水刺非織造布成套裝備與技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展方向

青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院， 山東 青島 266071

近二十年來，全球水刺非織造布行業(yè)發(fā)展迅速。中國于1990年進(jìn)口水刺生產(chǎn)線，這一年的全球水刺非織造布產(chǎn)量僅為7萬t左右。隨著高速梳理機(jī)的問世，成網(wǎng)速度快速增加，水刺生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率大大提高。水刺技術(shù)加工過程具有不損傷纖維、不污染環(huán)境且無黏合劑等優(yōu)勢。水刺非織造布具有手感柔軟、強(qiáng)度高、懸垂性好、蓬松度高、吸濕透氣性好、外觀光滑、不起毛、成本低、可回收等特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，成為非織造布中增長速度最快的品種。2010—2016年，中國水刺非織造布的年產(chǎn)量分別為24萬、26萬、30萬、36萬、45萬、50萬、55萬t。

1 水刺非織造布的應(yīng)用領(lǐng)域

水刺非織造布的發(fā)展前景廣闊且應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，其主要應(yīng)用領(lǐng)域：

(1) 衛(wèi)生材料行業(yè)。醫(yī)用衛(wèi)生材料和民用清潔材料是水刺非織造布在衛(wèi)生材料行業(yè)的主要應(yīng)用類別[1]。其中，醫(yī)用衛(wèi)生材料主要應(yīng)用于醫(yī)院，如手術(shù)服、手術(shù)簾、紗布、口罩、繃帶、病床床單等[2]。民用清潔材料主要包括面膜、濕巾、各種干濕擦拭布等。此外，以抗菌性甲殼素纖維為原料生產(chǎn)的水刺非織造布，既能殺菌又能促進(jìn)傷口愈合；以水溶性纖維為原料生產(chǎn)的水刺非織造布在使用后可以用熱水溶化，既環(huán)保又安全，主要用于手術(shù)衣、手術(shù)帽等產(chǎn)品。

(2) 工業(yè)材料行業(yè)。應(yīng)用在工業(yè)材料行業(yè)的水刺非織造布主要包括各種基布、環(huán)保濾布、軟盤內(nèi)襯、電子線路板復(fù)合材料、航天航空耐高溫復(fù)合材料等[3]63。其中，基布主要有PVC(聚氯乙烯)基布、PU(聚氨酯)基布、高檔植絨基布等。采用水刺技術(shù)生產(chǎn)合成革基布是為了降低產(chǎn)品的縱橫向強(qiáng)力比，成網(wǎng)方式常采用交叉鋪網(wǎng)，其產(chǎn)品可應(yīng)用于皮包、皮鞋等產(chǎn)品[3]63

(3) 裝飾裝潢用品行業(yè)。用于裝飾裝潢用品行業(yè)的水刺非織造布主要包括沙發(fā)布、床罩、臺布、墻布、窗簾、門簾、服裝用襯布、汽車內(nèi)飾材料等[3]63。

(4)家庭生活用品行業(yè)。作為家庭生活用品的水刺非織造布主要包括濕巾、擦拭布、窗簾等[4]。

2 水刺非織造布成套裝備與技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

水刺非織造布生產(chǎn)工藝流程一般為纖維成網(wǎng)→預(yù)濕→正反面多道水刺加固→脫水→后整理→干燥定形→分切→卷繞→包裝[5]。下面介紹幾種常見的水刺非織造布生產(chǎn)線。

2.1 直鋪水刺非織造布生產(chǎn)線

直鋪水刺非織造布生產(chǎn)線主要包括單梳理和雙梳理兩種，以后者為主。直鋪水刺非織造布生產(chǎn)線得到的水刺非織造布產(chǎn)品主要用作衛(wèi)生材料，尤其是濕巾用布；產(chǎn)品面密度較小，以30～80 g/m2為主；布面風(fēng)格以提花、平紋和打孔為主；常用生產(chǎn)速度為160～260 m/min。直鋪水刺非織造布生產(chǎn)線具有流程短、設(shè)備少、占地面積小、速度高、能耗及成本低、用工少等特點(diǎn)[6]。但是，產(chǎn)品的縱橫向強(qiáng)力比較大，一般超過3.0 ∶1.0，因此用途受限嚴(yán)重。

2.2 半交叉水刺非織造布生產(chǎn)線

半交叉水刺非織造布生產(chǎn)線又稱兩梳一鋪水刺非織造布生產(chǎn)線。半交叉水刺非織造布生產(chǎn)線得到的水刺非織造布產(chǎn)品用途以衛(wèi)生材料、裝飾裝潢用品和基布為主；產(chǎn)品面密度范圍較廣，以35～100 g/m2為主；布面風(fēng)格以提花、平紋、打孔、上色、上漿為主；常用生產(chǎn)速度為60～100 m/min；產(chǎn)品縱橫向強(qiáng)力比為2.0 ∶1.0～1.5 ∶1.0。半交叉水刺非織造布生產(chǎn)線的主要特點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣[7]。

2.3 全交叉水刺非織造布生產(chǎn)線

全交叉水刺非織造布生產(chǎn)線主要包括兩梳兩鋪和一梳一鋪兩種。全交叉水刺非織造布生產(chǎn)線得到的水刺非織造布產(chǎn)品用途以基布為主；產(chǎn)品面密度以45～120 g/m2為主；布面風(fēng)格以平紋、上色、上漿為主；常用生產(chǎn)速度為60～100 m/min；產(chǎn)品縱橫向強(qiáng)力比約為1.0 ∶1.0。

2.4 純棉水刺非織造布生產(chǎn)線

純棉水刺非織造布生產(chǎn)線主要包括直鋪線和交叉線兩種。純棉水刺非織造布生產(chǎn)線得到的水刺非織造布產(chǎn)品用途以衛(wèi)生材料為主；面密度以30～80 g/m2為主；直鋪線的生產(chǎn)速度為80～120 m/min，交叉線的生產(chǎn)速度為50～80 m/min。

2.5 水刺復(fù)合非織造布生產(chǎn)線

水刺復(fù)合技術(shù)采用微細(xì)高壓水流，對兩種或兩種以上的纖維進(jìn)行穿透，使纖維之間相互纏結(jié)而形成性能優(yōu)越、功能多樣的水刺非織造布[8]。水刺復(fù)合是提高非織造布性能和附加值的有效手段，主要有纖網(wǎng)與纖網(wǎng)復(fù)合、纖網(wǎng)與其他材料復(fù)合、兩種或兩種以上材料復(fù)合等方式，如纖網(wǎng)+木漿紙水刺復(fù)合、纖網(wǎng)+木漿水刺復(fù)合、纖網(wǎng)+木漿+纖網(wǎng)水刺復(fù)合等。

2.6 濕法水刺非織造布生產(chǎn)線

濕法水刺非織造布是非織造布的一種，其手感柔軟、蓬松，工藝原理與傳統(tǒng)造紙相似，但使用的纖維原料、漿料、加固設(shè)備有所區(qū)別。濕法水刺非織造布生產(chǎn)線在產(chǎn)能和成本上均大大優(yōu)于傳統(tǒng)水刺非織造布生產(chǎn)線。

2.7 高壓水刺非織造布生產(chǎn)線

高壓水刺非織造布生產(chǎn)線的水刺壓力≤500 MPa。通過高壓水刺非織造布生產(chǎn)線生產(chǎn)得到的水刺非織造布產(chǎn)品種類多樣[9]。其中，超細(xì)纖維紡黏水刺非織造布被廣泛地應(yīng)用于人工革基布、高檔擦拭布、過濾材料、汽車裝飾材料及地毯基布等領(lǐng)域；雙組分超細(xì)纖維紡黏水刺非織造布可以充分滿足紡織、合成革、濾材、醫(yī)療及汽車工業(yè)等行業(yè)的需求。超細(xì)纖維的單纖很細(xì)，其比表面積大，經(jīng)紡絲成網(wǎng)、水刺加固所形成的三維立體結(jié)構(gòu)緊密，因此產(chǎn)品手感柔軟、吸濕透氣性好。

2.8 其他水刺非織造布生產(chǎn)線

其他水刺非織造布生產(chǎn)線得到的水刺非織造布產(chǎn)品主要包括甲殼素纖維水刺非織造布、麻纖維水刺非織造布、牛皮纖維水刺非織造布、蠶絲水刺非織造布等。

3 水刺非織造布成套裝備與技術(shù)的發(fā)展方向

3.1 提高產(chǎn)能，降低能耗

梳理機(jī)是影響直鋪水刺非織造布生產(chǎn)速度和產(chǎn)量的最主要因素，纖網(wǎng)的轉(zhuǎn)移和輸送、水刺的抽吸負(fù)壓、烘燥機(jī)的烘干能力等也是影響高產(chǎn)的主要因素[10]。交叉鋪網(wǎng)機(jī)的入網(wǎng)速度是影響交叉水刺非織造布生產(chǎn)速度和產(chǎn)量的最主要因素。由于水刺非織造布是通過水刺進(jìn)行加固的，纖網(wǎng)之間的纖維互相雜亂抱合，之后還需將纖網(wǎng)中的水分烘干，以便進(jìn)入下道工序。因此，水刺壓力越大及水分烘干工藝不合理，會產(chǎn)生大量的能耗。水分烘干方式有直燃式烘干和導(dǎo)熱油間接式烘干兩種，可以對烘干的余熱進(jìn)行再利用，達(dá)到降低能耗、提高效率的效果[11]。

3.2 減少布面缺陷

水刺工藝參數(shù)影響水刺非織造布的質(zhì)量和性能，如水針壓力、水針直徑、水針排列密度、水出口到纖網(wǎng)的距離、滾筒及平板的配置、輸網(wǎng)速度、水刺用水的水質(zhì)等[12]。水刺工藝參數(shù)設(shè)置不當(dāng)則容易造成布面質(zhì)量缺陷，如水針紋、棉結(jié)、云斑、疵點(diǎn)等。因此，需要配合使用多種儀器，如水分檢測儀、面密度檢測儀、污點(diǎn)檢測儀、金屬檢測儀等，以確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

3.3 提高生產(chǎn)線自動化控制水平

隨著社會的發(fā)展，用工成本逐漸增加，出現(xiàn)了招工難的現(xiàn)象，重體力勞動崗位的招工更加困難。此外，生產(chǎn)過程中過多的人工干預(yù)會影響產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，對生產(chǎn)線的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)也極為不利。因此，提高生產(chǎn)線自動化控制水平是非常必要的。目前，水刺非織造布生產(chǎn)線的自動化控制主要包括：

(1) “原料倉庫→水刺線→分切機(jī)→包裝設(shè)備→成品倉庫”全流程實(shí)現(xiàn)自動化。

(2) 開清設(shè)備、梳理機(jī)的回風(fēng)與除塵機(jī)組之間進(jìn)行自動化連續(xù)控制。

(3) 水循環(huán)系統(tǒng)的供水、負(fù)壓抽吸、新水補(bǔ)給等進(jìn)行自動化控制，并與水刺機(jī)連接。

(4) 空氣壓縮機(jī)與開清設(shè)備、梳理機(jī)、水刺機(jī)、卷繞機(jī)等各用氣點(diǎn)之間的供氣進(jìn)行自動化控制。

(5) 圓網(wǎng)烘燥機(jī)烘房內(nèi)的溫度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)與控制[13]。

3.4 自覺執(zhí)行CE等安全認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)備安全可靠，多處設(shè)置檢測裝置及急停開關(guān)、防護(hù)裝置，達(dá)到CE等安全認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求，在提高工作效率的同時，最大限度地減少各種事故的發(fā)生。

3.5 達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求

配置除塵機(jī)組，過濾后的空氣含塵量應(yīng)≤0.75 mg/m3，滿足GBZ 1—2010《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》要求；長時間循環(huán)使用后排放的廢水，其所有指標(biāo)均應(yīng)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 結(jié)束語

隨著國家在環(huán)境保護(hù)和醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的投入加大，龐大的內(nèi)需市場是紡織行業(yè)增長的最大動力。改革會推動行業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級的步伐，加快先進(jìn)裝備及工藝的更新速度，加快技術(shù)改革和新產(chǎn)品的開發(fā)。