1 纖維原料

目前針刺非織造布產(chǎn)品中，無論是環(huán)保濾材、地毯、土工布、油氈基布、革基布、造紙毛毯、車內(nèi)飾布，普遍存在的問題是原料品種相對單一，對于企業(yè)需求的某些特殊纖維原料，市場上很難求購到；企業(yè)需要進行新產(chǎn)品開發(fā)的少量原料，市場上更難找到，這在很大程度上影響了產(chǎn)品開發(fā)與檔次的提高。比如十幾年前的高溫濾布用纖維全部依賴進口、工業(yè)用拋光輪所需要的100~200 dtex粗旦聚己內(nèi)酰胺纖維、高檔仿麂皮雙組分0.05~0.1 dtex定島聚己內(nèi)酰胺纖維短纖維、踏腳毯需要的180~320 dtex粗旦有色聚丙烯纖維，國內(nèi)至今都無人生產(chǎn)，以致盡管國內(nèi)企業(yè)也采用先進的進口設(shè)備，但仍很難與國際市場競爭。

纖維是針刺非織造布最基本的原料，纖維性能與質(zhì)量的好壞直接影響針刺產(chǎn)品的物性與質(zhì)量指標(biāo)，在生產(chǎn)針刺非織造布產(chǎn)品之前，首先要掌握纖維的基本性能、纖維的突出優(yōu)缺點及影響針刺產(chǎn)品的關(guān)鍵點，只有掌握了纖維的核心特點，再針對纖維和設(shè)備來制定工藝，才能生產(chǎn)出滿意的產(chǎn)品。

現(xiàn)以針刺濾布原料為例，說明纖維選擇的重要性。

纖維原料如果從熱穩(wěn)定性上來劃分，可分為熱固性（不溶不熔）和熱塑性（可溶可熔）兩種。熱塑性高分子鏈之間多是不交聯(lián)的，互相之間沒有通過化學(xué)鍵結(jié)合，成為線性高分子鏈，加熱時軟化流動，冷卻變硬的過程是物理變化；相反，熱固性高分子鏈之間通過化學(xué)鍵、氫鍵等結(jié)合成為一個整體，整個材料可以看作一個超級大分子，稱為體型結(jié)構(gòu)。

熱塑性纖維有固定的熔點（實際上是一個熔融的溫度范圍），濾布燒毛時表面的纖維會熔化并留下光潔平滑的熔融物，丙綸（PP）、滌綸（PET）、聚苯硫醚（PPS）等均是熱塑性纖維。熱固性纖維沒有固定的熔點，濾布燒毛之后會出現(xiàn)炭化后的深色固體殘留物，包括間位芳綸（MX）、聚酰亞胺（P84）、均聚丙烯腈（DT）、聚四氟乙烯（PTFE）以及玻璃纖維（GL）等。

纖維原料如果從水解性上來劃分，又分易水解和不水解兩種。當(dāng)水分子介入纖維高分子鍵而引起的分解反應(yīng)通常稱之為水解反應(yīng)，一般以縮聚的方法生成的聚合物合成纖維容易產(chǎn)生水解，象滌綸（PET）、聚酰亞胺（P84）、間位芳綸（MX）等纖維均容易發(fā)生水解反應(yīng)，特別是在高溫運行下產(chǎn)生出濕氣及酸堿化學(xué)物質(zhì)，這樣的條件都是理想的水解條件。而丙綸（PP）、均聚丙烯腈（DT）以及聚苯硫醚（PPS）不是從縮聚反應(yīng)而來的聚合物，它們不會發(fā)生水解。

由于濾布的工況條件不一，我們就應(yīng)該依據(jù)針刺濾布工況的要求來全面考慮對纖維的化學(xué)穩(wěn)定性（抗水解性、抗酸性、抗堿性和抗氧化性）、連續(xù)使用溫度、產(chǎn)品的密度及纖維的極限氧指數(shù)等基礎(chǔ)條件來選擇。

除了各種纖維的單獨使用之外，針刺濾布還使用了較多的纖維混用技術(shù)。例如在聚苯硫醚（PPS）的表面覆合上一層聚酰亞胺（P84）可以較大地改善原來100%聚苯硫醚（PPS）濾料的過濾性能；將聚四氟乙烯（PTFE）與聚酰亞胺（P84）按一定比例共混生產(chǎn)出來的濾料，不僅解決了100%聚四氟乙烯（PTFE）加工困難的問題，而且提高了濾料的過濾性能，且降低了100%聚四氟乙烯（PTFE）濾料的成本；再有導(dǎo)電纖維（如不銹鋼纖維）與其他纖維的混紡將改善濾料的導(dǎo)電性能，從而生產(chǎn)出抗靜電濾料。

從例舉中表明，只有真正掌握了針刺濾布產(chǎn)品的纖維物性，才有可能把濾布產(chǎn)品的質(zhì)量搞上去。同樣，對于其他各類干法針刺非織造布產(chǎn)品也一樣，首先要對纖維原料作細致的分析研究，這是開發(fā)產(chǎn)品和組織生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

既然化學(xué)纖維是針刺非織造布的重要原料，那么大家對纖維性能及纖維屬性理解得越深刻，在針刺工藝過程中就越能考慮周全，產(chǎn)品質(zhì)量就越能得到保證。

影響纖維性能最主要的因素首先是各纖維分子結(jié)構(gòu)的不同，它直接影響其性能；其次是纖維分子量與結(jié)晶度的不同，它影響纖維的強力；最后是纖維的生產(chǎn)工藝不同，它影響纖維物性的差異。

對于針刺非織造布而言，纖維是根本。我國針刺非織造布行業(yè)，如果要開創(chuàng)輝煌，必須從纖維入手，加強高技術(shù)纖維的開發(fā)和選用，以增強我國針刺非織造布的競爭力。隨著社會的進步和經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們開始追求舒適美好的生活空間，對時尚和流行、運動和休閑、環(huán)境和健康都提出了更高的質(zhì)量要求，希望今天的纖維材料除了接近自然、仿生態(tài)，具有真絲般柔軟感和纖細感外，同時還要求賦予特殊功能，以適應(yīng)人們生活的需要。這就給高技術(shù)纖維提供了廣闊的發(fā)展空間和動力。

我國針刺濾布技術(shù)十幾年來，在纖維開發(fā)應(yīng)用上雖然有了一定基礎(chǔ)，但是絕大多數(shù)仍然停留在功能單一的第一代、第二代水平上，在高性能、高功能、高感性纖維的應(yīng)用與多功能復(fù)合技術(shù)方面和國外的差距還比較明顯。高性能纖維是指強度為17.7 cN/dtex，模量為441.5 cN/dtex以上的特種纖維，具有普通纖維所不及的物理機械性能、熱性能和化學(xué)性能，高技術(shù)纖維在針刺濾布非織造布上的應(yīng)用，已作為一個新亮點，正呈現(xiàn)出越來越強的生命力，以高新技術(shù)為依托已成為世界高科技領(lǐng)域的熱點。

針對濾布應(yīng)用工況不一的特點，選擇纖維的基本原則是：

（1）依據(jù)濾布物性的基本要求，鎖定基本的纖維品種與規(guī)格。

（2）依據(jù)濾布的具體要求，考慮能否對纖維進行改性或者添加一部分功能性纖維來滿足要求。

（3）依據(jù)濾布的用途與市場價格定位，考慮纖維來源的等級。

（4）依據(jù)市場對濾布外觀的要求，考慮纖維的高感性能。

（5）依據(jù)濾布的使用環(huán)境及纖維的耐熱性能，合理選擇纖維。

一般針刺非織造布都要求產(chǎn)品厚薄一致、物理性能良好、表面平整細膩、手感柔軟舒適以及透氣性好等特點。然而，對于具體的某一個產(chǎn)品，應(yīng)根據(jù)它的不同性能要求與物性指標(biāo)，從細節(jié)入手，綜合考慮纖維分子量的高低、分子量分布的寬窄、切片灰分的多少、纖維油劑的組分、纖維油劑的親疏水性、纖維烘干的溫度與定型時間以及硅處理、阻燃、抗靜電、可染等方方面面。

國內(nèi)濾材企業(yè)在生產(chǎn)針刺氈的過程中，一般選用纖維2~2.5 旦短纖維。旦數(shù)越小纖維直徑越細，用細纖維制作的濾料孔徑也更加細小，過濾精度越高，排放毫克值就越低，如粉塵顆粒大于濾氈孔徑，則更多被阻擋在表面，無法穿透，形成表面過濾。

新濾料結(jié)構(gòu)，表層過濾層有細纖維和超細纖維組成的致密面層；中層為高強低伸基布；里層為易于空氣通過的粗孔層，這樣梯度狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計使濾氈過濾精度高且保持較大的透氣量，新濾材選用0.8~1.5 旦或更細的纖維。

細化濾布的關(guān)鍵點是做好纖維選擇，也是我們強調(diào)纖維重要性的初衷。

2 梳理針布

梳理在干法（針刺、水刺、熱軋、熱粘合）非織造布的成網(wǎng)生產(chǎn)中，是十分關(guān)鍵的工序。梳理工藝是利用包在梳理機各輥筒上的針布對纖維進行梳理加工，在梳理過程中，是將相互糾纏、卷曲的纖維束分離成單纖維，使纖維伸直平行，使各種物理性能不同的纖維充分混合，均勻分布并轉(zhuǎn)移成網(wǎng)。金屬針布是梳理機的核心元件，對最終產(chǎn)品的品質(zhì)起著重要的作用，針布的選用是決定梳理效果好壞的關(guān)鍵，直接影響到成品的質(zhì)量；所以對梳理機上配置的針布型號、規(guī)格的選擇應(yīng)該要有足夠的重視。目前，非織造布梳理機上配置的針布均為金屬針布，許多廠家還采用聯(lián)鎖式（自鎖式）針布，并按不同纖維及不同滾筒直徑，選擇不同型號針布加以分梳。不同型號針布包覆在梳理機不同部位的滾筒表面上，通過其不同的齒向配置、相對速度、相對隔距及針布密度等變化，對纖維產(chǎn)生不同的作用。

2.1 針布的具體要求

（1）齒尖（針尖）對纖維要有良好的穿刺能力，能有效地抓取纖維進行分梳；當(dāng)齒尖或針尖作用于纖維時，兩相對運動的齒尖或針尖之中必須有一些齒尖或針尖能握持纖維，讓纖維處于針齒尖端，否則，就不能進行良好的分梳。

（2）根據(jù)工藝的具體要求，纖維要能適當(dāng)?shù)貜囊粋€齒面（針面）向另一個齒面（針面）轉(zhuǎn)移，如錫林上的纖維能恰當(dāng)?shù)乇坏婪蜃ト∞D(zhuǎn)移過去，能對纖維有良好的轉(zhuǎn)移能力（纖維細相應(yīng)錫林針布要矮）。

（3）針布具有適當(dāng)?shù)凝X隙或針隙以容納纖維，并具有良好的存放纖維能力，以提高交替分梳效果及均勻混合作用（道夫針布側(cè)面有橫條，增加握持力）。

（4）針布應(yīng)鋒利、光潔、淬火均勻、耐磨、方正、針面要平整，從而保證緊隔距、強分梳，易轉(zhuǎn)移的工藝要求，并滿足梳理機高速高產(chǎn)的發(fā)展需求。

2.2 兩針面的作用

（1）分梳作用

當(dāng)兩針面針齒針向相順呈相對平行位置，兩針面相對運動，且有一定的速度差異，針向與轉(zhuǎn)向一致時，其中一個針面上纖維能被相對針面針齒抓住，纖維束上梳理力分解為使纖維沿針齒內(nèi)運動的力與反作用力使纖維向針齒運動。受兩針面共同作用，完成纖維在兩針面間反復(fù)轉(zhuǎn)移，多次交替調(diào)頭的分梳作用。分梳可以概括為：兩齒面平行、同向運動、線速度差五倍左右、且纖維凝聚在速度較慢的針齒上。

（2）剝?nèi)∽饔?/p>

當(dāng)兩針面間針齒傾斜呈交叉配置，針向相順時，即一針面針齒尖端從另一針面的針齒背上越過時，則一針面的針齒從另一針面上剝?nèi)±w維，被稱為剝?nèi)∽饔谩＠w維被針面剝?nèi)r，纖維在被針面帶走時，向該針面針齒內(nèi)運動，同時向相對針面的針齒外移動，剝?nèi)】梢愿爬椋簝升X面交叉、反向運動（或者按針齒方向互為同向）、纖維傳遞到速度較快的針齒上。

（3）提升（起出）作用

當(dāng)兩針面針齒呈平行配置，當(dāng)針面針向與轉(zhuǎn)向相反時，纖維梳理力由針根向齒尖端，被稱為提升（起升）作用。

通過針布的作用分析可以看出，干法非織造布產(chǎn)品對配置的梳理機針布性能有許多細膩的要求。

2.3 針布的配置原則

2.3.1 配置針布前必須考慮的問題

（1）纖維品種、纖度、長度等物性指標(biāo)。

（2）梳理機錫林、道夫及工作輥的規(guī)格尺寸，以及各包針布輥的正常工藝速度。

（3）纖網(wǎng)的克重范圍及對纖網(wǎng)雜亂的要求。

下面例舉濾布生產(chǎn)線針布配置案例，供參考。

原料細度為2~3 旦、長度為51~65 mm的滌綸及混紡纖維，出網(wǎng)速度20~60 m/min的雙錫林雙道夫非織造梳理機，最終產(chǎn)品用于環(huán)保過濾領(lǐng)域。針布配置見表1。

2.3.2 針布影響非織造布產(chǎn)品的關(guān)鍵點

（1）隨著梳理機產(chǎn)量的提高，針布所帶纖維的負荷增加，梳理度將下降。為此必須設(shè)法減輕針布所帶纖維的負荷，增加梳理度，因而錫林針布的總高隨產(chǎn)量增加而減矮，齒密隨產(chǎn)量增加而加密。由此就形成錫林針布向“矮、淺、尖、薄、密、小（工作角小、齒型小）”的方向發(fā)展，相配套的道夫、工作輥剝?nèi)≥佱槻家蚕蛳鄳?yīng)的方向發(fā)展。

（2）為了改善握持分梳能力，把工作角從83°減至70°，并采用矮齒、淺齒、提高光潔度等措施，來提高針布對纖維的分梳作用、減少纖維滑脫、使浮游減少，改善纖維梳理度、纏結(jié)力及膨松度、以提高成網(wǎng)的均勻度。

（3）錫林工作角的因果關(guān)系是工作角較大，纖維不易沉入齒底，有利于轉(zhuǎn)移。工作角較小，纖維沉向齒根，抓取梳理作用強。工作角過大，握持力差、纖維易外滑。工作角過小，纖維沉量太大，充塞齒間隙，不利于轉(zhuǎn)移。錫林針布工作角度一般在75°~80°內(nèi)。

（4）道夫和工作輥工作角是工作角小，轉(zhuǎn)移率高，纖維纏結(jié)少。工作角過小，影響分梳與均棉效果。道夫和工作輥工作角一般在50°~60 °范圍內(nèi)。

（5）齒背角大，齒尖穿刺能力強，分梳效果好。齒背角過大，齒尖強度減弱，易斷裂，抗軋性能差。齒背角一般在15°~30°范圍內(nèi)。

（6）為使纖維處于齒尖狀態(tài)，與相鄰作用針面的齒數(shù)與接觸長度增加，以利于纖維分梳、交替和轉(zhuǎn)移，提高梳理效果和均混效果，一般采用矮齒與淺齒。

（7）梳理機針布增加齒密，有利于增強對纖維的握持、分梳能力，特別是橫向增密更有利于把纖維分梳成單纖維。

從齒密公式N=（25.4mm）2/P·b１（Ｐ為齒距，b１為基部寬）中可以看出：隨著總齒高減矮、工作角減少、齒密增加，當(dāng)纖維越細，密度越大；但密度過大，齒間隙變小，降低容棉量，產(chǎn)能下降，握持力增大；一旦拉斷纖維，產(chǎn)生短絨，增加落棉，容易充塞針布，形成纖網(wǎng)破洞和棉結(jié)。根據(jù)經(jīng)驗，梳理速度越快，縱向齒密應(yīng)越小；此時可適當(dāng)加大橫向齒密（高速梳理機縱向齒密已由一般梳理機的12～14 齒／(25.4mm)2降為10齒／(25.4 mm)2。

（8）總高h1、齒深h6、基部高h2相互關(guān)系：h1由h6與h2決定。錫林h6取0.6～1.1mm；道夫、工作輥、凝聚輥h6取2.2～3.2mm；h2一般取1.2～1.4 mm；齒密Ｎ與總高h1成反比。

2.3.3 道夫及工作輥針布選配規(guī)格特點

（1）道夫采用大前角（小工作角）；

（2）增大齒深及增大齒間容量；

（3）采用圓弧齒形；

（4）表面加橫紋，增加摩擦力。

2.4 針布的質(zhì)量鑒別

（1）針布的齒形和規(guī)格參數(shù)應(yīng)滿足纖維性能及產(chǎn)品的特殊要求，減少纖維的下沉阻力和上浮升力，防止纖維充塞。

（2）針布不伸長、不變形，能承受大的梳理力和離心力，并可滿足緊隔距、強分梳工藝，為梳理機高速、高產(chǎn)、高質(zhì)量創(chuàng)造條件。

（3）良好的纖維握持力，阻止纖維下沉，減少齒間隙的充塞。

（4）針布總高的誤差控制在0.01~0.02 mm，齒條包卷后平整。

（5）針布要有良好的穿刺能力。

（6）針布不允許有毛刺卷邊、倒鉤、側(cè)彎、銹蝕等現(xiàn)象。

（7）針布角度的準(zhǔn)確性是鑒別針布質(zhì)量好壞的一個關(guān)鍵。

3 針刺刺針

刺針是針刺機上直接與纖維接觸，并將纖維加以柔性纏結(jié)的易耗品，針的品質(zhì)好壞及刺針型號的選擇，直接決定了針刺產(chǎn)品的品質(zhì)。一般針刺機的布置分為預(yù)針刺、主針刺及修面針刺，其各自的作用是不同的，所以在各個工序中針刺機所選用的刺針也有所差異。

3.1 刺針的基本概念

（1）刺針的長度：刺針長度盡量選短為好，選擇時要根據(jù)針刺機的動程、產(chǎn)品的單位克重以及纖維的細度等有關(guān)參數(shù)綜合考慮。

（2）刺針的型式：一種為突出的鉤刺型式（開放式鉤刺），另一種為沒有突出，鉤刺的型式。開放式鉤刺容易損傷纖維，一般適用于對強力和表面要求不高的產(chǎn)品，同時適用于有透氣性要求的產(chǎn)品。

（3）針刺號數(shù)：預(yù)刺機的刺針粗于主針刺及修面針刺的刺針，纖維越細，則刺針的號越大，一般預(yù)刺機留下的針孔無法在主針刺中完全消除。

（4）針刺的規(guī)格：RB（標(biāo)準(zhǔn)型）間距6.3 mm適用于預(yù)刺針；MB（中等型）間距4.8 mm適用于纖維長短不一及再生纖維；CB（稠密型）間距3.2 mm適用于主刺針；HDB（高密度型）間距1.3 mm適用于薄型，又需要較大強力的產(chǎn)品。

（5）刺針的形式：如叉形針、冠狀針、錐形針、倒刺針、單棱鉤刺、雙棱鉤刺等。

（6）三角針的鉤刺數(shù)量：在三角棱線上，鉤刺的數(shù)量、深度、角度、間距都直接影響針刺的工藝，一般來講，棱邊上少一個鉤刺比多一個鉤刺更有利于布面的平整度。同時，三角棱形針插針方向與纖網(wǎng)方向也有很大的關(guān)系。

3.2 如何考慮選擇針

非織造布的原料千變?nèi)f化，有金屬纖維、玻璃纖維、海島超細纖維、尼綸纖維、滌綸纖維、芳綸纖維、高性能碳纖維、陶瓷纖維、鈉米技術(shù)抗菌纖維等。不同的化纖，不同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，不同的工序，所使用的針都不相同。在同一條生產(chǎn)線上又分預(yù)刺、主刺、修面幾種不同規(guī)格型號的針。主刺機往往有多臺，主刺機前道、中道、后道雖然都采用基本相同規(guī)格的針，但同一規(guī)格的針，其齒距、齒深、齒突又不盡相同，所以針的選用是很講究的，我們一定要選用相對合適的針，方能刺出理想的非織造布。同時，對于布面平整度要求高的產(chǎn)品,纖維細度與針的細度成正比；三角針比凸型針更有利于布面平滑度；鉤刺上沒有上彎的針有利于布面平滑度。

選針的基本依據(jù)如下。

（1）根據(jù)針刺工藝選刺針類型。

（2）根據(jù)纖維細度選擇刺針號數(shù)，纖維較細時，選大號刺針，纖維較粗時，選小號刺針。

（3）對一條針刺生產(chǎn)線，刺針選用按“細→粗→細”即預(yù)針刺選略細刺針，主針刺先粗后細選用刺針。或“粗→中→細”原則，刺針由粗到細。

（4）僅1臺針刺機時，針板前幾列可植入較細的刺針。

（5）棱邊上少一個鉤刺比多一個鉤刺更有利于布面效果。

（6）在針刺密度允許的條件下，如果采用三棱針上兩棱邊上各有一個鉤刺，第三棱邊上沒有鉤刺，布面將特別平整美觀（皮革基布要求平整、無毛羽、緊密；而超纖基布要求松、平整，海島超纖基布采用100號刺針）。

玻璃纖維濾布針刺生產(chǎn)線刺針的配置：一般預(yù)刺針宜選用38號針、主刺針宜選用40號針。由于玻璃纖維易折，耐磨性能差，氈與基布的剝離強度低。為了克服上述現(xiàn)象，采用開放式齒型耐火針，應(yīng)用在玻璃纖維的復(fù)合針刺氈上。

隨著非織造布產(chǎn)品原材料的性能改變及新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的特點，應(yīng)相應(yīng)改變刺針的體形、針型、針距；適當(dāng)調(diào)整針深、針突，為客戶設(shè)計出較理想的刺針。

“一機一布一針”，針的設(shè)計朝專業(yè)化方向發(fā)展，制針廠方與非織造布生產(chǎn)企業(yè)要密切配合，不定期交流針的使用狀況，不斷修正，不斷提高針的質(zhì)量以適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要。

3.3 發(fā)現(xiàn)問題及處理方法

（1）如果出現(xiàn)纖維粉塵多，這就說明針的鉤刺對纖維斷損的程度較嚴重，這樣會影響布的拉拔強度，應(yīng)及時更換針。

（2）如果出現(xiàn)較多的長纖維堵住了托網(wǎng)板的孔道或底下有3~5 mm或更長的斷纖維，這就說明針的穿刺深度太深，將纖維帶離布層的底面，應(yīng)將穿刺深度調(diào)淺，調(diào)到第一個鉤刺離布層底面2~3 mm即可。如果是修面的，鉤刺就不要離開布層的底面，修面效果更佳。

現(xiàn)在各企業(yè)的技術(shù)負責(zé)人都深深地感受到針的選擇與應(yīng)用在相同設(shè)備與原料的條件下，對針刺非織造布的質(zhì)量是起到關(guān)鍵的作用。針刺非織造布企業(yè)已將選針與用針放在十分重要的位置上。合理的選用刺針，科學(xué)地運用刺針，將是全面提高非織造布質(zhì)量的關(guān)鍵。

“兩針一纖”的重要性是針刺非織造布企業(yè)經(jīng)歷了無數(shù)次產(chǎn)品質(zhì)量的波動后悟出的真諦，只有真正掌握了決定針刺非織造布品質(zhì)的命脈，才能在針刺非織造布技術(shù)領(lǐng)域里，從必然王國走向自由王國。