熱定型工藝對斜紋滌綸機織濾布透氣性能的影響

張 雄, 李 淳, 楊 麗 芳

(1.大連工業大學 紡織輕工學院, 遼寧 大連 116034;2.遼寧天維紡織研究建筑設計有限公司, 遼寧 沈陽 110016)

0 引 言

過濾介質是過濾設備的心臟部件,決定著分離產品的質量、效率和成本等關鍵要素[1]。機織滌綸過濾介質的滲透性是決定濾布過濾性能的重要參數,也是影響過濾的關鍵[2]。熱定型整理是滌綸機織濾布必不可少的工序,它通過消除織造過程中產生的內應力,調整滌綸纖維的微細結構,使之建立更加穩定的形態,提高纖維的取向度和結晶度,來保證滌綸機織濾布在后加工和使用過程中的物理機械性能和過濾性能[3-4]。目前,對機織織物的滲透性研究僅限于織物的組織結構、厚度、紗線的細度、捻度等織造工藝,還未有人從熱定型工藝對滌綸機織濾布滲透性的影響進行研究。斜紋滌綸機織濾布由于其良好的強度和過濾效率,通道不堵塞,廣泛應用于制藥、食品行業,但是制藥、食品對濾布要求良好的過濾精度。透氣性是表征濾布滲透性的重要指標,本文就濾布的熱定型工藝對斜紋滌綸機織濾布的透氣性能的影響進行探討,研究結果對斜紋機織濾布的生產和選型具有一定的指導意義。

1 試 驗

1.1 材 料

大連華隆濾布有限公司織造的不同經緯密的斜紋滌綸長絲機織濾布,規格指標見表1。

表1 滌綸機織濾布的基本指標

1.2 儀 器

Z958-320型電熱絲加熱定型機,YG-461E型數字式透氣量儀。

1.3 方 法

1.3.1 織物熱定型

由于機織濾布比一般的服用織物較為厚密,工廠對滌綸機織濾布的定型工藝上一般采用較高的定型溫度和較長的定型時間,讓熱量有足夠的時間均勻地滲透到織物纖維內部,從而達到最佳的定型效果。根據工廠實踐,本試驗采用定型溫度為180～220 ℃,定型時間為120～170 s,測試并討論定型后滌綸機織濾布的透氣量的變化。

1.3.2 測試指標與方法

所測試的試樣均在溫度(20±2) ℃、相對濕度(60±2)%恒溫24 h調濕后進行測試。

透氣性:參照GB/T 5453—1997進行測試。

2 結果與討論

2.1 熱定型對滌綸機織濾布結構的影響

取5種不同經緯密度、不同緊度的斜紋滌綸機織濾布在200 ℃定型150 s,分別測試各規格濾布定型前后的透氣量、經緯密及干熱收縮率,試驗結果見表2。由表2可見,隨著滌綸濾布經緯密、緊度的增加,透氣量明顯下降。這是由于織物的透氣量和織物的覆蓋系數和孔隙率有很大的關系,經緯密越大的織物越豐滿,孔隙率越小,所以經緯密越大的織物透氣量越小。經緯密越小的織物定型后經緯密變化、面積收縮率明顯要大于經緯密大的織物,這是由于隨著織物經緯密的增加,定型時紗線的收縮相對減小,織物的收縮率也相對降低。

表2 熱定型對滌綸機織濾布結構的影響

2.2 熱定型溫度對斜紋機織濾布透氣性的影響

由圖1可見,隨著溫度的升高,織物透氣量下降明顯。這主要是由于織物的經緯密、緊度及紗線的直徑隨溫度升高而增大,使得織物的透氣量明顯下降。而且隨著溫度的升高,經緯密、緊度越小的織物,透氣量下降得越明顯。這是因為緊度越小的織物隨溫度的升高其經緯向收縮越大,面積收縮率越大。而織物的經緯密和緊度是決定織物透氣性的主要因素。所以經緯密度越小、緊度越小的織物受熱定型溫度的影響越大。

圖1 熱定型溫度對滌綸機織濾布透氣性的影響

Fig.1 Influence of heat-setting temperature on the air permeation of filter cloth

2.3 熱定型時間對斜紋機織濾布透氣性的影響

將5種滌綸機織濾布分別定型120～160 s,不同地方各取10塊測透氣量取平均值,不同定型時間對滌綸濾布透氣量的影響如圖2所示。由圖2可知,定型時間對滌綸機織濾布透氣性的影響要小于定型溫度對滌綸機織濾布透氣性的影響。

Fig.2 Influence of heat-setting time on the air permeation of filter cloth

從整體上看隨著定型時間的延長織物的透氣量呈下降的趨勢。織物在定型時間小于140 s,隨著定型時間的增加透氣量下降明顯。定型時間超過150 s,透氣量幾乎沒有變化。

2.4 滌綸機織濾布熱定型工藝最優化設計及數據處理

根據單因子試驗結果,選擇工廠最常用的斜紋機織濾布作熱定型工藝優化設計,確定各因子水平編碼如表3所示,試驗方案及數據處理見表4。由表4的計算可得回歸方程,經整理得:

y=53.189-8.579x1-4.387x2+

表3 因子水平編碼表

表4 試驗方案及數據處理

2.5 方差分析及回歸方程顯著性檢驗

根據試驗結果得斜紋機織濾布的透氣量的方差分析見表5。通過表5的方差分析可以認為回歸方程在α=0.25水平上顯著。對回歸方程分別就x1、x2求偏導,解二元一次方程最后得出,當定型溫度為212 ℃、定型時間為143 s時透氣量達到極小值。

表5 回歸方程的方差分析表

3 結 論

[1] 丁啟圣. 機織布非織造布等在分離領域中的應用[C]. 2009中國過濾用紡織品創新發展論壇, 2009.

[2] 王唯一,丁啟圣. 過濾介質及其選用[M]. 北京:中國紡織出版社, 2008:86-109.

[3] 于華,李淳. 機織過濾布的透氣性研究[J]. 產業用紡織品, 1996, 14(6):20-23.

[4] 吳堅,汪德璜,李淳,等. 滌綸長絲濾布熱收縮性能的研究[J]. 大連輕工業學院學報, 1997, 16(1):58-63.

(WU Jian, WANG Dehuang, LI Chun, et al. Thermal contractibility of polyester filter fabrics[J]. Journal of Dalian Institute of Light Industry, 1997, 16(1):58-63.)