1、第四章 针刺法加固纤网,4-1 针刺法加固原理 4-3 针刺类型和工艺特点 4-5 针刺工艺,第四章 针刺法加固纤网 4-1 针刺法加固原理,针刺法非织造工艺的特点 适合各种纤维，机械缠结后不影响纤维原有特征 纤维之间柔性缠结，具有较好的尺寸稳定性和弹性 用于造纸毛毯大大提高寿命 良好的通透性和过滤性能 毛圈型产品手感丰满 无污染，边料可回收利用 可根据要求制造各种几何图案或立体成型产品,第四章 针刺法加固纤网 4-1 针刺法加固原理,针刺法非织造工艺的原理利用三角截面(或其它截面)棱边带倒钩的刺针对纤网进行反复穿刺。倒钩穿过纤网时，将纤网表面和局部里层纤维强迫刺入纤网内部。由于纤维之间的摩擦
2、作用，原来蓬松的纤网被压缩。刺针退出纤网时，刺入的纤维束脱离倒钩而留在纤网中，这样，许多纤维束纠缠住纤网使其不能再恢复原来的蓬松状态。经过许多次的针刺，相当多的纤维束被刺入纤网，使纤网中纤维互相缠结，从而形成具有一定强力和厚度的针刺法非织造材料。针刺非织造工艺形式有预刺、主刺、花纹针刺、环式针刺和管式针刺等。,第四章 针刺法加固纤网 4-1 针刺法加固原理,针刺法非织造工艺的原理,预针刺加固工艺及设备,一、预针刺加固工艺过程 二、针刺机的组成和性能参数 三、预针刺机,4-2 预针刺加固工艺及设备,一、预针刺加固工艺过程针刺机主传动通过曲柄-连杆机构驱动针梁、针板和刺针一起作上下往复运动。蓬松的
3、纤网在喂给帘夹持下送入针刺区。当针板向下运动时，刺针刺入纤网，纤网紧靠托网板。当针板向上运动时，纤网与刺针之间的摩擦使纤网和刺针一起向上运动，纤网紧靠剥网板。喂入和输出速度相配合，可以间歇步进，也可连续运动。纤网通过针刺区后，具备一定的强力、密度和厚度，然后再送至主针刺或花纹针刺加工。,第四章 针刺法加固纤网 4-2 预针刺加固工艺及设备,预针刺加固工艺过程,主传动,针梁,针板,刺针,输出辊,喂给帘,托网板,剥网板,针刺区,预针刺加固工艺及设备,二、针刺机的组成和性能参数针刺机主要由送网机构、针刺机构、牵拉机构、花纹机构、传动机构等组成，其中花纹机构仅花纹针刺机具有。主要性能参数有： 针刺频率
4、 植针密度 针刺动程 工作幅宽目前，世界上著名的针刺机制造商有奥地利Fehrer公司、德国Dilo公司和法国Asselin公司等。,预针刺加固工艺及设备,三、预针刺机对蓬松的纤网进行初次针刺，主要特点为： 剥网板与托网板之间的距离较大，有利于蓬松纤网喂入 剥网板在入口处呈倾斜状，配有导网装置 针刺频率较低 针刺动程较大 针板植针密度较小，刺针较长较粗,第四章 针刺法加固纤网 预针刺加固工艺及设备,导网钢丝送网机构,预针刺加固工艺及设备,Asselin公司的169DF型双滚筒预针刺机双针板上下交替针刺，采用两个滚筒代替常用的托网板和剥网板，滚筒间隔距可调节，范围为020mm。两个滚筒各钻有数万只
5、完全对应的小孔，以便于刺针通过。上、下针梁和针板装在两个滚筒内。输送帘和滚筒是连续运转的。为保持纤网的连续输送，刺针不仅通过滚筒上的小孔刺入纤网，而且，在刺入纤网时还必须有一个与滚筒表面回转速度近似相等的前移运动。由此，刺针的运动方式是上下、前后结合的复合运动，运动轨迹呈椭圆形。该机工作幅宽5.5m，植针密度500枚/m，最大恒定频率400500rpm，针刺动程70mm，适合预针刺的纤网单位面积质量为605000g/m2，范围之广为其它针刺机所不及。,预针刺加固工艺及设备,169DF型双滚筒预针刺机,预针刺加固工艺及设备,双滚筒预针刺机,主针刺加固工艺及设备,一、主针刺加固工艺对经过预针刺的纤
6、网进行针刺以增加针刺密度 (一)主要特点 剥网板与托网板之间的距离较小 针刺频率较高 针刺动程较小 针板植针密度较大，刺针较短 (二)主针刺工艺有多种形式： 按针板数多少，有单针板、双针板和多针板 按针刺方向，有单向针刺和对刺，对刺又可分为异位对刺和同位对刺及交替针刺和同时针刺,4-3 主针刺加固工艺及设备,一个针刺区两个针刺区交替针刺同时针刺,单向针刺,对刺,异位,同位,上刺,下刺,(三)针板运动方向针板运动方向通常垂直于纤网，但也有向上或向下斜刺。斜刺可提高针刺深度，如60斜刺比垂直针刺深度提高13%，所得产品有较大的强力，较低的断裂伸长，较大的密度和较小的透气性，还可改善尺寸稳定性。常用
7、的倾斜角度有45、60、75。,主针刺加固工艺及设备,(四)针板植针及其对针刺非织造材料表面质量的影响 1、针板植针方式,人字形 (纵向等距),双人字形 (纵向无规),杂乱形 (无规杂乱),人字形 植针密度3000枚/m,4.5mm/次,5.5mm/次,7.0mm/次,6.0mm/次,5.0mm/次,双人字形 植针密度6000枚/m,4.1mm/次,4.3mm/次,4.5mm/次,4.4mm/次,4.2mm/次,双人字形 植针密度6000枚/m,4.6mm/次,4.8mm/次,5.0mm/次,4.9mm/次,4.7mm/次,杂乱形 植针密度6000枚/m,4.1mm/次,4.3mm/次,4.5
8、mm/次,4.4mm/次,4.2mm/次,杂乱形 植针密度6000枚/m,4.6mm/次,4.8mm/次,5.0mm/次,4.9mm/次,4.7mm/次,主针刺加固工艺及设备,二、主针刺机 剥网板与托网板之间的距离较小 针刺频率较高 针刺动程较小 针板植针密度较大，刺针较短 针刺机结构变化多,DL-LOOM OUG-S 针刺机,主针刺加固工艺及设备,三、针刺机的技术进展 Fehrer公司的“HI”弧形针板可提高针刺效率 Dilo公司的椭圆轨迹刺针运动方式可减轻针刺痕迹 运动件采用碳纤维复合材料可提高针刺频率,Fehrer公司的“HI”弧形针板可提高针刺效率,Dilo公司的椭圆轨迹刺针运动方式可
9、减轻针刺痕迹,花纹针刺加固工艺及设备,一、花纹针刺的原理采用叉形刺针和栅格托网板可使纤网获得毛圈状的表面效果。圆截面的叉形针头端开叉，穿刺经过预针刺的纤网时，叉取一束纤维穿出纤网，并形成毛圈结构。,第四章 针刺法加固纤网 花纹针刺加固工艺及设备,花纹针刺区,（1）花纹针刺的纤网需经过预针刺，进入花纹针刺以前的针刺密度通常为70-150刺/cm2。（2）在针刺机上按花纹图案要求布针，并合理选用刺针。（3）使刺针有规律地“刺入“或”不刺入“。（4）纤网的进给速度有规律地变化，在“刺入“时，纤网以0.1-0.2mm/刺的速度缓慢地进给，在”不刺入“时，纤网以正常速度快速进给。（5）为使纤维成圈，须用
10、冠形针、叉形针或单刺针。同时，拖网板和剥网板须相应改用由剥网板组成的纵向肋条式槽型板。,第四章 针刺法加固纤网 花纹针刺加固工艺及设备,二、花纹针刺的形式根据叉形针针槽方向和纤网送进方向的关系、植针几何图案、提花机构及其控制程序，可获得四种表面结构： 条圈结构 绒面结构,第四章 针刺法加固纤网 花纹针刺加固工艺及设备,条圈结构叉形针针槽方向和纤网送进方向垂直，纤网背面可形成条圈结构。条圈之间的距离由栅格托网板的栅距决定。,送网方向,送网方向,单刺成圈针,叉形针,第四章 针刺法加固纤网 花纹针刺加固工艺及设备,条圈结构,第四章 针刺法加固纤网 花纹针刺加固工艺及设备,绒面结构叉形针针槽方向和纤网
11、送进方向平行，栅格托网板的栅距较条圈结构的略小，纤网背面形成松散的平绒状结构。,送网方向,送网方向,单刺成圈针,叉形针,第四章 针刺法加固纤网 花纹针刺加固工艺及设备,绒面结构,第四章 针刺法加固纤网 增强针刺非织造材料性能的途径,一、混入高收缩纤维纤网中混入高收缩纤维，如聚氯乙烯纤维，针刺后经热空气、水蒸汽或热水的处理，可提高针刺非织造材料的密度。根据产品密度要求，纤网中高收缩纤维的含量可有很大的变化。如纤网中高收缩纤维的含量为80%，热处理后收缩率可达到50%。该方法可提高针刺非织造材料的密度，减轻表面针刺痕迹，耐多次弯曲性好，耐起层性好，适合于作合成革基布。但由于热处理时高收缩纤维因结构
12、变化失去大部分强力，因而产品强度和尺寸的稳定性不足。,第四章 针刺法加固纤网 增强针刺非织造材料性能的途径,二、混入热粘结纤维纤网中混入热粘结纤维，针刺后经热轧处理，可改善针刺非织造材料的强度和尺寸稳定性，但非织造材料的硬性增加，耐多次弯曲性能下降。该方法通常不能独立用作针刺非织造材料的增强，只能对铺设基布的针刺非织造材料进行附加增强。纤网中不混入热粘结纤维，针刺后经热轧处理，可烫平并粘结纤维毛羽，改善针刺非织造材料的表面质量，用作涂层基布时，可减少涂层量。,第四章 针刺法加固纤网 增强针刺非织造材料性能的途径,三、铺设基布铺设轻薄基布，可大大提高非织造材料的初始弹性模量，但对提高断裂强力帮助
13、不大。铺设高强度的厚重型基布，可大大提高非织造材料的断裂强力，但必须注意刺针对基布的损伤。研究表明，当针刺深度为13mm，针刺密度为200刺/cm2，单棱钩刺针按纵向位置排列，针刺后基布的纵向强力剩余90%，横向强力剩余28%；单棱钩刺针按横向位置排列，针刺后基布的纵向强力剩余10%，横向强力剩余90%。合理设置刺针钩刺的排列角度，可兼顾针刺后基布的纵横向剩余强力。如设置单棱钩刺针钩刺棱边与纤网送进方向夹角40，可使针刺后基布的纵横向强力均剩余50%左右。,第四章 针刺法加固纤网 4-6 增强针刺非织造材料性能的途径,不同结构刺针及其排列角度对机织基布经纬线的作用。,刺 针 对 格 栅 的 损
14、 伤 作 用,第四章 针刺法加固纤网 刺针,普通刺针针叶截面为三角形，三个棱边上各有3个相互错开的钩刺。该类型刺针应用最多，主要用于预针刺和一般针刺非织造材料的加工。,叉形刺针通常不设针腰，针叶截面为圆形，头端开叉。该类型刺针主要用于毛圈型针刺非织造材料的加工。,第四章 针刺法加固纤网 刺针,单刺成圈刺针针叶截面为三角形，仅一个棱边上有1个钩刺 。该类型刺针可用于成圈加工。,第四章 针刺法加固纤网 刺针,针尖形状,第四章 针刺法加固纤网 刺针,针叶截面形状,第四章 针刺法加固纤网 刺针,针叶截面形状,针叶截面形状,针叶截面形状,叉型针针槽磨损情况,第四章 针刺法加固纤网 4-5 针刺工艺与产品
15、性能,一、针刺非织造材料的结构性能和应用针刺非织造材料通常为中厚型，单位面积质量范围为802000g/m2。针刺非织造材料可采用各种纤维，机械缠结后不影响纤维原有特征，纤维之间柔性缠结，具有较好的强度、尺寸稳定性和弹性。针刺非织造材料的纤网由三维排列并相互缠结的纤维构成，其内部孔隙呈弯曲状，特别有利于过滤作用。针刺非织造材料具有良好的通透性。针刺非织造材料的主要应用有地毯、装饰用毡、运动垫、褥垫、家具垫、鞋帽用呢、肩垫、合成革基布、涂层底布、熨烫用垫、伤口敷料、人造血管、热导管套、过滤材料、土工织物、造纸毛毯、油毡基布、隔音隔热材料以及车用装饰材料等。,第四章 针刺法加固纤网 4-5 针刺工艺
16、与产品性能,二、针刺工艺参数及其对针刺非织造材料性能的影响 (一)主要工艺参数及其对产品性能的影响影响针刺非织造材料性能的主要因素有针刺深度、针刺密度、刺针规格型号和排列等。刺针规格型号和排列等需停机替换，而针刺深度和针刺密度可以在线调节。 1、针刺深度针刺深度是指刺针针尖穿过托网板到极限位置时，针尖到托网板托持纤网的表面的距离，即针刺时刺针穿过纤网后伸出纤网的最大长度。,第四章 针刺法加固纤网 4-5 针刺工艺与产品性能,针刺深度示意,第四章 针刺法加固纤网 4-5 针刺工艺与产品性能,确定针刺深度的原则 粗长纤维组成的纤网，针刺深度可深些，反之则浅些。 单纤强度较高纤维组成的纤网，针刺深度
17、可深些，反之则浅些。 单位面积质量较大的纤网，针刺深度可深些，反之则浅些。 较蓬松的纤网，针刺深度可深些，反之则浅些。 要求硬实的产品，针刺深度可深些，反之则浅些。 要求针刺密度较高的产品，先深后浅。 预针刺比主针刺深。,第四章 针刺法加固纤网 4-5 针刺工艺与产品性能,针刺密度与产品性能的关系： 针刺密度纤维缠结程度针刺非织造材料强度 针刺密度纤维断裂针刺非织造材料强度针刺密度与针刺遍数的关系：针刺后的纤网退卷再经同一生产线针刺，针刺密度可增加1倍。由此，较少的针刺机也可生产高针刺密度的产品，但生产效率较低。,第四章 针刺法加固纤网 4-5 针刺工艺与产品性能,(二)针刺力针刺过程中，刺针
18、的钩刺带着一小束纤维刺入纤网，该作用使刺针受到的阻力称为针刺力。针刺力是动态变化的。当刺针开始刺入纤网时，针刺力增加很缓慢；当刺针逐渐深入纤网时，进入纤网的钩刺数也逐渐增加，针刺力剧增并达到最大值；当刺针穿出纤网后，针刺力以波动方式逐渐下降。针刺力可间接地反映出针刺过程中刺针对纤维的转移效果和损伤程度，因此，可通过针刺力的测试来进一步研究针刺频率、针刺深度、针刺密度等工艺参数的合理性。普通刺针的最大针刺力可达到710N，叉形针则有3050N。,第四章 针刺法加固纤网 4-5 针刺工艺与产品性能,影响针刺力的因素： 纤维长度细度摩擦系数针刺力 纤网单位面积质量针刺力 铺设基布针刺力 纤网密度针刺力 针刺频率针刺力 针刺深度针刺力 针刺密度针刺力,
