水刺非織造布形態(tài)穩(wěn)定性研究

馬秀華 宣志強(qiáng) 潘峰峰

(1.江蘇悅達(dá)集團(tuán)，鹽城，224001;2.鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院，鹽城，224005)

水刺非織造布形態(tài)穩(wěn)定性研究

馬秀華1宣志強(qiáng)2潘峰峰2

(1.江蘇悅達(dá)集團(tuán)，鹽城，224001;2.鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院，鹽城，224005)

采用傳統(tǒng)的水洗—干燥循環(huán)試驗(yàn)方法來模擬服用過程，研究水刺非織造布水洗后的形態(tài)變化，包括水洗次數(shù)對(duì)收縮率、手感和外觀的影響。結(jié)果表明:經(jīng)過多次水洗后水刺非織造布形態(tài)可以達(dá)到穩(wěn)定;超細(xì)纖維水刺非織造布在水洗過程中纖維會(huì)進(jìn)一步分纖，手感和性能更佳;以短纖維為原料的水刺非織造布水洗后會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的起毛起球現(xiàn)象。

水刺非織造布，形態(tài)穩(wěn)定性，水洗試驗(yàn)

經(jīng)過多年的發(fā)展，非織造布作為新型紡織材料已經(jīng)進(jìn)入各行各業(yè)的許多領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于服裝輔料、產(chǎn)業(yè)用材料及一次性日用品(如濕紙巾、婦女衛(wèi)生巾和兒童紙尿褲等)。

水刺法是非織造布的主要固結(jié)技術(shù)之一。水刺技術(shù)的日臻完善使水刺非織造布的風(fēng)格特別接近于傳統(tǒng)紡織品。

有文獻(xiàn)［1］介紹了聚酯/聚酰胺6(PET/PA6)復(fù)合紡粘水刺非織造布的結(jié)構(gòu)和性能，包括纖維截面形態(tài)、透氣性能、強(qiáng)伸性能、吸水性能和過濾性能。本文旨在通過試驗(yàn)對(duì)水刺非織造布形態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行初步探討。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料

試驗(yàn)取用四種水刺非織造布。試樣1和試樣2是普通平紋水刺非織造布，試樣3和試樣4是雙組分復(fù)合超細(xì)纖維水刺非織造布。各種試樣的原材料和規(guī)格見表1。

表1 試樣的原材料及規(guī)格

1.2 儀器

Y089A型全自動(dòng)縮水率試驗(yàn)機(jī)(A型洗衣機(jī)——前門加料水平滾筒型)，量尺，不褪色黑色碳素筆，平滑測(cè)量臺(tái)，YG777A型全自動(dòng)通風(fēng)式快速恒溫烘箱。

1.3 方法

本試驗(yàn)試樣的準(zhǔn)備、標(biāo)記、測(cè)量、洗滌和干燥程序按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 8628—2001和 GB/T 8629—2001進(jìn)行。每種非織造布各選取2塊試樣，進(jìn)行測(cè)試，計(jì)算平均值，以減少誤差。每塊試樣上標(biāo)記一對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)，在進(jìn)行處理的前后測(cè)量每對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離。試樣在洗滌前，在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境中測(cè)量尺寸;試樣在洗滌、干燥后，再次測(cè)量其尺寸;計(jì)算試樣的尺寸變化率。試驗(yàn)在自然大氣條件下完成。試驗(yàn)步驟如下:

(1)選樣。

(2)剪裁試樣:每塊試樣尺寸300 mm×400 mm，每種試樣各裁剪2塊。

(3)做標(biāo)記:將試樣放在平滑的測(cè)量臺(tái)上，在試樣的中部位置分別在縱向和橫向各做一對(duì)標(biāo)記，標(biāo)記之間相距200mm，標(biāo)記與試樣邊緣距離不小于50 mm(圖1)。

圖1 試樣測(cè)量點(diǎn)標(biāo)記

(4)洗滌前尺寸測(cè)量:將試樣平放在測(cè)量臺(tái)上，輕輕撫平褶皺，避免試樣扭曲;將量尺放在試樣上，測(cè)量?jī)蓸?biāo)記之間的距離，所測(cè)得的原始標(biāo)記尺寸為200 mm。

(5)水洗:將待洗試樣裝入Y089A型全自動(dòng)縮水率試驗(yàn)機(jī)，加入水，以機(jī)筒高度1/2的水量為宜;開啟洗衣機(jī)，在40℃下攪動(dòng)12 min，關(guān)閉洗衣機(jī)，取出試樣。

(6)烘箱干燥:把水洗后的試樣放在YG777-A型全自動(dòng)通風(fēng)式快速恒溫烘箱內(nèi)的篩網(wǎng)上，攤平，用手除去褶皺，注意不要使其伸長(zhǎng)或變形;烘箱溫度為(60±5)℃，烘40 min;取出試樣，將試樣平放在測(cè)量臺(tái)上，輕輕撫平褶皺，避免試樣扭曲;將量尺放在試樣上測(cè)量其水洗干燥后兩標(biāo)記之間的距離，記錄數(shù)值。

(7)重復(fù)水洗—干燥:從步驟(5)到步驟(6)是一次水洗—干燥過程，持續(xù)重復(fù)做10次，記錄每次測(cè)量數(shù)值。

表2是試樣水洗后尺寸穩(wěn)定性的測(cè)試結(jié)果。

表2 試樣水洗后尺寸穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果(單位:mm)

2 結(jié)果與討論

2.1 表面形態(tài)

在所試驗(yàn)的四種試樣中，試樣1、試樣2和試樣3水洗后表面出現(xiàn)毛、球，隨著水洗—干燥循環(huán)次數(shù)增加，毛、球增加;試樣4很少起毛起球。此外，試樣3和試樣4不均勻的水針紋明顯突出。

試驗(yàn)表明，試樣1、試樣2和試樣3表面起毛起球現(xiàn)象比傳統(tǒng)紡織品要嚴(yán)重得多。傳統(tǒng)紡織品是先將纖維制成紗線，再針織或梭織成布，纖維在紗線中沿長(zhǎng)度方向有序排列，按一定的捻度把合成型，纖維被彼此擠壓和覆蓋，纖維抱緊，外露的纖維端比較少，因此表面起毛起球現(xiàn)象比較少。而試樣1、試樣2和試樣3是直接將纖維梳理成網(wǎng)，纖維之間覆蓋少;且水刺時(shí)為了使纖維網(wǎng)中的纖維相互纏結(jié)以提高非織造布的強(qiáng)力，必須將纖維表面刺傷以利于纏結(jié)，所以非織造布中纖維伸出端更多;再是非織造布纏結(jié)點(diǎn)纖維的結(jié)合力比傳統(tǒng)紡織品紗線中纖維的抱合力要小很多，經(jīng)過水洗，特別是采用滾筒洗滌和經(jīng)過烘干，纖維得到更大程度的松弛，更容易散開，從而更加容易在表面形成毛球。

試樣4是紡粘水刺非織造布，是連續(xù)長(zhǎng)絲形成的纖維網(wǎng)，其纖維毛端比短纖維梳理形成的纖維網(wǎng)少，盡管原材料是100%合成纖維，但是表面起毛起球不明顯。

圖2是試樣4水洗前后表面照片。照片顯示，非織造布經(jīng)過多次水洗—干燥后，表面平整度下降，特別是水針紋異常凸出，且極不均勻，即使用熨斗熨燙也不能恢復(fù)。這說明在水洗—干燥過程中，非織造布表面在水針沖擊處和非沖擊處的變形是不相同的。

圖2 試樣4水洗前后表面形態(tài)對(duì)比

2.2 手感

試樣1和試樣2水洗前后的手感基本沒有變化;試樣3和試樣4經(jīng)過多次水洗后，更具有像羔羊皮或桃皮絨的手感。

試樣3是用橘瓣型雙組分復(fù)合超細(xì)短纖維制成的水刺非織造布，試樣4是通過紡粘法制成的橘瓣型雙組分復(fù)合長(zhǎng)絲超細(xì)纖維水刺非織造布。對(duì)于橘瓣型雙組分復(fù)合超細(xì)纖維水刺非織造布，無論是長(zhǎng)絲還是短纖維，分纖都是在水刺過程中進(jìn)行的，依靠水針的強(qiáng)力沖擊將纖維分離，分纖率取決于水刺次數(shù)和水針強(qiáng)力，所以后加工工藝，特別是水刺壓力、機(jī)械張力等都會(huì)影響纖維的分纖率。分纖率決定著非織造布的手感。試驗(yàn)表明，雙組分復(fù)合超細(xì)纖維水刺非織造布在經(jīng)過水洗后，特別是多次水洗后，更具有像羔羊皮或桃皮絨的手感。這一現(xiàn)象說明:雙組分復(fù)合超細(xì)纖維水刺非織造布在生產(chǎn)過程中復(fù)合纖維并沒有被100%分纖，在水洗過程中受到水的沖擊會(huì)繼續(xù)分纖，使纖維的分纖率進(jìn)一步提高。因此，用雙組分復(fù)合超細(xì)纖維水刺非織造布制成的耐用消費(fèi)品，水洗后的手感比水洗前好，也就是在使用過程中，制品的手感會(huì)越來越好，越來越像羔羊皮或桃皮絨。

2.3 外形尺寸

按公式(1)計(jì)算表2中各試樣的尺寸收縮率，結(jié)果示于圖3和圖4。

式中:X0——初始尺寸;

X1——水洗—干燥后尺寸。

從圖3和圖4可以看出，在對(duì)水刺非織造布進(jìn)行10次水洗—干燥循環(huán)處理過程中，隨著循環(huán)次數(shù)增加，水刺非織造布的縱向和橫向收縮率增大，亦即循環(huán)次數(shù)越多，收縮率越大，非織造布的變形越大。

圖3 試樣10次水洗—干燥處理的縱向收縮率

圖4 試樣10次水洗—干燥處理的橫向收縮率

初次收縮率、最大收縮率和最大收縮率發(fā)生的水洗—干燥循環(huán)次數(shù)列于表3。試驗(yàn)表明，第1次水洗—干燥后，試樣2～試樣4的縱向收縮率均不大于2%，試樣1縱向收縮率接近5%，說明試樣1的可變化程度大，形態(tài)極不穩(wěn)定。經(jīng)過多次水洗—干燥循環(huán)后，試樣出現(xiàn)最大收縮率。在四個(gè)試樣縱向和橫向最大收縮率的8個(gè)數(shù)據(jù)中，有6次出現(xiàn)最大收縮率的水洗—干燥循環(huán)次數(shù)都沒有達(dá)到試驗(yàn)總次數(shù)(10次)，說明試驗(yàn)數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定，也就是隨著水洗—干燥循環(huán)次數(shù)的增加，非織造布外形尺寸達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。

表3 試樣水洗—干燥循環(huán)試驗(yàn)尺寸變化情況

紡織品作為柔性材料因其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而易于變形，可以用適當(dāng)方式消除織物的內(nèi)應(yīng)力，使纖維松弛，以達(dá)到尺寸穩(wěn)定的狀態(tài)，即平衡狀態(tài)。

本試驗(yàn)采用全自動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備，以滾動(dòng)方式進(jìn)行洗滌、脫水及烘干，賦予四種試樣完全的松弛作業(yè)，有效地消除水刺非織造布從纖維原料到卷材加工過程中形成的工藝應(yīng)力，使非織造布外形尺寸趨于穩(wěn)定，處于完全松弛狀態(tài)。這也說明水刺非織造布與傳統(tǒng)紡織品一樣，存在一個(gè)完全的松弛穩(wěn)定狀態(tài)，只要經(jīng)過適當(dāng)?shù)乃沙谶^程，消除內(nèi)應(yīng)力，可以達(dá)到保持尺寸穩(wěn)定的目標(biāo)。

表3數(shù)據(jù)表明，縱向達(dá)到穩(wěn)定(最大收縮率)所經(jīng)歷的水洗—干燥循環(huán)次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于橫向達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的循環(huán)次數(shù)，說明橫向比縱向更加容易達(dá)到完全松弛的穩(wěn)定狀態(tài)。

由上可知，對(duì)應(yīng)用于在使用過程中需要經(jīng)過多次洗滌的日常服用領(lǐng)域的非織造布，應(yīng)該選擇適當(dāng)?shù)暮蠹庸すに?，消除其在水刺成型過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，以使產(chǎn)品在使用過程中不會(huì)過多回縮，保持產(chǎn)品外形尺寸。

2.4 收縮率

2.4.1 鋪網(wǎng)方式的影響

非織造纖維網(wǎng)的鋪網(wǎng)方式主要有直鋪成網(wǎng)和交叉鋪網(wǎng)兩種方式。試驗(yàn)表明，直鋪成網(wǎng)的非織造布比交叉鋪網(wǎng)的非織造布收縮率大。如圖3所示，試樣1縱向初次收縮率是4.25%，最大收縮率為8.5%;試樣2是交叉鋪網(wǎng)的非織造布，面密度比試樣1僅提高了5 g/m2，而初次收縮率僅為1.75%，不到試樣1的一半，最大收縮率是5.5%，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于試樣1。這說明直鋪成網(wǎng)的試樣1極容易變形。同樣的情況也發(fā)生在超細(xì)纖維水刺非織造布上。試樣3是超細(xì)短纖維制成的水刺非織造布，其縱向最大收縮率為4%;試樣4是超細(xì)纖維長(zhǎng)絲制成的水刺非織造布，其縱向最大收縮率為4.75%。試樣3采用交叉鋪網(wǎng)，而試樣4是直鋪成網(wǎng)。圖4所示的橫向收縮率情況與圖3所示的縱向收縮率情況相同。因此，鋪網(wǎng)方式極大地影響水刺非織造布的收縮率。直鋪成網(wǎng)的纖維網(wǎng)中纖維排列較多地趨向一個(gè)方向，纖維與纖維之間缺少橫向聯(lián)系是非織造布變形大的原因之一。

2.4.2 面密度的影響

試樣1、試樣2和試樣3的面密度分別是45、50和90 g/m2。從圖3和圖4可見，低面密度試樣的縱向收縮率大于高面密度試樣的縱向收縮率，而面密度對(duì)試樣橫向收縮率的影響要比對(duì)縱向收縮率的影響要小很多。水刺非織造布用于服用領(lǐng)域時(shí)，應(yīng)該選擇面密度較大的產(chǎn)品，最好不低于80 g/m2;如果采用面密度50 g/m2左右的薄型非織造布，因容易變形，不能單獨(dú)用來加工內(nèi)衣制品，可以復(fù)合在針織物或機(jī)織物表面，一般用于加工女性內(nèi)衣。

2.4.3 纖維內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)的影響

圖3和圖4表明:試樣3的收縮率低于試樣4，而試樣3的面密度比試樣4的面密度低10 g/m2，這似與面密度對(duì)收縮率影響的一般規(guī)律不符。這是因?yàn)樵嚇?和試樣4使用的原料不同，分別是短纖維和長(zhǎng)絲。在生產(chǎn)過程中，一般短纖維比長(zhǎng)絲有更好的松弛和定型，纖維中分子內(nèi)應(yīng)力消除的程度更大，纖維本身的收縮率小。筆者曾經(jīng)測(cè)試，一般短纖維的熱風(fēng)收縮率低于3%，而長(zhǎng)絲FDY的熱收縮率達(dá)到8%左右。樣品4采用紡粘長(zhǎng)絲直接成網(wǎng)，初生纖維成形后通過氣流牽伸，不再進(jìn)行熱定型，所以纖維內(nèi)部應(yīng)力大，纖維的收縮率大，非織造布的穩(wěn)定性不如以短纖維為原料制得的非織造布好，對(duì)外表現(xiàn)出收縮率大，尺寸不穩(wěn)定。

2.5 水刺非織造布縱向/橫向收縮率比較

圖5表明:水刺非織造布的縱向收縮率都明顯大于橫向收縮率;不同的非織造布縱向/橫向水洗收縮率比不同，樣品1的縱向/橫向收縮率差異最大，試樣2和試樣3采用交叉鋪網(wǎng)，其縱向/橫向收縮率相差比較小。

圖5 水洗—干燥循環(huán)后試樣縱向/橫向收縮率對(duì)比

試樣4縱向/橫向收縮率也比較接近。試樣4采用紡粘法技術(shù)生產(chǎn)，聚合物紡絲直接成網(wǎng)，纖維沒有經(jīng)過化纖生產(chǎn)過程中的熱定型，同時(shí)又采取直鋪成網(wǎng)，縱向排列的纖維多，纖維間橫向聯(lián)系較少，導(dǎo)致試樣4的收縮率比試樣3的收縮率大，但是縱向/橫向收縮差異不大。

3 結(jié)論

(1)水刺非織造布的尺寸變化率隨著洗滌次數(shù)的增加而增大，經(jīng)過多次水洗—干燥循環(huán)處理后，可以達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。

(2)水刺非織造布的收縮率與諸多因素有關(guān)，如纖維狀態(tài)、鋪網(wǎng)方式和面密度等。

(3)超細(xì)纖維水刺非織造布，無論是長(zhǎng)絲還是短纖維，隨著使用過程中多次洗滌，布面手感更接近桃皮絨，性能更佳;超細(xì)纖維水刺非織造布能在水洗過程中進(jìn)一步分纖，手感柔軟。

(4)水刺非織造布經(jīng)過多次水洗—干燥循環(huán)處理，特別是滾筒式水洗—干燥，以短纖維為原料的非織造布會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的起毛起球現(xiàn)象，紡粘長(zhǎng)絲制成的水刺非織造布則不會(huì)發(fā)生明顯的起毛起球現(xiàn)象。

［1］侯翠芳.PET/PA6復(fù)合紡粘水刺法非織造布的結(jié)構(gòu)性能［J］.非織造布，2009，17(6):35-38.

The study on morphology stability of spunlaced nonwovens

Ma Xiuhua1，Xuan Zhiquang2，Pan Fengfeng2
(1.Jiangsu Yueda Group; 2.Yncheng Textile Vocation Technical College)

Adopting traditional wash-dry cycle method to make simulating test，the shape change of spunlaced nonwovens after washing process including influence of wash times on shrinkage ratio and hand as well as morphology of the nonwovens were studied.The result demonstrated that the shape of spunlaced nonwovens could be stable after many times of washing，superfiber spunlaced nonwovens would be separated fibrous further and obtained better hand and performance during wash processing and staple spunlaced nonwovens would appear extreme raising and pilling.

spunlaced nonwovens，shape stability，wash test

TS176+.3

A

1004－7093(2011)09－0028－05

2011－05－03;修改稿:2011－06－20

馬秀華，男，1969年生，工程師。主要從事紡織產(chǎn)品研究。