热轧工艺对针刺清洁抹布基布性能的影响

云高杰 焦晓宁

(天津工业大学改性与功能纤维天津市重点实验室，天津，300160)

热轧工艺对针刺清洁抹布基布性能的影响

云高杰 焦晓宁

(天津工业大学改性与功能纤维天津市重点实验室，天津，300160)

研究了热轧工艺对针刺清洁抹布基布性能的影响。经热轧定型后的针刺基布，其柔软度、透气性和吸水率均有一定程度的下降。结果表明:混合比为70:30的粘胶纤维/涤纶针刺基布在温度180℃、时间30 s和60 s的条件下进行热轧处理，其性能指标能够达到清洁抹布的要求。

热轧工艺，针刺清洁抹布，性能

清洁抹布是人们日常生活中不可缺少的卫生用品之一。由于非织造产品结构较松，纤维间的微孔隙多，所制成的清洁抹布具有擦拭效果好、去污纳污能力强、柔软性好及成本较低等优点，因此非织造清洁抹布在清洁用品市场中的份额越来越大。

非织造清洁抹布基布的生产工艺主要采用水刺、针刺等方法［1-2］，采用水刺法生产的抹布凭借出色的擦拭效果和手感柔软占据较大市场份额，但成本相对较高;采用针刺法加固的抹布吸水去污能力强、柔软性能好、成本相对低廉，但缺点是刺针来回穿刺会损伤纤维，产品易掉毛掉绒，从而造成擦拭过程中的再污染。在实际生产中，人们往往采用热处理工艺和后整理工艺来固定针刺基布表面所产生的毛羽。

热轧工艺是热塑性纤维染整加工的工序之一［3-4］。非织造布热轧的目的是使其表面毛羽在一定的压力下产生倒伏，在一定温度下消除非织造布表层热塑性纤维的应力，并通过局部调整纤维的微细结构，使之建立更加稳定的形态，从而提高基布产品强力和增强表面纤维的缠结牢度，有利于减少毛羽量。在保持合适的柔软性和吸液率的条件下，选择合理的热轧工艺不但有助于提高清洁抹布的耐磨性能和强力，而且能减少针刺非织造基布表层毛羽量，从而使清洁抹布在擦拭过程中不掉绒不掉渣。热轧工艺对清洁抹布擦拭性能的提高具有不可忽视的作用。

本文研究了热轧温度和热轧时间对针刺清洁抹布基布柔软性、透气性和吸水率的影响，对热轧工艺进行优化，在满足上述性能的情况下，尽量减少基布表面的毛羽和短绒。

1 试验

1.1 原材料选择

用于生产清洁抹布的纤维原料有多种，常用的有粘胶、棉、木浆等高吸湿性纤维素纤维，并混用涤纶、锦纶等化纤以增加其强度［5-6］。粘胶纤维可降解、无污染、吸湿性好，但湿强度较小;涤纶干湿强力高、耐磨性好、价格低，两者混用可以使抹布在湿态时也能满足使用要求。

本试验选用粘胶纤维与涤纶混合(混合比70/30)针刺基布，基布厚度1.7 mm，面密度185 g/m2。

1.2 温度和时间参数选择

考虑到原料、工艺以及产品的要求［7-8］，本试验温度选用 180、190、200和210℃，时间选用 30、60和90 s，压力选用固定值3 MPa。

1.3 热轧设备

热轧机采用Y/TD 71-45A塑料制品液压机。

1.4 试样性能测试

依据GB/T 18318—2001标准，使用斜面悬臂法测量织物抗弯刚度;依据GB/T 5453—1997标准，使用YG461型织物中压透气仪测试其透气性;依据FZ/T 64012.2—2001标准，测试试样的吸水率。

2 结果与分析

试验用针刺基布在热处理前表面毛羽较多，在擦拭过程中极易掉毛，从而在擦拭物表面形成再次污染。经测量，该基布的抗弯刚度为1.23 cN·cm，透气量为575 L/(m2·s)，吸水率为900%。

试样分别在180、190、200和210℃温度下进行热处理，在3 MPa压力下分别定型30、60和90 s，测试试样的抗弯刚度、透气量和吸水率。

从测试结果可以看出，基布的柔软度、透气性和吸水率经热轧定型后都有一定程度的下降，说明热轧定型工序在一定压力下会使蓬松的非织造布变得相对密实，从而有利于基布表面毛羽倒伏，并在适当温度和时间下使毛羽固定，达到减少表面绒毛的目的。

2.1 柔软性

良好的柔软性能是清洁抹布必须具备的性能。抗弯刚度是表征织物刚柔性的直接指标，抗弯刚度越大，织物越刚硬;反之，织物则越柔软。试样经热轧后，其抗弯刚度与热轧定型时间和温度相关的变化趋势如图1所示。

图1 在不同热轧温度和时间下基布的抗弯刚度

从图1可看出，随着热轧温度的升高，基布的抗弯刚度逐渐增大，说明热轧温度升高会使基布柔软性变差;在200℃以下时，基布抗弯刚度随着热轧时间的延长而增大，说明热轧时间延长会增加基布硬挺度，但在200℃以上时，热轧时间90 s试样的柔软性比热轧时间60 s的试样好。

这是因为在针刺加工过程中由于刺针的上下穿刺而使纤维发生位移，非织造布内部纤维会存在一定的内应力［9］。在一定温度和压力作用下，基布中的涤纶发生形变，消除部分应力，随着热轧温度的提高，消除的应力愈大，定型效果愈好;但热轧温度过高，会造成针刺基布中粘胶纤维发黄，严重时基布出现焦硬脆损情况。热轧时间短会使定型效果难以保持，一旦基布离开定型环境后会重新回到原来状态;但热轧时间过长会造成基布表面出现手感发硬、泛黄等问题。一般热轧温度高，其热轧时间就应该偏短。在热轧温度为180和190℃时，其热轧时间以60 s为宜;热轧温度为200和210℃时，热轧时间选为30 s较为合适。

2.2 透气性能

针刺基布的透气性可用一定压力下单位时间通过的透气量来评价，透气量越大其透气性能越好，反之透气性不好。图2显示，在相同热轧时间下，随着热轧温度升高其透气量有减小的趋势;在同一热轧温度下，随着热轧时间的延长其透气量减小。

图2 在不同热轧温度和时间下基布的透气量

透气性降低主要是由于在一定压力下基布厚度会变薄，蓬松性变差，单位体积内纤维数增多，孔隙率变小，基布结构更为密实，这都不利于基布的透气性。在相同热轧时间内，热轧温度越高则基布中的涤纶热收缩率越大，即在一定空间内的纤维数量增多，因此非织造布透气性降低;在相同热轧温度时，若热轧时间长，收缩率也相应变大，透气性变差。此外，在一定温度和时间条件下热轧定型时，涤纶还会出现由纤维尾端和纤维纠缠所形成的斑点，斑点的产生也会影响基布的透气性。

2.3 吸水率

清洁抹布在擦拭过程中要求具有良好的吸水性，吸水率是清洁抹布产品重要质量指标之一。图3显示，针刺基布在热轧工艺处理时，随热轧温度的升高基布的吸水率有降低的趋势。

图3 在不同热轧温度和时间下基布的吸水率

针刺基布吸水率随热轧温度的升高而降低，主要原因是基布表面的毛细结构在热轧时遭到破坏。热轧使基布厚度变薄，结构变得紧密，内部孔隙受到压缩，保水空间变小，吸水率有一定的下降，但是在热轧温度180和190℃下，热轧时间在30和60 s时吸水率仍能达到400%，能够满足制作擦拭抹布的要求。

3 结论

针刺清洁抹布基布通过热轧工序后，其柔软度、透气性和吸水率与热轧前相比有一定的下降。但在热轧温度180℃，热轧时间为30和60 s时，针刺基布的柔软性、透气量和吸水率能够达到抹布要求。在针刺清洁抹布的实际生产中，基布表面的毛羽问题还可通过涂层、浸渍等后整理工序来解决，但基布若先经热轧工艺处理，在一定程度上能减少后整理工序整理剂的使用量，从而能降低生产成本。

［1］陈运能，周罗庆.家用清洁布性能研究［J］.产业用纺织品，1999，17(6):24-26.

［2］刘菁，刘记华.产业用清洁布［J］.产业用纺织品，2002，20(2):42-43.

［3］郭秉臣.非织造布学［M］.北京:中国纺织出版社，2002.

［4］姚穆，周锦芳.纺织材料学［M］.2版.北京:中国纺织出版社，2000.

［5］朱远胜.纺粘/水刺电子无尘擦拭布的开发［J］.产业用纺织品，2004，22(1):42-44.

［6］杨晓伟，陈龙敏.工业无尘擦布的开发［J］.产业用纺织品，2002，20(5):7-9.

［7］于伟东.纺织材料学［M］.北京:中国纺织出版社，2006.

［8］陈维国，张娜.PTT织物的热定型加工性能［J］.纺织学报，2007，28(8):66-68.

［9］齐鲁.涤纶长丝织物热定形后纤维的力学性能［J］.纺织学报，1996，17(6):13-16.

The effect of hot calender process on the properties of needle punched wipe substrate

Yun Gaojie，Jiao Xiaoning
(Tianjin Key Laboratory of Fiber Modification and Functional Fiber)

The effect of hot calender process on properties of needle punched wipe substrate was studied.By hot calender procesing，softness，air permeability and absorbency of the wipe substrate would decrease.The results shows that the properties of the viscose/polyester(70/30)needle punched nonwovens could meet the requirements of wipe substrate，when the temperature of hot calender process is 180℃and the processing time is for 30 s or 60 s.

hot calendering technique，needle punched wipe substrate，property

TS174.6

A

1004－7093(2010)03－0023－03

2009－08－05;修改稿:2009－12－06

云高杰，男，1985年生，在读硕士研究生。主要研究方向为非织造功能材料。