多孔材料对水刺非织造布纤维运动轨迹及性能的影响

【摘要】水刺加固工艺是一种独特的非织造纤维网固结工艺,其发展历史较短,发展速度较快。在国家转型升级,提高产业核心竞争力的背景下,水刺非织造行业技术门槛高,发展稳定。目前水刺固结工艺的基础理论研究较为薄弱,限制了水刺工艺的改进和新产品的开发。在水刺固结工艺中托网帘是影响纤维缠结和水刺非织造材料性能的重要因素,各种参数的托网帘在水刺工艺中的应用也越来越广泛。在该背景下,本课题介绍了一种观察纤维运动轨迹的方法,对水刺固结工艺中多孔托持材料的各项参数和纤维间缠结效果关系进行分析,为水刺工艺托网帘的选择提供理论依据,以生产出多功能高附加值的水刺非织造材料。为了深入了解多孔托持材料的性能对纤维运动轨迹以及非织造材料性能的影响。本课题在文献查阅、自制样品、实验分析的基础上,重点做了以下工作：第一,试制纤维轨迹观察试样,试样需要符合3个条件。1、纤维的运动轨迹能够保留在试样中。2、能够清楚地观察到示踪纤维。3、制样过程中纤维不能产生相对位移。第二,对不同多孔托持材料作用的复合试样中的纤维轨迹对比分析,分析多孔托持材料各项性能对纤维轨迹的影响。第三,对不同多孔托持材料作用的水刺非织造材料的结构和性能进行分析。本论文通过以上研究,得出以下结论：(1)通过观察试样俯视图中示踪纤维的运动轨迹发现1、刚性较大的多孔托持材料对水针的反射更为强烈,因此对纤维穿插纠缠的效果更为明显。2、对于孔径大小相同,目数不同的多孔托持材料,小目数多孔托持材料交叉区域面积大,其反射水针多,水针携带一大束纤维发生穿插缠结,纤维排列紧密；而大目数目多孔托持材料交叉区域面积比小目数多孔托持材料的小,其反射水针少,小束纤维互相缠结,纤维排列松散。3、多孔托持材料中扁平状的丝线对水流的反射多为正反射,反射效果比圆柱状的丝线更为强烈。(2)通过观察粘胶纤维和喷胶棉复合试样截面图中示踪纤维的运动轨迹发现：1、纤维沿着厚度方向的穿插纠缠主要是靠直射水流的作用。2、在直射水流的作用下,沿着厚度方向自上而下,纤维的套圈结构由多变少,纤维自由端由少变多。3、在反射水流的作用下,MD方向上纤维之间的缠结多为纤维固有的抱合力缠结和在其基础上的多点缠结,CD方向上的纤维之间的缠结多为U形缠结和在其基础上的多点缠结。(3)通过对不同多孔托持托持材料作用得到非织造材料的基本性能进行测试,发现多孔托持材料的孔隙率对纤维网的厚度和透气率有一定的影响,且多孔托持材料的孔隙率越大,纤维网的厚度越小,透气率越大。同时对非织造材料的拉伸性能的测试并结合纤维的运动轨迹分析发现：MD方向上的纤维数量较多,纤维伸直度好,纤维之间的缠结多为纤维固有的抱合力缠结和在其基础上的多点缠结。CD方向上的纤维之间的缠结多为U形缠结和在其基础上的多点缠结。因此非织造材料在MD方向上的断裂强力较CD方向大,而MD方向上断裂伸长率较CD方向小。多孔托持材料的材质、目数、结构都是通过影响纤维排列的紧密度来影响水刺非织造材料的拉伸性能。刚性较大的多孔托持材料对水针的反弹明显,纤维排列较为松散,穿插纠缠效果好。目数较大的多孔托持材料,其反射水针少,小束纤维相互缠结,纤维排列松散,缠结效果较好。扁平状的丝线对水流的正反射多,纤维穿插纠缠效果较圆柱形丝线好。
【作者】钟竟成；
【导师】张初阳；韩旭；
【作者基本信息】东华大学，纺织工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】非织造布；水刺；多孔托持材料；纤维缠结；粘胶；

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