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水刺非织造材料市场近年来发展非常迅速,市场的需求相应地推动了水刺原料、水刺技术的研究与发展。利用水刺技术生产复合材料,除了具有一般水刺材料吸湿透气、手感柔软、不掉绒屑等优点外,还有强力高、悬垂性好、有较高性能和多种功能,并且不含任何化学物质,是绿色的复合方式。
利用水刺技术加固两层梳理短纤网和中间的一层玻璃纤维网格,可以得到加强筋的水刺复合材料。该材料用在建筑领域,作为房屋内墙的加强相,能够有效地防止由于温差、地理沉降以及墙面抹灰自身干缩性质引起的裂缝。此复合材料加工工艺简单、原料成本低廉、使用方法简便,因此具有一定的市场潜力,值得推广。此项发明专利正在申请中。
本论文主要研究加强筋水刺复合材料的生产工艺;研究交叉铺网及牵伸工艺与纤网中纤维取向角的关系;研究水刺加固原理以及水刺能量与材料性能的关系;研究复合材料的各个原料对于材料性能的影响;研究加强筋水刺复合材料的撕裂机理;研究基于傅立叶变换的数字图像处理技术在分析非织造材料中纤维排列取向的应用,水刺工艺流程对纤维排列取向的影响及其与材料性能的关系;研究加强筋水刺复合材料实际使用的效果;综合复合材料的各项性能指标和使用效果,得到最佳的生产工艺方案。
研究结果表明:交叉铺网的铺网角和牵伸工艺的牵伸倍数应当在一定范围内,才能保证产品的连续;水针出流遵循流体伯努利方程,通过建立水针作用模型,推导出单位纤网所受能量公式;单位质量纤网所受的能量越大,材料的拉伸和撕裂强力越大,但是有一个“度”,即能量超过一定范围时,由于纤维与网格、纤维与纤维不能形成有效缠结而破坏复合材料的结构且致使材料强力下降;加强筋水刺复合材料的撕裂机理同时兼有传统的机织物与非织造材料的撕裂机理;基于傅立叶变换的数字图像处理技术在分析非织造材料中纤维排列取向方面有方便、准确、可靠的优点;在交叉铺网而成的水刺材料中,较多的纤维沿CO方向排列,因此材料CD方向的断裂强力较高:试验证明,此加强筋水刺复合材料能够有效的防止由于墙面抹灰自身干缩性质引起的裂缝。
通过这些研究,解决了相关生产工艺中的理论和实际问题,对国民经济发展,推进产、学、研的结合有着重要的现实意义。