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淺談水刺及其復合非織造布結構與性能研究

2020-11-05 01:39徐曉禹崇慶成
紡織報告 2020年6期
關鍵詞:織造布孔徑試樣

徐曉禹,崇慶成

(南通通州江華紡織有限公司,江蘇 南通 226300)

非織造布生產(chǎn)技術以其獨特的結構和多變的工藝優(yōu)于傳統(tǒng)的紡織工藝,是目前紡織行業(yè)當中最具發(fā)展前景的新技術之一。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前國內(nèi)非織造布生產(chǎn)量以15%的速度提升。水刺工藝非織造布是把纖維網(wǎng)平鋪在相應的傳輸簾上,通過相應的高速水射使得網(wǎng)的纖維能夠相互抱合并且牢固纏結。其中,高速水針所產(chǎn)生的動能主要用于纖維的取向、纏結和黏連,而纖維相互纏結所需要的能量主要取決于纖維的種類、移動方向等。

1 水刺非織造布

水刺是一種較常見且重要的制造加工工藝,利用高速的細微水針有效地穿透纖維網(wǎng),使得原本比較疏散的纖維網(wǎng)變成凝結纏繞且具有較強抗壓性的水刺制造布,水刺法非織造紡織布會被制成濕巾、面膜布、相關醫(yī)療的敷料等產(chǎn)品應用在家庭、服飾和醫(yī)療等領域[1]。水刺技術具有無污染、無損傷、不掉屑、不含雜質、柔軟、強力高等優(yōu)點,應用范圍正逐漸擴大。

2 水刺非織造布的生產(chǎn)流程

水刺法加固原理為在高壓的作用下,產(chǎn)生多股水射流的纖維噴射網(wǎng),纖維在水力作用下產(chǎn)生一系列的動作(位移、穿插、纏結和抱合),從而得到加固。具體流程為:配置適量的纖維原料→預開松→梳理→混合輸送→預濕→成網(wǎng)→正面水刺→反面水刺→干燥定型→分切→卷流程。一般來說,水針的壓力分為3種:高壓(大于150×105Pa)、中壓(7×105~150×105Pa)和低壓(小于70×105Pa);水針的直徑在80~180 μm;水針的排列密度為:10~24個/厘米;輸網(wǎng)速度與生產(chǎn)線速度保持一致;生產(chǎn)非織造布的速度為300~500 m/min。

3 工藝參數(shù)與性能之間的關系

3.1 纖維取向

纖維織物的力學性能主要包含拉伸力和彎曲強度,兩者與纖維取向有著重要關系。受纖維網(wǎng)的成型、纏結和移動等因素影響,在實際的生產(chǎn)線中,交叉成網(wǎng)的垂直力度與平行拉伸力均較強[2]。

3.2 水針的影響

水針的壓力、水刺頭的參數(shù)及水刺的距離會明顯影響水刺非織造布的相關性能,不同間距的水針會形成不同密度、結構的非織造布。高壓、水針少及較大水針間距會產(chǎn)生不同密度結構的纖維網(wǎng),低射速、水針多及較小的間距會形成均勻分布的纖維網(wǎng)。

3.3 托網(wǎng)簾的影響

托網(wǎng)簾是水刺加固的重要部件,主要起到一定托持纖維的作用,還能夠在水刺加固的過程中使水射流穿過纖網(wǎng)射到托網(wǎng)簾后,在網(wǎng)簾上形成不同方向的反射流,以便水射流再次通過纖維網(wǎng),并能夠實現(xiàn)纏結,同時能夠有效去除滯留水,提升纖維的纏結效果[3]。

4 水刺非織造布的結構與性能測試

4.1 面密度與厚度

纖維的面密度與厚度采用的儀器為:AB265-S型精密電子儀和YG(B)141P數(shù)字織物厚度儀,相對溫度(21±1)℃,相對濕度(64±4)%,平衡時間24 h。纖維面密度主要參照的是《紡織品 非織造布試驗方法 第1部分:單位面積質量的測定》(GB/T 24218.1——2009)進行測定,在產(chǎn)品中截取10塊相同面積的試樣,分別為100 cm2,裁取的位置距邊緣超過15 cm,均勻分布,使得精確度達到小數(shù)點后4位,計算10塊試樣的平均值,將結果乘以100,就能得到相應的面密度;纖維厚度主要參照GB/T 24218.1——2009第二部分,預加的壓力為100 cN,壓腳的面積為2 000 μm2,加壓10 s,每個產(chǎn)品測試10次,計算得出相應的平均值,各試樣面密度及厚度的測試結果如表1所示。

4.2 孔隙率

本實驗采用的公式是計算單層非織造布的孔隙率,公式如下:

式中:n為孔隙率;M為面密度,單位為g/m2;δ為纖維的密度,單位為g/m3;材料厚度的單位為mm。材料的滌綸密度為1.38 g/m3,粘膠密度為1.52 g/m3,根據(jù)實際的纖維比例計算得出的試樣纖維孔隙率如表2所示。

表1 試樣纖維面密度及厚度

表2 試樣纖維孔隙率

4.3 平均孔徑、最大孔徑

測定孔徑的儀器是PSM165孔徑測試儀,試驗原理是采用冒泡法,測定的標準符合國際和國內(nèi)的相關測試標準。冒泡法主要是利用毛細血管的壓力有效地實現(xiàn)對孔徑的測定,即第一個冒出來的泡是最大的孔徑。通過測試相應的干、濕流差的曲線,得到孔徑間隔,孔徑分布計算的公式如下:

4.4 透濕性

測定纖維透濕性標準采用的是GB/T 24218.1——2009第一部分的吸濕法,并采用YG601-Ⅰ/Ⅱ紡織物透視儀進行測試,實際溫度為37.8 ℃,濕度為85%,平衡和試驗時間為1 h,每個試驗的產(chǎn)品剪裁3個試樣,試驗結果精確到小數(shù)點后3位。透視率WVT和透濕系數(shù)WVP的計算公式如下:

式中:Δm為樣品質量差;Δm’為空白試樣樣品差;A為有效面積;t為有效時間;Δp為水壓差;PCB飽和水壓差;R1試驗箱相對濕度;R2為透濕杯相對濕度,透濕系數(shù)的計算公式如下:

式(5)中,PV為相應的透濕系數(shù),單位為g·cm/(cm2·s·Pa);d為試樣的厚度。

5 結語

水刺加工技術因具有無污染、無損傷、不需要相應的黏合劑等優(yōu)點而被廣泛使用,雖在國內(nèi)起步較晚,但發(fā)展迅速。對此,應當不斷優(yōu)化水刺加工技術,進行合理配置,改良生產(chǎn)線,進一步提高生產(chǎn)效益。

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