PET/PA 6橘瓣型超細纖維水刺非織造布用于化妝棉的開發

青島大學紡織服裝學院， 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和推廣[1-2]。采用水刺法非織造布技術生產PET/PA 6橘瓣型超細纖維水刺非織造布，具有生產速度快、產品強力高、性能優良等優點[3-5]。但水刺開纖加固生產PET/PA 6橘瓣型超細纖維水刺非織造布時，水刺壓力低會導致開纖不足、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；水刺壓力高盡管會使得開纖充分，但所得非織造布的結構會遭破壞，非織造布的力學性能下降。本文采用堿減量法對經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用范圍的調查發現，化妝棉是新興的、產品較單一的、市場潛力較大的一大領域[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用到該領域。現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有的化妝棉做比較，以期發現堿減量PET/PA 6橘瓣型超細纖維非織造布在化妝棉領域的適用性。

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溶液的質量比1 ∶40)→酸洗(乙酸質量分數為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量；

w1——堿減量開纖處理后試樣質量。

1.5 堿減量試驗設計

為分析堿減量開纖處理工藝條件中堿減量溫度、NaOH質量分數、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

根據表2確定的試驗方案進行堿減量開纖處理，并對經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果

2 堿減量開纖處理正交試驗結果分析

2.1 正交試驗數據分析

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質量分數)的極差居中，所以NaOH質量分數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質量分數增加，試樣的堿減量率增加，拉伸斷裂強力下降。當NaOH質量分數為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有的化妝棉產品)。當NaOH質量分數為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質量分數為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，確定最優堿減量時間為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質量分數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系曲線

3.2 吸水倍數

試樣的吸水倍數與堿減量率的關系曲線如圖2所示。堿減量率對試樣的吸水倍數有較為明顯的影響，吸水倍數隨著堿減量率的增加而呈現上升的趨勢。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 試樣吸水倍數與堿減量率的關系曲線

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：稱取樣品質量并得出每種樣品質量的平均值，計算面密度。

試驗結果：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(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：稱取樣品吸水前質量，接著將樣品平放于水槽中5 min，取出于金屬網上靜置5 min，再稱取樣品吸水后質量，計算吸水倍數。

計算式：

試驗結果：見表5。

表5 3種樣品的吸水倍數

樣品2的吸水倍數最大，樣品1次之，樣品3最小。根據FZ/T 64051—2014《美妝用非織造布》標準的要求(吸水倍數≥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(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(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量，再平放于油槽中5 min，接著取出并放于金屬網上靜置5 min，再稱取樣品吸油后質量，計算吸油倍數。

計算式：

試驗結果：見表7。

表7 3種樣品的吸油倍數

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 結論

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

經對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用到化妝棉領域，這為堿減量PET/PA 6橘瓣型超細纖維水刺非織造布的應用和化妝棉新品種的開發拓寬了思路。

參考文獻

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