丙綸無紡布的網孔結構和水蒸氣透過性研究

陽范文，陳曉明，朱恒盛，辛 海

(1廣州醫學院生物醫學工程系，廣東 廣州 510182;2廣州成杰日用品科技有限公司，廣東 廣州 511338)

丙綸無紡布的網孔結構和水蒸氣透過性研究

陽范文1，陳曉明1，朱恒盛2，辛 海2

(1廣州醫學院生物醫學工程系，廣東 廣州 510182;2廣州成杰日用品科技有限公司，廣東 廣州 511338)

系統研究了不同克重丙綸無紡布的網孔結構和水蒸氣透過性(MVTR)，結果表明:采用光學顯微鏡研究丙綸無紡布絲網形態和網孔結構是完全可行的;隨著無紡布克重的增加，網孔結構變密，孔隙率變小，透氣性變差;當其克重介于25～45g/m2范圍時，MVTR達到2100g/(m2.24h);采用丙綸無紡布制備的一次性吸汗巾的MVTR達到2080g/(m2.24h)，透氣性和舒適性優于聚乙烯透氣膜，具有良好的性價比。

丙綸，無紡布，結構，水蒸氣透過性

丙綸無紡布是一種以聚丙烯為原料，經過熔融、噴絲、鋪網、粘合、卷曲等工序制備的一種無紡布［1－2］。由于工藝流程簡單，產量大，對人體無毒無害。所以被廣泛應用衛生材料、醫療用品、床上用品、沙發、箱包、鞋材和服裝等領域［3－4］。

丙綸無紡布具有密度低、質地柔軟、蓬松豐滿、無毒性、透氣等特點，對其進行親水、拒水改性后分別用于一次性衛生用品的表層和底層，給予產品親水、拒水和透氣等功能。嬰幼兒用一次性用品如尿褲、隔尿墊的底層材料，要求透氣性能好而且不能透水。目前使用的普通聚乙烯(PE)透氣膜常用于紙尿褲的底層，然而其透氣性不是特別理想，在炎熱的夏季感覺悶熱、潮濕。

熱軋型丙綸無紡布是采用噴絲、拉伸、鋪網、熱軋等工藝制備而成的，丙綸絲之間具有許多網孔和孔隙，具有透氣性好、成本低廉、加工方便、環境負荷小等優點。本文主要研究丙綸無紡布的網孔結構與水蒸氣透過性，探討丙綸無紡布用于制備一次性衛生用品的可行性，為產品設計和材料選型提供理論參考。

1 實驗

1.1 丙綸無紡布的制備

采用熔融紡絲、熱軋工藝制備克重分別為15、25、40、60和90g/m2的丙綸無紡布，噴絲和牽引工藝不變，克重通過調節鋪網速度來實現。

1.2 網孔結構分析

采用上海天省公司生產的ZOOM－700光學顯微鏡，分別放大7倍和45倍，觀察不同克重無紡布的網孔結構形態。

1.3 水蒸氣透過性測試

用分析天平準確稱量20g去離子水置于5個干凈的干燥圓筒中，用無紡布覆蓋燒杯口，并用環形夾板密封。然后置于37℃烘箱中放置24h，稱量蒸發后剩余的水質量，計算單位面積24h的水蒸氣透過率(MVTR)來評價水蒸氣透過性能。

1.4 防漏水性測試

將制品放置在一張干凈的濾紙上，然后將50ml自來水迅速倒在制品表面，觀察濾紙表面是否有水印，沒有出現水印說明沒有漏水。

2 實驗結果與討論

2.1 網孔結構分析

不同克重丙綸無紡布的網孔結構見圖1～圖5。

從圖中可知，隨著無紡布克重的增加，網孔結構變得越來越密實，纖維之間的孔隙逐漸減小。當噴絲和牽引條件不變的情況下，纖維的直徑基本保持不變，鋪網牽引速度減慢，單位面積內堆積的纖維數量增多，丙綸絲堆積越稠密，無紡布的厚度增加，故克重越大，孔隙越小。

有研究者［5－6］采用掃描電鏡對無紡布的網孔結構和形態進行了研究，結論與本研究相一致，說明采用光學顯微鏡來研究無紡布的網孔結構是完全可行的。

圖1 15g/m2丙綸無紡布網孔結構照片Fig.1 Mesh structure of polypropylene nonwoven with 15g/m2

圖2 25g/m2丙綸無紡布網孔結構照片Fig.2 Mesh structure of polypropylene nonwoven with 25g/m2

圖3 40g/m2丙綸無紡布網孔結構照片Fig.3 Mesh structure of polypropylene nonwoven with 40g/m2

圖4 60g/m2丙綸無紡布網孔結構照片Fig.4 Mesh structure of polypropylene nonwoven with 60g/m2

圖5 90g/m2丙綸無紡布網孔結構照片Fig.5 Mesh structure of polypropylene nonwoven with 90g/m2

2.2 克重對MVTR的影響

克重對MVTR的影響如圖6。

隨著克重的增加，MVTR值呈現下降趨勢;當克重介于25～45g/m2之間時，出現一個平臺，說明此克重范圍內透氣性比較穩定;超過45 g/m2后，透氣性再次下降。

產生上述變化的原因與調節克重的工藝有關。熱軋型丙綸無紡布在制備過程中，擠出和牽引速度一般保持不變，纖維的直徑基本保持不變，增加克重是通過降低鋪網牽引帶速度來實現的，單位面積內堆積的纖維數量增多、絲間孔隙變小。這與采用顯微鏡觀察得到的結果相一致，說明無紡布的克重越大，厚度也越大，孔隙率越小，透氣性變差。對透氣性要求高的產品，應選擇克重小、厚度薄的無紡布。

2.3 應用研究

根據上述研究結論，采用25 g/m2的丙綸無紡布和25 g/m2的聚乙烯透氣膜為底層，制備一次性兒童用吸汗巾。對比其透氣、防漏水和舒適性，結果見表1。

表1 無紡布和透氣膜制備吸汗巾性能對比Table 1 Performance Comparison of Sweatbands Made of Nonwoven and Breathable Film

從表1可知，采用丙綸無紡布制備的吸汗巾的MVTR值約為透氣膜的2倍，說明采用丙綸無紡布制備的產品透氣性具有明顯優勢，穿著舒適性優于透氣膜，成本較低，而且不會出現漏水。

3 結論

(1)采用光學顯微鏡可清晰地觀察丙綸無紡布絲網形態和網孔結構，采用該方法研究其結構是完全可行的;

(2)隨著無紡布克重的增加，厚度也越大，網孔變密，孔隙率變小，透氣性變差;

(3)采用丙綸無紡布制備的一次性吸汗巾透氣性優異，舒適性優于PE透氣膜，具有良好的性價比。

［1］王素玉.聚丙烯纖維現狀及發展趨勢［J］.合成樹脂及塑料，2011，28(5):74－77.

［2］祖維，谷和平，黃培.幾種無紡布聚丙烯專用料的性能研究［J］.塑料工業，2005，33(9):56－58.

［3］陳明智.非織造布醫療衛生用品的應用與發展［J］.非織造布，2011，(6):62－63.

［4］張傳雄，趙靜，李桂梅，等.全球非織造衛生用品市場和產業發展研究［J］.紡織導報，2011，(7):89－91.

［5］李君.掃描電子顯微鏡對PP無紡布的分析研究［J］.石化技術，2010，17(2):56－59.

［6］Mehmet D，Benoit M，Nagendra A，Behnam P.Influence of polymer type，composition，and interface on the structural and mechanical properties of core/shell type bicomponent nonwoven fibers［J］.Journal of Material Science，2012，47:5955–5969.

Research on Morphological Structure and MVTR of PP Non-woven Fabric

YANG Fan-wen1，CHEN Xiao-ming1，ZHU Heng-sheng2，XIN Hai
(1 Department of Biomedical Engineering，Guangzhou Medical University.Guangzhou 510182，Guangdong，China;2 Guangzhou Changee Necessity Sci.＆Tec.CO.LTD.，Guangzhou 511338，Guangdong，China)

The effect of grammes per square metre on morphological structure and Moisture-Vapor Transmission Rate(MVTR)of polypropylene(PP)nonwoven was studied.Morphological structure of PP nonwoven could be studied by optical microscopy.With increase of the non-woven weight，mesh became more dense，porosity became small，MVTR decreased.When gram weight was 25 ～25g/m2，MVTR was about 2100g/(m2·24h).Disposable sweatband made of PP non-woven was better than that of polyethylene breathable film，which was characterized with high MVTR about 2080g/(m2·24h)，good air permeability and excellent cost performance.

polypropylene，non-woven，structure，MVTR

TQ 325.1+4

2012－07－11