黏合剂涂层对水刺非织造布结构及力学性能的影响

王 璐 于 斌 祝成炎 刘北壬 施淑波

(1.浙江理工大学，杭州，310018; 2.杭州路先非织造股份有限公司，杭州，310011)

黏合剂涂层对水刺非织造布结构及力学性能的影响

王 璐1于 斌1祝成炎1刘北壬2施淑波2

(1.浙江理工大学，杭州，310018; 2.杭州路先非织造股份有限公司，杭州，310011)

通过性能测试，研究了不同黏合剂涂层量对水刺非织造布的表观结构、孔径分布、厚度、透气性以及力学性能等方面的影响。结果表明，随着水刺非织造布上黏合剂涂层量的增加，非织造布的纤维缠结趋于紧密，孔径变小且分布均匀，拉伸强力提高，伸长率降低;当涂层水刺非织造布中黏合剂的质量分数在10% ～20%之间时，非织造布的孔径分布最均匀，厚度较小，透气性较大;当涂层水刺非织造布中黏合剂的质量分数在20%～40%之间时，非织造布的拉伸强力和伸长率最佳。

水刺非织造布，黏合剂涂层，结构，力学性能

目前涂层纺织品［1]在产业用纺织品中所占的比例较大，已经应用到如交通、工农业、建筑业、医疗、航天等各行各业中。黏合剂涂层能够改变水刺非织造布的孔隙结构［2]以及力学性能［3-5]，对于提高非织造布的耐用性具有重要的意义。本文主要针对黏合剂涂层的水刺非织造布进行研究。通过测试，分析了黏合剂涂层量对水刺非织造布的纤网结构［6-7]、孔径、厚度、透气率以及拉伸强力与伸长率等方面的影响。

1 涂层水刺非织造布的制备

1.1 原料

(1)选择长度为20～60 mm，线密度为0.5～7 dtex涤纶，采用水刺工艺制成非织造布;

(2)黏合剂涂层为丙烯酸类［8]胶料。

1.2 制备工艺

将涤纶水刺非织造布放入上胶设备，进行上胶，然后通过压力为9.8～98 N的涂布辊，再在100～180℃温度下烘干，制成涂层水刺非织造布。本研究制成的涂层水刺非织造布中黏合剂的质量分数(下简称为含固量)为10% ～40%。

现如今，涂层的过程不再看作是一道单纯的后整理过程。涂层非织造布是纤网与高分子聚合物的两元复合体，兼有非织造布和高分子聚合物的性能，外观和力学性能都发生了较大的变化，因而可提高材料的附加值。

2 性能测试与分析

2.1 黏合剂涂层对纤网结构的影响

2.1.1 表观结构

采用DXS-10A型扫描电子显微镜(SEM)来观察不同含固量水刺非织造布的表观结构，见图1。从图1可以看出，随着含固量的增加，黏合剂在纤网中逐渐由缠结点渗透到纤维之间的孔隙。无黏合剂的水刺非织造布，孔隙结构不够紧密，纤维之间的抱合力较小;含固量为10%的水刺非织造布，黏合剂大多存在于纤维与纤维的缠结处，其纤维之间缠结致密;含固量为20%的水刺非织造布，纤维之间结构更加紧密，黏合剂开始堆积于纤维之间，孔隙结构逐渐均匀;含固量为40%的水刺非织造布，黏合剂在纤网中的分布更加均匀，且纤维在纤网中的取向更明显，孔径因大量黏合剂的存在明显缩小，黏合剂不再单一存在于纤维的缠结点处，而是存在于纤维之间，将大部分纤维黏结成束状。

图1 不同含固量水刺非织造布的SEM照片

2.1.2 孔径分布

采用德国Topas公司的孔径测定仪，对四种含固量的水刺非织造布试样进行孔径测试，结果见图2。无黏合剂的试样孔径分布较宽泛;少量的黏合剂加入之后，纤网受到黏合剂作用，孔径分布的范围明显缩小;当含固量达到20%时，孔径分布较均匀，某一范围内的孔径所占比例都超过20%，其余保持在5%上下;当含固量较大，达到40%时，孔径分布又变得宽泛，这是由于含固量过大会导致纤网孔隙被黏合剂大面积填充，孔径分布不均。上述结果说明，含固量为10% ～20%的涂层水刺非织造布，其孔径分布较均匀。

图2 不同含固量水刺非织造布的孔径分布

2.2 黏合剂涂层对厚度及透气率的影响

2.2.1 厚度及其变异系数

依据FZ/T 60004—1991，采用 YG141型数字式织物厚度仪测定试样厚度。加压压力100 cN，加压时间10 s，每种试样测试10次，取平均值，结果见图3。随着含固量的增加，水刺非织造布的厚度先减小后增加。这是由于在黏合剂涂层过程中，含固量较小时黏合剂存在于纤维的缠结点处，对纤网有一个压覆的过程，该过程使得原本蓬松的纤网厚度减小;而后期随着含固量的增加，黏合剂对非织造布进行一个涂覆的过程，因此随着含固量的增加，非织造布的厚度逐渐增加。

图3 不同含固量水刺非织造布的厚度平均值

表1是不同含固量水刺非织造布的厚度变异系数。可以看出，随着含固量的不断增加，非织造布厚度的CV值增加，但其变化范围都在±3%之内，可见黏合剂的添加对水刺非织造布的厚度均匀性影响并不大。

表1 不同含固量水刺非织造布的厚度变异系数

2.2.2 透气性

透气性是衡量织物结构的一个间接指标，通常用透气率来表示。依据GB/T 13764—1992，采用YG461D型织物透气量仪测试黏合剂涂层前后水刺非织造布的透气率。测试面积20 cm2，试样压差为127 Pa，每种试样测试10次，取平均值。

图4是不同含固量水刺非织造布的透气率直方图。可以看出，随着含固量的增加，非织造布的透气率先增加后减小。当含固量为10%时，少量的黏合剂改变了水刺非织造布的表观结构，使得非织造布的透气率变大;随着含固量的增加，透气率逐渐降低;当含固量达到40%时，由于大量的黏合剂填充进入非织造布中的孔隙，孔径明显减小，使非织造布的透气率有较大幅度的下降。

图4 不同含固量水刺非织造布的透气率

2.2.3 厚度与透气率相关性

图5是水刺非织造布厚度与透气率的二次多项式拟合曲线。可以看出，随着厚度的增加，水刺非织造布的透气率呈下降趋势。当含固量在10%左右时水刺非织造布的厚度最小，透气率最大。

图5 水刺非织造布的厚度与透气率的关系

2.3 黏合剂涂层对力学性能的影响

依据FZ/T 60005—1991，采用YG028-3000型电子强力机进行水刺非织造布试样拉伸强力和伸长率的测定。上升与下降速度为100 mm/min。

2.3.1 拉伸强力

从图6可以看出，水刺非织造布经纬向的拉伸强力随着含固量增加而提高;经向拉伸强力小于纬向拉伸强力，且随着含固量的增加，经纬向拉伸强力的差距越来越小;而当含固量为40%时，经纬向拉伸强力相当，说明黏合剂的添加缩小了经纬向强力的差异，从而使材料更具有各向同性。当含固量在0%～10%范围时，经纬向的拉伸强力上升幅度很小，这是由于此时黏合剂主要存在于纤维之间的缠结处，对纤网只有点的影响;而随着含固量的增加，黏合剂大面积地存在于纤维之间的孔隙中，纤维与纤维之间的束状结构使得黏合剂对水刺非织造布产生了面的影响，从而拉伸强力有了较大的提高。

图6 不同含固量水刺非织造布的拉伸强力

2.3.2 伸长率

图7 不同含固量水刺非织造布的伸长率

由图7可知，未加入黏合剂的水刺非织造布伸长率较大，随着含固量增加，伸长率逐渐减小;经向伸长率小于纬向伸长率，含固量为10%时，经向伸长率与纬向伸长率之间的差值最大，这是由于黏合剂此时存在于纤维之间的缠结点处，分布不均匀。黏合剂的加入增加了纤维与纤维之间的缠结力，使原本纠缠在一起的纤维缠结更加紧密，因此伸长率随着含固量的增加逐渐变小;而当含固量为40%时，其伸长率的降低已趋于平缓，说明断裂的主体逐渐由纤网转移到了黏合剂上。

2.3.3 拉伸强力与伸长率相关性

图8是水刺非织造布拉伸强力与伸长率的二次多项式拟合曲线。由图8可以看出，经纬向的拉伸强力和伸长率的关系都有如下趋势:拉伸强力越大，伸长率越小;但当含固量20%左右时，经纬向伸长率随拉伸强力的变化已经不明显，其值徘徊在一个确定值附近，因此当含固量小于20%时，拉伸强力越大，伸长率越小;但当含固量继续增加，其伸长率不会再因此而减小，而是保持在一个稳定值附近。由此可知，当含固量在20% ～40%之间时，水刺非织造布的拉伸强力和伸长率处于最佳状态。

图8 水刺非织造布拉伸强力与伸长率的拟合曲线

3 结论

(1)含固量的增加会使纤维之间的缠结状态更加稳固，并且使纤网的孔径减小且分布更均匀。含固量过低，会导致黏合剂只在缠结处黏结，影响涂层水刺非织造布孔径分布的均匀性;而含固量过高，黏合剂会堆积在纤网的孔隙中，也会影响涂层水刺非织造布的孔径分布。当含固量在10%～20%之间时，涂层水刺非织造布的孔径分布最均匀。

(2)含固量在10% ～20%之间时，涂层水刺非织造布的厚度较小，透气性较好;含固量过多，会导致涂层水刺非织造布孔径减小，透气性变差。

(3)含固量较小时，涂层水刺非织造布的拉伸强力提高，伸长率降低;随着含固量的增加，拉伸强力及伸长率的变化趋于平缓;当含固量在20%～40%之间时，涂层水刺非织造布的拉伸强力和伸长率最佳。

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The influence of binder on structure and mechanical performance of spunlaced nonwovens

Wang Lu1，Yu Bin1，Zhu Chengyan1，Liu Beiren2and Shi Shubo
(1.Zhejiang Sci-Tech University; 2.Hangzhou Advanced Nonwoven Co.，Ltd.)

Basing on property test，the influence of various coated binder contents on apparent structure and pore distribution and thickness as well as permeability and mechnical performance were analyzed.The results show that by increasing of binder contents on spunlaced nonwovens，the nonwoven fibers eachentangle closely，pore size decreasing and pore distributing uniformly，tensile strength enhancing and elongation decreasing，the mass percentage of binder coated on spunlaced nonwovens being within 10%to 20%，the pore size distributing most uniformly and nonwovens being thinner with higher permeability，and when it being within 20%to 40%，the nonwovens could have excellent tensile strength and elongation.

spunlaced nonwovens，binder coating，structure，mechanical property

TS176.9;TS195.597

A

1004－7093(2010)11－0009－04

2010－04－15;修改稿:2010－07－28

王璐，女，1987年生，在读硕士研究生。主要从事非织造布研究。