木漿纖維水刺復(fù)合不同加固結(jié)構(gòu)纖網(wǎng)時(shí)的流失現(xiàn)象

李海嬌，靳向煜,徐　原

(1.東華大學(xué) a.紡織學(xué)院；b.產(chǎn)業(yè)用紡織品教育部工程研究中心，上海 201620；2.新疆輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830000)

木漿纖維水刺復(fù)合不同加固結(jié)構(gòu)纖網(wǎng)時(shí)的流失現(xiàn)象

李海嬌1a,1b，靳向煜1a,1b,徐原2

(1.東華大學(xué) a.紡織學(xué)院；b.產(chǎn)業(yè)用紡織品教育部工程研究中心，上海 201620；2.新疆輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830000)

木漿纖維經(jīng)氣流成網(wǎng)后，分別與PP/PE(聚丙烯/聚乙烯)紡黏熱軋非織造布、PP/PE短纖熱軋非織造布、PP/PE短纖熱風(fēng)非織造布和滌綸水刺非織造布纖網(wǎng)疊合形成試樣，通過(guò)水刺復(fù)合，觀察水針沖擊過(guò)程中不同加固纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)條件下木漿纖維的流失現(xiàn)象，研究木漿纖維的流失過(guò)程和機(jī)理，并分析非織造布纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)木漿纖維流失的影響.試驗(yàn)表明：木漿纖維與非織造布纖網(wǎng)中的纖維纏結(jié)以摩擦作用為主，當(dāng)水針沖擊力大于纖維之間的摩擦力，纖維互相分離，木漿纖維易脫離纖網(wǎng)而流失；在相同壓力的水針沖擊條件下，木漿纖維與PP/PE紡黏熱軋非織造布、PP/PE短纖熱軋非織造布及PP/PE短纖熱風(fēng)非織造布纖網(wǎng)復(fù)合時(shí)其流失嚴(yán)重，流失率均高于8%，而滌綸水刺非織造布纖網(wǎng)適于與木漿纖維的纏結(jié)，木漿纖維的流失率低，僅為2.95%.

水針；沖擊；加固；纖網(wǎng)；木漿纖維；流失

木漿纖維是由木材經(jīng)揉搓加工和化學(xué)處理后所制備的一種天然纖維素纖維，其具備吸濕性好、柔軟、可生物降解等特性.但木漿纖維長(zhǎng)度短，纖維之間不易形成有效的機(jī)械纏結(jié)，不適合單獨(dú)進(jìn)行水刺加固，一般采用木漿水刺復(fù)合技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn).木漿水刺復(fù)合技術(shù)是指將氣流成網(wǎng)法形成的木漿纖維網(wǎng)鋪在非織造布纖網(wǎng)上，通過(guò)水刺將這兩層纖網(wǎng)固結(jié)復(fù)合.然而，在高壓水針的沖擊作用下，短小的木漿纖維容易在水流帶動(dòng)下脫離非織造布纖網(wǎng)造成流失，有時(shí)流失率高達(dá)20%以上.控制木漿纖維的流失，以減少原料的浪費(fèi)、減輕水過(guò)濾系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，是一個(gè)共性的技術(shù)難題.目前，諸多學(xué)者對(duì)木漿水刺復(fù)合非織造材料的工藝及性能進(jìn)行了深入的探討[1-4]，但對(duì)木漿纖維的流失研究甚少.

木漿纖維與非織造布纖網(wǎng)通過(guò)水刺復(fù)合，非織造布纖網(wǎng)必須具有適當(dāng)?shù)目紫督Y(jié)構(gòu)，使木漿纖維均勻分布并緊密纏結(jié)，從而減少木漿的流失[5].因此，研究非織造布纖網(wǎng)的結(jié)構(gòu)對(duì)木漿纖維流失的影響有著重要的意義.本文對(duì)水刺加工得到的木漿/非織造布水刺復(fù)合材料中纖維之間的纏結(jié)狀況及木漿纖維的流失現(xiàn)象進(jìn)行觀察，研究木漿纖維的流失機(jī)理，分析非織造布纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)木漿纖維流失的影響.

1　原料與試驗(yàn)

1.1原料

木漿纖維長(zhǎng)度為2～5 mm，寬度為35.4～45.9 μm，厚度為3～5 μm，回潮率為13.8%.試驗(yàn)選用的4種非織造布纖網(wǎng)：PP/PE紡黏熱軋非織造布、PP/PE短纖熱軋非織造布、PP/PE短纖熱風(fēng)非織造布和滌綸水刺非織造布，其性能如表1所示.

表1　4種非織造布纖網(wǎng)的性能Table 1　The performance of four nonwovens webs

1.2木漿纖網(wǎng)的制備

木漿纖維成網(wǎng)采用氣流成網(wǎng)的方式：將已開松的木漿纖維喂入氣流成網(wǎng)機(jī)的成形頭，成形頭中的分散機(jī)構(gòu)對(duì)木漿纖維進(jìn)行分散，形成單根纖維懸浮狀態(tài)，在輸網(wǎng)簾的抽吸負(fù)壓作用下，木漿纖維通過(guò)篩網(wǎng)均勻沉降在輸網(wǎng)簾上形成纖維網(wǎng)[6].木漿纖網(wǎng)的面密度為30 g/m2.

1.3水刺復(fù)合

水刺裝置為DHU-600型水刺試驗(yàn)機(jī)，幅寬為600 mm，水針直徑為0.12 mm，水針排列密度為16針/cm.

在該試驗(yàn)中，木漿纖網(wǎng)在上層，非織造布纖網(wǎng)為下層，高速水針從上往下噴射沖擊，水流作用使木漿纖維轉(zhuǎn)移進(jìn)入非織造布纖網(wǎng)內(nèi)并進(jìn)行穿插纏結(jié)[7].采用相同的水刺工藝制備4種不同的木漿/非織造布水刺復(fù)合材料試樣.水刺工藝參數(shù)如表2所示.

表2　水刺工藝參數(shù)Table 2　Process parameters of hydroentanglement

1.4流失率測(cè)試

木漿纖維的流失率P定義為

(1)

其中：m0為水刺前木漿纖網(wǎng)的干重；m1為水刺前木漿纖網(wǎng)與非織造布纖網(wǎng)干重之和；m2為水刺復(fù)合試樣的干重.測(cè)試儀器為電子天平(梅特勒-托利多儀器有限公司，精度為0.0001 g).

采用TM 3000型掃描電鏡觀察木漿/非織造布水刺復(fù)合材料中纖維之間的纏結(jié)結(jié)構(gòu).

2　木漿纖維基本性能

木漿纖維主要成分為纖維素，并含有少數(shù)半纖維素、木質(zhì)素和其他抽出物.木漿纖維典型的表面形貌如圖1所示.由圖1可知，木漿纖維在電子顯微鏡下的形態(tài)呈扁平矩形，纖維表面不平滑且不規(guī)則，凹凸不平，沿著纖維軸向存在褶皺，表面有紋孔[8].木漿纖維主要的化學(xué)結(jié)構(gòu)為纖維素大分子，大分子中每一葡萄糖?；鶐?個(gè)羥基，因此，木漿纖維吸濕性好.在水刺時(shí)，木漿纖維吸水膨脹，使迎水面積變大，水針帶動(dòng)纖維運(yùn)動(dòng)的效率提高，纖維的纏結(jié)效果好[9].

纖維在外力的作用下，會(huì)產(chǎn)生彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形(見圖2).纖維的抗彎剛度RB=EI[10]，其中，E為纖維的彈性模量，I為橫截面慣性矩，因此纖維的彎曲剛度不僅與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，其截面形狀也有影響.線密度相同時(shí)，扁平狀截面的纖維橫截面慣性矩小于圓形纖維，扁平狀纖維更易彎曲[2].木漿纖維的異形截面形態(tài)有利于水刺加固.

圖2　木漿纖維扭轉(zhuǎn)示意圖Fig.2　Diagram of wood pulp fiber twist

3　木漿纖維的流失機(jī)理

木漿水刺復(fù)合技術(shù)利用高壓水針對(duì)木漿纖網(wǎng)與非織造布纖網(wǎng)進(jìn)行穿透，使兩層纖網(wǎng)上的纖維相互纏結(jié)形成復(fù)合非織造材料.噴水板噴出的高速水針直接作用在木漿纖網(wǎng)上，木漿纖維在水流帶動(dòng)下進(jìn)入非織造布纖網(wǎng)內(nèi)，不僅與非織造布纖網(wǎng)中的化學(xué)纖維發(fā)生纏結(jié)，同時(shí)與周圍的木漿纖維發(fā)生糾纏，形成多種不同的纏結(jié)結(jié)構(gòu)，從而形成具有一定力學(xué)強(qiáng)度和延伸性的復(fù)合產(chǎn)品.

在水針作用下，木漿纖維之間以及木漿纖維與化學(xué)纖維之間的機(jī)械纏結(jié)來(lái)自纖維之間的摩擦作用[11].當(dāng)外力克服纖維之間的摩擦力，纖維之間發(fā)生剪切和分離.木漿纖維長(zhǎng)度短，與一般纖維相比，纖維之間相互纏結(jié)的點(diǎn)數(shù)較少，導(dǎo)致纖維之間的摩擦力小，在水針作用下，纖維之間的摩擦力易被克服，木漿纖維易脫離纏結(jié)結(jié)構(gòu)而流失.但是，當(dāng)木漿纖維之間以及木漿纖維與化學(xué)纖維之間纏結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，即木漿纖維被多個(gè)點(diǎn)握持時(shí)，纖維之間的摩擦力大，克服纖維分離所需的水針沖擊能量就高，從而不易脫離纖網(wǎng)發(fā)生流失.

木漿纖維的流失包括下述幾個(gè)過(guò)程.在水針沖擊初期，非織造布纖網(wǎng)提供合適的孔隙結(jié)構(gòu)，高速水針帶動(dòng)木漿纖維滲透運(yùn)動(dòng)并開始纏結(jié).如圖3(a)和3(b)所示，非織造布纖網(wǎng)起到骨架支撐的作用，木漿纖維在進(jìn)入非織造布纖網(wǎng)的孔隙的同時(shí)被化學(xué)纖維截留纏結(jié).木漿纖維與化學(xué)纖維纏結(jié)的同時(shí)，木漿纖維之間也發(fā)生纏結(jié)，但由于木漿纖維長(zhǎng)度短，纏結(jié)效果差，因此，纖維纏結(jié)主體是化學(xué)纖維對(duì)木漿纖維的纏結(jié)固定作用.隨著水針沖擊過(guò)程的進(jìn)行，木漿纖維繼續(xù)在非織造布纖網(wǎng)厚度方向穿插，同時(shí)木漿纖維吸水潤(rùn)脹，纖維素大分子之間的的氫鍵被水分子打開，纖維的抗彎模量降低，纖維柔軟性增加[1]，與化學(xué)纖維的勾纏增強(qiáng).由于水針作用，非織造布纖網(wǎng)內(nèi)的化學(xué)纖維也發(fā)生位移，以適應(yīng)木漿纖維的嵌入.木漿纖維的位移變遷如圖3(c)所示，其穿插到非織造布纖網(wǎng)反面，并出現(xiàn)了類似“V型”的纏結(jié)結(jié)構(gòu)(見圖3(d)).有些木漿纖維只有兩端被握持,而大部分懸掛于非織造布纖網(wǎng)反面，這種只有少數(shù)幾個(gè)點(diǎn)被化學(xué)纖維握持的木漿纖維可被認(rèn)為是達(dá)到臨界纏結(jié)狀態(tài).隨著高壓水針繼續(xù)沖擊，當(dāng)沖擊合力大于處于臨界纏結(jié)狀態(tài)的木漿纖維與化學(xué)纖維之間的摩擦力，木漿纖維脫離化學(xué)纖維的握持，離開非織造布纖網(wǎng)而發(fā)生流失.

(a) 木漿/PP/PE短纖熱風(fēng)非織造布水刺復(fù)合材料正面

(b) 木漿/PP/PE短纖熱軋非織造布水刺復(fù)合材料正面

(c) 木漿/PP/PE短纖熱風(fēng)非織造布水刺復(fù)合材料截面

(d) 木漿/PP/PE短纖熱軋非織造布水刺復(fù)合材料反面圖3　木漿/非織造布水刺復(fù)合材料的掃描電鏡照片F(xiàn)ig.3　SEM photographs of wood pulp fiber/nonwoven hydroentangled composite materials

木漿纖維在水針沖擊過(guò)程中形成的纏結(jié)結(jié)構(gòu)存在如圖4所示的幾種典型情況，其中，木漿纖維臨界纏結(jié)狀況為V型和L型纏結(jié)結(jié)構(gòu).

圖4　木漿纖維與化學(xué)纖維的纏結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4　Diagram of the entwined structures of wood pulp fiber and chemical fiber

圖4(a)所示的 “V型”結(jié)構(gòu)中木漿纖維只有兩端被化學(xué)纖維握持而中部懸空，圖4(b)所示的“L型”結(jié)構(gòu)中木漿纖維長(zhǎng)度短，這兩種結(jié)構(gòu)中纖維之間的纏繞點(diǎn)少，纖維之間的摩擦力小，導(dǎo)致化學(xué)纖維對(duì)木漿纖維的握持作用弱，在高壓水針的作用下，纖維之間的摩擦點(diǎn)容易被破壞，纖維之間發(fā)生分離造成木漿纖維脫離纏結(jié)結(jié)構(gòu)而流失.當(dāng)木漿纖維與化學(xué)纖維之間的纏繞點(diǎn)多、多根纖維緊密纏繞時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)如圖4(c)和4(d)所示的“M型”結(jié)構(gòu)及復(fù)雜纏結(jié)結(jié)構(gòu).此時(shí)，纖維之間互相支撐、握持、交叉、擠壓形成鎖結(jié)結(jié)構(gòu)，纖維之間的摩擦力大，化學(xué)纖維對(duì)木漿纖維的握持作用強(qiáng)，破壞纖維之間的摩擦點(diǎn)所需外力將增大，纖維之間發(fā)生分離的可能性將大大減小，木漿纖維不易脫離纏結(jié)結(jié)構(gòu)而流失.

另外，木漿纖維強(qiáng)力低，吸水潤(rùn)脹后在足夠的外力作用下會(huì)發(fā)生帚化甚至斷裂.帚化是指纖維的部分原纖從主體纖維中裂解成絲，形如掃帚[12].但通過(guò)多張電鏡照片觀察，可以發(fā)現(xiàn)木漿纖維在水針作用下幾乎沒(méi)有發(fā)生帚化，也無(wú)破裂現(xiàn)象(見圖5)，這可能是因?yàn)樗虊毫^低，水針對(duì)纖網(wǎng)的沖擊力小，纖網(wǎng)承受的水針能量低.

圖5　木漿纖維在水針作用下無(wú)破壞現(xiàn)象SEM圖Fig.5　SEM photographs of no damage phenomenon of wood pulp fiber during the hydroentanglement

4　非織造布纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)木漿流失的影響

4種不同結(jié)構(gòu)的非織造布纖網(wǎng)與木漿纖維水刺復(fù)合，在相同的沖擊壓力條件下，木漿纖維流失率大?。篜P/PE紡黏熱軋非織造布(12.77%)>PP/PE短纖熱軋非織造布(11.59%)>PP/PE短纖熱風(fēng)非織造布(8.17%)>滌綸水刺非織造布(2.95%)，木漿纖維與滌綸水刺非織造布纖網(wǎng)復(fù)合時(shí)其流失率最低，而與PP/PE紡黏熱軋非織造布纖網(wǎng)復(fù)合時(shí)其流失率最高，這與4種非織造布纖網(wǎng)的加固方法及結(jié)構(gòu)形態(tài)有關(guān).

4.1非織布纖網(wǎng)加固方法對(duì)木漿纖維流失的影響

PP/PE紡黏熱軋非織造布纖網(wǎng)和PP/PE短纖熱軋非織造布纖網(wǎng)均為熱軋加固的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)，為典型的兩相結(jié)構(gòu)，包括熱軋點(diǎn)區(qū)和非熱軋點(diǎn)區(qū)，電鏡照片如圖6(a)和6(b)所示.從圖6(a)和6(b)可以看出，非熱軋點(diǎn)區(qū)為纖維多孔結(jié)構(gòu)，木漿纖維主要在此區(qū)域與纖網(wǎng)中的纖維發(fā)生纏結(jié)；熱軋點(diǎn)區(qū)由于纖維中低熔點(diǎn)組分熔融成為薄膜狀結(jié)構(gòu)，無(wú)法參與纖維纏結(jié)，木漿纖維在此處不黏附并在水流作用下發(fā)生平面滑移，這阻礙了木漿纖維的穿插；另外，熱軋點(diǎn)周邊的PP/PE纖維被熱黏合所固定，這在一定程度上減弱了PP/PE纖維的運(yùn)動(dòng)效果和對(duì)木漿纖維的握持.熱風(fēng)加固的PP/PE纖網(wǎng)內(nèi)交叉纖維之間發(fā)生熔融形成黏著點(diǎn)，黏著點(diǎn)面積小且遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于熱軋加固形成的軋點(diǎn)，非交叉點(diǎn)上的纖維之間基本無(wú)黏結(jié)，纖維之間有間隙，但是PP/PE纖維被黏著點(diǎn)粘連，纖維的運(yùn)動(dòng)也受到限制，這降低了PP/PE纖維與木漿纖維的纏結(jié)效果.

(a) PP/PE短纖熱軋非織造布纖網(wǎng)

(b) 木漿/PP/PE短纖熱軋非織造布水刺復(fù)合材料正面

(c) 滌綸水刺非織造布纖網(wǎng)

(d) 木漿/滌綸水刺非織造布水刺復(fù)合材料正面圖6　非織造布纖網(wǎng)及木漿纖維與非織造布纖網(wǎng)纏結(jié)的電鏡照片F(xiàn)ig.6　SEM photographs of nonwoven web and entanglement between wood pulp fiber and nonwoven web

而水刺加固的滌綸非織造布纖網(wǎng)為機(jī)械纏結(jié)形成的纖維集合體結(jié)構(gòu)，如圖6(c)和6(d)所示，纖維之間主要通過(guò)纏繞抱合、圈套、穿插形成固結(jié)點(diǎn)，與紡黏熱軋、短纖熱軋及熱風(fēng)非織造布纖網(wǎng)中纖維熔融點(diǎn)的固定形態(tài)不同，在水針作用下，固結(jié)點(diǎn)處的纖維可以通過(guò)移動(dòng)、變形打開固結(jié)結(jié)構(gòu)，有利于木漿纖維的嵌入.因此，在水針作用下，滌綸纖維容易通過(guò)產(chǎn)生位移來(lái)幫助木漿纖維的穿插，從而增加了對(duì)木漿纖維的握持和纏結(jié)，使得木漿纖維的流失率大幅降低.綜上所述，非織造布纖網(wǎng)加固方法對(duì)木漿纖維流失的影響較大，即非織造布纖網(wǎng)的結(jié)構(gòu)決定木漿纖維的穿插纏結(jié)和流失程度.

4.2非織造布纖網(wǎng)孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)木漿纖維流失的影響

由第3節(jié)分析可知，當(dāng)木漿纖維與非織造布纖網(wǎng)中的纖維纏結(jié)點(diǎn)越多，纏結(jié)越緊密時(shí)，纖維之間的摩擦力越大，木漿纖維越不易流失.纖維之間的纏結(jié)緊密程度與非織造布纖網(wǎng)中纖維的排列分布有關(guān).4種非織造布纖網(wǎng)的孔徑分布與孔徑指標(biāo)分別如圖7和表3所示.

圖7　非織造布纖網(wǎng)的孔徑分布Fig.7　Pore size distribution of nonwoven webs

表3　非織造布纖網(wǎng)孔徑指標(biāo)Table 3　The pore size of nonwoven webs　μm

從圖7和表3可以看出，滌綸水刺非織造布纖網(wǎng)的孔隙直徑分布最窄，孔隙結(jié)構(gòu)最為均勻且平均孔徑小于其他3種非織造布纖網(wǎng)；PP/PE短纖熱風(fēng)非織造布纖網(wǎng)的孔徑分布最寬，平均孔徑最大；PP/PE短纖熱軋非織造布纖網(wǎng)和PP/PE紡黏熱軋非織造布纖網(wǎng)的孔隙結(jié)構(gòu)較為接近，介于滌綸水刺非織造布纖網(wǎng)和PP/PE短纖熱風(fēng)非織造布纖網(wǎng)之間，但PP/PE紡黏熱軋非織造布纖網(wǎng)孔徑稍大于PP/PE短纖熱軋非織造布纖網(wǎng).

滌綸水刺非織造布纖網(wǎng)具有良好的空間結(jié)構(gòu)，纖維排列相對(duì)最緊密，纖維之間的孔隙尺寸較小，這使得滌綸纖維與木漿纖維以及木漿纖維之間纏結(jié)緊密，纖維之間的摩擦力大，纖網(wǎng)對(duì)木漿纖維的握持能力強(qiáng)，木漿纖維流失較少；另外，水刺非織造布纖網(wǎng)內(nèi)滌綸纖維的無(wú)規(guī)則纏結(jié)，使得纖網(wǎng)內(nèi)部微孔的迂曲度高，這大大增加了木漿纖維與滌綸纖維之間的接觸面積，纖維之間的摩擦增多，進(jìn)而在水針作用下纖網(wǎng)對(duì)木漿纖維的握持增強(qiáng)，木漿纖維流失減少.

PP/PE紡黏熱軋非織造布纖網(wǎng)和PP/PE短纖熱軋非織造布纖網(wǎng)中纖維和纖維之間的孔隙相對(duì)滌綸水刺非織造布纖網(wǎng)大，這導(dǎo)致木漿纖維與紡黏熱軋及短纖熱軋非織造布纖網(wǎng)中纖維的接觸面積變小，纖維之間的摩擦變小，纖網(wǎng)對(duì)木漿纖維的握持減弱，木漿纖維流失增加.紡黏熱軋非織造布纖網(wǎng)和短纖熱軋非織造布纖網(wǎng)厚度相對(duì)較小，木漿纖維的運(yùn)動(dòng)路徑相對(duì)較小，纖維之間摩擦減小，在一定程度上木漿纖維的流失增加.另外，從圖8可以看出，紡黏熱軋非織造布纖網(wǎng)內(nèi)有些孔隙為貫通孔，孔徑大，短小的木漿纖維會(huì)在水流帶動(dòng)下從這些孔隙中快速流失.紡黏熱軋非織造布纖網(wǎng)內(nèi)PP/PE纖維直徑大于短纖熱軋非織造布纖網(wǎng)的PP/PE纖維，則短纖熱軋非織造布纖網(wǎng)中的PP/PE纖維柔軟性較好，提高了PP/PE纖維與木漿纖維之間的纏結(jié)效果.通過(guò)SEM和圖像測(cè)試軟件測(cè)量發(fā)現(xiàn)，短纖熱軋非織造布纖網(wǎng)中軋點(diǎn)間距大于紡黏熱軋非織造布纖網(wǎng)中軋點(diǎn)間距(見圖8和9)，導(dǎo)致短纖熱軋非織造布纖網(wǎng)內(nèi)的纖維運(yùn)動(dòng)程度較大，在水針作用下纖網(wǎng)中的纖維與木漿纖維的纏結(jié)效果提高，木漿纖維的流失減少.綜上分析可知，相對(duì)紡黏熱軋非織造布纖網(wǎng)，短纖熱軋非織造布纖網(wǎng)與木漿纖維的纏結(jié)效果較好，木漿纖維流失率相對(duì)較低.

圖8　PP/PE紡黏熱軋非織造布纖網(wǎng)電鏡照片F(xiàn)ig.8　SEM photograph of PP/PE fiber spunbond point bonded web

圖9　PP/PE短纖熱軋非織造布纖網(wǎng)電鏡照片F(xiàn)ig.9　SEM photograph of PP/PE staple fiber point bonded web

PP/PE短纖熱風(fēng)非織造布纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)蓬松，厚度最大，在水針作用下木漿纖維的運(yùn)動(dòng)路徑長(zhǎng)，木漿纖維與PP/PE纖維之間接觸時(shí)間長(zhǎng)且面積大，纖維之間的摩擦大，纖網(wǎng)與木漿纖維的纏結(jié)效果好.同時(shí)，熱風(fēng)非織造布纖網(wǎng)內(nèi)黏著點(diǎn)小，纖維相對(duì)兩種熱軋加固纖網(wǎng)中的纖維更易移動(dòng)和對(duì)木漿纖維進(jìn)行握持，提高了纖網(wǎng)與木漿纖維的纏結(jié)效果，木漿纖維流失減少.但是熱風(fēng)非織造布纖網(wǎng)中纖維排列最疏松，纖維之間的孔隙大，這減弱了木漿纖維與PP/PE纖維的纏結(jié)效果，甚至有些木漿纖維在水流作用下會(huì)從大的孔隙中直接流失.另外，纖網(wǎng)內(nèi)PP/PE纖維直徑有兩種規(guī)格，分別為37.99和21.58 μm，相對(duì)紡黏熱軋非織造布纖網(wǎng)和短纖熱軋非織造布纖網(wǎng)，纖維粗、剛度大，這相對(duì)減弱了PP/PE纖維與木漿纖維的纏結(jié)效果.綜合而言，雖然熱風(fēng)非織造布纖網(wǎng)內(nèi)孔隙相對(duì)最大，但由于其纖網(wǎng)厚且結(jié)構(gòu)蓬松，使得木漿纖維穿越路徑變長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中接觸面積增加等因素占主導(dǎo)，造成熱風(fēng)非織造布纖網(wǎng)木漿纖維的流失率低于短纖熱軋和紡黏熱軋非織造布纖網(wǎng).

5　結(jié)　語(yǔ)

本文利用水刺的方法將木漿纖維與4種不同加固方式的非織造布纖網(wǎng)復(fù)合，主要研究了水針沖擊條件下木漿纖維的流失機(jī)理和非織造布纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)木漿纖維流失的影響.木漿纖維的流失包括3個(gè)過(guò)程：非織造布纖網(wǎng)起到骨架作用，對(duì)木漿纖維握持纏結(jié)；木漿纖維在水流帶動(dòng)下沿纖網(wǎng)厚度方向穿插，形成多種纏結(jié)結(jié)構(gòu)；水針沖擊木漿臨界纏結(jié)結(jié)構(gòu)，纖維之間的摩擦阻力被克服，木漿纖維脫離纖網(wǎng)流失.在相同的水針沖擊條件下，PP/PE紡黏熱軋非織造布、PP/PE短纖熱軋非織造布和PP/PE短纖熱風(fēng)非織造布纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)合的木漿纖維流失嚴(yán)重，流失率均高于8%，而水刺加固的滌綸非織造布纖網(wǎng)適于與木漿纖維的纏結(jié)，木漿纖維的流失率低，僅為2.95%.水刺加固的纖網(wǎng)有利于木漿纖維的穿插纏結(jié)，降低木漿纖維流失率.在適合木漿纖維穿插纏結(jié)的孔隙直徑范圍內(nèi)，隨著纖網(wǎng)孔隙的減小，木漿纖維的流失呈減少趨勢(shì).

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Wood Pulp Fiber Loss Phenomenon in Different Consolidated Structures of Fiber Web during the Hydroentangled Composite Process

LIHai-jiao1a,1b,JINXiang-yu1a,1b,XUYuan2

(a.College of Textiles; b.Engineering Research Center of Technical Textiles,Ministry of Education,1.Donghua University,Shanghai 201620,China; 2.Xinjiang Institute of Light Industry Technology,Urmuqi 830000,China)

Wood pulp fiber web,which is formed through air-laid forming system,is combined with four nonwoven webs respectively,that is,PP/PE(polypropylene/polyethylene) fiber spunbond point bonded nonwoven,PP/PE staple fiber carded point bonded nonwoven,PP/PE staple fiber carded through-air bonded nonwoven and PET(polyester) fiber carded hydroentangled nonwoven,then integrated by hydroentangling to produce four coherent bi-layer fabrics.The wood pulp fiber loss phenomenon integrated with the second layer webs of different consolidated structures during the spraying of water jets is observed.The process and mechanism of wood pulp fiber loss is studied,and the impact of the nonwoven structures on the wood pulp fiber loss is analyzed.The experiments show that the entwining between wood pulp fiber and fiber in the web mainly is the result of friction,as the water impact force is greater than the friction between the fibers,fibers are separated,wood pulp fiber tends to leave the fiber web and lose.Under the same pressure of water jets spraying,when the PP/PE fiber spunbond point bonded nonwoven,PP/PE staple fiber carded point bonded nonwoven and PP/PE staple fiber carded through-air bonded nonwoven fiber webs are served as base materials respectively,the values of wood pulp fiber loss are great,all above 8%,but PET fibers spunlaced nonwoven fiber web optimizes wood pulp fiber entanglement and the value of wood pulp fiber loss is low,which only 2.95%.

water jet; spraying; consolidate; fiber web; wood pulp fiber; loss

1671-0444(2015)02-0196-08

2013-11-26

李海嬌(1989—)，女，浙江臺(tái)州人，碩士研究生，研究方向?yàn)榉强椩觳牧吓c工程.E-mail: lhj19891109@163.com

靳向煜(聯(lián)系人)，男，教授，E-mail:jinxy@dhu.edu.cn

TS 172

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