射流喷网技术我国俗称水刺法,用于非织造布的粘合已有25年以上历史。1995年,美国的Messre.BBA公司开发出了Interspun工艺,并为此申请了专利。该工艺,通过水喷射来对织物表面进行处理,可以对织物的结构与性能有积极的影响。
与非织造布粘合的射流喷网技术中自由移动的单根纤维受到高能量水喷射作用的情况不同(图1),机织及针织物中的纤维被牢牢地结合在纱线中,导致内部结构的明显改变。
1998年,BBA公司与Fleissner公司签署了一项合作协议,授权Fleissner公司为此项技术的独家机器供应商。
因此,由Gerold Fleissner开发用于非织造布水力编织领域内喷水体系的多年经验,现在已经能够理想地应用于织物处理。对织物处理将具有长期影响的Aqua Tex体系已经被人们认为是织物染整中的一种新方法了。
经此处理的织物除了提高产品的质量外,还有降低成本、节省能源、对环境友好,减少织物工艺流程等功能。
为此对AquaTex技术作一概要介绍。
1.水力的缠结原理
"Aqua Tex"(水刺射流喷网)加工线(图1)主要由一排直径为0,lmm叼·5mm喷射孔喷出的连续水流组成的水帘,喷射间距40孔/英寸-80孔/英寸,高达2OMpa(2OObar)的水压,和以200m/s的高速喷击处理织物。织物在多孔传送带或多孔滚筒上被传送至水帘下方。同时织物上的水分必须抽吸除去,再通过一只水/气分离器和多步过滤体系重新循环到高压泵里。
在此过程中,一部分水(视织物类型而定,在3%~5%之间)被连续地加入,作为新鲜水,用以补偿由于织物湿汽蒸发,空气/水分离器中水滴的丧失,过滤体系中复洗水的损失。
通过高能量水对织物的冲击,纱线松散,单根纱上的纤维或者相邻纱线间的纤维松散端就缠结起来。
这个看似简单的工艺,实际上是一个极其复杂的过程。
当水被压入很细小的喷射孔时(图2),由于喷射孔的湍流
在水处理过程中,织物由传送带或者滚筒(图3)在下次水喷射之前将过剩的水在一个真空槽中吸干。在用水喷射冲击织物的过程中,织物表面太多的水将造成不均匀的效应或称莫尔效应。真空槽与此同时也将织物保持在原位。真空槽被直接安放在喷射水帘的下方,以便织物获得有效的效果。
在获得适宜效果及最佳的效率时,机器本身有许多决定性的因素。
——孔径
——孔排列
——喷射头隔距
——喷射头构形,亦即单排或多排
——槽的几何形状
——喷射孔构造
——喷射角
——水出口到织物的距离
——传送带及滚筒的设计,例如金属丝、纬纱、经纱的织造,可渗透性,组成(金属/塑料)
——真空度
——除水效率
同样,工艺中的可变因素对最终结果也起块定性作用。例如:水压、生产速度、喷孔数目、单面喷射、双面喷射、织物张力。同样也不可以忽视对织物及其性能的影响,每种织物都要求专门的机器设备,这是技术核心的一部分,并且连同工艺一起提供。
如果对织物的性能很熟悉,并且对织物结构与射流喷网工艺之间的关系很清楚,那么对工艺的控制和最优化就变得相当容易了。织物类型和工艺参数之间的关系,FIeissner公司有一条连续的生产线(图4),供使用lnterspun Aqua tex技术的用户用他们自己的织物来试验。
以下织物数据将影响增强效果;
——纤维(长度、线密度、卷曲、湿效率、模具、整理、类型)
——纱线(捻度、纺纱装置、重量、单股或合股)
一织物组织(平纹、斜纹……),经纱及纬纱根数,总的覆盖率,整理效果。
Aqua Tex体系适合于各种类型的细纱(短纤或长纤)织物。各种类型的纤维,无论是合成纤维还是天然纤维,都可用该工艺处理。
在织物(尤其它的经纱支数)和
为了确保均一的效果,对整个织物表面的每侧用冲击水喷射必须覆盖达150%,这在连续操作过程中将通过一排排相应的喷射头来实现(图5);当喷射头有限,且为间歇式生产时,织物需多次往复来实现这种处理效果(图6)。
2.喷射头的能量
纺织材料结构和性质的变化取决于下列响影因素:喷水孔的冲击力,喷射水在织物单位表面的停留时间,且随织物的传送速度、喷射头的数目和纺织品结构与性质而异。决定纺织材料新性质的基础是所谓的比能量输入。这就是由水的喷射而导入每千克织物的能量。
下列方程说明了相互关系:
每个喷射头的冲击力:
N=p·V·l0-3(kW)………………………………………………(1)
式中;p(N/m2)一一喷射头的压力;
V(m3/s)一一流速。
每个喷射头的能量输入
E=p·V·l0-3/m(KWh/Kg)………………………………(2)
式中;m(kg/h)一一织物的通过质量。
每个喷射头的总能量输入
式中;i=1…n一一喷射头的个数;
g(kg/m2)——织物的单位面积重量;
v(m/min)一一生产速度;
WB(m)一一织物幅宽。
总能量输入可通过单个喷射头的压力和生产速度来改变。流速是在不同压力阶段经过多次试验而确定的,而且取决于喷射孔的直径和每英寸喷射孔的数目。图7表明1m有效幅宽和间距为40孔/英寸下,水流速率V(L/min)与压力和喷射孔径的函数关系。
冲击力与压力及喷射孔直径的函数关系示于图8。在给定的压力下,冲击力随着喷射孔直径的增大而升高。图9表明不同
喷射孔直径下和每米幅宽,织物受到的冲击力与水压的关系曲线的差异情况。可看出,在喷射孔直径大和低水压情况下,可以获