热定型工艺对斜纹涤纶机织滤布透气性能的影响

张 雄, 李 淳, 杨 丽 芳

(1.大连工业大学 纺织轻工学院, 辽宁 大连 116034;2.辽宁天维纺织研究建筑设计有限公司, 辽宁 沈阳 110016)

0 引 言

过滤介质是过滤设备的心脏部件,决定着分离产品的质量、效率和成本等关键要素[1]。机织涤纶过滤介质的渗透性是决定滤布过滤性能的重要参数,也是影响过滤的关键[2]。热定型整理是涤纶机织滤布必不可少的工序,它通过消除织造过程中产生的内应力,调整涤纶纤维的微细结构,使之建立更加稳定的形态,提高纤维的取向度和结晶度,来保证涤纶机织滤布在后加工和使用过程中的物理机械性能和过滤性能[3-4]。目前,对机织织物的渗透性研究仅限于织物的组织结构、厚度、纱线的细度、捻度等织造工艺,还未有人从热定型工艺对涤纶机织滤布渗透性的影响进行研究。斜纹涤纶机织滤布由于其良好的强度和过滤效率,通道不堵塞,广泛应用于制药、食品行业,但是制药、食品对滤布要求良好的过滤精度。透气性是表征滤布渗透性的重要指标,本文就滤布的热定型工艺对斜纹涤纶机织滤布的透气性能的影响进行探讨,研究结果对斜纹机织滤布的生产和选型具有一定的指导意义。

1 试 验

1.1 材 料

大连华隆滤布有限公司织造的不同经纬密的斜纹涤纶长丝机织滤布,规格指标见表1。

表1 涤纶机织滤布的基本指标

1.2 仪 器

Z958-320型电热丝加热定型机,YG-461E型数字式透气量仪。

1.3 方 法

1.3.1 织物热定型

由于机织滤布比一般的服用织物较为厚密,工厂对涤纶机织滤布的定型工艺上一般采用较高的定型温度和较长的定型时间,让热量有足够的时间均匀地渗透到织物纤维内部,从而达到最佳的定型效果。根据工厂实践,本试验采用定型温度为180～220 ℃,定型时间为120～170 s,测试并讨论定型后涤纶机织滤布的透气量的变化。

1.3.2 测试指标与方法

所测试的试样均在温度(20±2) ℃、相对湿度(60±2)%恒温24 h调湿后进行测试。

透气性:参照GB/T 5453—1997进行测试。

2 结果与讨论

2.1 热定型对涤纶机织滤布结构的影响

取5种不同经纬密度、不同紧度的斜纹涤纶机织滤布在200 ℃定型150 s,分别测试各规格滤布定型前后的透气量、经纬密及干热收缩率,试验结果见表2。由表2可见,随着涤纶滤布经纬密、紧度的增加,透气量明显下降。这是由于织物的透气量和织物的覆盖系数和孔隙率有很大的关系,经纬密越大的织物越丰满,孔隙率越小,所以经纬密越大的织物透气量越小。经纬密越小的织物定型后经纬密变化、面积收缩率明显要大于经纬密大的织物,这是由于随着织物经纬密的增加,定型时纱线的收缩相对减小,织物的收缩率也相对降低。

表2 热定型对涤纶机织滤布结构的影响

2.2 热定型温度对斜纹机织滤布透气性的影响

由图1可见,随着温度的升高,织物透气量下降明显。这主要是由于织物的经纬密、紧度及纱线的直径随温度升高而增大,使得织物的透气量明显下降。而且随着温度的升高,经纬密、紧度越小的织物,透气量下降得越明显。这是因为紧度越小的织物随温度的升高其经纬向收缩越大,面积收缩率越大。而织物的经纬密和紧度是决定织物透气性的主要因素。所以经纬密度越小、紧度越小的织物受热定型温度的影响越大。

图1 热定型温度对涤纶机织滤布透气性的影响

Fig.1 Influence of heat-setting temperature on the air permeation of filter cloth

2.3 热定型时间对斜纹机织滤布透气性的影响

将5种涤纶机织滤布分别定型120～160 s,不同地方各取10块测透气量取平均值,不同定型时间对涤纶滤布透气量的影响如图2所示。由图2可知,定型时间对涤纶机织滤布透气性的影响要小于定型温度对涤纶机织滤布透气性的影响。

Fig.2 Influence of heat-setting time on the air permeation of filter cloth

从整体上看随着定型时间的延长织物的透气量呈下降的趋势。织物在定型时间小于140 s,随着定型时间的增加透气量下降明显。定型时间超过150 s,透气量几乎没有变化。

2.4 涤纶机织滤布热定型工艺最优化设计及数据处理

根据单因子试验结果,选择工厂最常用的斜纹机织滤布作热定型工艺优化设计,确定各因子水平编码如表3所示,试验方案及数据处理见表4。由表4的计算可得回归方程,经整理得:

y=53.189-8.579x1-4.387x2+

表3 因子水平编码表

表4 试验方案及数据处理

2.5 方差分析及回归方程显著性检验

根据试验结果得斜纹机织滤布的透气量的方差分析见表5。通过表5的方差分析可以认为回归方程在α=0.25水平上显著。对回归方程分别就x1、x2求偏导,解二元一次方程最后得出,当定型温度为212 ℃、定型时间为143 s时透气量达到极小值。

表5 回归方程的方差分析表

3 结 论

[1] 丁启圣. 机织布非织造布等在分离领域中的应用[C]. 2009中国过滤用纺织品创新发展论坛, 2009.

[2] 王唯一,丁启圣. 过滤介质及其选用[M]. 北京:中国纺织出版社, 2008:86-109.

[3] 于华,李淳. 机织过滤布的透气性研究[J]. 产业用纺织品, 1996, 14(6):20-23.

[4] 吴坚,汪德璜,李淳,等. 涤纶长丝滤布热收缩性能的研究[J]. 大连轻工业学院学报, 1997, 16(1):58-63.

(WU Jian, WANG Dehuang, LI Chun, et al. Thermal contractibility of polyester filter fabrics[J]. Journal of Dalian Institute of Light Industry, 1997, 16(1):58-63.)