關(guān)于不銹鋼纖維及其功能性紡織品的研究_能源/化工_工程科技_專業(yè)資料。不銹鋼纖維一般是指以304、304L或316、3l6L等不銹鋼為基材,經(jīng)特殊工藝加工而成的直徑在10μm以下的軟態(tài)工業(yè)用材料。不銹鋼纖維是純金屬纖維,較鎳、銅、鋁等其它金屬纖維在可紡性、使用性、經(jīng)濟(jì)性等方面有明顯的優(yōu)越性。不銹鋼金屬的纖維化技術(shù)始于20世紀(jì)60年代中期,首先由美國(guó)進(jìn)行開(kāi)發(fā)與研究,到70年代末已在紡織、石油、化工、軍事、航空、通訊、電力等許多領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。

　　關(guān)于不銹鋼纖維及其功能性紡織品的研究 不銹鋼纖維一般是指以 304、304L 或 316、3l6L 等不銹鋼為基材, 經(jīng)特殊工藝加工而成的直徑在 10μm 以下的軟態(tài)工業(yè)用材料。不銹鋼 纖維是純金屬纖維,較鎳、銅、鋁等其它金屬纖維在可紡性、使用性、 經(jīng)濟(jì)性等方面有明顯的優(yōu)越性。不銹鋼金屬的纖維化技術(shù)始于 20 世紀(jì) 60 年代中期,首先由美國(guó)進(jìn)行開(kāi)發(fā)與研究,到 70 年代末已在紡織、石 油、化工、軍事、航空、通訊、電力等許多領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。應(yīng) 兵器工業(yè)部要求,我國(guó)于 1979 年開(kāi)始,由河北省紡織研究所用進(jìn)口的不 銹鋼纖維進(jìn)行試紡試織,研制黑火藥生產(chǎn)用防靜電過(guò)濾布。經(jīng)過(guò)冶金、 紡織、兵工、電力等不同部門(mén)十幾年的通力合作,如今,我國(guó)不銹鋼纖 維制造不僅已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,而且生產(chǎn)基地多、品種規(guī)格齊全,有些混紡 制品已經(jīng)開(kāi)始出口,新產(chǎn)品的研制與開(kāi)發(fā)日益受到廣泛的關(guān)注。 1、不銹鋼纖維的性能特點(diǎn)及其制取方法 1.1 不銹鋼纖維的性能特點(diǎn) 不銹鋼纖維之所以得到廣泛的應(yīng)用,是因?yàn)樗哂性S多特有的性 能。這些特殊性能主要表現(xiàn)在以下幾方面。 ①、可撓性:一般直徑為 8μm 的不銹鋼纖維的柔軟性相當(dāng)于直徑為 13 μm 的麻纖維,其可撓性與有機(jī)纖維接近,所以具有可紡性,能用來(lái)進(jìn)行 紡紗織布; ②、機(jī)械性能:8μm 的不銹鋼單纖維強(qiáng)力可達(dá) 2.94-5.88cN,與棉單纖 強(qiáng)度接近,相對(duì)強(qiáng)度較高,并且有良好的彎曲加工性和耐磨性; ③、導(dǎo)電性能:不銹鋼纖維的電阻率很低,是良好的電導(dǎo)體; ④、耐腐蝕性:不銹鋼纖維完全耐硝酸、堿及有機(jī)溶劑的腐蝕; ⑤、 耐熱性能:在 600℃的高溫有氧環(huán)境下可連續(xù)使用,是性能良好的耐 高溫材料。 1.2 不銹鋼纖維的制取方法 不銹鋼纖維的制造方法主要有單絲拉伸法、集束拉伸法、熔融紡 絲法、切削法等 單絲拉伸法是制造金屬線材的通用方法,但是,要制取不銹鋼纖維細(xì)絲, 就必須通過(guò)孔徑逐漸遞減的拉絲模孔多次進(jìn)行拉伸,拉絲工序繁項(xiàng)、纖 維易斷裂,成本高,不能生產(chǎn)細(xì)纖維,產(chǎn)品主要用于某種特殊領(lǐng)域,如高 精度篩網(wǎng)等。熔融紡絲法與切削法雖然工藝成本低,但得到的不銹鋼纖 維不連續(xù)且直徑不均,只能應(yīng)用于一些要求不高的領(lǐng)域中。用集束拉伸 法可生產(chǎn)直徑為 10μm 以下的不銹鋼纖維,而且纖維絲直徑均勻,連續(xù) 性好, 成本低,是目前制備不銹鋼纖維普遍采用的方法。 1.3 集束拉伸法的原理與工藝流程 集束拉伸法是把單絲拉伸法制取的不銹鋼線材多根集成一束,外 加包覆材料,再進(jìn)行拉伸。這種加工方法可以使拉伸次數(shù)大大地減少, 同時(shí)也能防止單根細(xì)絲被拉斷,外部包覆材料多用中碳鋼因?yàn)橹刑间?與不銹鋼有類似傾向的加工硬化。為了防止集束中各根纖維之間粘著, 一般在其表面涂有銅等物質(zhì),拉絲結(jié)束后再用化學(xué)方法清除涂層物質(zhì), 即可加工得到集束型不銹鋼纖維。生產(chǎn)工藝流程如下: 修 模 原材料 粗拉 微拉 退火 消除涂層 退 火 集束型不銹鋼纖維 不論是單絲拉伸法,還是集束拉伸法,拉絲模的材料必須是超硬合 金或金剛石,才能確保拉絲模的精度,滿足工藝上強(qiáng)度的要求。 2、不銹鋼纖維可紡性研究狀況 2.1 可紡性與工藝要求 纖維的可紡性是指纖維成紗的難易性和所得到成品紗的綜合性 能。用集束拉伸法生產(chǎn)的不銹鋼纖維呈連續(xù)的長(zhǎng)絲束狀結(jié)構(gòu),其直徑可 以細(xì)到幾微米,比普通的紡織纖維還要細(xì),而且纖維比較柔軟,具有一 定的強(qiáng)度和可撓性,因此具備可紡性。 大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)已證明,不銹鋼纖維可以制成紡織制品,但與天然纖 維和合成纖維相比較,不銹鋼纖維在密度、伸長(zhǎng)率、抗彎曲能力、回彈 性、表面摩擦力等方面存在一定的差異,其生產(chǎn)技術(shù)不能完全套用天然 纖維和合成纖維的工藝方法,需要依靠材料科學(xué)與紡織技術(shù)的密切結(jié) 合,才能探索和實(shí)現(xiàn)適合不銹鋼纖維性能特點(diǎn)的紡織加工方法和 工藝技術(shù)條件。在這一方面,西北有色金屬研究院與西安工程科技學(xué)院 合作進(jìn)行了深入的研究。 為了適應(yīng)紡紗需要,不銹鋼纖維的長(zhǎng)度與細(xì)度都可以按生產(chǎn)的需 要進(jìn)行控制。一般有 2 種方法可供選擇:-是直接剪切成所需要的纖維 長(zhǎng)度用此方法得到的等長(zhǎng)纖維整齊度好,纖維成散亂狀,適用于短纖維 紡紗工藝時(shí)在梳棉機(jī)上混合使用。另一種是利用紡織上的牽切原理,把 長(zhǎng)絲束牽切成所需的纖維長(zhǎng)度,用此方法得到的是不等長(zhǎng)的纖維,纖維 長(zhǎng)度的選擇范圍一般在 50～120mnm 之間,其成品是均勻的條子,條子重 量在 1-2g/m 之間,適合于短纖維混紡工藝中在并條機(jī)上與其它纖維混 合使用。 2.2 紡織加工技術(shù)與工藝措施 2.2.1 混紡技術(shù) 目前,不銹鋼纖維的混紡技術(shù)正處于不斷完善的過(guò)程中,不銹鋼纖 維的混紡比例因終端產(chǎn)品的功能與用途的不同而異。與天然纖維和合 成纖維相比,由于其可紡性存在很大的差異,所以,在混紡的并、粗、細(xì) 等工序中需采取一定工藝措施, 以保證混紡的順利進(jìn)行。例如,多道并 條(一般為 3 道)、定量不宜過(guò)大、重加壓大隔距、通道光潔、防纏防 堵、粗紗捻度偏低、勤換細(xì)紗鋼絲圈等。 2.2.2 純紡技術(shù) 關(guān)于不銹鋼纖維的純紡技術(shù),目前還處于實(shí)驗(yàn)階段,一般采用 “牽 切→并條→粗紗→細(xì)紗” 的工藝路線紡成紗,此方法有利于紡紗效率 的提高, 此外還應(yīng)采取一些措施使成紗質(zhì)量有所保證,比如牽切纖維 的長(zhǎng)度在適紡長(zhǎng)度內(nèi)應(yīng)盡可能的長(zhǎng), 以提高成紗強(qiáng)力;由于不銹鋼纖 維體積質(zhì)量大,粗紗的卷裝應(yīng)是普通纖維粗紗卷裝的 1/3 即可,且在細(xì) 紗中要選用較重的鋼絲圈,錠速降至 6000r/min 以下。 2.2.3 非織造布技術(shù) 非織造布技術(shù)對(duì)纖維可紡性總的要求是:纖維的長(zhǎng)度和細(xì)度合適, 纖維柔軟,具有一定的彈性和彈性變形回復(fù)率,表面性能良好,摩擦系 數(shù)較低,強(qiáng)度高,伸長(zhǎng)率大,卷曲度適中。不銹鋼纖維非織造布生產(chǎn)方法 是,先將不銹鋼纖維束剪切成一定長(zhǎng)度,再采取無(wú)紡技術(shù)形成纖維網(wǎng)、 后經(jīng)燒結(jié)成纖維氈。整個(gè)工藝過(guò)程的關(guān)鍵步驟是不銹鋼纖維網(wǎng)的形成 過(guò)程,目前通常采用濕法、梳理法、氣流法等,其中濕法是目前不銹鋼 纖維非織造布生產(chǎn)的一種常用方法,指的是纖維在水溶液中懸浮濕態(tài) 下,采用造紙方法成網(wǎng)。其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)速度快,可鋪制短纖維,不同材質(zhì) 纖維混和好,纖維雜亂排列和各向同性效果好,纖網(wǎng)均勻度優(yōu)于干法, 加工成本低。不足之處是難以實(shí)現(xiàn)大批量連續(xù)生產(chǎn)。不銹鋼纖維非織 造布技術(shù)還有待進(jìn)一步的研究與開(kāi)發(fā)。 3、不銹鋼纖維功能性紡織品開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀與趨勢(shì) 不銹鋼纖維當(dāng)初主要用于冶金工業(yè)的環(huán)境保護(hù),在污水處理與高 溫氣體凈化時(shí)用作過(guò)濾材料。隨著經(jīng)濟(jì)全球化程度和人們生活水平的 不斷提高,有關(guān)生產(chǎn)環(huán)境和生活方式的生態(tài)、環(huán)保和健康意識(shí)日趨強(qiáng)烈, 人們對(duì)紡織品的功能性要求和各種功能性紡織品的市場(chǎng)需求與日俱 增。用不銹鋼纖維開(kāi)發(fā)的紡織品越來(lái)越受到產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域和人們?nèi)粘Ｉ?的普遍歡迎,其新產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)備受關(guān)注。用不銹鋼纖維開(kāi)發(fā)的紡 織品分為純不銹鋼纖維制品和不銹鋼纖維混紡織物 2 大類。紡織用不 銹鋼纖維,由廠家提供每束 12 根的長(zhǎng)絲束纖維,經(jīng)紡織的牽切工序 牽切成不銹鋼短纖維條子,牽切的長(zhǎng)度可按紡織混紡纖維的要求確定, 加工成不銹鋼纖維條子后,采取并條方法與滌綸或棉條按比例混合, 后紡成混紡紗,織成各種織物。 3.1 純不銹鋼纖維制品 利用不銹鋼纖維比其它纖維所具有的高強(qiáng)和耐熱性,可制得枕式 密封袋,用于焦化廠干法熄焦塔高溫氣體粉塵密封;制成除塵袋,用于 高溫?zé)煔飧煞▋艋虺龎m系統(tǒng);還可制成熱工件傳送帶、隔熱簾、耐 熱緩沖墊等,在 500℃以下可長(zhǎng)期使用。 3.2 不銹鋼纖維混紡織物 此類紡織制品主要發(fā)揮不銹鋼纖維所具有的優(yōu)良導(dǎo)電性,用于電 磁波屏蔽和抗靜電。不銹鋼纖維含量達(dá)到 0.5%～5%的混紡織物可制成 防靜電工作服,供有靜電危害場(chǎng)所的工作人員穿用;隨著不銹鋼纖維含 量的不斷增加,其混紡織物還可用于防靜電地毯、防靜電吸塵器、電磁 波微波防護(hù)服及防護(hù)罩、醫(yī)療手術(shù)服;此外,還可用作雷達(dá)敏感織物,在 軍事工業(yè)上制作假目標(biāo)和雷達(dá)靶子,達(dá)到迷惑和偽裝的目的。當(dāng)不銹鋼 纖維的含量達(dá)到 5%時(shí),其混紡織物可制成超高壓電屏蔽服,適用于 500kv 以下的交、 直流作業(yè)。 表 1 列出了目市場(chǎng)上常見(jiàn)的不銹鋼紡織制 品及其主要用途。 表 1 常見(jiàn)不銹鋼紡織制品及用途 不銹鋼含量(%) 0.5～1 3～5 3～5 5～15 5～15 20 20～30 100 100 產(chǎn)品名稱 防靜電工作服 防靜電過(guò)濾布 防雷達(dá)偵察遮障布 防微波輻射服 屏蔽用貼墻布 假雷達(dá)靶子、除點(diǎn)布 高壓帶電作業(yè)服 純不銹鋼纖維布 純不銹鋼纖維氈 用途 用于有靜電危害場(chǎng)所 過(guò)濾帶電粉塵 坦克、大炮偽裝 用作人身防護(hù) 防止外來(lái)信號(hào)干擾及防止敵方偵察 迷惑敵人、消除器皿或材料帶電 不停電檢修輸電線路 高溫氣體、酸堿性液體及污水處理過(guò)濾用 同上 不銹鋼纖維還具有良好的抗菌性能。經(jīng)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)證明:不銹鋼纖維 織品可抑殺多種菌株抑菌效果令人滿意。因此,用不銹鋼纖維可加工出 各種保健紡織品和醫(yī)療衛(wèi)生用品。這一用途,將成為不銹鋼纖維應(yīng)用和 研究開(kāi)發(fā)新的熱點(diǎn)之一。 不銹鋼纖維一般是指以不銹鋼金屬為基材, 經(jīng)特殊工藝加工而成 的直徑在 10μm 以下的軟態(tài)工業(yè)用材料,其主要生產(chǎn)方式為集束拉伸 法。不銹鋼纖維作為一種新型的紡織原料,較鎳、銅、鋁等其它金屬纖 維在可紡性、使用性、經(jīng)濟(jì)性等方面有明顯的優(yōu)越性。憑借其優(yōu)良的 性能,不銹鋼纖維可混紡或純紡織造成布,賦予紡織品以導(dǎo)電、耐高溫、 電磁波屏蔽、抑菌殺菌等新的功能。在不銹鋼纖維功能性紡織品設(shè)計(jì) 開(kāi)發(fā)中,不銹鋼混紡制品的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用已取得長(zhǎng)足的發(fā)展,相比之下, 純不銹鋼纖維制品及其非織造布制品則顯得不足, 今后仍需要進(jìn)行大 量的研究工作。隨著不銹鋼纖維紡織制品越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,其功能性 更加多樣,已成為功能性紡織品的新寵。
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