后整理工藝對丙綸過濾用布結構與性能的影響

張思賢，徐廣標,2，夏朝陽

(1.東華大學 紡織學院，上?！?01620；2.東華大學紡織面料技術教育部重點實驗室，上海　201620；3.浙江嚴牌過濾技術股份有限公司，浙江 臺州　317200)

丙綸由于具有比重輕、強度高、回彈性好、吸水率低、耐酸堿、耐有機溶劑、不霉不蛀、無毒和使用壽命長等優(yōu)點，在工業(yè)用織物方面得到廣泛的應用，并逐步取代了純棉濾布，是很有發(fā)展前途的產品[1-2]。丙綸機織濾布由于纖維紡絲成型過程及濾布生產過程中存在內應力，使得其遇熱會發(fā)生收縮和起皺[3]。后整理是改善濾布表面平整性、尺寸穩(wěn)定性[4]的主要工序。

目前針對丙綸材料在過濾領域應用的研究主要圍繞丙綸纖維性能、非織造過濾及機織過濾三個方面,其中關于丙綸纖維的抗菌性[5]、細旦化[6]及吸油性能[7]，丙綸非織造布的接枝改性[8]、 丙綸抗靜電針刺過濾材料[9]，機織濾布結構與力學性能的關系[10-11]、溫度等對丙綸機織濾布性能的影響[12]等方面已有系統(tǒng)研究。另外，也有學者針對軋光對丙綸材料性能的影響[13]、可染丙綸的干熱定型對上染性能的影響[14]等方面的研究。但沒有后整理工藝對丙綸機織過濾用布結構和性能影響的系統(tǒng)評價。在實際生產中，技術人員都是通過經驗來確定工藝。本文選取熱定型、軋光兩種后整理工藝對丙綸機織過濾用布的表面形態(tài)、孔徑、透氣性及力學性能的變化進行了試驗，并對結果進行分析和討論，探討了后整理工藝對丙綸機織過濾用布結構和性能的影響，為工廠在實際生產中濾布性能預測提供參考依據(jù)。

1　實驗

1.1　材料

采用浙江某企業(yè)生產的五種不同經緯密的丙綸機織布，這五種織物試樣的結構參數(shù)為：經紗線密度840D有捻(120捻/m)，緯紗線密度 840D無捻 ，織物組織為2/2斜紋。將這五種不同經緯密的丙綸機織過濾材料分別進行定型、定型-軋光的后整理得到十五種實驗材料，其基本參數(shù)如表1所示。

表1　丙綸機織布的基本參數(shù)

1.2 性能測試

1.2.1表面結構

采用日立TM3000臺式掃描電子顯微鏡對試樣整理前后的表面形態(tài)進行觀察。

1.2.2孔徑

采用CFP-1100AI 孔徑分析儀，利用泡點法測試丙綸過濾材料的孔徑特征。泡點法測試原理是:試樣經已知表面張力的潤濕劑充分浸潤后放入試樣室，氣體在壓力作用下分別通過試樣干態(tài)和濕態(tài)時的毛細孔，通過計算氣體通過試樣時壓力和氣流的變化，分析和計算試樣的孔徑及其分布。

1.2.3透氣性

透氣性是指單位時間內單位面積的試樣所通過的氣體體積。本實驗依據(jù)標準《GB/T 5453-1997織物透氣性的測定》中產業(yè)用紡織品測試標準，采用YG(B)461E全自動織物透氣性能測試儀在壓差為200Pa，測試面積20cm2的條件下測試試樣的透氣性。

1.2.4力學性能

采用溫州大榮公司的YG(B)026D-250型電子織物強力機進行拉伸性能測試。測試方法根據(jù)標準《GBT 3923.1-2013織物斷裂強力與斷裂伸長率的測定》，將丙綸機織濾布分別沿經向、緯向制成長30cm、寬5cm的條樣。

2　結果與討論

2.1　表面結構

通過掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，經過定型整理的丙綸機織濾布試樣的表面比較平整，經定型-軋光整理后的濾布其光澤較好，而未處理的濾布其表面則較為粗糙、起皺明顯。以試樣1為例，其后整理前后的表面形態(tài)如圖1所示。

(a)未處理

(b)定型

(c)定型-軋光

由圖(a)可以看出，試樣1在未經后整理時紗線間、單絲間結構比較松弛。試樣1經熱定型后的表面形態(tài)如圖(b)所示，由圖(b)可知試樣1經熱定型后紗線間結構在高溫張力條件下變得緊密，織物表面也較未處理時平整。試樣1經定型-軋光后的表面形態(tài)如圖(c)所示，由圖(c)可以看出，試樣1經定型-軋光處理后，由于高溫軋輥的作用，丙綸過濾材料表面發(fā)生了熔融，紗線間結構更加緊密。

2.2　孔徑

通過孔徑實驗得到五種丙綸機織材料整理前后的孔徑如表2所示。

表2　丙綸機織布的孔徑大小

由表2可知，經定型整理的五種試樣平均孔徑比未處理的試樣平均孔徑下降50%左右，經定型-軋光整理的試樣比定型整理的試樣平均孔徑下降40%左右。這是由于經過定型、定型-軋光后整理的濾布在高溫壓輥的作用下，紗線由橢圓狀被壓成扁平狀，濾布表面變得平整緊湊，紗線間、纖維間的孔隙均減小，造成濾布的孔隙堵塞，而使整理后的試樣孔徑下降。由表2可知，經過定型、定型-軋光后整理后，濾布的孔徑逐漸減小，且試樣經緯密越小，其平均孔徑減小百分比越大。

2.3　透氣性

五種丙綸過濾用布整理前后的透氣量如表3所示。

表3　丙綸機織布的透氣量

由表3可知，經不同后整理工藝整理后的丙綸機織濾布透氣性大小順序是未整理>定型>定型-軋光。未整理的丙綸過濾用布透氣量均在90L/m2/s以上，經過后整理的過濾用布透氣均下降。定型后的試樣與未處理試樣相比分別下降了71%，82.1%，84.4%，87.6%，55%，軋光后的試樣與定型試樣相比分別下降71.6%，77%，79.4%，80.2%，86.3%。此結果表明，丙綸機織過濾用布經整理后其透氣性明顯下降?？椢锿笟庑詫嵸|上是織物在兩邊的空氣存在一定壓差的條件下，空氣從壓力較高的一邊通過織物流向壓力較低一邊的過程。氣體通過織物主要有兩條路徑：一是從織物經緯紗交織的孔隙中通過；二是從纖維間的縫隙中通過。一般以交織孔隙為主要途徑。丙綸過濾用布經定型、軋光整理后，由于在高溫條件下受到壓輥的擠壓作用，織物中紗線間、纖維間的結構變得緊密，紗線間及纖維間的孔隙減少。因此，丙綸過濾用布整理后透氣性減小。

織物透氣性的大小主要取決于織物中孔隙的大小、多少，除與織物后整理有關，還與織物的幾何結構有關。由表3可以看出，經緯密越大的織物透氣量越小。這是由于經緯密越大，紗線的覆蓋面積越大，即在一定面積上紗線的總數(shù)增加，織物表面的填充度增加，孔隙面積減小，使得紗線之間構成的氣體通道變小。

丙綸機織濾布的透氣性與孔隙率的關系如圖2所示。

圖2　五種丙綸過濾用布平均孔徑與透氣量的關系

由圖2可知，丙綸機織濾布經不同的整理方法整理后平均孔徑的變化趨勢與其透氣性變化趨勢一致。丙綸機織濾布經定型、定型-軋光整理后，孔徑、透氣均大幅下降，這是由于后整理后織物中的紗線在高溫和壓力的作用下被壓成扁平狀，紗線間孔隙減少。五種不同經緯密的丙綸機織濾布的透氣性與孔徑的變化趨勢基本一致，經定型整理時透氣和孔徑的減少幅度最大，這是由于未處理的丙綸機織材料的不穩(wěn)定導致的。

2.4　力學性能

根據(jù)整理前后丙綸過濾用布的經緯向強力結果繪制的力學關系圖如圖3所示。

(a)經向強力

(b)緯向強力

由圖3可知，五種不同經緯密的丙綸機織濾布經熱定型整理后，強力較未處理時均得到提高，這是因為熱定型減小了織造過程中產生的內應力，使其不穩(wěn)定結構趨向于穩(wěn)定。但濾布經定型—軋光后其強力呈現(xiàn)減少的趨勢，是由于經定型后的丙綸機織濾布已達穩(wěn)定狀態(tài)，再在高溫狀態(tài)下進行軋光處理時，丙綸機織濾布在高溫和氧的作用下，丙綸纖維的大分子鏈發(fā)生了氧化裂解反應，引起大分子鏈段的斷裂。

3　結論

(1)丙綸機織過濾材料經定型、軋光整理后，其紗線間、纖維間的抱合在高溫軋輥的作用下增大，織物結構較未處理時緊密。

(2)五種丙綸機織濾布經過整理后其孔徑、透氣量明顯下降?？椢锝浂ㄐ?、定型-軋光整理，每道工序較前一工序平均孔徑的減少百分比在50%左右，而透氣量的減少百分比均在70%以上。且織物經緯密越小，其平均孔徑、透氣量減小百分比越大。

(3)丙綸機織過濾布經熱定型后材料的強力增加，但經定型-軋光的雙重后整理的丙綸機織過濾用布強力較經定型整理的丙綸機織過濾用布的強力呈減少趨勢。

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