非织造布

非织造布

第一节 湿法非织造布简史

湿法非织造布技术是各种非织造布技术当中发展最早的，它的起源主要是基于传统的造纸技术，而造纸又是我国古代的四大发明之一，它对人类社会的文明和文化进步做出了巨大的贡献。早在公元105年东汉和帝时期，当时的宦官蔡伦任“尚方令”，即皇室手工业作坊负责人，以树皮、麻类、鱼网、破布等加水舀叩成浆造纸。从西汉到魏晋南北朝，开始利用楮皮、藤皮、枸皮等长纤维作造纸原料，出现了侧理纸、有色黄麻纸、凝光纸以及各种有色纸。到了唐朝以后，有了染色纸与施胶纸，而且还有了质量较好的宣纸，出现了手工生产湿法非织造布的雏形，从此以后，中国的造纸技术和丝绸、陶瓷一样传遍了世界五大洲。到了宋朝和清朝，仍然沿用唐宋旧法生产，清朝末叶，海禁大开，机制洋纸大举入侵，我国造纸事业一蹶不振，而在西方国家，不仅造纸业已进入了工业革命时代，如荷兰人于公元1750年发明了荷兰式打浆机，1804年第一台长网造纸机在英国问世等，而且在湿法非织造布生产领域中进行了机械化生产的探索。早在19世纪40年代，英国人MILBOURN先生发明了初始的斜网造纸机，而真正开始用于长纤维湿法非织造布生产的斜网造纸机或成型器是在日本，即用菲律宾马尼拉麻长纤维在斜网成型器上生产日本和纸。到了20世纪40年代和50年代，美国的DEXTER公司发明了斜网成型器生产袋泡茶用湿法非织造布。随着合成纤维的发明和广泛使用，它又被扩大到利用或掺和合成纤维生产各种长纤维特种纸，随着近代干法非织造布的兴起和走向市场，真正意义上的湿法与干法非织造布几乎同时发展并开始了它新的一页。

湿法非织造布的发展过程可以说与造纸、纺织、化工、机械、自动控制等行业的发展是密切相关的，原材料从单一的韧皮纤维已经发展到今天常用的合成纤维、复合纤维等功能性纤维;装备已从单一的圆网和单层斜网成型器，到开发出了双层和复合式斜网;从普通的接触式烘缸干燥发展到高效率的穿透式干燥和红外线干燥;工艺技术已从简单的长纤维造纸技术发展到具有特种功能、不同用途和系列的湿法非织造布，制造技术日趋成熟。发展至今，湿法非织造布已成为非织造布领域中不可缺少的一部分。

第二节 湿法非织造布的定义及与造纸的区别

一、湿法非织造布的定义

湿法非织造布又名湿法无纺布，其英文名为WET-LAID

NONWOVEN，寓意是以水作为介质的纤维成形的非织造形式，国际非织造布协会的定义是:“湿法成网是从水槽沉集、悬浮的纤维而制成的纤维网，再经固网等一系列加工而成的一种纸状非织造布。”通俗地讲，湿法非织造布是水、纤维或可能添加的化学助剂在专门的成形器中脱水而制成的纤维网状物，再经物理或化学处理及加工后而获得的某种性能的非织造布。

二、湿法非织造布与纸的区别

湿法非织造布起源于长纤维造纸技术，所以它沿用了许多造纸的工艺和制造设备，而且它与纸的外观和某种性能上十分相似，但是，由于近代非织造布技术的日新月异，不同领域或者交叉科学知识的应用，产品更趋于专业化和系列化，与传统造纸的区别越来越大。主要体现在以下几个方面:

1.纤维原料长度的区别。 一般造纸的纤维长度为1～3mm，而湿法非织造布所用纤维长度是5～10mm，最长的纤维可达20mm以上。造纸仅用纤维素纤维原料，而湿法非织造布可采用在其成形长度范围内的任何种类的纤维原料。

2.纤维间增强方式的区别。 由于造纸纤维采用纤维素纤维，抄造前纤维须经打浆，使纤维切断、帚化、纵向分丝、纤维表面微纤维化，使暴露在纤维表面的氢键量增多，而氢键之间的相互作用及链接，使纸页在成型干燥后，提高了纤维间的结合力，纸张的物理强度也由此而生。而对于湿法非织造布，如果有纤维素纤维存在，纤维间增强的方式与造纸相同，如果是非纤维素纤维成形，纤维加固是靠外加粘合剂完成，其原理与化学粘合固网方法相同。

3.纤维成形机理的区别。 造纸与湿法非织造布成形机理的相同之处在于，一是将纤维悬浮液变成湿纤维层，二是脱掉悬浮液中约95%以上的水分，这两个作用是相互依存和联系的，在脱水的过程中形成湿纤维层，在成形中进一步地脱水，最后达到使液态的纤维悬浮液变为固态的、均匀湿成形层。区别之处在于成形的浓度有高低，造纸的成形浓度一般在0.1%～0.5%之间，而湿法非织造布的成形浓度一般在0.01%～0.05%之间。湿法非织造布的脱水和成形几乎在流浆箱中同时进行，而造纸成形则主要靠流浆箱完成，脱水全靠网部进行。

4.最终成品性能的区别。 由于湿法非织造布的纤维比纸的长得多且靠粘合剂粘合加固、加强，不像造纸过程加有大量的填料，所以湿法非织造布在强度、柔软度、悬垂性等方面要比纸好，湿法非织造布多布感，少纸感，性能更接近纺织品。

第三节 湿法非织造布的主要优缺点

一、主要优点

1.生产速度高、产量大。 湿法非织造布的生产速度可达到300m/min以上，工作宽度可达到5m，是非织造布领域中生产速度最高的，特别适合大批量产品的规模化生产。

2.纤维种类的适应能力强。 不仅可以利用造纸的长纤维原料，而且可充分利用各种不同类型及规格的纺织短纤维。可适应长度一般在20mm以下的无法纺纱的天然纤维、化学纤维、特种木浆粕、棉浆粕等，这不仅可以作为化学纤维的补充，而且可作为粘合剂的辅助手段，以得到某种性能。

3.纤维结构和成网匀度好。 纤维在水中分散均匀，杂乱排列，三维分布。湿法成形的非织造布各向同性效果显著，大部分湿法非织造布产品的结构比纸蓬松，故特别适合过滤材料的特性要求。

4.生产品种多、应用领域广阔。 由于原材料选用的范围广，设备几乎能适应10～200g/m范围内的非织造布领域，加上各种方式后加工工艺的应用，使它不仅能适用于大宗产品的生产，而且品种多样。

二、主要缺点

1.一次性投入大，工艺流程复杂，对原材料及成品的输送和存放，操作、质量控制要求较高。

2.配套工程要求高，轻度环境污染不可避免，生产过程需消耗大量的水、电、气等，白水处理系统、污水处理系统也不可缺少。

3.由于工艺流程长，更换品种时间长，适合于大批量连续生产，同一设备上经常性更换品种的灵活性不如干法非织造布。

第四节 湿法非织造布的分类及其应用领域

湿法主要有斜网、圆网和其他成形网方式。由于其用途的特殊性和多样性，本书将按用途介绍其不同的类型和应用领域。

一、食品工业

茶叶过滤、咖啡过滤、抗氧剂和干燥剂的包装、人造肠衣、高透气度滤嘴棒成型材料等。

二、家电工业

吸尘器过滤袋、电池隔离膜、空调过滤等。

三、内燃机及建材工业

各种内燃机（飞机、火车、船舶及汽车）的空气、燃油和机油过滤及建筑防护基材等。

四、医疗卫生行业

手术服、口罩、床单、手术器械的包覆、医用胶带基材等。

复习题

1．湿法非织造布的定义是什么？

2．湿法非织造布与造纸有哪些不同？

3．湿法非织造布的有缺点是什么？

4．湿法非织造布的应用领有哪些域？

第二章 湿法非织造布原料

第一节 纤维原料的选用

湿法非织造布的原料主要包括纤维原料和化学粘合剂。由于湿法非织造布对纤维原料的处理是依靠纤维在水中的分散与悬浮，完全不同于干法非织造布的开松与梳理过程，因而湿法非织造布生产对纤维原料的要求便不像干法那样严格。理论上讲所有一切可称之为纤维的固形物质，只要能（或经过适当处理）在水中均匀分散与悬浮，均可作为湿法非织造布的纤维原料。在湿法非织造布中，粘合剂的作用非常重要，其种类非常丰富，湿法非织造布的强度主要靠它提供。纤维原料的选用因湿法非织造布以水为介质，要求纤维能在水中均匀分散，不易絮凝和成团，在整个输浆和成网中都应良好悬浮。

有很多因素影响纤维在水中的分布状态，其中主要有以下几点:

一、纤维的长细比

纤维的长细比是指纤维的长度和其径向最大尺寸之比。长细比越大，纤维在水中越难分散，越易成团。通常纤维长度、细度有如下关系:

切断长度（mm）=5×(旦)1/2

二、纤维的长度分布

纤维的长度分布越窄，在同样条件下越易于对纤维控制，使纤维较易分散;同时应极力避免尽管是少量但却过长的纤维出现，如化学纤维切断过程中的连刀料等，过长纤维在纤维分散过程中起纤维桥的作用，将本已分散开来的纤维又纠缠在一起。

三、纤维的湿模量

纤维的湿模量越大，其在水中的刚度越大，越易分散，如玻璃纤维、碳纤维等较易于湿法成网。

四、纤维的卷曲度和类型

纤维的卷曲度越大、卷曲的类型越复杂，纤维间越易纠缠，在水中越难分散，三维立体卷曲的纤维很难分散。 五、纤维的化学结构与表面状态

纤维的化学结构主要是指纤维分子与水的结合性能，结合性能越强，纤维的吸湿越好，纤维在水中的润涨能力越强，纤维的分散性越好。纤维的表面状态主要指纤维的表面摩擦性能，纤维表面摩擦系数越大，纤维越易纠缠，在水中越难分散。可以对纤维进行适当的表面处理，或在成浆中加入吸湿剂、分散剂等，以改善纤维的分散性能;亦可加入适当助剂，提高水的粘度，固定纤维并阻止其相互纠缠。纤维能否在水中均匀分散和良好悬浮还取决于纤维在水中的浓度。显然越难分散的纤维，其浓度应越低，用水量越大。经过试验，成网时，允许纤维浆的浓度和纤维长细度有以下关系。

设成网浓度为C，纤维细度为D（dtex），纤维长度为L（mm），纤维的用量为G（g），用水量为W（L3 ），则: C=D/L2，

又知C=G/W，当纤维的长度增加，则C要降低，即用水量加大，这有一定的限度，水源、输送管道和泵的功率等方面都受影响，所以湿法非织造布加工纤维的长度受到一定的制约，长度一般应在30mm以下。

第二节 常用纤维原料

湿法非织造布所用的纤维原料几乎与造纸工业类似，包括纤维素纤维、矿物纤维、化学纤维或其他特种纤维。世界各国非织造布所用纤维随各国的资源不同、产品的最终用途不同、采用的设备不同而没有统一的标准，但大部分还是以纤维素长纤维为主。

一、纤维素纤维

造纸用纤维素纤维属于植物纤维的一种，由于其在湿法非织造布中占有特殊的地位，因而在此单独加以阐述。顾名思义，造纸用纤维素纤维是造纸工业的传统原料，它像所有植物纤维一样，是不同长短度的混合物，它是用一年生草本