丙綸無(wú)紡布的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)和水蒸氣透過(guò)性研究

陽(yáng)范文，陳曉明，朱恒盛，辛 海

(1廣州醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系，廣東 廣州 510182;2廣州成杰日用品科技有限公司，廣東 廣州 511338)

丙綸無(wú)紡布的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)和水蒸氣透過(guò)性研究

陽(yáng)范文1，陳曉明1，朱恒盛2，辛 海2

(1廣州醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系，廣東 廣州 510182;2廣州成杰日用品科技有限公司，廣東 廣州 511338)

系統(tǒng)研究了不同克重丙綸無(wú)紡布的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)和水蒸氣透過(guò)性(MVTR)，結(jié)果表明:采用光學(xué)顯微鏡研究丙綸無(wú)紡布絲網(wǎng)形態(tài)和網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)是完全可行的;隨著無(wú)紡布克重的增加，網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)變密，孔隙率變小，透氣性變差;當(dāng)其克重介于25～45g/m2范圍時(shí)，MVTR達(dá)到2100g/(m2.24h);采用丙綸無(wú)紡布制備的一次性吸汗巾的MVTR達(dá)到2080g/(m2.24h)，透氣性和舒適性?xún)?yōu)于聚乙烯透氣膜，具有良好的性?xún)r(jià)比。

丙綸，無(wú)紡布，結(jié)構(gòu)，水蒸氣透過(guò)性

丙綸無(wú)紡布是一種以聚丙烯為原料，經(jīng)過(guò)熔融、噴絲、鋪網(wǎng)、粘合、卷曲等工序制備的一種無(wú)紡布［1－2］。由于工藝流程簡(jiǎn)單，產(chǎn)量大，對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害。所以被廣泛應(yīng)用衛(wèi)生材料、醫(yī)療用品、床上用品、沙發(fā)、箱包、鞋材和服裝等領(lǐng)域［3－4］。

丙綸無(wú)紡布具有密度低、質(zhì)地柔軟、蓬松豐滿(mǎn)、無(wú)毒性、透氣等特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行親水、拒水改性后分別用于一次性衛(wèi)生用品的表層和底層，給予產(chǎn)品親水、拒水和透氣等功能。嬰幼兒用一次性用品如尿褲、隔尿墊的底層材料，要求透氣性能好而且不能透水。目前使用的普通聚乙烯(PE)透氣膜常用于紙尿褲的底層，然而其透氣性不是特別理想，在炎熱的夏季感覺(jué)悶熱、潮濕。

熱軋型丙綸無(wú)紡布是采用噴絲、拉伸、鋪網(wǎng)、熱軋等工藝制備而成的，丙綸絲之間具有許多網(wǎng)孔和孔隙，具有透氣性好、成本低廉、加工方便、環(huán)境負(fù)荷小等優(yōu)點(diǎn)。本文主要研究丙綸無(wú)紡布的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)與水蒸氣透過(guò)性，探討丙綸無(wú)紡布用于制備一次性衛(wèi)生用品的可行性，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和材料選型提供理論參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 丙綸無(wú)紡布的制備

采用熔融紡絲、熱軋工藝制備克重分別為15、25、40、60和90g/m2的丙綸無(wú)紡布，噴絲和牽引工藝不變，克重通過(guò)調(diào)節(jié)鋪網(wǎng)速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1.2 網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)分析

采用上海天省公司生產(chǎn)的ZOOM－700光學(xué)顯微鏡，分別放大7倍和45倍，觀察不同克重?zé)o紡布的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)形態(tài)。

1.3 水蒸氣透過(guò)性測(cè)試

用分析天平準(zhǔn)確稱(chēng)量20g去離子水置于5個(gè)干凈的干燥圓筒中，用無(wú)紡布覆蓋燒杯口，并用環(huán)形夾板密封。然后置于37℃烘箱中放置24h，稱(chēng)量蒸發(fā)后剩余的水質(zhì)量，計(jì)算單位面積24h的水蒸氣透過(guò)率(MVTR)來(lái)評(píng)價(jià)水蒸氣透過(guò)性能。

1.4 防漏水性測(cè)試

將制品放置在一張干凈的濾紙上，然后將50ml自來(lái)水迅速倒在制品表面，觀察濾紙表面是否有水印，沒(méi)有出現(xiàn)水印說(shuō)明沒(méi)有漏水。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)分析

不同克重丙綸無(wú)紡布的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1～圖5。

從圖中可知，隨著無(wú)紡布克重的增加，網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越密實(shí)，纖維之間的孔隙逐漸減小。當(dāng)噴絲和牽引條件不變的情況下，纖維的直徑基本保持不變，鋪網(wǎng)牽引速度減慢，單位面積內(nèi)堆積的纖維數(shù)量增多，丙綸絲堆積越稠密，無(wú)紡布的厚度增加，故克重越大，孔隙越小。

有研究者［5－6］采用掃描電鏡對(duì)無(wú)紡布的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)和形態(tài)進(jìn)行了研究，結(jié)論與本研究相一致，說(shuō)明采用光學(xué)顯微鏡來(lái)研究無(wú)紡布的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)是完全可行的。

圖1 15g/m2丙綸無(wú)紡布網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)照片F(xiàn)ig.1 Mesh structure of polypropylene nonwoven with 15g/m2

圖2 25g/m2丙綸無(wú)紡布網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)照片F(xiàn)ig.2 Mesh structure of polypropylene nonwoven with 25g/m2

圖3 40g/m2丙綸無(wú)紡布網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)照片F(xiàn)ig.3 Mesh structure of polypropylene nonwoven with 40g/m2

圖4 60g/m2丙綸無(wú)紡布網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)照片F(xiàn)ig.4 Mesh structure of polypropylene nonwoven with 60g/m2

圖5 90g/m2丙綸無(wú)紡布網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)照片F(xiàn)ig.5 Mesh structure of polypropylene nonwoven with 90g/m2

2.2 克重對(duì)MVTR的影響

克重對(duì)MVTR的影響如圖6。

隨著克重的增加，MVTR值呈現(xiàn)下降趨勢(shì);當(dāng)克重介于25～45g/m2之間時(shí)，出現(xiàn)一個(gè)平臺(tái)，說(shuō)明此克重范圍內(nèi)透氣性比較穩(wěn)定;超過(guò)45 g/m2后，透氣性再次下降。

產(chǎn)生上述變化的原因與調(diào)節(jié)克重的工藝有關(guān)。熱軋型丙綸無(wú)紡布在制備過(guò)程中，擠出和牽引速度一般保持不變，纖維的直徑基本保持不變，增加克重是通過(guò)降低鋪網(wǎng)牽引帶速度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，單位面積內(nèi)堆積的纖維數(shù)量增多、絲間孔隙變小。這與采用顯微鏡觀察得到的結(jié)果相一致，說(shuō)明無(wú)紡布的克重越大，厚度也越大，孔隙率越小，透氣性變差。對(duì)透氣性要求高的產(chǎn)品，應(yīng)選擇克重小、厚度薄的無(wú)紡布。

2.3 應(yīng)用研究

根據(jù)上述研究結(jié)論，采用25 g/m2的丙綸無(wú)紡布和25 g/m2的聚乙烯透氣膜為底層，制備一次性?xún)和梦菇?。?duì)比其透氣、防漏水和舒適性，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 無(wú)紡布和透氣膜制備吸汗巾性能對(duì)比Table 1 Performance Comparison of Sweatbands Made of Nonwoven and Breathable Film

從表1可知，采用丙綸無(wú)紡布制備的吸汗巾的MVTR值約為透氣膜的2倍，說(shuō)明采用丙綸無(wú)紡布制備的產(chǎn)品透氣性具有明顯優(yōu)勢(shì)，穿著舒適性?xún)?yōu)于透氣膜，成本較低，而且不會(huì)出現(xiàn)漏水。

3 結(jié)論

(1)采用光學(xué)顯微鏡可清晰地觀察丙綸無(wú)紡布絲網(wǎng)形態(tài)和網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，采用該方法研究其結(jié)構(gòu)是完全可行的;

(2)隨著無(wú)紡布克重的增加，厚度也越大，網(wǎng)孔變密，孔隙率變小，透氣性變差;

(3)采用丙綸無(wú)紡布制備的一次性吸汗巾透氣性?xún)?yōu)異，舒適性?xún)?yōu)于PE透氣膜，具有良好的性?xún)r(jià)比。

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Research on Morphological Structure and MVTR of PP Non-woven Fabric

YANG Fan-wen1，CHEN Xiao-ming1，ZHU Heng-sheng2，XIN Hai
(1 Department of Biomedical Engineering，Guangzhou Medical University.Guangzhou 510182，Guangdong，China;2 Guangzhou Changee Necessity Sci.＆Tec.CO.LTD.，Guangzhou 511338，Guangdong，China)

The effect of grammes per square metre on morphological structure and Moisture-Vapor Transmission Rate(MVTR)of polypropylene(PP)nonwoven was studied.Morphological structure of PP nonwoven could be studied by optical microscopy.With increase of the non-woven weight，mesh became more dense，porosity became small，MVTR decreased.When gram weight was 25 ～25g/m2，MVTR was about 2100g/(m2·24h).Disposable sweatband made of PP non-woven was better than that of polyethylene breathable film，which was characterized with high MVTR about 2080g/(m2·24h)，good air permeability and excellent cost performance.

polypropylene，non-woven，structure，MVTR

TQ 325.1+4

2012－07－11