工艺参数对丙纶非织造布机械性能的影响分析

王剑英,何佳佳,于立莹,郑 巧

(浙江方圆检测集团股份有限公司,浙江 杭州310013)

聚丙烯纤维因其轻质、耐磨、耐腐蚀、耐霉变等优异性能[1],作为非织造布材料应用范围广泛[2],常应用于土工布、过滤材料、家具材料等领域[3-8]。纺粘工艺作为一种非织造布的常见生产方法,相对其他工艺生产的非织造布,纺粘法非织造布机械性能更为优异[9],故纺粘非织造布在产业用纺织品中占有较大的比重[10-14]。本文研究了工艺参数对产品机械性能的影响,以期获得性能更为优越的丙纶纺粘非织造布。

1 试验部分

1.1 样品

通过纺粘法工艺制备了8种不同工艺参数的聚丙烯纺粘非织造布试样,制备过程中,计量泵速度为22 r/min、螺杆温度为208 ℃、箱体温度200 ℃,对冷风温度、抽吸风量2个工艺参数分别设置不同的数值制备单位面积质量为70 g/m2的丙纶纺粘非织造布。

1.2 仪器

英斯特朗(INSTRON)5566型强力机。

1.3 测试步骤

1.3.1 拉伸性能测试

参照标准ISO 9073-3-1989《纺织品 非织造布试验方法 第3部分:断裂强度和伸长的测定》进行试样拉伸性能的测试,测试隔距为100 mm,拉伸速度为100 mm/min,横向与纵向各测试5次,并取平均值。

1.3.2 撕裂性能测试

参照标准JIS L1096:2010《织物和针织物的试验方法》中撕裂强力测试方法的单舌法,沿非织造布横向和纵向各测试5次,并取平均值。

2 结果与分析

2.1 冷风温度对丙纶非织造布机械性能的影响

从图1与图2可以发现,冷风温度对丙纶纺粘非织造布的拉伸性能有明显影响。冷风温度的变化对丙纶非织造布的拉伸强力影响明显,在设定的冷风温度变动范围内,丙纶非织造布纵向和横向拉伸强力的最大与最小值的差值比均超过15%,且在试验设定的冷风温度范围内,纵向与横向拉伸强力均呈现随着冷风温度升高其强力增加的趋势,这是由于丝束从喷丝板喷出后冷却过程中冷风温度高,丝束未完全冷却成型,在后续拉伸过程中有利于丝束中大分子趋于规整,取向度提高,纤维的强力得到提升,在非织造布层面表现为拉伸强力的提高；其次在试验设定的冷风温度范围内,丙纶非织造布纵向与横向拉伸断裂伸长率随着冷风温度的增加均呈现下降的趋势,这是由于随着温度增加,非织造布中纤维大分子取向度增加导致断裂伸长率降低。

图1 冷风温度对丙纶非织造布拉伸强力的影响

冷风温度对丙纶非织造布的撕裂强力的影响显著,从图3可以看出在试验设定的温度范围内,丙纶非织造布纵向撕裂强力的最大值与最小值的差值比为16.6%,横向撕裂强力的最大与最小值的差值比甚至超过30%达到34.4%,这都表明冷风温度对丙纶非织造布的影响十分明显,另外从图3中可发现在试验设定温度范围内,丙纶非织造布的纵向和横向撕裂强力均随冷风温度提高呈现出撕裂强力增强的趋势。出现此试验结果与趋势,是由于随着冷风温度增加,丙纶纤维取向度增加,强力得到提升,从而使得撕裂强力增加。

图2 冷风温度对丙纶非织造布拉伸断裂伸长率的影响

图3 冷风温度对丙纶非织造布撕裂强力的影响

2.2 抽吸风量对丙纶非织造布机械性能的影响

从图4与图5可以发现,丙纶纺粘非织造布的纵向和横向拉伸强力随着抽吸风量的增加均呈现上升的趋势,而丙纶非织造布拉伸断裂伸长率则相反,其纵向和横向断裂伸长率均随抽吸风量增加而下降。这是由于抽吸风量主要是影响丙纶纤维的二次牵伸作用,随着抽吸风量的增加,丙纶纤维牵伸比更大,使得丙纶纤维的取向度与结晶度均增加,从而使得非织造布的强力增加断裂伸长率下降。图6中丙纶非织造布的纵向与横向撕裂强力均随抽吸风量的增加而呈现上升趋势,也是由于此原因所致。

3 结论

(1)冷风温度与抽吸风量对丙纶非织造布的机械性能影响明显。

图4 抽吸风量对丙纶非织造布拉伸强力的影响

图5 抽吸风量对丙纶非织造布拉伸断裂伸长率的影响

图6 抽吸风量对丙纶非织造布撕裂强力的影响

(2)丙纶非织造布拉伸强力随冷风温度增加呈现上升趋势,断裂伸长率呈现下降趋势,撕裂强力随冷风温度增加而增加。

(3)丙纶非织造布拉伸强力随抽吸风量增加呈现上升趋势,断裂伸长率呈现下降趋势,撕裂强力随冷风温度增加而增加。