1、 1 毕业设计 开题报告 纺织工程 缝编非织造材料的生产工艺及其性能分析 一、选题的背景、意义 1.1 背景 缝编非织造材料是将非织造生产中的基本要素一纤网经过缝合与编织而成的一系列材料 1。缝编技术是非织造布的一种机械固结方法，系根据经编的原理将纤维形成线圈达到固结的目的，所以英语称“ Stitch-bonding”，字面的意思是线圈固结。缝编是德国发明的一种技术。从事缝编机生产的厂商是马利莫，目前是德国著名的经编机生产厂商卡尔迈耶公司旗下的一家分公司。马利莫的经编和缝编设备主要用于生产产业用纺织品，其中一个主 要的产品领域是玻璃纤维或碳纤维增强塑料的基布，用来制造轻结构体，如飞机工业用构件
2、、风力发电机的叶片、冲浪板和滑雪板等。用于非织造布生产的马利莫缝编机分三种：马利瓦特、马利弗里斯和 Kunit/Multiknit2。 目前国际上最为成熟的缝编非织造技术是德国的 MAYER公司的马利莫技术。该技术于十九世纪四十年代年首先由东德的 Heinrich Mauersberger公司研制成功， 1952年第一块缝编非织造材料由马利莫工艺生产完成，标志着缝编技术正式投入使用。 1962年美国在得到了马利莫公司的经营许可后也建造 了自己的缝编机生产公司，并不断发展。此后，印度，日本等国家也都建造了自己的缝编生产线，并不断壮大。在上世纪八十年代，美国在缝编领域取得了巨大的成功，其产品涉及家
3、用纺织品，室内装饰用品，传送带等工业用品。而在其它国家的进展都一直比较缓慢，主要是因为缝编非织造材料属于三维织物，其原材料耗费远远大于一般的机织物、针织物，缝编材料的市场还处于比较狭小的范围，但是，缝编生产线流程简单，工序较少，产量比一般的纺织品要高出许多，因此，随着新产品的不断开发人们对缝编产品的需求量不断进步，缝编市场一定会越来越好的。 1964年我国第一套缝编法非织造布生产线在上海纺织科学研究院通过鉴定 3。缝编法非织造布为我国非织造布工业的发展注入了新的生机 ,起到了较大的推动作用。缝编法非织造布能够出口创汇 ,创造了良好的经济效益和社会效益。缝编法非织造布还广泛应用于社会生活中的各个
4、领域 ,其市场需求潜力很大 ,有广阔的发展前景。我国是一个人口大国 ,随着国民经济的快速发展和人民生活水平的逐步提高 ,缝编法非织造布蕴藏着巨大的发展潜力 4。 1.2 意义 2 由于缝编法非织造布不论在外观方面和织物特性方面都接近于机织布或针织布 ,因而可以应用机织布的整理工艺 进行后加工 ,制成各种不同用途的产品。与传统纺织品相比，非织造布的生产流程短、生产效率高、成本相对较低，具有结构蓬松、手感柔软、弹性好等优点，在很多领域的应用中表现出了比传统纺织品有更大的优越性 。 以纤网一缝编纱型缝编工艺生产的缝编非织造布与其他类型的非织造布相比，强力较高，保形性较好，适合制作窗帘、地毯等装饰性材
5、料 5。 缝编非织造布广泛应用于服装家用和产业用扥领域，服装家用主要有服装、毛毯、窗帘、地毯、浴巾、毛巾和墙布等；产业用主要有土工布、传送帘带布、人造革基布、农用布、过滤布、绝缘布等。目前缝编热绝缘 材料的发明对服装方面特别是内衣睡衣和床罩等是非常有用的 6。 伴随着非织造材料生产技术的日益发展，各种非织造材料也应运而生，各种类型的生产技术也逐渐随着人们生活的需求得以不断的改进，缝编材料也是此。随着国民经济的发展，人民生活水平的不断提高，汽车工业的迅速发展，室内装饰品、汽车内饰品的需求也不断的增长。但是缝编法非织造布还是我国纺织工业中的新兴行业 ,发展速度受缝编机技术的限制 ,尚需化大力研发。
6、因为纤网型缝编非织造材料开发时间较短，各方面的性能还没有很好的了解，实际使用范围还局限在一个较为狭小的范围内，因此 ，有必要深入了解纤网型缝编非织造材料 7。 二、相关研究的最新成果及动态 2.1 缝编非织造布的生产工艺流程 缝编非织造材料的生产流程如下 : 纤维称重喂入淸花梳理铺网缝编拉幅定型后整理检验卷绕打包入库 图一为机器流程示范图。 图一 缝编非织造布的生产流程图 缝编法非织造布生产线是将经初步开松、混合的化学纤维进行充分梳理成一定面密度、厚薄均匀的纤维网，铺网机往复铺叠至多层纤维网，由经编线圈结构编织加固，经牵伸后分切成卷，即制成缝编法非织造布供下道工序使用。其生产工艺流程短、产量高
7、、成 本低。缝编法非织造布生产线由许多设备组成，其中非织造布梳理机、交叉铺网机和缝编机是整条生产线的关键设备。 缝编机的工作原理其是将具有一定厚度的纤网喂入缝编区，通过缝编机件的相互作用，由缝编纱形成线圈结构，使纤网得到加固而形成非织造布。下图为马利瓦特型缝编工艺示意图。缝3 编纱 2由经轴 1经穿纱板、导向辊、一对送经辊、张力补偿器、分纱器，最后经导纱针进行缝编。 纤网 3由输网帘喂入缝编区，由于缝编机件相互作用，使纤网得到加固，形成非织造布 4，经牵拉辊的作用，坯布离开缝编区，经导布辊、切边装置 5和卷绕机构的作用而卷绕成 布卷 6。 图二马利瓦特型缝编工艺示意图 缝编非织造材料的加工过程
8、中主要的生产工艺有机号、纤维形式与定量、针迹长度、原料的选择等等。 机号又名针距，指针与针之间的距离 ,以 25mm 宽度内有多少针表示 ,25mm 也是每块针板的宽度 ,有 12 针、 14 针、 16 针、 18 针、 20 针等多种规格。一般来讲 ,薄型布用较大规格的针距 (针数多 ),厚型布用较小规格的针距 (针数少 )。 纤网 缝编纱型缝编要求采用纤维横向排列的交叉折叠纤网，也有用气流成网机生产杂乱纤网的，但在同样定量下，后者产品的横向强力不及前者。纤网的定量按不同的机号 也有一定的限制，纤网定量过大，织针穿刺纤网时阻力增大，缝编困难，机件易损坏。 针迹长度是指连续两次穿刺之间的距离
9、。在其它参数不变的条件下，针迹越长，缝编机产量越高，如果针迹长度小则横向强力可以增强。但针迹长度过长、过小都不适宜。 原料的选择主要根据产品的性能与用途的要求。 低级产品：揩布、垫料等产品常采用下脚纤维作纤维原料；缝编纱可采用棉、粘胶纤维、涤纶短纤纱。宜用机号为 10 以下的缝编机，采用单梳栉生产。 服装面料和装饰布：用化纤做纤网原料，缝编纱可采用合成纤维长丝。宜用机号为 18、 22的缝编机，采用双梳栉 生产。 工业用产品：可采用玻璃纤维、石棉纤维作纤网原料；缝编纱可采用涤纶长丝，锦纶长丝。4 宜用机号为 3 5，采用单梳栉生产 8。 2.2 缝编非织造材料的外观结构与性能 缝编非织造材料外
10、观呈现明显的纱线构成的轮廓，造成织物表明有明显的方格或者类似形态，手感较硬，可以明显的感觉到纱线的存在。该种织物正面有明显的缝编纱，沿织物纵向分布，纱线间为构成织物主体的纤网缝编纱间隔与针号一致。织物正面无法看到线圈。但纱线分布清晰，规律性明显。缝编纱型材料反面有明显纱线编织结构，纤维头端裸露较少，针孔处有纱线穿过，整个织物 立体感强，但是手感粗糙、布身较硬。因为缝编纱在编织过程中被拉紧使局部纤网被压缩，造成表面不平整。 所有机械加固纱线系统的特征是织物的强力，该强力取决于纱线与纤网接触点的摩擦力，而摩擦力由加固点的类型和数量来决定。加固点的数量由缝编密度来决定（针迹长度）。缝编纱质量占整个缝
11、编非织造布质量的 3-25%的 SBN 一般在 10cm 内有 17 100 个线圈 9。 纤网是构成非织造材料的主体，同样纤网型缝编非织造材料的强力贡献主要来自于纤维之间的缠结与相互作用，而发生作用的除了纤网中纤维之间自身的缠结抱合外，参与缝编的缝 编纱所起到的缠结作用则更为重要，缝编作用带动了周围纤维的转移，在加大纤维之间的位移的同时也加强了纤维之间的缠结。缝编纱型非织造材料的横纵向存在明显差异，纵向强力大于横向强力，而断裂伸长横向大于纵向。导致该结果的因素有很多，如： 原料 -纤维的种类和特性 (长度、线密度、卷曲度、单强和勾强的大小 )；经纱材料及单纱强度、浆料性质等等。 工艺 -布厚
12、、针距和缝距的大小，上浆率的大小；后整理工序中缝编布所受的张力大小、热定型工艺的影响等等。 质量 -纤维网的均匀度和纤维在网中的排列状态、交叉铺网的质量等等 10。 纤网缝编纱型非织造材料的横向撕裂强力要大于纵向撕裂强力，而伸长却小于纵向伸长。原因主要是纤网中纤维排列横向多于纵向，横向纤维占据主体。纵向伸长较大主要是由于线圈的作用，纤维束在纵向成圈，破坏时首先要破坏成圈纤维，之后才是将其它纤维抽拔拉出，因此整个过程纤维移动分阶段进行，从而扩大了其伸长率。 纤网型缝编非织造材料的顶破强力与材料的面密度呈现出明显的正比例相关性，而与材料的体积密度和厚度无直接相关性材料的面密度大时，其顶破强力也就大
13、。顶破强力的测试方法有圆球顶破、 CBR顶破及胀破等几种方法 11。 纵向缝 编密度是纤网缝编非织造布的只要特征之一，它不仅对缝编非织造布的性能，而且5 对非织造布生产的技术指标（包括缝编纱用量和含量）都有重要的影响 12。 2.3 缝编非织造材料的后整理 如同大部分非织造材料一样，缝编非织造材料的原材料也是化纤居多，现在最主要的原料是涤纶。因为纯涤纶不具备拒水拒油、阻燃等性能，因此，有必要对该织物进行一系列相应的后整理来提高其性能。 燃烧必须具备有可燃性物质，达到一定温度和有氧气三个基本条件。织物遇火后，加热而分解、气化，遇到空气中的氧气起氧化反应而燃烧，再产生热继续加热织物，引起继续 燃烧
14、而使火焰扩散。因此要使织物不燃烧，只要在任何一个阶段进行阻止，就可以达到停止燃烧的目的 13。 目前对织物进行阻燃整理的方法现在主要有三个途径 14、 15： A在聚合过程中进行改性，即在聚合阶段将阻燃剂与聚合物单体共聚，或在高分子链上引入难燃基团进行接枝改性。 B在纺丝过程中进行改性，即在纺丝成型之前，将一定量的阻燃剂加到聚合物中，经混合加工使阻燃剂均匀的分散在聚合物熔体中。 C在后整理过程中进行改性，即采用浸轧、烘焙、高温高压浸渍、涂层等方法，使阻燃剂固着在纤维或织物上，从而获得阻燃效果 。 目前最经济、最方便的方法是第三种。但是织物所用原料不同，所用阻燃剂也不一样。用于纺织材料的阻燃剂应
15、具有如下性能 :阻燃效率高；具有良好的分散性能；具有适宜的分解温度；低毒或者基本无毒，燃烧后的产物不污染环境；不降低非织造布的性能；耐久性好；来源广泛价格低廉 16。 阻燃性能的评定主要有两方面，一是着火性，即着火点的高低，表示材料起火的难易；另一是燃烧性能，即在特定的条件下，沿着样品燃烧的速率和氧指数（ LOI）。氧指数越大，维持燃烧所需的氧气浓度越高，即越难燃烧 17。 非织造布阻燃性能测试的方法有多种 ：极限氧指数实验法；垂直燃烧法；水平燃烧法；热辐射源法等等，在本次研究中采用的是英国燃烧测试法中的火烧测试和烟烧测试。 2.4 总结 在世界各国用缝编法制成的非织造布已经成为非织造布中的重
16、要品种之一，尤其德国。虽然我国对缝编非织造布的生产和利用起步较晚，但近几年也有很大发展，其市场需求潜力很大 ,有广阔的发展前景，广泛应用于服装家用和工业用两大领域中。非织造布主要用于鞋材和服装衬、毛毯和包装材料、胶带、地毯底布、家具材料、席梦思套、装饰性床上用品面料、阻燃的隔热材料、复合材料和过滤材料等。 6 缝编非织造布具有工 艺简单，工序少，产量高，原料适应范围广，产品花色多等优点， 在外观和织物特性上酷似传统纺织品，许多缝编产品单从外观上很难和机织物或针织物加以区分，但是缝编非织造布 手感较硬，可以明显的感觉到纱线的存在。织物正面无法看到线圈。但纱线分布清晰，规律性明显。缝编纱型材料反面
17、有明显纱线编织结构，纤维头端裸露较少，针孔处有纱线穿过，整个织物立体感强，但是手感粗糙、布身较硬。 缝编纱型非织造材料的横纵向存在明显差异，纵向强力大于横向强力，而断裂伸长横向大于纵向；横向撕裂强力要大于纵向撕裂强力，而伸长却小于纵向伸长；顶破强力 与材料的面密度呈现出明显的正比例相关性。 缝编非织造布的原材料也是化纤居多，而且根据其应用范围，阻燃整理必不可少。一般采用在后整理过程中进行改性的方法，即采用浸轧、烘焙、高温高压浸渍、涂层等方法，使阻燃剂固着在纤维或织物上，从而获得阻燃效果。而阻燃测试方法主要采用英国燃烧测试法中的火烧测试和烟烧测试。 三、课题的研究内容及拟采取的研究方法、技术路线
18、及研究难点，预期达到的目标 3.1 研究的基本内容 本论文首先对缝编法非织造布的生产工艺及技术特点、市场应用进行概述，在此基础上，通过工厂实地生产了三种不同用途 的缝编非织造布，对三种材料性能进行测试，最终对产品做综合评价。 （ 1） 缝编非织造材料的发展现状和前景。通过近几年缝编非织造材料的生产销售情况进行总结分析。 （ 2） 缝编非织造材料的生产工艺。结合在工厂里的实地试验描绘出具体的工艺流程 。 （ 3）缝编非织造材料的后整理。主要讨论缝编非织造材料的阻燃整理和阻燃性能测试两部分。 （ 4） 缝编非织造材料的力学性能分析。从缝编非织造材料的拉伸性能、 顶破强力、 撕裂力等方面进行阐述。
19、3.2 研究方法 （ 1）文献研究法。首先对于国内缝编非织造布相关理论文献进行广泛阅读，了解掌握 国内外相关理论动态，为论文写作打好理论基础。 7 （ 2）举例说明法。在说明 缝编非织造材料的特点等内容时，采用举例说明法，以增强文章的可读性。 （ 3） 定性分析法。 运用归纳、分析与综合以及抽象与概括等方法 ， 对获得的 缝编非织造布的 材料进行思维加工，从而能去粗取精、由表及里，达到认识事物本质、揭示内在规律。 （ 4） 定量分析法。搜集了三类缝编非织造布的相关性能数据，并 进行量化处理，得出 缝编非织造布的特点和不同类型非织造布之间性能差异的原因。 3.3 技术路线 第一步，在教师指导下初
20、步选题；第二步，搜集、阅读和整理相关资料 ，并撰写开题报告；第三步，证论与组织（拟写开题报告）；第四步，实验研究与分析；第五步，撰写毕业论文；第六步，毕业论文的修改与定稿。 3.4 研究难点 难点：写论文需要从分占有资料，而关于纤网缝编纱型非织造布的研究及相关文献并不广泛；对纤网纱线型缝编非织造布的研究，学校缺少相关的材料、试验设备、场所等。 解决方法：利用空闲时间，进入校图书馆的网站和一些知名的图书馆查找下载相关的文献，不怕困难，抓紧时间；利用暑假时间到生产纤网缝编纱型非织造布的工厂做更细致详细的的了解与研究，要学会独立思考，刻苦钻研，不耻下问。 3.5 预期达到的目标 （ 1）培养综合运用
21、所学知识进行科学研究和独立分析问题、解决问题的能力，培养严谨的科学态度、实事求是和认真负责的工作作风。 （ 2）通过撰写毕业论文，进一步巩固所学知识，运用正确的科研方法，收集相关资料，进行调查研究，提高写作能力。 (3）进一步加深对基础理论的理解，扩大专业知识面，完成教学计划规定的基本理论、基本方法和基本技能的综合训练，力求在收集资料、查阅文献、调查研究、方案制定、计算机处理、撰文论证口述表达等方面加强训练，实现所学知识向能力转化。 （ 4）撰写高质量的毕业论文，要求 字数至少在 10000字以上 。 四、论文详细工作进度和安排 2010年 10月 18日 010年 10月 30日：教师确定毕
22、业论文题目，学生完成选题； 2010年 10月 30日 2010年 12月 30日：学生完成论文参考文献的查阅、外文翻译、文献综述、开题报告； 8 2011年 01月 04日 2011年 03月 28日：完成论文的准备、初稿撰写； 2011年 03月 31日 2011年 05月 14日：毕业论文修改和定稿上交； 2011年 05月 15日 011年 05月 25日：毕业论文评阅； 2011年 05月 26日 2011年 05月 30日：毕 业答辩及成绩评定。 五、主要参考文献 1 MANSFIELD R G. Textiles in stitchesJ. Textile World, 2002
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