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㈡ 无纺布材料的情况。。。
一、纤维作为非织造材料的主体成分
在粘合法非织造材料、针刺法非织造材料、水刺法非织造材料、纺丝成网法等非织造材料中，纤维以网状构成非织造材料的主体，纤维在这些非织造材料中的比重要占到一半以上甚至百分之百。
二、纤维作为非织造材料的缠结成分
在针刺法非织造材料、水刺法非织造材料以及无纱线纤网型缝编法非织造材料中，部分纤维以纤维束锲柱形式或线圈状结构起加固纤网的作用。
三、纤维作为非织造材料的粘合成分
在大多数热粘合非织造材料中，加入纤网的热熔性纤维在热粘合时全部或部分熔融，形成纤网中的热熔粘合加固成分。
在溶剂粘合法非织造材料中，部分纤维在溶剂作用下溶解或膨润，起到与其它纤维相互粘合的作用。
四、纤维既作非织造材料的主体，同时又作非织造材料的热 熔粘合成分
一、纤维表观性状对非织造材料性能的影响
1、纤维长度及长度分布
2、纤维线密度
3、纤维卷曲度
4、纤维截面形状
5、纤维表面摩擦系数
二、纤维的物理机械性能、化学性能对非织造材料性能的影响
纤维的机械性能(包括断裂强力和伸长、初始模量、弹性恢复性等)
纤维的吸湿性
纤维的热学性能
纤维的化学性能
1、纤维的物理机械性能
浸渍粘合法非织造材料与其采用纤维的应力－应变曲线相似。
浸渍粘合法非织造材料应力－应变曲线与粘合剂应力－应变曲线的比较。
纤维强度利用系数可用下式来表示：
2、纤维的吸湿性
3、纤维的热学性能
二、纤维特性对非织造材料性能的影响规律
(一)细度和长度
细度↓长度↑→非织造材料强度↑
(二)卷曲度
纤维卷曲度影响抱合力、弹性、压缩回弹性。
(三)纤维截面形状
过滤材料采用多叶截面，孔径↓，表面积↑，非织造材料强度↑。
(四)表面光滑程度
影响强度，影响加工工艺性，如静电、针刺力等。
(五)吸湿性
影响加工工艺性，如静电、粘合剂扩散等。
纤维截面形状
一、天然纤维与化学纤维的比较：
多数化学纤维的物理机械性能高于天然纤维。
天然纤维和部分化学纤维具有可降解性。
化学纤维含杂少，可简化纤维准备工序。
差别化、功能性的化学纤维可满足非织造材料的特殊要求。
化学纤维细度、长度的一致性较好，并可按非织造生产工艺的要求进行控制。
纤维原料对非织造材料性能的影响
二、纤维选用的原则
(一)非织造材料的性能要求
如强度、工作温度、老化性能、耐化学品性能、颜色等。
(二)工艺与设备的适应性
包括气流成网、梳理机、热粘合工艺等。
纤维静电电位序列：
羊毛、聚酰胺、粘胶、棉、丝、醋酸纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维、聚乙烯纤维、聚四氟乙烯纤维。
静电电位差别大的纤维相混，可减少静电。
(三)产品的成本
采用价值工程原理，以最小的成本实现产品的功能。
三、按非织造材料的用途选择纤维原料
服装衬：聚酯，聚酰胺，粘胶
保暖絮片：聚酯(中空，三维卷曲)，聚丙烯腈
服装面料：聚酯
人造毛皮：聚丙烯腈
毛毯：羊毛，聚丙烯腈
窗帘：聚酯
地毯：聚酯，聚丙烯，聚酰胺
墙布：聚酯
卫生巾和尿片包覆布：聚丙烯，ES纤维，棉
手术衣：聚丙烯，木浆纤维，粘胶
绷带和敷料：棉，粘胶
合成革基布：聚酯，聚酰胺
内底革：聚酯，粘胶，聚氯乙烯纤维
土工合成材料：聚酯，聚丙烯，聚酰胺，
聚乙烯醇
过滤材料：聚酯，聚丙烯，棉，耐高温纤维等
吸油材料：聚丙烯，天然秸杆材料
电器绝缘材料：聚酯，聚丙烯
隔音材料：聚丙烯，聚乙烯醇，废纤维
隔热材料：棉，粘胶，麻纤维，废纤维
包装材料：聚乙烯，废纤维，聚酯，聚酰胺
抛光材料：聚酰胺，麻纤维
书籍布：聚酯，聚酰胺，聚乙烯
造纸毛毯：聚酰胺，羊毛
纤维的分类
一般分为以下三大类：
(1)天然纤维
包括棉、木棉、椰壳纤维、甲壳质纤维、海藻纤维、苎麻、黄麻、亚麻、羊毛、丝等。
(2)化学纤维
包括粘胶、聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈及其它纤维。
(3)无机纤维
包括玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、陶瓷纤维、石棉纤维等。
一、聚丙烯纤维
定义：
由聚丙烯熔融纺丝制得，又称丙纶，简写为PP。
性能：
断裂强度2.6~5.7cN/dtex，断裂伸长20~80%，初始模量18~35cN/dtex，密度为0.90~0.91g/cm3(相当聚酰胺的80%，聚酯的70%)，软化点140~150℃，熔点163~175℃左右，制成产品后比较厚实，干和湿强度好，耐磨性好，不起球，变形回复性好，耐化学品好，耐霉性好，绝缘性好，吸湿性极低，无毒性，表面虹吸作用强，不耐日晒。
用途较广，如土工合成材料、地毯、手术衣、手术罩布、婴儿尿片和妇女卫生巾包覆材料、吸油材料、过滤材料、保暖材料、隔音材料、揩布等。
二、聚酯纤维
定义：
化学名称为聚对苯二甲酸乙二酯，又称涤纶，简写为PET或PES。
性能：
断裂强度4.2~5.7cN/dtex，断裂伸长35~50%，初始模量22~44cN/dtex，密度为1.38g/cm3，软化点235~240℃，熔点256℃左右，变形回复性好，耐磨性好，弹性好，强力高，绝缘性好，易起球，易产生静电，耐酸不耐强碱，老化性能较好。
非织造工艺中常用截面为圆形、三角形、扁带形、中空圆形等，通常适用于绝缘材料、保暖絮片、墙布、服装衬基布、屋顶防水材料、土工合成材料等。
高收缩聚酯纤维
三、聚酰胺纤维
定义：
通常由聚酰胺6熔融纺丝制得，又称尼龙纤维，简写为PA。
性能：
断裂强度3.8~6.2cN/dtex，断裂伸长25~60%，湿态断裂强度3.2~5.5cN/dtex，湿态断裂伸长27~63%，初始模量7~26cN/dtex，密度为1.14g/cm3，软化点180℃，熔点220℃左右，综合性能良好，弹性好，悬垂性好，价格高，易起球起毛，耐日晒牢度差，耐碱不耐强酸，摩擦系数大。
主要用于服装衬基布、造纸毛毯、地毯、合成革基布、抛光材料等。
四、聚乙烯醇纤维
定义：
湿纺制得的聚乙烯醇缩甲醛纤维，又称维纶。
性能：
断裂强度4.0~5.7cN/dtex，断裂伸长12~26%，湿态断裂强度2.8~4.6cN/dtex，湿态断裂伸长12~26%，初始模量22~62cN/dtex，密度为1.26~1.30g/cm3，干态软化点220~230℃，水中软化点110℃左右，干强好，湿强低，耐磨性好，耐碱性好，吸湿性较好，弹性较差，染色较困难，不耐强酸。
与聚丙烯纤维混和后可生产土工合成材料，水溶性纤维可用于绣花基布、用即弃材料等。
五、聚丙烯腈纤维
定义：
由丙烯腈和其它单体共聚而成，湿纺或干纺成形。
性能：
断裂强度2.5~4.0cN/dtex，断裂伸长25~50%，湿态断裂强度1.9~5.5cN/dtex，湿态断裂伸长25~60%，初始模量22~55cN/dtex，密度为1.17g/cm3，软化点190~240℃，分解点280~300 ℃，强力较高，弹性好，耐光性好，染色性好，蓬松性较好，易起毛起球，耐磨性较差。
主要用于生产保暖絮片、人造毛皮、毛毯等。
六、棉纤维
性能：
纤维细度一般为1~2dtex，长度为25~36mm，断裂强度2.6~4.3cN/dtex，断裂伸长7~12%，湿态断裂强度2.9~5.6cN/dtex，初始模量60~82cN/dtex，分解点150℃，截面为中空肾状，纵向自然卷曲，吸湿性很好，湿强力比干强力高10%左右。
棉纤维含有较多的杂质，除杂脱漂后可用于医卫非织造材料，白度应大于80%，残硫量应小于8mg/100g。
七、粘胶纤维
定义：
由纤维素组成，湿纺成形，简写为VIS。
性能：
断裂强度2.2~2.7cN/dtex，断裂伸长16~22%，湿态断裂强度1.2~1.8cN/dtex，湿态断裂伸长21~29%，初始模量26~62cN/dtex，密度为1.5~1.52g/cm3，分解点150℃，强力较低，吸湿性良好，不起球，湿强力更低，耐磨性差，弹性较差，手感较差。
粘胶纤维已开发出许多新品种，如高卷曲、高湿强、高吸湿等，常用于医卫材料，和其它纤维混和后用于服装衬基布、合成革基布、食品过滤材料等。
奥地利Lenzing公司粘胶纤维生产流程
八、麻纤维
苎麻纤维
性能：
纤维细长，断裂强度4.9~5.7cN/dtex，断裂伸长1.5~2.3%，湿态断裂强度5.1~6.8cN/dtex，湿态断裂伸长2.0~2.4%，初始模量176~220cN/dtex，吸湿性很好，刚性好，硬挺性好，但抱合力较小。
主要用于生产地毯基布、抛光材料、衬里和建筑用隔音隔热材料等。
黄麻纤维
大麻纤维
九、羊毛纤维
性能：
断裂强度0.9~1.5cN/dtex，断裂伸长25~35%，湿态断裂强度0.67~1.43cN/dtex，湿态断裂伸长25~50%，初始模量8.5~22cN/dtex，分解点135℃，天然卷曲，弹性好，手感丰满，保暖性好，吸湿性强，光泽柔和，染色性好，具有独特的缩绒性，但价格高。
主要用于生产高级地毯、造纸毛毯等。
十、Lyocell纤维
采用溶剂法生产的一种新型的纤维素纤维，纤维素直接溶解在有机溶剂中，经过滤、脱泡等工序后挤压纺丝，凝固后成为纤维素纤维，具有完整的圆形截面和光滑的表面结构，具有较高的聚合度。
Lyocell纤维既具有纤维素的优点，如吸湿性、抗静电性和染色性，又具有普通合成纤维的强力和韧性。其干强达到4.2cN/dtex，与普通聚酯纤维相近，湿强仅比干强低15%左右，仍保持较高的强度。
该纤维生产时不污染环境，自身可生物降解，故可称为“绿色纤维”。
Lyocell纤维的性能对比
Lyocell纤维非织造材料的性能对比。
十一、 椰壳纤维
长度为15~33cm，直径为0.05~0.3mm，刚度大，弹性好。
采用针刺工艺可以加工成用于沙发、汽车座垫及弹簧软垫、厚床垫、运动垫的填料。
十二、蚕丝
具有良好的伸长、弹性和吸湿性，细而柔软、平滑、光泽好等优点。
非织造工业中仅用其丝绢下脚料生产一些特殊的湿法和水刺非织造材料。
十三、废纤维
包括棉纺厂的皮辊花、粗纱头、梳棉抄斩花、精梳落棉、短绒，毛纺厂的落毛、精梳短毛，麻纺厂的苎麻落麻以及化纤厂的废丝、再纺纤维等，还包括服装裁剪边角料与旧衣等进行布开花处理形成的废纤维。
废纤维主要用于填料、包装材料、隔音隔热材料、絮垫等产品。
一、可溶性粘结纤维
可溶性粘结纤维在热水或水蒸汽中产生软化、熔融现象，干燥后使纤网内纤维之间粘合。
该类纤维通常由多种聚合物共聚而成，如日本开发的Efpakal L90纤维为50%聚氯乙烯与50%聚乙烯醇共聚，在90℃热水中聚乙烯醇部分溶解，而聚氯乙烯部分软化、粘合。德国Enka公司的N40纤维为共聚酰胺，在过热蒸汽或190 ℃干燥热风中可熔融。
二、热熔粘结纤维
熔融纺丝制成的合成纤维均可作为热熔粘结纤维用于热粘合法非织造材料的生产。但某些纤维的熔点较高，生产能耗大，热收缩大，不适合作热熔粘结纤维。由此国内外先后开发了一些低熔点的热熔粘结纤维。
对低熔点的热熔粘结纤维的要求：
熔点低
软化温度范围大
热收缩小
三、双组份纤维
双组份纤维又称复合纤维，采用两种聚合物同时通过复合纺丝孔成形。常见结构形式有4种：
并列式(side by side)
芯壳式(mantle/core)
非连续纤维芯壳式(short fibres in a matrix)
长丝芯壳式(fibres of unlimited length)
非织造工艺中使用的双组份纤维有ES纤维、海岛型纤维和桔瓣型纤维。 ES纤维是一种性能优异的热熔粘结纤维，在纤网中既作主体纤维，又作粘合纤维，由日本Chisso公司开发，国内已有生产。海岛型纤维和桔瓣型纤维经化学或机械的方法可形成超细纤维。
ES纤维由聚丙烯和高密度聚乙烯复合而成，其中高密度聚乙烯作为热熔粘结成分，有芯壳式和并列式两种结构，常用结构为芯壳式，主要性能如下：
细度 1.5d
组份分离特性 不可分离
断裂强度 2.5~3.5g/d
断裂伸长 40~120%
卷曲度 0.1~13转/英寸
含湿率 ＜ 1%(RH60%，20℃)
软化点 110~120 ℃(HDPE)/150~160 ℃(PP)
熔点 130 ℃(HDPE)/163 ℃(PP)
热收缩率 ＜ 5%
热熔粘合非织造材料采用ES纤维的优点为：
改善非织造材料的结构，纤网内纤维交接点产生有效、均匀的粘合作用
非织造材料强力高
热熔粘合的温度范围宽，生产过程容易控制
产品手感柔软
能耗低，生产率高
ES纤维生产的非织造材料的用途
热熔粘合时，纤网中的 ES纤维含量必须超过50%，薄型产品可采用100%的ES纤维。
四、超细纤维
超细纤维通常是指纤维细度在0.44dtex(0.4d)以下的纤维。超细纤维生产方法主要有：
采用复合纺丝技术先制得双组份复合纤维，通常为海岛型纤维和桔瓣型纤维，然后分离双组份，形成超细纤维。
对于海岛型纤维，采用溶解法溶去“海”组份，留下的“岛”组份即为超细纤维，细度可达到：0.0011~0.11dtex(0.001~0.1d)
对于桔瓣型纤维，可采用机械方法分离两组份，分离后两组份均为超细纤维，细度可达到：
0.11~0.44dtex(0.1~0.4d)
桔瓣型纤维也可采用碱减量处理方法，其中一个组份(通常是聚酯)被溶去。
采用熔喷非织造技术，直接得到由超细纤维构成的非织造材料，平均纤维直径为2~5μm。
桔瓣型纤维
机械分裂桔瓣型纤维
海岛型纤维
五、高性能纤维
具有高性能的特种纤维，如碳纤维、芳纶等。
芳纶1313，商品名Nomex，强度4.84cN/dtex，模量132cN/dtex，断裂伸长17%，最高使用温度204℃。
芳纶1414，商品名Kevlar，强度19.36cN/dtex，模量440cN/dtex，断裂伸长4%，最高使用温度232℃。
聚苯并咪唑纤维，商品名PBI，强度4.27cN/dtex，模量137cN/dtex，断裂伸长10%，最高使用温度560℃。
聚砜酰胺纤维，商品名芳砜纶，强度3.8cN/dtex，模量54cN/dtex，断裂伸长17%，最高使用温度200℃。
聚四氟乙烯纤维，商品名氟纶，强度1.75cN/dtex，模量13.2cN/dtex，断裂伸长25%，最高使用温度280℃。
碳纤维(PAN)，强度1961~7061N/mm2，模量226~686kN/mm2，断裂伸长25%，熔点或分解点为2000～3500 ℃。
六、功能性纤维
与高性能纤维不同之处是，高性能纤维强调耐高温、热稳定性以及高强度等性能，而功能性纤维强调使用功能，如：
导电
抗紫外线
抗菌
除臭
吸收太阳能
具有抗菌性能
七、无机纤维
(一)玻璃纤维
圆截面，最大直径为18μm，实际应用主要为8～12 μm，相当于1.2~2.8dtex。生产超细过滤材料时，可采用1～3 μm的玻璃纤维。
玻璃纤维表面光滑，刚性大，易断，碎屑会引起人体皮肤过敏，因此要注意生产劳动保护。
玻璃纤维非织造材料常用于过滤材料、隔音材料、绝热材料以及复合材料的基材等。
玻璃纤维纤网结构
纤维细度的比较
玻璃纤维非织造材料的过滤效率
熔喷非织造材料的过滤效率
梳理成网非织造材料的过滤效率
纤维素纤维非织造材料的过滤效率
(二)陶瓷纤维
即硅酸盐纤维，其特点是强力高，具有优良的耐热性，耐化学性，较柔软，有可纺性。
目前已商业化生产的陶瓷纤维主要有碳化硅(SiC)和Si-Ti-C-O两种。
陶瓷纤维梳理成网比较困难，通常采用湿法成网＋针刺或水刺等方法加固。
(三)金属纤维
由金属棒拉伸而成，生产成本极高。常用碳钢纤维的直径为75～250μm。
不锈钢纤维制成的非织造材料可用作耐高温过滤材料。纤网中混入少量的金属纤维(占纤维总重的0.5～1.0%)，可获得永久的抗静电效果。
不锈钢纤维毡与不锈钢粉末烧结材料、青铜粉末烧结材料的结构比较
不锈钢纤维毡的性能
导电性
耐高温
耐腐蚀
高温过滤
防静电
电磁屏蔽
八、木浆纤维
木浆纤维系来自木材的天然纤维素纤维。
70年代初美国首先利用木浆纤维中的绒毛浆短纤维制造一次性卫生用品(妇女卫生巾、婴儿尿片)，因吸湿性良好和成本较低，产量急剧上升。干法造纸和水刺非织造工艺近年来发展迅速，也采用了大量的木浆纤维。
木浆纤维的原料为原木，其中含有43～45％的纤维素，27～30％半纤维素，20～28％木质素与3～5％的天然可提取物。
绒毛浆纤维与造纸用木浆纤维的主要差别：
绒毛浆纤维平均长度为2mm，造纸用木浆纤维平均长度为1mm。
造纸用木浆纤维中可提取物的残留量较大，影响其吸湿性。
造纸用木浆纤维通常含水率较大，而且湿度变化较大，由此造成相应的非织造工艺不稳定。
九、卷曲中空纤维
轴向有管状空腔的化学纤维称为中空纤维。按卷曲特征分为二维卷曲和三维卷曲。按组分多少分为单一型中空纤维，如涤纶中空纤维和双组分复合型中空纤维，如涤/丙复合中空纤维。按其孔数的多少分为单孔和多孔纤维，如4孔、6孔和9孔中空纤维。中空纤维的中空度越大，材料滞留的空气量越大，使非织造产品更轻便、更保暖。
最常用的是涤纶三维立体卷曲中空纤维，具有弹性好、蓬松、保暖、透气等优点，是喷胶棉、仿丝面、仿羽绒等保暖絮片的主要原料。
四孔中空纤维
十、聚乳酸纤维(PLA)
聚乳酸纤维是一种使用玉米作为原料，从中提取淀粉，经过酶分解得到葡萄糖，再通过乳酸菌发酵后变为乳酸，然后经过化学合成得到高纯度聚乳酸，再通过熔融纺丝等加工技术生产出纤维 ，再经干法或湿法成网制得非织造材料，也可由纺粘法或熔喷法直接制成非织造材料。
美国CDP公司是现今全球最大的聚乳酸原料制造公司。钟纺公司与岛津制作所合作，于1994年发表了商品名为Lactron的纤维。1998年又发表了一系列以Lactron纤维为原料的制成品，并于长野冬季奥林匹克运动会上展示了各式服饰。
聚乳酸纤维(PLA)的自然循环过程
聚乳酸纤维(PLA)的应用
聚乳酸(PLA)长丝的性能对比
聚乳酸纤维(PLA)的性能对比
聚乳酸纺丝成网非织造材料的性能
聚乳酸纤维的降解性能
1、试述纤维在非织造材料中的作用。
2、试述纤维性能对非织造材料性能的影响。
3、非织造材料选用纤维原料的原则是什么？
4、从天然纤维、化学纤维、无机纤维几个方面，列举几种非织造常用纤维和特种纤维，根据它们的性能讨论其在非织造中的用途。
第一章 绪论 §1-2 非织造基本原理及发展简史
一、非织造基本原理
不同的非织造工艺技术具有各自对应的工艺原理。但从宏观上来说，非织造技术的基本原理是一致的，可用其工艺过程来描述，一般可分为以下四个过程：(1)纤维准备；(2)成网；(3)加固；(4)后整理。
二、非织造材料的发展简史
(一)非织造材料的起源
非织造材料的起源可追溯到几千年前的中国古代。
(二)现代非织造工艺技术发展
(三)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。
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。
世界非织造布产量发展趋势
2000年世界各地区非织造材料产量比例