第二节　农业用纺织品工艺技术及专用设备

一、非织造布类

农用非织造布主要采用聚酯、聚丙烯短纤维热熔法和长丝纺粘法生产。因长丝纺粘法非织造布的生产工艺简单、流程短、效率高，织物强度高、可重复使用、易回收，能减少对环境的污染并防止土质变坏，所以在农业上应用较多。如在非织造布生产过程中加入除虫剂等，可用于防御昆虫，减少农药的施加量。

纺粘机主要包括吸料装置、配料系统、螺杆挤压机、过滤器、牵伸器、成网机、热轧机、卷绕机。其中纺粘布是由原料聚丙烯经过高温熔化、螺杆挤压、滤网过滤、纺丝牵伸，再由喷丝板均匀铺在成网机，再经轧辊热轧成形，最后由卷绕机卷成卷即成了纺粘布的成品。

如图2-1所示在纺粘布生产过程中，从聚合物到纤维是由纺丝设备来完成的，纺丝设备的作用是将聚合物熔融，之后熔体经过过滤、精确计量，从喷丝板中喷出，在空气中冷却，而后经气流拉伸成为长丝，铺向成网机后经热轧卷绕成成品布。

目前，纺粘法技术的关键是：纺丝、拉伸、铺网和成网速度。如何纺制细丝且丝的性能好；如何用气流来高效拉伸丝束，使得丝较细，使用的牵伸风和气压较低，消耗气量较小，即牵伸风功率最小；如何使纤网铺设均匀，使非织造布的纵横向强力差别较小；如何在保证纤网变形尽可能小的前提下，提高成网速度，增加生产能力。上述四部分有别于其他普通技术，纺粘法是集化工、塑料、造纸、化纤、航空等行业为一体的、涉及学科较多的综合性技术。

1.纺丝　纺丝是纺粘法的技术关键之一。挤压机、过滤器、纺丝箱体、喷丝板和侧吹风窗有机组合是纺丝的先决条件，技术重点是喷丝板孔数、喷丝孔孔径、孔的长径比、冷却丝束的风速和风温，探寻丝的纤度与喷丝孔熔体流速、喷丝孔孔径与拉伸力的关系。纺粘法纺丝应借鉴化纤纺丝技术，同时提高熔喷和纺粘的多喷头复合技术水平，研究双组分纺丝、变形丝和熔喷技术在纺粘法技术中的应用，并应重点开展对纺喷技术的研究。

2.拉伸　牵伸器原理基于引射器理论。牵伸器的目的是对丝束进行拉伸，外部是喷射气流，中心是被引射气流。为了增大拉伸力，可提高牵伸段内的气流速度和增加牵伸器的牵伸段长度。纺粘技术中的牵伸器是气体引射器应用的一个特例。牵伸器按结构通常可分为喷射喷口（即狭缝）、引射段、混合段和牵伸段。在气体动力学中，混合段称为初始段，牵伸段称为主体段。喷射气流和引射气流的混合可分为等截面混合和收缩截面混合两种。纵观40多年来牵伸器结构的发展和演变过程，前期是摩擦式牵伸器，后来发展出现了压推式湍流型牵伸器。在众多的牵伸器结构型式中，虽然具体结构型式不同，但对丝束的拉伸作用机理基本相同。

牵伸器按气流对丝束的拉伸作用可分为压推式和摩擦式；按缝隙是环形还是直线形分为管式和狭缝式；按气流速度分为亚音速型和超音速型；按气流的压力可分为低压型（＜0.05MPa）、中压型（0.1MPa左右）、高压型（＞0.2MPa）和负压型，压力分布宽的原因是由于牵伸器的牵伸气体流道形状造成的。意大利STP、ROV公司的牵伸器是管式，属于摩擦式。意大利NWT、NWE公司的牵伸器是摩擦式顺式多排。德国莱芬公司的牵伸器是摩擦式抽吸型。日本神户制钢公司的牵伸器是摩擦式喷射型。美国艾森公司的牵伸器是压推式湍流型牵伸器。牵伸器分类见表2-3。

表2-3　牵伸器的分类

3.铺网　目前，纺粘法大部分采用牵伸器对丝束进行气流拉伸，牵伸气流裹挟丝束一起从牵伸器喷出（有的牵伸器出口还安装摆丝器进行摆丝）射到成网帘上，成网帘下安装吸风机，使丝吸附在成网帘上形成纤网。铺网方式可分为排笔式铺网、打散式铺网、喷射式铺网、流道式铺网。

4.成网速度　通过喷射铺网，纤网铺到网帘上，提高成网速度的目的是要在保证纤网变形尽可能小的前提下，提高生产能力。用于纺丝甬道密封的压布辊技术成了提高成网速度的重要措施，纤网固结以及卷绕设备的生产速度也会影响成网速度。

高档复合非织造布的加工技术及其在农业领域的应用发展十分迅速，其中纺粘、熔喷、水刺、针刺、浆粕气流成网发展速度非常快。单一工艺的非织造布已不能完全满足使用要求，各种新型的非织造布产品不断产生。从工艺的角度，非织造布之间的复合方式有很多，例如，纺粘—熔喷—纺粘（SMS）、梳理成网—纺丝成网—梳理成网（CSC）、梳理成网—熔喷—梳理成网（CMC）、梳理成网与浆粕气流成网用水刺复合、纺粘与木浆纤维复合等。膜结构材料及新型篷盖材料是近年来国外发展极为迅速的新型材料，该材料具有良好的透光性，可以很好地解决采光问题。

二、机织、针织网类

机织、针织网一般选用强度高、韧性较好的纤维，如用合成聚合物单丝材料，一般选用聚丙烯或聚乙烯单丝，以后者更优，能够抗恶劣气候和紫外线辐射，使用5年后剩余强度为原有强度的一半。由该织物制成的网可用来防护鸟、兽、雨、雪、冰雹及昆虫对作物的侵害。目前，拉舍尔经编织物的发展越来越快，原料多选用聚乙烯，这类产品具有强度高、抗冲击性能好等特点，且能够控制气候因素，明显加快作物的生长，保护庄稼免受虫害。

机织网常用的生产设备是双钩型织网机。它是以通过一排上钩钩经线成圈和一排下钩钩经线套纬线形成结节的织网机，由于该网机是由经线成圈，易于调节控制经线张力，而纬线张力影响不大。经线回抽快，所以结节整齐，网片质量得到了保证；线盘直径大，纬线装得多；转速快，劳动生产率高；具有经纬线断线自停装置和跳梭及定量计数自停装置；网目尺寸调整比较方便。这类织网机适用于生产各种合成纤维网片，不仅可织单死结网片，而且可织双死结网片，利于一机多用，是目前国际上使用最为普遍的机型。随着技术创新和进步，国产织网机的功能逐渐得到完善与提高。基本技术参数是双钩型织网机的性能和生产能力的综合体现，主要包括结节形状、梭距、幅宽、线盘直径、网目尺寸、网线材料与规格、转速、功率等。

针织网的专用设备是拉舍尔经编机。对于拉舍尔经编机而言，从平型网到圆柱形网结，从薄到厚的网类织物都能生产。织物的网孔可以是方形、长方形、长菱形或近似圆形。单针床或双针床拉舍尔机可配置多至8把梳栉，选用合适的纱线就能生产所需的安全防护网。能防风、防雹、防过量的太阳辐射，并使农作物不受飞鸟、家禽、兽类的伤害。拉舍尔经编机生产的防护网，其主要优点是能够适应各种最终用途。防护网孔眼的形状大小和纤维网厚度的选择余地极大。如防护网网孔形状可以是正方形、长方形、长菱形、六角形或近似圆形。防护网相当多的特点如稳定性、纵横向弹性都可以人为控制。拉舍尔经编机防护网无网结构，当防护网被拉至围栏或栏杆处时不会被钩住，而且由于其表面光滑，无网结，因而不会伤害落下的物体。拉舍尔经编机网防滑性强，无需任何整理，就能保证较长使用寿命。其中，HDR8EH型可以生产圆柱形的防护网，在安全网使用领域颇受欢迎。经验表明，与具有相同强力指标的平型防护网相比，人们更信赖筒状防护网的安全性。HDR8EH型是双针床拉舍尔机，有8把梳栉，穿纱情况是2穿2空（GB3+GB6）和1穿1空（GB1+GB2，GB7+GB8），2把梳栉形成坚固的网边。纱线一般由直径为1016mm（40英寸）的经轴喂入，筒子架提供40根织边纱，机器工作门幅为1900mm或3300mm（70英寸或130英寸）。整理后的防护网被卷成直径为762mm（30英寸）的卷装。此外，选用何种纱线可根据实际情况，500～4400dtex（编链）和500～6600dtex（衬纬纱）的涤纶、锦纶或聚烯烃纤维都可选用。

三、新纺织技术类

农用非织造布代替塑料地膜，一方面由于塑料地膜不透水、不透气、易形成表面积水、压迫植物生长；另一方面则是由于聚乙烯膜不易回收，会对环境造成危害，由于聚乙烯残留在土壤中不分解，影响土壤的渗透性，影响植物生长时吸收水分和养分，甚至会造成土壤板结，降低土地的生产能力。为了同时解决上述两方面的问题，国际上已开始致力于开发生物降解农用非织造布。这种非织造布可被真菌、细菌等微生物分解，并最终转化为水和二氧化碳。农业上应用的另一种新材料是可重复使用的农用覆盖材料，该产品由法国两名发明者研究开发，至少可以重复使用两次，并可用机械的方法进行铺置和拉开。该覆盖材料与常规的不透性塑料薄膜相比，具有透气、透水和透化学品的性能，还具有绝热、滤光和保温的功能，将其直接铺放在地面，可以形成微气候，使地面夜间保温、保湿和在非织造布上形成水膜，达到防风、防霜和保护庄稼的作用。

目前，国外农用纺织品采用的加工新技术较多，如防水透湿技术、织物层压技术、纤维增强聚合物复合材料技术等，扩大了农用纺织品的用途。在非织造布与其他织物的层压过程中加入少量炭黑，制成拒水、透光、透湿的层压织物，以及将合成纤维非织造布夹在两层聚乙烯醇膜中制成的高吸湿的层压织物，用于覆盖作物，能使土壤中的水分不易流失，减少浇水次数，节约人工，减轻劳动强度，节约用水，对解决抗旱问题起到很大作用；由低熔点双组分纤维制成的织物适用于露天作物，不会被强风撕裂；在织物的层压过程中加入草籽、种子，可制成草皮植生带、种子带。防水透湿的织物用于户外农产品保护，不仅能遮光、隔热，防止农产品受雨淋，而且能散发热量和湿气，防止农产品受潮变质。

（1）层压复合。热熔黏合设备主要包括热熔滚筒复合设备和热熔圆网复合设备。两种设备各有优缺点：滚筒的耐温性能、压力的施加比圆网高，可加工的品种多（如可与海绵、绒类织物等复合），适宜小批量、单一品种的生产。根据复合产品的特点及市场形势分析，采用热熔滚筒复合法比较适宜，它除了可以使用反应型聚氨酯热熔胶加工薄膜复合的防水透湿织物外，还可以使用热塑性热熔胶进行产业用纺织品的加工，这样能够更好地适应市场的需求变化。

（2）纤维增强聚合物复合材料成型设备。如何选择成型的方法，是生产时的首要问题。生产复合材料制品的特点是材料生产和产品成型同时完成，因此，在选择成型方法时，必须同时满足材料性能、产品质量和经济效益等多种因素的基本要求，具体应考虑产品的外形构造和尺寸大小。材料性能和产品质量要求，如材料的物化性能、产品的强度及表面粗糙度（光洁度）要求等。一般来说，生产批量大、数量多及外形复杂的小产品，多采用模压成型；对造型简单的大尺寸制品，适宜采用SMC大台面压机成型，也可用手糊工艺生产小批量产品；对于压力管道及容器，则宜用缠绕工艺；对于批量小的大尺寸制品，如船体外壳、大型储槽等常采用手糊、喷射工艺；对于板材和线性制品，可采用连续成型工艺。其中，层压工艺是指将浸有或涂有树脂的片材层叠，在加热加压条件下，固化、成型制品的一种成型工艺。层压成型工艺制品已经成为不可缺少的工程材料之一，主要产品有玻璃布层压板、木质层压板、棉布层压板、纸质层压板、石棉纤维层压板、复合层压板等。它的工艺特点是生产的机械化、自动化程度较高，产品质量稳定；但一次性投资较大，适合于批量生产。下料时，通常用连续切割机裁剪。压制厚板时应将布裁得小一些。特别是布的纬向，纬纱收缩性较大，压制时会展开。裁小的比例应由经验和具体实验确定。不同性能胶布应分别堆放，例如，面层布、芯层布。对于层压工艺参数，成型压力、温度、时间是三个最重要的参数。成型压力根据树脂特性、板厚、树脂含量、流动度和升温速度确定。压制时间与树脂的固化速度、层压板的厚度、压制温度等有关。压制时间对制品的性能影响非常显著，压制时间对制品体积电阻系数、介质损耗角正切值、拉伸强度、吸水性能有影响。