工藝參數對丙綸非織造布機械性能的影響分析

王劍英,何佳佳,于立瑩,鄭 巧

(浙江方圓檢測集團股份有限公司,浙江 杭州310013)

聚丙烯纖維因其輕質、耐磨、耐腐蝕、耐霉變等優異性能[1],作為非織造布材料應用范圍廣泛[2],常應用于土工布、過濾材料、家具材料等領域[3-8]。紡粘工藝作為一種非織造布的常見生產方法,相對其他工藝生產的非織造布,紡粘法非織造布機械性能更為優異[9],故紡粘非織造布在產業用紡織品中占有較大的比重[10-14]。本文研究了工藝參數對產品機械性能的影響,以期獲得性能更為優越的丙綸紡粘非織造布。

1 試驗部分

1.1 樣品

通過紡粘法工藝制備了8種不同工藝參數的聚丙烯紡粘非織造布試樣,制備過程中,計量泵速度為22 r/min、螺桿溫度為208 ℃、箱體溫度200 ℃,對冷風溫度、抽吸風量2個工藝參數分別設置不同的數值制備單位面積質量為70 g/m2的丙綸紡粘非織造布。

1.2 儀器

英斯特朗(INSTRON)5566型強力機。

1.3 測試步驟

1.3.1 拉伸性能測試

參照標準ISO 9073-3-1989《紡織品 非織造布試驗方法 第3部分:斷裂強度和伸長的測定》進行試樣拉伸性能的測試,測試隔距為100 mm,拉伸速度為100 mm/min,橫向與縱向各測試5次,并取平均值。

1.3.2 撕裂性能測試

參照標準JIS L1096:2010《織物和針織物的試驗方法》中撕裂強力測試方法的單舌法,沿非織造布橫向和縱向各測試5次,并取平均值。

2 結果與分析

2.1 冷風溫度對丙綸非織造布機械性能的影響

從圖1與圖2可以發現,冷風溫度對丙綸紡粘非織造布的拉伸性能有明顯影響。冷風溫度的變化對丙綸非織造布的拉伸強力影響明顯,在設定的冷風溫度變動范圍內,丙綸非織造布縱向和橫向拉伸強力的最大與最小值的差值比均超過15%,且在試驗設定的冷風溫度范圍內,縱向與橫向拉伸強力均呈現隨著冷風溫度升高其強力增加的趨勢,這是由于絲束從噴絲板噴出后冷卻過程中冷風溫度高,絲束未完全冷卻成型,在后續拉伸過程中有利于絲束中大分子趨于規整,取向度提高,纖維的強力得到提升,在非織造布層面表現為拉伸強力的提高；其次在試驗設定的冷風溫度范圍內,丙綸非織造布縱向與橫向拉伸斷裂伸長率隨著冷風溫度的增加均呈現下降的趨勢,這是由于隨著溫度增加,非織造布中纖維大分子取向度增加導致斷裂伸長率降低。

圖1 冷風溫度對丙綸非織造布拉伸強力的影響

冷風溫度對丙綸非織造布的撕裂強力的影響顯著,從圖3可以看出在試驗設定的溫度范圍內,丙綸非織造布縱向撕裂強力的最大值與最小值的差值比為16.6%,橫向撕裂強力的最大與最小值的差值比甚至超過30%達到34.4%,這都表明冷風溫度對丙綸非織造布的影響十分明顯,另外從圖3中可發現在試驗設定溫度范圍內,丙綸非織造布的縱向和橫向撕裂強力均隨冷風溫度提高呈現出撕裂強力增強的趨勢。出現此試驗結果與趨勢,是由于隨著冷風溫度增加,丙綸纖維取向度增加,強力得到提升,從而使得撕裂強力增加。

圖2 冷風溫度對丙綸非織造布拉伸斷裂伸長率的影響

圖3 冷風溫度對丙綸非織造布撕裂強力的影響

2.2 抽吸風量對丙綸非織造布機械性能的影響

從圖4與圖5可以發現,丙綸紡粘非織造布的縱向和橫向拉伸強力隨著抽吸風量的增加均呈現上升的趨勢,而丙綸非織造布拉伸斷裂伸長率則相反,其縱向和橫向斷裂伸長率均隨抽吸風量增加而下降。這是由于抽吸風量主要是影響丙綸纖維的二次牽伸作用,隨著抽吸風量的增加,丙綸纖維牽伸比更大,使得丙綸纖維的取向度與結晶度均增加,從而使得非織造布的強力增加斷裂伸長率下降。圖6中丙綸非織造布的縱向與橫向撕裂強力均隨抽吸風量的增加而呈現上升趨勢,也是由于此原因所致。

3 結論

(1)冷風溫度與抽吸風量對丙綸非織造布的機械性能影響明顯。

圖4 抽吸風量對丙綸非織造布拉伸強力的影響

圖5 抽吸風量對丙綸非織造布拉伸斷裂伸長率的影響

圖6 抽吸風量對丙綸非織造布撕裂強力的影響

(2)丙綸非織造布拉伸強力隨冷風溫度增加呈現上升趨勢,斷裂伸長率呈現下降趨勢,撕裂強力隨冷風溫度增加而增加。

(3)丙綸非織造布拉伸強力隨抽吸風量增加呈現上升趨勢,斷裂伸長率呈現下降趨勢,撕裂強力隨冷風溫度增加而增加。