热定型工艺对涤纶机织滤布性能的影响

张 雄 李 淳

(大连工业大学纺织轻工学院，大连，116034)

热定型工艺对涤纶机织滤布性能的影响

张 雄 李 淳

(大连工业大学纺织轻工学院，大连，116034)

以大连华隆滤布有限公司织造的涤纶机织滤布为研究对象，探讨热定型工艺对涤纶机织滤布性能的影响。采用二次回归正交设计得出断裂强力、透气性与定型工艺的非线性关系式，并确定该涤纶机织滤布的最佳定型工艺为温度210℃、经向张力100 kN、时间151 s。

机织滤布，热定型，断裂强力，透气性，回归正交设计

近年来，基于有限资源循环利用、新能源开发及节能减排等环保问题的考虑，过滤已进入国民经济、日常生活及环保的各个领域［1］。过滤介质是影响过滤机工作的重要因素，被认为是过滤机的心脏。涤纶机织滤布由于其具有高强力及良好的耐腐蚀性等特点，是目前最常用的过滤介质之一［2］。

热定型是涤纶机织滤布后整理加工的最主要工序。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，使结晶区的大小和结晶度达到一个新的状态，以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，对涤纶机织滤布的使用性能具有极其重要的作用［3］。

渗透性是表征过滤介质过滤性能的重要参数，它决定了滤布的过滤效率和过滤精度，同时也是影响滤饼过滤成功与否的关键。本文采用二次回归正交组合设计，就滤布的热定型工艺对其渗透性、物理机械性能的影响规律进行研究，探讨涤纶机织滤布的最佳工艺，对滤布的生产和选型具有一定的指导意义。

1 试验部分

1.1 试验材料

试验材料为大连华隆滤布有限公司生产的9501涤纶滤布。织物的基本参数如表1所示。

表1 9501涤纶机织滤布的基本参数

1.2 试验方法

1.2.1 织物热定型

仪器:Z958-320型电热丝加热定型机，无锡市永宏轻工机械有限公司;热定型温度:180～220℃;经向张力:80 ～120 kN;热定型时间:131～171 s。

1.2.2 物理机械性能测试

所测试的样品均在温度为(20±2)℃，相对湿度为(60±2)%的环境下恒温24 h调湿后进行测试。

织物断裂强力:采用YG026-500型织物强力机，参照GB/T 3923—1997采用条样法进行测试。

1.2.3 渗透性能测试

透气性:采用YG-461E型数字式透气量仪，参照GB/T 5453—1997进行测试。

2 结果与讨论

2.1 热定型温度对涤纶机织滤布性能的影响

取5组滤布分别在180～220℃定型150 s，每组滤布取10个不同部位测试其断裂强力和透气性后取平均值。图1所示为热定型温度对滤布断裂强力的影响。由图1可以看出，当热定型温度低于210℃时，滤布的断裂强力随热定型温度的升高而提高，主要是因为织物的紧密度随着温度的升高而增大。当温度高于210℃时，滤布的断裂强力随热定型温度的升高而明显下降。这是由于在高温情况下，涤纶分子活动剧烈，特别是在有氧气的条件下，促使分子键裂解加剧而造成断裂。

图1 热定型温度对滤布断裂强力的影响

图2为热定型温度对滤布透气性的影响。由图2可见，随热定型温度的升高，织物的透气量下降明显。这主要是由于织物的经纬密及纱线的直径随着温度的升高而增大，使得织物的透气量明显下降。

图2 热定型温度对滤布透气量的影响

2.2 热定型经向张力对涤纶机织滤布性能的影响

图3 为热定型经向张力对滤布断裂强力的影响。由图3可以看出，滤布的断裂强力随经向张力的增加先升高后下降。这是由于当经向张力小于100 kN时，涤纶纤维在高温条件下重结晶，纤维大分子沿着应力方向调整分子链段的排列状态，给予一定的张力作用，更有利于纤维大分子形成有序的取向状态，促使织物断裂强力提高。当经向张力大于100 kN时，织物的断裂强力随着经向张力的增加而下降。这可能是由于过大的张力使纤维大分子之间的有序排列受到破坏，未能形成整齐的取向和结晶状态。

图3 热定型经向张力对滤布断裂强力的影响

图4为热定型经向张力对滤布透气性的影响。由图4可以看出，随着经向张力的增加，织物的透气量基本上呈递增趋势。这是因为经向张力越大，定型后的织物紧密度越小，致密性越差，所以透气量越大。

图4 热定型经向张力对滤布透气量的影响

2.3 热定型时间对涤纶机织滤布性能的影响

图5 为热定型时间对滤布断裂强力的影响。由图5可以看出，随着热定型时间的增加，滤布的断裂强力呈先上升后下降的趋势。这是因为短时间热定型可以使纤维的分子结构与结晶结构变得紧密，从而使织物的紧度提高，有利于强力的提高。但长时间处于高温条件下定型，涤纶大分子链段一直处于剧烈活动中，使纤维大分子不断断裂，从而加速织物的老化，导致强力损失。

图5 热定型时间对滤布断裂强力的影响

2.4 涤纶机织滤布定型工艺最优化设计实验结果

根据单因子实验结果，确定各因子水平编码表及结构矩阵，见表2。实验结果见表3。

表2 因子水平编码表

表3 实验结果

2.5 方差分析及回归方程显著性检验

根据实验结果可得滤布断裂强力和透气量的方差分析，见表4和表5。

表4 断裂强力的二次回归正交设计的方差分析

表5 透气量的二次回归正交设计的方差分析

根据方差分析的结果，可以认为它们的回归方程在α=0.05水平上显著。

各考察指标的回归方程如表6所示。

表6 各考察指标的回归方程

表6中的回归方程都在α=0.05水平上显著。回归方程分别对各指标x1、x2、x3求偏导并使其为0，可以得出它们的最优设计工艺。综合单因素分析，得到涤纶机织滤布的最佳定型工艺为热定型温度210℃、经向张力100 kN和定型时间151 s。

3 结论

(1)当热定型温度低于210℃时，涤纶机织滤布的断裂强力随温度的升高而增大。当热定型温度高于210℃时，滤布的断裂强力随着温度的升高而减小。随着热定型温度的升高，滤布的透气量下降明显。

(2)在热定型时，给予一定的张力有利于涤纶滤布断裂强力的提高。但张力过大会导致断裂强力下降。而张力越大，滤布的透气量越大。

(3)热定型时间过长会导致滤布的强力下降。

(4)涤纶机织滤布的强力、透气性与定型工艺的预测方程分别为:

断裂强力(kN):

透气量(mm/s):

综合考虑热定型工艺对涤纶机织滤布性能的影响，9501涤纶机织滤布的最佳热定型条件为温度210℃、经向张力100 kN、时间151 s。

［1］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.

［2］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):58-59.

［3］孙慧娟.浅析高温定型对机织过滤布的影响［C］//2009中国过滤用纺织品创新发展论坛论文集.北京:产业用纺织品协会，2009:188-192.

［4］许哗峰，陆云芳，吴旭华.热定型工艺对涤纶短纤维物理机械性能的影响［J］.合成技术及应用，2007，16(2):47-51.

［5］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.

［6］郁崇文，汪军，王新军.工程参数的最优化设计［M］.上海:东华大学出版社，2003:73-101.

The influence of heat-setting on the property of polyester woven filter cloth

Zhang Xiong，Li Chun
(School of Textile Industry，Dalian Polytechnic University)

Based on the polyester woven filter cloth，produced by Dalian Hualong Filter Cloth Company，the influence of heat-setting process on the property was discussed.The nonlinear relationship equations of heat-setting process to breaking strength and permeability were got by using the method of the quadratic orthogonal regression design.The optimum process condition of the polyester woven filter cloth was that the temperature is 210℃，100 kN for the setting tension and 151 s for the time.

woven filter cloth，heat-setting，breaking strength，air permeation，orthogonal regression design

TS195

A

1004－7093(2011)06－0018－04

2010－10－22

张雄，男，1984年生，在读硕士研究生。研究方向为产业用纺织品。