增加。

2、纖維線密度

纖維線密度小,制得的非織造材料體積密度大,強度高,手感柔軟。非織造材料在同樣面密度的條件下,纖維線密度越小,纖維根數就越多,纖維間的接觸點與接觸面積增加,這就增加了纖維間的粘結面積或增加了纖維間的滑移阻力,從而提高了非織造材料的強度。但纖維過細會對開松、梳理、成網造成困難。非織造材料一般采用的纖維線密度為1.2~33dtex。一般粗纖維多用在地毯和襯墊中, 主要考慮改善非織造材料的彈性。而對于一些過濾材料,則要求具有從細至粗多種線密度規(guī)格的纖維混合或梯度分布,以提高過濾性能。

3、纖維卷曲度

纖維卷曲度對纖網的均勻度,對非織造材料的強力、彈性、手感都有一定影響。纖維卷曲多,則纖維間抱合力就大,成網時不易產生破網,均勻度好,輸送或折疊加工也較順利。在粘結過程中,由于纖維卷曲度高,粘結點之間的纖維可保持一定的彈性伸長,因而使產品手感柔軟,彈性好。在針刺加固、縫編法等非織造材料中,纖維卷曲度高,則抱合力大,從而增加了纖維間的滑移阻力,提高了產品的強度和彈性。

在天然纖維中,棉纖維有天然卷曲,成熟正常的卷曲多;羊毛纖維也具有周期性的天然卷曲?;瘜W纖維可在制造過程中用卷曲機擠壓而得到卷曲,一般每厘米卷曲數為4~6個。                       

4、纖維橫截面形狀

纖維的橫截面形狀對非織造材料的硬挺度、彈性、粘合性及光澤等有一定影響。天然纖維都有各自的天然形成的橫截面形狀,如棉纖維為腰圓形,有中腔;蠶絲為不規(guī)則三角形;化學纖維的截面形狀是根據紡絲孔的形狀決定的,有三角形、星形、中空形等。不同的截面形狀直接影響產品性能,如三角形截面的纖維比圓形截面纖維的硬挺度要高些,而橢圓形截面纖維則比圓形截面的硬挺度低些。中空纖維剛性優(yōu)良,蓬松性、保暖性好。在加工化學粘合法非織造材料時,纖維橫截面的形狀與粘合劑的接觸面積關系密切,如星形截面纖維的表面積就比同線密度的圓形截面纖維約大50%,粘合面積增大,粘合力就有較大的提高。扁平截面纖維低彎曲剛度提高了水刺纏結效果,力學性能得到改善。利用異形截面纖維的表面對光線的反射,能得到一定的光學效應,如三角形截面(類似蠶絲截面)在制品中猶如無數個三角柱分光棱鏡,它們分出的各種色光,能產生一種柔和的光澤。



纖維與非織造材料的關系





圖3 常見合成纖維和天然纖維的截面圖

5、纖維表面摩擦因數

纖維表面摩擦因數不但影響產品性能,還影響加工工藝。對于針刺法、縫編法等機械加固的非織造材料來說,纖維表面摩擦因數大,纖維滑脫阻力也大,有利于產品強度提高。但是摩擦因數過大,會加大針刺阻力,造成穿刺困難,引起斷針等故障。此外,合成纖維摩擦因數大,易引起靜電產生和積聚,影響梳理成網的正常進行,所以通常預先用抗靜電劑或溫濕度的平衡對合成纖維進行表面處理。

二、纖維的物理機械性能和化學性能對非織造材料性能的影響

纖維的物理機械性能和化學性能主要包括斷裂強度和伸長,初始橫量,彈性恢復性,耐易于纏線磨性,吸濕性,熱學性能,耐化學性和耐老化性能等。這些性質直接影響非織造材料的使用性能,以下重點介紹影響到纖維加工適用性的幾項性能。

1、纖維的機械性能

在非織造材料加工中,纖維會受到拉伸、彎曲、壓縮、摩擦和扭曲作用,產生不同的變形。在非織造材料使用過程中,主要受到的外力是張力,纖維的彎曲性能也是與其拉伸性能有關,因此,拉伸性能是纖維最重要的機械性能亦稱力學性能。

2、纖維吸濕性

纖維吸濕性指纖維在吸收空氣中氣相水分或水溶液中維,吸收水分的能力不同,大多數合成纖維的吸濕能力較差,屬于疏水性纖維。纖維吸濕性對非織造材料的加工工藝有顯著影響,在化學粘合法、水刺法非織造加工工藝中,纖維的吸濕性顯得尤為重要。一般來說,吸濕性好的纖維構成的纖網有利于粘合劑在纖網中的均勻分散,粘合效果好。吸濕性好的纖維在水刺過程中易于纏結,可提高最終非織造材料的機械性能。在干法成網和針刺加固中,纖維吸濕過低,纖維易打斷且易產生靜電,吸濕過高,纖維又易于纏繞機械。

3、纖維的熱學性能

在非織造材料的加工和使用過程中會遇到不同的溫度環(huán)境,而且溫度范圍較廣。在化學粘合過程中,纖網經過烘燥、焙烘工藝時的熱作用,纖維高分子的柔性、聚集態(tài)結構、宏觀形態(tài)都會發(fā)生不同程度的變化,從而影響非織造加工和產品使用性能,所以對熱粘合工藝而言,纖維的熔點、玻璃化溫度、軟化點、分解點、熱收縮性、耐熱性都必須考慮。常用纖維的長時間使用溫度和瞬時使用溫度如下圖所示。


纖維與非織造材料的關系

了解纖維原料對非織造材料的影響因素,可以更好的根據使用工況選擇合適的纖維、合適的工藝和合適的后處理方法,從而制備出具有優(yōu)良性能的高效除塵濾袋,安徽元琛環(huán)??萍脊煞萦邢薰径嗄陙碇铝τ诟咝С龎m濾袋的開發(fā),可以根據工況設計并生產合適的除塵濾袋。


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