湿态下水刺非织造布性能研究分析.pdf

2 0 2 3年第3期 生产实践湿态下水刺非织造布性能研究分析刘双营1,张琼杰2,杨景璇1,史晓慧1,靳向煜2(1.山东永信非织造新材料股份有限公司,山东 济南 2 5 0 2 0 0;2.东华大学 纺织学院,上海 2 0 1 6 2 0)摘 要:为了解湿态条件对水刺非织造布的性能指标的影响,本文对干、湿态下水刺非织造布的厚度、断裂强力以及耐磨性进行研究。结果表明:湿态条件下,水刺非织造布厚度减小,并且粘胶纤维占比越大变化越明显;平纹与提花水刺非织造布的断裂强力与断裂伸长率下降,但湿态条件对平纹非织造布拉伸强力的影响较小;随摩擦次数增加,水刺非织造布起毛起球变严重且在湿态条件下更加明显。关键词:湿态;水刺非织造布;断裂强力;厚度;起毛起球 中图分类号:T S 1 7 6.3文献标识码:B文章编号:1 0 0 9-3 0 2 8(2 0 2 3)0 3-0 0 2 1-0 4 水刺非织造布因其具有良好的柔软度、舒适性以及透气吸湿性能成为了制作湿巾、卫生巾表层的最佳原材料之一,其中水刺非织造布的厚度、断裂强力以及耐磨性是评价其包装效果、机械性能和使收稿日期:2 0 2 2-0 6-0 1第一作者简介:刘双营(1 9 7 0),男,山东菏泽人,研究员。用性能的关键指标,体现了材料的固有属性及质量。无论是卫生用水刺非织造布行业标准,还是湿巾国家标准,对这些指标都有明确要求。在其湿态应用中,水刺非织造布受到液体浸润、机械拉伸、折叠成垛等外部因素影响,水刺非织造布物理性能是否受到影响,是非常值得关注的问题。1 5 张洁.变密度预制体C/C复合材料的制备及其性能研究D.无锡:江南大学,2 0 1 4.1 6 赖艳,张得昆.P P/玄武岩纤维针刺土工布制备及性能分析J.纺织高校基础科学学报,2 0 1 9,3 2(1):7-1 1,3 6.1 7 刘瑞江,张业旺,闻崇炜,等.正交试验设计和分析方法研究J.实验技术与管理,2 0 1 0,2 7(9):5 2-5 5.1 8 师义民,徐伟,秦超英,等.数理统计M.北京:科学出版社,2 0 1 5.D e s i g n a n d P r e p a r a t i o n o f V a r i a b l e D e n s i t y T h r e e D i m e n s i o n a l N e e d l e d F a b r i cL i L e i,R o n g Z h i j u n,Q i u P u x i a,L i J i a n(B e i j i n g C o m p o s i t e M a t e r i a l s C o.,L t d.,B e i j i n g 1 0 2 1 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:F o u r f a c t o r s a n d t h r e e l e v e l s o f o r t h o g o n a l e x p e r i m e n t s w e r e d e s i g n e d w i t h t h e s p e c i f i-c a t i o n s o f r a w m a t e r i a l s i n h i g h-d e n s i t y a r e a a n d l o w-d e n s i t y a r e a,t h e p r o p o r t i o n o f c l o t h a n d m e s h a n d a c u p u n c t u r e d e n s i t y.N i n e s a m p l e s w e r e p r e p a r e d t o m e a s u r e t h e o v e r a l l t h i c k n e s s,o v e r a l l d e n s i-t y,h i g h-d e n s i t y a r e a d e n s i t y a n d l o w-d e n s i t y a r e a d e n s i t y.T h e i n f l u e n c i n g f a c t o r s o f t h e p r e p a r a t i o n o f t h r e e-d i m e n s i o n a l n e e d l e d f a b r i c w i t h v a r i a b l e d e n s i t y w e r e s t u d i e d.T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e o p t i m a l v a r i a b l e d e n s i t y n e e d l i n g p a r a m e t e r s s h o u l d b e d e s i g n e d b y d i f f e r e n t r e g i o n s.T h e b e s t p a r a m-e t e r s i n t h e h i g h d e n s i t y a r e a s h o w e d t h a t t h e t y p e s o f r a w m a t e r i a l s w e r e 2 8 5 g/m2 a n d 6 5 g/m2,t h e p r o p o r t i o n o f c l o t h a n d m e s h w e r e 8 91 1 a n d t h e n e e d l i n g d e n s i t y w e r e 1 0 n e e d l e s/c m2.T h e o p t i m a l p a r a m e t e r s o f l o w-d e n s i t y a r e a s h o w e d t h a t t h e t y p e s o f r a w m a t e r i a l s w e r e 1 0 0 g/m2 a n d 6 5 g/m2,t h e p r o p o r t i o n o f c l o t h a n d m e s h w e r e 4 65 4 a n d t h e t h e n e e d l i n g d e n s i t y w e r e 1 0 n e e d l e s/c m2.K e y w o r d s:t h r e e-d i m e n s i o n a l n e e d l e;v a r i a b l e d e n s i t y;q u a r t z f i b e r;p a r a m e t e r d e s i g n12 2 0 2 3年第3期 生产实践 F Z/T 6 4 0 1 22 0 1 3 卫生用水刺法非织造布 行业标准中,规定了产品的断裂强力标准,G B/T 2 4 2 1 8.22 0 0 9 纺织品 非织造布试验方法 第2部 分:厚 度 的 测 定、G B/T 2 4 2 1 8.32 0 1 0 纺织品 非织造布试验方法 第3部分:断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)中,明确了非织造布厚度、断裂强力的检验方法。基于此,本文对干、湿态条件下不同水刺非织造布厚度、拉伸力学性能以及耐磨性的变化进行研究,以期为水刺非织造布更好地应用于生产实践提供经验。1 实验部分1.1 实验原料与设备样品A:3 0%粘胶纤维、7 0%涤纶纤维,5 0 g/m2,直铺水刺非织造布,平纹;样品B:7 0%粘胶纤维、3 0%涤纶纤维,5 0 g/m2,直铺水刺非织造布,平纹;样品C:7 0%粘胶纤维、3 0%涤纶纤维,7 0 g/m2,直铺水刺非织造布,提花。Y G 1 4 1 L A型数字式织物厚度仪(青岛兰德电子仪器有限公司);Y G 0 2 6 C型电子织物强力机(大荣纺织设备有限公司);Y G 4 0 1 G型织物平磨仪:马丁代尔耐磨仪(宁波纺织仪器厂)。1.2 实验方法1.2.1 厚度测试首先将裁剪好的样品A、样品B放置在水平基准板上,用与基准板平行的压脚对试样施加规定压力,将基准板与压脚之间的垂直距离作为试样厚度。压脚表面面积为2 5 0 0 mm2,压力为1 0 0 c N,纵、横向各裁剪1 0块尺寸为2 0 0 mm2 0 0 mm的样布进行测试。湿态样布的制备:本试验中湿态样布的制备是模仿湿巾制备工艺制成,首先将裁剪好的试样在蒸馏水中浸润1 0 m i n,之后取出试样并挤出多余水分,直至含水量约为原始试样质量的3.5倍,再对湿态试样的厚度进行测试,最后对所测数据取平均值。1.2.2 拉伸强力性能测试和缠结系数计算将样品A、样品C沿纵向和横向各裁切2 0片尺寸为2 0 0 mm5 0 mm的样布,并在夹持距离为1 0 0 mm,拉伸速度为2 0 0 mm/m i n的条件下,对干、湿态下的试样各测1 0次,并取其平均值作为最终的测试结果。水刺非织造布的缠结系数(C J)计算公式1如下:C J=(MD+C D)/G(1)式中:MD为水刺非织造布的纵向断裂强力(N/5 0 mm),C D为水刺非织造布的横向断裂强力(N/5 0 mm);G为产品克重(g/m2)。1.2.3 耐磨性能测试从样品A、样品C中裁剪直径为4 2 mm圆形干、湿态试样各2 0片,将裁剪好的试样夹在夹持器中,与同样材料织物在给定的压力下,以李莎如(L i s s a j o u s)图形运动轨迹进行摩擦,摩擦次数分别为3 0次、5 0次。达到规定的转数后,查看摩擦起毛起球程度,并评定试样起毛起球等级。起毛起球等级按5级标准进行评判:5-无起球、4-轻微起球、3-中等起球、2-严重起球、1-非常严重起球。2 实验结果与分析2.1 厚度表1为干、湿态下样品A与样品B的厚度数据。生产中使用的涤纶纤维规格为1.5 6 d t e x3 8 mm,粘胶纤维规格为1.6 7 d t e x 3 8 mm。纤维线密度越大,纤维越粗,相同长度时纤维的质量越大。由表1可知,相同克重条件下,粘胶纤维所占比例越大,样品厚度越小。因此,干态条件下,样品A的厚度要小于样品B。样品A和样品B的干态厚度都明显小于其湿态下的厚度;与干态样品相比,湿态下样品A的厚度减小了8.3%,样品B的厚度减小了1 4.9%。这一结果表明,湿态条件下,水刺非织造布的厚度减小,而且粘胶纤维含量越高,厚度降低比例越大。这是由于水刺非织造布的吸水率较高,为保证样品吸水率为自身质量的3.5倍,在样品充分浸润后需要对其进行挤压,挤压后的水刺非织造布结构变致密,纤维与纤维之间的空隙减小,因此厚度降低。另外水刺非织造布的吸水性能主要取决于纤维自身特性,由于粘胶纤维具有较强的吸水性并且吸湿后会发生膨胀,直径可增加5 0%2。粘胶纤维占比越大,吸湿后占据的空间越多,水刺非织造布纤维间的排列更为紧密,非织造布空隙减少3。经过挤压,纤网之间以及纤维内部孔隙储存的水分被挤出,纤网空隙减小,并且粘胶纤维吸水后变硬,弹222 0 2 3年第3期 生产实践性降低,纤维结构变紧实且不易回弹,纤网厚度减小。因此湿态条件下,样品厚度减小,并且粘胶纤维占比增大,厚度降低比例增加。表1 厚度检测结果试样编号样品A样品B干态/mm湿态/mm干态/mm湿态/mm10.4 80.4 60.4 70.4 020.5 30.4 90.4 60.3 930.5 40.4 90.4 80.3 740.5 50.5 00.4 40.3 850.5 20.4 40.4 80.4 160.5 50.5 10.4 90.4 170.5 60.5 20.4 70.4 180.5 30.5 00.4 60.4 090.5 30.4 70.4 70.4 11 00.5 10.4 80.4 70.4 1平均值0.5 30.4 90.4 70.4 12.2 拉伸力学性能由表2可知,相对于干态条件,样品A在湿态下的断裂强力和断裂伸长率均有所下降。粘胶纤维中含有较多的亲水基团,这些亲水基团的存在使得粘胶纤维具有较好的亲水性,吸湿后纤维内水分子的存在削弱了纤维大分子间的作用,分子间键合力减小;并且粘胶纤维结晶度低,纤维大分子内存在较多的无定形区以及空泡4,吸湿后纤维结构膨胀,一定负荷作用下分子链或晶体间的相对滑移量增加,粘胶纤维湿强减小,湿态下样品A的断裂强力与断裂伸长率均有所下降。吸水膨胀后的粘胶纤维会占据水刺非织造布更多的空间,纤维间排列更为紧密。但由于粘胶纤维所占比例较低,仅为3 0%,粘胶纤维湿强下降对水刺非织造布断裂强力的影响较小,并且干、湿条件对涤纶纤维的影响较小,因此润湿后样品A的强力变化幅度较小。此外,由图1可知干、湿态下样品A的纤维缠结系数一致(干态:3.1 Nm2g-1,湿态:3.1 Nm2g-1),因此干、湿态条件对样品A中纤维的缠结能力无太大影响,即干、湿态条件并不会对样品A拉伸断裂强力产生明显影响,这一结果与强力测试结果基本一致。表2 样品A断裂强力及断裂伸长率检测结果试样编号纵向断裂强力/N横向断裂强力/N纵向伸长率/%横向伸长率/%干态湿态干态湿态干态湿态干态湿态11 3 2.8 1 2 5.1 2 4.8 2 4.5 3 9.7 4 1.6 1 3 1.5 1 3 4.321 4 3.3 1 1 5.6 2 7.6 2 8.5 4 7.9 5 2.2 1 4 6.3 1 3 5.631 3 3.6 1 3 6.6 2 5.7 2 7.2 3 3.8 3 8.8 1 3 8.1 1 3 9.141 2 4.7 1 3 5.8 2 7.9 2 3.3 4 6.7 3 8.7 1 4 5.1 1 3 3.751 2 3.7 1 3 9.1 2 8.6 2 3.3 5 9.0 4 1.8 1 3 8.9 1 4 8.461 3 0.4 1 3 6.0 2 6.3 2 7.6 4 4.5 3 7.6 1 4 9.5 1 5 2.371 2 6.6 1 3 2.2 3 0.5 2 6.6 3 8.2 3 7.3 1 5 1.2 1 5 5.081 2 4.6 1 1 4.7 2 5.1 2 8.7 4 1.6 3 4.6 1 5 3.2 1 5 0.591 2 5.7 1 3 2.2 2 6.3 2 5.8 3 8.6 3 8.6 1 7 0.0 1 4 1.61 01 3 2.7 1 3 0.1 2 4.1 2 9.3 4 2.8 3 5.7 1 6 1.1 1 4 0.6平均值1 2 9.8 1 2 9.7 2 6.6 9 2 6.4 8 4 3.1 3 9.7 1 4 8.5 1 4 3.1图1 样品A与样品C干湿态下的纤维缠结系数由如表3可知,与干态条件相比,样品C在湿态下的纵、横向断裂强力与断裂伸长率都明显降低。样品C中粘胶纤维占比较大,为7 0%,而且涤纶纤维干湿态强力基本相同,因此样品C湿态下的强力变化主要受粘胶纤维影响。吸湿溶胀后粘胶纤维内分子链间的距离增加,分子间键合的强力下降,大分子链之间的滑移量增加,粘胶纤维强力降低,因此湿态条件下样品C的断裂强力明显减小。同时,纤维缠结系数作为影响纤维强力的重要因素之一,也能够从侧面反映水刺非织造布强力的变化。纤维缠结系数越大表明纤维间的缠结效果越好,水刺非织造布的拉伸断裂强力越高5。由图1可知,样品C在干态的纤维缠结系数是湿态条件下的1.6倍,这一结果也说明相对于干态条件,湿态下样品C的拉伸断裂强力会有所下降。32 2 0 2 3年第3期 生产实践表3 样品C断裂强力及断裂伸长率检测结果试样编号纵向断裂强力/N横向断裂强力/N纵向伸长率/%横向伸长率/%干态湿态干态湿态干态湿态干态湿态11 7 7.5 1 3 9.2 4 4.2 3 7.2 5 4.7 5 6.3 1 4 6.3 1 3 0.121 6 8.7 1 5 2.0 3 7.7 3 6.0 5 1.8 5 9.1 1 3 3.5 1 2 8.531 6 9.0 1 5 1.2 3 8.5 3 5.5 5 1.0 5 0.1 1 4 1.2 1 1 8.841 6 7.6 1 2 7.2 4 5.2 3 5.0 5 3.0 5 1.3 1 2 8.6 1 2 3.751 6 1.1 1 4 4.0 4 6.7 3 6.5 5 9.0 5 5.6 1 3 9.5 1 3 4.161 6 4.0 1 3 9.0 4 0.2 3 9.2 5 5.4 5 3.0 1 3 8.0 1 2 8.471 5 5.7 1 4 5.2 3 9.5 3 8.0 5 0.3 5 4.0 1 3 3.8 1 2 8.981 6 4.6 1 5 5.5 4 0.0 3 5.0 5 9.2 5 4.3 1 3 3.5 1 1 7.991 4 7.1 1 5 2.7 4 1.5 3 4.5 5 7.3 5 5.9 1 2 8.7 1 2 3.41 01 5 0.0 1 5 5.2 4 3.7 3 6.2 5 4.0 5 3.6 1 3 9.5 1 2 3.6平均值1 6 2.5 1 4 6.1 4 1.7 3 6.3 5 4.6 5 4.3 1 3 6.3 1 2 5.72.3 耐摩擦性由表4可知,样品A与样品C的耐摩擦性能呈现相同的变化趋势,即摩擦次数的增加,试样起表4 干湿态下样品的起毛起球结果试样编号样品A样品C3 0次5 0次3 0次5 0次干态3级2级4级3级湿态2级1级2级2级毛起球变严重;当摩擦次数相同时,由于粘胶纤维湿态强力低于干态强力,因此湿态下试样的耐摩擦性更差,起毛起球更加严重。3 结语通过研究干、湿态下不同水刺非织造布的厚度、拉伸强力以及耐摩擦性能,得出以下结论:干态水刺非织造布的厚度大于湿态水刺非织造布,而且粘胶纤维所占比例越大,湿态下的水刺非织造布厚度变化越明显;湿态条件对平纹水刺非织造布拉伸强力的影响较小;但珍珠小圆点水刺布的湿态纵、横向断裂强力与断裂伸长率都明显小于干态条件;相同情况下,与干态相比,湿态下水刺非织造布的起毛起球性能更差,摩擦后起毛起球更严重。参考文献:1 刘奉济,彭飞云.水刺法非织造布纤维缠结程度评价方法的探讨J.非织造布,2 0 0 6,1 4(5):2 7-2 9.2 潘肖.粘胶纤维成品质量提升的研究分析D.唐山:华北理工大学,2 0 1 9.3 徐小萍,张寅江,靳向煜,等.壳聚糖/粘胶水刺非织造布的制备及相关性能J.纺织学报,2 0 1 3,3 4(6):5 1-5 7.4 梁佩君.蛋白改性粘胶纤维的研究D.广州:华南理工大学,2 0 1 5.5 祝晶晶,王洪,吴海波,等.水刺非织造布的纤维缠结效果分析及影响因素初探J.产业用纺织品,2 0 1 2,3 0(9):6-1 0.R e s e a r c h a n d A n a l y s i s o n t h e P r o p e r t i e s o f S p u n l a c e N o n w o v e n i n W e t S t a t eL i u S h u a n g y i n g1,Z h a n g Q i o n g j i e2,Y a n g J i n g x u a n1,S h i X i a o h u i1,J i n X i a n g y u2(1.S h a n d o n g W i n s o n N o n-w o v e n N e w M a t e r i a l s C o.,L t d.,J i n a n 2 5 0 2 0 0,C h i n a;2.C o l l e g e o f T e x t i l e s,D o n g h u a U n i v e r s i t y,S h a n g h a i 2 0 1 6 2 0,C h i n a)A b s t r a c t:I n o r d e r t o u n d e r s t a n d t h e e f f e c t o f w e t c o n d i t i o n s o n t h e p r o p e r t i e s o f s p u n l a c e n o n w o-v e n,t h e t h i c k n e s s,b r e a k i n g s t r e n g t h a n d w e a r r e s i s t a n c e o f s p u n l a c e n o n w o v e n i n d r y a n d w e t c o n d i-t i o n s w e r e s t u d i e d.T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t u n d e r w e t c o n d i t i o n s,t h e t h i c k n e s s o f s p u n l a c e n o n w o-v e n d e c r e a s e s a n d t h e l a r g e r t h e p r o p o r t i o n o f v i s c o s e f i b e r,t h e m o r e o b v i o u s t h e c h a n g e i s.T h e w e t s t r e n g t h o f p l a i n w e a v e a n d j a c q u a r d s p u n l a c e n o n w o v e n a r e r e d u c e d u n d e r w e t c o n d i t i o n s,b u t w e t c o n d i t i o n s h a v e l i t t l e e f f e c t o n t h e t e n s i l e p r o p e r t i e s o f p l a i n w e a v e s p u n l a c e.W i t h t h e i n c r e a s e i n t h e n u m b e r o f f r i c t i o n s,t h e f u z z i n g a n d p i l l i n g o f t h e s p u n l a c e n o n w o v e n b e c o m e s s e r i o u s,e s p e c i a l l y u n-d e r h u m i d c o n d i t i o n s.K e y w o r d s:w e t c o n d i t i o n s;s p u n l a c e n o n w o v e n;b r e a k i n g s t r e n g t h;t h i c k n e s s;f l u f f i n g a n d p i l l i n g42