針刺機

針刺機是將一定厚度的耐火纖維毯坯，經壓實、針刺，織成耐火纖維毯的成毯設備。 利用具有三角形或其他形狀的截面，且在棱邊上帶有刺鉤的刺針對纖維網反覆進行穿刺。由交叉成網或氣流成網機下機的纖網，在餵入針刺機時十分蓬鬆，只是由纖維與纖維之間的抱合力而產生一定的強力，但強力很差，當多枚刺針刺入纖網時，刺針上的刺鉤就會帶動纖網表面及次表面的纖維，由纖網的平面方向向纖網的垂直方向運動，使纖維產生上下移位，而產生上下移位的纖維對纖網就產生一定擠壓，使纖網中纖維靠攏而被壓縮。

基本介紹

• 中文名：針刺機
• 外文名：needle loom
• 針刺方式：下刺
• 配用電機：30Kw
• 針板布針：2000—6000/根
• 針刺機頻率：45—600次/min

原理

當刺針達到一定的深度後，刺針開始回升，由於刺鉤順向的緣故，產 生移位的纖維脫離刺鉤而以幾乎垂狀態留在纖網中，猶如許多的纖維束“銷釘”釘入了纖網，從而使纖網產生的壓縮不能恢復，如果在每平方厘米的纖網上經數十或上百次的反覆穿刺，就把相當數量纖維束刺入了纖網，纖網內纖維與纖維之間的摩擦力加大，纖網強度升高，密度加大，纖網形成了具有一定強力、密度、彈性等性能的非織造品。

發展歷程

（1） 1878年英國William Bywater公司製造最早的針刺機。

（2） 1885年英國James Broadhead採用針刺法製造薄氈。

（3） 1890年美國James Hunter工廠開始製造針刺機。

（4） 1930年汽車已開始套用針刺非織造材料。

（5） 1940年針刺機仍很粗糙原始。

（6） 1945年Bywater公司對針刺機作出重要改進。

（7） 1957年Hunter工廠設計出傳動平衡的針刺機，轉速達到800rpm。

（8） 1968年奧地利Fehrer公司製造出組合機架、全封閉分段傳動針刺機，轉速達到1000rpm。

（9） 1972年Fehrer公司發明U形刺針和花紋針刺機。

發展至今，幅寬16m，頻率超過3300rpm，多針板植針密度達30000枚/m，生產速度達30m/min。

（10） 1987年左右，中國引進了第一台針刺機。

（11） 1996年全世界非織造布卷材的產量已超過200萬噸，占紡織品總量的10%左右， 其發展速度大大超過了紡織工業的平均發展速度。目前紡織工業在全世界普遍不太景氣，惟獨非織造布生產保持著很高的年增長速度，繼續以8-10%的增長率向前發展。

（12） 現在。研製各種新型技術和如何運用各種新型纖維（阻燃纖維、抗靜電纖維、超細玻璃纖維等的栽絨纖維）成為了現代非紡織企業的新發展方向。

組成部分

1. 針刺機主要由機架,送網機構、針刺機構、牽拉機構、花紋機構、傳動機構等組成，其中花紋機構僅 花紋針刺機具有。 （其中最重要的是針刺機構）

工藝特點

1.適合各種纖維，機械纏結後不影響纖維原有特徵。

2.纖維之間柔性纏結，具有較好的尺寸穩定性和彈性。

3.用於造紙毛毯大大提高壽命。

4.良好的通透性和過濾性能。

5.毛圈型產品手感豐滿。

6.無污染，邊料可回收利用。

7.可根據要求製造各種幾何圖案或立體成型產品。

用途

針刺非織造材料的主要套用有地毯、裝飾用氈、運動墊、褥墊、家具墊、鞋帽用呢、肩墊、合成革基布、塗層底布、熨燙用墊、傷口敷料、人造血管、熱導管套、過濾材料、土工織物、造紙毛毯、油氈基布、隔音隔熱材料以及車用裝飾材料等。

目前，針刺機在高溫過濾產品的運用比較多。高溫過濾產品的高性能纖維主要有玻璃纖維、Nomex纖維、P84纖維、PPS纖維、PETT纖維。由於前幾種纖維自身的特性，使用範圍受到了一定影響。玻璃纖維 比較脆，Nomex纖維耐氧化性差，P84纖維易水解老化，PPS纖維使用溫度較低。而PETT纖維耐化學腐蝕、耐高溫，能在各種惡劣環境下使用並取得較好的效果，也比其他纖維製成的濾料有更長的使用壽命。

雖然PETT具有良好的耐溫和耐化學腐蝕性能，但價格昂貴且過濾效率相對其它纖維製成濾料沒有優勢。為此，有些企業在其中加入適量的超細玻璃纖維，既不影響耐溫性能，又能提高濾料的過濾效率和降低率料價格，也擴大了適用範圍和延長使用壽命。

種類

條紋針刺機、通用花紋針刺機、異式針刺機、環形針刺機、圓管型特殊針刺機、四板正位對刺針刺機、倒刺針刺機、雙滾筒針刺機、雙主軸針刺機、起絨針刺機、提花針刺機、高速針刺機、電腦自動跳躍針刺機、針刺水刺複合機等。

工藝形式

預刺、主刺、花紋針刺、環式針刺和管式針刺等。（其中預刺和主刺是最普遍的。）

預針刺工藝過程

預刺：針刺機主傳動通過曲柄-連桿機構驅動針梁、針板和刺針一起作上下往復運動。蓬鬆的纖網在餵給簾夾持下送入針刺區。當針板向下運動時，刺針刺入纖網，纖網緊靠托網板。當針板向上運動時，纖網與刺針之間的摩擦使纖網和刺針一起向上運動，纖網緊靠剝網板。餵入和輸出速度相配合，可以間歇步進，也可連續運動。纖網通過針刺區後，具備一定的強力、密度和厚度，然後再送至主針刺 。

主刺加固工藝過程

主刺是將經過預針刺的纖網進行針刺以增加針刺密度。

(1) 主要特點

剝網板與托網板之間的距離較小；

針刺頻率較高；

針刺動程較小；

針板植針密度較大，刺針較短。

(2) 主針刺工藝有多種形式

按針板數多少，有單針板、雙針板和多針板。

按針刺方向，有單向針刺和對刺，對刺又可分為異位對刺和同位對刺及交替針刺和同時針刺。

上刺；下刺；

一個針刺區；

兩個針刺區。

(3) 針板運動方向

針板運動方向通常垂直於纖網，但也有向上或向下斜刺。斜刺可提高針刺深度，如60°斜刺比垂直針刺深度提高13%，所得產品有較大的強力，較低的斷裂伸長，較大的密度和較小的透氣性，還可改善尺寸穩定性。

常用的傾斜角度有45°、60°、75°。

針板

由於針刺機種類繁多，功能結構各異。所以針刺機的針板之間有很大差異。

（1）材質有木針板、橡塑針板、環氧樹脂針板、銅針板、鎂合金針板、鋁鎂合金針板、鋰鎂合金針板等。

（2）針眼排列也有很大的不同，一般分為人字形、雙人字形、雜亂形等。需要根據用途制定合理的排針順序。

用針

針刺機的針由帶有彎頭的針柄、針腰（有的無針腰）、針葉和針尖四部分組成，其中針葉為刺針的工作段，是刺針的主要區段。

（1） 針尖形狀可以有許多變化，如標準型針尖、尖銳型針尖、微球型針尖、球型針尖、鈍球型針尖、極球型針尖等。

（2） 鉤刺的結構也可以有許多變化。根據鉤刺的結構可將鉤刺分為標準鉤刺、圓角鉤刺、無突鉤刺、中突鉤刺若干種。 （3） 針柄彎頭的相對彎曲方向也可以有幾種變化。

（4） 針葉的截面形狀有圓形、三角形、正方形、菱形等。

（5） 刺針的幾何尺寸是表達刺針規格的重要參數。刺針針葉、針腰和針柄的粗細分別以針葉號、針腰號和針柄號表示，號越大，表示越細。生產中經常提到的是針葉號（有時簡稱針號），普通刺針針葉號的大小與針葉截面三角形的高相對應。

（6） 鉤刺的排列各有不同，一般分為標準型（RB）、中等型（MB）、加密型（CB）等。

鋼針與針板是近乎靜配合的。鋼針的直徑和長度，排列的形式和各項規格參數均依用途而定。

非織造性能途徑

一、混入高收縮纖維

纖網中混入高收縮纖維，如聚氯乙烯纖維，針刺後經熱空氣、水蒸汽或熱水的處理，可提高針刺非織造材料的密度。

根據產品密度要求，纖網中高收縮纖維的含量可有很大的變化。如纖網中高收縮纖維的含量為80%，熱處理後收縮率可達到50%。

該方法可提高針刺非織造材料的密度，減輕表面針刺痕跡，耐多次彎曲性好，耐起層性好，適合於作合成革基布。但由於熱處理時高收縮纖維因結構變化失去大部分強力，因而產品強度和尺寸的穩定性不足。

二、混入熱粘結纖維

纖網中混入熱粘結纖維，針刺後經熱軋處理，可改善針刺非織造材料的強度和尺寸穩定性，但非織造材料的硬性增加，耐多次彎曲性能下降。

該方法通常不能獨立用作針刺非織造材料的增強，只能對鋪設基布的針刺非織造材料進行附加增強。

纖網中不混入熱粘結纖維，針刺後經熱軋處理，可燙平並粘結纖維毛羽，改善針刺非織造材料的表面質量，用作塗層基布時，可減少塗層量。

三、鋪設基布

鋪設輕薄基布，可大大提高非織造材料的初始彈性模量，但對提高斷裂強力幫助不大。鋪設高強度的厚重型基布，可大大提高非織造材料的斷裂強力，但必須注意刺針對基布的損傷。

研究表明，當針刺深度為13mm，針刺密度為200刺/cm2，單棱鉤刺針按縱向位置排列，針刺後基布的縱向強力剩餘90%，橫向強力剩餘28%；單棱鉤刺針按橫向位置排列，針刺後基布的縱向強力剩餘10%，橫向強力剩餘90%。合理設定刺針鉤刺的排列角度，可兼顧針刺後基布的縱橫向剩餘強力。如設定單棱鉤刺針鉤刺棱邊與纖網送進方向夾角40°，可使針刺後基布的縱橫向強力均剩餘50%左右。

不同結構刺針及其排列角度對機織基布經緯線的作用。

密度對質量的影響

針刺密度是指纖網在單位面積（1平方厘米）上受到的理論針刺數。針刺密度是最重要的工藝參數。一般來說，針刺密度越大，產品強力越大，越強硬。但是，如果纖網已足夠緊密的話，再針刺就會造成纖維的損傷或斷針，反而會使產品的強力下降。針刺深度是刺針穿刺纖網後突出在纖網外的長度，單位為mm。在一定範圍內，隨著針刺深度的增加，纖維之間的纏結更充分，產品的強力有所提高，但是刺的過深，會使纖維斷裂、產品強力降低。通常針刺深度掌握在3~17mm之間。

現狀

紡織工業是我國國民經濟的傳統支柱產業和重要的民生產業，也是國際競爭優勢明顯的產業。紡織機械工業是為紡織工業提供技術裝備的產業，是國家裝備製造業的重要組成部分，對增強紡織工業國際競爭力，提升紡織工業技術裝備水平，最佳化紡織工業產業結構調整具有十分重要的意義。目前，我國紡織機械產品門類齊全，主要包括：化纖機械、紡紗機械、織造機械、針織機械、染整機械和非織造布機械等。

2006～2007年，紡織機械全行業呈平穩增長態勢，進出口總額同比增長都保持在20%以上。2008年受金融危機影響較大，主要經濟指標同比都有較大幅度下滑，2008年1～12月累計工業總產值527.27億元，同比下降6.12%；2008年進出口總額53.97億美元，同比下降15.78%。2006～2008年，在國家的大力支持、行業的積極推進和企業的不懈努力下，通過對以下10項新型重大裝備為代表的紡織機械產品的自主研發和產業化，我國紡織機械新產品不斷湧現，製造水平、產品質量和生產效率進一步提升，國產紡織機械市場占有率不斷提高。

從國內展出的展品可以看到，我國非織造布機械製造企業的技術水平有了較大的提升，縮短了與國外先進水平的差距。目前，我國已能生產大部分非織造布生產用的單機和生產線，如針刺法、紡粘法、水刺法、熔噴法、漿粕氣流成網法、熱粘合法、化學粘合法等設備，並能全套提供丙綸熱軋生產線、滌綸針刺生產線、滌綸熱軋、針刺生產線，還研製出了SMS紡熔複合生產線和雙組分紡粘複合生產線。牽伸形式有整塊噴絲板負壓牽伸、小噴絲板正壓牽伸、小噴絲板正壓管式牽伸等。國產水刺法生產線最大幅寬達到3.5米；水刺機有一輥筒式、二輥筒式、三輥筒式和平台式；其中先進的水壓密封水刺頭、90%透孔率的蜂巢式抽吸輥筒、蜂巢式圓網結構的熱風穿透烘燥機等已接近國際先進水平。我國針刺機基本上已形成系列，但都是傳統的垂直針刺方式，屬通用型針刺機，機器幅寬最大為10.5米，最大針刺頻率1800次/秒。

標準不改發展難

針刺法非織造布產品的標準缺口大、修訂滯後等標準化問題同樣受到生產套用各方的重視。一方面，產品生產者往往注重產品一般性能，使用紡織行業起草的有關推薦性國家標準或行業標準；而產品使用者往往注重的是產品工程性能，使用的是相關行業規範，矛盾較大。

專家也指出，產業用紡織品涉及了安全、衛生、環保等領域，按照標準化法應該制定強制性標準，但現有的強制性標準卻較少，因此也影響了標準各項指標要求難以統一，執行力度也受到影響。

另外，標準體系沒有與國際接軌。鑒於我國產業用紡織品行業歸口管理力度不夠，沒有密切關注和專門研究國際和國外先進產業用紡織品標準的機構，對相關標準信息的收集、匯總、分析採用不夠，造成指標要求和檢測方法與國際標準制定不一致。這種不接軌直接導致了出口企業生產供貨時要么被動接受客戶要求，要么加大對外商指定測試和產品認證，企業自身的產品設計和開發均陷於盲目。山東纖檢局劉永貴舉例，GB/T17639-2008標準引用了20個標準，其中只有5個標準等效、1個標準修改了國際標準，竟沒有一個等同採用國際標準的。上海出入境檢驗檢疫局吳雄英也提到，他從實際工作中對比，我國和ISO現行的針刺法非織造產品方法標準對照很多沒有對應標準。

產業用紡織品用途不一，本身具有其他紡織品所沒有的陌生和複雜性，對產業用紡織品有關環節的所有人員包括專家在內都是一種考驗。即使像土工合成材料和醫用紡織品類標準有一些，仍不能覆蓋全部產品，制約了行業發展。因此，業界的共識是，充分調動發揮各級產業用紡織品協會的積極性和作用，加快產業用紡織品標準的制定與修訂，共同推動國針刺機產業的標準化工作規範運行。