非织造学讲义1非织造学讲义（Nonwoven）Vol. 2012~2013（1）学 院 轻工与纺织学院 系 别 纺织工程系 课程名称 非织造学 授课对象 纺织工程 主讲教师 石大为 职 称 副教授 课程学时 32 非织造学讲义2第一章第一章 绪论绪论§§1.1 非织造基本原理及发展简史非织造基本原理及发展简史非织造材料（Nonwovens）又称非织造布、非织造织物、无纺织物或无纺布非织造技术是一门新兴的材料加工技术，它结合了纺织、造纸、皮革和塑料四大柔性材料加工技术，并充分结合和运用了众多现代高新技术，是新型的交叉学科一、非织造基本原理一、非织造基本原理非织造技术的基本原理可用其工艺过程来表示，分为以下四个过程：(1)纤维准备；(2)成网；(3)加固；(4)后整理 ⒈纤维/原料的选择原料的选择依据主要考虑成本、可加工性和纤网的最终性能要求原料还包括粘合剂和后整理化学试剂⒉成网将纤维形成松散的纤维网结构称为成网纤网强度很低，纤网中的纤维可以是短纤也可以是连续长丝，由成网工艺决定，成网工艺有干法成网、湿法成网和聚合物挤压成网等。
⒊纤网加固（成形）纤网成形后，通过相关的工艺方法对纤网所持松散纤维的加固称为纤网加固，可赋予纤维一定的物理机械性能和外观⒋后整理后整理在纤网加固后进行，旨在改善产品的结构和手感，或性能后整理方法可以分为两大类：机械方法和化学方法，机械后处理包括起绉、轧光轧纹、收缩、打孔等；化学后处理包括染色、印花及功能整理整理后的非织造材料通常在成形机器上转化成最终产品，其过程一般包括退卷、分切、折叠、裁剪、缝纫、消毒、浸渍和包装等步骤二、非织造材料的发展简史二、非织造材料的发展简史 ⒈起源非织造材料的起源可追溯到几千年前的中国古代⒉现代非织造工艺技术发展⒊世界非织造材料工业的发展概况第一阶段：二十世纪 40 年代初~50 年代中，萌芽期第二阶段：二十世纪 50 年代末~60 年代末，商业化生产第三阶段：二十世纪 70 年代初~80 年代末，发展重要时期非织造学讲义3第四阶段：90 年代初至今，全球发展期非织造材料的发展原因：1）传统纺织工艺与设备复杂化，生产成本不断上升，促使人们寻找新技术2）化纤工业的迅速发展，为非织造技术的发展提供了丰富的原料，拓宽了产品开发的可能性3）很多传统纺织品对最终应用场合，针对性差。
⒋我国非织造材料工业的发展概况中国非织造布研究和生产始于 1958 年，发展至 2009 年，生产企业已超过1000 家，现有纺粘、熔喷、水刺、针刺、热粘合以及化学粘合法等各类非织造布专业生产线接近 2100 条，年生产能力超过 200 万吨，2009 年非织造材料产量达到 150 万吨三、非织造工艺的技术特点三、非织造工艺的技术特点⒈多学科交叉，突破传统纺织原理，结合了纺织、化工、塑料、造纸及 现代物理学、化学等学科的知识⒉工艺流程短，装备智能化，劳动生产率高；⒊生产速度高，产量高；⒋可应用纤维范围广；⒌工艺变化多，产品用途广；⒍技术要求高§§1.2 非织造材料的定义与分类非织造材料的定义与分类一、非织造材料的定义一、非织造材料的定义⒈我国国标赋予非织造材料的定义（GB/T5709-1997）定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合或粘合或者这些方法的组合而相互结合制成的片状物、纤网或絮垫不包括纸、机织物、簇绒织物、带有缝编纱线的缝编织物以及湿法缩绒的粘制品所用纤维可以是天然纤维或化学纤维，可以是短纤维、长丝或直接形成的纤维状物2.ISO9002 赋予的定义ISO9002 赋予非织造材料的定义如下(用原文表示)：A manufactured sheet, web or batt of directionally or randomly orientated fibers, bonded by friction, and/or cohesion and/or adhesion, excluding paper (see note) and products which are woven, knitted, tufted, stitch-bonded incorporating binding yarns or filaments, or felted by wet-milling, whether or not additionally needled. The fibers may be of natural or man-made origin. They may be staple or 非织造学讲义4continuous filaments or be formed in site.3.INDA 赋予的定义INDA (International Nonwovens and Disposable Association) 赋予非织造材料的定义如下(用原文表示)：Nonwoven fabrics are broadly defined as sheet or web structures bonded together by entangling fiber or filaments (and by perforating films) mechanically, thermally or chemically. They are flat, porous sheets that are made directly from separate fibers or from molten plastic or plastic film. They are not made by weaving or knitting and do not require converting the fibers to yarn. 4.美国材料试验协会（ASTM）赋予的定义：A structure produced by bonding of mechanical, chemical, thermal, or solvent means and the combination thereof. The term does not include paper or fabrics that are woven, knitted， tufted or those made by wool or other felting processes.二、非织造材料的分类二、非织造材料的分类⒈按成网方法分类：⑴干法成网：⑵湿法成网：⑶聚合物挤压成网：⒉按照纤网加固方法分类：在干法成网过程中，天然纤维或化学短纤维网通过机械成网或气流成网制得。
①机械成网：用锯齿开棉机或梳理机梳理纤维，制成一定规格和面密度的薄网这种纤网可以直接进入加固工序，也可以经过平行铺叠或交叉折叠后再进入加固工序②气流成网：利用空气动力学原理，让纤维在一定的流场中运动，并以一定的方式均匀地沉积在连续运动的多孔帘带或尘笼上，形成纤网纤维长度相对较短，最长 80mm纤网中纤维的取向通常很随机，故纤网具有各向同性梳理或气流成网后的纤网经过化学、机械、溶剂或者热粘合等方法制得具有足够尺寸稳定性的非织造材料纤网面密度通常 30g/m^2～3000g/m^2以水为介质，使短纤维均匀的悬浮在水中，并借水流作用，使纤维沉积在透水的帘带或多孔滚筒上，形成湿的纤网湿法成网利用的是造纸的原理和设备在湿法成网过程中，天然或化学纤维首先与化学物质和水混合得到均一的分散溶液（浆液） ，浆液在移动的凝网帘上沉积，多余的水分被吸走，剩下纤维随机分布形成均一的纤网，纤网可按要求进行加固和后处理纤网面密度通常非织造学讲义510g/ m^2～540g/ m^2聚合物挤压成网利用的是聚合物挤压的原理和设备代表性的纺丝方法有熔融纺丝、干法纺丝和湿法纺丝成网工艺采用高聚物的熔体、浓溶液或溶解液通过喷丝孔形成长丝或短纤维，由这些长丝在移动的传送带上铺放形成连续的纤网，随后经过加固或热粘合形成非织造材料。
大多数聚合物挤压成的纤网中，纤维长度是连续的纤网面密度通常10g/m2～1000g/m2纤网加固方法的选择主要取决于材料的最终使用性能和纤网类型也可组合使用两种或多种加固方式⑴机械加固：通过机械方法使纤维相互交缠得到加固，如针刺、水刺和缝编法等⑵化学粘合：在化学粘合剂粘合过程中，粘合剂乳液或粘合剂溶液在纤网内或周围沉积，然后通过热处理得到粘合⑶热粘合：该工艺是将纤网中的热熔纤维在交叉点或轧点受热熔融后固化而使纤网得到加固热熔的工艺条件决定了纤网的性质，最显著的是手感和柔软性用此法粘合的纤网可以是干法成网、湿法成网或者聚合物纺丝成网的纤网§§1.3 非织造材料的结构与特点非织造材料的结构与特点一、非织造材料与传统纺织品的结构差异一、非织造材料与传统纺织品的结构差异传统的机织物和针织物是以纤维集合体(纱线或长丝)为基本材料，经过交织或编织来形成规则的几何结构机织物的结构一般都比较稳定，但延伸性差针织物则一般具有良好的延伸性非织造材料结构特征：1.构成主体是纤维(呈单纤维状态)2.由纤维组成网络状结构3.必须通过化学、机械、热学等加固手段使该结构稳定和完整二、非织造材料的结构模型二、非织造材料的结构模型粘合剂加固的非织造材料的结构可分为点状粘合结构、片状粘合结构、团状粘合结构。
点状粘合结构中，纤维交叉接触处产生粘合作用，使用的粘合剂较少，材料的机械性能较好，化学粘合法非织造材料和双组分纤维热风穿透粘合非织造材料可观察到点状粘合结构非织造学讲义6三、非织造材料的特点三、非织造材料的特点1.介于传统纺织品、塑料、皮革和纸四大柔性材料之间的材料：2.非织造材料的外观、结构多样性：结构：纤维排列 (1)纤维呈二维排列的单层薄网几何结构(2)纤维呈三维排列的网络几何结构纤维结合 (1)纤维与纤维缠绕而形成的纤维网架结构(2)纤维与纤维之间在交接点相粘合的结构(3)由化学粘合剂将纤维交接点予以固定的纤维 网架结构外观:布状、网状、毡状、纸状等 3.非织造材料性能的多样性：手感刚柔性；机械性能；材料密度；纤维粗细；过滤性能；吸收性能；透通性等根据非织造材料的用途，来设计材料的性能，进而选择确定相应的工艺技术和原料§§1.4 非织造材料及其主要用途非织造材料及其主要用途非织造材料已广泛地应用到环保过滤、医疗、卫生、保健、工业、农业、土木水利工程、建筑、家庭设施及生活的各个领域 功能性制品材料是非织造材料的一大主要领域，也是非织造材料具有优势的领域，如医疗卫生保健用品，工业用品，农业用品，建材用品和土工合成材料等。
当前及未来一段时间内非织造材料发展的主要趋势是：⑴生态化： ⑵其它领域最新技术成果的集成：⑶向其它领域渗透：非织造材料的结构多样性、外观多样性、性能多样性决定了其用途的广泛性可根据不同应用场合对非织造材料的性能、结构和外观要求，科学地选择原料、工艺路线、工艺参数等非织造材料也可分为用即弃型和耐用型两大类，用即弃类产品主要应用于医用敷料、卫生巾、尿布、手术衣、防护服和湿巾等；耐用型产品要求维持一段较长的重复使用时问，如人造革基布、针刺地毯、土工建筑材料、绝缘材料和床上用品等主要用途：非织造学讲义7第二章第二章 非织造用纤维原料非织造用纤维原料§§2-1 纤维在非织造材料中的作用纤维在非织造材料中的作用一、纤维形成非织造材料的基本结构对于大多数粘合法非织造材料，针刺、水刺加固非织造材料，纺丝成网法非织造材料，湿法非织造材料，纤网型缝编法非织造材料，纤维以网状形式构筑成非织造材料的主体结构，纤维在这种非织造材料中的比重从一半以上直至百分之百二、纤维形成非织造材料的加固成分在针刺和水刺非织造材料、无纱线纤网型缝编法非织造材料等结构中，部分纤维以纤维束的楔柱或者线圈状结构存在于非织造材料中，起着加。