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非织造史

/history of nonwoven/
最后更新 2024-12-05
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研究非织造材料和技术的发展史。

英文名称
history of nonwoven
所属学科
科学技术史

非织造技术是一门源于纺织,但又超越纺织的材料加工技术。非织造布生产技术由于工艺流程短、产品原料来源广、成本低、产量高、产品品种多、应用范围广等优点,获得飞速发展,并被誉为继机织、针织之后的第三领域。非织造材料生产技术综合了纺织、化工、造纸、塑料、化纤、染整等工业技术,根据最终产品的使用要求,经科学的、合理的结构设计和工艺设计,可加工出工业、农业、国防等行业所需的产品。

非织造材料的起源可追溯到几千年前出现的树皮布和毡制品。曾经广泛分布于世界热带和亚热带地区的树皮布制衣是人类文明进步的象征。树皮布是将树皮纤维湿润后长时间拍打,使韧皮纤维交错在一起成为片状的树皮布料。古代游牧民族在生活实践中发现并利用动物纤维的缩绒性,将动物毛发如羊毛、骆驼毛加水、尿或乳清等通过脚踩、棒打等机械作用使纤维之间互相缠结,来制作毛毡。现代的短纤维针刺法非织造布是古代毡制品的延伸和发展。

公元前2世纪,中国人受漂絮的启发发明了大麻造纸。这种漂絮和造纸的技术与现代湿法非织造工艺原理非常接近。宋代、清代文献都有对平板茧的记载,利用家蚕吐丝而直接成网,从原理上讲,平板茧类似于现代的纺丝成网法非织造布。

根据非织造学的工艺理论和产品的结构特征,非织造的成网技术可以分为干法成网、湿法成网和聚合物挤压成网。纤网的加固工艺可以分为机械加固、化学黏合和热黏合3类。

现代非织造工艺技术最早出现于19世纪70年代,英国的W.拜瓦特(William Bywater)制造了世界上第一台针刺机,产品很窄。20世纪初,拜瓦特公司对针刺机做了不断的改进,越来越多的针刺产品出现在市场上。1948年,J.亨特(James Hunter)在美国设计了针刺机,1957年亨特公司对针刺机主轴传动偏心轮平衡机构做了改进,进一步提高了机器速度和生产效率。20世纪60年代,奥地利菲勒尔(Fehrer)公司制造出了世界上第一台组合式全封闭传动机构的高速针刺机,使针刺机的速度首次达到1000转/分。1995年国际纺机展上,德国迪罗(Dilo)公司展出的HSC针刺机速度超过了3500转/分。20世纪60年代后,迪罗公司和菲勒尔公司生产的针刺设备几乎代表了世界针刺设备的最高水平。中国针刺技术与针刺装备水平虽与国际上有较大差距,但发展迅速。随着针刺技术的发展,针刺产品已从早期的垫子扩展到工业、农业、医疗等多个应用领域。

缝编技术系德国H.毛豪尔斯伯格(Heinrich Mauhalsberg)发明,于1949年申请专利技术,1954年第一台缝编机投入生产。20世纪60年代后,缝编法非织造布技术得到迅速推广,德国马里莫(Malimo)缝编机得到广泛应用。

水刺法又称为射流喷网法。20世纪60年代,美国杜邦(Dupont)公司和切可比(Chicopee)公司开始研发。1974年,杜邦公司完成世界上第一条水刺生产线。1981年,切可比公司水刺生产线投产。1985年,芬兰苏米能(Suominen)公司的水刺生产线投产。由于水刺技术具有无污染,不损伤纤维,产品手感好的特点,水刺技术虽起步较晚,但发展迅速。

1942年,美国一家公司生产出了几千码化学黏合的非织造材料,命名为“无纺布”(Nonwoven Fabrics)。

干法造纸技术在造纸行业中早已有人进行过研究。到20世纪50年代,西欧与美国才着手于具体的干法造纸非织造布研究工作。丹麦的克罗伊尔(Kroyer)发明了采用气流技术使木浆短纤维成网的方法,尼罗(Niro)公司对克罗伊尔的干法造纸气流成网技术进行了推广。

早在19世纪40年代,英国人发明了初始的斜网造纸机,而日本最早应用长纤维在斜网成型器上生产日本和纸。20世纪50年代末,利用传统低速造纸机改造成的湿法非织造成网机,开始生产湿法非织造布。湿法非织造布发展至21世纪,已成为非织造布领域中不可缺少的一部分。

20世纪50年代初,美国海军实验室首先进行聚合物成网的研究,但是当时的纺丝成形技术还未达到所要求的水平。50年代末,美国杜邦公司和德国百得补(Freudenberg)公司开始对纺丝成网法进行工业化生产的研究,60年代中期,纺丝成网非织造布技术开始在欧美得到推广。60年代末至70年代初,由于纺丝成网非织造布在妇女卫生巾包覆材料、地毯基布和土工布方面的大量应用,促使纺丝成网非织造布成为发展最快的非织造布品种。70年代初,美国成功地生产出了超细纤维,并实现了熔喷非织造布的商业化生产。20世纪90年代初期,美国杜邦公司还开发了闪蒸法非织造布生产技术,已投入工业化生产。

非织造布工业现代化生产大致分以下几个阶段。

从20世纪40年代初到50年代中期,为非织造工业的萌芽期。非织造设备大多利用已有的纺织设备或进行一些适当的改造,使用的纤维原料以纺织厂下脚纤维、再生纤维等为主,产品以厚型的絮垫类为多见。当时仅美国、英国、德国等少数国家有非织造材料的研究和生产。

从20世纪50年代末到60年代末,非织造工业开始向商业生产转化。1961年全世界非织造材料的产量仅4万吨左右,而60年代末产量迅速增长到20万吨左右。这一阶段非织造技术以干法为主,湿法为次,并开始大量使用化学纤维。非织造工业成为纺织工业的新分支,非织造材料的研究和生产主要有美国、西欧、日本等。

从20世纪70年代初到80年代末,是非织造工业发展的重要时期,非织造技术取得许多突破,非织造材料产量持续增长,应用领域迅速扩大。在此期间,聚合物挤压成网法成套生产线诞生,水刺非织造产品的商业化生产获得成功,非织造工艺中开始使用各类特种化纤,如低熔点纤维、热黏合纤维、双组分纤维、超细纤维等。这一阶段,非织造不再是从纺织工业中派生出来的新分支的概念,开始成为一个建立在石油化工、化纤工业、塑料化工、精细化工、造纸工业等基础上的新兴产业,非织造材料的新生产技术迅速从美国、欧洲、日本等地扩大至东亚、南美、东南亚等地。

自20世纪90年代以后,非织造工业在全世界得到大发展。非织造企业通过兼并、联合、重组和发展,技术更加先进,设备更加精良,生产能力和产量均得到大幅提升。中国也掀起了发展非织造材料的浪潮,成为世界上最大的非织造布生产国、消费国和出口国。

  • HARRIS J.5000 years of textiles.London:British Museum press,1995.
  • 王延熹.非织造布生产技术.上海:中国纺织大学出版社,1998.
  • 郭秉臣.非织造布学.北京:中国纺织出版社,2002.

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