摘 要：結合生產實踐，對幾種PP/PE雙組份熔噴醫(yī)用非織造布的厚度、面密度、斷裂強力、斷裂伸長、頂破性能、耐磨性、硬挺度、尺寸穩(wěn)定性、透氣性、透濕性、拒水性和過濾性等進行測試，并從外觀和非織造布結構等角度出發(fā)，分析了PP/PE雙組份熔噴非織造布的性能和特點，同時分析比較了不同克重的試樣。通過實驗得出：不同克重的非織造布具有不同的力學性能和較為穩(wěn)定的結構，發(fā)現(xiàn)非織造布的克重、厚度和結構特征等對以上性能影響較大，并有一定的相關關系，得出PP/PE雙組份熔噴非織造布材料具有獨特的性能，適合開發(fā)各類功能性產品，在醫(yī)用等方面有著廣泛的應用前景。

關鍵詞：PP/PE雙組份;熔噴;醫(yī)用非織造布;性能測試與分析

中圖分類號：TS177 ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：C ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-2346（2019）02-0014-11

1 ? ?前言

熔噴法是一種將聚合物切片熔融一步成網的非織造成布技術，熔噴法非織造布最早由美國海軍研究所于1954年研究的。隨著非織造布工業(yè)的發(fā)展，熔噴技術不斷得到改進和提高，現(xiàn)在已成為非織造布工業(yè)中重要的工藝技術。并且熔噴技術因為工藝簡單、生產流程短，應用越來越廣泛[1-7]。

本研究首先從PP/PE雙組份熔噴非織造布的外觀和纖維形態(tài)結構等角度出發(fā)，分析了熔噴材料的性能和特點，并比較了不同配比的PP/PE雙組份熔噴非織造布的試樣，得出了當含有聚丙烯的含量增大時，PP/PE雙組份熔噴非織造布的力學性能會逐漸提高，同時對它的表面形態(tài)、纖維形態(tài)結構和基本性能，如厚度、面密度、斷裂強力、斷裂伸長、頂破性能、耐磨性、硬挺度、尺寸穩(wěn)定性、透氣性、透濕性、拒水性、過濾性等進行了測試。經過試驗和測試，發(fā)現(xiàn)了它的斷裂強力、斷裂伸長率、透氣、透濕、過濾性等與聚丙烯的含量有關，并對比了幾種熔噴非織造布的性能之間的關系和規(guī)律，以便為企業(yè)提高產品質量而提供一定的參考數(shù)據。

2 試驗條件

2.1 試驗材料 選用5種PP/PE雙組份熔噴非織造布。

2.2 試驗方法[8-22] 采用數(shù)字式三維電子顯微鏡對測試材料中纖維分布及纖維細度進行觀察及測量，使用厚度測試儀測織物的厚度，用數(shù)字式織物透氣量儀測透氣性，采用織物強力儀測強力，使用織物透氣量儀測透氣性能等，其它物理性能測試均采用有關國家標準的測試方法。

2.3 試驗條件 溫度20℃，相對濕度65%。

2.4 試驗儀器 VHX-600型數(shù)字式三維電子顯微鏡、Fast-1型厚度測試儀、電子天平、ZHX-600D型電子顯微鏡、YG（B）141D型厚度測試儀、FA2004型電子天平、YG065H電子織物強力儀、YG065-250多功能織物強力儀、YG026-250型多功能織物強力儀、YG501N-Ⅱ型紡織品透濕量儀、透濕杯、YG（B）461D（N）型數(shù)字式織物透氣量儀等。

2.5 熔噴技術的基本原理及熔噴原料的特點

熔噴技術的原理是將聚合物切片通過螺桿機壓機使其熔融，熔體從模頭噴絲孔中擠出，形成熔體細流，加熱的拉伸空氣從模頭噴絲孔兩側風道中高速吹出，對聚合物熔體細流進行拉伸。熔噴非織造布的工藝原理見圖1所示。

由于熔噴原料需要的熔點較低，且熔體的流動性要好。因此，熔體流動性越好，熱氣流所汲取纖維的細度越細。由于熔噴非織造布的快速發(fā)展，熔噴非織造布也被廣泛使用。

熔噴法非織造技術工藝不復雜，流程短，產量較高，在全球得到了迅速發(fā)展，且在越來越多的領域得到了快速發(fā)展，如在過濾材料、環(huán)保、服裝材料等領域。熔噴非織造纖維網結構非常蓬松，它不僅具有良好的手感、小孔徑均勻分布、抗折皺能力強等優(yōu)點，而且也具有優(yōu)異的屏蔽性和表面覆蓋性，較多用于過濾材料。

2.6 ? ?PP/PE雙組份熔噴非織造布工藝

作為一步成網的熔噴法非織造布技術，其工藝簡單，生產流程短，因此用途廣泛，使用領域較多。

2.6.1 ? ?PP/PE雙組份熔噴非織造布的制備

將聚丙烯和聚乙烯粉末喂入單桿螺桿擠壓機進行混合熔融，加入到聚合物噴絲成網的系統(tǒng)，熔融混合之后，再由噴絲、牽伸裝置拉伸為超細纖維。然后在接收裝置上形成PP/PE雙組份共混熔噴網。其工藝流程如圖2。

2.6.2 ? ?PP/PE雙組份熔噴非織造布的基本原理

將熔融共混聚合物從噴絲頭擠出并通過兩側的高壓氣流拉伸成超細纖維，當暴露于外部冷空氣中時，在空氣流的作用下冷卻并集聚在卷簾上。由于纖維和環(huán)境之間的溫差，纖維被冷卻和固化。這個過程發(fā)生在很短的時間內。纖維被冷卻和凝固在5厘米和幾十厘米之間。

2.6.3 ? ?熔噴非織造布生產的主要參數(shù)

熔噴法非織造布在制作過程中，有很多工藝參數(shù)可以影響到纖維的質量與形態(tài)，主要包括：1）聚合物熔體的原料要求。聚丙烯（PP）切片的熔融指數(shù)MFI在30～1200之間，生產中若要求產品強度較高，則選擇較低的MFI。MFI越高，能耗越低。2）模孔處熔體的粘度。在熔噴過程中，流動性太差會影響熔噴的過程，因此可以采用化學降解或機械剪切等方法，降低熔體粘度，使熔噴過程順利進行。3）熱空氣壓力。是指牽伸高熱空氣的壓力。在熔噴工藝中，利用高熱風將模具噴絲孔擠出的熔體流變成超細短纖維，纖維的直徑更細。如果空氣流量太低，纖維將被拉伸并變成粗細絲。4）接收距離。是指噴頭至接收網簾之間的距離。如果接收距離過遠，那么熔體的粘度就會降低，以至于纖網間的粘合不充分，力學性能會變得更差。5）熔噴溫度。是指熔噴過程中熔噴模具的溫度，熔體的粘度越低，溫度越高，纖維細度越細。

3 ? ?性能測試與分析[8-22]

3.1 ? ?實驗材料種類

本研究選用的實驗原料為PP/PE雙組份熔噴非織造布，共有5種，分別為：PP/PE為50/50的熔噴非織造布;PP/PE為60/40的熔噴非織造布;PP/PE為70/30的熔噴非織造布;PP/PE為75/25的熔噴非織造布;PP/PE為85/15的熔噴非織造布。試樣編號如表1所示。

3.2 ? ?材料的形態(tài)結構

分別將5種PP/PE雙組份熔噴非織造布在電子顯微鏡放大200、500、1000、1500、2000倍情況下觀察纖維的形態(tài)結構分布。發(fā)現(xiàn)只有在放大500倍情況下觀察到的纖維形態(tài)結構分布比較清晰。圖3～圖12分別為5種PP/PE雙組份熔噴非織造布（正面、反面）在放大500倍情況下觀察到的纖維形態(tài)結構分布圖。

3.3 ? ?實驗分析

通過測試和分析，得出以下結論： 1）在電子顯微鏡下放大不同倍數(shù)情況下，可以看出PP/PE雙組份熔噴非織造織物存在粗細不勻的現(xiàn)象。2）在電子顯微鏡的照片中可以看出纖維與纖維之間交叉粘合沒有規(guī)律，在不同的地方都有粘合，粘合方式應該是熱軋粘合。

3.4 ? ?材料的纖維細度（表2）

由表2和圖13數(shù)據分析可以得出：1）由電子顯微鏡測得的直徑可以看出，纖維屬于超細纖維，它的孔隙率很高，所以熔噴法非織造布可以用于過濾。2）在直徑的測試表中可以看到，隨著聚丙烯（PP）含量增大，纖維的細度呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢。

3.5 ? ?材料的定量和厚度（表3、表4）

由表3、表4和圖14、圖15數(shù)據分析可以得出：1）PP/PE雙組份熔噴非織造布定量和厚度的變化趨勢是一致的，并且厚度隨著定量的減小而減小。2）定量是衡量非織造布產品性能最重要的指標，定量影響著產品的性能與用途。3）非織造布厚度是評估非織造織物外觀性能的主要指標之一。非織造材料的厚度影響非織造產品的性能。不同種類的無紡布厚度不同，同樣的產品也有不同的厚度規(guī)格，無紡布的性能也隨厚度而變化。厚度隨著面密度的增加而增加，其原因是，隨著纖維量的增加，纖維在單位面積上的集聚變得緊密和厚實，使非織造織物的平均孔隙率減小。

3.6 ? ?材料的力學性能（表5）

由表5和圖16數(shù)據分析得出：1）PP/PE雙組份熔噴非織造布的強力測試數(shù)據都相對較小，說明它的斷裂強力都比較小，主要應用于生產口罩，對強力的要求不高。2）PP/PE雙組份熔噴非織造布斷裂強力與聚丙烯（PP）含量有關，隨著聚丙烯（PP）含量增加，斷裂強力逐漸增加。3）從表中經緯向斷裂強力數(shù)據比較來看，PP/PE雙組份熔噴非織造布經緯向強力差距不是很大，從電子顯微鏡觀察圖片來看，PP/PE雙組份熔噴非織造布呈三維分布，表現(xiàn)各向同性。4）從表中測試出的CV值來看，測試差異不是很大，從而證明了PP/PE雙組份熔噴非織造布的纖維均勻度是很好的。5）從圖可以看出，由于纖維沿著經向排列和固結，而緯向纖維間聯(lián)系小，因此PP/PE雙組份熔噴非織造布經向斷裂強力要大于緯向斷裂強力。

3.7 ? ?材料的頂破強度（表6）

由表6和圖17數(shù)據分析得出：1）PP/PE雙組份熔噴非織造布的頂破強力，隨著聚丙烯（PP）含量增加而增加。2）隨著聚丙烯（PP）含量增加，PP/PE雙組份熔噴非織造布CV值逐漸下降。3）從實驗數(shù)據及CV值來看，試樣的頂破強力存在一定差異，PP/PE雙組份熔噴非織造布CV值大小，隨著聚丙烯（PP）含量增加而減小，這也從側面反映了聚丙烯含量影響著PP/PE雙組份熔噴非織造布纖維分布的均勻度。4）實驗證明，由于PP/PE雙組份熔噴非織造布纖維是超細纖維，它的頂破強力隨著聚丙烯的含量增加而變化。PP/PE雙組份熔噴法非織造布纖維分布比較均勻，產品均勻度較好。通過提高聚丙烯含量，可提高產品的均勻度。

3.8 ? ?材料的耐磨性測試（表7）

非織造布因受磨而受損也是非織造布力學性能的體現(xiàn)，磨損是非織造布破壞的主要形式之一。紡織品對耐磨的要求要根據用途來確定，為了提高非織造布的使用效率，非織造布的耐磨測試是必不可少的。

由表7和圖18數(shù)據分析得出：1）PP/PE雙組份熔噴非織造布在聚丙烯（PP）含量為50%的時候，轉數(shù)最小，其耐磨性最差。2）PP/PE雙組份熔噴非織造布的耐磨性隨著聚丙烯含量增大而增大。3）從表中的耐磨轉數(shù)可見，PP/PE雙組份熔噴非織造布的耐磨性本身就不是很好，從而證明了熔噴非織造布的耐磨性以及力學性能并不是很好。

由此可見，PP/PE雙組份熔噴非織造布的耐磨性能與聚丙烯的含量有關，在同樣的條件以及同樣的纖維條件下，隨著PP/PE雙組份熔噴非織造布中聚丙烯含量的不斷增加，它的耐磨性能也不斷增加。PP/PE雙組份熔噴非織造布的耐磨性實驗數(shù)據比較均勻，這也說明了PP/PE雙組份熔噴非織造布的均勻度比較好。

3.9 ? ?材料的硬挺度（表8）

由表8和圖19數(shù)據分析可以得出：

1）PP/PE雙組份熔噴非織造布的經向伸出長度比緯向伸出長度大，這說明了經向抗彎長度比緯向抗彎長度大。

2）PP/PE雙組份熔噴非織造布的經緯向伸出長度和抗彎長度都是隨著聚丙烯（PP）含量的增大而增大的。

3）表中的CV值很小，說明PP/PE雙組份熔噴非織造布材料的整體硬挺度性能比較均勻，這也說明了PP/PE雙組份熔噴非織造布中纖維均勻度較好。

3.10 ? ?材料的透氣性（表9）

由表9和圖20數(shù)據分析得出：1）5種試樣透氣率規(guī)律為：1#>2#>3#>4#>5#，這證明了PP/PE雙組份熔噴非織造布的透氣性能隨著聚丙烯含量的增大而降低。2）PP/PE雙組份熔噴非織造布材料中孔隙和孔隙率的大小決定了非織造布透氣性能的好壞。而空隙的大小則隨著聚丙烯（PP）的含量增大而減小，所以，隨著聚丙烯含量的增大，透氣性呈逐漸下降的趨勢。

3.11 ? ?材料的透濕性（表10）

水蒸氣穿過織物的3種方式為：一是非織造布中纖維的吸放濕;二是利用纖維的毛細管作用;三是通過纖維之間的孔隙。實驗的織物是PP/PE雙組份熔噴非織造布，因此，它主要是通過纖維間的孔隙來進行透濕。

由表10和圖21數(shù)據分析得出：1）透濕主要是指水蒸氣從相對濕度高的一面擴散到另一面的過程。2）5種樣品透濕量變化的規(guī)律為：1#>2#>3#>4#>5#，這是由于試樣隨著PP/PE雙組份非織造布中的聚丙烯含量增加而導致透濕量逐漸下降所致。

3）當樣品中的聚丙烯含量增加時，由于纖維間的孔隙變小，使纖維的透濕性逐漸降低。

3.12 ? ?材料的拒水性

非織造布拒水性能的測試有很多方法，隨著使用情況不同而發(fā)生變化。本次測試方法為接觸角的測試。若所測試樣品的拒水性很強，則說明其不親水。用接觸角測量儀測量介于液滴基線和固體界面切線間的角度，從而可以估測出非織造布的拒水性。

3.12.1 ? ?實驗原理

聚丙烯熔噴非織造布產品大多用于環(huán)保和油水分離工程，因此其親水性需要通過實驗來測定。用接觸角測量儀測量介于液滴基線和固體界面切線間的角度，可以測試靜態(tài)和動態(tài)接觸值，從而可以估計固體表面局部區(qū)域的拒水性。假如所測試樣品的拒水性很好，則說明其不親水。

3.12.2 ? ?實驗儀器

采用JC2000D1接觸角測量儀。所測得的樣布接觸角數(shù)據如表11所示。

由表11數(shù)據分析可以得出：PP/PE雙組份熔噴非織造布具有拒水性，當非織造布表面能使液滴鋪展，液滴的表面張力使得液滴產生收縮，所得到的角度越小，說明其浸潤越好，拒水性越差。當水滴的接觸角大于90℃時，表示該試樣可以阻止反滲。在做該實驗時，在樣品的不同位置進行接觸角的測試，通過對實驗數(shù)據進行分析，發(fā)現(xiàn)PP/PE在不同配比下的接觸角都很大，并且左右兩邊的接觸角都很接近。因此說明了試樣的拒水性都比較好，均可以阻止反滲。

3.13 ? ?材料的尺寸穩(wěn)定性（表12-1、表12-2）

織物的尺寸穩(wěn)定性是指織物在外力或外部影響下保持穩(wěn)定的能力，其尺寸維持穩(wěn)定不變的性能。熔噴非織造布在加工和使用過程中，如果遇到高溫作用，會產生內應力松弛而引起的熱收縮。本實驗用各種規(guī)定的尺寸對試樣進行加熱實驗，觀察試樣受熱后的經緯收縮率，可以了解試樣耐熱性的優(yōu)劣。

由表中數(shù)據分析可以得出：PP/PE雙組份熔噴非織造布在各種不同配比下，熱收率都呈偏低的趨勢，這是因為在升溫到160℃的時候，PP/PE雙組份熔噴非織造布有融化現(xiàn)象，導致樣品受熱而產生收縮。

3.14 ? ?材料的過濾性（表13-1、表13-2）

采用干凈的壓縮空氣、氯化鈉溶液，經專用的噴霧器霧化后形成氣溶膠顆粒，氣溶膠顆粒通過PP/PE雙組份熔噴非織造布的一個過程。熔噴非織造布可用來作為過濾材料，并且不同用途的過濾材料所需要的條件也不一樣。所以，在測試PP/PE雙組份熔噴非織造布的過濾性時，采用了氯化鈉溶液。

由表13和圖22數(shù)據分析可以得出：1）PP/PE雙組份熔噴非織造布的過濾效率比較好，隨著PP/PE雙組份熔噴非織造布中的聚丙烯（PP）含量增大，它阻攔顆粒經過的效率會增大，使它的過濾效率增大。2）過濾實驗中的含鹽氣溶膠絕大部分的氣溶膠粒徑小于2 m，因此，本實驗證明了PP/PE雙組份熔噴非織造布可以用于口罩用布。3）人的身體健康和空氣質量息息相關，尤其是PM2.5能夠被人吸入肺中，引起肺部感染，由于氣溶膠顆粒大部分是小于2 m的，因此，PP/PE雙組份熔噴非造布作為口罩用布有一定的過濾作用。

4 ? ?結語

通過測量5種不同配比PP/PE雙組份熔噴非織造布材料的性能和特點，可以得出以下結論：

1）不同配比PP/PE雙組份熔噴非織造布中的聚丙烯（PP）含量與纖維的細度有關，并且呈現(xiàn)負相關關系的變化規(guī)律，隨著聚丙烯含量的增大，纖維的細度減小，并且伴隨著纖維孔隙變小的現(xiàn)象，因此，纖維的過濾效率會增大。PP/PE雙組份熔噴非織造布的透氣性和透濕性能都比較好，但是都有隨著聚丙烯的含量增大而減小的現(xiàn)象。

2）熔噴非織造布既有優(yōu)點又有缺點，通過觀察纖維的形態(tài)與結構，觀察到纖維細度較小，屬于超細纖維，它具有良好的過濾性能。

3）通過對5種PP/PE雙組份熔噴法非織造布的的力學性能測試，發(fā)現(xiàn)熔噴非織造布的力學性能較差，并且在斷裂強力、耐磨、頂破、硬挺度測試數(shù)值中，發(fā)現(xiàn)由于經緯向的排列方式不同，經向的力學性能要比緯向的力學性能好一點，且隨著聚丙烯（PP）含量的增加，力學性能會稍有改善，但是并不能改善熔噴非織造布的力學性能差的特點。

4）PP/PE雙組份熔噴非織造布的尺寸穩(wěn)定性很好，但是伴隨著溫度的升高，纖維出現(xiàn)融化的現(xiàn)象，因此，PP/PE雙組份熔噴非織造布不適宜在高于160℃的溫度下使用，這樣會出現(xiàn)熔融的狀態(tài)。

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Abstract： Combined with production practice，the thickness，surface density，breaking strength，breaking extension，breaking property，wear resistance，stiffness，dimensional stability，air permeability and moisture permeability，water repellency and filterability of several PP/PE two-component melt-blown medical non-woven fabrics are studied.From the perspective of appearance and nonwovens structure，this paper analyzes the properties and characteristics of PP/PE two-component melt-blown nonwovens.Meanwhile，the paper also analyzes and compares the samples with different gram weight.The experimental results show that the nonwovens with different gram weight have different mechanical properties and rather stable structure.It is found that the gram weight，thickness and structural characteristics of nonwovens have great influence on the above properties，and there is a certain correlation.It is concluded that PP/PE two-component melt-blown nonwovens have unique properties，which are suitable for the development of all kinds of functional products，and have a wide range of application prospects in medical and other aspects.

Key words： PP/PE two-component;melt-blown;medical non-woven fabrics;property test and analysis