非织造材料产品设计与检测大实验针刺报告.docx
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非织造材料产品设计与检测大实验针刺报告
非织造材料产品设计与检测
班级实验0901
姓名彭雄彪
学号110400927
项目产品III针刺非织造材料
2014年7月05日
一、目的与要求-------------------------------------------------------------------------------------------------3
二、产品的工艺技术路线------------------------------------------------------------------------------------3
三、设备示意图（设备名称，型号）---------------------------------------------------------------------3
四、基本工艺原理---------------------------------------------------------------------------------------------6
五、工艺参数---------------------------------------------------------------------------------------------------6
（一）梳理成网&预针刺工艺参数--------------------------------------------------------------------6
（二）针刺工艺参数--------------------------------------------------------------------------------------7
六、性能测试（参照标准，仪器型号，结果分析）---------------------------------------------------------8
（一）纤维性能测试--------------------------------------------------------------------------------------8
①长度------------------------------------------------------------------------------------------------------8
②线密度---------------------------------------------------------------------------------------------------8
③单纤强力------------------------------------------------------------------------------------------------9
④卷曲度-------------------------------------------------------------------------------------------------11
⑤回潮率-------------------------------------------------------------------------------------------------12
⑥弯曲刚度----------------------------------------------------------------------------------------------13
⑦摩擦系数----------------------------------------------------------------------------------------------14
（二）针刺布产品性能测试---------------------------------------------------------------------------15
①面密度-------------------------------------------------------------------------------------------------15
②厚度----------------------------------------------------------------------------------------------------17
③拉伸强力和伸长-------------------------------------------------------------------------------------18
④吸水率-------------------------------------------------------------------------------------------------21
⑤透气性-------------------------------------------------------------------------------------------------23
⑥撕破强力（MD，CD）----------------------------------------------------------------------------25
⑦耐磨----------------------------------------------------------------------------------------------------26
⑧顶破----------------------------------------------------------------------------------------------------29
⑨柔软性-------------------------------------------------------------------------------------------------30
测试项目一：
100%涤纶针刺非织造布硬挺度------------------------------------------------30
测试项目二：
100%涤纶针刺非织造布悬垂性------------------------------------------------32
七、数据分析-------------------------------------------------------------------------------------------------33
八、体会与建议----------------------------------------------------------------------------------------------33
九、参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------------34
一、目的与要求
实验目的：
1,熟悉纤维性能测试标准与操作方法
2,学会操作相关仪器进行针刺产品测试
3,由测试数据分析针刺产品性能，掌握工艺参数对性能的影响
实验要求：
1,实验环境及操作严格参照标准实施
2,数据分析能有效反映工艺性能
3,注意实验人身安全
二、产品的工艺技术路线
涤纶短纤维的开松（用手开松）----粗开松BG038----开松后的涤纶短纤喂入DF-120型混棉箱混合----BG038精开松——通过管道输送到BG-176型气压棉箱进一步杂乱混合及调节输出纤维层的厚度----将一定厚度的纤维层喂入BG218型单锡林双道夫梳理机进行梳理----再由交叉铺网机（铺网小车，铺网帘）交叉铺网以满足梳理纤维层的厚度----通过小倍数牵伸机进行牵伸（控制MD及CD）----将纤维层喂入针刺机进行预针刺——预针刺纤网的叠合以此增加纤网面密度——主针刺----针刺非织造材料卷绕成半成品卷装。
三、设备示意图（设备名称、型号）
开松DF-120型混棉箱&BG038精开松机
BG-179型气压棉箱
BG218型双道夫梳理机
交叉铺网机（铺网小车，铺网帘）小倍数牵伸机
预针刺机（主针刺也用此机器）卷取
操作事项说明：
1.人工开松纤维时适量喷洒抗静电剂，因为合成纤维容易产生静电，洒抗静电剂能减少在加工过程中可能产生的静电
2.DF-120型混棉箱出口处需要人工取出一半纤维，原因是喂入口较窄，防止纤维束过宽，堵塞入口，并使纤维沿宽度方向均匀分布。
3.BG-176型气压棉箱出现堵塞现象时需要清除一部分纤维，原因是由于喂入的纤维量过多，堵住通道。
开松质量好的放入BG308精开梳机中回用，质量不好的直接弃用。
当从梳理机中出来的纤维出现断层现象时，应人工在气压棉箱出口即梳理机喂入口处协助喂入，使纤维均匀喂入。
4.BG218双道夫梳理机中有1个大锡林周围被5对梳理环环绕，后接2对凝聚罗拉速度逐渐减小，经过凝聚罗拉杂乱之后纤网纵横强力比大约在5~6:
1。
道夫与第一凝聚辊、第一凝聚辊与第二凝聚辊间的针面为交叉配置。
其转向及速度配置的工作条件决定了在纤维的转移过程中,它们之间的作用均为剥取,尤为重要的关系是V锡林＞V凝聚1＞V凝聚2（即为负牵伸）。
因此在凝聚罗拉剥取纤网时,对纤网无拉伸作用。
纤网中的纤维处于短暂的松弛状态,纤维在从道夫向凝聚辊转移的过程中被压缩。
显然,这种“凝集”作用与锡林、道夫之间的“凝集”作用有本质上的区别———即其针齿间无分梳作用。
在这种“凝集”过程中,纤维的压缩会因纤维本身的特性及各不相同的受力条件而随机地变化———即“杂乱”。
这种杂乱作用增加了纤网的横向强力,但同时也就减弱了纵向强力,使得纵横向强力比减小。
应该着重指出的是在将纤网送往下道工序的过程中,意外牵伸要尽可能地小,否则将破坏杂乱效果,影响最终产品的纵横向强力比[2]。
5.为了减少纤维间摩擦通常会在梳理机和开松机之间的通道均匀撒上滑石粉。
6.经预针刺的纤网在进入预针刺机装有导网片的喂入辊之前要将纤网两头折角，使预针刺纤网顺利喂入针刺，防止整个纤网产生褶皱，影响纤网面密度均匀度。
四、基本工艺原理
用针刺法生产非织造布，完全是通过一种机械作用，即针刺机的刺针的穿刺作用，将蓬松的纤网加固成布。
它完全不用纱线，全靠纤维与纤维间的相互抱合而得到强力。
针刺法的基本工艺原理是：
用截面为三角形（或其他形状）和棱边上带钩刺的针对纤网进行反复穿刺，如图。
由于喂入针刺机的纤网（通常是机械折叠制成的纤网）十分蓬松，纤维与纤维间不发生“交织”，彼此间的抱合力很差，纤网几乎没有强力，但当成千上万枚刺针刺入纤网时，刺针上的钩刺就带住纤网表面的一些纤维随针穿过纤网而产生位移，同时由于摩擦作用而使纤网受到压缩。
当刺入一定深度后，刺针回升，此时由于钩刺顺向的缘故，这些纤维脱离钩刺而以近乎垂直状态留在纤网中，犹如许多的纤维束“销钉”钉入了纤网，使已经压缩的纤网不会再恢复原状。
如果在一平方厘米的纤网内经数十次或数百次的针刺，就把相当数量的纤维束刺进了纤网，使纤维与纤维相互紧紧地缠结而产生较大抱合力，并使纤维的密度大为提高，形成了一块既结实又具有一定强力的材料，这就是针刺法非织造布。
[1]
纤维的准备：
实验使用中空涤纶加普通涤纶，因实验天气湿度较大，无需添加油剂。
开松和混合：
将涤纶纤维原料从压实的包裹中用手扯松，使纤维块、纤维团离解，同时使纤维获得均匀的混合。
纤维层梳理：
将开松混合的纤维梳理成单纤维组成的薄纤网，供铺叠成网，以制备三维杂乱排列的纤网。
纤维层交叉铺网：
梳理机输出的纤维网垂直于铺网机作往复运动，并以交叉方式铺叠，铺叠成的厚纤网可按后道加固设备要求以不同的速度输送，不需要降低梳理机的输出速度。
纤网的杂乱牵伸：
增加纤网结构的杂乱度，减少其纵/横向断裂强度值的差异。
纤网的预针刺：
对蓬松的纤维层进行初步的加固，减少主针刺所需的强度。
纤网的主针刺：
通过多道针刺对纤网进行进一步加固，形成最终的针刺非织造布产品。
五、工艺参数
梳理成网&针刺工艺参数
机器型号：
工艺参数：
频率（Hz）
转速（r/min）
线速度（m/s）
DF-120型混棉箱
精开松梳理速度
0.29
BG-179型气压棉箱
棉箱喂入速度
0.28
BG218型
双道夫梳理机
道夫速度
24.56
15.31
杂乱速度
16.8
20.60
给棉速度
0.31
2.32
交叉铺网机
（铺网小车，铺网帘）
铺网斜帘速度
11.71
57.33
6.48
滑车速度
10.81
52.64
5.29
底帘输出速度
1.9
5.41
0.54
小倍数牵伸机
牵伸辊1倍数
4.4
牵伸辊2倍数
4.6
牵伸辊3倍数
6.8
（预）针刺机
植针密度
80cm/100根针,
共36排
4500
预入开
50
14.46
7.1
预出开
20
预刺开
（预针刺频率）
20
554.9
（主）针刺机
植针密度、转速
62cm/100枚针
共12排
600
；
800
※由于在机器上显示的是各个工艺参数的频率，必须要转换成对应的转速或者线密度才能适用于后续计算工序，所以采取数值拟合的方法，公式如下：
道夫的拟合函数：
y=0.044+0.6217*x，（x表示频率，下同）
杂乱辊的拟合函数：
y=11.5211*e0.0346*x
给棉罗拉的拟合函数：
y=2.0105*exp（0.4623*x）
铺网斜帘的拟合函数：
y=-3.5730+5.2010*x
线速度函数：
y=π*0.032（3.5730+5.2010*x）（单位：
m/s）
滑车的拟合函数：
y=-3.5730+5.201*x
线速度函数：
y=π*0.032（-3.5730+5.201*x）
底帘输出的拟合函数：
y=-0.1075+2.9059*x
线速度：
y=π*0.032（-0.1075+2.9059*x）
输入输出罗拉转数与针刺频率的拟合函数：
y=0.26+0.284x
输入输出罗拉线速度与针刺频率的拟合函数：
y=π*0.157*（0.26+0.284x）
针刺频率与针刺线速度的拟合函数：
y=4.1+27.54*x
针刺密度的计算：
如下表，应注意单位的换算！
Dn=针刺道数*N*n/（100*100*V）
#1.1
#1.2
#1.3
#2.1
#2.2
#2.3
Dn——针刺密度（针次数/cm^2）
513
861
700
376
632
514
N——一米长度针板上的植针数
4500
4500
4500
4500
4500
4500
n——针刺频率（针次数/min）
527.36
885.38
720.14
527.36
885.38
720.14
V——纤网牵拉（输出）速度（m/min）
1.39
1.39
1.39
1.89
1.89
1.89
※现按照针刺密度由小到大以此重新排列定义：
（以下分析都有此表对应）
A（19/33/12.6）
B（19/25/9）
C（26/33/12.6）
D（32/33/12.6）
E（26/25/9）
F（32/25/9）
#2.1
#1.1
#2.3
#2.2
#1.3
#1.2
376
513
514
632
700
861
六、性能测试（参照标准、仪器型号）
（一）纤维性能测试：
1长度
参照标准：
GB/T14336-2008化学纤维短纤维长度实验方法
实验原理：
中段称量法
用手扯法将纤维梳理整齐，切取一定长度的中段纤维，在过短纤维极少的情况下，总质量与中段质量之比愈大，则纤维的平均长度愈长。
因此纤维的平均长度用中段长度乘总质量与中段质量之比表示。
仪器及型号：
Y171D切断器：
20mm,允许误差±0.01mm
天平：
最小分度值0.01,0.1,1mg各一台
钢梳：
10针/cm、20针/cm；
绒板、钢尺及镊子
实验数据及处理：
L=Lc*Wo/Wc=Lc*（Wc+Wt）/Wc
其中，L——平均长度，mm
Lc——中段纤维长度，mm
Wo——长度试样质量，mg
Wc——中段纤维质量，mg
Wt——两端纤维质量，mg
Lc=30mm,Wo=120mg,Wc=100mg，
∴L=36mm
※注意点：
切取纤维时纤维应尽可能伸直但不伸长；
切取时要小心，一定要保持一端整齐；
拣取倍长纤维时要仔细，这些都影响实验的误差。
②线密度
参照标准：
GB/T14335-2008化学纤维线密度实验方法
实验原理：
单纤维震荡依法
仪器及型号：
XD-1纤维细度仪
实验数据：
平均线密度=6.61dtexCV%=5.52%（预加张力1cN）
纤维线密度测试
实验序号
线密度/dtex
实验序号
线密度/dtex
1
6.63
26
6.71
2
6.61
27
6.53
3
6.39
28
6.9
4
6.16
29
6.46
5
6.98
30
6.87
6
6.65
31
6.78
7
5.99
32
6.65
8
6.36
33
6.29
9
6.78
34
6.67
10
6.46
35
6.45
11
6.78
36
6.56
12
6.15
37
6.26
13
6.54
38
6.89
14
6.46
39
6.38
15
6.58
40
6.71
16
6.72
41
6.67
17
6.95
42
6.36
18
6.48
43
6.83
19
6.37
44
6.45
20
6.58
45
6.66
21
6.65
46
6.83
22
6.67
47
6.54
23
6.44
48
6.61
24
6.88
49
6.94
25
6.85
50
7.12
数据分析：
纤维细度仪处于恒温恒湿实验室，保证测试的试验条件达到标准要求。
单纤维振动仪的原理是在谐振条件下，根据谐振频率，纤维振弦长度和预加张力值，自动计算并显示纤维试样的线密度。
试验数据较中断称重法要准确，误差少。
本次测试时细度仪没连电脑打印机，所以只能采取将数据记录下来自己分析。
③单纤强力
参照标准：
GB/T14337-2008化学纤维短纤维拉伸性能试验方法
实验原理：
单根纤维在规定条件下，在等速仲长型拉伸仪上将纤维拉伸至断裂，从负荷一伸长曲线或数据显示采集系统中得到试样的断裂强力、断裂伸长、定伸一长强力、初始模量等拉伸性能的测定值。
实验仪器及型号:
YQ-2等速伸长型单纤维拉伸仪（CRE）
实验数据及处理：
预加张力：
0.2cN
序号
强力（cN）
伸长率（%）
序号
强力（cN）
伸长率（%）
1
8.85
23.42
28
8.73
33.40
2
9.57
23.80
29
9.21
35.00
3
8.86
31.60
30
8.09
24.40
4
9.23
21.00
31
8.32
41.80
5
8.53
34.80
32
7.71
21.00
6
8.82
22.80
33
8.65
33.80
7
9.45
22.40
34
7.64
22.00
8
9.25
37.60
35
9.80
16.40
9
9.16
26.80
36
9.89
15.22
10
8.66
21.40
37
8.70
23.00
11
8.14
36.20
38
8.83
21.20
12
9.04
16.60
39
9.45
20.60
13
9.06
20.80
40
8.26
31.40
14
8.71
37.80
41
8.82
18.46
15
8.82
29.60
42
8.28
22.14
16
9.38
28.00
43
8.76
14.80
17
9.44
16.00
44
7.78
37.20
18
9.24
15.06
45
7.96
35.00
19
9.51
21.20
46
9.10
18.40
20
8.95
17.80
47
9.58
20.20
21
8.89
32.00
48
8.45
28.60
22
8.14
37.80
49
9.06
23.00
23
8.37
28.60
50
8.50
24.60
24
9.48
22.60
平均
8.83
25.73
25
9.64
18.20
变异（%）
6.31
29.05
26
8.22
38.74
最大
9.89
41.80
27
8.52
22.40
最小
7.64
14.80
平均值
变异系数
强力
8.83
cN
6.31
%
伸长率
25.73
%
29.05
%
定伸长负荷
2.57
cN
13.63
%
线密度
1.16
dtex
0.00
%
强度
7.61
cN/dtex
6.31
%
模量
42.09
cN/dtex
13.64
%
比功
1.35
cN/dtex
37.60
%
※注意点:
1、实验前必须先调试校准仪器，包括满度和零位的校准。
根据线密度、长度合理选取预加张力、拉伸隔距和拉伸速度。
2、该实验测试纤维根数较多，比较繁琐，因此需认真细心。
取单根纤维时必须用镊子夹取，不能直接用手拿，手上的汗会使纤维润湿，导致其强力的变化。
※分析：
纤维的单根强力直接影响织物的断裂强力，单根纤维强力高，制成织物的强力也高。
由于只选用单一纤维原料制得布样，所以此处就不展开讨论。
④卷曲度
参照
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