涤纶/粘胶/高亲水性涤纶水刺非织造布性能分析
1 引言
水刺技术的加工特点是无环境污染、不损伤纤维、产品无粘合剂、不起毛、不掉毛、不含其他杂质等，其产品具有优良的悬垂性、吸湿、柔软、强度高、表观及手感好等特点，卫生、可靠[1]。所有这些特点决定了水刺产品适合应用于卫生材料方面，如伤口敷料、绷带、灭菌包布、手术衣帽、婴儿纸尿裤、湿巾、卫生巾面料等，同时也可用于合成革基布、服装粘合衬、各种包覆材料等[2]。
涤纶纤维由于强度高、变形回复性能好，被广泛应用于水刺法非织造布中。随着应用领域的不断扩展，人们对水刺法非织造布的吸湿性和舒适性要求越来越高，而普通涤纶由于吸湿性能差、比电阻高等缺点，不利于成网和水刺固网，在一定程度上限制了涤纶水刺非织造布应用领域[3]。本文通过将涤纶纤维与粘胶纤维、高亲水性涤纶纤维混合，制备了一种高亲水涤纶水刺非织造布，通过合理控制纤维原料的配比，使该产品保持既保持较高的力学性能，同时赋予其良好的亲水性能。
表1 实验原料
|
原料 |
产地 |
|
PET |
中国石化（仪征）化纤股份有限公司 |
|
高亲水性PET |
中国石化（仪征）化纤股份有限公司 |
|
粘胶 |
唐山三友兴达化纤股份有限公司 |
2.2高亲水水刺非织造布的制备及性能测试
2.2.1水刺非织造布的制备
图1是水刺生产线流程图。
图1水刺非织造布生产线流程图
2.2.2厚度的测试
采用YG141织物厚度仪量非织造布厚度，加压压力0.5 kPa,加压时间10 s，加压面积2500 mm2，依据 FZ/T60004-1991《非织造布厚度的测定》测试。
2.2.3拉伸性能的测试
取5块尺寸为5 cm×30 cm的测试样，采用HD026N电子织物强力仪，在标准状态下测非织造布的纵横向拉伸强力，拉伸速度100 mm/min，隔距200 mm，依据FZ／T 60006-1991测试。
2.2.4透湿性的测试
采用蒸发法进行测试，测试条件为：箱体温度38℃, 相对湿度2％，气流0.5 m/s；透湿杯: 内径60 mm，杯深22 mm；试样直径：70 mm，单面测试需3个测试样，依据GB/ T 12704—2009测试。
3.1 纤维配比对孔隙率的影响[4]
一般来说,纤维的抗弯刚度越低,纤维越容易缠结。纤维刚度的计算公式：
（1）
其中： —纤维抗弯刚度，cN·cm2；
—纤维抗弯模量，cN/cm2；
－纤维断面的惯性矩，cm4；
－纤维截面形状的折合系数；
r —纤维的近似半径，cm。
假设水刺力F（P）为集中性力；纤维受力状态为简支梁，见图2。则纤维在F力作用下的弯曲挠度Y为：
(2)
式中: Y —弯曲挠度，cm；
—水刺力，cN；
—抗弯刚度，cN·cm2；
—跨度，cm。
图2 水刺纤维受力示意图
经测试得涤纶的弯曲刚度Rf为5.82×10-4 cN·cm，粘胶Rf为2.03×10-4 cN·cm，即相同水刺压力下，粘胶纤维比涤纶纤维的弯曲程度要大1倍，可见粘胶纤维更容易发生相互缠结。
图3是粘胶、涤纶、亲水性涤纶三种原料不同配比的水刺非织造布的孔隙率对比。从图中可知，纤维配比也在很大程度上影响水刺非织造布的孔隙率,粘胶含量越多，水刺缠结效果越好，纤维之间抱合得越紧密，非织造布的孔隙率就越小。在纯普通涤纶中随着亲水性涤纶含量的增加，水刺非织造布的孔隙率也逐渐减小。由此可见，在相同的水刺压力下，亲水性纤维的含量越多，水刺缠结效果越好，与理论相符。
图3 不同纤维原料配比非织造布的孔隙率和厚度关系曲线（定量：45 g/㎡）
3.2纤维配比对高亲水水刺非织造布力学性能分析
表2是不同纤维配比的非织造布拉伸性能测试结果。从表中我们可以看出，在一定范围内，涤纶/粘胶高亲水水刺非织造布的强力随着粘胶纤维含量的增多而下降，纯粘胶的非织造布无论是纵向还是横向强力都较低。这是由于水刺非织造布的强力主要受纤维本身强力和纤维的缠结状况的影响，粘胶纤维本身强力较低，尤其在湿态强度下下降明显。
当粘胶含量较仅为10%时（4#），纯涤纶的非织造布（5#）纵横向强力比涤纶/粘胶混纺的非织造布的低，这是因为涤纶的吸水性较差，所以在水刺时其接受水针的能量不如粘胶，纤维之间的缠结效果较差，因此强力稍低。
在涤纶纤维中加入少量粘胶可降低梳理过程中静电的产生，提高纤网均匀性，在一定程度上也有利于提高产品强力。
在普通涤纶非织造布中加入10%高亲水涤纶后（6#），非织造布的纵横向强力明显增加。高亲水涤纶纤维的力学性能和普通涤纶纤维相近，但其回潮率要优于后者，这样有利纤维成网和固结，故其力学性能大大提高[5]。
表2 不同纤维配比非织造布拉伸性能测试(定量: 45g/㎡)
|
试样编号 |
试样成分/%
粘胶/涤纶/亲水涤纶 |
断裂强力/N |
伸长率/% | ||
|
横向 |
纵向 |
横向 |
纵向 | ||
|
1# |
100/0/0 |
85.4 |
36.4 |
22.5 |
47.2 |
|
2# |
50/50/0 |
90.4 |
44.1 |
20.8 |
32.5 |
|
3# |
40/60/0 |
108.6 |
62.4 |
18.4 |
25.7 |
|
4# |
10/90/0 |
148.7 |
76.3 |
15.4 |
21.1 |
|
5# |
0/100/0/ |
143.9 |
72.8 |
16.7 |
22.8 |
|
6# |
0/90/10 |
187.0 |
80.2 |
13.4 |
19.3 |
|
7# |
30/60/10 |
135.5 |
68.0 |
17.3 |
24.6 |
3.3纤维配比对透湿性的影响
图4 不同原料配比非织造布的透湿性测试（定量：45 g/㎡）
从图4中可以看出，纯普通涤纶水刺非织造布的透湿性能最差。随着粘胶含量的增加，水刺非织造布透湿量也相应增加；在纯涤纶非织造布中加入高亲水涤纶的，也能改善非织造布的透湿性能。纤维原料的亲水性越好，非织造布芯吸效应增大，其透湿性也越好。纯涤纶水刺非织造布其透湿主要通过非织造布孔隙排出，因而透湿性不佳；而涤纶/粘胶/或涤纶/粘胶/高亲水涤纶混纺的水刺非织造布，除了孔隙排出以外，粘胶纤维和高亲水涤纶纤维良好的吸湿作用也极大提高了产品的透湿性能。
4 结论
1) 通过加入一定量的粘胶纤维，涤纶水刺非织造布的透湿性能大大改善，但当粘胶含量大于10％时，随着粘胶含量的增加，涤纶水刺非织造布的力学性能明显下降；
2) 高亲水涤纶纤维的加入，能够有效防止粘胶/涤纶水刺非织造布的力学性能下降，同时赋予了产品良好的亲水性能。
稿件来源：《中国纤检》杂志
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