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多孔材料對(duì)水刺非織造布纖維運(yùn)動(dòng)軌跡及性能的影響
水刺加固工藝是一種獨(dú)特的非織造纖維網(wǎng)固結(jié)工藝,其發(fā)展歷史較短,發(fā)展速度較快。在國(guó)家轉(zhuǎn)型升級(jí),提高產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的背景下,水刺非織造行業(yè)技術(shù)門(mén)檻高,發(fā)展穩(wěn)定。目前水刺固結(jié)工藝的基礎(chǔ)理論研究較為薄弱,限制了水刺工藝的改進(jìn)和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。在水刺固結(jié)工藝中托網(wǎng)簾是影響纖維纏結(jié)和水刺非織造材料性能的重要因素,各種參數(shù)的托網(wǎng)簾在水刺工藝中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。在該背景下,本課題介紹了一種觀(guān)察纖維運(yùn)動(dòng)軌跡的方法,對(duì)水刺固結(jié)工藝中多孔托持材料的各項(xiàng)參數(shù)和纖維間纏結(jié)效果關(guān)系進(jìn)行分析,為水刺工藝托網(wǎng)簾的選擇提供理論依據(jù),以生產(chǎn)出多功能高附加值的水刺非織造材料。為了深入了解多孔托持材料的性能對(duì)纖維運(yùn)動(dòng)軌跡以及非織造材料性能的影響。本課題在文獻(xiàn)查閱、自制樣品、實(shí)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)做了以下工作：
第一,試制纖維軌跡觀(guān)察試樣,試樣需要符合3個(gè)條件。1、纖維的運(yùn)動(dòng)軌跡能夠保留在試樣中。2、能夠清楚地觀(guān)察到示蹤纖維。3、制樣過(guò)程中纖維不能產(chǎn)生相對(duì)位移。
第二,對(duì)不同多孔托持材料作用的復(fù)合試樣中的纖維軌跡對(duì)比分析,分析多孔托持材料各項(xiàng)性能對(duì)纖維軌跡的影響。
第三,對(duì)不同多孔托持材料作用的水刺非織造材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行分析。本論文通過(guò)以上研究,得出以下結(jié)論：(1)通過(guò)觀(guān)察試樣俯視圖中示蹤纖維的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)現(xiàn)1、剛性較大的多孔托持材料對(duì)水針的反射更為強(qiáng)烈,因此對(duì)纖維穿插糾纏的效果更為明顯。2、對(duì)于孔徑大小相同,目數(shù)不同的多孔托持材料,小目數(shù)多孔托持材料交叉區(qū)域面積大,其反射水針多,水針攜帶一大束纖維發(fā)生穿插纏結(jié),纖維排列緊密；而大目數(shù)目多孔托持材料交叉區(qū)域面積比小目數(shù)多孔托持材料的小,其反射水針少,小束纖維互相纏結(jié),纖維排列松散。3、多孔托持材料中扁平狀的絲線(xiàn)對(duì)水流的反射多為正反射,反射效果比圓柱狀的絲線(xiàn)更為強(qiáng)烈。(2)通過(guò)觀(guān)察粘膠纖維和噴膠棉復(fù)合試樣截面圖中示蹤纖維的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)現(xiàn)：1、纖維沿著厚度方向的穿插糾纏主要是靠直射水流的作用。2、在直射水流的作用下,沿著厚度方向自上而下,纖維的套圈結(jié)構(gòu)由多變少,纖維自由端由少變多。3、在反射水流的作用下,MD方向上纖維之間的纏結(jié)多為纖維固有的抱合力纏結(jié)和在其基礎(chǔ)上的多點(diǎn)纏結(jié),CD方向上的纖維之間的纏結(jié)多為U形纏結(jié)和在其基礎(chǔ)上的多點(diǎn)纏結(jié)。(3)通過(guò)對(duì)不同多孔托持托持材料作用得到非織造材料的基本性能進(jìn)行測(cè)試,發(fā)現(xiàn)多孔托持材料的孔隙率對(duì)纖維網(wǎng)的厚度和透氣率有一定的影響,且多孔托持材料的孔隙率越大,纖維網(wǎng)的厚度越小,透氣率越大。同時(shí)對(duì)非織造材料的拉伸性能的測(cè)試并結(jié)合纖維的運(yùn)動(dòng)軌跡分析發(fā)現(xiàn)：MD方向上的纖維數(shù)量較多,纖維伸直度好,纖維之間的纏結(jié)多為纖維固有的抱合力纏結(jié)和在其基礎(chǔ)上的多點(diǎn)纏結(jié)。CD方向上的纖維之間的纏結(jié)多為U形纏結(jié)和在其基礎(chǔ)上的多點(diǎn)纏結(jié)。因此非織造材料在MD方向上的斷裂強(qiáng)力較CD方向大,而MD方向上斷裂伸長(zhǎng)率較CD方向小。多孔托持材料的材質(zhì)、目數(shù)、結(jié)構(gòu)都是通過(guò)影響纖維排列的緊密度來(lái)影響水刺非織造材料的拉伸性能。剛性較大的多孔托持材料對(duì)水針的反彈明顯,纖維排列較為松散,穿插糾纏效果好。目數(shù)較大的多孔托持材料,其反射水針少,小束纖維相互纏結(jié),纖維排列松散,纏結(jié)效果較好。扁平狀的絲線(xiàn)對(duì)水流的正反射多,纖維穿插糾纏效果較圓柱形絲線(xiàn)好。
第一,試制纖維軌跡觀(guān)察試樣,試樣需要符合3個(gè)條件。1、纖維的運(yùn)動(dòng)軌跡能夠保留在試樣中。2、能夠清楚地觀(guān)察到示蹤纖維。3、制樣過(guò)程中纖維不能產(chǎn)生相對(duì)位移。
第二,對(duì)不同多孔托持材料作用的復(fù)合試樣中的纖維軌跡對(duì)比分析,分析多孔托持材料各項(xiàng)性能對(duì)纖維軌跡的影響。
第三,對(duì)不同多孔托持材料作用的水刺非織造材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行分析。本論文通過(guò)以上研究,得出以下結(jié)論：(1)通過(guò)觀(guān)察試樣俯視圖中示蹤纖維的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)現(xiàn)1、剛性較大的多孔托持材料對(duì)水針的反射更為強(qiáng)烈,因此對(duì)纖維穿插糾纏的效果更為明顯。2、對(duì)于孔徑大小相同,目數(shù)不同的多孔托持材料,小目數(shù)多孔托持材料交叉區(qū)域面積大,其反射水針多,水針攜帶一大束纖維發(fā)生穿插纏結(jié),纖維排列緊密；而大目數(shù)目多孔托持材料交叉區(qū)域面積比小目數(shù)多孔托持材料的小,其反射水針少,小束纖維互相纏結(jié),纖維排列松散。3、多孔托持材料中扁平狀的絲線(xiàn)對(duì)水流的反射多為正反射,反射效果比圓柱狀的絲線(xiàn)更為強(qiáng)烈。(2)通過(guò)觀(guān)察粘膠纖維和噴膠棉復(fù)合試樣截面圖中示蹤纖維的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)現(xiàn)：1、纖維沿著厚度方向的穿插糾纏主要是靠直射水流的作用。2、在直射水流的作用下,沿著厚度方向自上而下,纖維的套圈結(jié)構(gòu)由多變少,纖維自由端由少變多。3、在反射水流的作用下,MD方向上纖維之間的纏結(jié)多為纖維固有的抱合力纏結(jié)和在其基礎(chǔ)上的多點(diǎn)纏結(jié),CD方向上的纖維之間的纏結(jié)多為U形纏結(jié)和在其基礎(chǔ)上的多點(diǎn)纏結(jié)。(3)通過(guò)對(duì)不同多孔托持托持材料作用得到非織造材料的基本性能進(jìn)行測(cè)試,發(fā)現(xiàn)多孔托持材料的孔隙率對(duì)纖維網(wǎng)的厚度和透氣率有一定的影響,且多孔托持材料的孔隙率越大,纖維網(wǎng)的厚度越小,透氣率越大。同時(shí)對(duì)非織造材料的拉伸性能的測(cè)試并結(jié)合纖維的運(yùn)動(dòng)軌跡分析發(fā)現(xiàn)：MD方向上的纖維數(shù)量較多,纖維伸直度好,纖維之間的纏結(jié)多為纖維固有的抱合力纏結(jié)和在其基礎(chǔ)上的多點(diǎn)纏結(jié)。CD方向上的纖維之間的纏結(jié)多為U形纏結(jié)和在其基礎(chǔ)上的多點(diǎn)纏結(jié)。因此非織造材料在MD方向上的斷裂強(qiáng)力較CD方向大,而MD方向上斷裂伸長(zhǎng)率較CD方向小。多孔托持材料的材質(zhì)、目數(shù)、結(jié)構(gòu)都是通過(guò)影響纖維排列的緊密度來(lái)影響水刺非織造材料的拉伸性能。剛性較大的多孔托持材料對(duì)水針的反彈明顯,纖維排列較為松散,穿插糾纏效果好。目數(shù)較大的多孔托持材料,其反射水針少,小束纖維相互纏結(jié),纖維排列松散,纏結(jié)效果較好。扁平狀的絲線(xiàn)對(duì)水流的正反射多,纖維穿插糾纏效果較圓柱形絲線(xiàn)好。
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