專稿:介紹國外非織造布的最新研究動向
據(jù)悉,日本的非織造布工業(yè)起始于1960年,當時的吳羽紡織公司(即現(xiàn)在的東洋紡織公司)從美國購入了一套干式非織造布制造設備,并開始生產1961年12月,日本進口了第一臺針刺機。1962年3月,日本開始自行生產針刺機。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。 假設將1999年度日本非織造布產量按制造方法分類,針刺法非織造布的產量最高,占30%;其次是化學粘合法非織造布;隨后是紡粘型非織造布。按用途進行分類,工業(yè)用非織造布產量最高,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域的文獻約有1600篇,關于非織造布的“報告”及“論文”,兩者的數(shù)量相差不多。在“報告”中,“解說和市場調查”約占一半(46%),其次是“技術開發(fā)、新加工方法”,約占20%,評價、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,與工學相關的研究論文約占60%(如加上土木方面的話,約為80%)。與工學相關的“基礎”和“應用”的論文數(shù)的比例分別約為40%和60%。 國外非織造布的最新研究動向如下: 例如,把化學加工的黃麻(TJ)和黃麻與聚丙烯混紡的纖網制成針刺密度為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度、模量比TJ非織造布高,但應力權弛引起的應力下降更為明顯。再如在200℃以上的高溫和2Mpa的高壓下對芳香族聚酰胺類纖維(Nomex)的針刺法非織造布反復進行熱壓縮疲勞試驗(在一個周期60min內最高達100次試驗)。研究了刺針的形狀對熱壓縮疲勞試驗后非織造布壓縮行為的影響,并詳細考察了壓縮回彈性和針孔截面積之間的關系。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。 研究結果表明,與疲勞壓力相比,疲勞溫度對非織造布的壓縮行為的影響更大。如疲勞溫度超過210℃,拉伸強度就減小,在260℃時約減少20%。這個結果表明,盡管耐熱性芳香族聚酰胺類纖維的熱分解溫度是370℃,但若同時加熱、加壓的話,在熱分解溫度以下纖維也老化。隨后將進一步研究了刺針的形狀和針刺密度對拉伸特性的影響,認為針刺密度增加,針孔內針刺后殘留的纖維數(shù)也增加。針刺密度達到600針/m2以上時,刺針可能將纖維切斷,使拉伸強度下降。 相關專家還研究了定量、針刺密度、混合率(黃麻/聚丙烯)對以黃麻為基材的針刺法非織造布的強度、斷裂伸長、結構的各向異性和壓縮厚度的影響。得出以下結論:200針/cm2為最合適的針刺密度,這樣得到的非織造布的結構最堅固。為了預測非織造布插入型±45°機械雜亂式成網的復合材料的剛性,Lee等提出的泊松比二元復合法則,得到了與實驗值相近的計算值。也有人研究了針刺密度、針刺深度、黃麻的纖維長度和聚丙烯纖維的混紡率對100%的黃麻及黃麻與聚丙烯混紡的針刺法非織造布的力學特性的影響。發(fā)現(xiàn)與聚丙烯混紡的針刺法非織造布更蓬松、強度高且柔軟。聚丙烯纖維機械雜亂式成網的非織造布比機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;絲絡和針孔是最重要的部分,將纖維牽拉使纖維交絡,使非織造布在縱、橫、斜方向的強度增加等。 當然,應用圖像解析法將能求得尼龍鄭縮纖維纖網的針刺法非織造布、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形成的三元結構,并用圖像解析系統(tǒng)能夠解析了非織造布內的纖維的取向度和針刺密度的關系。 國外專家開發(fā)出了將圖像解析軟件、機械動力計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構的變化。通過進行各種參數(shù)的數(shù)學解析,取得了關于復雜的力學性能(屈服點等)的基本信息。也有些公司通過使用微波的纖維取向測定法測定了芳香族聚酰胺類纖維紙和預浸漬物的纖維取向,結果表明芳香族聚酰胺類纖維的線膨脹系數(shù)在長軸方向與短軸方向的比值和取向度(MOR)之間有很強的相關關系。還有個別公司人士研究了射流噴網非織造布。由于是通過高壓水噴射(WJ)使纖維纏結,因此非織造布上殘留有水流通過的孔的特殊結構。他們著重于研究改變非織造布和WJ的條件對細孔的孔徑分布及感官特性(柔軟度、風格)的影響。特別是一些科技人員開發(fā)了能實時詳細掌握點粘合非織造布拉伸試驗而引起的結構變化的裝置。利用這個裝置可以了解非織造布受到變形時內部纖維的取向和粘結點處的應力等的變化。 另外,以75%的聚酯纖維和25%聚酯復合纖維為混合纖網的原料,纖網直角排列(PLN)和纖網交差排列(CLN)的高蓬松性的非織造布的隔熱特性。研究結果表明,由于PLN比CLN的壓縮回彈性好,對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,熱傳導率下降,逐漸接近纖維自身的熱傳導率;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用也開始實施了,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℃的航天飛機等的宇宙往復機的熱防護系統(tǒng),特別是應變緩沖材料的非織造布的應用。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。目前國外人士研究了在宇宙及行星制造的真空環(huán)境中進行艙外活動(EVA)的宇航服用的非織造布隔熱材料的特性。他們在低軌道的高真空條件(10-5torr)、中等的真空條件(10-3torr)以及火星表面的真空條件(8torr)下的各個環(huán)境中進行實驗,評價了熱傳導特性。 因此,今后我們更期待著具有新的非織造布的開發(fā)和應用。 轉載本網專稿請注明:"本文轉自錦橋紡織網" |

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