文/孟宾 马练兵 刘海文

1 引言

非织造布对传统纺织行业来说虽起步较晚，但近年来发展迅猛，被视为纺织行业中的朝阳产业，纺粘法是非织造布生产的一种重要方法，其产品在整个非织造领域占有相当大的比例。从厚型到薄型、从工程用的土工布到日常生活中的环保手提袋，纺粘非织造布可谓无处不在。随着其应用的日益广泛，人们对其质量也提出更高的要求，而强力作为质量考核的重要指标有待优化[1-4]。为此，本论文对影响纺粘非织造布产品强力的因素进行了分析，并对部分工艺参数进行了优化。

2 纺粘非织造布强力影响因素

纺粘非织造布生产工艺流程为：切片—螺杆挤压机—熔体过滤器—计量泵—喷丝板—冷却吹风—气流牵伸—铺网—热压成布—卷取[5-6]。对强力影响较大的因素主要有：纤维长丝的性能，其与切片质量、纺丝成型、拉伸条件有关；铺网方式；热压辊的温度、压力、接触时间；纤网厚度以及花纹压辊中花纹的深厚与面积[7-8]。

2.1 影响纤维长丝性能的主要因素

（1）切片质量。切片中杂质含量应限制在0.025%以内，以保证纺丝顺利进行。另外，切片中水分应控制在0.05%以内，否则将影响纺丝成型。

（2）影响纺丝成型的主要工艺参数。A.纺丝箱体：温度应稍高一些，其目的是增加熔体的流动性能，保证喷丝的顺畅，但过高的箱体温度会发生大量断头丝、毛丝，不利于生产的顺利进行，一般熔体实际温度应比切片熔点高20℃～25℃，纺丝质量好。B.纺丝速度：合理设计纺丝泵转速对稳定生产、提高产品质量至关重要。C.牵伸点的控制：牵伸点就是熔体细流离开喷丝板板面以后，在什么距离开始受外力作用发生的，使大分子链被拉伸，取向的区域，是衡量纺丝质量好坏的关键。就丙纶来说，牵伸点一般控制在15cm～20cm之间[9-11]。

（3）拉伸条件。A.牵伸机结构：主要为喷口宽度与牵伸风道的设计。喷口与牵伸风道应小，提高牵伸速度[12]。B.冷却条件：对牵伸影响较大，冷却不充分、冷却条件过强均对产品强力有重要影响[13]。

2.2 铺网方式

铺网应使纤维均匀，不因外界因素而产生波动或丝束产生飘动，不同铺网方式，铺成纤网各有所长。主要有3种形式，（1）排笔式铺网：产品横向强力差别较小，但布面并丝较多；（2）打散式铺网：布面必会产生“云斑”，摆丝器摆动频率要很高；（3）喷射式铺网：并丝极少、无云斑，柔软性好、延伸度高，但布纵横向强力差别大。

2.3 热轧辊温度、压力、接触时间

（1）温度：非织造布抗拉强力随热压辊温度的提高而提高，近似线性关系，但超过一定温度后，纤维受高温，易产生解取向，纤维结构遭到破坏，导致布强力下降，应在纤维熔点与软化点之间设置。

（2）压力：产品的纵横向强力随线压力的提高而提高，但超过一定值后，由于加热和热压效果过度，反而使热粘纤维物理特性破坏，造成强力下降，一般线压力随产品定量增加而增加，可根据产品的定量规格选定，如表1所示.

表1 轧辊线压力

（3）接触时间：由轧辊线速度所定，一般不需要单独设定而是随生产线速度同步变化，在5N/mm～300N/mm之间。

以上3个因素需要综合考虑，才能使产品质量达到最优，因此需对此进行正交试验优化设计[14-15]。

2.4 纤网厚度

在一定范围内，强力随纤网厚度的增加而增加，但超过一定值后，纤网过厚会使粘合效果相对变差，强力提高不明显。

2.5 花纹花辊的深度、面积

花辊的图案、轧点形状：轧点越大、数量越多、密度越高，布的强力增加，但柔软性、透气性会变差。增大轧点的高度会降低产品的强力，而使透气性、柔软性增加，而受轧点强力限制，高度不能很大，一般在1mm以下。

3 正交试验优化设计[4]

取热压辊温度、压力、接触时间3个因子各3水平。利用L9（34）正交表进行正交试验设计，如表2所示。

表2 影响因子和水平

参照FZ/T 60005—1991《织物力学性能测试标准》，制作5cm×20cm的试样，使用电子织物拉伸强力仪进行织物拉伸断裂强力测试，试样的夹持长度为10cm。试验结果如表3所示。

极差的分析结果如表4所示。

由表4可以看出，各因子对强力的影响程度如下：主要影响因子为温度，其次是压力，速度对强力影响最弱。

非织造布的强力越大越好，因此对于温度应选择一水平，压力选三水平，速度选二水平，最优工艺应为A1B3C2，即热轧温度为139.7℃，压辊压力为9MPa，轧机速度为31.8rpm。

4 结论

通过研究得出以下主要结论：

（1）影响纺粘非织造布强力的主要因素为：纤维长丝的性能、铺网方式、热压辊的温度、压力、接触时间、纤网厚度、花纹压辊中花纹的深度、面积。

（2）取热压辊温度、压力、接触时间3个因子进行正交试验设计，结果表明热压辊温度对强力的影响最为显著：在试验工艺范围内， 温度的提高使纤维表面熔融效果改善， 增加了纤维间的粘结牢度；温度过高会使纤维结构发生改变， 成为结晶度和取向度很差的薄膜，导致非织造布强力显著下降；若轧辊温度偏低， 则纤网的粘合不充分， 制得的非织造布手感较柔软并且易弯曲， 但其强力降低， 同时出现表面起毛现象。

（3）正交试验设计结合极差分析法得出最优工艺参数为：热轧温度为139.7℃，压辊压力为9MPa，轧机速度为31.8rpm。

表3 拉伸强力试验结果

表4 极差分析表

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