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1、 课程设计(论文)题 目：针刺包内衬革基布产品的设计与加工 学 院： 纺织与材料学院 专业班级：非织造材料与工程10级（01）班 摘 要合成革基布这种材料可以像天然皮革一样进行切割、磨削，并且具有天然皮革所具有的透气、吸湿性能，且其应用范围广、数量大、品种多,已大量取代了资源不足的天然皮革1。由于合成革基布具有这些优良的性能，被广泛的运用于衬材。 本课题是先从合成革基布介绍开始，然后又介绍了非织造各种专用纤维的特点与性能，对其进行比较，从中选出20%的低熔点纤维和80%的聚酯纤维混合作为非织造合成革基布开发的原材料，生产设计具有吸湿透气性能的非织造的产品，用作登山包内衬。本课题是以聚酯纤维和低
2、熔点纤维为原料通过开松、混合、梳理、铺网、预针刺、倒针刺、主针刺和热轧等工艺流程生产针刺合成革基布,结合生产线设备特点,探讨了各工序的生产工艺及主要技术措施。严格控制各生产环节的条件,采用合适的工艺调整措施可以保证产品的质量。最终制得200g/,厚度为1针刺密度为刺731.6/cm2规格的革基布产品，可满足包内衬产品使用。 关键词：非织造布，针刺，革基布，针刺工艺设计。目 录第1章 绪论11.1革基布的简介11.2人造合成革基布的发展趋势21.3本课题研究的目的和意义21.4本课题的主要内容3第2章 产品的工艺设计与加工42.1 产品原料的选择42.1.1 涤纶纤维42.1.2 粘胶纤维42.
3、1.3 丙纶纤维52.1.4 低熔点纤维62.2 产品设计与加工62.2.1 产品加工工艺流程62.2.2 产品加工工艺原理62.2.2.1 原料开松与混合62.2.2.2 梳理62.2.2.3 铺网72.2.2.4 预针刺72.2.2.5 倒针刺72.2.2.6 主针刺72.2.2.3 热轧82.2.3 各工艺设备及主要参数设计82.2.3.1 各工艺设备82.2.3.2 设备工艺参数的设定122.3 产品加工过程中出现的问题及解决方案142.3.1 产品定量偏差142.3.2 飘网现象142.3.3 针刺出机拥堵现象14第3章 产品测试与分析153.1 产品定量的测试153.2 产品厚度的
4、测定163.3 测试结果分析16第4章 结论184.1 本课题取得的主要结论184.2 展望18参考文献19西安工程大学课程设计（论文）第1章 绪 论1.1革基布的简介我国合成革基布的种类：机织布、针织布、非织造布和复合织物四大类。 (1)机织布 是由相互垂直排列的经、纬纱相互交织而制成，可分为平纹织物、斜纹织物、缎纹织物和起毛织物四大类。机织布所使用的原料主要有纯棉、涤棉及涤粘混纺纱，织物具有良好的尺寸稳定性，在聚氨酯人造皮革加工中用量最大，主要用于鞋革、装饰用革、服装革及箱包革等2。(2)针织布 指用针把单根(或一组)纱线弯曲成线圈，然后将线圈串套而成的织物，可分为经编针织物和纬编针织物两
5、大类。针织布的原料多采用棉、粘胶、涤纶及锦纶长丝，具有很好的伸长率、弹性、柔软性和保持制品形状的能力，抗弯曲变形能力好，因此，常用在人造合成革基布中。主要用于柔软和有宽松感的衣料革，手套、鞋里、汽车坐垫和沙发包皮等3。(3)非织造布 用于人造合成革基布的非织造布生产方法主要有针刺和水刺两种方法：针刺法 是将短纤维混合-开松-梳理成网-交叉铺网-花辊牵伸（纤维网纵横比接近1:1），制成有一定厚度且均匀的纤网，再经过预针刺和多道主针刺，使纤网达到一定的针刺密度，形成具有一定强度、伸长和厚度的非织造布。水刺法 有短纤水刺法和长丝水刺法两种。短纤水刺法是采用高压水流对经过混合、开松、梳理、成网加工的短
6、纤网进行喷射，预湿加固，使纤网中的纤维相互缠结和紧密抱合在一起，再经多道水刺后，经滚筒烘干而成。长丝水刺法是以聚合物切片为原料，经熔融纺丝和气流牵伸，分丝铺网后形成均匀的长丝纤网，然后经过水刺加固而制成，长丝水刺非织造布比短纤水刺非织造布有更高的强度和拉伸性能，均匀度好，条纹浅。复合织物 是将两种或两种以上性能各异的织物通过化学、热或机械的方式复合在一起制成，由这种方法加工出来的复合产品集多种材料优良性能于一体，通过不同材料性能的互补作用，使最终产品具有优良的综合性能. 用做合成革 基布的复合织物一般采用热熔复合、粘合剂复合及水力缠结复合等技术，其中水力复合技术系采用高压水刺的方法将基材中的纤
7、维打乱，使不同层材料中的纤维互相交缠、穿插而紧密结合在一起，形成复合材料。该方法所生产的产品手感柔软、风格好，产品性能优异，生产过程对环境没有任何污染，是当前非织造布领域一种正在掘起的复合技术4。 1.2人造合成革基布的发展趋势(1)超细纤维非织造布 ：以超细纤维为原料，用水力缠结的工艺技术加固而制成的高撕强、高强力、高仿真性超细纤维非织造布革基布。(2)复合织物：复合织物兼具了非织造布和有纺织物的优点，综合性能好，是高档人造合成革基布产品。(3)功能性非织造布：赋予人造合成革基布新的功能，如具有防水、透湿、抗菌防臭等功能的革基布5。1.3本课题研究的目的和意义 通过本此课程设计的亲自实践，从
8、原料的选择到工艺参数的设计，我们能够熟悉针刺法合成革基布内衬革基布的制造过程，以及影响产品质量的主要因素，亲自感受一下非织造布的生产过程，以及产品的工艺设计。将所学的理论知识真正用到我们的实践操作中，与实践相结合，进一步加深对专业的了解， 非织造材料种类繁复，款式新颖，能很好地广泛地运用到各种领域，有很大的市场需求，深受市场的亲睐，随着非织造技术的发展，产品的质量和功能性大大提高，产品之中的合成革和合成革基布的发展有所突破，根据纺织行业数据统计，市场份额占有率相当大，所以本次课程设计所设计的产品是合成革基布，用作登山包背负系统内衬，优点远远大于纸质内衬，我相信此款产品存在着巨大价值和积极的意义
9、。1.4本课题的主要内容 （1）了解非织造布革基布的主要性能及其制作工艺流程，以及设计不同工艺参数的革基布。（2）通过对老师所提供的参数范围来确定自己所需的工艺参数，来使所设计产品的能够达到所预期的性能。（3）对自己所做的产品进行检测 ，以确定是否满足自己的需求。（4）利用实验室所提供的现有的实验设备来进行一系列的操作来生产具有不同用途的非织造布。在本课题中主要研究的是根据自己所定的工艺参数再结合试验中实际的操作来生产产品，看是否设计的合理，生产出来的产品是否能达到应该具有的性能要求，并体验实际加工的工艺流程和设备的操作。第2章 产品的工艺设计与加工2.1 产品原料的选择 实验中可提供的原料纤
10、维有四种，分别是：涤纶纤维、粘胶纤维、丙纶纤维、低熔点纤维。2.1.1 涤纶纤维涤纶是合成纤维中的一个重要品种，是我国聚酯纤维的商品名称。它是以精对苯二甲酸（PTA）或对苯二甲酸二甲酯（DMT）和乙二醇（EG）为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），经纺丝和后处理制成的纤维。涤纶长丝的断裂比强度为3.85.2cNdtex，断裂伸长2030，初始模量79.4141.1cNdtex，涤纶纤维具有强度高、弹性好、耐热性和绝热性高、表面光滑、耐磨性好、耐光性好、耐腐蚀，染色性较差但色牢度好，不易褪色等特点6。非织造工艺中常用的截面为圆形、三角形、扁带形、中空圆形
11、等，通常适用于绝缘材料、保暖絮片、墙布、服装衬基布、土工布、革基布等。2.1.2 粘胶纤维粘胶纤维是粘纤的全称。是以棉或其它天然纤维为原料生产的纤维素纤维。其断裂强力2.22.7cNdtex，断裂伸长1622%，湿态断裂强力1.21.8cNdtex，湿态断裂伸长2129%，初始模量2662cNdtex，密度为1.51.52gcm3，分解点150。在12种主要纺织纤维中，粘纤的含湿率最符合人体皮肤的生理要求，具有光滑凉爽、透气、抗静电、染色绚丽等特性。作为纺纱的三大原料（棉花、涤纶、粘胶）之一，粘胶纤维“出于棉而胜于棉”，兼具棉花和涤纶的优点：其吸湿、抗电和柔软等功能优于涤纶，其悬垂性和染色性优
12、于棉纤维。 强力较低、吸湿性良好、不起球、湿强力更低、耐磨性差、弹性差、手感差。粘胶纤维已开发出许多新品种，如高卷曲、高湿强、高吸湿等，常用于医卫材料，和其他纤维混合后用于服装衬基布、合成革基布、食品过滤材料等7。2.1.3 丙纶纤维丙纶用石油精炼的副产物丙烯为原料制得的合成纤维等规聚丙烯纤维的中国商品名。又称聚丙烯纤维。丙纶的纵面平直光滑，截面呈圆形。密度丙纶最大的优点是质地轻，其密度仅为0.91g/cm3是常见化学纤维中密度最轻的品种，所以同样重量的丙纶可比其他纤维得到的较高的覆盖面积。丙纶的强度高，伸长大，初始模量较高，弹性优良。所以丙纶耐磨性好。此外，丙纶的湿强基本等于干强，所以它是制
13、作渔网、缆绳的理想材料。质轻保暖性好；几乎不吸湿，但芯吸能力很强，吸湿排汗作用明显；丙纶的吸湿性很小，几乎不吸湿，一般大气条件下的回潮率接近于零。但它有芯吸作用，能通过织物中的毛细管传递水蒸气，但本身不起任何吸收作用。丙纶的染色性较差，色谱不全，但可以采用原液着色的方法来弥补不足。丙纶有较好的耐化学腐蚀性，除了浓硝酸，浓的苛性钠外，丙纶对酸和碱抵抗性能良好，所以适于用作过滤材料和包装材料。丙纶耐光性较差，热稳定性也较差，易老化，不耐熨烫。但可以通过在纺丝时加入防老化剂，来提高其抗老化性能。此外，丙纶的电绝缘性良好，但加工时易产生静电。由于丙纶的导热系数较小，保暖性好。丙纶弹力丝强度仅次于锦纶，
14、但价格却只有锦纶的1/3；制成织物尺寸稳定，耐磨弹性也不错，化学稳定性好。但热稳定性差，不耐日晒，易于老化脆损，为此常在丙纶中加入抗老化剂。丙纶可以纯纺或与羊毛、棉或粘纤等混纺混织来制作各种衣料。可以用于织各种针织品如织袜、手套、针织衫、针织裤，洗碗布，蚊帐布，被絮，保暖填料、尿布湿等。 工业用途：地毯、渔网，帆布，水龙带，混凝土增强材料，工业用织物、非织造织物等。如地毯、工业滤布、绳索、渔网、建筑增强材料、吸油毯以及装饰布等。此外，丙纶膜纤维可用作包装材料。2.1.4 低熔点纤维低熔点纤维用于热轧粘合中，由于比其他纤维熔点低受热很快熔融，使之纤维之间粘合，起到加固作用，主要是聚酯纤维。综上所
15、述根据纤维的规格、物理、化学性能和产品应该具有的性能，该产品所选用的纤维是涤纶和低熔点纤维，其中低熔点纤维为20%，聚酯纤维为80%，将其混合混合作为非织造合成革基布开发的原材料。2.2 产品设计与加工2.2.1 产品加工工艺流程 本实验采用针刺工艺生产线，该生产线的工艺流程：原料手扯混合开松混合铺网预针刺倒针刺主针刺热轧包内衬2.2.2 产品加工工艺原理2.2.2.1 原料开松与混合 称重式混合工艺路线: 开松的作用： 1）梳理纤维； 2）初步混合除杂。 开松的特点： 1）一般是由一对喂入辊及喂入罗拉组成； 2）锡林上装有脚钉和豪猪打手。2.2.2.2 梳理梳理的作用：彻底分梳混合的纤维原料
16、，使之成为单纤维状态，使除杂纤维原料中各种纤维进一步混合，进一步除杂，使纤维达到伸直状态减小产品的纵横向差距。2.2.2.3 铺网 铺网的目的: （1）增加出机纤网的重量； （2）改变出机纤网的幅宽； （3）改变纤维在单网中平行顺直情况； （4）提高成品均匀度。 交叉铺网的特点:（1）幅宽可调； （2）纤维交叉排列，产品的横强大于纵强； （3）表面有折痕。2.2.2.4 预针刺利用三角棱面带倒钩的刺针对纤网进行反复穿刺，使纤网中的纤维上下交错，并形成“销钉”结构，从而产生有一定强力的非织造产品。特点:（1）剥网板与托网板之间的距离较大，有利于蓬松纤网的喂入； （2）剥网板在入口处呈倾斜状，配有
17、导网装置； （3）针刺频率较低，动程较大； （4）针板植针密度较小，刺针较长较粗。2.2.2.5 倒针刺在经过预针刺的纤网的反面进一步进行针刺，使其蓬松的结构变得紧凑，并获得更高的强力。2.2.2.6 主针刺对进行过两道针刺的纤网继续针刺，以获得满足产品需求的强度。特点:（1）剥网板预托网板之间的距离较小； （2）针刺频率较高，动程较小； （3)针板植针密度较大，刺针较短； 4）针刺机结构变化多2.2.2.3 热轧热轧是利用加热的轧辊对产品进行热轧加工。热轧粘合是一个非常复杂的过程，包括纤网被压紧和加热、纤网产生形变和熔融、融融的聚合物的流动和冷却成型。主要为分热传递处理、形变过程、克莱帕伦效
18、应、流动过程、扩散过程。2.2.3 各工艺设备及主要参数设计2.2.3.1 各工艺设备 （1）开松机（WL-GK-A-500） 开松机（WL-GK-A-500）如图2-1所示，其内部结构图如图2-2 所示。在非织造生产流程中主要用于纤维原料的初步开松、混合和除杂工序 ，进料固定为2.36m/min,机器设备自动调整为间歇式喂料。图2-1开松机（WL-GK-A-500）外观图9图2-2开松机（WL-GK-A-500）结构图9（1-喂入帘 2-压辊 3-喂入罗拉 4-锡林 5-剥毛辊 6-风机 7-风筒）（2）给棉箱（WL-GK-D-500）如图2-3所示图2-3给棉箱外观及内部结构图9（3） 罗
19、拉式梳理机（WL-GS-A-500） 罗拉式梳理机（WL-GS-A-500）主要有以下特点： 梳理线少; 属于间歇式梳理，对长纤维损伤少； 基本没有短纤维排出，有利于降低成本； 利用工作辊进行分梳，剥取辊进行剥取、返回，对纤维产生分梳和混合作用，产量高。图2-4 罗拉式梳理机（WL-GS-A-500）外观图9图2-5罗拉式梳理机（WL-GS-A-500）9 （4）铺网机（WL-GP-B-800）本实验采用（WL-GP-B-800）四联式铺网机四联式铺网机对纤网只有托持和运输作用，铺网速度高时由于气流影响会造成薄网漂移，影响铺网质量。如图2-6所示图2-6四联式铺网机（WL-GP-B-800）9
20、（5）预针刺机（WL-GZ-C-800） 倒针刺机（WL-GZ-B-800） 主针刺机（WL-GZ-A-800）如图2-7所示图2-7针刺机（WL-GZ-800）9本实验产品共经过，预刺、倒刺、主刺，三道针刺工序，对纤维网反复进行穿刺。纤网在喂入预针刺机时十分蓬松，经过预针刺形成具有一定强力的纤网，再经到针刺机，对纤网进行反向穿刺，加深强力，最后经主针刺机形成符合标准的产品。 (6)热轧机 如图2-8所示图2-8 热轧机（WL-GP-800）9 2.2.3.2 设备工艺参数的设定表2-1 梳理机与铺网机参数设计锡林道夫进料上帘下帘丁帘频率Hz30251026264.8速度m/min8679.2
21、50.627.357.352.1表2-2 预针刺机参数针刺频率进料出料频率Hz2558速度m/min500刺/min0.4250.68 预针刺针刺深度设定为6.10mm，植针密度为1400枚/m,针刺密度计算如公式2-1所示：D=Nn/10000v (2-1)式中：D针刺密度，针刺数/cm2； N针板的植针密度，植针数/m； n刺针的针刺频率，刺/min； v纤网输出速度，m/min。 经计算，预针刺后试样针刺密度为188.24刺/cm2 表2-3 倒针刺机参数针刺频率进料出料频率Hz3558速度m/min700刺/min0.4250.68 倒针刺针刺深度设定为5mm，植针密度为2461枚/m
22、，针刺密度经计算为290.36刺/cm2 表2-4 主针刺机参数针刺频率进料出料频率Hz1558速度m/min300刺/min0.4250.68 主针刺针刺深度设定为4.2mm，植针密度为3000枚/m，针刺密度经计算为252刺/cm2 表2-5 热轧机参数上辊中辊下辊温度/190 190190速度m/min2020202.3 产品加工过程中出现的问题及解决方案2.3.1 产品定量偏差相同工艺参数条件下生产的产品定量会有一定偏差，出设备及工艺参数影响以外影响定量的主要因数在于纤维原料的均匀度及飞花现象。 因此工艺参数以外需保证纤维喂入均匀度，同时尽量减少飞花的产生。在原料喂入时，需要将原料尽可
23、能撕扯均匀。工艺参数设计方面，由于设计方案与实际生产有一定偏差，致使生产出来的产品不能完全符合设计要求，需多次操作，在实践中不断积累经验以实现最优化设计。2.3.2 飘网现象由于纤网带静电强烈，且由于采用四联式铺网，在气流的影响下容易造成飘网现象。对此本实验采用纤网整理平整的方法，提高铺网质量，尽量减少因飘网造成的损失，由于铺网机靠近窗户，应关闭窗户，或者在铺网机四周搭上帘子。2.3.3 针刺出机拥堵现象针刺工序过程当中在针板与牵伸罗拉之间纤网产生拥堵现象，主要原因是牵伸罗拉的速度慢，应加大针刺出料频率。第3章 产品测试与分析3.1 产品定量的测试 定量指单位面积的质量，单位：克每平方米（gm
24、）.根据GBT 24218.1-2009纺织品 非织造布试验方法第一部分 单位面积质量的测定标准进行测试10。试验要求在二级标准大气下，在试验距布端1m,距布边10mm左右,用直尺按2020裁取取样,并用电子天平测定其质量，计算成每平方米质量，测5块，并取平均值。表3-1预针刺后试样克重12345克重 g/222.5227219216225.5平均克重为:223.4g/。表3-2倒针刺后试样克重12345克重 g/211.5207209213209.5平均克重为:209.7g/。表3-3主针刺后试样克重12345克重 g/208.5207209206205.5平均克重为:206g/。表3-4热
25、轧后试样克重12345克重 g/203.5202201200201.5平均克重为:202g/。3.2 产品厚度的测定 厚度指在承受规定的压力下的布的两表面间的距离。根据GBT 24218.1-2009非织造布试验方法：厚度的测定标准进行测试，每个测试5个值，取平均值10。表3-5预针刺后试样厚度12345厚度/2.812.932.702.562.45平均厚度2.76表3-6倒针刺后试样厚度12345厚度/1.911.831.801.761.85平均厚度1.79表3-7主针刺后试样厚度12345厚度/1.311.231.201.061.25平均厚度1.47表3-8热轧后试样厚度12345厚度/0
26、.91.121.131.061.05平均厚度1.083.3 测试结果分析（1）产品克重 产品所设计的定量为200g/，在预针刺后所测得的平均克重为223.4.g/，在倒针刺后所测得的平均克重为209.7g/，在主针刺后所测得的平均克重为206g/，在热轧后后所测得的平均克重为202g/，由于铺网机网帘和角钉帘的速度、与针刺机进料与出料的速度的影响直接关系到预针刺后的定量，这个数值还是很合理的，为了达到预定的克重要求在倒刺和主针刺的时候增大出料的速度，配合针刺频率与进料速度，对纤网进行牵伸，以满足要求。在主针刺后定量达到204g/，在热轧后达到200左右，实验还是很成功的。（2）产品厚度 产品所
27、设计的厚度为1，在预针刺后所测得的平均厚度为2.76，在倒针刺后所测得的平均厚度为1.79，在主针刺后所测得的平均厚度为1.47，在热轧后后所测得的平均厚度为1.08。（3）产品的硬度 通过目测和手感的检测，厚度达到了产品应该具有的要求，强度高，硬挺度好。第4章 结论4.1 本课题取得的主要结论本课题用聚酯纤维和低熔点纤维混合为原料，采用梳理成网机械加固针刺法生产出克重200 gm的针刺革基布，用作登山包背负系统内衬，由于内衬存在于包与人体接触的部分，要求具有良好的透气性、透湿性能，而且作为包内衬应该具有较高的强度的弹性。本课题主要查看资料，通过设计和实验室小型针刺设备参数的限定以及产品应有的
28、性能，从而确定出最佳的工艺参数，通过实践操作，生产出了符合要求的产品。这次理论与实践的结合，让我学习很多的知识，对以后的工作和发展起到很关键的意义。4.2 展望革基布在我国的人造合成革工业发展中起着举足轻重的作用，但目前国内生产的革基布还远远不能满足人造合成革工业的要求，在工艺技术、装备水平、产品质量及原料的选用上与国外相比还有很大差距。为了适应中国加入WTO以后的新环境，参与国际竞争，国内的革基布生产企业应加快技术创新和产业升级，不断调整产业结构，提高装备技术水平，以便在激烈的市场竞争中占有一席之地。参考文献1郭秉臣.非织造材料与工程学M.第1版，北京：中国纺织出版社，2010.2窦宝盛.针
29、刺合成革基布专用涤纶短纤维生产工艺探讨J-非织造布2005.3姚穆.纺织材料学M.北京：纺织工业出版社，1993.4王延熹.非织造布生产技术M.北京纺织出版社，1998.5钱程.陈龙敏.范丽红.人造合成革基布的生产现状与发展J-产业用纺织 品2005,23(1)6汪之光.针刺产品质量的讨论J.非织造布，2004,12(1)26-28.7刘丽芳.针刺工艺参数对非织造织物性能的影响J.纺织导报，2003(5).8邱长利,张丽霞.针刺革基布产品品质与工艺浅析J.纺织导报，2005.9张得昆.非织实验室，纺织科技网.10郭秉臣.非织造布的性能与测试M .北京：中国纺织出版社，2010(07).产品展示由于在热轧此工艺生产中，其他组先进行的热轧，用的是黑色丙纶纤维，热轧温度达到了190多摄氏度，丙纶纤维就粘到轧辊上了，在进行此产品热轧时产品表面就融入了丙纶纤维。 21