張思賢，徐廣標(biāo),2，夏朝陽

(1.東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上?！?01620；2.東華大學(xué)紡織面料技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上?！?01620；3.浙江嚴(yán)牌過濾技術(shù)股份有限公司，浙江 臺州　317200)

丙綸由于具有比重輕、強(qiáng)度高、回彈性好、吸水率低、耐酸堿、耐有機(jī)溶劑、不霉不蛀、無毒和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)用織物方面得到廣泛的應(yīng)用，并逐步取代了純棉濾布，是很有發(fā)展前途的產(chǎn)品[1-2]。丙綸機(jī)織濾布由于纖維紡絲成型過程及濾布生產(chǎn)過程中存在內(nèi)應(yīng)力，使得其遇熱會發(fā)生收縮和起皺[3]。后整理是改善濾布表面平整性、尺寸穩(wěn)定性[4]的主要工序。

目前針對丙綸材料在過濾領(lǐng)域應(yīng)用的研究主要圍繞丙綸纖維性能、非織造過濾及機(jī)織過濾三個(gè)方面,其中關(guān)于丙綸纖維的抗菌性[5]、細(xì)旦化[6]及吸油性能[7]，丙綸非織造布的接枝改性[8]、 丙綸抗靜電針刺過濾材料[9]，機(jī)織濾布結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的關(guān)系[10-11]、溫度等對丙綸機(jī)織濾布性能的影響[12]等方面已有系統(tǒng)研究。另外，也有學(xué)者針對軋光對丙綸材料性能的影響[13]、可染丙綸的干熱定型對上染性能的影響[14]等方面的研究。但沒有后整理工藝對丙綸機(jī)織過濾用布結(jié)構(gòu)和性能影響的系統(tǒng)評價(jià)。在實(shí)際生產(chǎn)中，技術(shù)人員都是通過經(jīng)驗(yàn)來確定工藝。本文選取熱定型、軋光兩種后整理工藝對丙綸機(jī)織過濾用布的表面形態(tài)、孔徑、透氣性及力學(xué)性能的變化進(jìn)行了試驗(yàn)，并對結(jié)果進(jìn)行分析和討論，探討了后整理工藝對丙綸機(jī)織過濾用布結(jié)構(gòu)和性能的影響，為工廠在實(shí)際生產(chǎn)中濾布性能預(yù)測提供參考依據(jù)。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1　材料

采用浙江某企業(yè)生產(chǎn)的五種不同經(jīng)緯密的丙綸機(jī)織布，這五種織物試樣的結(jié)構(gòu)參數(shù)為：經(jīng)紗線密度840D有捻(120捻/m)，緯紗線密度 840D無捻 ，織物組織為2/2斜紋。將這五種不同經(jīng)緯密的丙綸機(jī)織過濾材料分別進(jìn)行定型、定型-軋光的后整理得到十五種實(shí)驗(yàn)材料，其基本參數(shù)如表1所示。

表1　丙綸機(jī)織布的基本參數(shù)

1.2 性能測試

1.2.1表面結(jié)構(gòu)

采用日立TM3000臺式掃描電子顯微鏡對試樣整理前后的表面形態(tài)進(jìn)行觀察。

1.2.2孔徑

采用CFP-1100AI 孔徑分析儀，利用泡點(diǎn)法測試丙綸過濾材料的孔徑特征。泡點(diǎn)法測試原理是:試樣經(jīng)已知表面張力的潤濕劑充分浸潤后放入試樣室，氣體在壓力作用下分別通過試樣干態(tài)和濕態(tài)時(shí)的毛細(xì)孔，通過計(jì)算氣體通過試樣時(shí)壓力和氣流的變化，分析和計(jì)算試樣的孔徑及其分布。

1.2.3透氣性

透氣性是指單位時(shí)間內(nèi)單位面積的試樣所通過的氣體體積。本實(shí)驗(yàn)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 5453-1997織物透氣性的測定》中產(chǎn)業(yè)用紡織品測試標(biāo)準(zhǔn)，采用YG(B)461E全自動(dòng)織物透氣性能測試儀在壓差為200Pa，測試面積20cm2的條件下測試試樣的透氣性。

1.2.4力學(xué)性能

采用溫州大榮公司的YG(B)026D-250型電子織物強(qiáng)力機(jī)進(jìn)行拉伸性能測試。測試方法根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《GBT 3923.1-2013織物斷裂強(qiáng)力與斷裂伸長率的測定》，將丙綸機(jī)織濾布分別沿經(jīng)向、緯向制成長30cm、寬5cm的條樣。

2　結(jié)果與討論

2.1　表面結(jié)構(gòu)

通過掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過定型整理的丙綸機(jī)織濾布試樣的表面比較平整，經(jīng)定型-軋光整理后的濾布其光澤較好，而未處理的濾布其表面則較為粗糙、起皺明顯。以試樣1為例，其后整理前后的表面形態(tài)如圖1所示。

(a)未處理

(b)定型

(c)定型-軋光

由圖(a)可以看出，試樣1在未經(jīng)后整理時(shí)紗線間、單絲間結(jié)構(gòu)比較松弛。試樣1經(jīng)熱定型后的表面形態(tài)如圖(b)所示，由圖(b)可知試樣1經(jīng)熱定型后紗線間結(jié)構(gòu)在高溫張力條件下變得緊密，織物表面也較未處理時(shí)平整。試樣1經(jīng)定型-軋光后的表面形態(tài)如圖(c)所示，由圖(c)可以看出，試樣1經(jīng)定型-軋光處理后，由于高溫軋輥的作用，丙綸過濾材料表面發(fā)生了熔融，紗線間結(jié)構(gòu)更加緊密。

2.2　孔徑

通過孔徑實(shí)驗(yàn)得到五種丙綸機(jī)織材料整理前后的孔徑如表2所示。

表2　丙綸機(jī)織布的孔徑大小

由表2可知，經(jīng)定型整理的五種試樣平均孔徑比未處理的試樣平均孔徑下降50%左右，經(jīng)定型-軋光整理的試樣比定型整理的試樣平均孔徑下降40%左右。這是由于經(jīng)過定型、定型-軋光后整理的濾布在高溫壓輥的作用下，紗線由橢圓狀被壓成扁平狀，濾布表面變得平整緊湊，紗線間、纖維間的孔隙均減小，造成濾布的孔隙堵塞，而使整理后的試樣孔徑下降。由表2可知，經(jīng)過定型、定型-軋光后整理后，濾布的孔徑逐漸減小，且試樣經(jīng)緯密越小，其平均孔徑減小百分比越大。

2.3　透氣性

五種丙綸過濾用布整理前后的透氣量如表3所示。

表3　丙綸機(jī)織布的透氣量

由表3可知，經(jīng)不同后整理工藝整理后的丙綸機(jī)織濾布透氣性大小順序是未整理>定型>定型-軋光。未整理的丙綸過濾用布透氣量均在90L/m2/s以上，經(jīng)過后整理的過濾用布透氣均下降。定型后的試樣與未處理試樣相比分別下降了71%，82.1%，84.4%，87.6%，55%，軋光后的試樣與定型試樣相比分別下降71.6%，77%，79.4%，80.2%，86.3%。此結(jié)果表明，丙綸機(jī)織過濾用布經(jīng)整理后其透氣性明顯下降?？椢锿笟庑詫?shí)質(zhì)上是織物在兩邊的空氣存在一定壓差的條件下，空氣從壓力較高的一邊通過織物流向壓力較低一邊的過程。氣體通過織物主要有兩條路徑：一是從織物經(jīng)緯紗交織的孔隙中通過；二是從纖維間的縫隙中通過。一般以交織孔隙為主要途徑。丙綸過濾用布經(jīng)定型、軋光整理后，由于在高溫條件下受到壓輥的擠壓作用，織物中紗線間、纖維間的結(jié)構(gòu)變得緊密，紗線間及纖維間的孔隙減少。因此，丙綸過濾用布整理后透氣性減小。

織物透氣性的大小主要取決于織物中孔隙的大小、多少，除與織物后整理有關(guān)，還與織物的幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)。由表3可以看出，經(jīng)緯密越大的織物透氣量越小。這是由于經(jīng)緯密越大，紗線的覆蓋面積越大，即在一定面積上紗線的總數(shù)增加，織物表面的填充度增加，孔隙面積減小，使得紗線之間構(gòu)成的氣體通道變小。

丙綸機(jī)織濾布的透氣性與孔隙率的關(guān)系如圖2所示。

圖2　五種丙綸過濾用布平均孔徑與透氣量的關(guān)系

由圖2可知，丙綸機(jī)織濾布經(jīng)不同的整理方法整理后平均孔徑的變化趨勢與其透氣性變化趨勢一致。丙綸機(jī)織濾布經(jīng)定型、定型-軋光整理后，孔徑、透氣均大幅下降，這是由于后整理后織物中的紗線在高溫和壓力的作用下被壓成扁平狀，紗線間孔隙減少。五種不同經(jīng)緯密的丙綸機(jī)織濾布的透氣性與孔徑的變化趨勢基本一致，經(jīng)定型整理時(shí)透氣和孔徑的減少幅度最大，這是由于未處理的丙綸機(jī)織材料的不穩(wěn)定導(dǎo)致的。

2.4　力學(xué)性能

根據(jù)整理前后丙綸過濾用布的經(jīng)緯向強(qiáng)力結(jié)果繪制的力學(xué)關(guān)系圖如圖3所示。

(a)經(jīng)向強(qiáng)力

(b)緯向強(qiáng)力

由圖3可知，五種不同經(jīng)緯密的丙綸機(jī)織濾布經(jīng)熱定型整理后，強(qiáng)力較未處理時(shí)均得到提高，這是因?yàn)闊岫ㄐ蜏p小了織造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，使其不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)趨向于穩(wěn)定。但濾布經(jīng)定型—軋光后其強(qiáng)力呈現(xiàn)減少的趨勢，是由于經(jīng)定型后的丙綸機(jī)織濾布已達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，再在高溫狀態(tài)下進(jìn)行軋光處理時(shí)，丙綸機(jī)織濾布在高溫和氧的作用下，丙綸纖維的大分子鏈發(fā)生了氧化裂解反應(yīng)，引起大分子鏈段的斷裂。

3　結(jié)論

(1)丙綸機(jī)織過濾材料經(jīng)定型、軋光整理后，其紗線間、纖維間的抱合在高溫軋輥的作用下增大，織物結(jié)構(gòu)較未處理時(shí)緊密。

(2)五種丙綸機(jī)織濾布經(jīng)過整理后其孔徑、透氣量明顯下降?？椢锝?jīng)定型、定型-軋光整理，每道工序較前一工序平均孔徑的減少百分比在50%左右，而透氣量的減少百分比均在70%以上。且織物經(jīng)緯密越小，其平均孔徑、透氣量減小百分比越大。

(3)丙綸機(jī)織過濾布經(jīng)熱定型后材料的強(qiáng)力增加，但經(jīng)定型-軋光的雙重后整理的丙綸機(jī)織過濾用布強(qiáng)力較經(jīng)定型整理的丙綸機(jī)織過濾用布的強(qiáng)力呈減少趨勢。

[1]王建剛，于春陽，王亞麗.丙綸纖維產(chǎn)品的開發(fā)及應(yīng)用[J].天津紡織科技，2006(1)：38-41.

[2]程全彪，王慶昭，解直偉，等.單絲濾布及其性能的研究進(jìn)展[J].棉紡織技術(shù)，2015,43(10)：17-21.

[3]曾林泉.紡織品熱定型整理原理及實(shí)踐[J].染整技術(shù)，2011，33(12):1-6.

[4]張雄.滌綸機(jī)織濾布后整理與使用性能的關(guān)系[D].大連：大連工業(yè)大學(xué)，2011：16.

[5]麻文效，孔祥曌.丙綸非織布的莽草酸接枝改性[J].天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，34(4)：39-41.

[6]張思燈，王興平，孫賓，等.聚丙烯纖維細(xì)旦、可染及功能化改性研究進(jìn)展[J].高分子通報(bào)，2013(10)：50-51.

[7]周蓉，張琳梅，侯宗姊，等.丙綸吸油非織造材料的浸漬處理及性能分析[J].棉紡織技術(shù)，2016,44(3)：8-11.

[8]祝子楓，李鑫，武丁勝，等.丙綸基熔噴非織造布接枝丙烯酸及其性能研究[J].安徽工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2017,32(1)：10-13.

[9]賀俊淇，薛少林.丙綸抗靜電針刺過濾材料的工藝與性能[J].合成纖維，2013,42(12):43-45.

[10] 尉霞，羅梁飛.機(jī)織土工布結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的關(guān)系[J].紡織導(dǎo)報(bào)，2009(3):98-101.

[11] 黃時(shí)建，高琮，李儀婷.丙綸長絲土工布結(jié)構(gòu)不勻與撕裂強(qiáng)度關(guān)系的研究[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品，2007(7):25-29.

[12] 張明光，梁紅艷，曹繼鵬.軋光溫度對機(jī)織過濾布性能的影響[J].遼東學(xué)院學(xué)報(bào)，2016 ,23(4):285-289.

[13] Kuo-Lun Tung, Yu-Ling Li, Kun-Tsung Lu，et al. Effect of calendering of filter cloth on transient characteristics of cake filtration[J]. Separation and Purification Technology, 2006,48:1-15.

[14] 王雪良，閔麗華.陽離子染料可染丙綸的干熱定型與上染率的關(guān)系[J].合成纖維工業(yè)，2001,24(3)：58-60.