熱定型工藝對(duì)滌綸機(jī)織濾布性能的影響

張 雄 李 淳

(大連工業(yè)大學(xué)紡織輕工學(xué)院，大連，116034)

熱定型工藝對(duì)滌綸機(jī)織濾布性能的影響

張 雄 李 淳

(大連工業(yè)大學(xué)紡織輕工學(xué)院，大連，116034)

以大連華隆濾布有限公司織造的滌綸機(jī)織濾布為研究對(duì)象，探討熱定型工藝對(duì)滌綸機(jī)織濾布性能的影響。采用二次回歸正交設(shè)計(jì)得出斷裂強(qiáng)力、透氣性與定型工藝的非線性關(guān)系式，并確定該滌綸機(jī)織濾布的最佳定型工藝為溫度210℃、經(jīng)向張力100 kN、時(shí)間151 s。

機(jī)織濾布，熱定型，斷裂強(qiáng)力，透氣性，回歸正交設(shè)計(jì)

近年來(lái)，基于有限資源循環(huán)利用、新能源開發(fā)及節(jié)能減排等環(huán)保問(wèn)題的考慮，過(guò)濾已進(jìn)入國(guó)民經(jīng)濟(jì)、日常生活及環(huán)保的各個(gè)領(lǐng)域［1］。過(guò)濾介質(zhì)是影響過(guò)濾機(jī)工作的重要因素，被認(rèn)為是過(guò)濾機(jī)的心臟。滌綸機(jī)織濾布由于其具有高強(qiáng)力及良好的耐腐蝕性等特點(diǎn)，是目前最常用的過(guò)濾介質(zhì)之一［2］。

熱定型是滌綸機(jī)織濾布后整理加工的最主要工序。它通過(guò)消除織造過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，調(diào)整滌綸纖維的微細(xì)結(jié)構(gòu)，使之建立更加穩(wěn)定的形態(tài)，提高纖維的取向度和結(jié)晶度，使結(jié)晶區(qū)的大小和結(jié)晶度達(dá)到一個(gè)新的狀態(tài)，以保證滌綸機(jī)織濾布在后加工和使用過(guò)程中的物理機(jī)械性能和過(guò)濾性能，對(duì)滌綸機(jī)織濾布的使用性能具有極其重要的作用［3］。

滲透性是表征過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾性能的重要參數(shù)，它決定了濾布的過(guò)濾效率和過(guò)濾精度，同時(shí)也是影響濾餅過(guò)濾成功與否的關(guān)鍵。本文采用二次回歸正交組合設(shè)計(jì)，就濾布的熱定型工藝對(duì)其滲透性、物理機(jī)械性能的影響規(guī)律進(jìn)行研究，探討滌綸機(jī)織濾布的最佳工藝，對(duì)濾布的生產(chǎn)和選型具有一定的指導(dǎo)意義。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為大連華隆濾布有限公司生產(chǎn)的9501滌綸濾布?？椢锏幕緟?shù)如表1所示。

表1 9501滌綸機(jī)織濾布的基本參數(shù)

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 織物熱定型

儀器:Z958-320型電熱絲加熱定型機(jī)，無(wú)錫市永宏輕工機(jī)械有限公司;熱定型溫度:180～220℃;經(jīng)向張力:80 ～120 kN;熱定型時(shí)間:131～171 s。

1.2.2 物理機(jī)械性能測(cè)試

所測(cè)試的樣品均在溫度為(20±2)℃，相對(duì)濕度為(60±2)%的環(huán)境下恒溫24 h調(diào)濕后進(jìn)行測(cè)試。

織物斷裂強(qiáng)力:采用YG026-500型織物強(qiáng)力機(jī)，參照GB/T 3923—1997采用條樣法進(jìn)行測(cè)試。

1.2.3 滲透性能測(cè)試

透氣性:采用YG-461E型數(shù)字式透氣量?jī)x，參照GB/T 5453—1997進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 熱定型溫度對(duì)滌綸機(jī)織濾布性能的影響

取5組濾布分別在180～220℃定型150 s，每組濾布取10個(gè)不同部位測(cè)試其斷裂強(qiáng)力和透氣性后取平均值。圖1所示為熱定型溫度對(duì)濾布斷裂強(qiáng)力的影響。由圖1可以看出，當(dāng)熱定型溫度低于210℃時(shí)，濾布的斷裂強(qiáng)力隨熱定型溫度的升高而提高，主要是因?yàn)榭椢锏木o密度隨著溫度的升高而增大。當(dāng)溫度高于210℃時(shí)，濾布的斷裂強(qiáng)力隨熱定型溫度的升高而明顯下降。這是由于在高溫情況下，滌綸分子活動(dòng)劇烈，特別是在有氧氣的條件下，促使分子鍵裂解加劇而造成斷裂。

圖1 熱定型溫度對(duì)濾布斷裂強(qiáng)力的影響

圖2為熱定型溫度對(duì)濾布透氣性的影響。由圖2可見，隨熱定型溫度的升高，織物的透氣量下降明顯。這主要是由于織物的經(jīng)緯密及紗線的直徑隨著溫度的升高而增大，使得織物的透氣量明顯下降。

圖2 熱定型溫度對(duì)濾布透氣量的影響

2.2 熱定型經(jīng)向張力對(duì)滌綸機(jī)織濾布性能的影響

圖3 為熱定型經(jīng)向張力對(duì)濾布斷裂強(qiáng)力的影響。由圖3可以看出，濾布的斷裂強(qiáng)力隨經(jīng)向張力的增加先升高后下降。這是由于當(dāng)經(jīng)向張力小于100 kN時(shí)，滌綸纖維在高溫條件下重結(jié)晶，纖維大分子沿著應(yīng)力方向調(diào)整分子鏈段的排列狀態(tài)，給予一定的張力作用，更有利于纖維大分子形成有序的取向狀態(tài)，促使織物斷裂強(qiáng)力提高。當(dāng)經(jīng)向張力大于100 kN時(shí)，織物的斷裂強(qiáng)力隨著經(jīng)向張力的增加而下降。這可能是由于過(guò)大的張力使纖維大分子之間的有序排列受到破壞，未能形成整齊的取向和結(jié)晶狀態(tài)。

圖3 熱定型經(jīng)向張力對(duì)濾布斷裂強(qiáng)力的影響

圖4為熱定型經(jīng)向張力對(duì)濾布透氣性的影響。由圖4可以看出，隨著經(jīng)向張力的增加，織物的透氣量基本上呈遞增趨勢(shì)。這是因?yàn)榻?jīng)向張力越大，定型后的織物緊密度越小，致密性越差，所以透氣量越大。

圖4 熱定型經(jīng)向張力對(duì)濾布透氣量的影響

2.3 熱定型時(shí)間對(duì)滌綸機(jī)織濾布性能的影響

圖5 為熱定型時(shí)間對(duì)濾布斷裂強(qiáng)力的影響。由圖5可以看出，隨著熱定型時(shí)間的增加，濾布的斷裂強(qiáng)力呈先上升后下降的趨勢(shì)。這是因?yàn)槎虝r(shí)間熱定型可以使纖維的分子結(jié)構(gòu)與結(jié)晶結(jié)構(gòu)變得緊密，從而使織物的緊度提高，有利于強(qiáng)力的提高。但長(zhǎng)時(shí)間處于高溫條件下定型，滌綸大分子鏈段一直處于劇烈活動(dòng)中，使纖維大分子不斷斷裂，從而加速織物的老化，導(dǎo)致強(qiáng)力損失。

圖5 熱定型時(shí)間對(duì)濾布斷裂強(qiáng)力的影響

2.4 滌綸機(jī)織濾布定型工藝最優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因子實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定各因子水平編碼表及結(jié)構(gòu)矩陣，見表2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表2 因子水平編碼表

表3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.5 方差分析及回歸方程顯著性檢驗(yàn)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得濾布斷裂強(qiáng)力和透氣量的方差分析，見表4和表5。

表4 斷裂強(qiáng)力的二次回歸正交設(shè)計(jì)的方差分析

表5 透氣量的二次回歸正交設(shè)計(jì)的方差分析

根據(jù)方差分析的結(jié)果，可以認(rèn)為它們的回歸方程在α=0.05水平上顯著。

各考察指標(biāo)的回歸方程如表6所示。

表6 各考察指標(biāo)的回歸方程

表6中的回歸方程都在α=0.05水平上顯著?；貧w方程分別對(duì)各指標(biāo)x1、x2、x3求偏導(dǎo)并使其為0，可以得出它們的最優(yōu)設(shè)計(jì)工藝。綜合單因素分析，得到滌綸機(jī)織濾布的最佳定型工藝為熱定型溫度210℃、經(jīng)向張力100 kN和定型時(shí)間151 s。

3 結(jié)論

(1)當(dāng)熱定型溫度低于210℃時(shí)，滌綸機(jī)織濾布的斷裂強(qiáng)力隨溫度的升高而增大。當(dāng)熱定型溫度高于210℃時(shí)，濾布的斷裂強(qiáng)力隨著溫度的升高而減小。隨著熱定型溫度的升高，濾布的透氣量下降明顯。

(2)在熱定型時(shí)，給予一定的張力有利于滌綸濾布斷裂強(qiáng)力的提高。但張力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致斷裂強(qiáng)力下降。而張力越大，濾布的透氣量越大。

(3)熱定型時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致濾布的強(qiáng)力下降。

(4)滌綸機(jī)織濾布的強(qiáng)力、透氣性與定型工藝的預(yù)測(cè)方程分別為:

斷裂強(qiáng)力(kN):

透氣量(mm/s):

綜合考慮熱定型工藝對(duì)滌綸機(jī)織濾布性能的影響，9501滌綸機(jī)織濾布的最佳熱定型條件為溫度210℃、經(jīng)向張力100 kN、時(shí)間151 s。

［1］王唯一，丁啟圣.過(guò)濾介質(zhì)及其選用［M］.北京:中國(guó)紡織出版社，2008:86-109.

［2］吳堅(jiān)，汪德璜，李淳，等.滌綸長(zhǎng)絲濾布熱收縮性能的研究［J］.大連輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，16(1):58-59.

［3］孫慧娟.淺析高溫定型對(duì)機(jī)織過(guò)濾布的影響［C］//2009中國(guó)過(guò)濾用紡織品創(chuàng)新發(fā)展論壇論文集.北京:產(chǎn)業(yè)用紡織品協(xié)會(huì)，2009:188-192.

［4］許嘩峰，陸云芳，吳旭華.熱定型工藝對(duì)滌綸短纖維物理機(jī)械性能的影響［J］.合成技術(shù)及應(yīng)用，2007，16(2):47-51.

［5］于華，李淳.機(jī)織過(guò)濾布的透氣性研究［J］.產(chǎn)業(yè)用紡織品，1996，14(6):20-23.

［6］郁崇文，汪軍，王新軍.工程參數(shù)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)［M］.上海:東華大學(xué)出版社，2003:73-101.

The influence of heat-setting on the property of polyester woven filter cloth

Zhang Xiong，Li Chun
(School of Textile Industry，Dalian Polytechnic University)

Based on the polyester woven filter cloth，produced by Dalian Hualong Filter Cloth Company，the influence of heat-setting process on the property was discussed.The nonlinear relationship equations of heat-setting process to breaking strength and permeability were got by using the method of the quadratic orthogonal regression design.The optimum process condition of the polyester woven filter cloth was that the temperature is 210℃，100 kN for the setting tension and 151 s for the time.

woven filter cloth，heat-setting，breaking strength，air permeation，orthogonal regression design

TS195

A

1004－7093(2011)06－0018－04

2010－10－22

張雄，男，1984年生，在讀碩士研究生。研究方向?yàn)楫a(chǎn)業(yè)用紡織品。