水刺非织造布透气率的影响因素分析

商延航，刘双营

(山东省永信非织造材料有限公司，山东 济南 250299)

随着非织造材料的迅猛发展，水刺非织造工艺技术应用范围也在逐渐拓展。水刺非织造布既可单独做成成品，也能够与其他材料复合使用以改善原材料性能。水刺非织造布具有良好的透气性能，可以应用于多个领域，如卫生巾、纸尿裤、口罩、防护服等产品的表层材料，都逐渐被水刺非织造布替代[1，2]。同时，在汽车内饰、空气过滤等材料上也会用到水刺非织造布，其透气性能对过滤效果有较大的影响。本文通过一系列的对比实验，对水刺非织造布的透气性能进行了探讨分析，对指导生产有着重要的意义。

1 试验材料与设备

试验材料为水刺非织造布。织物的透气性能一般采用透气量仪进行检测，本次试验采用YG461E型数字式透气量仪。所使用的测试标准为GB/T 24218.15—2018《纺织品 非织造布试验方法 第15部分：透气性的测定》。根据本次所测数据的范围情况，设定压差为200 Pa，测试面积为20 cm2。在试验前，先按照GB/T 6529《纺织品 调湿和试验用标准大气》标准对测试的布样进行预处理，在温度(20±0.5)℃，相对湿度(65±2)%的条件下调湿至平衡。

2 试验结果分析

2.1 单位面积质量对透气性能的影响

非织造布的单位面积质量是影响产品透气性能的关键因素之一。图1为不同单位面积质量水刺非织造布透气性测试结果，从图中可知，随着单位面积质量的增高水刺非织造布的透气率呈逐渐下降的趋势，在单位面积质量升高到一定程度时下降趋势趋于平缓。从图中也可以看出在产品单位面积质量低于45 g/m2时，透气率下降较快，这是因为水刺布在单位面积质量达到45 g/m2以上时纤维能够以非常致密的方式进行排列，当单位面积质量小于45 g/m2时，水刺产品布面的均匀性会逐渐变差，如果梳理和水刺工艺控制不合理，布面有时还会出现较为明显的小破洞，造成透气率上升。综上，单位面积质量越高的产品厚度越厚，面密度越大，纤维的排列在水刺缠结作用下越紧密，孔隙越少，对空气的阻挡作用越强。

图1 单位面积质量对透气率的影响

2.2 铺网方式对透气性能的影响

水刺非织造布的铺网方式有两种：直铺和交铺。直铺产品的纤维在梳理机的梳理下，纤维呈纵向排列，只有较少的纤维在杂乱辊或凝聚辊的作用下改变方向，直铺产品所表现出来的效果是纤维纵向平行度高、孔隙较大。交铺产品则是把纤维网按一定角度多次铺网，纤维之间纵横交错，纤网所表现出来的空间结构更为杂乱，纵横纤维的交错使得纤维间的孔隙被分隔得更小更密。一般直铺水刺非织造布的纵横强力比为3.5～5.5，而交铺水刺非织造布为1.0～1.8，纵横向强力基本接近。

选取两组不同单位面积质量、同样涤纶粘胶配比的交铺、直铺产品进行透气率试验，从表1数据中可以看出直铺产品的透气性能更好。

表1 水刺非织造布的透气率

2.3 布面类型对透气性能的影响

平纹(见图2)、提花(见图3)、网孔(见图4)是三种比较常见的水刺非织造布布面，而网孔根据孔眼密度的大小比较常见的有22目和40目产品。

图2 平纹 图3 提花

图4 网孔

通过试验发现，直铺平纹、提花水刺非织造布的透气率并无明显的差异，这说明提花水刺非织造布的整体均匀性与平纹无太大差异，纤维分布比较均匀，而网孔水刺非织造布的透气性有明显上升，这是因为其表面小孔增加了气体的透过性，不同孔径、密度的产品透气性能也有差异，22目产品的孔径要大于40目产品孔径，其空气的通过性更强，透气率较高。

2.4 原料对透气性能的影响

2.4.1涤纶粘胶纤维混合比例对透气率影响

水刺非织造布主要使用的是涤纶和粘胶两种纤维，涤纶纤维的细度为1.56 dtex，粘胶的纤维细度为1.67 dtex。

表2 不同布面类型水刺非织造布的透气率

通过对比单位面积质量同为50 g/m2，但采用不同的粘胶和涤纶混合比例的产品发现，粘胶的含量越高，样布的透气率越低，透气性能越差，这是因为粘胶纤维在生产过程中易梳理，纤网的均匀性优于涤纶纤维，并且粘胶纤维的抗弯能力差、初始模量低，在水刺的作用下更容易被弯曲，多次缠结，由于纤维的弹性小，缠结后不容易回弹，水刺后纤维之间更为紧密。

图5 涤纶粘胶纤维不同混合比例的透气率

2.4.2不同纤维细度对透气性能的影响

纤维细度对水刺非织造布的透气性也有影响，纤维的细度小，在同样的面密度上纤维的根数更多，纤维排列更紧密，孔隙更小，对空气的阻隔力更大，透气性更小。表3是使用不同细度的粘胶纤维的透气率指标，从表中看出随着纤维细度降低，水刺非织造布的透气率变小。

表3 不同纤维细度的水刺非织造布透气率

2.5 轧光厚度对透气性的影响

通过一种轧光机对80 g/m2的水刺非织造布进行轧光处理，不同厚度下透气率变化情况见图6。

从图6可以看出，厚度对产品的透气率影响较为明显，当厚度变小后透气率减小，过滤性能会相应增加，这是因为产品厚度变小后，产品空间结构变得密实，单位体积内的纤维数量增加，纤维排列更紧密，使得透气率降低[3]。

图6 不同轧光厚度下的透气率

图7是水刺非织造布轧光整理后布面的电镜图，从图中可以看出轧光后纤维密度增加，孔径减小，空隙变少，空间结构的致密性有较为明显提升。因此，在实际的生产过程中可通过轧车、水刺工艺控制、后处理轧光等工艺降低产品的厚度，改变产品的透气率。

图7 轧光前后水刺非织造布布面纤维结构图

3 结论

其它条件不变的情况下，水刺非织造布产品的透气率与单位面积质量呈负相关、轧光厚度呈正相关，可通过调整工艺参数或轧光处理降低透气率指标，提高产品的过滤能力；生产工艺的不同，可造成水刺非织造布纤维立体结构形态的差异，从而影响透气率，直铺比交铺产品具有更好的透气性，网孔产品比平纹、提花产品透气率更大，不同网孔目数的产品透气性能也有差异；原材料对产品透气率也有影响，纤维的初始模量影响成布后的空间结构，水刺非织造布的蓬松度越好，透气性越好，纤维的细度越小，纤维越密集，透气率越低。