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热气流穿透PE/PP非织造尿布材料工艺及性能研究

作　者: 吴劲松
导　师: 靳向煜
学　校: 东华大学
专　业: 纺织材料与纺织品设计
关键词: PE/PP 热气流穿透风压分形几何多孔介质平面导流性穿透性吸液性能
分类号: TS174
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

热气流穿透粘合非织造尿布材料(以下简称热风非织造材料)作为人们日常生活的必需品,其应用日益广泛。虽然国内外对于热风非织造材料的粘结热能变化、平面导流性有一定的研究,但从流体力学、传热学角度来分析纤维粘合热变化的研究目前鲜有报道,也缺乏从芯吸效应、分形几何角度探讨非织造材料这类多孔介质的穿透、平面导流性能的理论研究。本研究课题首先针对热气流穿透粘合的特殊加固工艺,从PE/PP双组分纤维的热性能出发理论探讨热气流穿透纤网粘结过程中能耗的变化,通过建立纤维受热模型,计算了单位重量纤网的理论吸热量,与实际加热能耗进行了比较分析;并举例模拟计算出了单位面积纤网在热气流加固过程中所受到的总的等效风压。其次,从热风非织造布的PE/PP纤维纤度和配比,成网工艺的凝聚比和复合叠网,加固冷却工艺的加热温度、加热时间、冷却温度入手分析,得出影响热风非织造尿布拉伸强力、平面平面导流性、穿透性三项性能的主要因素。拟定了平面导流性的评定指标及测试方法,通过以MD方向导流长度为长轴,CD方向导流长度为短轴,建立椭圆方程,以椭圆面积及长短轴比作为衡量纤网平面平面导流性能的指标。以20g/m~2的纯PE/PP纤网为例,理论计算椭圆面积,并与实际导流面积比较,论证了该评定指标的可行性。最后通过正交设计实验,以纵横向强力比为评定纤维排列结构的指标,分析了影响纤维排列四个因子(纤维纤度、凝聚比、冷却温差、面密度)的显著性。最后,从中空纤维PP芯吸角度计算了纤维的芯吸量,以及单位重量纤网(包含空气孔洞)总的吸液量,并与实际吸液量进行了比较分析。从分形几何理论角度,借用多孔介质初步计算了热气流穿透粘合非织造布的分形参数,对影响纤网吸液性能的因素作了初步分析,同时为今后从多孔介质材料角度来研究非织造布吸液性能提供了新的途径。实验结果标明:影响热风非织造布拉伸性能的诸多因素中,纤维纤度、加热时间和温度四个因子最为显著;而纤维纤度与凝聚比对纤维排列方向的调节作用最为显著。在一定范围内,纤维越细,凝聚比越小,加热时间长且温度高,非织造布拉伸强力越高。决定尿布材料的穿透和平面平面导流性的主要因素有纤维纤度及纤维的排列结构,以上层纤度较细纤网与下层纤度较粗纤网复合所得非织造尿布材料的平面平面导流性最好。以实验中风机功率取额定功率65%,热气流温度160℃为例,非织造布在热气流穿透加固过程中,单位面积纤网所受总的等效风压约为2.1Kpa;单位重量纤网所需要的理论吸热量较实际耗能少,主要是因为,不连续相的高孔隙率多孔介质的对流传热形式较为复杂,且熔融潜热和散热损耗难以计算。单位重量的纤网吸液量与其孔洞的分形参数有密切关系,其理论吸液量比实际要小是因为实际孔洞的不规则性,其结构和数量难以确定。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-10
第一章绪论  10-20
  1.1 非织造尿布材料的现状与工艺技术发展  10-12
  1.2 热粘合原理及所用纤维原料  12-13
  1.3 工艺流程及设备  13-19
  1.4 研究的内容和意义  19-20
第二章工艺设计及实验方法  20-35
  2.1 工艺设计  20-23
  2.2 纤维性能实验方法  23-28
  2.3 非织造尿布材料性能实验方法  28-35
第三章热气流穿透等效风压计算及粘合热分析  35-47
  3.1 吹风眼等效风压计算  35-40
  3.2 传导及对流机理介绍  40-42
  3.3 传热单元的提取及模型建立  42-44
  3.4 双组分纤维吸热量计算  44-46
  3.5 小结  46-47
第四章非织造工艺对PE/PP尿布材料性能影响  47-71
  4.1 非织造工艺对PE/PP尿布材料拉伸性能影响  47-56
  4.2 非织造工艺对PE/PP尿布材料穿透性能影响  56-61
  4.3 非织造工艺对PE/PP尿布材料平面导流性能影响  61-66
  4.4 纤维排列结构影响因素分析  66-69
  4.5 小结  69-71
第五章 PE/PP尿布材料吸液性能分析  71-80
  5.1 芯吸作用机理  71-74
  5.2 PP纤维芯吸量计算  74-75
  5.3 纤网吸液性能影响因素  75-76
  5.4 PE/PP纤网分形参数计算  76-79
  5.5 小结  79-80
第六章结论  80-84
  6.1 结论  80-82
  6.2 不足和展望  82-84
参考文献  84-88
发表论文  88-89
致谢  89

热气流穿透PE/PP非织造尿布材料工艺及性能研究

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