水刺转鼓金属网套对产品性能的影响

梳理技术

本文发表在2017年出版的第33期《纺织技术》杂志上，更多好文章期待您的投稿。投稿、咨询邮箱：[e-mail]

水刺转鼓金属网套对产品性能的影响

徐艳峰、马腾飞、刘双营、翟淑霞

（山东省永信非织造材料有限公司）

水刺非织造技术的主要工艺原理是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，受转鼓金属网套的反弹，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。如果水针能量过低，因纤维没有足够的能量越过“空间位能”而无法形成较多的和有效的缠结，会导致纤网结构松散和强力低下。如果水针能量过高，则会导致纤维所获能量大于其断裂功，使纤维断裂，最终导致纤网强力下降。在影响水刺非织造布性能的诸多因素中，金属网套的开孔率是一个重要因素。本文从控制水刺产品质量的角度出发，分析探讨水刺转鼓金属网套开孔率对产品断裂强力、柔软度、耐磨性的影响。

1      试验部分

1.1     水刺转鼓金属网套规格参数

本试验利用三种不同开孔率的金属网套对相同纤维网进行加固，试验所用水刺转鼓金属网套的规格参数如表1所示。

1.2     试样制备

三种试样分别为用三种不同开孔率的水刺转鼓金属网套，其他工艺条件均相同的情况下制备的水刺非织造布，试样制备工艺参数如表2所示。

其生产工艺流程为：纤维原料→混合开松→双梳理成网→水刺固结（三转鼓）→烘燥定型→卷绕→分切包装。

1.3     性能测试

参照标准GB/T 24218.3-2010《纺织品 非织造布试验方法 第3部分：断裂强力和断裂伸长率的测定》，使用YG026C电子织物强力机测试试样的拉伸断裂强度。剪取纵向和横向各5块试样，试样的宽度为50±0.5 mm，长度应满足名义夹持距离100 mm。强力机夹距为100 mm，速度为100 mm/min。纵向和横向分别测试5 次，各取平均值。

参照标准GB/T8942-2002《纸柔软度的测定》，使用QZ-RT1000智能柔软度测定仪测试试样的柔软度。剪取纵向和横向试样各5块，试样的尺寸为175 mm×100 mm，智能柔软度测定仪的狭缝宽度20.0 mm。

参照GB 21196.4-2007-T 《纺织品 马丁代尔法织物耐磨性的测定 第4部分：外观变化的评定》，用YG401G型织物平磨仪（马丁代尔仪）测试试样的耐磨性，剪取直径大约为140+5 mm的试样3块，磨料使用相同的水刺布，设置摩擦次数为50，摩擦后用光学显微镜观察非织造布中纤维的排列和缠结情况。

2      结果与讨论

2.1     拉伸性能

试样拉伸断裂强度测试结果见表3。

从图1试验结果可以看出，对于面密度相同的3种水刺非织造布试样，其纵、横向断裂强力随开孔率的增加呈减小的趋势。这是因为水刺非织造布的强力由纤维缠结效果决定，面对相同能量的水针，在金属网套表面的单位交叉点上，开孔率越小，水针的反弹效果越好，小束纤维随水针发生互相穿插缠结，从而可以提高纤维网的缠结效果。因此，网套开孔率越小，纤维网的缠结效果越好，进而水刺非织造布的拉伸性能越好。

图1    开孔率与水刺非织造布强力关系曲线

从表3试验测试结果还可以看出，开孔率16%、水刺压力90 bar的产品和开孔率9%、水刺压力70 bar的产品相对比，两种试样的各项物理性能指标非常相近，而两种产品加工过程中的能耗却相差很大，开孔率16%的网套在90 bar水刺压力条件下加工试样时需要的电机功率为76 kW，而开孔率9%的网套在70 bar水刺压力条件下加工试样时需要的电机功率仅为52 kW。由此可以得出，使用开孔率为9%的网套和开孔率为16%的网套生产相同的产品时，前者能耗仅为后者的68.4%，大大降低了能耗。

2.2     柔软度

在规定条件下，当柔软度测定仪板状测头将试样压入狭缝中一定深度时，试样本身的抗弯曲力和试样与缝隙处摩擦力的最大矢量之和称为柔软度，以gf表示，柔软度值越小，说明试样越柔软。该试验的测试结果如图2所示。

图2    开孔率与水刺非织造布柔软度关系曲线

从图2试样柔软度测试结果可以看到：对同一种类型的水刺非织造布，横向比纵向柔软小，这是因为纤维沿纵向排列较多。在同一方向上，开孔率40%的水刺布更柔软，开孔率16%的水刺布居中，开孔率9%的水刺布最硬。这是由于开孔率越小，水针的反弹效果越好，纤维随水针发生互相穿插缠结，缠结效果越好，手感越板挺，柔软度越差。因此，开孔率40%的金属网套孔数较多，其水刺布较其他两种手感更加柔软。

2.3     耐磨性

三种试样经过固定磨损，磨损后的形态如图3所示。开孔率9%的水刺布表面几乎没有磨损，只有少量纤维被带起；开孔率16%的水刺布有少部分纤维被抽出，布面有小部分起毛起球；开孔率40%的水刺布出现了严重起毛起球，并出现了破洞。其原因分析如下：一是面对相同能量的水针，在网套表面的单位交叉点上，开孔率越小，纤维随水针越能相互穿插缠结在一起，在受到外力作用时，纤维之间有发生一定程度的位移，不易脱落；二是从吸收能量角度考虑，网套开孔率越大，水针更加容易直接从孔中透过，不会反弹回来作用在纤网上，因此被纤网吸收的能量更少，所以在一定磨损次数下，网套开孔率越大生产的水刺布脱落的纤维屑较多，质量损失大。

图3    试样磨损后的形态

3        结论

转鼓金属网套是水刺工艺中的托持和缠结加固纤网以及脱水的关键部件，能够有效托持并输送纤网通过水刺区域，并反弹水针，使纤维在水针作用下反复相互穿插缠结，提高纤网的缠结效果。同时，金属网套的开孔率对水刺缠结效果、产品性能以及工艺能耗方面有着重要影响。

（1）在一定水刺条件下，面对相同能量的水针，在网套表面的单位交叉点上，开孔率越小，水针的反弹效果越好，使之纤网中的纤维随水针发生互相穿插缠结，提高了纤网的缠结效果，进而生产出的水刺布断裂强力大、布面硬挺、耐磨性好、不易起毛。

（2）在生产性能相近的产品时，通过减少金属网套的开孔率，可大大降低水刺工艺生产能耗，节能减排，提高产品利润率。

参考文献：

［1］柯勤飞,靳向煜.非织造学［M］（第二版）.上海:东华大学出版社,2010.