1、第二章 非織造用纖維原料§2-1 纖維在非織造材料中的作用一、纖維作為非織造材料的主體成分在粘合法非織造材料、針刺法非織造材料、水刺法非織造材料、紡絲成網(wǎng)法等非織造材料中，纖維以網(wǎng)狀構(gòu)成非織造材料的主體，纖維在這些非織造材料中的比重要占到一半以上甚至百分之百。 二、纖維作為非織造材料的纏結(jié)成分在針刺法非織造材料、水刺法非織造材料以及無紗線纖網(wǎng)型縫編法非織造材料中，部分纖維以纖維束鍥柱形式或線圈狀結(jié)構(gòu)起加固纖網(wǎng)的作用。 三、纖維作為非織造材料的粘合成分在大多數(shù)熱粘合非織造材料中，加入纖網(wǎng)的熱熔性纖維在熱粘合時全部或部分熔融，形成纖網(wǎng)中的熱熔粘合加固成分。在溶劑粘合法非織造材料中，部分纖

2、維在溶劑作用下溶解或膨潤，起到與其它纖維相互粘合的作用。四、纖維既作非織造材料的主體，同時又作非織造材料的熱 熔粘合成分 在雙組份纖維熱熔粘合法非織造材料中，雙組份纖維的高熔點組份(通常為芯)作為非織造材料的主體，低熔點組份(通常為殼)在纖維交叉處熔融粘結(jié)，由此，雙組份纖維既作非織造材料的主體，同時又作非織造材料的熱熔粘合成分。§2-2 纖維與非織造材料性能的關系一、纖維表觀性狀對非織造材料性能的影響1、纖維長度及長度分布2、纖維線密度3、纖維卷曲度4、纖維截面形狀5、纖維表面摩擦系數(shù)二、纖維的物理機械性能、化學性能對非織造材料性能的影響纖維的機械性能(包括斷裂強力和伸長、初始模量、

3、彈性恢復性等)纖維的吸濕性纖維的熱學性能纖維的化學性能1、纖維的物理機械性能浸漬粘合法非織造材料與其采用纖維的應力應變曲線相似。浸漬粘合法非織造材料應力應變曲線與粘合劑應力應變曲線的比較。纖維強度利用系數(shù)可用下式來表示：式中：K 纖維強度利用系數(shù)p 非織造材料的強度B 單纖維強力m通過非織造材料1cm2截面的纖維根數(shù)通常，粘合法非織造材料的纖維強度利用系數(shù)不超過20%，針刺法非織造材料的纖維強度利用系數(shù)可達30%，而普通機織物的纖維強度利用系數(shù)高達4050%。2、纖維的吸濕性纖維類型回潮率%(空氣溫度20 ，相對濕度65%)棉苧麻細羊毛桑蠶絲普通粘膠富強粘膠聚酰胺6聚酰胺66聚酯聚丙烯腈聚乙烯

4、醇聚丙烯78213151789131512143.554.24.50.40.51.224.5503、纖維的熱學性能纖 維 類 型軟化點熔點分解點玻璃化溫度棉羊 毛蠶 絲聚酰胺6聚酰胺66聚酯聚丙烯腈聚乙烯醇聚丙烯聚氯乙烯聚乙烯（）180225235240190-240干態(tài)220230熱水110118145-15090-100110-115（）215253256163-175200125-130150（）135150280-300310（）47.658280.90908582二、纖維特性對非織造材料性能的影響規(guī)律(一)細度和長度細度長度非織造材料強度(二)卷曲度纖維卷曲度影響抱合力、彈性、壓縮回

5、彈性。(三)纖維截面形狀過濾材料采用多葉截面，孔徑，表面積，非織造材料強度。(四)表面光滑程度影響強度，影響加工工藝性，如靜電、針刺力等。(五)吸濕性影響加工工藝性，如靜電、粘合劑擴散等。纖維截面形狀 §2-3 纖維選用的原則一、 天然纖維與化學纖維的比較：多數(shù)化學纖維的物理機械性能高于天然纖維。天然纖維和部分化學纖維具有可降解性。化學纖維含雜少，可簡化纖維準備工序。差別化、功能性的化學纖維可滿足非織造材料的特殊要求。化學纖維細度、長度的一致性較好，并可按非織造生產(chǎn)工藝的要求進行控制。纖維原料對非織造材料性能的影響纖維類型積極作用消極作用聚酯變形回復性良好，熱定型性良好，耐磨性強，彈

6、性高，干濕強度高，快干，電絕緣性強。起球傾向大，易產(chǎn)生靜電荷積聚，不耐堿。聚丙烯耐磨性好，變形回復性好，耐腐蝕性強，耐化學性好，防霉，價廉，比重小。易老化，不吸濕，染色困難。聚酰胺干、濕強度高、耐沾污性好，快干，彈性高、耐磨性強。耐光度差，起球傾向大，不耐酸。聚乙烯醇有一定吸濕性，耐磨性強，強度高，耐堿性較強。染色較困難聚丙烯腈彈性強，手感柔軟，蓬松度好，日曬牢度高，耐磨性強，耐化學性強，保暖性強。易起球粘膠纖維干強度高，懸垂性優(yōu)良，吸濕性強，不起球，易清潔。濕強度低棉耐磨性較強，干、濕強度較高，手感柔軟，易粘合，吸濕性好。彈性差，變形回復性差，易折皺，纖維均勻性差。羊毛蓬松度高，彈性強，手感

7、柔軟，保暖性強，吸濕性強。有起球現(xiàn)象，耐磨性差。二、纖維選用的原則(一)非織造材料的性能要求如強度、工作溫度、老化性能、耐化學品性能、顏色等。(二)工藝與設備的適應性包括氣流成網(wǎng)、梳理機、熱粘合工藝等。纖維靜電電位序列：羊毛、聚酰胺、粘膠、棉、絲、醋酸纖維、聚乙烯醇纖維、聚酯纖維、聚丙烯腈纖維、聚氯乙烯纖維、聚乙烯纖維、聚四氟乙烯纖維。靜電電位差別大的纖維相混，可減少靜電。(三)產(chǎn)品的成本采用價值工程原理，以最小的成本實現(xiàn)產(chǎn)品的功能。三、按非織造材料的用途選擇纖維原料服裝襯：聚酯，聚酰胺，粘膠保暖絮片：聚酯(中空，三維卷曲)，聚丙烯腈服裝面料：聚酯人造毛皮：聚丙烯腈毛毯：羊毛，聚丙烯腈窗簾：聚

8、酯地毯：聚酯，聚丙烯，聚酰胺墻布：聚酯衛(wèi)生巾和尿片包覆布：聚丙烯，ES纖維，棉手術衣：聚丙烯，木漿纖維，粘膠繃帶和敷料：棉，粘膠合成革基布：聚酯，聚酰胺內(nèi)底革：聚酯，粘膠，聚氯乙烯纖維土工合成材料：聚酯，聚丙烯，聚酰胺，聚乙烯醇過濾材料：聚酯，聚丙烯，棉，耐高溫纖維等吸油材料：聚丙烯，天然秸桿材料電器絕緣材料：聚酯，聚丙烯隔音材料：聚丙烯，聚乙烯醇，廢纖維隔熱材料：棉，粘膠，麻纖維，廢纖維包裝材料：聚乙烯，廢纖維，聚酯，聚酰胺拋光材料：聚酰胺，麻纖維拋光材料：聚酰胺，麻纖維造紙毛毯：聚酰胺，羊毛§2-4 非織造常用纖維纖維的分類一般分為以下三大類：(1)天然纖維包括棉、木棉、椰殼纖維

9、、甲殼質(zhì)纖維、海藻纖維、苧麻、黃麻、亞麻、羊毛、絲等。(2)化學纖維包括粘膠、聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈及其它纖維。(3)無機纖維包括玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維、陶瓷纖維、石棉纖維等。一、聚丙烯纖維定義：由聚丙烯熔融紡絲制得，又稱丙綸，簡寫為PP。性能：斷裂強度2.65.7cN/dtex，斷裂伸長2080%，初始模量1835cN/dtex，密度為0.900.91g/cm3 (相當聚酰胺的80%，聚酯的70%)，軟化點140150，熔點163175左右，制成產(chǎn)品后比較厚實，干和濕強度好，耐磨性好，不起球，變形回復性好，耐化學品好，耐霉性好，絕緣性好，吸濕性極低，無毒性，表面虹吸作用

10、強，不耐日曬。用途較廣，如土工合成材料、地毯、手術衣、手術罩布、嬰兒尿片和婦女衛(wèi)生巾包覆材料、吸油材料、過濾材料、保暖材料、隔音材料、揩布等。二、聚酯纖維定義：化學名稱為聚對苯二甲酸乙二酯，又稱滌綸，簡寫為PET或PES。性能：斷裂強度4.25.7cN/dtex，斷裂伸長3550%，初始模量2244cN/dtex，密度為1.38g/cm3，軟化點235240，熔點256左右，變形回復性好，耐磨性好，彈性好，強力高，絕緣性好，易起球，易產(chǎn)生靜電，耐酸不耐強堿，老化性能較好。非織造工藝中常用截面為圓形、三角形、扁帶形、中空圓形等，通常適用于絕緣材料、保暖絮片、墻布、服裝襯基布、屋頂防水材料、土工合

11、成材料等。高收縮聚酯纖維 三、聚酰胺纖維定義：通常由聚酰胺6熔融紡絲制得，又稱尼龍纖維，簡寫為PA。性能：斷裂強度3.86.2cN/dtex，斷裂伸長2560%，濕態(tài)斷裂強度3.25.5cN/dtex，濕態(tài)斷裂伸長2763%，初始模量726cN/dtex，密度為1.14g/cm3，軟化點180，熔點220左右，綜合性能良好，彈性好，懸垂性好，價格高，易起球起毛，耐日曬牢度差，耐堿不耐強酸，摩擦系數(shù)大。主要用于服裝襯基布、造紙毛毯、地毯、合成革基布、拋光材料等。四、聚乙烯醇纖維定義：濕紡制得的聚乙烯醇縮甲醛纖維，又稱維綸。性能：斷裂強度4.05.7cN/dtex，斷裂伸長1226%，濕態(tài)斷裂強度

12、2.84.6cN/dtex，濕態(tài)斷裂伸長1226%，初始模量2262cN/dtex，密度為1.261.30g/cm3，干態(tài)軟化點220230，水中軟化點110左右，干強好，濕強低，耐磨性好，耐堿性好，吸濕性較好，彈性較差，染色較困難，不耐強酸。與聚丙烯纖維混和后可生產(chǎn)土工合成材料，水溶性纖維可用于繡花基布、用即棄材料等。五、聚丙烯腈纖維定義：由丙烯腈和其它單體共聚而成，濕紡或干紡成形。性能：斷裂強度2.54.0cN/dtex，斷裂伸長2550%，濕態(tài)斷裂強度1.95.5cN/dtex，濕態(tài)斷裂伸長2560%，初始模量2255cN/dtex，密度為1.17g/cm3，軟化點190240，分解點2

13、80300 ，強力較高，彈性好，耐光性好，染色性好，蓬松性較好，易起毛起球，耐磨性較差。主要用于生產(chǎn)保暖絮片、人造毛皮、毛毯等。六、棉纖維性能：纖維細度一般為12dtex，長度為2536mm，斷裂強度2.64.3cN/dtex，斷裂伸長712%，濕態(tài)斷裂強度2.95.6cN/dtex，初始模量6082cN/dtex，分解點150，截面為中空腎狀，縱向自然卷曲，吸濕性很好，濕強力比干強力高10%左右。棉纖維含有較多的雜質(zhì)，除雜脫漂后可用于醫(yī)衛(wèi)非織造材料，白度應大于80%，殘硫量應小于8mg/100g。 七、粘膠纖維定義：由纖維素組成，濕紡成形，簡寫為VIS。性能：斷裂強度2.22.7cN/dte

14、x，斷裂伸長1622%，濕態(tài)斷裂強度1.21.8cN/dtex，濕態(tài)斷裂伸長2129%，初始模量2662cN/dtex，密度為1.51.52g/cm3，分解點150，強力較低，吸濕性良好，不起球，濕強力更低，耐磨性差，彈性較差，手感較差。粘膠纖維已開發(fā)出許多新品種，如高卷曲、高濕強、高吸濕等，常用于醫(yī)衛(wèi)材料，和其它纖維混和后用于服裝襯基布、合成革基布、食品過濾材料等。奧地利Lenzing公司粘膠纖維生產(chǎn)流程八、麻纖維苧麻纖維性能：纖維細長，斷裂強度4.95.7cN/dtex，斷裂伸長1.52.3%，濕態(tài)斷裂強度5.16.8cN/dtex，濕態(tài)斷裂伸長2.02.4%，初始模量176220cN/d

15、tex，吸濕性很好，剛性好，硬挺性好，但抱合力較小。主要用于生產(chǎn)地毯基布、拋光材料、襯里和建筑用隔音隔熱材料等。黃麻纖維 大麻纖維九、羊毛纖維性能：斷裂強度0.91.5cN/dtex，斷裂伸長2535%，濕態(tài)斷裂強度0.671.43cN/dtex，濕態(tài)斷裂伸長2550%，初始模量8.522cN/dtex，分解點135，天然卷曲，彈性好，手感豐滿，保暖性好，吸濕性強，光澤柔和，染色性好，具有獨特的縮絨性，但價格高。主要用于生產(chǎn)高級地毯、造紙毛毯等。 十、Lyocell纖維采用溶劑法生產(chǎn)的一種新型的纖維素纖維，纖維素直接溶解在有機溶劑中，經(jīng)過濾、脫泡等工序后擠壓紡絲，凝固后成為纖維素纖維，具有完整

16、的圓形截面和光滑的表面結(jié)構(gòu)，具有較高的聚合度。Lyocell纖維既具有纖維素的優(yōu)點，如吸濕性、抗靜電性和染色性，又具有普通合成纖維的強力和韌性。其干強達到4.2cN/dtex，與普通聚酯纖維相近，濕強僅比干強低15%左右，仍保持較高的強度。該纖維生產(chǎn)時不污染環(huán)境，自身可生物降解，故可稱為“綠色纖維”。Lyocell纖維的性能對比Lyocell纖維非織造材料的性能對比。十一、 椰殼纖維長度為1533cm，直徑為0.050.3mm，剛度大，彈性好。采用針刺工藝可以加工成用于沙發(fā)、汽車座墊及彈簧軟墊、厚床墊、運動墊的填料。十二、蠶絲具有良好的伸長、彈性和吸濕性，細而柔軟、平滑、光澤好等優(yōu)點。非織造工

17、業(yè)中僅用其絲絹下腳料生產(chǎn)一些特殊的濕法和水刺非織造材料。十三、廢纖維包括棉紡廠的皮輥花、粗紗頭、梳棉抄斬花、精梳落棉、短絨，毛紡廠的落毛、精梳短毛，麻紡廠的苧麻落麻以及化纖廠的廢絲、再紡纖維等，還包括服裝裁剪邊角料與舊衣等進行布開花處理形成的廢纖維。廢纖維主要用于填料、包裝材料、隔音隔熱材料、絮墊等產(chǎn)品。§2-5 非織造用特種纖維一、可溶性粘結(jié)纖維可溶性粘結(jié)纖維在熱水或水蒸汽中產(chǎn)生軟化、熔融現(xiàn)象，干燥后使纖網(wǎng)內(nèi)纖維之間粘合。該類纖維通常由多種聚合物共聚而成，如日本開發(fā)的Efpakal L90纖維為50%聚氯乙烯與50%聚乙烯醇共聚，在90熱水中聚乙烯醇部分溶解，而聚氯乙烯部分軟化、粘

18、合。德國Enka公司的N40纖維為共聚酰胺，在過熱蒸汽或190 干燥熱風中可熔融。二、熱熔粘結(jié)纖維熔融紡絲制成的合成纖維均可作為熱熔粘結(jié)纖維用于熱粘合法非織造材料的生產(chǎn)。但某些纖維的熔點較高，生產(chǎn)能耗大，熱收縮大，不適合作熱熔粘結(jié)纖維。由此國內(nèi)外先后開發(fā)了一些低熔點的熱熔粘結(jié)纖維。對低熔點的熱熔粘結(jié)纖維的要求：熔點低軟化溫度范圍大熱收縮小常用熱熔纖維及其粘合溫度纖維類別粘合溫度纖維類別粘合溫度低密度聚乙烯85115Kodel 410 (Eastman)85170高密度聚乙烯126135Dacron 927,923,920 (Dupont)160180聚丙烯140170Unitika 2000,

19、3300,4000110200聚氯乙烯115160Heterofil PA (ICI)雙組份220230共聚酰胺110140Trevira 813 (Hoechst)210225聚酰胺6170225Heterofil PES (ICI) 雙組份170230聚酰胺66220260ES Faser (Chisso) 雙組份120150聚酯230260Unitika 2080,3380,4080 雙組份110200三、雙組份纖維雙組份纖維又稱復合纖維，采用兩種聚合物同時通過復合紡絲孔成形。常見結(jié)構(gòu)形式有4種：并列式(side by side)芯殼式(mantle/core)非連續(xù)纖維芯殼式(shor

20、t fibres in a matrix)長絲芯殼式(fibres of unlimited length)非織造工藝中使用的雙組份纖維有ES纖維、海島型纖維和桔瓣型纖維。 ES纖維是一種性能優(yōu)異的熱熔粘結(jié)纖維，在纖網(wǎng)中既作主體纖維，又作粘合纖維，由日本Chisso公司開發(fā)，國內(nèi)已有生產(chǎn)。海島型纖維和桔瓣型纖維經(jīng)化學或機械的方法可形成超細纖維。ES纖維由聚丙烯和高密度聚乙烯復合而成，其中高密度聚乙烯作為熱熔粘結(jié)成分，有芯殼式和并列式兩種結(jié)構(gòu)，常用結(jié)構(gòu)為芯殼式，主要性能如下：細度 1.5d組份分離特性 不可分離斷裂強度 2.53.5g/d斷裂伸長 40120%卷曲度 0.113轉(zhuǎn)/英寸含濕率 1

21、%(RH60%，20)軟化點 110120 (HDPE)/150160 熔點 130 (HDPE)/163 熱收縮率 5%熱熔粘合非織造材料采用ES纖維的優(yōu)點為：改善非織造材料的結(jié)構(gòu)，纖網(wǎng)內(nèi)纖維交接點產(chǎn)生有效、均勻的粘合作用非織造材料強力高熱熔粘合的溫度范圍寬，生產(chǎn)過程容易控制產(chǎn)品手感柔軟能耗低，生產(chǎn)率高ES纖維生產(chǎn)的非織造材料的用途種類單位面積質(zhì)量(g/m2)密度(g/cm3)用途熱軋、熱熔薄型10500.230.27尿布、衛(wèi)生巾面料，包裝材料，濕巾熱熔5010000.020.2絮片，過濾材料，吸油氈，土工布，農(nóng)業(yè)豐收布，汽車地毯針刺熱熔10020000.070.32濕法102000.20.

22、4尿布面料，揩布，濕巾模壓法0.070.32帽料，成型過濾材料，排水材料熱熔粘合時，纖網(wǎng)中的 ES纖維含量必須超過50%，薄型產(chǎn)品可采用100%的ES纖維。斷裂強度(kg/5cm)四、超細纖維超細纖維通常是指纖維細度在0.44dtex(0.4d)以下的纖維。超細纖維生產(chǎn)方法主要有：采用復合紡絲技術先制得雙組份復合纖維，通常為海島型纖維和桔瓣型纖維，然后分離雙組份，形成超細纖維。對于海島型纖維，采用溶解法溶去“海”組份，留下的“島”組份即為超細纖維，細度可達到：0.00110.11dtex(0.0010.1d)對于桔瓣型纖維，可采用機械方法分離兩組份，分離后兩組份均為超細纖維，細度可達到：0.1

23、10.44dtex(0.10.4d)桔瓣型纖維也可采用堿減量處理方法，其中一個組份(通常是聚酯)被溶去。采用熔噴非織造技術，直接得到由超細纖維構(gòu)成的非織造材料，平均纖維直徑為25m。桔瓣型纖維機械分裂桔瓣型纖維堿減量處理桔瓣型纖維海島型纖維堿減量處理海島型纖維五、高性能纖維具有高性能的特種纖維，如碳纖維、芳綸等。芳綸1313，商品名Nomex，強度4.84cN/dtex，模量132cN/dtex，斷裂伸長17%，最高使用溫度204。聚苯并咪唑纖維，商品名PBI，強度4.27cN/dtex，模量137cN/dtex，斷裂伸長10%，最高使用溫度560。聚砜酰胺纖維，商品名芳砜綸，強度3.8cN/

24、dtex，模量54cN/dtex，斷裂伸長17%，最高使用溫度200。聚四氟乙烯纖維，商品名氟綸，強度1.75cN/dtex，模量13.2cN/dtex，斷裂伸長25%，最高使用溫度280。碳纖維(PAN)，強度19617061N/mm，模量226686kN/mm，斷裂伸長25%，熔點或分解點為20003500 。六、功能性纖維與高性能纖維不同之處是，高性能纖維強調(diào)耐高溫、熱穩(wěn)定性以及高強度等性能，而功能性纖維強調(diào)使用功能，如：導電抗紫外線抗菌除臭吸收太陽能具有抗菌性能無抗菌性能七、無機纖維(一)玻璃纖維圓截面，最大直徑為18m，實際應用主要為812 m，相當于1.22.8dtex。生產(chǎn)超細過

25、濾材料時，可采用13 m的玻璃纖維。玻璃纖維表面光滑，剛性大，易斷，碎屑會引起人體皮膚過敏，因此要注意生產(chǎn)勞動保護。玻璃纖維非織造材料常用于過濾材料、隔音材料、絕熱材料以及復合材料的基材等。玻璃纖維纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)成網(wǎng)不均的玻璃纖維纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)纖維細度的比較熔噴纖維 玻璃纖維纖維素纖維玻璃纖維非織造材料的過濾效率熔噴非織造材料的過濾效率梳理成網(wǎng)非織造材料的過濾效率纖維素纖維非織造材料的過濾效率(二)陶瓷纖維即硅酸鹽纖維，其特點是強力高，具有優(yōu)良的耐熱性，耐化學性，較柔軟，有可紡性。目前已商業(yè)化生產(chǎn)的陶瓷纖維主要有碳化硅(SiC)和Si-Ti-C-O兩種。陶瓷纖維梳理成網(wǎng)比較困難，通常采用濕法成網(wǎng)針刺或水刺

26、等方法加固。(三)金屬纖維由金屬棒拉伸而成，生產(chǎn)成本極高。常用碳鋼纖維的直徑為75250m。不銹鋼纖維制成的非織造材料可用作耐高溫過濾材料。纖網(wǎng)中混入少量的金屬纖維(占纖維總重的0.51.0%)，可獲得永久的抗靜電效果。不銹鋼纖維氈與不銹鋼粉末燒結(jié)材料、青銅粉末燒結(jié)材料的結(jié)構(gòu)比較不銹鋼纖維氈青銅粉末燒結(jié)材料 不銹鋼粉末燒結(jié)材料不銹鋼纖維氈的性能導電性耐高溫耐腐蝕高溫過濾防靜電電磁屏蔽八、木漿纖維木漿纖維系來自木材的天然纖維素纖維。70年代初美國首先利用木漿纖維中的絨毛漿短纖維制造一次性衛(wèi)生用品(婦女衛(wèi)生巾、嬰兒尿片)，因吸濕性良好和成本較低，產(chǎn)量急劇上升。干法造紙和水刺非織造工藝近年來發(fā)展迅速，也采用了大量的木漿纖維。木漿纖維的原料為原木，其中含有4345的纖維素，2730半纖維素，2028木質(zhì)素與35的天