水刺非織造用短纖維質(zhì)量特性及生產(chǎn)控制淺析

冒澍云

(中國石化儀化股份有限公司短纖中心，江蘇儀征 211900）

應(yīng)用技術(shù)

水刺非織造用短纖維質(zhì)量特性及生產(chǎn)控制淺析

冒澍云

(中國石化儀化股份有限公司短纖中心，江蘇儀征 211900）

描述了水刺非織造布的優(yōu)勢(shì)。概述水刺流程，分析了水刺非織造布各工序?qū)υ侠w維的質(zhì)量要求。根據(jù)上述質(zhì)量要求，提出了水刺專用短纖維工藝路線，確定了水刺非織造用短纖維質(zhì)量特性值，說明了專用料和普通高強(qiáng)棉型短纖維在斷裂伸長率、斷裂強(qiáng)度、疵點(diǎn)含量、干熱收縮率、含油率項(xiàng)目上的不同之處。根據(jù)用戶反映信息提出了管控非纖異物現(xiàn)場方案。分析了疵點(diǎn)雜質(zhì)產(chǎn)生的過程，提出了疵點(diǎn)雜質(zhì)現(xiàn)場管控要點(diǎn)。

水刺非織造布水刺非織造用短纖維非纖異物精細(xì)化管理

水刺法又稱射流噴網(wǎng)成布法，是一種重要的非織布加工工藝。水刺非織造布的物理性能不同于常見的針刺非織造布，無論在手感和性能方面，都是唯一能使其最終產(chǎn)品類似紡織品的非織造布。

水刺工藝過程中不存在對(duì)纖維網(wǎng)的擠壓，從而提高了最終產(chǎn)品的膨松度;不使用樹脂或粘合劑，從而保持了纖網(wǎng)固有的柔軟性;纖網(wǎng)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，可達(dá)紡織品強(qiáng)度的80%～90%;纖網(wǎng)可用任意品種的纖維相混合。特別值得一提的是，水刺纖網(wǎng)可與任何基布進(jìn)行復(fù)合，制成復(fù)合產(chǎn)品?？筛鶕?jù)不同的用途生產(chǎn)各種功能的產(chǎn)品［1］。

水刺非織造布具有柔軟、懸垂性好、強(qiáng)度好、高吸濕和速濕性、低起毛性、耐洗、無化學(xué)品添加劑、外觀類似紡織品等優(yōu)點(diǎn)，在各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其產(chǎn)品規(guī)格從30 g/m2到150 g/m2，既可以做衣襯、醫(yī)療用品，也可做裝飾、革基布及建材基布等中厚型產(chǎn)品。

水刺非織造布的優(yōu)勢(shì)已使其成為近年來非織造領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步最快的一個(gè)分支。非織造布的發(fā)展方向是替代紡織與針織品，水刺非織造布以其最類似紡織品的特點(diǎn)、優(yōu)良的物理性能、物美價(jià)廉的優(yōu)勢(shì)成為與紡織品市場競爭最有潛力和發(fā)展較快的領(lǐng)域之一。

1 水刺無紡布用滌綸短纖維的質(zhì)量特性分析

1.1 水刺流程概述

水刺非織造布原理為纖網(wǎng)由輸送網(wǎng)簾或金屬網(wǎng)簾傳送，并經(jīng)預(yù)濕裝置(羅拉或水簾）預(yù)濕和預(yù)水刺，然后進(jìn)入水刺區(qū)，在水刺區(qū)纖網(wǎng)受到數(shù)個(gè)水刺裝置射出的極細(xì)高壓水流的噴射，其表面纖維因受到強(qiáng)烈沖擊而垂直進(jìn)入纖網(wǎng)內(nèi)，同時(shí)由于輸送簾具有三維結(jié)構(gòu)，水流穿過纖網(wǎng)后，撞擊在輸網(wǎng)簾上，又以不同角度反射回來，形成對(duì)纖維的反向沖擊，使纖維產(chǎn)生不同方向的位移，纖網(wǎng)中纖維相互纏結(jié)并緊密地抱合在一起，形成具有一定強(qiáng)度的濕態(tài)無紡布。濕態(tài)無紡布經(jīng)真空脫水后進(jìn)入烘干裝置烘燥后成布，其大體生產(chǎn)工序是:

開松→混棉→細(xì)開松→梳理→鋪網(wǎng)→水刺固網(wǎng)→烘箱→成卷。在梳理鋪網(wǎng)之后都伴隨著對(duì)纖維網(wǎng)的牽伸，特別是在水刺過程中［2］。

1.2 水刺非織造布對(duì)原料纖維的質(zhì)量要求

1.2.1 開松混棉喂入工序

開松混棉喂入工序?qū)Σ煌w維進(jìn)行充分的混合、充分的開松，盡量減小纖維束的大小，從而減小梳理的壓力。在開松過程中應(yīng)選用正確的開松方法進(jìn)行開松，減少拉斷、拉損纖維，否則會(huì)影響非織造布的強(qiáng)度。在喂入時(shí)必須降低喂料不勻率，提高喂入穩(wěn)定性，否則會(huì)造成布面長度方向上的定量波動(dòng)。用交叉鋪網(wǎng)時(shí)會(huì)更明顯，交叉鋪網(wǎng)的長片段不勻率經(jīng)過鋪網(wǎng)會(huì)被放大，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

纖維的含油率偏高或偏低、卷曲數(shù)或卷曲率偏大或偏小、纖維的濕度偏大等都會(huì)造成短纖維的團(tuán)聚狀態(tài)差異，直接影響喂入工序的穩(wěn)定性。一般控制纖維的含油率為0.12%～0.14%，卷曲數(shù)為(11.0±2.5）個(gè)/25 mm、卷曲度為(13.0±2.5）%。

1.2.2 梳理工序

在非織造的成網(wǎng)生產(chǎn)中，梳理是關(guān)鍵的工序。梳理工藝對(duì)布面克重的均勻度以及外觀質(zhì)量有重要的影響。

纖維在梳理機(jī)上從纖維束變成單根獨(dú)立的纖維。在選用正確的針布配置前提下，梳理工序要求纖維卷曲數(shù)和卷曲度適宜，適當(dāng)?shù)纳嫌土?，盡量不含難以梳理的棉結(jié)，不含潮濕絲、光板絲和未切斷纖維，纖維內(nèi)禁止出現(xiàn)損傷針布的異物如紡絲、集束架或牽伸尾絲，禁止出現(xiàn)硬質(zhì)疵點(diǎn)，禁止出現(xiàn)非纖異物如金屬、蚊蟲、毛發(fā)等。纖維的卷曲數(shù)和卷曲度過高或過低都將影響梳理的效果;上油量偏低將導(dǎo)致靜電大，梳理時(shí)產(chǎn)生大量飛花，偏高將導(dǎo)致水系統(tǒng)循環(huán)周期縮短，污染系統(tǒng);棉結(jié)容易嵌入針布，不僅影響梳理，而且影響梳理設(shè)備的清潔，若針布里有較多棉結(jié)會(huì)造成梳理不勻、纖網(wǎng)不勻，還可能導(dǎo)致錫林、工作輥等纏棉而無法正常生產(chǎn);潮濕絲、光板絲和未切斷纖維無法梳理，容易直接纏輥損壞設(shè)備;纖維內(nèi)的尾絲、漿塊和非纖硬質(zhì)異物直接導(dǎo)致針布損壞;纖維中混入蚊蟲、毛發(fā)等使纖維產(chǎn)品不符合衛(wèi)生材料領(lǐng)域的基本要求，甚至引發(fā)客戶索賠。

另外，在梳理過程中一定要保證對(duì)纖維的損傷減到最小，不合理的工藝參數(shù)會(huì)造成大量的纖維斷裂從而影響水刺非織造布的強(qiáng)度。纖維本身的韌性較好即較高的斷裂伸長使梳理工序工藝窗變得較寬，纖維的加工性能良好。

1.2.3 成網(wǎng)對(duì)原料纖維的質(zhì)量要求

由于交叉鋪網(wǎng)的橫向排列纖維多于機(jī)械雜亂成網(wǎng)的，從而在拉伸時(shí)，其橫向的有效纖維數(shù)很大，并且使橫向纏結(jié)纖維數(shù)大大提高，因此大大提高產(chǎn)品的橫強(qiáng)，故而成網(wǎng)多采用交叉鋪網(wǎng)。交叉鋪網(wǎng)要求棉網(wǎng)靜電不影響縱向和橫向棉網(wǎng)均勻重疊，必須控制原料纖維的比電阻在108Ω·cm范圍內(nèi)。

1.2.4 水刺工藝對(duì)原料纖維的質(zhì)量要求

水刺過程對(duì)纖維網(wǎng)的影響一方面主要來自于高壓水流對(duì)纖維的移動(dòng)以及損傷的影響，另一方面，纖維特性影響水刺過程中各個(gè)輥和網(wǎng)簾之間的牽伸比，從而影響纖維網(wǎng)的均勻性。如果纖維本身具有較高的伸長率和較高的強(qiáng)度，纖維在高壓水流的作用下?lián)p傷程度較小，纖維網(wǎng)牽伸性能優(yōu)良，制品質(zhì)量水平一般也較高。綜合來講，原料纖維的斷裂伸長率相對(duì)于斷裂強(qiáng)度更加重要，斷裂伸長率一般不能低于30%，建議控制在30%～35%。

1.2.5 烘干工藝對(duì)原料纖維的質(zhì)量要求

烘干過程應(yīng)選擇正確的溫度、合理的風(fēng)速以及較小的牽伸比，從而達(dá)到良好的烘干。在纖網(wǎng)從梳理機(jī)出來后可能伴隨著不同程度的牽伸，不論是鋪網(wǎng)、水刺還是烘干，由于牽伸的作用，速度在不斷增加，而布的幅寬、克重都在減小，應(yīng)及時(shí)調(diào)整工藝，以達(dá)到工藝克重及幅寬。烘干工藝要求原料纖維具有穩(wěn)定的干熱收縮率，不能因烘干過程產(chǎn)生布面幅寬波動(dòng)，干熱收縮率指標(biāo)的變異系數(shù)需要保持穩(wěn)定并控制在較低的水平。建議原料纖維的180℃干熱收縮率控制在(6.5±1.5）%。

2 水刺專用滌綸短纖維質(zhì)量指標(biāo)的確定

2.1 確定質(zhì)量指標(biāo)

根據(jù)水刺無紡布用滌綸短纖維的質(zhì)量特性分析，水刺專用滌綸短纖維質(zhì)量指標(biāo)相對(duì)于高強(qiáng)棉型滌綸短纖維質(zhì)量特性值的差異如下:

a）斷裂伸長率中心值上移，斷裂強(qiáng)度適當(dāng)下移;

b）疵點(diǎn)含量指標(biāo)上規(guī)格限下移，生產(chǎn)中嚴(yán)格控制尾絲疵點(diǎn);

c）干熱收縮率允差收窄;

d）含油率指標(biāo)根據(jù)油劑的不同及用戶需求而定;

e）對(duì)水刺工藝及產(chǎn)品質(zhì)量影響很小的其它指標(biāo)部分沿用棉型標(biāo)準(zhǔn)中優(yōu)等指標(biāo);

f）增加表面活性物、異物、異色測試項(xiàng)目。

根據(jù)上述質(zhì)量特性，水刺專用短纖維的生產(chǎn)選擇了特定的的工藝路線，經(jīng)過多次試驗(yàn)，初步確定了水刺專用短纖維產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)，形成了高清潔水刺專用滌綸短纖維等系列產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 用戶使用中的重點(diǎn)要求

儀化公司自2006年開發(fā)水刺專用短纖維產(chǎn)品以來，其水刺專用料、高親水水刺專用料、高清潔水刺專用料等產(chǎn)品較好地滿足了市場，水刺系列短纖維產(chǎn)品累計(jì)產(chǎn)銷量超過0.3 Mt，得到市場的一致認(rèn)可。水刺專用纖維主要應(yīng)用于衛(wèi)材領(lǐng)域，由于該領(lǐng)域?qū)πl(wèi)生要求的特別性，加上水刺加工流程中原料沒有清花工序，多年來用戶集中反映的質(zhì)量信息主要涉及到污染絲和異物，產(chǎn)品中污染絲、包裝袋脫落物、金屬異物等異常物質(zhì)，給下道工序尤其是高清潔水刺專用料加工造成一定影響。原料纖維需要進(jìn)一步做好清潔生產(chǎn)及產(chǎn)品防護(hù)交付工作。

3 關(guān)鍵質(zhì)量特性管控

從上述用戶的反饋信息及水刺生產(chǎn)工藝對(duì)原料纖維的品質(zhì)要求來看，水刺短纖維產(chǎn)品中漿塊疵點(diǎn)、金屬異物、包裝袋脫落物、污染絲、其它非纖維異常物質(zhì)為主要抱怨內(nèi)容，因此品質(zhì)管控的重點(diǎn)是漿塊疵點(diǎn)、污染絲和其它非纖維異常物質(zhì)(金屬異物、包裝袋脫落物、蚊蟲等）。

管控非纖維異常物質(zhì)方案是對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行封閉改造和對(duì)生產(chǎn)過程實(shí)施精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化管理。

3.1 非纖異物控制改造

為了防止非纖維異常物質(zhì)的產(chǎn)生，選擇專門生產(chǎn)線作為高清潔水刺專用料生產(chǎn)線并實(shí)施封閉改造。

3.2 增加非纖異物管控

3.2.1 完善現(xiàn)場作業(yè)及防護(hù)規(guī)定

針對(duì)高清潔水刺產(chǎn)品的特殊要求，從生產(chǎn)作業(yè)控制、人員勞保著裝、現(xiàn)場衛(wèi)生清潔、設(shè)備定期作業(yè)和檢查、縫包針距、包裝袋使用檢查等方面制定專門的作業(yè)文件。

3.2.2 增加檢驗(yàn)項(xiàng)目

建立測試方法標(biāo)準(zhǔn)，增加異物、異色、表面活性物測試項(xiàng)目。

3.2.3 貯存及運(yùn)輸防護(hù)要求

制定“特殊產(chǎn)品發(fā)貨防護(hù)要求”，對(duì)車輛清潔、內(nèi)部防護(hù)等提出專門要求。選擇質(zhì)量保證及人員素質(zhì)較高的承運(yùn)方承擔(dān)高清潔水刺專用產(chǎn)品的運(yùn)輸工作。

3.3 疵點(diǎn)雜質(zhì)的現(xiàn)場管控

疵點(diǎn)是指包括僵絲、并絲、硬絲、注頭絲、未牽伸絲、膠塊(漿塊）、硬板絲、粗纖維等的異狀纖維。

3.3.1 紡絲生產(chǎn)過程疵點(diǎn)狀況分析

圖1～2為紡絲生產(chǎn)過程各種疵點(diǎn)的實(shí)物分析。

3.3.2 疵點(diǎn)的分析和控制

a）冷卻不良

對(duì)于冷卻不良而產(chǎn)生的并絲、融著絲、僵絲，通過調(diào)節(jié)蝶閥開度、調(diào)整環(huán)吹筒與地面風(fēng)道接口處的定位塊、重新標(biāo)定環(huán)吹風(fēng)量，確定準(zhǔn)確的吹風(fēng)工藝或通過更換環(huán)吹頭，保證環(huán)吹風(fēng)量滿足和冷卻風(fēng)吹出均勻。

b）漿塊

紡絲工序通過堵孔解決噴絲孔不暢引起的注頭絲或漿塊;通過更換銅墊圈或重新安裝解決組件外漏引起的漿塊;通過更換組件解決組件內(nèi)漏引起的漿塊;通過再行緊固或重新安裝解決計(jì)量泵安裝處漏漿引起的漿塊。

卷繞工序利用一看、二摸、三調(diào)、四清、一巡檢的“四步一檢”操作法，增加巡檢頻次，縮短巡檢間隔時(shí)間，使?jié){塊類疵點(diǎn)的發(fā)生率幾乎為零。

c）尾絲

對(duì)于絲端根數(shù)引起的尾絲疵點(diǎn)問題，通過調(diào)整硅修整周期，硅修整作業(yè)控制在盛絲桶換桶前規(guī)定時(shí)間之內(nèi)，卷繞切斷、生頭切斷時(shí)間準(zhǔn)確，使修板尾絲集中在整批原絲牽伸開始過程之內(nèi)，可以準(zhǔn)確地將其從產(chǎn)品中剔除，杜絕因硅修整作業(yè)引起的尾絲疵點(diǎn)。

d）后紡未牽伸絲疵點(diǎn)的控制

毛絲、亂絲導(dǎo)致纖維未被牽伸、第一牽伸不足、牽伸浴槽溫度異常等都可能產(chǎn)生未牽伸絲疵點(diǎn)。在生產(chǎn)過程中根據(jù)疵點(diǎn)的外觀形態(tài)，疵點(diǎn)分布狀況，結(jié)合生產(chǎn)工藝和設(shè)備狀況分析其產(chǎn)生的原因，分別加以解決。

圖1 環(huán)吹狀況不良造成的融著絲

圖2 異狀纖維實(shí)物分析

應(yīng)用疵點(diǎn)圖片分析技術(shù)，有助于準(zhǔn)確分析出疵點(diǎn)產(chǎn)生的原因并采取措施，有效控制了疵點(diǎn)產(chǎn)生，纖維中疵點(diǎn)含量明顯降低，接近零疵點(diǎn)水平。

3.4 專用油劑的選擇及上油方案的優(yōu)化選擇

水刺過程中水系統(tǒng)活性懸浮物含量高時(shí)，會(huì)縮短濾袋、濾芯的使用壽命;水系統(tǒng)中溶解或分散狀態(tài)的有機(jī)物易使水渾濁并產(chǎn)生顏色，這些物質(zhì)易沉積在噴水孔孔壁，粘附在纖維上，從而影響產(chǎn)品最終的白度;水系統(tǒng)微生物形成的腐漿團(tuán)，經(jīng)高壓水泵輸送后，會(huì)快速堵塞噴水孔，造成水刺頭壓力突然上升，嚴(yán)重時(shí)引起停車;溶解在水中的無機(jī)鹽類，不管是其中的陰離子還是陽離子，對(duì)水刺工藝都有影響;鈣、鎂離子在管路中和設(shè)備上產(chǎn)生污垢，鐵、錳、銅等離子容易生成有色物質(zhì)，對(duì)于白色衛(wèi)生材料生產(chǎn)，應(yīng)嚴(yán)格控制其含量;氯離子含量較多時(shí)容易引起設(shè)備腐蝕。

由于水刺生產(chǎn)過程中對(duì)水系統(tǒng)要求的特殊性，水刺非織造布對(duì)原料纖維表面活性劑有著嚴(yán)格要求。為了延長水系統(tǒng)濾袋、濾芯的使用壽命，保證產(chǎn)品色相和系統(tǒng)長周期穩(wěn)定運(yùn)行，原料纖維應(yīng)選擇合適的表面活性劑以減少微生物產(chǎn)生，控制金屬離子數(shù)量，確保水刺非織造布符合衛(wèi)材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。由于滌綸本身吸水性能較差，水刺加工需要纖維具有良好的親水性，因此在纖維生產(chǎn)時(shí)仍需要針對(duì)與下游用戶直接相關(guān)的紡紗油劑進(jìn)行優(yōu)化選擇。對(duì)于部分替代粘膠纖維要求具有高親水性能的原料短纖維需要選用特殊的高親水油劑。

不管選用專用油劑或高親水油劑都要對(duì)油劑含量嚴(yán)格控制，確保梳理、成網(wǎng)順利的同時(shí)不額外增加活性懸浮物，延長水系統(tǒng)運(yùn)行周期。專用油劑的選擇、優(yōu)化過程中增加了活性物這一質(zhì)量特性值指標(biāo)，保證水刺非織造布產(chǎn)品全面符合綠色低碳要求和衛(wèi)生材料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

多年來，儀化公司的水刺系列專用料產(chǎn)品獲得了市場認(rèn)可，成為高端用戶的首選、獨(dú)選原料。水刺產(chǎn)品市場規(guī)模及增長率在快速地發(fā)展和變化，一方面帶動(dòng)了水刺專用原料和專用設(shè)備的發(fā)展，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的拓展提出了更迫切的要求。儀化公司作為國內(nèi)纖維原料生產(chǎn)龍頭企業(yè)，正積極尋求和水刺非織造布生產(chǎn)企業(yè)的深度合作，專注以市場需求引導(dǎo)新產(chǎn)品研發(fā)方向，通過原料創(chuàng)新、設(shè)備創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)出新的產(chǎn)品，縮小和國際水平的差距，實(shí)現(xiàn)“國內(nèi)領(lǐng)先、世界一流”的戰(zhàn)略目標(biāo)。

［1］水刺非織造布技術(shù)新進(jìn)展［J］.非織造布，2010(18），3:6－9.

［2］楊學(xué)勇，任強(qiáng).水刺非織造布產(chǎn)品質(zhì)量的影響因素分析［J］.福建輕紡，2010，7:36－38.

Analysis of quality property and control of spun-laced non-woven stable fiber

Mao Shuyun

(Stable Fiber Center of Yizheng Chemical Fiber Co.，Ltd.，SINOPEC，Yizheng Jiangsu 211900，China）

This article describes the advantages of spun-laced non-woven fabric.It generalizes the process and analysis the quality requirements towards raw fiber of feeding，carding，web formatting，spunlacing and drying procedures of opening tangled cotton for spun-laced non-woven fabric.According to the above quality requirements，it brings up the technical routs alternatives for specialized stable fiber and confirms the characteristic value of quality of specialized stable fiber for spun-laced non-woven fabric and clarify the difference between specialized material and common stable fiber high-strength cotton type on elongation at break，breaking tenacity，defect content，dry and thermal shrinkage，oil content ratio and so on.It brings up the increasing assurance on controlling process of non-fiber impurities and the site cases of controlling of non fiber impurities according to the feedback from the clients.It analysis the site management control to the flaw impurities.

spun-laced non-woven fabric;spun-laced non woven stable fibe;quality requirement non-fiber impurities;delicacy management

TS171.9

B

1006-334X(2012）01-0044-04

2012－02－10

冒澍云(1971－），江蘇泰州人，技師，主要從事聚酯滌綸短纖維生產(chǎn)工作。