第二節(jié)　農(nóng)業(yè)用紡織品工藝技術(shù)及專用設備

一、非織造布類

農(nóng)用非織造布主要采用聚酯、聚丙烯短纖維熱熔法和長絲紡粘法生產(chǎn)。因長絲紡粘法非織造布的生產(chǎn)工藝簡單、流程短、效率高，織物強度高、可重復使用、易回收，能減少對環(huán)境的污染并防止土質(zhì)變壞，所以在農(nóng)業(yè)上應用較多。如在非織造布生產(chǎn)過程中加入除蟲劑等，可用于防御昆蟲，減少農(nóng)藥的施加量。

紡粘機主要包括吸料裝置、配料系統(tǒng)、螺桿擠壓機、過濾器、牽伸器、成網(wǎng)機、熱軋機、卷繞機。其中紡粘布是由原料聚丙烯經(jīng)過高溫熔化、螺桿擠壓、濾網(wǎng)過濾、紡絲牽伸，再由噴絲板均勻鋪在成網(wǎng)機，再經(jīng)軋輥熱軋成形，最后由卷繞機卷成卷即成了紡粘布的成品。

如圖2-1所示在紡粘布生產(chǎn)過程中，從聚合物到纖維是由紡絲設備來完成的，紡絲設備的作用是將聚合物熔融，之后熔體經(jīng)過過濾、精確計量，從噴絲板中噴出，在空氣中冷卻，而后經(jīng)氣流拉伸成為長絲，鋪向成網(wǎng)機后經(jīng)熱軋卷繞成成品布。

目前，紡粘法技術(shù)的關鍵是：紡絲、拉伸、鋪網(wǎng)和成網(wǎng)速度。如何紡制細絲且絲的性能好；如何用氣流來高效拉伸絲束，使得絲較細，使用的牽伸風和氣壓較低，消耗氣量較小，即牽伸風功率最小；如何使纖網(wǎng)鋪設均勻，使非織造布的縱橫向強力差別較小；如何在保證纖網(wǎng)變形盡可能小的前提下，提高成網(wǎng)速度，增加生產(chǎn)能力。上述四部分有別于其他普通技術(shù)，紡粘法是集化工、塑料、造紙、化纖、航空等行業(yè)為一體的、涉及學科較多的綜合性技術(shù)。

1.紡絲　紡絲是紡粘法的技術(shù)關鍵之一。擠壓機、過濾器、紡絲箱體、噴絲板和側(cè)吹風窗有機組合是紡絲的先決條件，技術(shù)重點是噴絲板孔數(shù)、噴絲孔孔徑、孔的長徑比、冷卻絲束的風速和風溫，探尋絲的纖度與噴絲孔熔體流速、噴絲孔孔徑與拉伸力的關系。紡粘法紡絲應借鑒化纖紡絲技術(shù)，同時提高熔噴和紡粘的多噴頭復合技術(shù)水平，研究雙組分紡絲、變形絲和熔噴技術(shù)在紡粘法技術(shù)中的應用，并應重點開展對紡噴技術(shù)的研究。

2.拉伸　牽伸器原理基于引射器理論。牽伸器的目的是對絲束進行拉伸，外部是噴射氣流，中心是被引射氣流。為了增大拉伸力，可提高牽伸段內(nèi)的氣流速度和增加牽伸器的牽伸段長度。紡粘技術(shù)中的牽伸器是氣體引射器應用的一個特例。牽伸器按結(jié)構(gòu)通常可分為噴射噴口（即狹縫）、引射段、混合段和牽伸段。在氣體動力學中，混合段稱為初始段，牽伸段稱為主體段。噴射氣流和引射氣流的混合可分為等截面混合和收縮截面混合兩種。縱觀40多年來牽伸器結(jié)構(gòu)的發(fā)展和演變過程，前期是摩擦式牽伸器，后來發(fā)展出現(xiàn)了壓推式湍流型牽伸器。在眾多的牽伸器結(jié)構(gòu)型式中，雖然具體結(jié)構(gòu)型式不同，但對絲束的拉伸作用機理基本相同。

牽伸器按氣流對絲束的拉伸作用可分為壓推式和摩擦式；按縫隙是環(huán)形還是直線形分為管式和狹縫式；按氣流速度分為亞音速型和超音速型；按氣流的壓力可分為低壓型（＜0.05MPa）、中壓型（0.1MPa左右）、高壓型（＞0.2MPa）和負壓型，壓力分布寬的原因是由于牽伸器的牽伸氣體流道形狀造成的。意大利STP、ROV公司的牽伸器是管式，屬于摩擦式。意大利NWT、NWE公司的牽伸器是摩擦式順式多排。德國萊芬公司的牽伸器是摩擦式抽吸型。日本神戶制鋼公司的牽伸器是摩擦式噴射型。美國艾森公司的牽伸器是壓推式湍流型牽伸器。牽伸器分類見表2-3。

表2-3　牽伸器的分類

3.鋪網(wǎng)　目前，紡粘法大部分采用牽伸器對絲束進行氣流拉伸，牽伸氣流裹挾絲束一起從牽伸器噴出（有的牽伸器出口還安裝擺絲器進行擺絲）射到成網(wǎng)簾上，成網(wǎng)簾下安裝吸風機，使絲吸附在成網(wǎng)簾上形成纖網(wǎng)。鋪網(wǎng)方式可分為排筆式鋪網(wǎng)、打散式鋪網(wǎng)、噴射式鋪網(wǎng)、流道式鋪網(wǎng)。

4.成網(wǎng)速度　通過噴射鋪網(wǎng)，纖網(wǎng)鋪到網(wǎng)簾上，提高成網(wǎng)速度的目的是要在保證纖網(wǎng)變形盡可能小的前提下，提高生產(chǎn)能力。用于紡絲甬道密封的壓布輥技術(shù)成了提高成網(wǎng)速度的重要措施，纖網(wǎng)固結(jié)以及卷繞設備的生產(chǎn)速度也會影響成網(wǎng)速度。

高檔復合非織造布的加工技術(shù)及其在農(nóng)業(yè)領域的應用發(fā)展十分迅速，其中紡粘、熔噴、水刺、針刺、漿粕氣流成網(wǎng)發(fā)展速度非常快。單一工藝的非織造布已不能完全滿足使用要求，各種新型的非織造布產(chǎn)品不斷產(chǎn)生。從工藝的角度，非織造布之間的復合方式有很多，例如，紡粘—熔噴—紡粘（SMS）、梳理成網(wǎng)—紡絲成網(wǎng)—梳理成網(wǎng)（CSC）、梳理成網(wǎng)—熔噴—梳理成網(wǎng)（CMC）、梳理成網(wǎng)與漿粕氣流成網(wǎng)用水刺復合、紡粘與木漿纖維復合等。膜結(jié)構(gòu)材料及新型篷蓋材料是近年來國外發(fā)展極為迅速的新型材料，該材料具有良好的透光性，可以很好地解決采光問題。

二、機織、針織網(wǎng)類

機織、針織網(wǎng)一般選用強度高、韌性較好的纖維，如用合成聚合物單絲材料，一般選用聚丙烯或聚乙烯單絲，以后者更優(yōu)，能夠抗惡劣氣候和紫外線輻射，使用5年后剩余強度為原有強度的一半。由該織物制成的網(wǎng)可用來防護鳥、獸、雨、雪、冰雹及昆蟲對作物的侵害。目前，拉舍爾經(jīng)編織物的發(fā)展越來越快，原料多選用聚乙烯，這類產(chǎn)品具有強度高、抗沖擊性能好等特點，且能夠控制氣候因素，明顯加快作物的生長，保護莊稼免受蟲害。

機織網(wǎng)常用的生產(chǎn)設備是雙鉤型織網(wǎng)機。它是以通過一排上鉤鉤經(jīng)線成圈和一排下鉤鉤經(jīng)線套緯線形成結(jié)節(jié)的織網(wǎng)機，由于該網(wǎng)機是由經(jīng)線成圈，易于調(diào)節(jié)控制經(jīng)線張力，而緯線張力影響不大。經(jīng)線回抽快，所以結(jié)節(jié)整齊，網(wǎng)片質(zhì)量得到了保證；線盤直徑大，緯線裝得多；轉(zhuǎn)速快，勞動生產(chǎn)率高；具有經(jīng)緯線斷線自停裝置和跳梭及定量計數(shù)自停裝置；網(wǎng)目尺寸調(diào)整比較方便。這類織網(wǎng)機適用于生產(chǎn)各種合成纖維網(wǎng)片，不僅可織單死結(jié)網(wǎng)片，而且可織雙死結(jié)網(wǎng)片，利于一機多用，是目前國際上使用最為普遍的機型。隨著技術(shù)創(chuàng)新和進步，國產(chǎn)織網(wǎng)機的功能逐漸得到完善與提高。基本技術(shù)參數(shù)是雙鉤型織網(wǎng)機的性能和生產(chǎn)能力的綜合體現(xiàn)，主要包括結(jié)節(jié)形狀、梭距、幅寬、線盤直徑、網(wǎng)目尺寸、網(wǎng)線材料與規(guī)格、轉(zhuǎn)速、功率等。

針織網(wǎng)的專用設備是拉舍爾經(jīng)編機。對于拉舍爾經(jīng)編機而言，從平型網(wǎng)到圓柱形網(wǎng)結(jié)，從薄到厚的網(wǎng)類織物都能生產(chǎn)。織物的網(wǎng)孔可以是方形、長方形、長菱形或近似圓形。單針床或雙針床拉舍爾機可配置多至8把梳櫛，選用合適的紗線就能生產(chǎn)所需的安全防護網(wǎng)。能防風、防雹、防過量的太陽輻射，并使農(nóng)作物不受飛鳥、家禽、獸類的傷害。拉舍爾經(jīng)編機生產(chǎn)的防護網(wǎng)，其主要優(yōu)點是能夠適應各種最終用途。防護網(wǎng)孔眼的形狀大小和纖維網(wǎng)厚度的選擇余地極大。如防護網(wǎng)網(wǎng)孔形狀可以是正方形、長方形、長菱形、六角形或近似圓形。防護網(wǎng)相當多的特點如穩(wěn)定性、縱橫向彈性都可以人為控制。拉舍爾經(jīng)編機防護網(wǎng)無網(wǎng)結(jié)構(gòu)，當防護網(wǎng)被拉至圍欄或欄桿處時不會被鉤住，而且由于其表面光滑，無網(wǎng)結(jié)，因而不會傷害落下的物體。拉舍爾經(jīng)編機網(wǎng)防滑性強，無需任何整理，就能保證較長使用壽命。其中，HDR8EH型可以生產(chǎn)圓柱形的防護網(wǎng)，在安全網(wǎng)使用領域頗受歡迎。經(jīng)驗表明，與具有相同強力指標的平型防護網(wǎng)相比，人們更信賴筒狀防護網(wǎng)的安全性。HDR8EH型是雙針床拉舍爾機，有8把梳櫛，穿紗情況是2穿2空（GB3+GB6）和1穿1空（GB1+GB2，GB7+GB8），2把梳櫛形成堅固的網(wǎng)邊。紗線一般由直徑為1016mm（40英寸）的經(jīng)軸喂入，筒子架提供40根織邊紗，機器工作門幅為1900mm或3300mm（70英寸或130英寸）。整理后的防護網(wǎng)被卷成直徑為762mm（30英寸）的卷裝。此外，選用何種紗線可根據(jù)實際情況，500～4400dtex（編鏈）和500～6600dtex（襯緯紗）的滌綸、錦綸或聚烯烴纖維都可選用。

三、新紡織技術(shù)類

農(nóng)用非織造布代替塑料地膜，一方面由于塑料地膜不透水、不透氣、易形成表面積水、壓迫植物生長；另一方面則是由于聚乙烯膜不易回收，會對環(huán)境造成危害，由于聚乙烯殘留在土壤中不分解，影響土壤的滲透性，影響植物生長時吸收水分和養(yǎng)分，甚至會造成土壤板結(jié)，降低土地的生產(chǎn)能力。為了同時解決上述兩方面的問題，國際上已開始致力于開發(fā)生物降解農(nóng)用非織造布。這種非織造布可被真菌、細菌等微生物分解，并最終轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。農(nóng)業(yè)上應用的另一種新材料是可重復使用的農(nóng)用覆蓋材料，該產(chǎn)品由法國兩名發(fā)明者研究開發(fā)，至少可以重復使用兩次，并可用機械的方法進行鋪置和拉開。該覆蓋材料與常規(guī)的不透性塑料薄膜相比，具有透氣、透水和透化學品的性能，還具有絕熱、濾光和保溫的功能，將其直接鋪放在地面，可以形成微氣候，使地面夜間保溫、保濕和在非織造布上形成水膜，達到防風、防霜和保護莊稼的作用。

目前，國外農(nóng)用紡織品采用的加工新技術(shù)較多，如防水透濕技術(shù)、織物層壓技術(shù)、纖維增強聚合物復合材料技術(shù)等，擴大了農(nóng)用紡織品的用途。在非織造布與其他織物的層壓過程中加入少量炭黑，制成拒水、透光、透濕的層壓織物，以及將合成纖維非織造布夾在兩層聚乙烯醇膜中制成的高吸濕的層壓織物，用于覆蓋作物，能使土壤中的水分不易流失，減少澆水次數(shù)，節(jié)約人工，減輕勞動強度，節(jié)約用水，對解決抗旱問題起到很大作用；由低熔點雙組分纖維制成的織物適用于露天作物，不會被強風撕裂；在織物的層壓過程中加入草籽、種子，可制成草皮植生帶、種子帶。防水透濕的織物用于戶外農(nóng)產(chǎn)品保護，不僅能遮光、隔熱，防止農(nóng)產(chǎn)品受雨淋，而且能散發(fā)熱量和濕氣，防止農(nóng)產(chǎn)品受潮變質(zhì)。

（1）層壓復合。熱熔黏合設備主要包括熱熔滾筒復合設備和熱熔圓網(wǎng)復合設備。兩種設備各有優(yōu)缺點：滾筒的耐溫性能、壓力的施加比圓網(wǎng)高，可加工的品種多（如可與海綿、絨類織物等復合），適宜小批量、單一品種的生產(chǎn)。根據(jù)復合產(chǎn)品的特點及市場形勢分析，采用熱熔滾筒復合法比較適宜，它除了可以使用反應型聚氨酯熱熔膠加工薄膜復合的防水透濕織物外，還可以使用熱塑性熱熔膠進行產(chǎn)業(yè)用紡織品的加工，這樣能夠更好地適應市場的需求變化。

（2）纖維增強聚合物復合材料成型設備。如何選擇成型的方法，是生產(chǎn)時的首要問題。生產(chǎn)復合材料制品的特點是材料生產(chǎn)和產(chǎn)品成型同時完成，因此，在選擇成型方法時，必須同時滿足材料性能、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益等多種因素的基本要求，具體應考慮產(chǎn)品的外形構(gòu)造和尺寸大小。材料性能和產(chǎn)品質(zhì)量要求，如材料的物化性能、產(chǎn)品的強度及表面粗糙度（光潔度）要求等。一般來說，生產(chǎn)批量大、數(shù)量多及外形復雜的小產(chǎn)品，多采用模壓成型；對造型簡單的大尺寸制品，適宜采用SMC大臺面壓機成型，也可用手糊工藝生產(chǎn)小批量產(chǎn)品；對于壓力管道及容器，則宜用纏繞工藝；對于批量小的大尺寸制品，如船體外殼、大型儲槽等常采用手糊、噴射工藝；對于板材和線性制品，可采用連續(xù)成型工藝。其中，層壓工藝是指將浸有或涂有樹脂的片材層疊，在加熱加壓條件下，固化、成型制品的一種成型工藝。層壓成型工藝制品已經(jīng)成為不可缺少的工程材料之一，主要產(chǎn)品有玻璃布層壓板、木質(zhì)層壓板、棉布層壓板、紙質(zhì)層壓板、石棉纖維層壓板、復合層壓板等。它的工藝特點是生產(chǎn)的機械化、自動化程度較高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；但一次性投資較大，適合于批量生產(chǎn)。下料時，通常用連續(xù)切割機裁剪。壓制厚板時應將布裁得小一些。特別是布的緯向，緯紗收縮性較大，壓制時會展開。裁小的比例應由經(jīng)驗和具體實驗確定。不同性能膠布應分別堆放，例如，面層布、芯層布。對于層壓工藝參數(shù)，成型壓力、溫度、時間是三個最重要的參數(shù)。成型壓力根據(jù)樹脂特性、板厚、樹脂含量、流動度和升溫速度確定。壓制時間與樹脂的固化速度、層壓板的厚度、壓制溫度等有關。壓制時間對制品的性能影響非常顯著，壓制時間對制品體積電阻系數(shù)、介質(zhì)損耗角正切值、拉伸強度、吸水性能有影響。