水刺非織造產(chǎn)品吸液性能的研究探討

賈耀芳 陳龍敏 梁小榮

欣龍控股(集團)股份有限公司，海南 澄邁571924

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水刺非織造產(chǎn)品吸液性能的研究探討

賈耀芳 陳龍敏 梁小榮

欣龍控股(集團)股份有限公司，海南 澄邁571924

水刺非織造產(chǎn)品的吸液性能是一項非常重要的技術(shù)指標，特別是在衛(wèi)生、潔凈、過濾等領(lǐng)域應(yīng)用時，對產(chǎn)品的吸液性有非常高的要求。簡述水刺非織造產(chǎn)品的吸液機理及其吸液性能的測試方法，并從水刺非織造產(chǎn)品的組分、纏結(jié)度、織物結(jié)構(gòu)、織物面密度、化學(xué)整理等方面分析產(chǎn)品吸液性能的變化規(guī)律。

水刺，非織造布，吸液性能，規(guī)律

水刺非織造產(chǎn)品用作個人護理、美容、醫(yī)療、潔凈等產(chǎn)品時，具有衛(wèi)生、安全、經(jīng)濟、舒適等方面的明顯優(yōu)勢，已逐步替代傳統(tǒng)紡織品進入相關(guān)領(lǐng)域。

對于水刺非織造產(chǎn)品，其吸液性能是一項重要的質(zhì)量指標，甚至在某些應(yīng)用中對其使用效果的評價具有決定性的影響。

在水刺非織造產(chǎn)品的實際應(yīng)用中，主要考慮的產(chǎn)品吸液性能指標有液體吸收時間、液體吸收量、擴散性能、液體芯吸速率等。

由于水刺非織造產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域的使用要求不同，產(chǎn)品設(shè)計時對其吸液性能的要求也不同。在某些情況下，并不是吸液量越高、吸液時間越快就越好。

例如在一些清潔應(yīng)用領(lǐng)域，要求水刺非織造產(chǎn)品有恰當?shù)臄U散潤濕性和較好的排濕快干性，吸液太快則容易產(chǎn)生滲液現(xiàn)象，排濕性差則容易滋生細菌，吸液不徹底則容易產(chǎn)生水霧等問題。因此，如何將水刺非織造產(chǎn)品的吸液能力控制到最恰當，就需要對水刺非織造產(chǎn)品的吸液性能的測試方法和吸液性能進行深入的研究。

由于在大多數(shù)情況下水刺非織造產(chǎn)品接觸的是水溶液，所以其吸液性能主要通過測試其吸水性來進行評價。因此，本文主要探討水刺非織造產(chǎn)品的吸水性能。

1 水刺非織造產(chǎn)品吸收水分的條件

1.1 水刺非織造產(chǎn)品吸收水分的基本條件

水刺非織造產(chǎn)品要具備較好的吸水性能，必須具備兩個條件：一是使用的纖維原料本身含有親水性基團，從而保證其產(chǎn)品能被水潤濕；第二是材料內(nèi)部存在孔隙，可以儲存吸收的水分。

常見的親水性基團有羧酸基、磺酸基、硫酸基、磷酸基、氨基、季銨基、醚基、羥基等。常見的含有親水性基團的纖維有棉、麻、毛、木漿、黏膠、銅氨、天絲等。而大多數(shù)合成纖維，如滌綸、丙綸、錦綸等，由于結(jié)晶度高、不含親水性基團或所含親水性基團的極性較弱，通常吸濕性較差或不具備吸濕性。

1.2 影響水刺非織造產(chǎn)品吸水性能的其他因素

決定水刺非織造產(chǎn)品吸水性能的因素，除了上述基本條件外，還有水刺非織造產(chǎn)品的織物結(jié)構(gòu)和密度、表面積、纖維細度、纖維排列方式等其他因素。

2 水刺非織造產(chǎn)品吸液性能的測試指標

2.1 吸液時間

依據(jù)GB/T 24218.6—2010《紡織品 非織造布試驗方法 第6部分：吸收性的測定》，吸液時間是指在標準大氣下，試樣完全被液體浸濕所需要的時間。

2.2 吸液率

依據(jù)GB/T 24218.6—2010《紡織品 非織造布試驗方法 第6部分：吸收性的測定》，吸液率是指在標準大氣下，經(jīng)過規(guī)定時間后，試樣吸收的液體質(zhì)量與試樣質(zhì)量的百分比。

2.3 滴水擴散時間

依據(jù)美國紡織化學(xué)師與印染師協(xié)會標準AATCC 79-2010《紡織品的吸收性》，用滴管將水滴在試樣上，從水滴接觸試樣到到其擴散至最大面積所需要的時間，即為滴水擴散時間。

2.4 芯吸高度與芯吸速率

依據(jù)GB/T 24218.6—2010《紡織品 非織造布試驗方法 第6部分：吸收性的測定》，度量試驗材料的毛細效應(yīng)，分別測量試樣在規(guī)定時間內(nèi)的液體上升高度和達到規(guī)定高度所需要的時間，反映液體轉(zhuǎn)移到試樣材料上的快慢程度。

3 水刺非織造產(chǎn)品吸水性能的分析

通過研究發(fā)現(xiàn)，水刺非織造產(chǎn)品的吸液性能主要受纖維組分、纏結(jié)度、織物結(jié)構(gòu)、面密度、纖維排列方式、化學(xué)整理等因素的影響。在長期的研究過程中，還發(fā)現(xiàn)了這些因素相互影響，需要結(jié)合具體產(chǎn)品的應(yīng)用要求尋求平衡。因此，以傳統(tǒng)水刺短纖維復(fù)合材料為對象，從纖維組分、纏結(jié)度、織物結(jié)構(gòu)、化學(xué)整理四個方面進行分析。

本文以常見的40、50的黏膠/滌綸(以下簡稱黏/滌)水刺非織造產(chǎn)品及68 g/m2的木漿/滌綸復(fù)合水刺非織造產(chǎn)品為研究對象，對不同纖維質(zhì)量比、不同纏結(jié)度、不同織物結(jié)構(gòu)、不同化學(xué)整理的試樣的吸液性能進行比較。由于水刺非織造產(chǎn)品主要通過吸水性能來衡量其吸液性能，故本文只討論吸水倍率和吸水時間。

3.1 纖維組分對吸液性能的影響

通常認為吸水性纖維的質(zhì)量分數(shù)越大，水刺非織造產(chǎn)品的吸水率越高。但實際應(yīng)用中卻有所不同。

從表1中的測試數(shù)據(jù)和圖1中的曲線來看，當黏膠纖維的質(zhì)量分數(shù)高于50%時，試樣的吸水時間、吸水率差別不大；而隨著黏膠纖維的質(zhì)量分數(shù)下降，試樣的吸水時間越來越長，這種現(xiàn)象與試樣的潤濕性有很大的關(guān)系。

表1 同等工藝、不同黏/滌質(zhì)量比的22目試樣(40 g/m2)的吸液性能

圖1 同等工藝、不同黏/滌質(zhì)量比的22目試樣(40 g/m2)的吸液性能

由于黏/滌混紡的水刺非織造產(chǎn)品中的黏膠纖維含有大量羥基，結(jié)構(gòu)中有大量孔隙，遇水時會產(chǎn)生潤濕現(xiàn)象和毛細效應(yīng)，水分在潤濕滲透力和毛細效應(yīng)的作用下會填充到每一個孔隙中。當親水性纖維的含量減少而憎水性纖維的含量增加時，液體的潤濕滲透力逐漸減弱，憎水性基團會阻礙水分的滲透，因此吸水速率下降；但由于毛細效應(yīng)的存在，水分最終會滲透到孔隙中。隨著親水性纖維的含量進一步減少，當水刺非織造產(chǎn)品的表面張力增加到足夠大時，液體的潤濕滲透力小于該表面張力，產(chǎn)品呈現(xiàn)出疏水效應(yīng)。

3.2 纏結(jié)度對吸液性能的影響

通常，纖維纏結(jié)越緊密，產(chǎn)品厚度越薄、密度越

大。由圖2可以看出，隨著水刺非織造產(chǎn)品的纖維纏結(jié)度下降，其吸水倍率呈逐漸上升趨勢。

圖2 同等工藝、不同厚度的黏/滌質(zhì)量比為70/30的22目試樣(40 g/m2)的吸液性能

3.3 織物結(jié)構(gòu)對吸液性能的影響

水刺非織造產(chǎn)品的織物結(jié)構(gòu)主要由設(shè)備配置、水刺工藝等因素決定。其中水刺工藝中的轉(zhuǎn)鼓類型、托網(wǎng)類型對產(chǎn)品的織物結(jié)構(gòu)的影響最大，使用不同類型的轉(zhuǎn)鼓、提花類型、托網(wǎng)結(jié)構(gòu)，會形成不同外觀的水刺產(chǎn)品。隨著織物結(jié)構(gòu)的變化，水刺產(chǎn)品的吸液性能也會發(fā)生變化。表2給出了同等水刺能量下采用不同托網(wǎng)類型時水刺產(chǎn)品的吸液性能。

表2 采用不同托網(wǎng)類型時黏/滌質(zhì)量比為70/30的試樣(40 g/m2)的吸液性能

從表2中的測試數(shù)據(jù)可以看出，從平紋、小珍珠紋再到不同目數(shù)的托網(wǎng)類型，隨著網(wǎng)孔逐漸變大，試樣的吸水倍率呈現(xiàn)先由低到高然后下降的變化趨勢，采用14、16、22目的托網(wǎng)所制成的試樣的吸水倍率較高。這是由于當網(wǎng)孔大小恰當時，試樣有更多的空間可以儲存水分；隨著網(wǎng)孔進一步變大，纖維之間的緊密度增加，纖維之間的孔隙率減小，試樣的吸水速率降低，同時水分的儲存空間減少，導(dǎo)致吸水倍率下降。由圖3則可以看出，24目試樣的目數(shù)雖然和22目試樣接近，但前者的厚度薄、纖維之間的纏結(jié)度高、孔隙率低，因此其吸水倍率較22目試樣有所下降。

圖3 不同托網(wǎng)類型的黏/滌質(zhì)量比為70/30的試樣(40 g/m2)的吸液性能

3.4 化學(xué)整理對吸液性能的影響

對水刺非織造產(chǎn)品進行化學(xué)整理，可改變纖維表面的親水性，進而改變產(chǎn)品的潤濕性，對產(chǎn)品原有的吸水性能有一定的影響。采用不同的化學(xué)整理，可使原來不吸水的產(chǎn)品獲得很好的吸水性能，也可以使原來親水性能較好的產(chǎn)品的吸水性能適當降低，還可以使原來具備親水性的產(chǎn)品完全不親水。

目前最常見的水刺非織造產(chǎn)品化學(xué)整理有親水、浸膠、拒水、抗靜電、阻燃等工藝，根據(jù)化學(xué)整理劑所含的親水基團的極性強弱，水刺非織造產(chǎn)品在整理前后的吸水性能會產(chǎn)生不同的變化。表3給出了不同滌/黏質(zhì)量比的試樣在親水整理前后的吸液性能，表4給出了木漿/滌綸復(fù)合水刺試樣未經(jīng)整理及其在拒水、阻燃等不同化學(xué)整理后的吸液性能。

表3 不同滌/黏質(zhì)量比的平紋水刺試樣(50 g/m2)親水 整理前后的吸液性能

表4 木漿/滌綸復(fù)合水刺試樣(68 g/m2)整理前后的 吸液性能

從表3可以看出，三種試樣在親水整理前后的吸水性能有明顯變化。滌綸質(zhì)量分數(shù)為100%的不吸水的試樣，在親水整理后表現(xiàn)出極好的吸水性能；滌綸質(zhì)量分數(shù)為70%、80%的試樣的吸水速率在整理后均明顯加快，吸水時間減少，而吸水倍率略有降低，主要原因是采用浸軋法進行親水整理后，試樣的密度提高，孔隙率減小。

從表4可以看出，木漿/滌綸復(fù)合水刺試樣在整理前具有較好的吸水性能，經(jīng)阻燃、涂料染色后，吸水時間加快，這主要是因為整理后試樣中的親水基團增多。但是，由于試樣的密度沒有發(fā)生明顯的變化，孔隙率及纖維本身的儲存空間沒有發(fā)生明顯的變化，故吸水倍率的變化不明顯。試樣經(jīng)拒水、拒水阻燃整理后，其表面變?yōu)樵魉曰鶊F，故而由吸水轉(zhuǎn)變?yōu)榫芩?/p>

4 結(jié)論

根據(jù)上述試驗結(jié)果，綜合分析后可以得出:

(1) 隨著親水性纖維質(zhì)量分數(shù)的下降，水刺非織造產(chǎn)品的吸水時間逐漸延長，吸水倍率呈緩慢下降趨勢；當親水性纖維質(zhì)量分數(shù)低于30%時，水刺非織造產(chǎn)品的吸水時間明顯延長；當親水性纖維質(zhì)量分數(shù)低于20%時，吸水倍率的下降速率加快。

(2) 水刺非織造產(chǎn)品在纖維組分相同的條件下，隨著纖維纏結(jié)度的增加，其密度變大，吸水時間變化不明顯，吸水倍率呈下降趨勢。

(3) 水刺非織造產(chǎn)品的吸水性能受纖維組分、纖維纏結(jié)度、網(wǎng)孔尺寸、化學(xué)整理等因素的相互影響。

(4) 在水刺非織造產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，還有很多影響其吸液性能的因素，如纖維細度、水壓分配、復(fù)合形式、烘干方式等，需要在生產(chǎn)實踐中進一步總結(jié)。

熱烈祝賀我刊主編陳旭煒榮獲“中國產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)杰出貢獻獎”

Study on absorbency of spunlaced nonwovens

JiaYaofang,ChenLongmin,LiangXiaorong

Xinlong Holding (Group) Co., Ltd., Chengmai 571924, China

For spunlaced nonwovens, absorbency is a very important technical indicator, especially for applications in health, cleaning, filtration and other fields where very strict absorbency requirements are set for products. The liquid absorption mechanism of spunlaced nonwovens and test methods for their absorbency were described，and the change law of absorbency of the product was analysed in terms of composition, entanglement degree, fabric texture, fabric area density, chemical finishing and so on of spunlaced nonwovens.

spunlace, nonwoven, absorbency, law

2015-09-10

賈耀芳，男，1979年生，工程師，主要從事非織造材料的研發(fā)與設(shè)計工作

梁小榮，E-mail: liangxiao815@163.com

TS176

A

1004-7093(2016)06-0024-04