淺談水刺及其復(fù)合非織造布結(jié)構(gòu)與性能研究

徐曉禹，崇慶成

（南通通州江華紡織有限公司，江蘇 南通 226300）

非織造布生產(chǎn)技術(shù)以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和多變的工藝優(yōu)于傳統(tǒng)的紡織工藝，是目前紡織行業(yè)當(dāng)中最具發(fā)展前景的新技術(shù)之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)非織造布生產(chǎn)量以15%的速度提升。水刺工藝非織造布是把纖維網(wǎng)平鋪在相應(yīng)的傳輸簾上，通過(guò)相應(yīng)的高速水射使得網(wǎng)的纖維能夠相互抱合并且牢固纏結(jié)。其中，高速水針?biāo)a(chǎn)生的動(dòng)能主要用于纖維的取向、纏結(jié)和黏連，而纖維相互纏結(jié)所需要的能量主要取決于纖維的種類、移動(dòng)方向等。

1 水刺非織造布

水刺是一種較常見(jiàn)且重要的制造加工工藝，利用高速的細(xì)微水針有效地穿透纖維網(wǎng)，使得原本比較疏散的纖維網(wǎng)變成凝結(jié)纏繞且具有較強(qiáng)抗壓性的水刺制造布，水刺法非織造紡織布會(huì)被制成濕巾、面膜布、相關(guān)醫(yī)療的敷料等產(chǎn)品應(yīng)用在家庭、服飾和醫(yī)療等領(lǐng)域[1]。水刺技術(shù)具有無(wú)污染、無(wú)損傷、不掉屑、不含雜質(zhì)、柔軟、強(qiáng)力高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍正逐漸擴(kuò)大。

2 水刺非織造布的生產(chǎn)流程

水刺法加固原理為在高壓的作用下，產(chǎn)生多股水射流的纖維噴射網(wǎng)，纖維在水力作用下產(chǎn)生一系列的動(dòng)作（位移、穿插、纏結(jié)和抱合），從而得到加固。具體流程為：配置適量的纖維原料→預(yù)開(kāi)松→梳理→混合輸送→預(yù)濕→成網(wǎng)→正面水刺→反面水刺→干燥定型→分切→卷流程。一般來(lái)說(shuō)，水針的壓力分為3種：高壓（大于150×105Pa）、中壓（7×105～150×105Pa）和低壓（小于70×105Pa）；水針的直徑在80～180 μm；水針的排列密度為：10～24個(gè)/厘米；輸網(wǎng)速度與生產(chǎn)線速度保持一致；生產(chǎn)非織造布的速度為300～500 m/min。

3 工藝參數(shù)與性能之間的關(guān)系

3.1 纖維取向

纖維織物的力學(xué)性能主要包含拉伸力和彎曲強(qiáng)度，兩者與纖維取向有著重要關(guān)系。受纖維網(wǎng)的成型、纏結(jié)和移動(dòng)等因素影響，在實(shí)際的生產(chǎn)線中，交叉成網(wǎng)的垂直力度與平行拉伸力均較強(qiáng)[2]。

3.2 水針的影響

水針的壓力、水刺頭的參數(shù)及水刺的距離會(huì)明顯影響水刺非織造布的相關(guān)性能，不同間距的水針會(huì)形成不同密度、結(jié)構(gòu)的非織造布。高壓、水針少及較大水針間距會(huì)產(chǎn)生不同密度結(jié)構(gòu)的纖維網(wǎng)，低射速、水針多及較小的間距會(huì)形成均勻分布的纖維網(wǎng)。

3.3 托網(wǎng)簾的影響

托網(wǎng)簾是水刺加固的重要部件，主要起到一定托持纖維的作用，還能夠在水刺加固的過(guò)程中使水射流穿過(guò)纖網(wǎng)射到托網(wǎng)簾后，在網(wǎng)簾上形成不同方向的反射流，以便水射流再次通過(guò)纖維網(wǎng)，并能夠?qū)崿F(xiàn)纏結(jié)，同時(shí)能夠有效去除滯留水，提升纖維的纏結(jié)效果[3]。

4 水刺非織造布的結(jié)構(gòu)與性能測(cè)試

4.1 面密度與厚度

纖維的面密度與厚度采用的儀器為：AB265-S型精密電子儀和YG（B）141P數(shù)字織物厚度儀，相對(duì)溫度（21±1）℃，相對(duì)濕度（64±4）%，平衡時(shí)間24 h。纖維面密度主要參照的是《紡織品 非織造布試驗(yàn)方法 第1部分：?jiǎn)挝幻娣e質(zhì)量的測(cè)定》（GB/T 24218.1——2009）進(jìn)行測(cè)定，在產(chǎn)品中截取10塊相同面積的試樣，分別為100 cm2，裁取的位置距邊緣超過(guò)15 cm，均勻分布，使得精確度達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后4位，計(jì)算10塊試樣的平均值，將結(jié)果乘以100，就能得到相應(yīng)的面密度；纖維厚度主要參照GB/T 24218.1——2009第二部分，預(yù)加的壓力為100 cN，壓腳的面積為2 000 μm2，加壓10 s，每個(gè)產(chǎn)品測(cè)試10次，計(jì)算得出相應(yīng)的平均值，各試樣面密度及厚度的測(cè)試結(jié)果如表1所示。

4.2 孔隙率

本實(shí)驗(yàn)采用的公式是計(jì)算單層非織造布的孔隙率，公式如下：

式中：n為孔隙率；M為面密度，單位為g/m2；δ為纖維的密度，單位為g/m3；材料厚度的單位為mm。材料的滌綸密度為1.38 g/m3，粘膠密度為1.52 g/m3，根據(jù)實(shí)際的纖維比例計(jì)算得出的試樣纖維孔隙率如表2所示。

表1 試樣纖維面密度及厚度

表2 試樣纖維孔隙率

4.3 平均孔徑、最大孔徑

測(cè)定孔徑的儀器是PSM165孔徑測(cè)試儀，試驗(yàn)原理是采用冒泡法，測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)符合國(guó)際和國(guó)內(nèi)的相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。冒泡法主要是利用毛細(xì)血管的壓力有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)孔徑的測(cè)定，即第一個(gè)冒出來(lái)的泡是最大的孔徑。通過(guò)測(cè)試相應(yīng)的干、濕流差的曲線，得到孔徑間隔，孔徑分布計(jì)算的公式如下：

4.4 透濕性

測(cè)定纖維透濕性標(biāo)準(zhǔn)采用的是GB/T 24218.1——2009第一部分的吸濕法，并采用YG601-Ⅰ/Ⅱ紡織物透視儀進(jìn)行測(cè)試，實(shí)際溫度為37.8 ℃，濕度為85%，平衡和試驗(yàn)時(shí)間為1 h，每個(gè)試驗(yàn)的產(chǎn)品剪裁3個(gè)試樣，試驗(yàn)結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后3位。透視率WVT和透濕系數(shù)WVP的計(jì)算公式如下：

式中：Δm為樣品質(zhì)量差；Δm’為空白試樣樣品差；A為有效面積；t為有效時(shí)間；Δp為水壓差；PCB飽和水壓差；R1試驗(yàn)箱相對(duì)濕度；R2為透濕杯相對(duì)濕度，透濕系數(shù)的計(jì)算公式如下：

式（5）中，PV為相應(yīng)的透濕系數(shù)，單位為g·cm/（cm2·s·Pa）；d為試樣的厚度。

5 結(jié)語(yǔ)

水刺加工技術(shù)因具有無(wú)污染、無(wú)損傷、不需要相應(yīng)的黏合劑等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用，雖在國(guó)內(nèi)起步較晚，但發(fā)展迅速。對(duì)此，應(yīng)當(dāng)不斷優(yōu)化水刺加工技術(shù)，進(jìn)行合理配置，改良生產(chǎn)線，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效益。