文/孟賓 馬練兵 劉海文

1 引言

非織造布對(duì)傳統(tǒng)紡織行業(yè)來(lái)說(shuō)雖起步較晚，但近年來(lái)發(fā)展迅猛，被視為紡織行業(yè)中的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，紡粘法是非織造布生產(chǎn)的一種重要方法，其產(chǎn)品在整個(gè)非織造領(lǐng)域占有相當(dāng)大的比例。從厚型到薄型、從工程用的土工布到日常生活中的環(huán)保手提袋，紡粘非織造布可謂無(wú)處不在。隨著其應(yīng)用的日益廣泛，人們對(duì)其質(zhì)量也提出更高的要求，而強(qiáng)力作為質(zhì)量考核的重要指標(biāo)有待優(yōu)化[1-4]。為此，本論文對(duì)影響紡粘非織造布產(chǎn)品強(qiáng)力的因素進(jìn)行了分析，并對(duì)部分工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。

2 紡粘非織造布強(qiáng)力影響因素

紡粘非織造布生產(chǎn)工藝流程為：切片—螺桿擠壓機(jī)—熔體過(guò)濾器—計(jì)量泵—噴絲板—冷卻吹風(fēng)—?dú)饬鳡可臁伨W(wǎng)—熱壓成布—卷取[5-6]。對(duì)強(qiáng)力影響較大的因素主要有：纖維長(zhǎng)絲的性能，其與切片質(zhì)量、紡絲成型、拉伸條件有關(guān)；鋪網(wǎng)方式；熱壓輥的溫度、壓力、接觸時(shí)間；纖網(wǎng)厚度以及花紋壓輥中花紋的深厚與面積[7-8]。

2.1 影響纖維長(zhǎng)絲性能的主要因素

（1）切片質(zhì)量。切片中雜質(zhì)含量應(yīng)限制在0.025%以內(nèi)，以保證紡絲順利進(jìn)行。另外，切片中水分應(yīng)控制在0.05%以內(nèi)，否則將影響紡絲成型。

（2）影響紡絲成型的主要工藝參數(shù)。A.紡絲箱體：溫度應(yīng)稍高一些，其目的是增加熔體的流動(dòng)性能，保證噴絲的順暢，但過(guò)高的箱體溫度會(huì)發(fā)生大量斷頭絲、毛絲，不利于生產(chǎn)的順利進(jìn)行，一般熔體實(shí)際溫度應(yīng)比切片熔點(diǎn)高20℃～25℃，紡絲質(zhì)量好。B.紡絲速度：合理設(shè)計(jì)紡絲泵轉(zhuǎn)速對(duì)穩(wěn)定生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。C.牽伸點(diǎn)的控制：牽伸點(diǎn)就是熔體細(xì)流離開噴絲板板面以后，在什么距離開始受外力作用發(fā)生的，使大分子鏈被拉伸，取向的區(qū)域，是衡量紡絲質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。就丙綸來(lái)說(shuō)，牽伸點(diǎn)一般控制在15cm～20cm之間[9-11]。

（3）拉伸條件。A.牽伸機(jī)結(jié)構(gòu)：主要為噴口寬度與牽伸風(fēng)道的設(shè)計(jì)。噴口與牽伸風(fēng)道應(yīng)小，提高牽伸速度[12]。B.冷卻條件：對(duì)牽伸影響較大，冷卻不充分、冷卻條件過(guò)強(qiáng)均對(duì)產(chǎn)品強(qiáng)力有重要影響[13]。

2.2 鋪網(wǎng)方式

鋪網(wǎng)應(yīng)使纖維均勻，不因外界因素而產(chǎn)生波動(dòng)或絲束產(chǎn)生飄動(dòng)，不同鋪網(wǎng)方式，鋪成纖網(wǎng)各有所長(zhǎng)。主要有3種形式，（1）排筆式鋪網(wǎng)：產(chǎn)品橫向強(qiáng)力差別較小，但布面并絲較多；（2）打散式鋪網(wǎng)：布面必會(huì)產(chǎn)生“云斑”，擺絲器擺動(dòng)頻率要很高；（3）噴射式鋪網(wǎng)：并絲極少、無(wú)云斑，柔軟性好、延伸度高，但布縱橫向強(qiáng)力差別大。

2.3 熱軋輥溫度、壓力、接觸時(shí)間

（1）溫度：非織造布抗拉強(qiáng)力隨熱壓輥溫度的提高而提高，近似線性關(guān)系，但超過(guò)一定溫度后，纖維受高溫，易產(chǎn)生解取向，纖維結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致布強(qiáng)力下降，應(yīng)在纖維熔點(diǎn)與軟化點(diǎn)之間設(shè)置。

（2）壓力：產(chǎn)品的縱橫向強(qiáng)力隨線壓力的提高而提高，但超過(guò)一定值后，由于加熱和熱壓效果過(guò)度，反而使熱粘纖維物理特性破壞，造成強(qiáng)力下降，一般線壓力隨產(chǎn)品定量增加而增加，可根據(jù)產(chǎn)品的定量規(guī)格選定，如表1所示.

表1 軋輥線壓力

（3）接觸時(shí)間：由軋輥線速度所定，一般不需要單獨(dú)設(shè)定而是隨生產(chǎn)線速度同步變化，在5N/mm～300N/mm之間。

以上3個(gè)因素需要綜合考慮，才能使產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到最優(yōu)，因此需對(duì)此進(jìn)行正交試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)[14-15]。

2.4 纖網(wǎng)厚度

在一定范圍內(nèi)，強(qiáng)力隨纖網(wǎng)厚度的增加而增加，但超過(guò)一定值后，纖網(wǎng)過(guò)厚會(huì)使粘合效果相對(duì)變差，強(qiáng)力提高不明顯。

2.5 花紋花輥的深度、面積

花輥的圖案、軋點(diǎn)形狀：軋點(diǎn)越大、數(shù)量越多、密度越高，布的強(qiáng)力增加，但柔軟性、透氣性會(huì)變差。增大軋點(diǎn)的高度會(huì)降低產(chǎn)品的強(qiáng)力，而使透氣性、柔軟性增加，而受軋點(diǎn)強(qiáng)力限制，高度不能很大，一般在1mm以下。

3 正交試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)[4]

取熱壓輥溫度、壓力、接觸時(shí)間3個(gè)因子各3水平。利用L9（34）正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，如表2所示。

表2 影響因子和水平

參照FZ/T 60005—1991《織物力學(xué)性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)》，制作5cm×20cm的試樣，使用電子織物拉伸強(qiáng)力儀進(jìn)行織物拉伸斷裂強(qiáng)力測(cè)試，試樣的夾持長(zhǎng)度為10cm。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

極差的分析結(jié)果如表4所示。

由表4可以看出，各因子對(duì)強(qiáng)力的影響程度如下：主要影響因子為溫度，其次是壓力，速度對(duì)強(qiáng)力影響最弱。

非織造布的強(qiáng)力越大越好，因此對(duì)于溫度應(yīng)選擇一水平，壓力選三水平，速度選二水平，最優(yōu)工藝應(yīng)為A1B3C2，即熱軋溫度為139.7℃，壓輥壓力為9MPa，軋機(jī)速度為31.8rpm。

4 結(jié)論

通過(guò)研究得出以下主要結(jié)論：

（1）影響紡粘非織造布強(qiáng)力的主要因素為：纖維長(zhǎng)絲的性能、鋪網(wǎng)方式、熱壓輥的溫度、壓力、接觸時(shí)間、纖網(wǎng)厚度、花紋壓輥中花紋的深度、面積。

（2）取熱壓輥溫度、壓力、接觸時(shí)間3個(gè)因子進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)果表明熱壓輥溫度對(duì)強(qiáng)力的影響最為顯著：在試驗(yàn)工藝范圍內(nèi)， 溫度的提高使纖維表面熔融效果改善， 增加了纖維間的粘結(jié)牢度；溫度過(guò)高會(huì)使纖維結(jié)構(gòu)發(fā)生改變， 成為結(jié)晶度和取向度很差的薄膜，導(dǎo)致非織造布強(qiáng)力顯著下降；若軋輥溫度偏低， 則纖網(wǎng)的粘合不充分， 制得的非織造布手感較柔軟并且易彎曲， 但其強(qiáng)力降低， 同時(shí)出現(xiàn)表面起毛現(xiàn)象。

（3）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)合極差分析法得出最優(yōu)工藝參數(shù)為：熱軋溫度為139.7℃，壓輥壓力為9MPa，軋機(jī)速度為31.8rpm。

表3 拉伸強(qiáng)力試驗(yàn)結(jié)果

表4 極差分析表

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