張 雄 李 淳

(大連工業(yè)大學紡織輕工學院，大連，116034)

熱定型工藝對滌綸機織濾布性能的影響

張 雄 李 淳

(大連工業(yè)大學紡織輕工學院，大連，116034)

以大連華隆濾布有限公司織造的滌綸機織濾布為研究對象，探討熱定型工藝對滌綸機織濾布性能的影響。采用二次回歸正交設計得出斷裂強力、透氣性與定型工藝的非線性關系式，并確定該滌綸機織濾布的最佳定型工藝為溫度210℃、經(jīng)向張力100 kN、時間151 s。

機織濾布，熱定型，斷裂強力，透氣性，回歸正交設計

近年來，基于有限資源循環(huán)利用、新能源開發(fā)及節(jié)能減排等環(huán)保問題的考慮，過濾已進入國民經(jīng)濟、日常生活及環(huán)保的各個領域［1］。過濾介質(zhì)是影響過濾機工作的重要因素，被認為是過濾機的心臟。滌綸機織濾布由于其具有高強力及良好的耐腐蝕性等特點，是目前最常用的過濾介質(zhì)之一［2］。

熱定型是滌綸機織濾布后整理加工的最主要工序。它通過消除織造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應力，調(diào)整滌綸纖維的微細結(jié)構(gòu)，使之建立更加穩(wěn)定的形態(tài)，提高纖維的取向度和結(jié)晶度，使結(jié)晶區(qū)的大小和結(jié)晶度達到一個新的狀態(tài)，以保證滌綸機織濾布在后加工和使用過程中的物理機械性能和過濾性能，對滌綸機織濾布的使用性能具有極其重要的作用［3］。

滲透性是表征過濾介質(zhì)過濾性能的重要參數(shù)，它決定了濾布的過濾效率和過濾精度，同時也是影響濾餅過濾成功與否的關鍵。本文采用二次回歸正交組合設計，就濾布的熱定型工藝對其滲透性、物理機械性能的影響規(guī)律進行研究，探討滌綸機織濾布的最佳工藝，對濾布的生產(chǎn)和選型具有一定的指導意義。

1 試驗部分

1.1 試驗材料

試驗材料為大連華隆濾布有限公司生產(chǎn)的9501滌綸濾布?？椢锏幕緟?shù)如表1所示。

表1 9501滌綸機織濾布的基本參數(shù)

1.2 試驗方法

1.2.1 織物熱定型

儀器:Z958-320型電熱絲加熱定型機，無錫市永宏輕工機械有限公司;熱定型溫度:180～220℃;經(jīng)向張力:80 ～120 kN;熱定型時間:131～171 s。

1.2.2 物理機械性能測試

所測試的樣品均在溫度為(20±2)℃，相對濕度為(60±2)%的環(huán)境下恒溫24 h調(diào)濕后進行測試。

織物斷裂強力:采用YG026-500型織物強力機，參照GB/T 3923—1997采用條樣法進行測試。

1.2.3 滲透性能測試

透氣性:采用YG-461E型數(shù)字式透氣量儀，參照GB/T 5453—1997進行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 熱定型溫度對滌綸機織濾布性能的影響

取5組濾布分別在180～220℃定型150 s，每組濾布取10個不同部位測試其斷裂強力和透氣性后取平均值。圖1所示為熱定型溫度對濾布斷裂強力的影響。由圖1可以看出，當熱定型溫度低于210℃時，濾布的斷裂強力隨熱定型溫度的升高而提高，主要是因為織物的緊密度隨著溫度的升高而增大。當溫度高于210℃時，濾布的斷裂強力隨熱定型溫度的升高而明顯下降。這是由于在高溫情況下，滌綸分子活動劇烈，特別是在有氧氣的條件下，促使分子鍵裂解加劇而造成斷裂。

圖1 熱定型溫度對濾布斷裂強力的影響

圖2為熱定型溫度對濾布透氣性的影響。由圖2可見，隨熱定型溫度的升高，織物的透氣量下降明顯。這主要是由于織物的經(jīng)緯密及紗線的直徑隨著溫度的升高而增大，使得織物的透氣量明顯下降。

圖2 熱定型溫度對濾布透氣量的影響

2.2 熱定型經(jīng)向張力對滌綸機織濾布性能的影響

圖3 為熱定型經(jīng)向張力對濾布斷裂強力的影響。由圖3可以看出，濾布的斷裂強力隨經(jīng)向張力的增加先升高后下降。這是由于當經(jīng)向張力小于100 kN時，滌綸纖維在高溫條件下重結(jié)晶，纖維大分子沿著應力方向調(diào)整分子鏈段的排列狀態(tài)，給予一定的張力作用，更有利于纖維大分子形成有序的取向狀態(tài)，促使織物斷裂強力提高。當經(jīng)向張力大于100 kN時，織物的斷裂強力隨著經(jīng)向張力的增加而下降。這可能是由于過大的張力使纖維大分子之間的有序排列受到破壞，未能形成整齊的取向和結(jié)晶狀態(tài)。

圖3 熱定型經(jīng)向張力對濾布斷裂強力的影響

圖4為熱定型經(jīng)向張力對濾布透氣性的影響。由圖4可以看出，隨著經(jīng)向張力的增加，織物的透氣量基本上呈遞增趨勢。這是因為經(jīng)向張力越大，定型后的織物緊密度越小，致密性越差，所以透氣量越大。

圖4 熱定型經(jīng)向張力對濾布透氣量的影響

2.3 熱定型時間對滌綸機織濾布性能的影響

圖5 為熱定型時間對濾布斷裂強力的影響。由圖5可以看出，隨著熱定型時間的增加，濾布的斷裂強力呈先上升后下降的趨勢。這是因為短時間熱定型可以使纖維的分子結(jié)構(gòu)與結(jié)晶結(jié)構(gòu)變得緊密，從而使織物的緊度提高，有利于強力的提高。但長時間處于高溫條件下定型，滌綸大分子鏈段一直處于劇烈活動中，使纖維大分子不斷斷裂，從而加速織物的老化，導致強力損失。

圖5 熱定型時間對濾布斷裂強力的影響

2.4 滌綸機織濾布定型工藝最優(yōu)化設計實驗結(jié)果

根據(jù)單因子實驗結(jié)果，確定各因子水平編碼表及結(jié)構(gòu)矩陣，見表2。實驗結(jié)果見表3。

表2 因子水平編碼表

表3 實驗結(jié)果

2.5 方差分析及回歸方程顯著性檢驗

根據(jù)實驗結(jié)果可得濾布斷裂強力和透氣量的方差分析，見表4和表5。

表4 斷裂強力的二次回歸正交設計的方差分析

表5 透氣量的二次回歸正交設計的方差分析

根據(jù)方差分析的結(jié)果，可以認為它們的回歸方程在α=0.05水平上顯著。

各考察指標的回歸方程如表6所示。

表6 各考察指標的回歸方程

表6中的回歸方程都在α=0.05水平上顯著?；貧w方程分別對各指標x1、x2、x3求偏導并使其為0，可以得出它們的最優(yōu)設計工藝。綜合單因素分析，得到滌綸機織濾布的最佳定型工藝為熱定型溫度210℃、經(jīng)向張力100 kN和定型時間151 s。

3 結(jié)論

(1)當熱定型溫度低于210℃時，滌綸機織濾布的斷裂強力隨溫度的升高而增大。當熱定型溫度高于210℃時，濾布的斷裂強力隨著溫度的升高而減小。隨著熱定型溫度的升高，濾布的透氣量下降明顯。

(2)在熱定型時，給予一定的張力有利于滌綸濾布斷裂強力的提高。但張力過大會導致斷裂強力下降。而張力越大，濾布的透氣量越大。

(3)熱定型時間過長會導致濾布的強力下降。

(4)滌綸機織濾布的強力、透氣性與定型工藝的預測方程分別為:

斷裂強力(kN):

透氣量(mm/s):

綜合考慮熱定型工藝對滌綸機織濾布性能的影響，9501滌綸機織濾布的最佳熱定型條件為溫度210℃、經(jīng)向張力100 kN、時間151 s。

［1］王唯一，丁啟圣.過濾介質(zhì)及其選用［M］.北京:中國紡織出版社，2008:86-109.

［2］吳堅，汪德璜，李淳，等.滌綸長絲濾布熱收縮性能的研究［J］.大連輕工業(yè)學院學報，1997，16(1):58-59.

［3］孫慧娟.淺析高溫定型對機織過濾布的影響［C］//2009中國過濾用紡織品創(chuàng)新發(fā)展論壇論文集.北京:產(chǎn)業(yè)用紡織品協(xié)會，2009:188-192.

［4］許嘩峰，陸云芳，吳旭華.熱定型工藝對滌綸短纖維物理機械性能的影響［J］.合成技術(shù)及應用，2007，16(2):47-51.

［5］于華，李淳.機織過濾布的透氣性研究［J］.產(chǎn)業(yè)用紡織品，1996，14(6):20-23.

［6］郁崇文，汪軍，王新軍.工程參數(shù)的最優(yōu)化設計［M］.上海:東華大學出版社，2003:73-101.

The influence of heat-setting on the property of polyester woven filter cloth

Zhang Xiong，Li Chun
(School of Textile Industry，Dalian Polytechnic University)

Based on the polyester woven filter cloth，produced by Dalian Hualong Filter Cloth Company，the influence of heat-setting process on the property was discussed.The nonlinear relationship equations of heat-setting process to breaking strength and permeability were got by using the method of the quadratic orthogonal regression design.The optimum process condition of the polyester woven filter cloth was that the temperature is 210℃，100 kN for the setting tension and 151 s for the time.

woven filter cloth，heat-setting，breaking strength，air permeation，orthogonal regression design

TS195

A

1004－7093(2011)06－0018－04

2010－10－22

張雄，男，1984年生，在讀碩士研究生。研究方向為產(chǎn)業(yè)用紡織品。