CN102797115B - 用于含加筋层的厚型非织造材料的针刺加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于含加筋层的厚型非织造材料的针刺加固方法，是将“三明治”的复合叠合体，在选用由椭圆柱状基体、与基体成一体的两个截面为等腰三角形的脊棱和每个脊棱的顶角棱边上各开有的2～3个钩刺所组成的针叶的刺针为专用刺针；设定该针叶的基体的横截面的长径与经纱导纱方向的夹角为45°～90°；在第1～3道主针刺机的针刺区域内将加筋层纬纱张紧的措施下，按顺序进行上刺、下刺交替的主针刺，再经修面，最终成卷制成加筋层损伤小、强力高、成本低、使用寿命长的厚型针刺非织造材料。本方法不仅适合单一经纱层，而且更适合机织布加筋层的厚型非织造材料的针刺加固，产品可广泛用于耐高温滤料、公路路基土工布、沙发合成革基布等领域。

Description

用于含加筋层的厚型非织造材料的针刺加固方法

技术领域

本发明涉及一种非织造针刺加固方法，尤其是涉及一种用于含加筋层的厚型非织造材料的针刺加固方法。本方法特别适合用于含有经纱、纬纱交织的机织布或单一经纱的加筋层的厚型非织造材料的针刺加固，所制成的厚型非织造材料加筋层强力保持率高，使用寿命长。

背景技术

由于针刺非织造材料存在着孔隙率高、孔隙尺寸小的结构特点，因而具有良好的通透性、过滤性能和保温性能，因此，其应用迅速扩大到其他产业用领域，如造纸毛毯、耐高温滤料、公路路基土工布、高抗拉强度的传送带、沙发合成革基布等。但是，针刺非织造材料是靠纤网中纤维相互之间柔性缠结而得以加固的，与机织布相比较，其断裂强力偏低、断裂伸长率偏大，在实际使用中其尺寸稳定性较差。为了克服上述缺点，人们在制造厚型针刺非织造材料时，采用上下纤网层之间植入加筋层(即经纱、纬纱交织的机织布或单一的经纱)形成“三明治”复合结构，以期提高产品强度和尺寸稳定性。然而，所用的常规非织造刺针的针叶为三角形截面，其三条棱边上通常开有2～3个冲带纤维的钩齿，该针叶结构的刺针，在穿刺含加筋层的纤网时，将不可避免地导致一条或两条棱边上的钩齿钩住加筋层经、纬纱交织的机织布或单一的经纱中的纤维，当钩齿钩住加筋层这些纱线中的纤维且处于高速运动时，极易造成这些纱线中的纤维断裂，导致加筋层强力下降。因此，常规三角形截面针叶结构的刺针已无法适应含加筋层的针刺非织造材料的特殊工艺要求。

为此，人们对含加筋层的厚型非织造材料的针刺加固方法，尤其是对其方法中改进刺针针叶结构进行了大量的研究，具体如下：

中国专利ZL90215336.6“一种针刺生产用刺针”公开了一种工作段横截面呈橄榄形(棱形)的刺针。该刺针针叶横截面为橄榄形，橄榄形截面工作段的两条长径棱上设有若干钩齿，两条短径棱上没有钩齿，在加工单一经纱组成的加筋层的造纸毛毯时，针刺前设定针叶橄榄形横截面的长径与加筋层的经纱平行，则针刺时长径棱上的钩齿不会钩住经纱中的纤维，从而减轻刺针对经纱的损伤，提高最终造纸毛毯的纵向强力。然而，将这种刺针用于含经、纬纱线交织的加筋层的厚型非织造材料针刺加工时，不论针叶橄榄形横截面的长径方向如何设定，总是会有一条或两条棱边上的钩刺对加筋层的经纱或纬纱造成严重破坏，甚至造成经纬纱线同时受损，致使厚型非织造材料的断裂强力降低、使用寿命缩短。因此，该刺针不适宜用于含经、纬纱线交织的加筋层的厚型非织造材料的针刺加工。

中国专利ZL201020167528.5“无纺布针刺机的刺针”公开了一种非织造针刺机的刺针。该刺针针叶的横截面包括有两个穿刺面及一个穿刺压面，两穿刺面呈倒“V”字形，穿刺压面为与两穿刺面衔接的弧面；且针叶的轴向呈旋转扭曲设置。该刺针虽可提高针刺效率并减轻针痕，但是，该刺针用于含单一经纱或经、纬纱交织的加筋层的厚型非织造材料时，由于该发明针叶的轴向呈旋转扭曲设置，从而导致针叶横截面的多个方位均会出现钩刺，因此，在针刺时，无论刺针针叶方位如何设置，其加筋层的纱线中的纤维均有可能会受到钩齿的钩取作用，从而造成损伤。所以该刺针仅适用于没有加筋层的非织造材料针刺加固，不适合用于含加筋层的厚型非织造材料的针刺加工。

中国专利ZL200520072134.0“偏厚织物所用的无纺针”公开了一种用于生产造纸毛毯的刺针。该刺针的针叶横截面呈荸荠形，针尖的头端制成弧面状，在一定程度上能减轻对经、纬纱线的损伤。该发明的实质是将针叶横截面为三角形的常规刺针的两条棱边修成圆弧状，另一棱边保持原状并开钩刺。在加工单一经纱组成的加筋层的造纸毛毯时，将该刺针开钩刺棱边顶角的角平分线设置成平行于经纱，则该刺针上钩刺就不会钩住加筋层的经纱中的纤维，即也不损伤经纱强力。然而，该刺针用于含经纱、纬纱交织的机织布的加筋层的厚型非织造材料针刺加固时，还不能克服类似于常规三角形截面针叶结构的刺针的弊端，即不能同时避免损伤加筋层的经纱或纬纱的强力。因此，该刺针仅适合单一经纱组成的加筋层的造纸毛毯的针刺加固，不适用于含经、纬纱交织的加筋层的厚型非织造材料的针刺加工。此外，该刺针针叶工作部位只有一条棱边开有钩齿，其针刺缠结效率不高。

综上所述，为了克服传统非织造针刺加固过程中对含经纱、纬纱交织的机织布的加筋层的厚型非织造材料强力下降的缺陷，研发减轻厚型非织造材料中加筋层纤维损伤的新型刺针及其相应的针刺加固方法，仍是目前研究的热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种有效减轻加筋层纤维损伤的、用于含加筋层的厚型非织造材料的针刺加固方法，以解决现有技术存在的厚型非织造材料所含的单一经纱或经纱、纬纱交织的机织布的加筋层强力受损的缺陷。本方法包括采用椭圆柱状新型针叶结构的刺针作为含加筋层的厚型非织造材料的针刺加固的专用刺针；在针刺加固时设定该刺针的针叶的椭圆柱状基体的横截面的长径与经纱导纱方向的夹角为45°～90°；另在第1～3道主针刺机的针刺区域内设有将加筋层纬纱张紧的横向握持专用装置等技术措施，则针刺时，其针叶的椭圆柱状基体的长径侧面可将加筋层的经纱或纬纱撑开，使钩刺不易接触加筋层的经纱或纬纱，从而大大减轻加筋层经纱或纬纱的损伤，加筋层的强力保持率高，最终制得的含加筋层的厚型针刺非织造材料的强力高、成本低、使用寿命长。本方法不仅适合单一经纱层，而且更适合机织布加筋层的厚型非织造材料的针刺加固，产品可广泛用于造纸毛毯、耐高温滤料、公路路基土工布、高抗拉强度的传送带、沙发合成革基布等领域。

本发明解决技术问题所采用的技术方案：

一种用于含加筋层的厚型非织造材料的针刺加固方法，是先将按常规非织造工艺制得的三层复合叠合体，在选用椭圆形截面特殊针叶结构的新型刺针为主针刺专用刺针、限定该刺针的针叶在针刺机上的排列方位以及第1～3道主针刺机的针刺区域内设有横向握持专用装置的技术措施下，按顺序进行上刺、下刺交替的主针刺，再经修面针刺，最终成卷制成含加筋层的厚型针刺非织造材料，具体工艺步骤如下：

(A)先将细度为1.5～6旦、长度为48～63毫米的化学纤维经开松、梳理、铺网，再经预针刺、成卷的常规非织造生产工序后，分别制得面密度为120～350克/米²的上、下两层纤维网层。

(B)再采用细度为2～4旦、长度为38～63毫米的化学纤维的经纱和纬纱，按常规机织工艺织成的经向密度为40～98根/10厘米，纬向密度为40～116根/10厘米，面密度为100～140克/米²的机织布为含经纱、纬纱交织组成的加筋层，经检测：其经向断裂强力为950～1350牛顿，纬向断裂强力为900～1650牛顿；或采用4～8根直径为0.2～0.4毫米化学纤维的合股线、经向密度为60～80根/10厘米，作为单一经纱层组成的加筋层，经检测：其合股线的断裂强力为22～180牛顿。

(C)将步骤(A)所得的上、下层纤维网，以及步骤(B)所得的加筋层，通过退卷机退卷，然后按上层纤维网/中间加筋层/下层纤维网的顺序叠层，得到三层复合结构的三层叠合体。

(D)将步骤(C)所得的三层叠合体，在选用椭圆形截面特殊针叶结构的新型刺针为主针刺专用刺针，在保留常规刺针的针尖、针腰与针柄的基本结构与参数的基础上，该刺针的针叶具体为由横截面呈椭圆状的基体、与基体成一体的两个横截面为等腰三角形的脊棱和每个脊棱的顶角棱边上各开有的2～3个钩刺，这三个部分所组成的长度为20～25毫米的条状金属实体；又限定该刺针的针叶在针刺机上的排列方位，具体为：该刺针的针叶的椭圆柱状基体的横截面的长径与经纱导纱方向的夹角为45°～90°；另在第1～3道主针刺机的针刺区域内设有横向握持专用装置，采用10～25牛顿的张力将经纱、纬纱交织的机织布的加筋层的纬纱张紧的三个技术措施下，按顺序喂入1～6道主针刺机进行主针刺，制得表面毛糙的含单一经纱层或经纱、纬纱交织的机织布的加筋层的厚型针刺非织造材料的坯体。

在加工含加筋层的厚型非织造材料的1～3道主针刺工序中，由于此时其纤维网与加筋层的叠合体是处于蓬松状态，因此，需采用较大的针刺深度，才能使钩刺钩取的纤维束穿透加筋层，使上、下层纤维网和中间加筋层紧密地缠结在一起。但是，常规针刺工艺中采用的是三角形截面刺针，其钩刺不可避免、或多或少地会钩取加筋层的纱线上的纤维，另在较大针刺深度的条件下，会加剧对加筋层的纱线的损伤，造成厚型非织造材料的最终强力降低。为了克服上述不足，本方法在第1～6道主针刺工序中，选用椭圆形截面特殊针叶结构的新型刺针为主针刺专用刺针；并限定该刺针的针叶在针刺机上的排列方位具体为：刺针的针叶的椭圆柱状基体的横截面的长径与经纱导纱方向的夹角为45°～90°；另在第1～3道主针刺机的针刺区域内设有横向握持专用装置，采用10～25牛顿的张力将加筋层纬纱张紧，这些技术措施保证了本方法主针刺工序加工时，其针叶椭圆柱状基体的长径侧可将张紧伸直的加筋层的经纱或纬纱撑开，无论针刺深度高低如何改变，刺针针叶横截面为等腰三角形的脊棱上的钩刺均不容易接触加筋层的经纱或纬纱，从而达到减轻加筋层的经纱或纬纱的损伤、提高厚型非织造材料的强力、增加其使用寿命的目的。然而，该三层叠合体经1～3道主针刺后，上、下层纤维网中的纤维与加筋层已形成一定程度的缠结，中间加筋层的经纱、纬纱伸直状态得以保存，因此本发明在第4～6道主针刺工序加工时，就不需要、也不设置加筋层的纬纱横向握持专用装置。

(E)将步骤(D)所得的表面毛糙的含加筋层的厚型针刺非织造材料的坯体，喂入修面针刺机，采用常规的修面刺针和工艺，进行修面针刺，制得表面平整的含加筋层的厚型针刺非织造材料的坯体，其工艺及参数为：针刺方向为向下针刺，采用型号为15×18×42×3C111的常规三角形截面针叶的刺针，并设定距针尖顶端最近的钩刺到针尖顶端的距离，即第一钩刺距离为4.8毫米，针板布针密度为8000枚/米，针刺频率为935～1060刺/分钟，针刺深度为3.4～3.6毫米，喂入速度为2.75～3.05米/分钟，输出速度为2.75～3.10米/分钟。

本方法修面针刺工序中，虽采用了常规三角形截面针叶结构的修面刺针，但是根据喂入坯体的厚度，选用适合的针刺深度，使得刺针穿刺坯体时钩刺不穿过中间加筋层，从而避免了再次接触加筋层的纱线而使其强力有所损伤，同时又利用了三角形截面刺针三个棱边均开设有钩刺的特点，使其修面针刺效率提高50%。

(F)将步骤(E)所得的表面平整的含加筋层的厚型针刺非织造材料的坯体通过成卷机打卷，得到成卷的、面密度为400～1200克/米²、厚度为2.1～3.4毫米的含加筋层的厚型针刺非织造材料的坯体，经检测，其纵、横向断裂强力为950～3200牛顿，断裂伸长率为16%～45%，其加筋层的强力保持率大于85%，而采用传统三角形截面针叶结构的刺针加工的厚型非织造材料的加筋层的强力保持率仅为50%，两者比较，加筋层强力保持率提高72%；本发明制得的含加筋层的厚型针刺非织造材料与采用常规刺针及常规的针刺加固工艺制得的含加筋层的厚型针刺非织造材料相比较，在两者均具有相同强力的条件下，本发明其成本降低10%；与采用常规刺针与常规的针刺加固工艺制得的加筋层的厚型针刺非织造材料相比较，在两者均具有相同面密度的条件下，本发明其强力提高15%。

在步骤(A)和(B)中，所述上、下层纤维网和中间加筋层所采用的纤维，具体为聚酯纤维、聚丙烯纤维、粘胶纤维、聚酰胺纤维、聚酰亚胺纤维、间位芳纶纤维、聚苯硫醚纤维、聚四氟乙烯纤维、玻璃纤维中的任意一种，或由上述纤维中任意两种混和而成，其两种纤维混和的重量百分比为0～40%∶100%～60%。

在步骤(D)中，所述刺针的针叶的椭圆柱状基体的横截面的长径为0.65～0.95毫米，短径为0.32～0.50毫米。

在步骤(D)中，所述刺针的针叶的脊棱的高度为0.075～0.125毫米，脊棱的截面顶角角度为55°。

在步骤(D)中，所述刺针的钩刺的钩刺下切角度为21°，其钩刺刺喉长度为0.38～0.43毫米，其钩刺下凹深度为0.055～0.085毫米，其钩刺翘起高度为0.005～0.020毫米；同一脊棱上相邻的钩刺之间的距离为3.18～6.36毫米，不同脊棱上相邻的钩刺之间的距离为1.10～2.10毫米；距针尖顶端最近的钩刺到针尖顶端的距离即第一钩刺距离，其为3.18～6.36毫米。

在步骤(D)中，所述刺针的针柄的弯头的中心轴线平行于针叶的椭圆柱状基体的横截面的长径。

在步骤(D)中，所述第1～6道主针刺工序所选用的针刺工艺参数具体为：针板布针密度为5000～6680枚/米，针刺频率为770～1040刺/分钟，针刺深度为13.0～5.6毫米，喂入速度为2.70～3.10米/分钟，输出速度为2.70～3.10米/分钟；奇数道主针刺的针刺方向为向下针刺，偶数道主针刺的针刺方向为向上针刺。

本方法采用了较大的针刺深度，用以提高该刺针的钩刺所钩取的纤维束穿插加筋层的效果，使上、下层纤维网和中间加筋层紧密地缠结在一起。同时，椭圆形截面特殊针叶结构的专用刺针的应用，避免了加筋层的纱线的强力损伤，因此，本方法加工的含加筋层的厚型非织造材料，可充分发挥中间加筋层的增强作用，提高其最终强力。

在步骤(D)中，所述经纱、纬纱交织的机织布的加筋层的左右两边均超出上、下层纤维网5～6厘米，用作横向握持专用装置的握持区域。

本方法不仅适合于单一经纱组成的加筋层的厚型非织造材料的针刺加固，而且更适用于含经纱、纬纱交织的机织布的加筋层的厚型非织造材料的针刺加工。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1、本方法，是包括选用椭圆形截面特殊针叶结构的新型刺针为主针刺专用刺针，以及采用了与该刺针相匹配的特有针刺加固工艺两部分技术措施所组成的，所述刺针是指在保留常规刺针的针尖、针腰与针柄的基本结构与参数的基础上，其刺针针叶具体为由横截面呈椭圆状的基体、与基体成一体的两个横截面为等腰三角形的脊棱和每个脊棱的顶角棱边上各开有的2～3个钩刺，这三个部分所组成的条状金属实体；所述特有针刺加固工艺，是指限定该刺针的针叶在针刺机上的排列方位具体为刺针的针叶的椭圆柱状基体的横截面的长径与经纱导纱方向的夹角为45°～90°，另在第1～3道主针刺机的针刺区域内设有横向握持专用装置，采用10～25牛顿的张力将经纱、纬纱交织的机织布的加筋层的纬纱张紧伸直。上述技术措施决定了本方法在主针刺工序中，刺针的针叶的椭圆柱状基体的长径侧面可以将张紧的加筋层的经纱或纬纱撑开，无论刺针动程大小，刺针针叶脊棱上的钩刺均不容易接触加筋层的经纱或纬纱，从而大大减轻了加筋层的经纱或纬纱的损伤。此外，本方法采用了较大的针刺深度，提高了钩刺钩取的纤维束穿插加筋层的效果。因此，本发明既使上、下层纤维网和中间加筋层紧密地缠结在一起，又避免了加筋层的纱线的强力损伤，充分发挥了中间加筋层的增强作用，提高了最终厚型针刺非织造材料的强力。经检测，加筋层的强力保持率大于85%，而采用传统三角形截面针叶结构的刺针加工的厚型非织造材料的加筋层的强力保持率仅为50%，两者比较，加筋层强力保持率提高72%；本发明制得的含加筋层的厚型针刺非织造材料与采用常规刺针及常规的针刺加固工艺制得的含加筋层的厚型针刺非织造材料相比较，在两者均具有相同强力的条件下，本发明其成本降低10%；与采用常规刺针与常规的针刺加固工艺制得的加筋层的厚型针刺非织造材料相比较，在两者均具有相同面密度的条件下，本发明其强力提高15%。

2、本方法修面针刺工序中，仍采用常规三角形截面针叶结构的修面刺针，但选用了合适的第一钩刺距离和适合的针刺深度，使得刺针穿刺坯体时第一钩刺不穿过中间加筋层，从而避免了钩刺再次接触加筋层的纱线而造成其损伤，同时又利用了三角形截面刺针三个棱边均开设有钩刺的特点，将其修面针刺效率提高50%。

3、本方法所采用刺针的椭圆柱状针叶基体呈互相对称的椭圆形弧面，既提高了刺针针叶的强度，有效防止刺针发生针叶处断裂的现象，又可减轻对加筋层的经纱和纬纱的摩擦损伤。

4、本方法应用领域广泛，不仅适用于单一经纱组成的加筋层的厚型非织造材料(如造纸毛毯、高抗拉强度的传送带等)的针刺加固，而且更适用于含经纱、纬纱交织组成的加筋层的厚型非织造材料的针刺加工，所制得的含加筋层的厚型针刺非织造材料具有强力高、尺寸稳定性好、使用寿命长等优点，本工艺可广泛用于耐高温滤料、公路路基土工布、沙发合成革基布等所含经纱、纬纱交织组成的机织布的加筋层的厚型非织造材料的针刺加工。

附图说明

图1为本发明所采用刺针的整体外形结构示意图；

图1中，1-针尖，2-针叶，3-针腰，4-针柄，23-钩刺；

图2为图1中A-A剖面图；

图2中，21-基体，22-脊梁；

图3为本发明所采用刺针的钩齿结构放大图；

图3中，231-钩刺下切角度，232-钩刺刺喉长度，233-钩刺下凹深度，234-钩刺翘起高度；

图4本发明刺针工作状态分析图；

图4中，5-经纱，6-纬纱，F-加筋层纬向张力，F’-加筋层经向张力，V-坯体前进方向。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图进一步详细说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动和修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1～图3所示：一种用于含加筋层的厚型非织造材料的针刺加固方法，是先将按常规非织造工艺制得的“三明治”的复合叠合体，在选用椭圆形截面特殊针叶2结构的新型刺针为主针刺专用刺针、限定该刺针的针叶2在针刺机上的排列方位以及第1～3道主针刺机的针刺区域内设有横向握持专用装置的技术措施下，按顺序进行上刺、下刺交替的主针刺，再经修面针刺，最终成卷制成含加筋层的厚型针刺非织造材料，具体工艺步骤如下：

(A)先将细度为1.5～6旦、长度为48～63毫米的化学纤维经开松、梳理、铺网，再经预针刺、成卷的常规非织造生产工序后，分别制得面密度为120～350克/米²的上、下两层纤维网层；

(B)再采用细度为2～4旦、长度为38～63毫米的化学纤维的经纱5和纬纱6，按常规机织工艺织成的经向密度为40～98根/10厘米，纬向密度为40～116根/10厘米，面密度为100～140克/米²的机织布为含经纱5、纬纱6交织组成的加筋层，经检测：其经向断裂强力为950～1350牛顿，纬向断裂强力为900～1650牛顿；或采用4～8根直径为0.2～0.4毫米化学纤维的合股线、经向密度为60～80根/10厘米，作为单一经纱5层组成的加筋层，经检测：其合股线的断裂强力为22～180牛顿；

(C)将步骤(A)所得的上、下层纤维网，以及步骤(B)所得的加筋层，通过退卷机退卷，然后按上层纤维网/中间加筋层/下层纤维网的顺序叠层，得到“三明治”复合结构的三层叠合体；

(D)将步骤(C)所得的三层叠合体，在选用椭圆形截面特殊针叶2结构的新型刺针为主针刺专用刺针，在保留常规刺针的针尖1、针腰3与针柄4的基本结构与参数的基础上，该刺针的针叶2具体为由横截面呈椭圆状的基体21、与基体21成一体的两个横截面为等腰三角形的脊棱22和每个脊棱22的顶角棱边上各开有的2～3个钩刺23，这三个部分所组成的长度为20～25毫米的条状金属实体；又限定该刺针的针叶2在针刺机上的排列方位，具体为：该刺针的针叶2的椭圆柱状基体21的横截面的长径与经纱5导纱方向的夹角为45°～90°；另在第1～3道主针刺机的针刺区域内设有横向握持专用装置，采用10～25牛顿的张力将经纱5、纬纱6交织的机织布的加筋层的纬纱6张紧的三个技术措施下，按顺序喂入1～6道主针刺机进行主针刺，制得表面毛糙的含单一经纱5层或经纱5、纬纱6交织的机织布的加筋层的厚型针刺非织造材料的坯体；

(E)将步骤(D)所得的表面毛糙的含加筋层的厚型针刺非织造材料的坯体，喂入修面针刺机，采用常规的修面刺针和工艺，进行修面针刺，制得表面平整的含加筋层的厚型针刺非织造材料的坯体，其工艺及参数为：针刺方向为向下针刺，采用型号为15×18×42×3C111的常规三角形截面针叶2的刺针，并设定距针尖1顶端最近的钩刺23到针尖1顶端的距离，即第一钩刺23距离为4.8毫米，针板布针密度为8000枚/米，针刺频率为935～1060刺/分钟，针刺深度为3.4～3.6毫米，喂入速度为2.75～3.05米/分钟，输出速度为2.75～3.10米/分钟；

(F)将步骤(E)所得的表面平整的含加筋层的厚型针刺非织造材料的坯体通过成卷机打卷，得到成卷的、面密度为400～1200克/米²、厚度为2.1～3.4毫米的含加筋层的厚型针刺非织造材料的坯体，经检测，其纵、横向断裂强力为950～3200牛顿，断裂伸长率为16%～45%，其加筋层的强力保持率大于85%，与采用常规刺针及常规的针刺加固工艺制得的含加筋层的厚型针刺非织造材料相比较，在两者均具有相同强力的条件下，本发明其成本降低10%；与采用常规刺针与常规的针刺加固工艺制得的加筋层的厚型针刺非织造材料相比较，在两者均具有相同面密度的条件下，本发明其强力提高15%。

在步骤(A)和(B)中，所述上、下层纤维网和中间加筋层所采用的纤维，具体为聚酯纤维、聚丙烯纤维、粘胶纤维、聚酰胺纤维、聚酰亚胺纤维、间位芳纶纤维、聚苯硫醚纤维、聚四氟乙烯纤维、玻璃纤维中的任意一种，或由上述纤维中任意两种混和而成，其两种纤维混和的重量百分比为0～40%∶100%～60%。

在步骤(D)中，所述刺针的针叶2的椭圆柱状基体21的横截面的长径为0.65～0.95毫米，短径为0.32～0.50毫米。

在步骤(D)中，所述刺针的针叶2的脊棱22的高度为0.075～0.125毫米，脊棱22的截面顶角角度为55°。

在步骤(D)中，所述刺针的钩刺23的钩刺下切角度231为21°，其钩刺刺喉长度232为0.38～0.43毫米，其钩刺下凹深度233为0.055～0.085毫米，其钩刺翘起高度234为0.005～0.020毫米；同一脊棱22上相邻的钩刺23之间的距离为3.18～6.36毫米，不同脊棱22上相邻的钩刺23之间的距离为1.10～2.10毫米；距针尖1顶端最近的钩刺23到针尖1顶端的距离即第一钩刺23距离，其为3.18～6.36毫米。

在步骤(D)中，所述刺针的针柄4的弯头的中心轴线平行于针叶2的椭圆柱状基体21的横截面的长径。

在步骤(D)中，所述第1～6道主针刺工序所选用的针刺工艺参数具体为：针板布针密度为5000～6680枚/米，针刺频率为770～1040刺/分钟，针刺深度为13.0～5.6毫米，喂入速度为2.70～3.10米/分钟，输出速度为2.70～3.10米/分钟；奇数道主针刺的针刺方向为向下针刺，偶数道主针刺的针刺方向为向上针刺。

在步骤(D)中，所述经纱5、纬纱6交织的机织布的加筋层的左右两边均超出上、下层纤维网5～6厘米，用作横向握持专用装置的握持区域。

本方法不仅适合于单一经纱5组成的加筋层的厚型非织造材料的针刺加固，而且更适用于含经纱5、纬纱6交织的机织布的加筋层的厚型非织造材料的针刺加工。

图4为本发明刺针工作状态分析图。图4左上所示部分表明：刺针穿刺坯体时，其针叶2没有接触加筋层的经纱5和纬纱6，因此不会损伤加筋层的经纱5和纬纱6的强力。图4左下所示部分表明：刺针穿刺坯体时，其针叶2没有接触加筋层的纬纱6，仅接触了加筋层的经纱5，但针叶2的椭圆柱状基体21的长径侧面将张紧伸直的加筋层的经纱5撑开，避免了脊棱22上的钩刺23钩取经纱5上的纤维，因此不会损伤加筋层的经纱5的强力。图4右下所示部分表明：刺针穿刺坯体时，其针叶2没有接触加筋层的经纱5，仅接触了加筋层的纬纱6，但针叶2的椭圆柱状基体21的长径侧面将张紧伸直的加筋层的纬纱6撑开，避免了脊棱22上的钩刺23钩取纬纱6上的纤维，因此不会损伤加筋层的纬纱6的强力。图4右上所示部分表明：刺针穿刺坯体时，其针叶2既接触加筋层的经纱5，又接触了加筋层的纬纱6，但针叶2的椭圆柱状基体21的长径侧面同时将张紧伸直的加筋层的经纱5和纬纱6撑开，避免了脊棱22上的钩刺23钩取经纱5和纬纱6上的纤维，因此不会损伤加筋层经纱5和纬纱6的强力。

实施例1

采用本方法制备耐高温过滤材料坯体，将上、下层细度为2.2旦、长度为51毫米的聚苯硫醚纤维与1.5旦、长度为48毫米的聚四氟乙烯纤维按重量百分比为70%∶30%相混的、面密度为200克/米²的纤维网，以及中间层采用细度为2.2旦、长度为48毫米的聚苯硫醚纤维纺纱织造、经密为45根/10厘米、纬密为45根/10厘米、面密度为130克/米²、经向断裂强力为1295.6牛顿、纬向断裂强力1587.4牛顿的聚苯硫醚纤维加筋层分别退卷，并按上层聚苯硫醚纤维与聚四氟乙烯纤维相混纤维网/中间层聚苯硫醚纤维加筋层/下层聚苯硫醚纤维与聚四氟乙烯纤维相混纤维网的顺序叠层后，在选用椭圆形截面特殊针叶2结构的新型刺针为主针刺专用刺针、限定该刺针的针叶2在针刺机上的排列方位以及第1～3道主针刺机的针刺区域内设有横向握持专用装置的技术措施下，经1～6道主针刺工序和1道常规的修面针刺工序加工，制得聚苯硫醚纤维与聚四氟乙烯纤维相混的针刺耐高温滤料的坯体，经检测，其面密度为526克/米²，厚度为3.0毫米，其经向拉伸断裂强力为1230.8牛顿，其纬向拉伸断裂强力为1265.9牛顿，经计算，其加筋层的强力保持率为86.6%。第1～6道主针刺工序采用的刺针的结构参数如表1所示，第1～6道主针刺工艺参数如表2所示，修面针刺工艺参数如表3所示。

实施例2

采用本方法制备公路路基土工布，将上、下层细度为2.2旦、长度为51毫米的聚酯纤维与细度为4.8旦、长度为63毫米的聚酯纤维按重量百分比40%∶60%相混的、面密度为150克/米²的纤维网，以及中间层采用细度为3.3旦、长度为51毫米的聚酯纤维纺纱织造、经密为40根/10厘米、纬密为45根/10厘米、面密度为130克/米²、经向断裂强力为1037.2牛顿、纬向断裂强力1162.7牛顿的聚酯纤维加筋层分别退卷，并按上层聚酯纤维网/中间层聚酯纤维加筋层/下层聚酯纤维网的顺序叠层后，在选用椭圆形截面特殊针叶2结构的新型刺针为主针刺专用刺针、限定该刺针的针叶2在针刺机上的排列方位以及第1～3道主针刺机的针刺区域内设有横向握持专用装置的技术措施下，经1～5道主针刺工序加工，制得聚酯纤维针刺公路路基土工布，经检测，其面密度为420克/米²，厚度为2.6毫米，其经向拉伸断裂强力为995.7牛顿，其纬向拉伸断裂强力为924.8牛顿，经计算，其加筋层的强力保持率为87.3%。第1～5道主针刺工序采用的刺针的结构参数如表4所示，第1～5道主针刺工艺参数如表5所示。

实施例3

采用本方法制备高抗拉强度的传送带坯体，将细度为6旦、长度为63毫米的、面密度均为300克/米²的上、下层聚酰胺6纤维网，以及中间层采用断裂强力为90.3牛顿的聚酰胺6合股线按经向排列密度为70根/10厘米排列的加筋层分别退卷，并按上层聚酰胺6纤维网/中间层聚酰胺6合股线加筋层/下层聚酰胺6纤维网的顺序叠层后，在选用椭圆形截面特殊针叶2结构的新型刺针为主针刺专用刺针、限定该刺针的针叶2在针刺机上的排列方位的技术措施下，经1～4道主针刺工序加工，制得高抗拉强度的传送带的坯体，经检测，其面密度为1024克/米²，厚度为3.2毫米，其经向拉伸断裂强力为2824.5牛顿，经计算，合股线的强力保持率为89.4%。第1～4道主针刺工序采用的刺针的结构参数如表6所示，第1～4道主针刺工艺参数如表7所示。

Claims (9)

1.一种用于含加筋层的厚型非织造材料的针刺加固方法，其特征在于：是先将按常规非织造工艺制得的三层复合叠合体，在选用椭圆形截面的针叶(2)结构的刺针为主针刺专用刺针、限定该刺针的针叶(2)在针刺机上的排列方位以及第1～3道主针刺机的针刺区域内设有横向握持专用装置的技术措施下，按顺序进行上刺、下刺交替的主针刺，再经修面针刺，最终成卷制成含加筋层的厚型针刺非织造材料，具体工艺步骤如下：

(A)先将细度为1.5～6旦、长度为48～63毫米的化学纤维经开松、梳理、铺网，再经预针刺、成卷的常规非织造生产工序后，分别制得面密度为120～350克/米²的上、下两层纤维网层；

(B)再采用细度为2～4旦、长度为38～63毫米的化学纤维的经纱(5)和纬纱(6)，按常规机织工艺织成的经向密度为40～98根/10厘米，纬向密度为40～116根/10厘米，面密度为100～140克/米²的机织布为含经纱(5)、纬纱(6)交织组成的加筋层，经检测：其经向断裂强力为950～1350牛顿，纬向断裂强力为900～1650牛顿；或采用4～8根直径为0.2～0.4毫米化学纤维的合股线、经向密度为60～80根/10厘米，作为单一经纱(5)层组成的加筋层，经检测：其合股线的断裂强力为22～180牛顿；

(C)将步骤(A)所得的上、下层纤维网，以及步骤(B)所得的加筋层，通过退卷机退卷，然后按上层纤维网/中间加筋层/下层纤维网的顺序叠层，得到三层复合结构的三层叠合体；

(D)将步骤(C)所得的三层叠合体，在选用椭圆形截面的针叶(2)结构的刺针为主针刺专用刺针，在保留常规刺针的针尖(1)、针腰(3)与针柄(4)的基本结构与参数的基础上，该刺针的针叶(2)具体为由横截面呈椭圆状的基体(21)、与基体(21)成一体的两个横截面为等腰三角形的脊棱(22)和每个脊棱(22)的顶角棱边上各开有的2～3个钩刺(23)，这三个部分所组成的长度为20～25毫米的条状金属实体；又限定该刺针的针叶(2)在针刺机上的排列方位，具体为：该刺针的针叶(2)的椭圆柱状基体(21)的横截面的长径与经纱(5)导纱方向的夹角为45°～90°；另在第1～3道主针刺机的针刺区域内设有横向握持专用装置，采用10～25牛顿的张力将经纱(5)、纬纱(6)交织的机织布的加筋层的纬纱(6)张紧，按顺序喂入1～6道主针刺机进行主针刺，制得表面毛糙的含单一经纱(5)层或经纱(5)、纬纱(6)交织的机织布的加筋层的厚型针刺非织造材料的坯体；

(E)将步骤(D)所得的表面毛糙的含加筋层的厚型针刺非织造材料的坯体，喂入修面针刺机，采用常规的修面刺针和工艺，进行修面针刺，制得表面平整的含加筋层的厚型针刺非织造材料的坯体，其工艺及参数为：针刺方向为向下针刺，采用型号为15×18×42×3C111的常规三角形截面针叶(2)的刺针，并设定距针尖(1)顶端最近的钩刺(23)到针尖(1)顶端的距离，即第一钩刺(23)距离为4.8毫米，针板布针密度为8000枚/米，针刺频率为935～1060刺/分钟，针刺深度为3.4～3.6毫米，喂入速度为2.75～3.05米/分钟，输出速度为2.75～3.10米/分钟；

(F)将步骤(E)所得的表面平整的含加筋层的厚型针刺非织造材料的坯体通过成卷机打卷，得到成卷的、面密度为400～1200克/米²、厚度为2.1～3.4毫米的含加筋层的厚型针刺非织造材料的坯体，经检测，其纵、横向断裂强力为950～3200牛顿，断裂伸长率为16%～45%，其加筋层的强力保持率大于85%。

2.如权利要求1所述的用于含加筋层的厚型非织造材料的针刺加固方法，其特征在于：在步骤(A)和(B)中，所述上、下层纤维网和中间加筋层所采用的纤维，具体为聚酯纤维、聚丙烯纤维、粘胶纤维、聚酰胺纤维、聚酰亚胺纤维、间位芳纶纤维、聚苯硫醚纤维、聚四氟乙烯纤维、玻璃纤维中的任意一种，或由上述纤维中任意两种混和而成，其两种纤维混和的重量百分比为0～40%∶100%～60%。

3.如权利要求1所述的用于含加筋层的厚型非织造材料的针刺加固方法，其特征在于：在步骤(D)中，所述刺针的针叶(2)的椭圆柱状基体(21)的横截面的长径为0.65～0.95毫米，短径为0.32～0.50毫米。

4.如权利要求1所述的用于含加筋层的厚型非织造材料的针刺加固方法，其特征在于：在步骤(D)中，所述刺针的针叶(2)的脊棱(22)的高度为0.075～0.125毫米，脊棱(22)的截面顶角角度为55°。

5.如权利要求1所述的用于含加筋层的厚型非织造材料的针刺加固方法，其特征在于：在步骤(D)中，所述刺针的钩刺(23)的钩刺下切角度(231)为21°，其钩刺刺喉长度(232)为0.38～0.43毫米，其钩刺下凹深度(233)为0.055～0.085毫米，其钩刺翘起高度(234)为0.005～0.020毫米；同一脊棱(22)上相邻的钩刺(23)之间的距离为3.18～6.36毫米，不同脊棱(22)上相邻的钩刺(23)之间的距离为1.10～2.10毫米；距针尖(1)顶端最近的钩刺(23)到针尖(1)顶端的距离即第一钩刺(23)距离，其为3.18～6.36毫米。

6.如权利要求1所述的用于含加筋层的厚型非织造材料的针刺加固方法，其特征在于：在步骤(D)中，所述刺针的针柄(4)的弯头的中心轴线平行于针叶(2)的椭圆柱状基体(21)的横截面的长径。

7.如权利要求1所述的用于含加筋层的厚型非织造材料的针刺加固方法，其特征在于：在步骤(D)中，所述第1～6道主针刺工序所选用的针刺工艺参数具体为：针板布针密度为5000～6680枚/米，针刺频率为770～1040刺/分钟，针刺深度为13.0～5.6毫米，喂入速度为2.70～3.10米/分钟，输出速度为2.70～3.10米/分钟；奇数道主针刺的针刺方向为向下针刺，偶数道主针刺的针刺方向为向上针刺。

8.如权利要求7所述的用于含加筋层的厚型非织造材料的针刺加固方法，其特征在于：在步骤(D)中，所述经纱(5)、纬纱(6)交织的机织布的加筋层的左右两边均超出上、下层纤维网5～6厘米，用作横向握持专用装置的握持区域。

9.如权利要求1所述的用于含加筋层的厚型非织造材料的针刺加固方法，其特征在于：本方法不仅适合于单一经纱(5)组成的加筋层的厚型非织造材料的针刺加固，而且更适用于含经纱(5)、纬纱(6)交织的机织布的加筋层的厚型非织造材料的针刺加工。