一种点状针刺设备及加工工艺的制作方法

本发明涉及生态无纺复合领域，尤其涉及一种点状针刺设备及加工工艺。

背景技术：

河岸带是介于河流与陆地之间的半陆生生态系统，直接或间接受到河流水位变动的影响、具有缓冲效应的过渡地带，通常通过地表径流和地下潜流的水文过程连接地上陆生系统和水生系统。河岸带在流域生态系统中面积比不高，然而在水、营养物质流入河流的过程中却发挥着不可取代的功能，对截留面源污染、构建河流栖息生境、促进河流与其周围环境的连通性有重要意义。近年来，国内外学者开始利用生态工程手段恢复受损河流的生态功能，以达到增强河流的自净能力和综合恢复河流生境。

建设河道护坡是河道生态修复的重要技术手段之一。长期以来,国内众多的河道整治大多采用砌石、混凝土等材料修筑硬质护坡。硬质护坡强调河道的防洪功能和工程结构的安全性,但带来诸多的致命缺陷。首先硬质护坡隔绝水土交换造成河岸一侧水流流速压力与另一侧土壤受压不平衡加剧了岸坡的不稳定性，形成坡体开裂塌陷缩短了岸坡的使用寿命；其次硬质护坡由于破坏了河道岸坡水生植物的生长环境，进而也破坏了鱼虾和软体生物的生长环境，打破了自然河道的的生态链，造成水体富营养化加剧，进而导致未端藻类暴发，影响整个环境生态系统的稳定。

生态护坡是指人工修筑的河岸具有自然河岸原生态特性的护坡。它拥有渗透性的自然河床与河岸基底，可以充分保证河岸与河流水体之间的水分交换和调节功能；同时具有一定的抗洪强度，在满足行洪排涝和通航要求的基础上，保证岸坡的稳定，防止水土流失；生态护坡在护坡的同时也兼顾了河流生态的修复，尤其是恢复了河道岸坡水生植物的生长环境，进而也为鱼虾和软体生物创造了适宜的生长环境，形成植物-动物-微生物互为食物链的生物圈，重建了原生态，净化了水质。

生态软体排护坡是目前生态和护坡效果均较好的河道护坡方式。通过在河道岸坡上铺设反滤性能优良的生态软体排进行生态护坡，在护坡的同时保证了河岸与河流水体之间的水分交换，同时也解决了植物在生态软体排上生长的问题，恢复了河道岸坡水生植物的生长环境，进而也为鱼虾和软体生物生长创造了条件，重建了原生态，净化了水质。目前国内生态护坡材料之一生态软体排主要采用由底层无纺布针刺复合的复合布。

针刺复合是一种常用的多层纺织品复合的加工工艺，具有加工方法简单，加工成本低廉的优点。然而在实施过程中针刺复合也有缺点：针刺对被复合织物的强度和自身结构都有一定的破坏；被复合织物之间剥离强度较小；无纺复合布中穿越复合的纤维大部分处于半游离状态容易在外力作用(如水流反复冲刷)下被抽离脱落，并最终导致其整体功能失效。本发明研究：

1、控制针刺点面积以达到最小破坏除底层无纺布以外的任何一层由于插入众多的底层无纺布纤维而改变其结构特性，破坏原结构和强度。

2、点状复合加热熔，增加表层热熔粘结，增加了剥离强度

3、表面无游离纤维，抗冲刷，抗纤维抽离脱落。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是改善适用于生态护坡针刺材料的加工工艺，为了解决上述问题，本发明提供一种点状针刺设备，包括输送部件、托网机构、点状针刺机构和控制单元，

输送部件用于将纤维网输送至针刺区，

托网机构用于在针刺区支撑纤维网，

点状针刺机构包括针床组件和针床横动组件，针床组件用于对纤维网进行针刺，针床横动组件用于能够使针床组件沿垂直纤维网输送方向移动，针床组件上配置有沿纤维网输送方向等间距间隔排列的排针；

控制单元用于控制输送部件、针床组件和针床横动组件的运动配合，从而实现对纤维网的点状针刺。本发明中的控制单元可使用PLC编程控制。

进一步地，输送部件包括沿输送方向依次排列的输网帘、压网罗拉和牵拉辊，输网帘用于将纤维网喂入压网罗拉，压网罗拉和牵拉辊用于握持位于针刺区的纤维网，并对纤维网进行牵伸。

进一步地，托网机构包括托网板和剥网板，托网板用于托持纤维网，剥网板用于防止纤维随刺针脱离纤维网。其中本发明中的托网板和剥网板上设置有能够使刺针穿过的通孔，为了适应点状针刺过程中刺针的错位距离和步进错位，拖网板和剥网板上的通孔需要比常规拖网板和剥网板上的通孔尺寸更大，其通孔尺寸范围为8-12mm。

进一步地，针床横动组件上设置有沿垂直纤维网输送方向的轨道，轨道上设置有滑块，滑块和针床组件固定连接。其中滑块和轨道的连接可选用燕尾槽楔形连接方式。

进一步地，排针的配置为沿输送方向3-6排针。

进一步地，排针间的刺针为纵横向对齐的矩形点阵排列，排针间的刺针在纵横向的间距均为8-20mm。

进一步地，控制单元能够控制输送部件步进距离及步进错位，步进距离与排针的间距相同；且当输送部件每步进一次，控制针床横动组件移动一次，控制针床组件对纤维网针刺一次。本发明中步进错位指输送部件前后两次的输送距离存在差值，即后一次的输送距离大于或小于前一次的输送距离。

进一步地，步进错位的取值范围为0.5-2mm，针床横动组件移动一次的距离范围为0.5-2mm。

本发明还公开了点状针刺设备的加工工艺，包括如下步骤：

步骤一、将开松梳理得到的均匀纤维网铺设在输送部件上，并通过输送部件输送至针刺区；

步骤二、控制单元控制输送部件的步进距离与排针的间距相同，从而使纤维网的步进距离与排针的间距相同，且纤维网每步进一次，针床组件对纤维网针刺一次。

进一步地，在步骤二中，纤维网每步进一次，控制单元控制输送部件产生步进错位，同时控制针床横动组件移动一次。

本发明具有如下有益效果：

本发明的点状针刺设备通过控制输送部件、针床横动组件和针床组件之间相互配合，从而使针床组件上的刺针仅对纤维网的局部点位重复针刺，从而对纤维网的其他部位不会造成损伤，实现对纤维网形成最小破坏的同时，使纤维网具有足够的剥离强度。

附图说明

图1是本发明的一种点状针刺设备的结构示意图；

图2是发明的一种点状针刺设备的针床横动组件的结构示意图；

图3是本发明的一种点状针刺设备的针床组件的排针布置结构示意图；

图4是本发明的一种点状针刺设备得到的纤维网针刺结构示意图。

图中，压网罗拉1、纤维网2、输网帘3、剥网板4、托网板5、牵拉辊6、刺针7、针床8、连杆9、滑动轴承10、偏心轮11、主轴12、针床横动组件13、轨道131、滑块132、排针14、表面热熔层15、针刺集聚点16。

具体实施方式

下面结合附图并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，实施方式只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制发明的范围。

如图1-3所示，本发明公开了一种点状针刺设备，包括输送部件、托网机构、点状针刺机构和控制单元，

输送部件用于将纤维网输送至针刺区，

托网机构用于在针刺区支撑纤维网，

点状针刺机构包括针床组件和针床横动组件，针床组件用于对纤维网进行针刺，其中针床组件可通过主轴转动带动偏心轮，并通过皮带传动使连杆在滑动轴套内滑动带动针床上下运动从而对纤维网进行针刺。

针床横动组件用于能够使针床组件沿垂直纤维网输送方向移动，针床组件上配置有沿纤维网输送方向等间距间隔排列的排针；

控制单元用于控制输送部件、针床组件和针床横动组件的运动配合，从而实现对纤维网的点状针刺。本发明中的控制单元可使用PLC编程控制。

在一个实施例中，输送部件包括沿输送方向依次排列的输网帘、压网罗拉和牵拉辊，输网帘用于将纤维网喂入压网罗拉，压网罗拉和牵拉辊用于握持位于针刺区的纤维网，并对纤维网进行牵伸。

在一个实施例中，托网机构包括托网板和剥网板，托网板用于托持纤维网，剥网板用于防止纤维随刺针脱离纤维网。其中本发明中的托网板和剥网板上设置有能够使刺针穿过的通孔，为了适应点状针刺过程中刺针的错位距离和步进错位，拖网板和剥网板上的通孔需要比常规拖网板和剥网板上的通孔尺寸更大，其通孔尺寸范围为8-12mm。

如图2所示，在一个实施例中，针床横动组件上设置有沿垂直纤维网输送方向的轨道，轨道上设置有滑块，滑块和针床组件固定连接。其中滑块和轨道的连接可选用燕尾槽楔形连接方式。

如图3所示，在一个实施例中，排针的配置为沿输送方向3-6排针。

在一个实施例中，排针间的刺针为纵横向对齐的矩形点阵排列，排针间的刺针在纵横向的间距均为8-20mm。

在一个实施例中，控制单元能够控制输送部件步进距离及步进错位，步进距离与排针的间距相同；且当输送部件每步进一次，控制针床横动组件移动一次，控制针床组件对纤维网针刺一次。本发明中步进错位指输送部件前后两次的输送距离存在差值，即后一次的输送距离大于或小于前一次的输送距离。

在一个实施例中，步进错位的取值范围为0.5-2mm，针床横动组件移动一次的距离范围为0.5-2mm。

本发明还公开了点状针刺设备的加工工艺，包括如下步骤：

步骤一、将开松梳理得到的均匀纤维网铺设在输送部件上，并通过输送部件输送至针刺区；

步骤二、控制单元控制输送部件的步进距离与排针的间距相同，从而使纤维网的步进距离与排针的间距相同，且纤维网每步进一次，针床组件对纤维网针刺一次。

在一个实施例中，在步骤二中，纤维网每步进一次，控制单元控制输送部件产生步进错位，同时控制针床横动组件移动一次。

通过本发明的加工工艺得到的纤维网针刺结构如图4所示，本发明中的点状针刺，通过减少针床上植针的排数(3～6排针)，减少了针刺数量；同时又控制前后两次针刺点的距离(0.5～2mm)，使针刺点集中在一个小的范围内形成针刺集聚点(即点状针刺)，大大缩小了针刺面积，使针刺面积不超过总面积的10％，减少了由针刺对纤维网的破坏。

但由于针刺量减少了，复合的剥离强度相比正常的针刺复合也小了，因此在一个实施例中，本发明的加工工艺包括步骤三，对步骤二得到的点状针刺纤维网进行表面热熔，得到具有表面热熔层的点状针刺纤维网。通过表面热熔将点状针刺处的来自底部的穿刺纤维束端和上表面纤维粘结之后，纤维网中纤维间的剥离除了需要克服穿刺纤维束在层和层之间的摩擦力，还需要克服穿刺纤维束自身的断裂强度，从而弥补了点状针刺带来的剥离强度的减小，消除了游离纤维，耐水流冲刷。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。