水刺非织造布通过粘合剂加固和热熔加固来提升等级

1介绍　　从1995年到2000年，全世界水刺非织造布的产量翻了一番；2000年的产量和1985年相比增加了四倍；2000年到2006年间，其产量仍增加了一倍多。水刺非织造布是所有非织造产品中增长速度最快的。
　　尽管许多水刺非织造布的使用性能由水刺工艺决定，但另有一些水刺非织造布经过了后整理和附加的加固工艺这些对其最终的使用性能也有影响，此类工艺主要有：化学粘合剂渗透、化学助剂后整理、染色或印花和热熔或热定型。这些附加的后整理工序可在线实现，也可离线实现。很多非织造布生产商更喜欢在水刺生产线之后安装独立的后整理流程。
　　从后整理的诸多工序和纤网面密度来考虑，纤网在进行附加后整理之前被干燥是一个基本要求。如果附加的在线后整理工序能实现节省干燥工艺能耗的成本，那将非常有意义。当然，配备在线后整理工序的整条生产线的安装有最缜密的设计。
　　此处还需提到的是，一些已经投入实际生产的生产线在水刺工序后增加了在线纤网加固工艺，并且包含中间的干燥工序，以取得最佳的后整理效果。
　　2采用化学粘合剂和化学助剂进行加固和后整理
　　采用化学助剂来加固的方法通常分为两个步骤：首先，添加粘合剂，进行热处理；然后，非织造布通过粘合作用，粘合剂与基体纤维被粘结成一体得以加固。
　　水刺非织造布是通过粘附力得以加固的非织造布。粘合剂通过一定形状的加固点加固纤网中的纤维。当纤维在所有相互交叉点由粘合剂作用进行粘合时，整块非织造布的强力就达到最大。这就提供了通过粘合剂加固的非织造布所需的高强力应用性能，耐磨性、洗后稳定性和干洗应变也会降低。
　　2.1粘合剂及受粘合剂影响的非织造布性能
　　可按要求制备具有某种特定分子式的液体粘合剂以适应特殊的产品需求。
　　使用不同的粘合剂配方，相同的非织造布可得到截然不同的性能。
　　除了一些单体和低聚物，一些有特殊官能团的物质如交联剂也包括其中，它将影响聚合物的性质，随之影响非织造布的性能如机械性能和抗溶解性。
　　通过添加不同的添加剂，可最终制得经过处理的聚合物乳液。这些添加剂的使用将影响其凝固温度(液体粘合剂的热敏性)、发泡性、润湿性、泳移性和可印性等。
　　一种分散液中可包含下列不同浓度的各种物质：粘合剂、湿润剂、增稠剂、催化剂、抗发泡剂、水、热敏剂、填充剂、干燥剂和防燃剂。
　　不同性能的液体粘合剂可满足非织造布所需的不同性能，且变化幅度较大。
　　所使用的粘合剂除了要达到特定要求之外，另外一些重要性能也要慎重考虑，如提高生态无害性、无毒安全性和降低可燃性。
　　2.2粘合剂应用方法
　　粘合剂应用方法一般可分为下列几种：
　　(1)整体粘合：粘合剂均匀分布于非织造布的厚度方向和表面。通过饱和浸渍法或泡沫浸渍法使粘合剂浸透于整块非织造布中。
　　(2)表面粘合：粘合点集中于纤网表面。这通常是通过喷洒、涂层和表面泡沫法使粘合剂均匀分布于非织造布表面。
　　(3)局部粘合：非织造布的表面被局部加固，粘合点的形状大部分情况下是某种规则图形。通常采用印花粘合和印花方法。
　　在大部分情况下，不管是液体或是泡沫粘合剂，以下工序中的一种总会被用到：饱和浸渍法、非织造布在浸轧机中通过或浸入沟槽(液体)、单面计量粘合剂施加、涂撒、带浆辊筒应用、采用凸版印花辊筒的小表面粘合、采用圆网的小表面粘合和喷洒。
　　下面着重介绍最常用的工序如液体和泡沫浸渍；在介绍完印花粘合和染色工艺后，采过凸版印花辊筒的局部粘合也将被介绍。
　　2.3液体粘合剂和泡沫粘合剂
　　2.3.1液体粘合剂的应用
　　以液体形式存在的粘合剂对于水刺非织造布，无论在线或离线施加都可应用。举例来说，对于较厚重的非织造布如涂层基材需要离线浸渍工艺才能顺利达到粘合效果，因为在湿对湿的在线浸渍工艺中，采用常用的浸渍机很难达到适宜的浸渗效果。对厚重水刺非织造布，在线采用泡沫浸渍法是不适宜的，而在离线工序中，由于降低了吸湿量，所以成本上更经济。
　　如果是面密度较低的非织造布(最大8O～90 g/m2)，比起液体浸渍，泡沫浸渍有更大的优势。因为通常轻薄非织造布都要采用的技术手段使纤网通过液体时无张力作用以避免对纤网造成牵伸。对于面密度较低的非织造布来说，出于成本上的考虑，如节省干燥工艺的能耗，在湿对湿的在线工序中，应当较多地考虑泡沫浸渍。用于液体浸渍的胶液被盛于浸轧机之前的沟槽中或是直接放在浸轧槽中。沟槽的使用降低了胶液体积，但同时对于纤维吸湿性的要求也提高了，因为纤网必须在很短的时间里被粘合剂液体浸渗。
　　在预湿上浆工艺中，由于配置了中间的干燥工序，减少了多道工序。这种方法不仅减少了能耗，而且还可减少粘合剂用量，因为粘合剂的用量主要取决于水刺工艺完成后轧辊对非织造布挤压力的大小。
　　在AquaJet水刺工艺后，伴随抽吸残留物的水汽含量主要取决于抽吸槽的真空度、纤维种类和纤维混纺性以及速度。
　　所以，预湿上浆浸渍工艺必须控制得当，这在操作过程中要付出更多努力，协调好实际生产中的技术诀窍和工艺理论知识的关系。
　　在预湿上浆应用中，纤网上的水分和浸渍胶液或多或少会发生强烈的相互作用。为了确保设定的粘合剂用量，由于纤网上水分的作用而流失的粘合剂固体含量和不断变稀的胶液必须及时得到补充。
　　通常在干湿上浆粘合中，知道胶液总用量和胶液含固量就能计算出粘合剂用量。但在液一液界面粘合中，要计算出粘合剂用量，光知道胶液总用量和胶液含固量是不够的，还要知道纤网人口时携带的水量和纤网出口时携带的胶液量，也就是要知道出入口时的液体差值。纤网在人口时携带的水分要与粘合剂胶液发生作用。
　　粘合剂总用量P包含两个部分：粘合剂用量P1，它取决于粘合剂胶液的不同用量；粘合剂用量P2，它取决于在浸渍浴中纤网上携带的水分和胶液的互换程度。
　　在传统的胶液补充量计算中，被直接消耗掉的那部分胶液会进行再加料，而由于水分的作用导致胶液变稀的那部分损耗则通过在浸渍浴中添加浓度更高的胶液来进行补充。
　　自然，胶液用量和粘合剂用量取决于设定的两轧辊间的压力。
　　2.3.2泡沫粘合剂的应用
　　泡沫粘合剂和相应的液体粘合剂相比含水较少，因为部分稀释水被空气所代替了。在泡沫粘合剂中，固体物含量可高达40%～50%，这要根据粘合剂用量而定大约15%是浸渗液体。这就降低了干燥成本，进而降低了能量损耗成本。
　　应用泡沫粘合剂优点如下：粘合剂用量变化范围较广，甚至可降至最低用量(如各种辅助剂用量)；粘合剂表面分散更均匀；应用于表面渗透和整体渗透；在干燥过程中，粘合剂的泳移发生率更小；由于即时加固，有很好的强力，抗弯强度较低；非织造布体积增大；良好的纺织品手感。
　　泡沫粘合所用的粘合剂液体种类基本上与液体粘合剂相似。泡沫混合物的发泡性取决于发泡剂和泡沫稳定剂的添加量。泡沫粘合剂的性能取决于每升含泡量和泡沫稳定性。泡沫稳定性影响气泡的破裂速度，继而影响生产性能。
　　根据所需的不同效果，胶液变为泡沫后，其体积可变为原来的5、10或20倍(每升泡沫含量30～300 g)，随后将之应用于两轧辊间的纤网上。
　　泡沫浸渍法既适用于单面浸渍(带浆辊筒应用)，也适用于整体浸渍。简单的表面浸渍也同样适用。泡沫粘合剂存在于胶液混合体中，通过对泡沫分配装置的振荡将之均匀分散于轧辊表面或是直接放入辊筒沟槽中。对于双面泡沫粘合加固的情况，则需在轧辊上安装两个分配装置。渗透深度可通过调节两轧辊之间的距离来控制。
　　一般来说，泡沫粘合剂加固的应用主要有三个影响因素：粘合剂胶液的含固量、每升泡沫含量和轧辊间距。
　　沥青毡基材的纤网生产就是非织造布后整理中运用泡沫粘合剂加固的一个例子。这些生产线生产出的针刺和水刺非织造布的宽度可达到5 400 mm。采用丙烯酸类粘合剂使纤网加固得到的非织造布将有很高的强力和尺寸稳定性以便可以通过热沥青浴。
　　对于轻薄的纤网来说，水刺生产线的在线泡沫浸渍工艺有不同一般的优点。由于经过水刺工艺后纤网已有足够强力，粘合剂的作用不必再着眼于如何提高纤网强力，而应更多地着眼于如何提高表面耐磨性、抗起球性，如何进一步提高产品品质和产品性能。
　　在这些情况下，粘合剂固体用量通常较少。生产商会尽量减少粘合剂的含水量，提高含固量。此处表现出的优点是纤网已经处于湿润状态，在每升泡沫含量较少，生产速度较高的情况下，纤网仍可获得快速和均匀的粘合剂附着。
　　实验证明，在粘合剂加固应用中，预湿上浆粘合和干湿上浆粘合的区别并不是很大。另外，这种方法在液一液界面粘合中并不要求复杂的胶液添加物。添加于轧辊间的泡沫粘合剂通常会很快消耗掉，所以不会形成伴有其他粘合剂的胶液，这样泡沫粘合剂浴液和湿润的非织造布之间就不会发生反应。添加物粘合工艺和预湿上浆泡沫粘合工艺有显著区别，在预湿上浆胶液粘合中，或多或少会发生饱和浸渍。
　　在水刺非织造布面密度相同的情况下，不管其采用的是液体浸渍加固还是泡沫浸渍加固，相比于机械加固纤网的强力更高。所以在粘合剂加固工艺中，少量粘合剂就能达到预期效果。这就意味着粘合剂成本可降低，干燥工艺的能源损耗也可降低。
　　2.3.3粘合剂处理
　　当要求非织造布有较高的防水性、防溶剂性和较高的尺寸稳定性时(如顶棚膜)，粘合剂中应加入养护剂，因为在添加了养护剂的粘合剂作用于纤网时，可获得上述这些性能。
　　粘合剂可通过自身完成相互交联(如N-甲基丙烯酰胺类粘合剂)，也可通过它们含有的养护剂完成相互交联(如三聚氰胺甲醛)。粘合剂的养护可在液体中完成，也可在泡沫型粘合剂分散液中完成。
　　养护处理需要一段时间。时间的长短主要取决于温度的高低和穿过纤网的气流速度。温度越高，处理时间越短。但是，设定的温度不得对纤维造成损伤。热气流干燥器通常会提供一个适当的气流速度；这就是为什么高技术的穿透气干燥(TAD)所需的养护处理区小于干燥帘或是干燥罐。
　　气流穿透型转鼓的操作原理有两种：运用于轻薄型非织造布的单转鼓生产线，其在转鼓上方的干燥部分安装有固定传送带；运用于厚重型非织造布的多转鼓生产线，如沥青毡基材纤网。
　　在完成干燥后，纤网通过由抽吸作用流经的热气流被突然加热到热空气温度，并按照所需的处理时间在这个温度下停留一段时间。
　　2.3.4粘合剂泳移
　　在于燥过程中，粘合剂受热发生泳移对非织造布的品质有很消极的作用。水分和粘合剂在干燥过程中会发生移动现象，它们会从纤网内部逐渐移到受热的纤网表面，在此表面水分不断聚集蒸发。未溶解或未分散的粘合剂颗粒发生与水分相同的运动趋势，于是纤网表面的粘合剂不断聚集。泳移现象会导致诸多不利影响。
　　泳移现象可能导致的严重后果如下：纤网中的粘合剂、染料和化学助剂分布不匀；由于产品分层，纤网内部强力降低；手感粗硬；纤网两面物理性能如耐磨性差别显著；表面吸湿性降低；由于纤网表面形成粘合剂薄膜，干燥时间增加。
　　控制和减少泳移现象的方法如下：降低干燥温度，但这种方法并不理想，因为温度降低的同时干燥速率也降低了。提高气流速度，加快干燥，可以限制泳移现象发生的时间。这就是为什么相比于其他干燥系统，具有高气流穿透速率的气流穿透干燥器有较低的泳移率的原因。降低水分的吸收：水分含量少，则水分蒸发少，泳移发生的概率就低。泡沫浸渍粘合工艺很适宜使用这种方法。
　　化学处理方法：使用增稠剂，因为较高的粘度可减少泳移；添加凝结剂或是热敏剂。这些辅助剂被加入粘合剂分散液中，在特定的温度下，引起乳液颗粒凝结形成更大颗粒。而这个温度必须低于纤网中水分开始向纤网表面移动时的温度，以避免水分蒸发。蒸发作用时的温度设置在绝热湿球温度计的温度变化范围中常见的粘合剂泳移区。
　　由于热敏性作用，当粘合剂在低于湿球温度时发生凝结，则泳移现象可被避免。常见的热风穿透式干燥器和干燥罐的粘合剂凝结温度在40～55℃之间，红外线预干燥器则在50～60℃之间。
　　2.4印花粘合加固
　　对于许多非织造布应用来说，可采用某种花型对其进行局部加固和染色来代替全表面粘合剂加固，如家用抹布、医用和卫生用非织造材料均可采取这种做法。以印花粘合加固系统加固的非织造布强力较低，但它们有较好的纺织品手感，在粘合剂未附着的区域有较好的吸湿性。
　　通过凸版印花和圆网印花，轻薄型纤网在自身相互交缠和热塑性丙烯酸树脂的作用下进行局部加固。
　　2.4.1凸版印花
　　在这一工序中，凸版印花辊筒沿纤网长度方向将液体粘合剂以点状加注于纤网上。由于液体转移需要一定压力，此处需要一个以橡胶包覆的平衡辊。
　　凸版印花工艺要求非织造布有较高的吸湿性。润湿的水刺非织造布就具备良好的吸湿性。这个系统也可实现较高的生产速度。
　　这种印花系统包含一个凸版印花下辊筒(下辊筒可包含两个罗拉)和一个橡胶包覆的平衡辊筒，一把辅助刮刀用以去除多余的染料。这个设备也可用于其他的后整理工艺，如化学助剂渗透工艺或是亲水和疏水整理等。为了完成这些工艺，凸版印花辊筒需要有很精细的构造。对于较厚重的非织造布来说，印花加固要作用于纤网的两侧。
　　安装一个适用于轻薄型水刺非织造布的多功能后整理生产线，则泡沫浸轧机和印花装置要配备干燥器用于在线工艺。
　　需印花的产品使用颜料或染料进行上染，并上着少量粘合剂，类似于传统纺织品的印花工艺。
　　胶液粘度对粘合剂的泳移来说是一个重要因素，应尽量避免粘合剂分散至周围不需要粘合剂的区域。
　　对于湿润材料来说，在线工艺中，常用的胶液含固量为30%～36%；而对于离线印花加固工艺来说，其含固量只有20%。
　　为了取得预期的印花效果，在水刺工序后可进行干燥以降低在印花工艺之前材料的水分含量。
　　2.4.2圆网印花
　　代替凸版印花辊筒，圆网通常被应用于网面印花工艺中。胶液状粘合剂液体通过一个压力导管被注入旋转的圆网中；液体在辅助刮刀的作用下通过网面上的小孔上着到纤网上。根据纤网的不同干湿程度，印花液体的含固量在20%～40%之间。
　　2.5化学后整理/染色
　　2.5.1染色
　　当要求水刺非织造布具有装饰功能时，如作为地毯、桌布、床单或是制造布料时；染料的使用是必不可少的。
　　如果这些非织造布或整体或局部需要用粘合剂进行化学加固时，则染料会均匀地添加到粘合剂浴中。在这种情况下，当应用深色颜料时更多地采用液体浸渍法而不是泡沫浸渍法。为了达到完美的染色效果，应当采用离线工艺。染色工艺和先前已经介绍过的粘合剂使用工艺相似。
　　当需染色的非织造布完成加固后，其后处理与机织材料相似，并通过传统的染色车间对单种纤维或是混纺纤维制成的非织造布进行染色(如分散性染料加入热熔胶浸渍浴中的工艺适用于PES纤网)。福来司拿可提供适当的连续性染色生产线。
　　2.5.2化学后整理
　　当使用粘合剂加固非织造布时，所有产品的使用性能会尽量通过粘合剂胶液的配制来取得。
　　没有经过粘合剂加固处理的水刺非织造布要想通过后整理来获得某一特殊性能，则必须采用一种附加的再处理工序。这些化学后整理工序可通过饱和浸渍法或是泡沫浸渍法来实现。
　　下列是一些有可能采取的后整理操作。硬化整理：如遮光布和挡光帘等；鞋面材料整理；软化整理：软化整理中加入含硅物质特别有效，如对内衬产品的整理；抗静电整理：抗静电整理对于家纺产品、墙板、墙纸、家具、装饰用布和集尘抹布来说特别重要；抗污整理：如含有氟烃树脂的产品；卫生整理：抗菌或杀菌整理对于卫生用产品和医用产品来说是必不可少的，为了取得抗菌效果所使用的辅助剂可添加于纤维表面或原料中，这步工序可位于纤网成形之前，也可位于水刺网制成之后；阻燃整理：尽管阻燃性能主要由所采用的纤维和粘合剂决定，但通过附加整理还是可以提高这一性能；涂层；亲水整理，疏水整理，防油整理。
　　在疏水整理的过程中(如手术单和手术服)。纤网上会添加含氟化学物品。这可通过饱和浸渍完成，也可通过吻合辊筒的泡沫粘合法完成。而这些方法都各有优缺点。泡沫粘合的方法可节省能源并提供良好的防油、防水和防酒精性，在根据所需量添加润湿剂和发泡剂后，其水射流冲击穿透率会更好。在有发泡剂的情况下，穿透率为50%，有带浆辊筒的情况下是85%～115%，饱和浸渍的情况下是130%。
　　对于PES/浆粕夹层非织造布的疏水整理来说，处理的是浆粕层，因为它比PES纤维层更稠密。经过整理的纤网表面可作为手术服面料以保护外科医生。通过此种整理的水刺非织造布可作为一道屏障来阻止可能含有细菌的汗液、血液、酒精和油污的侵入。
　　3水刺非织造布热气流加固
　　向样，在接下来的热加固工艺中，水刺非织造布依靠纤维自身热熔粘合加固或热定型，特殊的产品性能可通过与粘合剂加固相同的方式获得。
　　3.1热气流热熔粘合加固
　　除了增加纤维之间相互交缠外，热气流热熔粘合加固或许还可提高水刺非织造布的强力和抗起球性。在这些情况下，热气流的渗透通常并不理想，这将影响材料的相互接触粘合。于是，纤维混纺物中会混入一些双组分纤维，这些双组分纤维在完成干燥工艺后，在干燥器中熔融并与其他纤维相互粘合。
　　通过纤维之间的热熔产生的粘合可能是内聚粘合，也可能是附着粘合。热熔粘合可在线完成，并且已有的干燥器不必安装其他的装置。在干燥工艺或是干燥热熔相结合的工艺中，使用的是单鼓或是多鼓生产线。一般来说，多鼓生产线被更多地使用，这是因为它们能保证材料自动输送及热气流在纤网间交互，对于厚重型纤网来说，这个优点尤其明显。
　　当非织造布中含有收缩性纤维或是有热定型工艺，非织造布的收缩一定要避免。这可通过安装在转鼓上的两个针座环来实现，以保持材料的幅宽。这种装置也可安装在单鼓干燥器上。
　　如有要求，福来司拿还可提供干燥帘，通过气流穿透和气流喷射来完成干燥和热熔粘合。
　　3.2热定型
　　热定型是在很高温度下对合成纤维制成的非织造布进行热处理，使之具备良好的尺寸稳定性。尺寸稳定性取决于形状稳定性和抗缩性。这种方法主要应用于需涂层加工的非织造布(如房顶毡，PU、PVC鞋子和地板覆盖物的涂层物质等)。
　　一般情况下热定型的加热介质是热空气，大部分纤维都是PES纤维。
　　热定型效果不仅取决于温度，也取决于停止周期。目前，最好的合成纤维可设置的最高热定型温度如下：PES 230℃；PP 130℃；PA 190～225℃。这些温度都已达到软化点，而比熔点低20～40℃。
　　一般对于空气穿透性较好的水刺非织造布来说，材料到达热定型温度的时间间隔只有1～2 S。整个热定型过程在5～12 S之内完成，具体时间取决于纤网面密度。
　　热定型是为了对纤维定型、降低纤网张力、获得尺寸稳定性、避免在之后的后整理工艺如涂层工艺中产生宽度收缩。
　　福来司拿多孔转鼓的空气穿透原理能使纤网被快速加热至热定型温度。这台设备的设计十分紧凑，有很多优点可降低能量损耗。冲击式冷却可在空气穿透式冷却鼓上实现。在有些情况下，材料在冷却之前会经过一个校准装置来校准纤网的厚度。
　　大部分非织造布热定型工艺要求在一定温度影响下材料的幅宽得到有效控制，材料收缩能加以避免。为了达到这种效果，可使用配备有可调式或固定式针座环的福来司拿单鼓干燥器。
　　水刺非织造布的热定型工艺可在线实现，也可离线实现。无论采用哪种情况，材料必须先进行干燥。生产速度较低的情况下，在线热定型工艺操作中，干燥和热定型过程可在单鼓生产线上依次完成。而在生产速度较高的在线热定型工艺操作中，首先在单鼓热定型烘箱中完成热定型，然后在多鼓干燥器上完成干燥。
　　4结语
　　所有湿法和干法的后整理工艺在Egelsbach的福来司拿技术中心都有展示。
　　福来司拿欢迎相关厂商送交生产用纤维，我们可以当场做各种试验，帮助生产厂家使非织造布品质达到最佳。在线试验包括：纤维开松/混合、梳理成网、用AquaJet水刺系统进行水刺加固、气流成网、热气流干燥/热定型和自动卷绕。离线试验包括：所有液体和泡沫浸渍粘合和热定型工艺。

高深莫测高深莫测高深莫测

深夜到访，，，坐等天亮，非织造让生活更美好