水刺非織造布透氣率的影響因素分析

商延航，劉雙營

(山東省永信非織造材料有限公司，山東 濟南 250299)

隨著非織造材料的迅猛發展，水刺非織造工藝技術應用范圍也在逐漸拓展。水刺非織造布既可單獨做成成品，也能夠與其他材料復合使用以改善原材料性能。水刺非織造布具有良好的透氣性能，可以應用于多個領域，如衛生巾、紙尿褲、口罩、防護服等產品的表層材料，都逐漸被水刺非織造布替代[1，2]。同時，在汽車內飾、空氣過濾等材料上也會用到水刺非織造布，其透氣性能對過濾效果有較大的影響。本文通過一系列的對比實驗，對水刺非織造布的透氣性能進行了探討分析，對指導生產有著重要的意義。

1 試驗材料與設備

試驗材料為水刺非織造布。織物的透氣性能一般采用透氣量儀進行檢測，本次試驗采用YG461E型數字式透氣量儀。所使用的測試標準為GB/T 24218.15—2018《紡織品 非織造布試驗方法 第15部分：透氣性的測定》。根據本次所測數據的范圍情況，設定壓差為200 Pa，測試面積為20 cm2。在試驗前，先按照GB/T 6529《紡織品 調濕和試驗用標準大氣》標準對測試的布樣進行預處理，在溫度(20±0.5)℃，相對濕度(65±2)%的條件下調濕至平衡。

2 試驗結果分析

2.1 單位面積質量對透氣性能的影響

非織造布的單位面積質量是影響產品透氣性能的關鍵因素之一。圖1為不同單位面積質量水刺非織造布透氣性測試結果，從圖中可知，隨著單位面積質量的增高水刺非織造布的透氣率呈逐漸下降的趨勢，在單位面積質量升高到一定程度時下降趨勢趨于平緩。從圖中也可以看出在產品單位面積質量低于45 g/m2時，透氣率下降較快，這是因為水刺布在單位面積質量達到45 g/m2以上時纖維能夠以非常致密的方式進行排列，當單位面積質量小于45 g/m2時，水刺產品布面的均勻性會逐漸變差，如果梳理和水刺工藝控制不合理，布面有時還會出現較為明顯的小破洞，造成透氣率上升。綜上，單位面積質量越高的產品厚度越厚，面密度越大，纖維的排列在水刺纏結作用下越緊密，孔隙越少，對空氣的阻擋作用越強。

圖1 單位面積質量對透氣率的影響

2.2 鋪網方式對透氣性能的影響

水刺非織造布的鋪網方式有兩種：直鋪和交鋪。直鋪產品的纖維在梳理機的梳理下，纖維呈縱向排列，只有較少的纖維在雜亂輥或凝聚輥的作用下改變方向，直鋪產品所表現出來的效果是纖維縱向平行度高、孔隙較大。交鋪產品則是把纖維網按一定角度多次鋪網，纖維之間縱橫交錯，纖網所表現出來的空間結構更為雜亂，縱橫纖維的交錯使得纖維間的孔隙被分隔得更小更密。一般直鋪水刺非織造布的縱橫強力比為3.5～5.5，而交鋪水刺非織造布為1.0～1.8，縱橫向強力基本接近。

選取兩組不同單位面積質量、同樣滌綸粘膠配比的交鋪、直鋪產品進行透氣率試驗，從表1數據中可以看出直鋪產品的透氣性能更好。

表1 水刺非織造布的透氣率

2.3 布面類型對透氣性能的影響

平紋(見圖2)、提花(見圖3)、網孔(見圖4)是三種比較常見的水刺非織造布布面，而網孔根據孔眼密度的大小比較常見的有22目和40目產品。

圖2 平紋 圖3 提花

圖4 網孔

通過試驗發現，直鋪平紋、提花水刺非織造布的透氣率并無明顯的差異，這說明提花水刺非織造布的整體均勻性與平紋無太大差異，纖維分布比較均勻，而網孔水刺非織造布的透氣性有明顯上升，這是因為其表面小孔增加了氣體的透過性，不同孔徑、密度的產品透氣性能也有差異，22目產品的孔徑要大于40目產品孔徑，其空氣的通過性更強，透氣率較高。

2.4 原料對透氣性能的影響

2.4.1滌綸粘膠纖維混合比例對透氣率影響

水刺非織造布主要使用的是滌綸和粘膠兩種纖維，滌綸纖維的細度為1.56 dtex，粘膠的纖維細度為1.67 dtex。

表2 不同布面類型水刺非織造布的透氣率

通過對比單位面積質量同為50 g/m2，但采用不同的粘膠和滌綸混合比例的產品發現，粘膠的含量越高，樣布的透氣率越低，透氣性能越差，這是因為粘膠纖維在生產過程中易梳理，纖網的均勻性優于滌綸纖維，并且粘膠纖維的抗彎能力差、初始模量低，在水刺的作用下更容易被彎曲，多次纏結，由于纖維的彈性小，纏結后不容易回彈，水刺后纖維之間更為緊密。

圖5 滌綸粘膠纖維不同混合比例的透氣率

2.4.2不同纖維細度對透氣性能的影響

纖維細度對水刺非織造布的透氣性也有影響，纖維的細度小，在同樣的面密度上纖維的根數更多，纖維排列更緊密，孔隙更小，對空氣的阻隔力更大，透氣性更小。表3是使用不同細度的粘膠纖維的透氣率指標，從表中看出隨著纖維細度降低，水刺非織造布的透氣率變小。

表3 不同纖維細度的水刺非織造布透氣率

2.5 軋光厚度對透氣性的影響

通過一種軋光機對80 g/m2的水刺非織造布進行軋光處理，不同厚度下透氣率變化情況見圖6。

從圖6可以看出，厚度對產品的透氣率影響較為明顯，當厚度變小后透氣率減小，過濾性能會相應增加，這是因為產品厚度變小后，產品空間結構變得密實，單位體積內的纖維數量增加，纖維排列更緊密，使得透氣率降低[3]。

圖6 不同軋光厚度下的透氣率

圖7是水刺非織造布軋光整理后布面的電鏡圖，從圖中可以看出軋光后纖維密度增加，孔徑減小，空隙變少，空間結構的致密性有較為明顯提升。因此，在實際的生產過程中可通過軋車、水刺工藝控制、后處理軋光等工藝降低產品的厚度，改變產品的透氣率。

圖7 軋光前后水刺非織造布布面纖維結構圖

3 結論

其它條件不變的情況下，水刺非織造布產品的透氣率與單位面積質量呈負相關、軋光厚度呈正相關，可通過調整工藝參數或軋光處理降低透氣率指標，提高產品的過濾能力；生產工藝的不同，可造成水刺非織造布纖維立體結構形態的差異，從而影響透氣率，直鋪比交鋪產品具有更好的透氣性，網孔產品比平紋、提花產品透氣率更大，不同網孔目數的產品透氣性能也有差異；原材料對產品透氣率也有影響，纖維的初始模量影響成布后的空間結構，水刺非織造布的蓬松度越好，透氣性越好，纖維的細度越小，纖維越密集，透氣率越低。