不锈钢纤维非织造材料水刺工艺的研究

摘要

本课题采用水刺法加工不锈钢纤维非织造材料，与针刺法加工工艺相比，水刺法属于柔性加工。因为水是液体，液体的内聚力小于固体，因此在加工过程中不锈钢纤维不会受损伤，避免了在水刺过程中纤维的再次断裂。
　　 详细测试了不锈钢纤维的长度、细度及拉伸断裂强力和初始模量等物理性能。通过与涤纶纤维进行对比，发现不锈钢纤维的断裂强度和初始模量都高于涤纶纤维。采用Rando气流成网机对不锈钢纤维进行气流成网，最终获得三种不同面密度的不锈钢纤网。研究得出，随着不锈钢纤网面密度的增加，纤网的平均孔径值呈下降趋势，而最大孔径值和孔隙率呈增加趋势。
　　 对不锈钢纤网进行水刺法加固。改变工艺参数：水刺压强、输网速度和水刺道数，研究各工艺参数对不锈钢纤维非织造材料的面积变化率、拉伸断裂强力、孔径和孔隙率等性能的影响。试验证明：随着水刺压强的增加，不锈钢纤维非织造材料的面积变化率和平均孔径值都是先减小再增加，拉伸断裂强力值先增加再减小；输网速度的增加使不锈钢纤维非织造材料的拉伸断裂强力值减小，平均孔径值增大；水刺道数的增加使不锈钢纤维非织造材料的拉伸断裂强力值增加，平均孔径值减小，但是随着水刺道数继续增加，作用逐渐变小。三个参数对不锈钢纤维非织造材料的孔隙率都有一定影响。水刺压强和水刺道数这两个工艺参数中存在明显的工艺临界点，且该临界点与纤网的面密度相关。
　　 以水刺压强、输网速度、水刺道数为影响因子设计正交试验，以断裂强力值和平均孔径值为参考指标，做极差分析优化水刺工艺。所得最佳工艺是：水刺压强120bar，输网速度10m/min，水刺道数4道。
　　 水刺法加固不锈钢纤网与色金属行业采用的无氧氛围烧结工艺相比，在工艺方式和生产速度方面都占有优势，减少了能源的消耗。另外，我们发现，水刺压强较低的时候，不锈钢纤维网有被水柱冲开的现象发生（所得不锈钢纤维非织造材料尺寸增加）。因此可以利用这一现象，考虑对使用过的不锈钢纤维过滤产品进行反冲，以达到产品的循环利用，降低对能源的消耗和对环境的污染。

目录

文摘

英文文摘

第1章 引言

1.1 不锈钢纤维及其应用

1.2 不锈钢纤维过滤材料的制备及其发展

第2章 本课题的研究目的和内容

2.1 研究目的

2.2 研究内容

第3章 不锈钢纤维网的制备及其性能

3.1 不锈钢纤维

3.2 不锈钢纤网的制备及其性能

3.3 小结

第4章 不锈钢纤网的水刺试验及其成品性能

4.1 水刺压强试验

4.2 输网速度试验

4.3 水刺道数试验

4.4 不同纤网的水刺压强试验

4.5 不同纤网的输网速度试验

4.6 不同纤网的水刺道数试验

4.7 小结

第5章 正交试验

5.1 结果与讨论

第6章 结论

参考文献

附录1

附录2

在读硕士学位期间发表的学术论文

致谢