针刺机

将一定厚度的耐火纤维毯坯，经压实、针刺，织成耐火纤维毯的成毯设备

针刺机是将一定厚度的耐火纤维毯坯，经压实、针刺，织成耐火纤维毯的成毯设备。利用具有三角形或其他形状的截面，且在棱边上带有刺钩的刺针对纤维网反复进行穿刺。由交叉成网或气流成网机下机的纤网，在喂入针刺机时十分蓬松，只是由纤维与纤维之间的抱合力而产生一定的强力，但强力很差，当多枚刺针刺入纤网时，刺针上的刺钩就会带动纤网表面及次表面的纤维，由纤网的平面方向向纤网的垂直方向运动，使纤维产生上下移位，而产生上下移位的纤维对纤网就产生一定挤压，使纤网中纤维靠拢而被压缩。

原理

当刺针达到一定的深度后，刺针开始回升，由于刺钩顺向的缘故，产生移位的纤维脱离刺钩而以几乎垂状态留在纤网中，犹如许多的纤维束“销钉”钉入了纤网，从而使纤网产生的压缩不能恢复，如果在每平方厘米的纤网上经数十或上百次的反复穿刺，就把相当数量纤维束刺入了纤网，纤网内纤维与纤维之间的摩擦力加大，纤网强度升高，密度加大，纤网形成了具有一定强力、密度、弹性等性能的非织造品。

发展历程

（1） 1878年英国William Bywater公司制造最早的针刺机。

（2） 1885年英国James Broadhead采用针刺法制造薄毡。

（3） 1890年美国James Hunter工厂开始制造针刺机。

（4） 1930年汽车已开始应用针刺非织造材料。

（5） 1940年针刺机仍很粗糙原始。

（6） 1945年Bywater公司对针刺机作出重要改进。

（7） 1957年Hunter工厂设计出传动平衡的针刺机，转速达到800rpm。

（8） 1968年奥地利Fehrer公司制造出组合机架、全封闭分段传动针刺机，转速达到1000rpm。

（9） 1972年Fehrer公司发明U形刺针和花纹针刺机。

发展至今，幅宽16m，频率超过3300rpm，多针板植针密度达30000枚/m，生产速度达30m/min。

（10） 1987年左右，中国引进了第一台针刺机。

（11） 1996年全世界非织造布卷材的产量已超过200万吨，占纺织品总量的10%左右，其发展速度大大超过了纺织工业的平均发展速度。纺织工业在全世界普遍不太景气，惟独非织造布生产保持着很高的年增长速度，继续以8-10%的增长率向前发展。

（12）研制各种新型技术和如何运用各种新型纤维（阻燃纤维、抗静电纤维、超细玻璃纤维等的栽绒纤维）成为了现代非纺织企业的新发展方向。

组成部分

1. 针刺机主要由机架,送网机构、针刺机构、牵拉机构、花纹机构、传动机构等组成，其中花纹机构仅花纹针刺机具有。（其中最重要的是针刺机构）

工艺特点

1.适合各种纤维，机械缠结后不影响纤维原有特征。

2.纤维之间柔性缠结，具有较好的尺寸稳定性和弹性。

3.用于造纸毛毯大大提高寿命。

4.良好的通透性和过滤性能。

5.毛圈型产品手感丰满。

6.无污染，边料可回收利用。

7.可根据要求制造各种几何图案或立体成型产品。

用途

针刺非织造材料的主要应用有地毯、装饰用毡、运动垫、褥垫、家具垫、鞋帽用呢、肩垫、合成革基布、涂层底布、熨烫用垫、伤口敷料、人造血管、热导管套、过滤材料、土工织物、造纸毛毯、油毡基布、隔音隔热材料以及车用装饰材料等。

针刺机在高温过滤产品的运用比较多。高温过滤产品的高性能纤维主要有玻璃纤维、Nomex纤维、P84纤维、PPS纤维、PETT纤维。由于前几种纤维自身的特性，使用范围受到了一定影响。玻璃纤维比较脆，Nomex纤维耐氧化性差，P84纤维易水解老化，PPS纤维使用温度较低。而PETT纤维耐化学腐蚀、耐高温，能在各种恶劣环境下使用并取得较好的效果，也比其他纤维制成的滤料有更长的使用寿命。

虽然PETT具有良好的耐温和耐化学腐蚀性能，但价格昂贵且过滤效率相对其它纤维制成滤料没有优势。为此，有些企业在其中加入适量的超细玻璃纤维，既不影响耐温性能，又能提高滤料的过滤效率和降低率料价格，也扩大了适用范围和延长使用寿命。

种类

条纹针刺机、通用花纹针刺机、异式针刺机、环形针刺机、圆管型特殊针刺机、四板正位对刺针刺机、倒刺针刺机、双滚筒针刺机、双主轴针刺机、起绒针刺机、提花针刺机、高速针刺机、电脑自动跳跃针刺机、针刺水刺复合机等。

工艺形式

预刺、主刺、花纹针刺、环式针刺和管式针刺等。（其中预刺和主刺是最普遍的。）

预针刺工艺过程

预刺：针刺机主传动通过曲柄-连杆机构驱动针梁、针板和刺针一起作上下往复运动。蓬松的纤网在喂给帘夹持下送入针刺区。当针板向下运动时，刺针刺入纤网，纤网紧靠托网板。当针板向上运动时，纤网与刺针之间的摩擦使纤网和刺针一起向上运动，纤网紧靠剥网板。喂入和输出速度相配合，可以间歇步进，也可连续运动。纤网通过针刺区后，具备一定的强力、密度和厚度，然后再送至主针刺。

主刺加固工艺过程

主刺是将经过预针刺的纤网进行针刺以增加针刺密度。

(1) 主要特点

剥网板与托网板之间的距离较小；

针刺频率较高；

针刺动程较小；

针板植针密度较大，刺针较短。

(2) 主针刺工艺有多种形式

按针板数多少，有单针板、双针板和多针板。

按针刺方向，有单向针刺和对刺，对刺又可分为异位对刺和同位对刺及交替针刺和同时针刺。

上刺；下刺；

一个针刺区；

两个针刺区。

(3) 针板运动方向

针板运动方向通常垂直于纤网，但也有向上或向下斜刺。斜刺可提高针刺深度，如60°斜刺比垂直针刺深度提高13%，所得产品有较大的强力，较低的断裂伸长，较大的密度和较小的透气性，还可改善尺寸稳定性。

常用的倾斜角度有45°、60°、75°。

针板

由于针刺机种类繁多，功能结构各异。所以针刺机的针板之间有很大差异。

（1）材质有木针板、橡塑针板、环氧树脂针板、铜针板、镁合金针板、铝镁合金针板、锂镁合金针板等。

（2）针眼排列也有很大的不同，一般分为人字形、双人字形、杂乱形等。需要根据用途制定合理的排针顺序。

用针

针刺机的针由带有弯头的针柄、针腰（有的无针腰）、针叶和针尖四部分组成，其中针叶为刺针的工作段，是刺针的主要区段。

（1）针尖形状可以有许多变化，如标准型针尖、尖锐型针尖、微球型针尖、球型针尖、钝球型针尖、极球型针尖等。

（2）钩刺的结构也可以有许多变化。根据钩刺的结构可将钩刺分为标准钩刺、圆角钩刺、无突钩刺、中突钩刺若干种。（3）针柄弯头的相对弯曲方向也可以有几种变化。

（4）针叶的截面形状有圆形、三角形、正方形、菱形等。

（5）刺针的几何尺寸是表达刺针规格的重要参数。刺针针叶、针腰和针柄的粗细分别以针叶号、针腰号和针柄号表示，号越大，表示越细。生产中经常提到的是针叶号（有时简称针号），普通刺针针叶号的大小与针叶截面三角形的高相对应。

（6）钩刺的排列各有不同，一般分为标准型（RB）、中等型（MB）、加密型（CB）等。

钢针与针板是近乎静配合的。钢针的直径和长度，排列的形式和各项规格参数均依用途而定。

非织造性能途径

一、混入高收缩纤维

纤网中混入高收缩纤维，如聚氯乙烯纤维，针刺后经热空气、水蒸汽或热水的处理，可提高针刺非织造材料的密度。

根据产品密度要求，纤网中高收缩纤维的含量可有很大的变化。如纤网中高收缩纤维的含量为80%，热处理后收缩率可达到50%。

该方法可提高针刺非织造材料的密度，减轻表面针刺痕迹，耐多次弯曲性好，耐起层性好，适合于作合成革基布。但由于热处理时高收缩纤维因结构变化失去大部分强力，因而产品强度和尺寸的稳定性不足。

二、混入热粘结纤维

纤网中混入热粘结纤维，针刺后经热轧处理，可改善针刺非织造材料的强度和尺寸稳定性，但非织造材料的硬性增加，耐多次弯曲性能下降。

该方法通常不能独立用作针刺非织造材料的增强，只能对铺设基布的针刺非织造材料进行附加增强。

纤网中不混入热粘结纤维，针刺后经热轧处理，可烫平并粘结纤维毛羽，改善针刺非织造材料的表面质量，用作涂层基布时，可减少涂层量。

三、铺设基布

铺设轻薄基布，可大大提高非织造材料的初始弹性模量，但对提高断裂强力帮助不大。铺设高强度的厚重型基布，可大大提高非织造材料的断裂强力，但必须注意刺针对基布的损伤。

研究表明，当针刺深度为13mm，针刺密度为200刺/cm2，单棱钩刺针按纵向位置排列，针刺后基布的纵向强力剩余90%，横向强力剩余28%；单棱钩刺针按横向位置排列，针刺后基布的纵向强力剩余10%，横向强力剩余90%。合理设置刺针钩刺的排列角度，可兼顾针刺后基布的纵横向剩余强力。如设置单棱钩刺针钩刺棱边与纤网送进方向夹角40°，可使针刺后基布的纵横向强力均剩余50%左右。

不同结构刺针及其排列角度对机织基布经纬线的作用。

密度对质量的影响

针刺密度是指纤网在单位面积（1平方厘米）上受到的理论针刺数。针刺密度是最重要的工艺参数。一般来说，针刺密度越大，产品强力越大，越强硬。但是，如果纤网已足够紧密的话，再针刺就会造成纤维的损伤或断针，反而会使产品的强力下降。针刺深度是刺针穿刺纤网后突出在纤网外的长度，单位为mm。在一定范围内，随着针刺深度的增加，纤维之间的缠结更充分，产品的强力有所提高，但是刺的过深，会使纤维断裂、产品强力降低。通常针刺深度掌握在3~17mm之间。

现状

纺织工业是我国国民经济的传统支柱产业和重要的民生产业，也是国际竞争优势明显的产业。纺织机械工业是为纺织工业提供技术装备的产业，是国家装备制造业的重要组成部分，对增强纺织工业国际竞争力，提升纺织工业技术装备水平，优化纺织工业产业结构调整具有十分重要的意义。我国纺织机械产品门类齐全，主要包括：化纤机械、纺纱机械、织造机械、针织机械、染整机械和非织造布机械等。

2006～2007年，纺织机械全行业呈平稳增长态势，进出口总额同比增长都保持在20%以上。2008年受金融危机影响较大，主要经济指标同比都有较大幅度下滑，2008年1～12月累计工业总产值527.27亿元，同比下降6.12%；2008年进出口总额53.97亿美元，同比下降15.78%。2006～2008年，在国家的大力支持、行业的积极推进和企业的不懈努力下，通过对以下10项新型重大装备为代表的纺织机械产品的自主研发和产业化，我国纺织机械新产品不断涌现，制造水平、产品质量和生产效率进一步提升，国产纺织机械市场占有率不断提高。

从国内展出的展品可以看到，我国非织造布机械制造企业的技术水平有了较大的提升，缩短了与国外先进水平的差距。我国已能生产大部分非织造布生产用的单机和生产线，如针刺法、纺粘法、水刺法、熔喷法、浆粕气流成网法、热粘合法、化学粘合法等设备，并能全套提供丙纶热轧生产线、涤纶针刺生产线、涤纶热轧、针刺生产线，还研制出了SMS纺熔复合生产线和双组分纺粘复合生产线。牵伸形式有整块喷丝板负压牵伸、小喷丝板正压牵伸、小喷丝板正压管式牵伸等。国产水刺法生产线最大幅宽达到3.5米；水刺机有一辊筒式、二辊筒式、三辊筒式和平台式；其中先进的水压密封水刺头、90%透孔率的蜂巢式抽吸辊筒、蜂巢式圆网结构的热风穿透烘燥机等已接近国际先进水平。我国针刺机基本上已形成系列，但都是传统的垂直针刺方式，属通用型针刺机，机器幅宽最大为10.5米，最大针刺频率1800次/秒。

标准不改发展难

针刺法非织造布产品的标准缺口大、修订滞后等标准化问题同样受到生产应用各方的重视。一方面，产品生产者往往注重产品一般性能，使用纺织行业起草的有关推荐性国家标准或行业标准；而产品使用者往往注重的是产品工程性能，使用的是相关行业规范，矛盾较大。

专家也指出，产业用纺织品涉及了安全、卫生、环保等领域，按照标准化法应该制定强制性标准，但现有的强制性标准却较少，因此也影响了标准各项指标要求难以统一，执行力度也受到影响。

另外，标准体系没有与国际接轨。鉴于我国产业用纺织品行业归口管理力度不够，没有密切关注和专门研究国际和国外先进产业用纺织品标准的机构，对相关标准信息的收集、汇总、分析采用不够，造成指标要求和检测方法与国际标准制定不一致。这种不接轨直接导致了出口企业生产供货时要么被动接受客户要求，要么加大对外商指定测试和产品认证，企业自身的产品设计和开发均陷于盲目。山东纤检局刘永贵举例，GB/T17639-2008标准引用了20个标准，其中只有5个标准等效、1个标准修改了国际标准，竟没有一个等同采用国际标准的。上海出入境检验检疫局吴雄英也提到，他从实际工作中对比，我国和ISO现行的针刺法非织造产品方法标准对照很多没有对应标准。

产业用纺织品用途不一，本身具有其他纺织品所没有的陌生和复杂性，对产业用纺织品有关环节的所有人员包括专家在内都是一种考验。即使像土工合成材料和医用纺织品类标准有一些，仍不能覆盖全部产品，制约了行业发展。因此，业界的共识是，充分调动发挥各级产业用纺织品协会的积极性和作用，加快产业用纺织品标准的制定与修订，共同推动国针刺机产业的标准化工作规范运行。

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