一种气刺加固纤维网的生产非织造布的方法与流程

本发明属于非织造布生产制造技术领域，具体是一种气刺加固纤维网的生产非织造布的方法。

背景技术：

非织造领域的加固工序，传统的是“针刺加固”，即通过刺针穿透蓬松的纤维网，使得纤维纠缠、穿插，纤维网中的纤维密实，制得针刺非织造布。机械式通过金属刺针的加固，有可能损伤纤维，也会在生产中形成污染。通常，针刺加固的产品比较厚重，类似毡片，一般不太适合加工轻薄产品，不太适合加工用即弃产品，也不太适合加工医用及卫生材料。因此，针刺加固方式逐渐萎缩，被其他更新的方式如“水刺加固”所取代，特别是在医用及卫生材料领域，针刺加固实际上已被替代了。

非织造领域的“射流喷网成布”的概念来源于机械的针刺工艺。所谓“射流喷网”，就是利用高压水流刺入纤维网内，使纤维相互缠绕，使原来松散的纤维网具有一定的强力及完整的结构。其工艺流程是：纤维计量混合—开松除杂—机械杂乱梳理成网—纤维网预湿—水针交缠—表面处理—烘干—卷取—检验—包装入库。射流喷网装置利用高速流动的高压水流喷射纤维网，使纤维网中的纤维重新排列，互相缠绕，变成结构完整，具有一定强力及其他性能的无纺布。这种水刺无纺布的物理性能不同于常见的针刺无纺布，无论在手感和性能方面，都是唯一能使其最终产品类似纺织品的非织造布。

受限于其构成及机械加工，目前尚无通过气刺制备非织造布的工艺，更没有被投入生产、进行规模化制作。

技术实现要素：

本发明的目的是填补现有技术中空白点，克服现有技术中存在的难以被实际应用、无法进行规模化生产的缺陷与问题，提供一种能够规模化生产的气刺生产非织造布的方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种气刺加固纤维网的生产非织造布的方法，对纤维网通过气流控制，输入到加固设备进行气刺加固，生产非织造布。

纤维网既可以通过干法成网设备得到，如梳理成网、气流成网；也可以通过聚合物挤压成网设备得到，如纺丝成网、熔喷成网。

因此，纤维网通过以下四种成网方式中的至少一种得到：梳理成网、气流成网、纺丝成网、熔喷成网。可以是单一成网方式，也可以是两种成网方式的组合：梳理成网+气流成网、梳理成网+纺丝成网、梳理成网+熔喷成网、气流成网+纺丝成网、气流成网+熔喷成网、纺丝成网+熔喷成网，还可以是三种成网方式的组合。

在成网过程中，可以在纤维网中添加纱线或者织物。

通过聚合物挤压成网所需的聚合物，是传统的成纤聚合物，包括聚丙烯、聚酯、聚酰胺等热熔性材料。

进一步地，所述纤维网的纤维为天然纤维、常规化学纤维、差别化纤维或高性能纤维。

进一步地，所述天然纤维选自棉、毛、麻、竹、丝；所述常规化学纤维选自粘胶纤维、聚酯纤维、醋酸纤维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维；所述差别化纤维选自超细纤维、异形纤维、低熔点纤维、高卷曲纤维、抗静电纤维；所述高性能纤维选自芳香族聚酰胺纤维、碳纤维、金属纤维。

进一步地，所述纤维的长度为5～88mm。天然纤维的长度大于5mm，其中，棉纤维长度大于16mm，羊毛长度大于20mm，蚕丝短纤维长度大于20mm，麻纤维长度大于16mm，常规化学纤维长度大于20mm，差别化纤维长度大于20mm，高性能纤维长度大于20mm。

在成网之后，是铺网工序，可以是平行铺网，也可以是交叉铺网，还可以是在纤维网的表层或中间层夹持功能纱线铺网。

在铺网之后，通过机械导辊压实蓬松的纤维网，达到一定的密实度，纤维网的厚度在25mm以下，然后通过上下网帘把压实的纤维网导入气体加压通道中，气体加压通道是高度逐渐缩小的夹持帘子，所述夹持帘子设有上、下孔洞，允许气流通过，通过正压和/或负压在气体加压通道压实纤维网，纤维网从夹持帘子的喇叭口处喂入，从压力罗拉处输出。

进一步地，所述通过正压在气体加压通道压实纤维网具体为：将压缩空气从夹持帘子的上孔洞输入到夹持帘子中的纤维网上，压缩空气形成正压力压实纤维网中纤维，控制纤维网中的纤维达到所需厚度。

进一步地，所述通过负压在气体加压通道压实纤维网具体为：将抽气设备连接到夹持帘子的下孔洞，通过抽气使夹持帘子通道内形成负压，纤维网中的纤维受负压控制压实，达到所需厚度。

进一步地，所述正压和负压在气体加压通道压实纤维网具体为：将压缩空气从夹持帘子的上孔洞输入到夹持帘子的通道中，同时通过抽气设备从夹持帘子的下孔洞抽走夹持帘子的通道内的气体，通过正压、负压协同作用，压实纤维网中纤维达到所需厚度。

正压和/或负压实质上是为了对纤维网的控制，使得纤维网平整，并且变薄，纤维网表面的纤维更加贴附，以利于气刺，如果没有施加正压和/或负压，那么纤维网很厚，而最终的产品却较薄，气针与最终产品距离很大，造成纤维网无法气刺进行缠结，气刺能耗也很大，无法完成后续的气刺，因此，施加正压和/或负压是关键步骤之一。

进一步地，所述气刺加固为：将压缩空气通过气刺针喷向干态纤维网，并吹喷使纤维网中的纤维相互缠结成布。

具体而言，气刺包括以下步骤：

首先压缩清洁的空气，通过导管把压缩空气导入气刺针中，利用压缩空气产生的高压气流可控喷向托网帘托住的干态纤维网，完成纤维的缠结。

气刺法加固纤维网的原理一定程度上与水刺工艺相似，但不用水刺针，而是通过高压产生的多股气流射流喷射纤维网。气流穿过纤维网后，受托持网帘的反弹，再次穿插纤维网，由此，纤维在不同方向高压气流穿插的作用下，产生位移、穿插、缠结和抱合，从而使纤维网得到加固。

进一步地，所述压缩空气的气压为0.2mpa以上。

进一步地，所述气刺针喷出的气流形成层流、涡流或紊流。

进一步地，所述气刺针与干态纤维网的距离为0～25mm。

本发明具有以下有益效果：

与水刺非织造布相比，本发明的方法全过程不需要用水，更加节能环保，不需要专门水处理，改善生产环境，更加节能环保，原料来源更广泛，适合水敏感性的纤维(如海藻纤维、pva纤维等)，是针刺、水刺工艺的是升级换代，在现有的非织造生产线上通过改造设备即可生产，适宜规模化生产。与针刺非织造布相比，没有刺针加固形成的油污等缺陷，具有卫生环保特点。

正压和/或负压控制纤维网有两方面的作用：一方面可使纤维网降低一定的厚度，可用于控制在气刺时纤维网与气刺头的距离，减少因为气刺后纤维网厚度降低而远离气刺头的情况，保证更多的接收到气刺能量；另一方面可控制纤维网表面纤维，减少在气刺时表面纤维被大能量气刺针吹散的情况，减少布面毛羽和克重降低，保证气刺纤维的完整性和强力。此外，由于完全通过气体控制纤维网，其最大优势是不需要去水、不需要烘干工序，而纤维刚度不变。

气刺非织造布具有以下性能：生产过程中不存在对纤维网的机械挤压与纤维损伤，从而提高了最终产品的膨松度，因为纤维越干燥，刚度越大，也越蓬松，相比之下，水刺中的水被纤维吸收，使得纤维变软，利于纤维弯曲，使得纤维纠缠更厉害，烘干后的产品相对板结，蓬松性差。气刺非织造布保持了纤维网固有的柔软性，手感好、悬垂性好；产品具有较高的机械强度，可达水刺非织造布强度的90～110％；表面绒毛少；无化学品添加剂；外观类似水刺非织造布；制品干燥，不易滋生细菌，避免水对产品的污染，更加卫生，特别适合制作薄型非织造卫生材料。

由于气刺是加固工序，其前道工序是成网工序，纤维网可用任意品种的纤维组合、混合，气刺纤维网可与任何基布进行复合，制成复合产品，可根据不同的用途生产各种功能的产品。

本发明的气刺工艺对纤维原料没有特定要求，不需要切断，不用添加粘合剂粘合，而是依靠纤维自身缠结，不用对气流加热，不需要热轧加固。

附图说明

附图1是气体加压通道的示意图。

具体实施方式

实施例1

以棉花为原料，干法梳理成网与气刺加固生产非织造布。

棉花为国产新疆无“三丝”棉花，品级为2级花，长度级为28mm，马克隆值为a级。

制造设备包括抓棉机、开棉机、混棉机、清棉机、梳棉机、铺网机、纤网预定型机、气刺机和卷绕机。

抓棉机，又称抓包机，是从棉包抓取棉纤维的机器，抓棉机采用往复抓棉机，一般使用刀片(或锯片)打手和肋条，从棉包表面抓取棉纤维原料，由气流或机械输送给后道机器继续加工。

开棉机，设置在抓棉机凝棉器的下游，用于对凝棉器输出的棉纤维原料进行开松和除杂，开棉机采用单轴流开棉机。

混棉机，设置在开棉机的下游，用于对开棉后的纤维原料进行混合打松，混棉机采用多仓混棉机。

清棉机，设置在混棉机的下游，用于对经初步开松混合的纯棉长纤维原料进行精细开松和除杂，清除纤维中的大部分杂质、疵点及不宜成网的短纤维，采用a076型单程清棉机。

梳棉机为锡林-罗拉式梳理机，设置在清棉机的下游，用于对清棉机输出的纤维原料进行梳理成网，除去杂质和/或短绒，并输出单层纤维网；其工作原理是将前道工序送来的纤维进行开松分梳和除杂，使所有呈卷曲块状的纤维成为基本伸直的单纤维状，并在此过程中，除掉清花工序遗留下来的破籽、杂质和短绒，然后形成均匀的纤维梳理网，通过输网帘输出梳理网供下道工序使用。

在清棉机与梳棉机之间可以设置异性纤维分检机、除微尘机、吸铁装置和气压棉箱喂棉机。异性纤维分检机设置在清棉机的下游，用于除去混在纤维原料中的异性纤维；除微尘机设置在异性纤维分检机的下游，用于除去混杂于纤维原料中的微小杂质；吸铁装置设置在除微尘机的下游，用于探除混杂在纯棉长纤维原料中的金属物，吸铁装置可采用桥式吸铁；气压棉箱喂棉机设置在吸铁装置的下游，用于将纤维原料均匀地喂入梳棉机。

铺网机，通过设置在梳棉机下游的输网帘，把收集梳棉机的纤维网输送到下级设备即铺网机，用于将输网帘输出的纤维网进行重叠铺网；铺网机可以采用交叉铺网机或直接铺网机，当为交叉铺网机时，在交叉铺网机下游还可以设置一台多辊牵伸机，用于对铺网后的棉网进行杂乱牵伸。铺网机是依靠夹持帘夹持梳理网，往复运动铺叠成一定厚度与幅度的纤维网的非织造成网机器。经过交叉铺网机铺网，非织造布规格为纤维网设计宽度为3m，纤维网单位面积重量为18g/m²。

纤网预定型机，设置在铺网机的下游，用于正压、负压或者正负压结合，对铺网机输送过来的纤维网压实，达到设计的厚度。

气刺机，设置在纤网预定型机的下游，通过夹持网帘把预定型的纤维网送入气刺设备中，通过高压气流喷射，让纤维网中纤维网充分缠结，得到气刺非织造材料；

在铺网机与气刺机之间可以设置切边装置，用于对纤维网进行切边处理，保证纤维网边缘的整齐。

卷绕机，设置在气刺机的下游，用于对气刺后的产品进行成卷，获得气刺非织造材料成品。

生产工序为：纤维计量混合、开松除杂、梳理机械杂乱成网、铺网、纤网预定型、气刺、成卷。

纤网预定型工序，包括以下两个步骤：

通过机械导辊压实蓬松的纤维网，达到一定的密实度，厚度在25mm以下；

通过上下网帘把压实的纤维网导入气体加压通道中，使得纤维网中纤维受通道内气体控制。

如图1所示，气体加压通道是高度逐渐缩小的夹持帘子，所述夹持帘子设有上孔洞1、下孔洞2，允许气流通过，通过正压在气体加压通道压实纤维网，纤维网从夹持帘子的喇叭口3处喂入，从压力罗拉处4输出。

通过正压在气体加压通道压实纤维网具体为：将压缩空气从夹持帘子的上孔洞输入到夹持帘子中的纤维网上，压缩空气形成正压力(0.1～1.2mpa)压实纤维网中纤维，控制纤维网中的纤维达到所需厚度。

气刺工序：首先压缩清洁的空气，通过导管把压缩空气导入气刺针中，利用压缩空气产生的高压气流可控喷向托网帘托住的干态纤维网，完成纤维的缠结。

压缩空气的气压为2.0mpa；气刺针喷出的气流形成层流；气刺针与干态纤维网的距离为2mm。

实施例2

以棉花为原料，干法气流成网与气刺加固生产非织造布。

制造设备包括抓棉机、开棉机、混棉机、气流成网机、纤网预定型机、气刺机、卷绕机。

气流成网机将经过开松混合的纤维喂入高速回转的锡林或刺棍，进一步梳理成单纤维，在锡林或刺棍和气流的联合作用下，纤维从锯齿上脱落，靠气流输送，凝聚在成网帘上，形成纤维网。压缩空气的气压为0.2mpa，气刺针与湿态纤维网的距离为0.1mm。

其他设备与实施例1相同。

实施例3

以聚丙烯母粒为原料，聚合物挤压熔喷成网与气刺加固生产非织造布。

制造设备包括切片干燥机、熔喷机、气刺机、卷绕机。

熔喷机是将聚合物熔体从模头喷丝孔挤出，形成熔体细流，加热的拉伸空气从两侧风道中高速吹出，对聚合物细流进行拉伸，下方冷却空气对纤维进一步快速冷却，形成的超细纤维均匀铺在成网帘上。

实施例4

以麻为原料，选牵断苎麻纤维，其纤维长度为40mm。

通过负压在气体加压通道压实纤维网：将抽气设备连接到夹持帘子的下孔洞，通过抽气使夹持帘子通道内形成负压(相对真空度为-0.1～-50kpa)，纤维网中的纤维受负压控制压实，达到所需厚度。

压缩空气的气压为0.5mpa；气刺针喷出的气流形成紊流；气刺针与干态纤维网的距离为18mm。

其他步骤与实施例1相同。

实施例5

以粘胶纤维为原料，选棉型粘胶纤维，规格为长度为38mm，细度为1.65dtex。

通过正压和负压在气体加压通道压实纤维网：将压缩空气从夹持帘子的上孔洞输入到夹持帘子的通道中，同时通过抽气设备从夹持帘子的下孔洞抽走夹持帘子的通道内的气体，通过正压、负压协同作用，压实纤维网中纤维达到所需厚度。

压缩空气的气压为1.2pa；气刺针喷出的气流形成涡流；气刺针与干态纤维网的距离为10mm。

因为没有杂质，不需要清棉，其他步骤与实施例1相同。

实施例6

以海藻纤维为原料，选棉型海藻纤维，规格为长度为38mm，细度为1.65dtex。

压缩空气的气压为0.8mpa；气刺针喷出的气流形成紊流；气刺针与干态纤维网的距离为24mm。

因为没有杂质，不需要清棉，其他步骤与实施例1相同。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。