PET/PA 6橘瓣型超細纖維水刺非織造布用于化妝棉的開發(fā)

青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院， 山東 青島， 266071

近年來，PET/PA 6橘瓣型超細纖維得到了不斷的開發(fā)和推廣[1-2]。采用水刺法非織造布技術(shù)生產(chǎn)PET/PA 6橘瓣型超細纖維水刺非織造布，具有生產(chǎn)速度快、產(chǎn)品強力高、性能優(yōu)良等優(yōu)點[3-5]。但水刺開纖加固生產(chǎn)PET/PA 6橘瓣型超細纖維水刺非織造布時，水刺壓力低會導(dǎo)致開纖不足、不充分，所得非織造布性能如吸水性、吸油性等達不到最理想的狀態(tài)；水刺壓力高盡管會使得開纖充分，但所得非織造布的結(jié)構(gòu)會遭破壞，非織造布的力學(xué)性能下降。本文采用堿減量法對經(jīng)過低壓水刺開纖加固的PET/PA 6橘瓣型超細纖維水刺非織造布進行進一步的開纖處理，以達到既提高開纖率又不破壞其力學(xué)性能的目的，進而提高各項性能。

已有的針對擴大PET/PA 6橘瓣型超細纖維水刺非織造布應(yīng)用范圍的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，化妝棉是新興的、產(chǎn)品較單一的、市場潛力較大的一大領(lǐng)域[6]。因此，可將堿減量開纖后的PET/PA 6橘瓣型超細纖維水刺非織造布應(yīng)用到該領(lǐng)域。現(xiàn)有的化妝棉主要分純棉型和化纖型兩大類。純棉型化妝棉質(zhì)地蓬松、柔軟、吸水性好，但強度低、耐磨性差，使用過程中存在破裂和掉屑等問題；化纖型化妝棉多為水刺非織造布，強度高、抗拉耐磨，但相對質(zhì)地較薄、吸水性差且較粗糙，易損傷肌膚。故本文將堿減量PET/PA 6橘瓣型超細纖維水刺非織造布與市面上現(xiàn)有的化妝棉做比較，以期發(fā)現(xiàn)堿減量PET/PA 6橘瓣型超細纖維非織造布在化妝棉領(lǐng)域的適用性。

1 堿減量開纖處理

1.1 試驗原料與主要試劑

低壓水刺開纖加固的PET/PA 6橘瓣型超細纖維水刺非織造布，面密度113 g/m2，其中纖維瓣數(shù)為12，山東科貝爾非織造材料科技有限公司。

NaOH，分析純，天津市紅巖化學(xué)試劑廠。

1.2 主要儀器

DR028萬能材料試驗機，溫州市大榮紡織儀器有限公司；SHZ-82恒溫水浴鍋，金壇市天竟試驗儀器；FA2004B電子天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.3 堿減量開纖處理工藝

低壓水刺開纖加固的PET/PA 6橘瓣型超細纖維水刺非織造布→堿減量開纖處理(非織造布與NaOH溶液的質(zhì)量比1 ∶40)→酸洗(乙酸質(zhì)量分數(shù)為1%)→冷水洗→烘干(90 ℃， 2 h)。

1.4 堿減量開纖處理效果指標

堿減量開纖處理前后PET/PA 6橘瓣型超細纖維水刺非織造布試樣(下文簡稱“試樣”)分別在溫度20 ℃、相對濕度65%的恒溫恒濕試驗室內(nèi)平衡24 h。使用堿減量率作為堿減量開纖處理效果的指標：

(1)

式中：w0——堿減量開纖處理前試樣質(zhì)量；

w1——堿減量開纖處理后試樣質(zhì)量。

1.5 堿減量試驗設(shè)計

為分析堿減量開纖處理工藝條件中堿減量溫度、NaOH質(zhì)量分數(shù)、堿減量時間這三個因素對試樣堿減量開纖處理效果的影響，且不考慮各因素之間的交互作用，本文設(shè)計了L9(33)三因素三水平正交試驗。各因素水平的選取見表1。

表1 堿減量正交試驗因素水平選取

根據(jù)表2確定的試驗方案進行堿減量開纖處理，并對經(jīng)過堿減量開纖處理的試樣進行測試。

表2 堿減量開纖處理后試樣性能測試結(jié)果

2 堿減量開纖處理正交試驗結(jié)果分析

2.1 正交試驗數(shù)據(jù)分析

正交試驗所得平均堿減量率指標和極差分析見表3。

表3 平均堿減量率指標和極差分析

通過表3可知，因素A(堿減量溫度)的極差最大，所以進行堿減量開纖處理時，堿減量溫度是影響堿減量率的主要因素；因素B(NaOH質(zhì)量分數(shù))的極差居中，所以NaOH質(zhì)量分數(shù)對堿減量率的影響次之；因素C(堿減量時間)對堿減量率的影響最小。

2.2 最佳堿減量開纖處理工藝的確定

堿減量溫度對試樣的堿減量率的影響最為顯著。當(dāng)堿減量溫度為95 ℃(水平3)時，平均堿減量率要比堿減量溫度為55 ℃(水平1)和75 ℃(水平2)時高25%左右，所以確定最佳堿減量溫度為95 ℃。

NaOH質(zhì)量分數(shù)增加，試樣的堿減量率增加，拉伸斷裂強力下降。當(dāng)NaOH質(zhì)量分數(shù)為5%(水平3)時，試樣的堿減量率最大，拉伸斷裂強力最小(但依舊遠高于市面上現(xiàn)有的化妝棉產(chǎn)品)。當(dāng)NaOH質(zhì)量分數(shù)為1%(水平1)和3%(水平2)時，堿減量率相差較小，且試樣開纖不充分。所以確定最佳NaOH質(zhì)量分數(shù)為5%。

堿減量時間對試樣的堿減量率的影響較小。因此，從堿減量率的角度出發(fā)，確定最優(yōu)堿減量時間為20 min(水平2)。

故綜合上述的比較與分析，確定PET/PA 6橘瓣型超細纖維水刺非織造布的最佳堿減量開纖處理工藝為A3B3C2，即堿減量溫度95 ℃、 NaOH質(zhì)量分數(shù)5%、堿減量時間20 min。

3 堿減量率對試樣性能的影響

3.1 拉伸斷裂強力

試樣的拉伸斷裂強力與堿減量率的關(guān)系曲線如圖1所示。試樣的拉伸斷裂強力受堿減量率較為顯著的影響，其隨著堿減量率的增加而減小，這說明堿減量開纖處理使得PET大分子鏈斷裂、降解，從而導(dǎo)致纖維損傷，進而造成試樣拉伸斷裂強力降低。

圖1 試樣拉伸斷裂強力與堿減量率的關(guān)系曲線

3.2 吸水倍數(shù)

試樣的吸水倍數(shù)與堿減量率的關(guān)系曲線如圖2所示。堿減量率對試樣的吸水倍數(shù)有較為明顯的影響，吸水倍數(shù)隨著堿減量率的增加而呈現(xiàn)上升的趨勢。這是因為堿減量處理使PET/PA 6橘瓣型纖維表面的PET水解，纖維分裂成超細纖維，這提高了試樣的孔隙率，且水解引起的纖維之間的刻蝕也使得PET大分子鏈上親水性的—COOH和—OH基團更多地暴露在外，增強了纖維吸濕能力。

圖2 試樣吸水倍數(shù)與堿減量率的關(guān)系曲線

4 3種化妝棉性能比較

4.1 樣品

樣品1：堿減量PET/PA 6橘瓣型超細纖維水刺非織造布(堿減量率為30.00%)。

樣品2：純棉型化妝棉。

樣品3：化纖型化妝棉。

4.2 面密度

試驗儀器：電子天平。

試驗樣品：每種樣品隨機選取5片用于試驗，單片尺寸為5 cm×5 cm。

試驗方法：稱取樣品質(zhì)量并得出每種樣品質(zhì)量的平均值，計算面密度。

試驗結(jié)果：見表4。

表4 3種樣品的面密度

4.3 吸水性

試驗儀器：水槽、電子天平、金屬網(wǎng)(孔徑2 mm)、秒表。

試驗樣品：每種樣品隨機選取5片用于試驗，單片尺寸為5 cm×5 cm。

試驗用水：三級水(每種樣品測試完成后再換水)。

試驗方法：稱取樣品吸水前質(zhì)量，接著將樣品平放于水槽中5 min，取出于金屬網(wǎng)上靜置5 min，再稱取樣品吸水后質(zhì)量，計算吸水倍數(shù)。

計算式：

試驗結(jié)果：見表5。

表5 3種樣品的吸水倍數(shù)

樣品2的吸水倍數(shù)最大，樣品1次之，樣品3最小。根據(jù)FZ/T 64051—2014《美妝用非織造布》標準的要求(吸水倍數(shù)≥5.00)，可知樣品1滿足該要求。

4.4 釋水性

試驗儀器：水槽、電子天平、金屬網(wǎng)(孔徑2 mm)、量筒。

試驗樣品：每種樣品隨機選取5片用于試驗，單片尺寸為5 cm×5 cm。

試驗用水：三級水(每種樣品測試完成后再換水)。

試驗方法：樣品平放于金屬網(wǎng)上，滴2 mL試驗用水(化妝水標準用量)，靜置1 min后擠壓樣品，測量擠出水的體積，即得釋水量。

試驗結(jié)果：見表6。

表6 3種樣品的釋水量

4.5 吸油性

試驗儀器：油槽、電子天平、金屬網(wǎng)(170目)、秒表。

試驗樣品：每種樣品隨機選取5片用于試驗，單片尺寸為5 cm×5 cm。

試驗用油：卸妝油(每種樣品測試完成后再換油)。

試驗方法：先稱取樣品吸油前質(zhì)量，再平放于油槽中5 min，接著取出并放于金屬網(wǎng)上靜置5 min，再稱取樣品吸油后質(zhì)量，計算吸油倍數(shù)。

計算式：

試驗結(jié)果：見表7。

表7 3種樣品的吸油倍數(shù)

4.6 拉伸斷裂強力

試驗儀器：DR028萬能材料試驗機。

試驗樣品：每種樣品隨機選取5片用于試驗，單片尺寸為5 cm×15 cm。

試驗方法：分別測試樣品的橫向和縱向拉伸斷裂強力。

試驗結(jié)果：見表8

表8 3種樣品的拉伸斷裂強力

所有樣品的橫向和縱向拉伸斷裂強力均符合FZ/T 64051—2014《美妝用非織造布》標準要求。

5 結(jié)論

試驗得到最佳堿減量開纖工藝為堿減量溫度95 ℃、 NaOH質(zhì)量分數(shù)5%、堿減量時間20 min。

經(jīng)對3種化妝棉比較得出：

(1) 堿減量PET/PA 6橘瓣型超細纖維非織造布的吸水性、吸油性比純棉型化妝棉的稍低，但橫向和縱向拉伸斷裂強力都高出很多，且前者在使用過程中不會出現(xiàn)斷裂、掉屑等問題。

(2) 堿減量PET/PA 6橘瓣型超細纖維水刺非織造布的吸水性、吸油性和拉伸斷裂強力均高于化纖型化妝棉，且前者纖維更細，與肌膚的親和性更好，不會出現(xiàn)損傷皮膚的問題。

(3) 堿減量PET/PA 6橘瓣型超細纖維水刺非織造布的各項性能均滿足FZ/T 64051—2014《美妝用非織造布》標準要求，且可通過控制堿減量率得到不同性能的產(chǎn)品。

上述試驗和分析得出，堿減量PET/PA 6橘瓣型超細纖維水刺非織造布可以應(yīng)用到化妝棉領(lǐng)域，這為堿減量PET/PA 6橘瓣型超細纖維水刺非織造布的應(yīng)用和化妝棉新品種的開發(fā)拓寬了思路。

參考文獻

[1] 李誠，辛婷芬，竇寶盛，等.滌/錦復(fù)合絲質(zhì)量影響因素的探討[J].合成纖維，2010，39(7)：41-43.

[2] 鄒榮華，倪福夏.雙組分紡黏法非織造布[J].合成纖維，2005，34(5)：1-3.

[3] 崔林，孫宜東，閆靜，等.PA6/PET雙組分紡黏水刺非織造布開纖方式探討[J].化纖與紡織技術(shù)，2011，40(4)：6-9.

[4] NDARO M S， JIN X， CHEN T，et al.Effect of impact force on tensile porperties and fiber splitting of splittable bicomponent hydroentangled fabrics[J].Fiber and Polymers，2007，8(4)：421-426.

[5] SHIM E，POURDEYHIMI B. A note on jet streaks in hydroentangled nonwovens[J].Textile Research Journal，2005，75(7)：569-577.

[6] 紀華，李建強.基于吸液、移液性能的化妝棉選擇初探[J].輕紡工業(yè)與技術(shù)，2015(1)：37-39.