1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 苎麻纤维非织造布的性能的测试和分析 所在学院 专业班级 纺织工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘要： 当前随着科技的发展，人们消费观念的改变和社会的不断进步，处于浮躁、喧嚣包围之中的人们越来越渴望回归自然，尊重 自然的环保理念将会成为未来材料的主流趋势。环保型的纺织材料正在蓬勃发展。其中，苎麻纤维就具有良好的环保性，其制品的废弃物可生物降解，有利于自然资源的合理开发和可持续利用。 本课题是 为了突出苎麻非织造材料比其它材料性能的优越性，选用了苎麻纤维、粘胶纤维、涤纶纤维和涤粘混纺纤维和羊毛纤维还有弹力布六种非织造布，并对其进行
2、 吸湿透湿性、透气性、保温性及芯吸高度等性能进行测试，对实验结果数据进行分析，进而对苎麻水刺非织造材料进行综合评定。 关键词： 苎麻纤维；透湿性；生物可降解；舒适性 II Performance testing and analysis of ramie fiber non-wovens Abstract： With current development of technology, the changing of peoples consumption concept and the progress of the society, people surrounded by noisy a
3、nd impulsive are more eager to return to nature. The environmental protection philosophy of respecting nature will become the main trend of the future material. Environment-friendly textile material is also booming, Among them, the ramie fiber has good environmental protection. The waste of its prod
4、ucts can be biodegraded, So it is also conducive to the rational development and sustainable use of natural resources. This issue is to give prominence that ramie non-woven materials performance is superiority than other materials. Six non-woven fabrics of ramie fibre, viscose, polyester and polyest
5、er-viscose wool fiber and spandex were selected and their performance were tested, including moisture absorption and moisture permeability, air permeability, heat preservation and wicking height. The experimental result data was analysed, then an overall evaluation was given for ramie spun-laced non
6、-woven materials. Keywords: ramie fibre; permeability; biodegradability; comfort III 目 录 1 绪 论 . 5 1.1 课题背景 . 5 1.2 苎麻纤维的性能及其非织造布的特点 . 7 1.2.1 吸湿性能 . 8 1.2.2 刚柔能 . 9 1.2.3 透气性能 . 9 1.2.4 保温性 . 9 1.3 本 课题研究的意义 . 9 2 实验部分 . 11 2.1 实验材料 . 11 2.2 负离子远红外整理 . 11 2.2.1 实验原理 . 11 2.2.2 试样准备 . 11 2.2.3 实验方法
7、. 11 2.3 厚度测定 . 12 2.3.1 实验原理 . 12 2.3.2 试样准备 . 12 2.3.3 测试方法 . 12 2.4 透气性测定 . 12 2.4.1 实验原理 . 12 2.4.2 试样准备 . 12 2.4.3 实验方法 . 12 2.5 保温性测定 . 13 2.5.1 实验原理 . 13 2.5.2 试样准备 . 13 2.5.3 实验方法 . 13 2.6 毛细效应测定 . 13 2.6.1 实验原理 . 14 2.6.2 试样准备 . 14 2.6.3 实验方法 . 14 2.7 透湿性能测定 . 14 2.7.1 实验原理 . 14 2.7.2 试样准备
8、. 14 2.7.3 实验方法 . 14 2.8 本章小结 . 14 3 实验结果分析 . 15 3.1 负离子远红外整理结果分析 . 15 3.2 厚度和透气性测定结果及分析 . 15 3.3 保温性测定结果及分析 . 16 3.4 毛细效应测定结果及分析 . 18 3.5 透湿性测定结果及分析 . 18 3.6 本章小结 . 19 4 总结 . 20 IV 参考文献 . 21 致 谢 . 错误 !未定义书签。 5 1 绪 论 1.1 课题背景 现今社会竞争越来越激烈，人们的生活节奏越来越快，人们对服用面料的要求也越来越高，一方面追求衣着的时尚性，另一方面重视材料的舒适度。近些年来的地震海啸
9、的频频发生，让人们开始注意生活用品对环境造成的危害，追求更天然的可降解的服用材料。苎麻纤维是一种前景广阔、具有优良服用性能的纤维 1。苎麻等麻类纤维用于人们生活服饰已经有悠久的历史， 光绪九年 (1871 年 )荣昌县志中已有 “各乡遍地种麻 ”的记载，迄今已有三百多年的历史。 非织造材料，作为一个新兴的材料，在 20 世纪 40 年代初开始发展，其应用领域十分广泛。一个国家的非织造技术的发达程度是该国家纺织工业技术进步的重要标志之一，同时在一定程度上反映了这个国家的整体工业化水平 2。 非织造材料（ Nonwovens）又称非织造布、不织布、无纺非织造材料或无纺布。 我国国家标准 GB/T5
10、709 1997纺织品非织造布术语对非织造布的定义是：定向或随机排列的纤维，通过摩擦、抱合或粘合或者这些方法的组合而相互结合制成的片状物、纤网或絮垫 。 不包括纸、机织 物 、簇绒 织物、带有缝边纱线的缝边织物 以及湿法缩绒的毡制品 。不同非织造工艺技术都具有其相应的工艺原理。但从广义角度上讲，非织造技术的基本原理是一致的，一般可分为四个过程：1）纤维 /原料的选择； 2）成网； 3）纤网加固（成形）； 4）后整理 3。 世界非织造材料发展的第一阶段是 20 世纪 40 年代中期，为非织造工业的萌芽起； 20 世纪 50年代末到 60 年代末，是非织造工业从萌芽期向商业化生产转化的阶段； 20
11、 世纪 70 年代初到 80年代末，前后经历了 20 年，是非织造工业发展的重要时期，产量持续增长，非织造技术取得许多突破，非织 造材料应用领域迅速扩大； 20 世纪 90 年代初至今，属于全球发展期。而我国非织造材料研究和生产始于 1958 年，发展至 2001 年，生产企业已超过 1000 家，现有纺丝成网、熔喷、水刺、针刺、热粘合以及化学粘合法等各类非织造专业生产线， 2002 年非织造材料产量达 70 多万吨 4。 基于非织造布在工艺上有工艺流程短，装备智能化，劳动生产率高；生产速度高，产量高；可应用纤维范围广；工艺变化多，产品用途广；技术要求高的特点，非织造布在现今时代得以迅速的发展
12、。非织造布得以迅速发展的最主要的原因是：传统纺织工艺与设备复杂化，生 产成本不断上升，促使人们寻找新技术；石油和化纤工业的迅速发展，为非织造技术的发展提供了丰富的原料，拓宽了产品开发的领域；很多传统纺织品对最终应用场合的针对性差。 非织造材料在很多方面优越于传统纺织材料，然而 现代非织造工业的崛起 与 石油 、 化工以及合成纤维材料的发展 密切相关 。纤维行业是非织造 材料 发展的一个重要的保证。美国和 西欧 的纤维 制 造商均已宣 布 ，要把发展目标集中在特种用途的高性能纤维上。这促使非织造布行业必须与6 用户及机械 制 造商合作。由 于 新型非织造 材料 加工技术以及产品的需要， 采用 高
13、技术手段，从高分子聚合物分子结构 研究入手，对聚合工艺、聚合物改性以及纺丝工艺与设备进行一系列研究并取得突破性进展。研究开发了一系列非织造布专用聚合物切片、差别化纤维、功能性纤维。此外，还开发了非织造布用的无机纤维 (玻璃 纤 维 、陶瓷纤维、碳化硅纤维、硼纤维等 )，金属纤维 (微细不銹钢纤维 )等。近年来还开发了 “绿色 “粘胶纤维 Lyocell 以及 采 用生物技术生产的可完全降解的微生物聚合纤维等。形形色色纤维的出现，产生了多种新型非织造布原料，这些原料使用在各种非织造布 的 加工技术上，生产出了性能迥异的非织造布产品 5。 非织造布的可应用纤维范围广，应 用场合针对性高，然而现今所
14、用的非织造布多数由聚乙烯、聚丙烯、聚酯和聚酰胺等不可降解聚合物制成，其废弃物对环境已造成了严重的威胁。现今，地震、海啸威力超乎人们的预想，全世界的人都在关注着环境污染给人类带来的危害，寻找健康的生活环境也是我们的渴望。早在 1968 年 3 月，美国国际开发署属长在国际年会上首次提出了“绿色革命”的概念， 1994 年 7 月，德国联邦政府正式颁布了食品及日用消费品法第二修正案。该法对我国的纺织品生产和出口造成了很大的冲击，同时，开发非织造布也被各国所重视。我们对非织造材料的原材料及加工过程都 更加重视，对非织造布的原材料的选择也更加慎重 6。 非织造材料由于其原料广泛、工艺种类多、技术变化灵
15、活及生产成本低等特点，广泛应用于国民经济的各个领域。以非织造材料或非织造复合材料制成的产品已渗透到工农业生产和人民生活的各个方面，特别是产业用、装饰用、服装用三大领域。随着经济的发展，科技的进步，非织造新材料、新工艺、新产品在不断涌现，应用领域在不断拓展。现代非织造加工技术日臻完善是与高新技术的渗透、应用密切相关的。目前已形成干法成网、湿法成网、聚合物挤压成网三大主要成网工艺；针刺、热熔粘合、化学粘合、水 刺等纤网固结加工技术；叠层、复合、模压超声波或高频焊接等复合加工技术。 非织造材料在医学纺织品中发挥着重要的作用，这类产品的医用效果好，价格合理，受到医疗保健及护理行业的青睐。医用卫生材料的
16、主要性能要求是无毒，即无过敏反应，不致癌；可以经受消毒处理，如辐射、环氧乙烷气体、干热和蒸煮消毒；物理机械性能好，如具有一定的拉伸强度、弹性、伸长率；阻隔性、吸湿性好以及具有生物学相容性、生物学惰性 (或生物学活性 )等。非织造材料还可以用于血液过滤；防寒隔热、防射线、防细菌和病毒、防有害物质和化学品等不同防护功能或复合型防 护功能的防护材料；有抗拉伸变形能力、抗撕裂性能和顶破强度，手感柔软、透气、弹性好、热收缩性小、耐水、耐褶皱的合成革基材料；具有隔离、过滤、排水、防护、稳定与增强加固能力的土工合成材料；具有防水透气、隔热保温、便于施工、质量轻、耐水性好的建筑用非织造材料；汽车用材料；电池隔
17、膜；农业用材料。 然而按常规工艺生产的非织造材料，其本身还是存在一定的缺陷的，功能性应用范围受到较大的限制，无法直接用于产业用、装饰用、服装用三大类应用领域，必须对非织造材料进行后整理或将不同功能的非织造材料和其他材料进行复合。非织造材料的 后整理就是将非织造材料与各种涂层剂或其它功能性材料，通过化学和物理机械方法使其牢固结合或改变材料的性能、外形和7 物理形态的加工过程。在这一过程中，非织造材料与其它高分子聚合物和功能性物质集合成一体，成为一种新型非织造复合材料；或以另外一种物理形态出现，使之得以弥补原来单一的非织造材料性能上的缺点和不足，又可以改变材料的外观和风格，同时又使材料增加了新功能
18、，如防水、拒油、抗菌防霉、抗静电、防紫外线、阻燃、亲水、柔软、防辐射等等 7。 北京洁尔爽高科技有限公司开发生产 了 负离子远红外纺织品 ， 衣服在穿着过程中因 摩擦或震动能产生大量的负离子。它还具有医疗保健作用，能起到镇静，提高人体免疫力改善吸收器官功能，调整人体体液平衡，对人体起到保健的效果。负离子远红外整理剂 JLSUN888 以单分子状态上染纤维，并以化学键和纤维上的羟基或胺基结合，使得产品的手感较软，牢度良好。 该负离子远红外织物负离子浓度 3500 个 /立方厘米，远红外发射率 在 86%以上。它具有良好的保暖升温、保健作用 ， 可以吸收外界的能量并储存起来，再向人体反馈，从而使人
19、体有温热感，一般可使人的体感温度升高 2-5 。 1.2 苎麻纤维的性能及其非织造布的特点 非织造 材料介于传统纺织品、塑料、皮革和纸四大柔性材料之间，有的非织造材料像传统的纺织品，如水刺非织造材料；有的像纸，如湿法或干法造纸非织造材料；又有的像皮革，如非织造基材合成革等。非织造材料与四大柔性材料之间的关系，参见图 1-1 8。 图 1-1 非织造布材料与四大柔性材料之间 的关系 大多数非织造材料以纤网状结构为主，纤维呈二维排列的单层薄网几何结构或呈三维排列的网络几何结构，有的是纤维与纤维缠绕而形成的纤网架结构，有的是纤维与纤维之间在交接点相粘合的结构，有的是由化学粘合剂将纤维交接点予以固定的
20、纤维网架结构，还有的是由纤维集合体形成的几何结构。从外观上看，非织造材料有布状、网状、毡状、纸状等。由于原料选择多样，8 非织造材料性能也具有多样性。有的材料柔性很好，有的很硬；有的材料强度很高，而有的却很低；有的材料很密实，而有的却很蓬松；有的材料的纤维很粗，而有的却很细。可以根据非织造材 料的用途，来设计材料的性能，进而选择确定相应的工艺技术和纤维原料 9。 非织造布 技术 以其工艺流程短、劳动生产率高、原料来源丰富、 产品 用途广等特点，在短短的几十年中获得了迅速发展。从工艺特点上讲，非织造布以很短的工序、很高的效率和很高程度的自动化形成纤维制品。加工方法众多，甚至 能 从 化纤 纺丝的
21、过程中就直接成布，且生产速度快，目前的最高速度甚至可达 600 800m/min，因此非织造布具有传统 纺织 工艺无法比拟的生产能力和速度以及单位面积的成本优势 。 从 产品 结构上讲，非织造布多为由单纤维组成的三维结构，因此它具有微孔透气、优良的表面覆盖性、尺寸稳定性和梯度过滤等性能 10。 衣服里衬在整个服饰体系中是除内衣外最贴近人体肌肤的一层，随着社会的发展与进步，人们对服装里衬的要求也在从低级到高级不断发展，当今服装里衬的面料必须满足两方面的要求：(1)保护皮肤的功能。成年人体的皮肤约有 1.5m2，皮肤上有无数个排泄汗液的汗孔和汗毛出口的毛孔，皮肤深处的细胞每时每刻都在不断分裂和增生
22、，并逐步移到表面脱落。皮肤的分泌排泄物与外界灰尘和皮肤表面脱落的细胞混粘在一起，在一定的温湿度条件下容易使霉菌和细菌繁殖而使皮肤不适甚至诱发皮肤病。因此，作为衣里料面料，从卫生学考虑的第一条件便是具 有保护皮肤的功能。即这种面料既不聚集皮屑又能吸附污垢；既柔软又耐洗；既吸汗又抗菌防霉。 (2)有较好的微气候调节功能。根据试验研究，人体不觉得热也不觉得冷，感觉比较舒适是其气温为 32OC 左右，相对湿度为 50%左右，气流几乎是静止的。此状态就是标准气候，皮肤与贴身衣里料之间的气候即最内层，维持这一标准气候只能通过穿着服装来调节。这种气候调节取决于服装材料的性能，服装面料的结构、服装的类型以及相
23、互配合。作为衣里料必须具有比外衣材料较好的吸汗、吸水性和一定的散湿性，否则将产生不舒适的感觉。经皮肤蒸发的水分和由新陈 代谢而产生的二氧化碳气体需要通过所穿着的衣物不断排出，并与空气进行交换，不让废气在内层积聚，否则将使皮肤产生不适感和闷热感，因此，面料应具有适当的透气性 11。 作为衣服里料的面料，除了应具备良好的舒适的卫生性能外，还应具有较高的耐用性。而非织造材料在洗涤和穿用过程中会受到各种物理、机械、化学等作用遭受破坏，因此应具有较高的耐用性和以下二种性能： (1)较好的柔软性。软性对衣里料面料非常重要，因为皮肤受到外界刺激将产生反应，当刺激的程度不可忍受时将会产生病变。因此，衣里料面料
24、应柔软贴身。 (2)较小的缩水 率。由于衣里料面料一般采用机织物面料，机织物伸缩性能不大，在外力作用下特别是洗涤过程中易伸长变形，尺寸稳定性差，缩水率较大，影响衣里料的保形性。因此衣里料面料应具有较小的缩水率 12。 1.2.1 吸湿性能 吸湿性能是衣着材料的一项有价值的特性。它直接关系到材料排湿透汽的能力。如果水蒸汽能顺利地透过衣服，人们就感觉不到湿汽的存在，但如果衣服严重阻碍水汽的通过，衣服内的水9 汽将积累到一定程度而凝成水，使人感到不舒服。显然，衣服必须具有足够的湿传递能力，让汗汽及时散逸，从而使人体保持舒适。在日常穿着过程中，水蒸汽 传递更为常见和重要 13。 1.2.2 刚柔能 非
25、织造材料的刚柔性是指非织造材料的抗弯刚度和柔软度。非织造材料抵抗其弯曲方向形状变化的能力，称为抗弯刚度，其用来评价非织造材料的柔软性。材料的刚柔性是影响非织造材料手感的重要因素之一，也是衣着风格评定的重要指标 14。 1.2.3 透气性能 作为衣里料必须具有比较好的吸汗、吸水性和一定的散湿性，否则将产生不舒适的感觉。经皮肤蒸发的水分和由新陈代谢而产生的二氧化碳气体需要通过贴身的衣服不断排出，并与空气进行交换，不让废气在内层积聚，否则将使皮肤产生不适感和闷热感 ，优良的透气性面料可以瞬间吸收并蒸发人体排出的水分，使人感到凉爽，因此，透气性是非织造材料舒适性能的重要指标之一 15。 1.2.4 保
26、温性 作为外套的里料必须具有较好的保温性能，在有风温度较低的环境可以起到防寒的作用，使人感到温暖，因此，保温性是衣里料的舒适性能的重要指标之一 16。 1.3 本课题研究的意义 早在 1968 年 3 月，美国国际开发署属长在国际年会上首次提出了“绿色革命”的概念， 1994年 7 月，德国联邦政府正式颁布了食品及日用消费品法第二修正案。该法对我国的纺织品生产和出口造成了很大的冲 击，同时，开发非织造布也被各国所重视。生态纺织品完整包括一下几方面的含义： （ 1）原料资源的可再生和可重复利用。 （ 2）在生产加工过程中对环境不会造成不利的影响。 （ 3）在使用过程中消费者的安全和健康以及环境不
27、会受到损害。 （ 4）废弃以后能在自然条件下可降解或不对环境造成新的污染 17。 现今所用的非织造布多数由聚乙烯、聚丙烯、聚酯和聚酰胺等不可降解聚合物材料所制成，其废弃物对地球环境已造成了严重的威胁。我们可用再生的天然纤维作为非织造布的原材料。我国拥有丰富的麻类资源，麻的种类之多，产量之高是世界上罕见 的。苎麻含有丁宁、嘧 啶、嘌呤，对葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌等有一定的抑制作用。我国医药卫生部门的研究证实苎麻纤维很适合制作卫生保健用品、食品保鲜包装材料。对非织造布进行负离子远红外线助剂的处理并进行测试分析，更充分的了解负离子远红外助剂的性能，应用于更多的领域 18。 绿色纤维的发展已经成为一种势不可挡的潮流。苎麻最大的优点在于其使用了可再生的植物为原料，整个生产过程中的能耗低，且从原料到废弃物均可在土壤或海水中，经微生物作用分解
