托網簾對水刺非織造布性能的影響

青島大學紡織服裝學院，山東 青島 266000

非織造布是一種不經過紡紗織造而形成的織物，其通過將短纖或長絲進行定向或隨機排列形成纖網結構，然后采用機械或熱黏合或化學等方法加固而成。非織造工藝突破了傳統的紡織原理，具有工藝流程短、生產速度快、產量高、成本低、用途廣、原料來源多等特點。根據生產工藝的不同，非織造布可分為水刺非織造布、熱黏合非織造布、漿粕氣流成網非織造布、濕法非織造布、熔噴非織造布、針刺非織造布等。其中，水刺非織造布是通過水刺的方法對纖維狀集合體進行加工而形成的一種新型柔性材料，其綜合了紡織、造紙、塑料和皮革等四大材料的優點，具備柔軟性好、強度高、吸水性好、生物相容且不易落絨等特點[1-2]。

1 水刺技術

1.1 工藝原理

水刺技術的工藝原理是將梳理好的纖網平鋪置于托網簾上，借助于強大的水壓，高壓、高速細水針通過針板對纖網進行連續噴射，使纖網中的纖維相互纏結、加固的(圖1)[3]。

圖1 水刺技術的工藝原理示意

1.2 工藝流程

水刺非織造布的生產工藝流程：稱量喂棉(如黏膠纖維、滌綸等)→混合開松→除雜→梳理→鋪網→雜亂牽伸→預濕→正反水刺→后整理→烘燥(滾筒、熱風)→卷取→分切→計量包裝[4]。圖2為水刺纏結過程示意。

圖2 水刺纏結過程示意

2 托網簾

在水刺非織造布的生產過程中，托網簾起襯托纖網的作用，它能使纖網接受到兩次水流產生的能量沖擊，從而形成柔軟性好、強度高的水刺非織造布產品。

不同水刺非織造布產品對托網簾的強度、接縫、粗細程度、耐疲勞性等要求不同。此外，在生產過程中，托網簾的網眼設置應合理，以確保均勻的表面結構(即孔隙大小均勻)；托網簾的網格結構(如目數和圖案等)宜多樣化，這有利于產品擁有不同的外觀。

2.1 托網簾的配合形式

我國現有水刺非織造布生產企業大多數采用預濕-多個平網(圖3)、預濕-多個圓網滾筒(圖4)、預濕-圓網滾筒-平網(圖5)等托網簾配合形式。預濕的目的主要是讓蓬松的纖網充分浸濕并獲得一定的能量，以便后續能更好地吸收水能。其中，圓網滾筒能使水刺非織造布中的纖維獲得更高的纏結強力。

圖3 預濕-多個平網

圖4 預濕-多個圓網滾筒

圖5 預濕-圓網滾筒-平網

2.2 托網簾的作用

托網簾作為部件在水刺非織造布的生產過程中發揮著重要的作用。托網簾將纖網送入水刺區，纖網接受連續高壓水流的噴射，水流沖擊到托網簾上并形成反彈，使托網簾上纖網中的纖維纏結在一起。其具體作用：

(1) 支撐纖網。托網簾對纖網具有托持輸送的作用。調整托網簾的運輸速度可調整纖網中纖維的拉伸度，進而直接影響水刺非織造布產品的物理及力學性能。

(2) 形成紋路。不同紋路、材質、網型、目數及厚度的托網簾會形成不同外觀結構和性能的水刺非織造布產品[5-6]。

(3) 脫水。托網簾的開孔率會影響水刺非織造布產品的脫水效果。

2.3 托網簾的分類

可依據開孔率、材質、水刺形式及結構層次對托網簾加以分類(表1)。

表1 托網簾的分類

(a)單層網

(b) 雙層網(右側是其截面照片)

3 托網簾對水刺非織造布質量的影響

3.1 開孔率

當纖網面密度一定時，托網簾的開孔率會影響纖網中纖維排列的緊密度及纖維的纏結效果，最終影響水刺非織造布產品的強度[7]。

3.2 網孔結構

托網簾網孔結構涉及孔型、目數等，是影響水刺非織造布產品拉伸斷裂強度的主要因素。嚴姣等[8]采用三種不同目數(22眼、平紋網、10眼)的托網簾制備了面密度為45 g/m2的三種純滌綸水刺非織造布，通過測試其它們的拉伸斷裂強度、剛柔性和耐磨性發現：22眼托網簾制造的水刺非織造布具有最好的拉伸斷裂強度和耐磨性，以及適中的柔軟度；平紋網托網簾制造的水刺非織造布具有非常柔軟的手感，但其耐磨性能不及22眼托網簾制造的水刺非織造布；10眼托網簾制造的水刺非織造布手感最硬，其拉伸斷裂強度和耐磨性也不及22眼托網簾制造的水刺非織造布。羅燕[9]等還研究了不同網紋、孔徑及孔型的托網簾對水刺非織造布產品拉伸斷裂強度的影響(圖7)，發現：大方孔托網簾生產的水刺非織造布的拉伸斷裂強度最高，小開孔托網簾生產的水刺非織造布的拉伸斷裂強度最小，兩者相差約50 N/(5 cm)。

圖7 不同網紋、孔徑及孔型的托網簾對水刺非織造布的拉伸斷裂強度的影響

此外，托網簾網孔結構的緊湊與否還會影響水刺非織造布的吸濕性、透氣性、透水性、透濕性，以及對灰塵顆粒的夾持能力。如不同網孔或孔型的產品用作擦布時，它們對液體的吸濕速率及對灰塵顆粒的夾持能力是不同的。當所使用的托網簾是相對松散的平面結構即網孔較少時，生產的水刺非織造布的強度會大幅降低，并易造成短纖維損失。

3.3 材料組成

托網簾的材料組成會影響水針的反射能量，進而影響纖網中纖維的纏結程度。彈性模量高的托網簾對水流的反射效果相較于彈性模量低的托網簾要好，也就是說，前者可使纖維的第二次纏結獲得更高的能量，最終使水刺非織造布的拉伸斷裂強度提高。例如，在金屬絲織物滾筒或托網簾上發生纏結的水刺非織造布的纏結效果較在一般水刺托網簾上發生纏結的水刺非織造布的效果要好得多，且前者的拉伸斷裂強度更高[10-11]。

3.4 絲線直徑

托網簾的絲線直徑會影響纖網中纖維的纏結效果。在一定的直徑范圍內，小直徑金屬絲線托網簾產生的水力纏結能量高于大直徑金屬絲線托網簾；在一定的纖維排列方式下，纖維在小直徑金屬絲線托網簾上形成的纏結效果優于大直徑金屬絲線托網簾。

3.5 傳輸速度

托網簾的傳輸速度會影響水刺非織造布對水刺能量的獲取。水刺非織造布的斷裂強度隨托網簾傳輸速度的增加而減小。傳輸速度越快則傳輸過程中單位時間內被水能噴射的纖網面積越大，纖網單位面積獲得的水刺能量就越少，纖維纏繞效果差。

4 托網簾的安全使用

托網簾在水刺非織造布的生產中非常重要，其易受損(如撕裂、起皺等)，因此，使用、搬運和儲存時應加倍小心。托網簾的替換過程較復雜，需注意零部件的放置、使用及安裝。輸送過程中應保持托網簾張力穩定，過緊或過松都會對水刺非織造布的性能產生影響。

開車時，通常先空開一段時間，再停下來觀察，然后再打開，觀察是否有異常出現。待重復多次且確認無問題后，方可以開車過網。對于不使用的托網簾，最好將其卷起并放入圓柱形容器中。托網簾和針板都需定期加以清洗，且通常是在一定濃度的堿性或酸性溶液中浸泡后，再用軟刷或尼龍刷清理，最后用水沖洗干凈的。

5 結論

托網簾在水刺非織造布生產過程中不可或缺，其不僅能使幾乎沒有強力的纖網在接受水刺的過程中得到很好地襯托，還可以讓纖網更好地接受水刺的能量，從而形成強力良好且致密的水刺非織造布產品。托網簾會影響水刺非織造布的性能，如開孔率會影響纖網中纖維排列的緊密度、網孔結構會影響水刺非織造布的拉伸斷裂強度、組成材料及絲線粗細會影響纖維的纏結效果、傳輸速度會影響水刺非織造布對水刺能量的獲取。因此，在實際生產過程中，應根據水刺非織造布的最終性能要求，選用合適的托網簾。