李健男，陳南梁,2，余燕平，徐 佳

（1. 東華大學 紡織學院；上海 201620；2. 東華大學 產(chǎn)業(yè)用紡織品教育部工程研究中心，上海 201620）

新型改性熔噴無紡布潤濕性能研究

李健男1，陳南梁1,2，余燕平1，徐 佳1

（1. 東華大學 紡織學院；上海 201620；2. 東華大學 產(chǎn)業(yè)用紡織品教育部工程研究中心，上海 201620）

采用了一種新型工藝的熔噴無紡布，通過新型熔噴無紡布和傳統(tǒng)熔噴無紡布的厚度和孔徑測試來對比分析比較兩種熔噴無紡布的厚度均勻度和孔徑大小。同時，由于熔噴無紡布固有的親水性能差特點，試驗又進一步比較了不同質(zhì)量濃度親水助劑的情況下，含有PET的新型無紡布和純PP無紡布的吸水性能以及芯吸性能的比較。結(jié)果表明：新型熔噴無紡布的厚度均勻，孔徑大，織物更為蓬松。在親水吸水性能上，樣品在低質(zhì)量濃度助劑的長時間作用下也能達到高質(zhì)量濃度助劑作用的效果。且新型熔噴無紡布能吸收儲存的水量也要比純PP無紡布要多。在芯吸性能方面，雖然兩種無紡布芯吸測試結(jié)果最終液面的爬升高度都趨于一致，但結(jié)合吸水率和芯吸的現(xiàn)象來看，新型熔噴無紡布的吸水率明顯高于純PP無紡布，且含水更多，也更保水。

新型熔噴無紡布；濕巾；潤濕性能；研究

0 引言

熔噴法非織造布最早于1954年由美國海軍研制，其通過氣流噴射方法，可將纖維直徑控制在5 μm以下。由于纖維直徑很小，柔軟，從而被制得非織造布。美國Exxon Mobil公司通過對其一類產(chǎn)品的繼續(xù)研究，設想將其從軍用推廣到市場更為廣闊的民用方面，很大程度上刺激了非織造布技術在民用領域的迅速發(fā)展[1]。隨著技術的不斷發(fā)展于完善，熔噴非織造材料在過濾、防水、吸附、阻菌、保暖、醫(yī)療衛(wèi)生等方面應用增多。近年來，熔噴非織造新材料、新工藝和新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，應用領域不斷拓展[2]。

熔噴無紡布生產(chǎn)成本低，具有柔軟和蓬松的特點，因此用作濕巾的基材可保證產(chǎn)品的柔軟性，吸水率和保水率。原料方面，由于聚丙烯（PP）具有質(zhì)地輕、彈性好、強力高、不起球、耐腐蝕、耐酸、耐堿、耐化學溶劑性、抗微生物性好、不毒不蛀、對皮膚無過敏、衛(wèi)生性能好、阻燃性好、耐污性好、易洗滌清潔等一系列優(yōu)點，是較佳的濕巾材料選擇。加之豐富的原料及低廉的價格，當今絕大多數(shù)濕巾材料均選擇PP原料，目前為止，有90%以上的熔噴非織造布以PP為原料[3]。但是未經(jīng)處理的PP熔噴非織造布親水性較差, 因為PP為大分子結(jié)構，且不含親水性基團，結(jié)構致密, 缺少微孔和縫隙，因此需對PP熔噴非織造布進行有效的親水改性[4]。

1 試驗部分

1.1 試驗原料

實驗原料包括廣州市三泰汽車內(nèi)飾材料有限公司提供的40 g/m2PET+PP新型熔噴無紡布和40 g/m2純PP熔噴無紡布，親水助劑。新型熔噴無紡布針對傳統(tǒng)的熔噴工藝加以改進，在噴絲過程中，利用靜電裝置，引入25%～35%的滌綸短纖維，使其帶電荷，并在靜電場的作用下，PET短纖維產(chǎn)生運動，插入熔噴纖維中，使新型熔噴無紡布形成成“V”字形截面。

1.2 試驗儀器

CH-12.7-ATSX型電子測厚儀，上海六菱儀器廠；毛細管流動孔徑分析儀。

圖1 吸水測試

1.3 測試方法

1.3.1 外觀形態(tài)測試

采用電子測厚儀分別測量新型熔噴無紡布和傳統(tǒng)熔噴無紡布厚度，每種試樣測試10 次，取其平均值，以測試比較兩者的均勻度。

1.3.2 孔徑大小測試

毛細管流動分析儀是用來測試多孔材料透氣率、孔隙率、孔徑及分布的一種設備[5]。其原理如下：

將一個完全為浸潤液飽和的樣品置于一個完全密封的樣品室內(nèi)，利用氣體從樣品上方緩緩流向密封的樣品室，在一定壓力下，氣體克服孔內(nèi)液體的毛細管作用，從而將孔內(nèi)的浸潤液排出。儀器通過計算機來控制氣體壓力，緩慢增加，直到能流動的浸潤液被排空為止，通過得知氣體壓力和流動速率數(shù)據(jù)，根據(jù)相應公式便可計算出孔徑大小和分布。

涉及指標：D=4γcosθ/p

式中D為孔隙直徑，γ為液體的表面張力，θ為接觸角，p為壓差。

1.3.3 吸水性能測試

取兩種樣品30×60 mm的試樣各一塊，分別稱取其干重。將試樣完全浸入盛液容器中（如圖1），放置5、15、30和60 min，每個時間取出稱重一次。稱重前應輕抖試樣至不會有水滴下。實驗分別采用了助劑質(zhì)量濃度為0、0.1、0.2、0.5、1.0、1.5和2.0 g/l的溶液進行（助劑密度視作水密度）。

涉及指標：

含水量=試樣濕重-試樣干重

含水質(zhì)量分數(shù)=（含水質(zhì)量分數(shù)/試樣干重）×100%

1.3.4 芯吸效應測試

芯吸作用初期, 因為織物中存在大量的孔隙,因此其效果明顯，液體上升速度相對較快，然而隨著液體芯吸的持續(xù)及高度逐漸上升，在液體重力的作用下，其上升速率會逐漸變緩，最終達到一個比較穩(wěn)定的高度。規(guī)定為以液體沿紡織材料上升的高度來表示芯吸程度[6～9]。

實驗取長30 cm和寬3 cm兩種樣品各1 條，垂直放置在盛有液體的容器中，樣品入水長度8～10 mm，放置5、10、15和30 min、，每個時間記錄一次滲液高度。實驗分別采用了助劑質(zhì)量濃度為0、0.1、0.2、0.5、1.0、1.5和2.0 g/l的溶液進行。

表1 新型熔噴無紡布厚度測試結(jié)果

表2 新型熔噴無紡布孔徑大小測試結(jié)果

圖2 傳統(tǒng)熔噴纖網(wǎng)面密度與平均孔徑、最大孔徑的關系

2 結(jié)果與討論

2.1 厚度測試

通過對新型熔噴無紡布的一些基本測試，可以看到其在厚度以及均勻度方面的不同。

從表1可以看到，新型熔噴無紡布的各處厚薄均勻，織物的均勻度很好，不勻率只有約2%。

2.2 孔徑測試

用毛細管流動孔徑分析儀對無紡布的孔徑大小測試結(jié)果如表2。根據(jù)圖2反應的傳統(tǒng)熔噴纖網(wǎng)面密度與平均孔徑和最大孔徑的關系，可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)熔噴非織造布孔徑隨著面密度的增大，孔徑減小，面密度為50 g/m2的時候平均孔徑只有約5 μm，可以推測，當其面密度增加到200 g/m2的時候，平均孔徑將更小。而新型熔噴非織造布的面密度為200 g/m2的平均孔徑則為12 μm，可見，新型熔噴非織造布孔徑比傳統(tǒng)熔噴非織造孔徑大很多，織物也較為蓬松。

從孔徑分布圖（如圖3）可以看出，用新型熔噴法織造的非織造布孔徑分布較集中，也反映了織物結(jié)構的均勻性。

通過計算得到新型熔噴無紡布的孔隙率都達到96%以上。并且布的壓縮回復率大，具有良好的彈性和蓬松性。

綜上所述，新型熔噴非織造布比傳統(tǒng)熔噴非織造布孔徑大很多，無紡布較為蓬松。孔徑分布較集中，不勻率較低，無紡布的均勻度很好。新型的熔噴非織造布結(jié)構的特點使其具有手感柔軟，蓬松度高等優(yōu)點。

2.3 吸水性能測試

在沒有加入助劑的情況下，兩種樣品都是基本不吸水的，水并沒有進入到無紡布內(nèi)部，都是表面附著的水，所以沒有進一步計算含水率，見表3。

吸水測試結(jié)果分析：

從兩種樣品在不同質(zhì)量濃度助劑的溶液和放置不同時間的吸水情況大致可以看出（見表4～9）：

圖3 2#試樣(200 g/m2)孔徑分布圖

表3 未加助劑時的吸水測試結(jié)果

表4 助劑質(zhì)量濃度為0.1 g/l時的吸水測試結(jié)果

表5 助劑質(zhì)量濃度為0.2 g/l時的吸水測試結(jié)果

表6 助劑質(zhì)量濃度為0.5 g/l時的吸水測試結(jié)果

表7 助劑質(zhì)量濃度為1.0 g/l時的吸水測試結(jié)果

表8 助劑質(zhì)量濃度為1.5 g/l時的吸水測試結(jié)果

PET+PP無紡布比純PP無紡布吸水更多也更快。在助劑為低質(zhì)量濃度時，水慢慢滲透試樣，放置時間越長，吸水量越大；助劑為高質(zhì)量濃度時，試樣浸入水中水就開始滲透，短時間內(nèi)就可完全濕透。PET+PP無紡布能比純PP無紡布在更低助劑質(zhì)量濃度下被作用，然后快速吸水。

如圖4中曲線可以看出，當助劑質(zhì)量濃度較低為0.1 g/l時，樣品的吸水量隨時間增加變化明顯。本身PET和PP纖維的表面張力都比較小，小于水的表面張力，加入親水助劑的作用就是提高兩種無紡布的表面張力，使其開始吸水。當助劑質(zhì)量濃度較低時，助劑對樣品有了作用，但是作用不是很明顯，比沒有加助劑的時候明顯感到水開始滲透進布，但是是一個逐漸滲透的過程。所以短時間內(nèi)水并不能滲透進布，只是布的邊緣開始吸濕。隨著浸泡時間的增長，助劑對樣品的作用更徹底，吸水量也就有了明顯的升高。新型熔噴無紡布比純PP無紡布吸水更快，吸水量也更大。

如圖5曲線可以看出，當助劑質(zhì)量濃度較高為2.0 g/l時，由于助劑的質(zhì)量濃度較大，無紡布才進入水中就明顯受到了助劑的作用，表面張力迅速增大，親水性變好，樣品才入水就基本全部濕透了。由于短時間內(nèi)樣品就全方位的吸水，水滲透進布，所以隨時間增加并不會再繼續(xù)吸水。

同樣，新型熔噴無紡布的吸水量要比純PP無紡布的大。高質(zhì)量濃度助劑作用下，由于助劑對布的作用較為徹底，樣品的最終吸水量也要高于低質(zhì)量濃度助劑時的數(shù)值。

表9 助劑質(zhì)量濃度為2.0 g/l時的吸水測試結(jié)果

圖4 兩種樣品在助劑質(zhì)量濃度為0.1 g/l時含水量隨時間的變化圖

圖5 兩種樣品在助劑質(zhì)量濃度為2.0 g/l時含水量隨時間的變化圖

圖6 兩種樣品在不同質(zhì)量濃度助劑中浸泡5 min時的含水量變化圖

圖7 兩種樣品在不同質(zhì)量濃度助劑中浸泡60 min時的含水量變化圖

如圖6曲線可以看到，短時間浸泡，隨助劑質(zhì)量濃度的增加，兩種樣品的吸水量都明顯增加，說明助劑對樣品的作用很有效果。而且助劑短時間作用，樣品的含水量隨助劑質(zhì)量濃度變化呈現(xiàn)一個逐漸上升的趨勢，說明短時間作用，助劑的質(zhì)量濃度對樣品的吸水起到主導影響。并且高質(zhì)量濃度助劑能讓樣品短時間吸水達到低質(zhì)量濃度助劑長時間作用的效果。

如圖7曲線，長時間浸泡，樣品隨助劑質(zhì)量濃度變化的吸水量變化沒有短時間浸泡明顯，吸水量只是稍微的有所增加。從圖中也可以看到，沒有添加助劑的話，再長的時間樣品都不會吸水，從現(xiàn)象上來看也是這樣，水不會滲透，布并沒有濕，測到的含水量都是附著在無紡布表面的水滴的質(zhì)量。而只要添加了助劑，布就開始有明顯的吸水，說明此親水助劑對于新型熔噴無紡布和純PP無紡布都有較好的效果。

從圖6～7中也可以得出，在低質(zhì)量濃度助劑長時間作用下水也能全部滲透布，同樣能達到高質(zhì)量濃度助劑作用的效果。

綜上實驗數(shù)據(jù)和曲線分析可以看到，不加助劑時兩種樣品都幾乎不吸水，作用時間對吸水也基本沒有影響，浸泡60 min含水量也很低，且就實驗現(xiàn)象來說，水沒有滲透進布，水滴都是附著在布的表面。當加入助劑后，樣品放入水中，水明顯開始滲透。助劑質(zhì)量濃度較低時，水從布的邊緣開始慢慢滲透，隨時間增加，布漸漸濕透。助劑質(zhì)量濃度較高時，布進入水中5 min內(nèi)基本就完全濕透了。新型熔噴無紡布比純PP無紡布更容易被浸濕，水的滲透更快。

助劑質(zhì)量濃度和時間都能影響樣品的吸水情況。當助劑質(zhì)量濃度較低時，含水量隨時間增加變化明顯。作用時間較短時，含水量隨助劑質(zhì)量濃度增加變化明顯?？偟膩碚f，樣品在低質(zhì)量濃度助劑的長時間作用下也能達到高質(zhì)量濃度助劑作用的效果，所以實際運用中，低質(zhì)量濃度助劑配合長時間作用或者短時間作用配合高質(zhì)量濃度助劑，應該都能在不浪費資源的基礎上發(fā)揮較好的作用。

表10 助劑質(zhì)量濃度為0.1 g/l時的芯吸測試結(jié)果

表11 助劑質(zhì)量濃度為0.2 g/l時的芯吸測試結(jié)果

表12 助劑質(zhì)量濃度為0.5 g/l時的芯吸測試結(jié)果

表13 助劑質(zhì)量濃度為1.0 g/l時的芯吸測試結(jié)果

對比兩種樣品來看，不論作用時間或者助劑質(zhì)量濃度變化，兩種樣品的變化趨勢是一致的，但新型熔噴無紡布的含水率要高于純PP無紡布，并且新型熔噴無紡布的吸水速度也要比純PP無紡布快。這就與新型熔噴無紡布的結(jié)構特性有關了，由于加入了PET短纖維，使新型熔噴無紡布較為蓬松，且孔隙率高，浸入水中之后，較多的孔隙利于水的滲透，且PET本身的表面張力比PP纖維的大，所以在助劑處理后會比PP纖維更容易吸水，又由于其多孔，所以新型熔噴無紡布比純PP無紡布吸水速度要快。因為蓬松，織物內(nèi)原本空氣較多，而且孔隙率高，吸水之后水來填補了之前的孔隙，所以新型熔噴無紡布能吸收儲存的水量也要比純PP無紡布要多，所以最終的吸水量更大。

老區(qū)革命紀念館的發(fā)展一定要在發(fā)揮紅色資源的同時依據(jù)當?shù)鼐唧w情況，定位清晰，統(tǒng)一思想。革命紀念館只有負重拼搏,與時俱進,紅色旅游才將成為革命紀念館更快發(fā)展的強勁推動力。

2.4 芯吸性能測試

當水中不加助劑的時候，兩種樣品都不吸水，所以沒有芯吸效應（注：液面有時不是整體爬高，記錄的都是最高點的高度）。

芯吸測試結(jié)果分析：

從兩種樣品在不同質(zhì)量濃度助劑的溶液和放置不同時間的芯吸情況大致可以看出（見表10～15）：

⑴ 兩種樣品的芯吸情況與吸水情況基本一致。

⑵ 兩種樣品滲液都在前5 min較快較明顯，而且從實驗現(xiàn)象上看，前5 min液面是整體爬高，后面大多數(shù)是某幾個局部在爬高。

⑶ PET+PP無紡布和純PP無紡布當助劑質(zhì)量濃度較高且放置較長時間時芯吸情況趨于一致。

如圖8～9曲線可見，兩種樣品在助劑質(zhì)量濃度為0.1和2.0 g/l時均隨時間增加液面爬升高度也增加，且一開始的爬高非常明顯。一般在芯吸初始階段，液體會上升很快，這是由于織物中存在著大量的孔隙，隨著液體芯吸高度的上升, 由于受到液體重力的影響，上升速率逐漸變緩，最終會達到一個穩(wěn)定的高度。

⑷ 新型熔噴無紡布的爬升高度比純PP無紡布略高。

如圖10曲線可以看出，作用同樣的時間，樣品芯吸的爬升高度會隨助劑質(zhì)量濃度增加而增大。作用時間較短時，質(zhì)量濃度在中等偏低時，兩種樣品爬升高度差別不大，質(zhì)量濃度再升高時爬升高度才有明顯增大。新型熔噴無紡布的爬升高度要比純PP無紡布高。

表14 助劑質(zhì)量濃度為1.5 g/l時的芯吸測試結(jié)果

表15 助劑質(zhì)量濃度為2.0 g/l時的芯吸測試結(jié)果

圖8 兩種樣品在助劑質(zhì)量濃度為0.1 g/l時芯吸效應隨時間的變化圖

圖9 兩種樣品在助劑質(zhì)量濃度為2.0 g/l時芯吸效應隨時間的變化圖

圖10 兩種樣品在不同質(zhì)量濃度助劑中5 min時芯吸效應變化圖

圖11 兩種樣品在不同質(zhì)量濃度助劑中30 min時芯吸效應變化圖

如圖11曲線所示，作用時間長時，兩種樣品在不同質(zhì)量濃度助劑中芯吸的爬升趨勢基本一致，整體爬升高度比作用時間為5 min時要高。新型熔噴無紡布的爬升高度要比純PP無紡布略高一些，但最終能夠達到同樣的高度。

芯吸測試反應的是織物的保水能力，是在水完全滲透布之后液面才會逐漸爬升。不加助劑時，水并不能滲透無紡布，所以放置多長時間都并不會有芯吸效應。加入助劑后，助劑質(zhì)量濃度低時，水滲透較慢，所以爬升高度比較低；助劑質(zhì)量濃度高時，水能夠快速滲透，所以在短時間內(nèi)液面就會有比較高的爬升。而作用時間的增長也能使水的滲透更加徹底，也會增加液面的爬升高度。

芯吸測試由于記錄的是液面爬升的最高點，所以有時所記錄的高度并非液面整體爬升到的高度，只是一個局部的高度。同時熔噴無紡布厚度不是特別均勻，有些地方薄一些就會滲透的快一些，而有些地方可能比較難滲透，所以會出現(xiàn)局部爬高的現(xiàn)象?；疽好嬖?5 min之后的爬升都是局部爬升。

對于芯吸效應來說，孔徑分布集中、均勻會有更好的效果。新型熔噴無紡布不但孔隙率高，并且孔徑分布較集中，均勻度好，所以其導濕性會更好，芯吸效應會更明顯。總的來說，對于新型熔噴無紡布，水的滲透會更快一些，布濕的也更徹底一些，所以新型熔噴無紡布要比純PP無紡布液面更多是整體爬高，芯吸結(jié)果的液面爬升高度也要比純PP無紡布稍高一些。

3 結(jié)論

⑴ 新型熔噴無紡布的各處厚薄均勻，織物的均勻度很好。

⑵ 新型熔噴非織造布比傳統(tǒng)熔噴非織造布孔徑大很多，織物較為蓬松?？讖椒植驾^集中，不勻率較低，織物的均勻度很好。

⑶ 樣品在低質(zhì)量濃度助劑的長時間作用下也能達到高質(zhì)量濃度助劑作用的效果。且新型熔噴無紡布能吸收儲存的水量也要比純PP無紡布要多。

⑷ 雖然芯吸測試結(jié)果來看，兩種無紡布最終液面的爬升高度都趨于一致。但結(jié)合吸水率和芯吸的現(xiàn)象來看，新型熔噴無紡布的吸水率明顯高于純PP無紡布，而且含水更多，也更保水。

[1]Randall R. Bresee, Wen-Chien Ko. Fiber Formation During Melt Blowing[J]. Int Nonwovens J, 2003, 12(2): 21-28.

[2]董家斌, 陳廷. 熔噴非織造技術的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 紡織導報, 2012, (6): 144+146+148-150.

[3]范玲玲. PP/CHA熔噴非織造材料的制備及其親水性能研究[D]. 東華大學, 2011.

[4]范玲玲, 靳向煜. PP/CHA熔噴非織造布親水性能的研究[J]. 非織造布, 2010, (4): 31-34.

[5]Jena A, Gupta，K. A novel technique for characterization of pore structure of ceramic membranes[J]. 2001, (4).

[6]范菲, 齊宏進. 織物孔徑特性與織物結(jié)構及芯吸性能的關系[J]. 紡織學報, 2007, (7): 38-41.

[7]Miller B, Tyomkin I. Spontaneous transplanar uptake of liquid by fabrics[J]. Textile Res J, 2001, (11): 706-712.

[8]張輝, 張建春. 棉織物結(jié)構對芯吸效應的影響[J]. 棉紡織技術, 2003, (11): 12-15.

[9]陸慧娟, 王正偉. 關于織物芯吸速率測試的研究[J].上海紡織科技, 2005, (2): 62-63.

Study on the wetting properties of several nonwoven fabrics

LI Jian-nan1, CHEN Nan-liang1,2, YU Yanping1, XU Jia1
( 1. College of Textiles, Donghua University, Shanghai 201620 China; 2. Textile College, Donghua University, Shanghai 201620 China )

This paper uses a new process of Melt-blown non-woven, By testing the thickness and the aperture of the new melt-blown non-woven and traditional melt-blown non-woven, to comparative analysis to compare the two melt-blown non-woven fabric thickness and aperture.Because of the poor melt-blown non-woven hydrophilic inherent performance characteristics, we further compared that in different concentration of the hydrophilic additives absorbency and wicking performance of the new PET non-woven and the non-woven fabric which just containing pure PP. The result shows that the New melt-blown non-woven fabric with more uniform thickness, bigger aperture, and the fabric is more fluffy.In terms of water absorption of hydrophilic, Samples under the effect of low concentration of additives for a long time also can achieve the result of high concentration of fertilizer effect. And the new melt-blown non-woven fabric can absorb water stored more than pure PP non-woven fabric.On the core absorption performance, through the core test results, the two kinds of non-woven final climb height of the liquid level are almost the same.But in combination with water absorption, The new melt-blown non-woven water absorption was significantly higher than the pure PP non-woven.Combining with core suction phenomenon,The new melt-blown non-woven aqueous more water,and retention water better.

new type melt-blown non-woven; wipes; wetting properties; study

TS174.81; TS176.4

A

1007-9815（2016）01-0059-07

定稿日期:2016-02-23

李健男（1990-），男，河北滄州人，碩士研究生，研究方向為紡織生物材料與工程，(電子信箱)rambo@cntextile. biz；通訊作者：陳南梁，男，教授，(電子信箱)nlch@dhu.edu.cn。