专稿：介绍国外非织造布的最新研究动向

据悉，日本的非织造布工业起始于1960年，当时的吴羽纺织公司（即现在的东洋纺织公司）从美国购入了一套干式非织造布制造设备，并开始生产1961年12月，日本进口了第一台针刺机。1962年3月，日本开始自行生产针刺机。此后，非织造布得到迅速发展，如今已是宇宙用材料中不可缺少的一部分。 假设将1999年度日本非织造布产量按制造方法分类，针刺法非织造布的产量最高，占30％；其次是化学粘合法非织造布；随后是纺粘型非织造布。按用途进行分类，工业用非织造布产量最高，占27％；其次是医疗和卫生用非织造布，服装用的非织造布仅占4％。 　 最近几年间，JICST所收录的非织造布领域的文献约有1600篇，关于非织造布的“报告”及“论文”，两者的数量相差不多。在“报告”中，“解说和市场调查”约占一半（46％），其次是“技术开发、新加工方法”，约占20％，评价、讨论以及利用非织造布的新制品的介绍各占同等数量（约10％）。在“研究论文”方面，与工学相关的研究论文约占60％（如加上土木方面的话，约为80％）。与工学相关的“基础”和“应用”的论文数的比例分别约为40％和60％。 国外非织造布的最新研究动向如下： 例如，把化学加工的黄麻（TJ）和黄麻与聚丙烯混纺的纤网制成针刺密度为80针/m2、120针/m2、60针/m2的针刺法非织造布，而全部的针孔密度的混纺非织造布的拉伸强度、模量比TJ非织造布高，但应力权弛引起的应力下降更为明显。再如在200℃以上的高温和2Mpa的高压下对芳香族聚酰胺类纤维（Nomex）的针刺法非织造布反复进行热压缩疲劳试验（在一个周期60min内最高达100次试验）。研究了刺针的形状对热压缩疲劳试验后非织造布压缩行为的影响，并详细考察了压缩回弹性和针孔截面积之间的关系。针孔截面积越大，沿厚度方向排列的纤维数越多，压缩回弹性越好。 研究结果表明，与疲劳压力相比，疲劳温度对非织造布的压缩行为的影响更大。如疲劳温度超过210℃，拉伸强度就减小，在260℃时约减少20％。这个结果表明，尽管耐热性芳香族聚酰胺类纤维的热分解温度是370℃，但若同时加热、加压的话，在热分解温度以下纤维也老化。随后将进一步研究了刺针的形状和针刺密度对拉伸特性的影响，认为针刺密度增加，针孔内针刺后残留的纤维数也增加。针刺密度达到600针/m2以上时，刺针可能将纤维切断，使拉伸强度下降。 　　相关专家还研究了定量、针刺密度、混合率（黄麻/聚丙烯）对以黄麻为基材的针刺法非织造布的强度、断裂伸长、结构的各向异性和压缩厚度的影响。得出以下结论：200针/cm2为最合适的针刺密度，这样得到的非织造布的结构最坚固。为了预测非织造布插入型±45°机械杂乱式成网的复合材料的刚性，Lee等提出的泊松比二元复合法则，得到了与实验值相近的计算值。也有人研究了针刺密度、针刺深度、黄麻的纤维长度和聚丙烯纤维的混纺率对100％的黄麻及黄麻与聚丙烯混纺的针刺法非织造布的力学特性的影响。发现与聚丙烯混纺的针刺法非织造布更蓬松、强度高且柔软。聚丙烯纤维机械杂乱式成网的非织造布比机械方向的非织造布的拉伸特性和弯曲特性好。而随针刺密度的增加，拉伸强度和断裂韧性提高。但是，弯曲、冲击、疲劳及耐磨性能下降。针刺密度越高，针刺毡的稳定性越好；丝络和针孔是最重要的部分，将纤维牵拉使纤维交络，使非织造布在纵、横、斜方向的强度增加等。 当然，应用图像解析法将能求得尼龙郑缩纤维纤网的针刺法非织造布、聚丙烯纤维的纺粘型非织造布以及纺粘型非织造布?熔喷法非织造布、聚酯纤维的纺粘型非织造布等非织造布中的纤维取向特性。他们使用纤网和纺粘型非织造布，利用两次扫描图像求得从非织造布各图像到背景的最小距离的距离变换的图像解析法，测定了非织造布纤维直径的分布状态。针刺法非织造布是纤维缠结形成的三元结构，并用图像解析系统能够解析了非织造布内的纤维的取向度和针刺密度的关系。 国外专家开发出了将图像解析软件、机械动力计和光传感器组合在一起的装置，并跟踪观察了由于聚酯纺粘型非织造布的拉伸而引起的非织造布结构的变化。通过进行各种参数的数学解析，取得了关于复杂的力学性能（屈服点等）的基本信息。也有些公司通过使用微波的纤维取向测定法测定了芳香族聚酰胺类纤维纸和预浸渍物的纤维取向，结果表明芳香族聚酰胺类纤维的线膨胀系数在长轴方向与短轴方向的比值和取向度（MOR）之间有很强的相关关系。还有个别公司人士研究了射流喷网非织造布。由于是通过高压水喷射（WJ）使纤维缠结，因此非织造布上残留有水流通过的孔的特殊结构。他们着重于研究改变非织造布和WJ的条件对细孔的孔径分布及感官特性（柔软度、风格）的影响。特别是一些科技人员开发了能实时详细掌握点粘合非织造布拉伸试验而引起的结构变化的装置。利用这个装置可以了解非织造布受到变形时内部纤维的取向和粘结点处的应力等的变化。 　　另外，以75％的聚酯纤维和25％聚酯复合纤维为混合纤网的原料，纤网直角排列（PLN）和纤网交差排列（CLN）的高蓬松性的非织造布的隔热特性。研究结果表明，由于PLN比CLN的压缩回弹性好，对于任意压缩力都能维持高的隔热特性；随着非织造布的压缩，热传导率下降，逐渐接近纤维自身的热传导率；纤度越粗，被压缩的非织造布的隔热性能越好。 最令人惊奇的是，非织造布在宇宙用材料上的应用也开始实施了，由于宇宙用的非织造布在特殊的极限状态的环境下使用，因此要求宇宙用的非织造布具有特异的性能。坂部等讨论了用于被加热到370℃-1200℃的航天飞机等的宇宙往复机的热防护系统，特别是应变缓冲材料的非织造布的应用。他们还研究了以耐热性芳香族聚酰胺纤维为原料的非织造布制品在高温下的拉伸强度和防水性、渗气特性、隔热性等普通制品所不具有的特殊性能。目前国外人士研究了在宇宙及行星制造的真空环境中进行舱外活动（EVA）的宇航服用的非织造布隔热材料的特性。他们在低轨道的高真空条件（10-5torr）、中等的真空条件（10-3torr）以及火星表面的真空条件（8torr）下的各个环境中进行实验，评价了热传导特性。 因此，今后我们更期待着具有新的非织造布的开发和应用。