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多孔材料對水刺非織造布纖維運動軌跡及性能的影響


   水刺加固工藝是一種獨特的非織造纖維網固結工藝,其發展歷史較短,發展速度較快。在國家轉型升級,提高產業核心競爭力的背景下,水刺非織造行業技術門檻高,發展穩定。目前水刺固結工藝的基礎理論研究較為薄弱,限制了水刺工藝的改進和新產品的開發。在水刺固結工藝中托網簾是影響纖維纏結和水刺非織造材料性能的重要因素,各種參數的托網簾在水刺工藝中的應用也越來越廣泛。在該背景下,本課題介紹了一種觀察纖維運動軌跡的方法,對水刺固結工藝中多孔托持材料的各項參數和纖維間纏結效果關系進行分析,為水刺工藝托網簾的選擇提供理論依據,以生產出多功能高附加值的水刺非織造材料。為了深入了解多孔托持材料的性能對纖維運動軌跡以及非織造材料性能的影響。本課題在文獻查閱、自制樣品、實驗分析的基礎上,重點做了以下工作:
  第一,試制纖維軌跡觀察試樣,試樣需要符合3個條件。1、纖維的運動軌跡能夠保留在試樣中。2、能夠清楚地觀察到示蹤纖維。3、制樣過程中纖維不能產生相對位移。
  第二,對不同多孔托持材料作用的復合試樣中的纖維軌跡對比分析,分析多孔托持材料各項性能對纖維軌跡的影響。
  第三,對不同多孔托持材料作用的水刺非織造材料的結構和性能進行分析。本論文通過以上研究,得出以下結論:(1)通過觀察試樣俯視圖中示蹤纖維的運動軌跡發現1、剛性較大的多孔托持材料對水針的反射更為強烈,因此對纖維穿插糾纏的效果更為明顯。2、對于孔徑大小相同,目數不同的多孔托持材料,小目數多孔托持材料交叉區域面積大,其反射水針多,水針攜帶一大束纖維發生穿插纏結,纖維排列緊密;而大目數目多孔托持材料交叉區域面積比小目數多孔托持材料的小,其反射水針少,小束纖維互相纏結,纖維排列松散。3、多孔托持材料中扁平狀的絲線對水流的反射多為正反射,反射效果比圓柱狀的絲線更為強烈。(2)通過觀察粘膠纖維和噴膠棉復合試樣截面圖中示蹤纖維的運動軌跡發現:1、纖維沿著厚度方向的穿插糾纏主要是靠直射水流的作用。2、在直射水流的作用下,沿著厚度方向自上而下,纖維的套圈結構由多變少,纖維自由端由少變多。3、在反射水流的作用下,MD方向上纖維之間的纏結多為纖維固有的抱合力纏結和在其基礎上的多點纏結,CD方向上的纖維之間的纏結多為U形纏結和在其基礎上的多點纏結。(3)通過對不同多孔托持托持材料作用得到非織造材料的基本性能進行測試,發現多孔托持材料的孔隙率對纖維網的厚度和透氣率有一定的影響,且多孔托持材料的孔隙率越大,纖維網的厚度越小,透氣率越大。同時對非織造材料的拉伸性能的測試并結合纖維的運動軌跡分析發現:MD方向上的纖維數量較多,纖維伸直度好,纖維之間的纏結多為纖維固有的抱合力纏結和在其基礎上的多點纏結。CD方向上的纖維之間的纏結多為U形纏結和在其基礎上的多點纏結。因此非織造材料在MD方向上的斷裂強力較CD方向大,而MD方向上斷裂伸長率較CD方向小。多孔托持材料的材質、目數、結構都是通過影響纖維排列的緊密度來影響水刺非織造材料的拉伸性能。剛性較大的多孔托持材料對水針的反彈明顯,纖維排列較為松散,穿插糾纏效果好。目數較大的多孔托持材料,其反射水針少,小束纖維相互纏結,纖維排列松散,纏結效果較好。扁平狀的絲線對水流的正反射多,纖維穿插糾纏效果較圓柱形絲線好。

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