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㈡ 無紡布材料的情況。。。
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、紡絲成網法等非織造材料中，纖維以網狀構成非織造材料的主體，纖維在這些非織造材料中的比重要佔到一半以上甚至百分之百。
二、纖維作為非織造材料的纏結成分
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構起加固纖網的作用。
三、纖維作為非織造材料的粘合成分
在大多數熱粘合非織造材料中，加入纖網的熱熔性纖維在熱粘合時全部或部分熔融，形成纖網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
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、纖維捲曲度
4、纖維截面形狀
5、纖維表面摩擦系數
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、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採用纖維的應力－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。
纖維強度利用系數可用下式來表示：
2、纖維的吸濕性
3、纖維的熱學性能
二、纖維特性對非織造材料性能的影響規律
(一)細度和長度
細度↓長度↑→非織造材料強度↑
(二)捲曲度
纖維捲曲度影響抱合力、彈性、壓縮回彈性。
(三)纖維截面形狀
過濾材料採用多葉截面，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
一、天然纖維與化學纖維的比較：
多數化學纖維的物理機械性能高於天然纖維。
天然纖維和部分化學纖維具有可降解性。
化學纖維含雜少，可簡化纖維准備工序。
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，並可按非織造生產工藝的要求進行控制。
纖維原料對非織造材料性能的影響
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、梳理機、熱粘合工藝等。
纖維靜電電位序列：
羊毛、聚醯胺、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)產品的成本
採用價值工程原理，以最小的成本實現產品的功能。
三、按非織造材料的用途選擇纖維原料
服裝襯：聚酯，聚醯胺，粘膠
保暖絮片：聚酯(中空，三維捲曲)，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：聚酯
地毯：聚酯，聚丙烯，聚醯胺
牆布：聚酯
衛生巾和尿片包覆布：聚丙烯，ES纖維，棉
手術衣：聚丙烯，木漿纖維，粘膠
綳帶和敷料：棉，粘膠
合成革基布：聚酯，聚醯胺
內底革：聚酯，粘膠，聚氯乙烯纖維
土工合成材料：聚酯，聚丙烯，聚醯胺，
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，聚醯胺
拋光材料：聚醯胺，麻纖維
書籍布：聚酯，聚醯胺，聚乙烯
造紙毛毯：聚醯胺，羊毛
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、甲殼質纖維、海藻纖維、薴麻、黃麻、亞麻、羊毛、絲等。
(2)化學纖維
包括粘膠、聚酯、聚丙烯、聚醯胺、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：
由聚丙烯熔融紡絲製得，又稱丙綸，簡寫為PP。
性能：
斷裂強度2.6~5.7cN/dtex，斷裂伸長20~80%，初始模量18~35cN/dtex，密度為0.90~0.91g/cm3(相當聚醯胺的80%，聚酯的70%)，軟化點140~150℃，熔點163~175℃左右，製成產品後比較厚實，乾和濕強度好，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4.2~5.7cN/dtex，斷裂伸長35~50%，初始模量22~44cN/dtex，密度為1.38g/cm3，軟化點235~240℃，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，易產生靜電，耐酸不耐強鹼，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，通常適用於絕緣材料、保暖絮片、牆布、服裝襯基布、屋頂防水材料、土工合成材料等。
高收縮聚酯纖維
三、聚醯胺纖維
定義：
通常由聚醯胺6熔融紡絲製得，又稱尼龍纖維，簡寫為PA。
性能：
斷裂強度3.8~6.2cN/dtex，斷裂伸長25~60%，濕態斷裂強度3.2~5.5cN/dtex，濕態斷裂伸長27~63%，初始模量7~26cN/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，耐鹼不耐強酸，摩擦系數大。
主要用於服裝襯基布、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：
濕紡製得的聚乙烯醇縮甲醛纖維，又稱維綸。
性能：
斷裂強度4.0~5.7cN/dtex，斷裂伸長12~26%，濕態斷裂強度2.8~4.6cN/dtex，濕態斷裂伸長12~26%，初始模量22~62cN/dtex，密度為1.26~1.30g/cm3，干態軟化點220~230℃，水中軟化點110℃左右，干強好，濕強低，耐磨性好，耐鹼性好，吸濕性較好，彈性較差，染色較困難，不耐強酸。
與聚丙烯纖維混和後可生產土工合成材料，水溶性纖維可用於綉花基布、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2.5~4.0cN/dtex，斷裂伸長25~50%，濕態斷裂強度1.9~5.5cN/dtex，濕態斷裂伸長25~60%，初始模量22~55cN/dtex，密度為1.17g/cm3，軟化點190~240℃，分解點280~300 ℃，強力較高，彈性好，耐光性好，染色性好，蓬鬆性較好，易起毛起球，耐磨性較差。
主要用於生產保暖絮片、人造毛皮、毛毯等。
六、棉纖維
性能：
纖維細度一般為1~2dtex，長度為25~36mm，斷裂強度2.6~4.3cN/dtex，斷裂伸長7~12%，濕態斷裂強度2.9~5.6cN/dtex，初始模量60~82cN/dtex，分解點150℃，截面為中空腎狀，縱向自然捲曲，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，除雜脫漂後可用於醫衛非織造材料，白度應大於80%，殘硫量應小於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2.2~2.7cN/dtex，斷裂伸長16~22%，濕態斷裂強度1.2~1.8cN/dtex，濕態斷裂伸長21~29%，初始模量26~62cN/dtex，密度為1.5~1.52g/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。
粘膠纖維已開發出許多新品種，如高捲曲、高濕強、高吸濕等，常用於醫衛材料，和其它纖維混和後用於服裝襯基布、合成革基布、食品過濾材料等。
奧地利Lenzing公司粘膠纖維生產流程
八、麻纖維
薴麻纖維
性能：
纖維細長，斷裂強度4.9~5.7cN/dtex，斷裂伸長1.5~2.3%，濕態斷裂強度5.1~6.8cN/dtex，濕態斷裂伸長2.0~2.4%，初始模量176~220cN/dtex，吸濕性很好，剛性好，硬挺性好，但抱合力較小。
主要用於生產地毯基布、拋光材料、襯里和建築用隔音隔熱材料等。
黃麻纖維
大麻纖維
九、羊毛纖維
性能：
斷裂強度0.9~1.5cN/dtex，斷裂伸長25~35%，濕態斷裂強度0.67~1.43cN/dtex，濕態斷裂伸長25~50%，初始模量8.5~22cN/dtex，分解點135℃，天然捲曲，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。
主要用於生產高級地毯、造紙毛毯等。
十、Lyocell纖維
採用溶劑法生產的一種新型的纖維素纖維，纖維素直接溶解在有機溶劑中，經過濾、脫泡等工序後擠壓紡絲，凝固後成為纖維素纖維，具有完整的圓形截面和光滑的表面結構，具有較高的聚合度。
Lyocell纖維既具有纖維素的優點，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。
該纖維生產時不污染環境，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15~33cm，直徑為0.05~0.3mm，剛度大，彈性好。
採用針刺工藝可以加工成用於沙發、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、光澤好等優點。
非織造工業中僅用其絲絹下腳料生產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，麻紡廠的薴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。
廢纖維主要用於填料、包裝材料、隔音隔熱材料、絮墊等產品。
一、可溶性粘結纖維
可溶性粘結纖維在熱水或水蒸汽中產生軟化、熔融現象，乾燥後使纖網內纖維之間粘合。
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、粘合。德國Enka公司的N40纖維為共聚醯胺，在過熱蒸汽或190 ℃乾燥熱風中可熔融。
二、熱熔粘結纖維
熔融紡絲製成的合成纖維均可作為熱熔粘結纖維用於熱粘合法非織造材料的生產。但某些纖維的熔點較高，生產能耗大，熱收縮大，不適合作熱熔粘結纖維。由此國內外先後開發了一些低熔點的熱熔粘結纖維。
對低熔點的熱熔粘結纖維的要求：
熔點低
軟化溫度范圍大
熱收縮小
三、雙組份纖維
雙組份纖維又稱復合纖維，採用兩種聚合物同時通過復合紡絲孔成形。常見結構形式有4種：
並列式(side by side)
芯殼式(mantle/core)
非連續纖維芯殼式(short 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纖維是一種性能優異的熱熔粘結纖維，在纖網中既作主體纖維，又作粘合纖維，由日本Chisso公司開發，國內已有生產。海島型纖維和桔瓣型纖維經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成分，有芯殼式和並列式兩種結構，常用結構為芯殼式，主要性能如下：
細度 1.5d
組份分離特性 不可分離
斷裂強度 2.5~3.5g/d
斷裂伸長 40~120%
捲曲度 0.1~13轉/英寸
含濕率 ＜ 1%(RH60%，20℃)
軟化點 110~120 ℃(HDPE)/150~160 ℃(PP)
熔點 130 ℃(HDPE)/163 ℃(PP)
熱收縮率 ＜ 5%
熱熔粘合非織造材料採用ES纖維的優點為：
改善非織造材料的結構，纖網內纖維交接點產生有效、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，生產過程容易控制
產品手感柔軟
能耗低，生產率高
ES纖維生產的非織造材料的用途
熱熔粘合時，纖網中的 ES纖維含量必須超過50%，薄型產品可採用100%的ES纖維。
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。超細纖維生產方法主要有：
採用復合紡絲技術先製得雙組份復合纖維，通常為海島型纖維和桔瓣型纖維，然後分離雙組份，形成超細纖維。
對於海島型纖維，採用溶解法溶去「海」組份，留下的「島」組份即為超細纖維，細度可達到：0.0011~0.11dtex(0.001~0.1d)
對於桔瓣型纖維，可採用機械方法分離兩組份，分離後兩組份均為超細纖維，細度可達到：
0.11~0.44dtex(0.1~0.4d)
桔瓣型纖維也可採用鹼減量處理方法，其中一個組份(通常是聚酯)被溶去。
採用熔噴非織造技術，直接得到由超細纖維構成的非織造材料，平均纖維直徑為2~5μm。
桔瓣型纖維
機械分裂桔瓣型纖維
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℃。
芳綸1414，商品名Kevlar，強度19.36cN/dtex，模量440cN/dtex，斷裂伸長4%，最高使用溫度232℃。
聚苯並咪唑纖維，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℃。
聚碸醯胺纖維，商品名芳碸綸，強度3.8cN/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1961~7061N/mm2，模量226~686kN/mm2，斷裂伸長25%，熔點或分解點為2000～3500 ℃。
六、功能性纖維
與高性能纖維不同之處是，高性能纖維強調耐高溫、熱穩定性以及高強度等性能，而功能性纖維強調使用功能，如：
導電
抗紫外線
抗菌
除臭
吸收太陽能
具有抗菌性能
七、無機纖維
(一)玻璃纖維
圓截面，最大直徑為18μm，實際應用主要為8～12 μm，相當於1.2~2.8dtex。生產超細過濾材料時，可採用1～3 μm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，因此要注意生產勞動保護。
玻璃纖維非織造材料常用於過濾材料、隔音材料、絕熱材料以及復合材料的基材等。
玻璃纖維纖網結構
纖維細度的比較
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，具有優良的耐熱性，耐化學性，較柔軟，有可紡性。
目前已商業化生產的陶瓷纖維主要有碳化硅(SiC)和Si-Ti-C-O兩種。
陶瓷纖維梳理成網比較困難，通常採用濕法成網＋針刺或水刺等方法加固。
(三)金屬纖維
由金屬棒拉伸而成，生產成本極高。常用碳鋼纖維的直徑為75～250μm。
不銹鋼纖維製成的非織造材料可用作耐高溫過濾材料。纖網中混入少量的金屬纖維(占纖維總重的0.5～1.0%)，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材料、青銅粉末燒結材料的結構比較
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製造一次性衛生用品(婦女衛生巾、嬰兒尿片)，因吸濕性良好和成本較低，產量急劇上升。干法造紙和水刺非織造工藝近年來發展迅速，也採用了大量的木漿纖維。
木漿纖維的原料為原木，其中含有43～45％的纖維素，27～30％半纖維素，20～28％木質素與3～5％的天然可提取物。
絨毛漿纖維與造紙用木漿纖維的主要差別：
絨毛漿纖維平均長度為2mm，造紙用木漿纖維平均長度為1mm。
造紙用木漿纖維中可提取物的殘留量較大，影響其吸濕性。
造紙用木漿纖維通常含水率較大，而且濕度變化較大，由此造成相應的非織造工藝不穩定。
九、捲曲中空纖維
軸向有管狀空腔的化學纖維稱為中空纖維。按捲曲特徵分為二維捲曲和三維捲曲。按組分多少分為單一型中空纖維，如滌綸中空纖維和雙組分復合型中空纖維，如滌/丙復合中空纖維。按其孔數的多少分為單孔和多孔纖維，如4孔、6孔和9孔中空纖維。中空纖維的中空度越大，材料滯留的空氣量越大，使非織造產品更輕便、更保暖。
最常用的是滌綸三維立體捲曲中空纖維，具有彈性好、蓬鬆、保暖、透氣等優點，是噴膠棉、仿絲面、仿羽絨等保暖絮片的主要原料。
四孔中空纖維
十、聚乳酸纖維(PLA)
聚乳酸纖維是一種使用玉米作為原料，從中提取澱粉，經過酶分解得到葡萄糖，再通過乳酸菌發酵後變為乳酸，然後經過化學合成得到高純度聚乳酸，再通過熔融紡絲等加工技術生產出纖維 ，再經干法或濕法成網製得非織造材料，也可由紡粘法或熔噴法直接製成非織造材料。
美國CDP公司是現今全球最大的聚乳酸原料製造公司。鍾紡公司與島津製作所合作，於1994年發表了商品名為Lactron的纖維。1998年又發表了一系列以Lactron纖維為原料的製成品，並於長野冬季奧林匹克運動會上展示了各式服飾。
聚乳酸纖維(PLA)的自然循環過程
聚乳酸纖維(PLA)的應用
聚乳酸(PLA)長絲的性能對比
聚乳酸纖維(PLA)的性能對比
聚乳酸紡絲成網非織造材料的性能
聚乳酸纖維的降解性能
1、試述纖維在非織造材料中的作用。
2、試述纖維性能對非織造材料性能的影響。
3、非織造材料選用纖維原料的原則是什麼？
4、從天然纖維、化學纖維、無機纖維幾個方面，列舉幾種非織造常用纖維和特種纖維，根據它們的性能討論其在非織造中的用途。
第一章 緒論 §1-2 非織造基本原理及發展簡史
一、非織造基本原理
不同的非織造工藝技術具有各自對應的工藝原理。但從宏觀上來說，非織造技術的基本原理是一致的，可用其工藝過程來描述，一般可分為以下四個過程：(1)纖維准備；(2)成網；(3)加固；(4)後整理。
二、非織造材料的發展簡史
(一)非織造材料的起源
非織造材料的起源可追溯到幾千年前的中國古代。
(二)現代非織造工藝技術發展
(三)世界非織造材料工業的發展概況
第一階段：二十世紀40年代初~50年代中，萌芽期。
第二階段：二十世紀50年代末~60年代末，商業化生產。
第三階段：二十世紀70年代初~80年代末，發展重要時期。
第四階段：90年代初至今，全球發展期。
非織造材料的發展原因：
1. 傳統紡織工藝與設備復雜化，生產成本不斷上升，促使人們尋找新技術。
2. 化纖工業的迅速發展，為非織造技術的發展提供了豐富的原料，拓寬了產品開發的可能性。
世界非織造布產量發展趨勢
2000年世界各地區非織造材料產量比例