專(zhuān)稿:介紹國(guó)外非織造布的最新研究動(dòng)向
據(jù)悉,日本的非織造布工業(yè)起始于1960年,當(dāng)時(shí)的吳羽紡織公司(即現(xiàn)在的東洋紡織公司)從美國(guó)購(gòu)入了一套干式非織造布制造設(shè)備,并開(kāi)始生產(chǎn)1961年12月,日本進(jìn)口了第一臺(tái)針刺機(jī)。1962年3月,日本開(kāi)始自行生產(chǎn)針刺機(jī)。此后,非織造布得到迅速發(fā)展,如今已是宇宙用材料中不可缺少的一部分。 假設(shè)將1999年度日本非織造布產(chǎn)量按制造方法分類(lèi),針刺法非織造布的產(chǎn)量最高,占30%;其次是化學(xué)粘合法非織造布;隨后是紡粘型非織造布。按用途進(jìn)行分類(lèi),工業(yè)用非織造布產(chǎn)量最高,占27%;其次是醫(yī)療和衛(wèi)生用非織造布,服裝用的非織造布僅占4%。 最近幾年間,JICST所收錄的非織造布領(lǐng)域的文獻(xiàn)約有1600篇,關(guān)于非織造布的“報(bào)告”及“論文”,兩者的數(shù)量相差不多。在“報(bào)告”中,“解說(shuō)和市場(chǎng)調(diào)查”約占一半(46%),其次是“技術(shù)開(kāi)發(fā)、新加工方法”,約占20%,評(píng)價(jià)、討論以及利用非織造布的新制品的介紹各占同等數(shù)量(約10%)。在“研究論文”方面,與工學(xué)相關(guān)的研究論文約占60%(如加上土木方面的話,約為80%)。與工學(xué)相關(guān)的“基礎(chǔ)”和“應(yīng)用”的論文數(shù)的比例分別約為40%和60%。 國(guó)外非織造布的最新研究動(dòng)向如下: 例如,把化學(xué)加工的黃麻(TJ)和黃麻與聚丙烯混紡的纖網(wǎng)制成針刺密度為80針/m2、120針/m2、60針/m2的針刺法非織造布,而全部的針孔密度的混紡非織造布的拉伸強(qiáng)度、模量比TJ非織造布高,但應(yīng)力權(quán)弛引起的應(yīng)力下降更為明顯。再如在200℃以上的高溫和2Mpa的高壓下對(duì)芳香族聚酰胺類(lèi)纖維(Nomex)的針刺法非織造布反復(fù)進(jìn)行熱壓縮疲勞試驗(yàn)(在一個(gè)周期60min內(nèi)最高達(dá)100次試驗(yàn))。研究了刺針的形狀對(duì)熱壓縮疲勞試驗(yàn)后非織造布?jí)嚎s行為的影響,并詳細(xì)考察了壓縮回彈性和針孔截面積之間的關(guān)系。針孔截面積越大,沿厚度方向排列的纖維數(shù)越多,壓縮回彈性越好。 研究結(jié)果表明,與疲勞壓力相比,疲勞溫度對(duì)非織造布的壓縮行為的影響更大。如疲勞溫度超過(guò)210℃,拉伸強(qiáng)度就減小,在260℃時(shí)約減少20%。這個(gè)結(jié)果表明,盡管耐熱性芳香族聚酰胺類(lèi)纖維的熱分解溫度是370℃,但若同時(shí)加熱、加壓的話,在熱分解溫度以下纖維也老化。隨后將進(jìn)一步研究了刺針的形狀和針刺密度對(duì)拉伸特性的影響,認(rèn)為針刺密度增加,針孔內(nèi)針刺后殘留的纖維數(shù)也增加。針刺密度達(dá)到600針/m2以上時(shí),刺針可能將纖維切斷,使拉伸強(qiáng)度下降。 相關(guān)專(zhuān)家還研究了定量、針刺密度、混合率(黃麻/聚丙烯)對(duì)以黃麻為基材的針刺法非織造布的強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)的各向異性和壓縮厚度的影響。得出以下結(jié)論:200針/cm2為最合適的針刺密度,這樣得到的非織造布的結(jié)構(gòu)最堅(jiān)固。為了預(yù)測(cè)非織造布插入型±45°機(jī)械雜亂式成網(wǎng)的復(fù)合材料的剛性,Lee等提出的泊松比二元復(fù)合法則,得到了與實(shí)驗(yàn)值相近的計(jì)算值。也有人研究了針刺密度、針刺深度、黃麻的纖維長(zhǎng)度和聚丙烯纖維的混紡率對(duì)100%的黃麻及黃麻與聚丙烯混紡的針刺法非織造布的力學(xué)特性的影響。發(fā)現(xiàn)與聚丙烯混紡的針刺法非織造布更蓬松、強(qiáng)度高且柔軟。聚丙烯纖維機(jī)械雜亂式成網(wǎng)的非織造布比機(jī)械方向的非織造布的拉伸特性和彎曲特性好。而隨針刺密度的增加,拉伸強(qiáng)度和斷裂韌性提高。但是,彎曲、沖擊、疲勞及耐磨性能下降。針刺密度越高,針刺氈的穩(wěn)定性越好;絲絡(luò)和針孔是最重要的部分,將纖維牽拉使纖維交絡(luò),使非織造布在縱、橫、斜方向的強(qiáng)度增加等。 當(dāng)然,應(yīng)用圖像解析法將能求得尼龍鄭縮纖維纖網(wǎng)的針刺法非織造布、聚丙烯纖維的紡粘型非織造布以及紡粘型非織造布?熔噴法非織造布、聚酯纖維的紡粘型非織造布等非織造布中的纖維取向特性。他們使用纖網(wǎng)和紡粘型非織造布,利用兩次掃描圖像求得從非織造布各圖像到背景的最小距離的距離變換的圖像解析法,測(cè)定了非織造布纖維直徑的分布狀態(tài)。針刺法非織造布是纖維纏結(jié)形成的三元結(jié)構(gòu),并用圖像解析系統(tǒng)能夠解析了非織造布內(nèi)的纖維的取向度和針刺密度的關(guān)系。 國(guó)外專(zhuān)家開(kāi)發(fā)出了將圖像解析軟件、機(jī)械動(dòng)力計(jì)和光傳感器組合在一起的裝置,并跟蹤觀察了由于聚酯紡粘型非織造布的拉伸而引起的非織造布結(jié)構(gòu)的變化。通過(guò)進(jìn)行各種參數(shù)的數(shù)學(xué)解析,取得了關(guān)于復(fù)雜的力學(xué)性能(屈服點(diǎn)等)的基本信息。也有些公司通過(guò)使用微波的纖維取向測(cè)定法測(cè)定了芳香族聚酰胺類(lèi)纖維紙和預(yù)浸漬物的纖維取向,結(jié)果表明芳香族聚酰胺類(lèi)纖維的線膨脹系數(shù)在長(zhǎng)軸方向與短軸方向的比值和取向度(MOR)之間有很強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系。還有個(gè)別公司人士研究了射流噴網(wǎng)非織造布。由于是通過(guò)高壓水噴射(WJ)使纖維纏結(jié),因此非織造布上殘留有水流通過(guò)的孔的特殊結(jié)構(gòu)。他們著重于研究改變非織造布和WJ的條件對(duì)細(xì)孔的孔徑分布及感官特性(柔軟度、風(fēng)格)的影響。特別是一些科技人員開(kāi)發(fā)了能實(shí)時(shí)詳細(xì)掌握點(diǎn)粘合非織造布拉伸試驗(yàn)而引起的結(jié)構(gòu)變化的裝置。利用這個(gè)裝置可以了解非織造布受到變形時(shí)內(nèi)部纖維的取向和粘結(jié)點(diǎn)處的應(yīng)力等的變化。 另外,以75%的聚酯纖維和25%聚酯復(fù)合纖維為混合纖網(wǎng)的原料,纖網(wǎng)直角排列(PLN)和纖網(wǎng)交差排列(CLN)的高蓬松性的非織造布的隔熱特性。研究結(jié)果表明,由于PLN比CLN的壓縮回彈性好,對(duì)于任意壓縮力都能維持高的隔熱特性;隨著非織造布的壓縮,熱傳導(dǎo)率下降,逐漸接近纖維自身的熱傳導(dǎo)率;纖度越粗,被壓縮的非織造布的隔熱性能越好。 最令人驚奇的是,非織造布在宇宙用材料上的應(yīng)用也開(kāi)始實(shí)施了,由于宇宙用的非織造布在特殊的極限狀態(tài)的環(huán)境下使用,因此要求宇宙用的非織造布具有特異的性能。坂部等討論了用于被加熱到370℃-1200℃的航天飛機(jī)等的宇宙往復(fù)機(jī)的熱防護(hù)系統(tǒng),特別是應(yīng)變緩沖材料的非織造布的應(yīng)用。他們還研究了以耐熱性芳香族聚酰胺纖維為原料的非織造布制品在高溫下的拉伸強(qiáng)度和防水性、滲氣特性、隔熱性等普通制品所不具有的特殊性能。目前國(guó)外人士研究了在宇宙及行星制造的真空環(huán)境中進(jìn)行艙外活動(dòng)(EVA)的宇航服用的非織造布隔熱材料的特性。他們?cè)诘蛙壍赖母哒婵諚l件(10-5torr)、中等的真空條件(10-3torr)以及火星表面的真空條件(8torr)下的各個(gè)環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn),評(píng)價(jià)了熱傳導(dǎo)特性。 因此,今后我們更期待著具有新的非織造布的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。 轉(zhuǎn)載本網(wǎng)專(zhuān)稿請(qǐng)注明:"本文轉(zhuǎn)自錦橋紡織網(wǎng)" |

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