等离子体处理对纺粘法热轧非织造布性能的影响

2016-05-10吴惠英刘尚楠

纺织科学与工程学报 2016年2期

关键词：吸湿性织造布等离子体

吴惠英，刘尚楠

(1. 苏州经贸职业技术学院，江苏苏州 215009； 2. 苏州华碧微科检测技术有限公司，江苏苏州 215007)

等离子体处理对纺粘法热轧非织造布性能的影响

吴惠英1，刘尚楠2

(1. 苏州经贸职业技术学院，江苏苏州 215009； 2. 苏州华碧微科检测技术有限公司，江苏苏州 215007)

摘要：利用等离子体处理技术对纺粘法热轧非织造布进行处理，研究不同作用时间、压强和反应功率对非织造布吸湿性和力学性能的影响。实验表明：经过等离子体处理后，非织造布中的纤维受到等离子体粒子的刻蚀，纤维表面变得粗糙，随着作用时间、压强及反应功率的增加，织物的吸湿性有不同程度的提高，而织物力学性能的变化较小。

关键词：等离子体非织造布吸湿性力学性能

相对传统纺织品来说，非织造布以其独特的结构、流程短、成本低的优势目前已迅速渗入到很大应用领域。然而，非织造布所用原料多为疏水性合成纤维，在使用过程中会出现吸湿性差等问题，影响其服用舒适性[1]。等离子体技术是通过等离子体内的能量或高能粒子，对纺织材料产生加热、刻蚀、自由基反应等复杂的物理化学反应而对其进行表面改性[2]。这个过程使纤维表面大分子链断裂，从而使纤维受到等离子体粒子的刻蚀，表面产生粗糙的凹坑，使织物表面的吸湿性和粘着性增强，对材料的改性具有独特的效果[3]，该方法具有环保、高效、成本低、适用性广等特点。本文采用等离子体对纺粘法热轧非织造布进行处理，探讨等离子体对非织造布吸湿性能的影响。

1织物规格

利用Model LLY.27 纤维细度分析仪测试纤维的直径；利用FA2104S型电子天平测试织物平方米克重；利用YG141型织物厚度仪测试织物厚度，织物基本参数如表1所示。

表1　织物基本参数表

2实验方法

2.1等离子体处理非织造布

采用HD-1A型等离子体处理仪对非织造布进行处理，将材料剪成适当大小，置于等离子体处理仪真空反应室内，启动抽气装置，将反应室内抽至本体真空；通入氧气，再将反应室内抽至本体真空；之后调节氧气进气量，使反应室内气体压强升至设定值，开始反应。通过调整处理时间、反应功率以及反应压强对非织造布进行处理。

2.2非织造布吸湿性能测试

芯吸是液态水在毛细管中液气界面，采用LFY-215型织物毛细效应测定仪测试织物吸湿性。根据 FZ/T 01071-2008《纺织品毛细效应试验方法》进行，分别测试5min、10min、15min、20min、25min、30min时的芯吸高度。实验试样裁剪成长为20cm、宽为2.5cm，测试环境：标准大气条件，相对湿度为65±5%，测试温度分别设定为25±2℃。

2.3非织造布力学性能测试

根据非织造布的测试标准GB/T 24218.2-2009《纺织品非织造布测试方法第3部分：断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)》对样品拉伸性能进行测量。采用YG 065H型电子织物强力机，试样宽度100mm，长度200mm，夹持距离设定为100mm，拉伸速度100mm/min，预加张力0.2N，每块样品测试5次，取平均值。

3 结果与分析

3.1纺粘法热轧非织造布的结构特点

纺粘法非织造技术是利用熔融纺丝成网原理，将高聚合物高温下软化熔融后经螺杆挤压机挤压，从喷丝孔挤出的细丝再进入空气中冷却、牵伸、铺叠成网的过程[4]，该方法具有生产流程短、加工效率高、适应大规模生产且成本低的特点[5]。本文采用的纺粘法热轧非织造布利用聚丙烯纤维具有低熔点的特性，将其加热至一定温度时，非晶区的纤维大分子链构象发生变化，整个大分子链相互滑移即热熔纤维软化、熔融，发生粘性流动。在热轧点处纤维发生粘连，在其他位置纤维仍为相对松散状态，如图1所示。当纤维经过粘合后冷却，使纤网转变为尺寸温度的结构[6]，粘合点越多，纤维间的粘连越多，产品越密实。

图1　热轧非织造布的结构

3.2等离子体处理对非织造布吸湿性的影响

3.2.1处理时间对非织造布吸湿性的影响

本文所用非织造布在未经等离子体处理时测试30min内的最大芯吸高度只有1.87cm，研究不同处理条件下织物的芯吸高度的变化以反映织物的吸湿性变化。设定压强为30Pa、处理功率为90W，比较不同处理时间对非织造布吸湿性能的影响，如图2所示。采用等离子体处理对非织造布进行表面改性后，纤网中的纤维由于受到粒子的攻击后表面粗糙度增加，增加了纤维的吸湿性。由图2可知，较短的作用时间对织物的吸湿性改善有一定的局限性，但随着处理时间的延长，处理240s后织物的芯吸高度较处理30s增加50%以上，这说明处理时间对非织造布吸湿性的改善有显著作用。

图2　处理时间对非织造布吸湿性的影响

3.2.2压强对非织造布吸湿性的影响

设定处理时间为60s、处理功率为90W，比较不同处理压强对非织造布的吸湿性能的影响，如图3所示。气体压强较小时，被电离的等离子体高能粒子数量较少，纤维表面发生的刻蚀作用较小；随着气体压强的增大，对纤维表面的作用增强。但当压强继续增加时，各粒子的平均能量降低，电子不足以积累起电离所需的能量，使真正被电离的活性离子数减少，因此，当气体压强增加至35 Pa时织物的芯吸高度有所降低[7]。

图3　压强对非织造布吸湿性的影响

3.2.3反应功率对非织造布吸湿性的影响

设定处理时间为60s、压强为30Pa，比较不同反应功率对非织造布的吸湿性能的影响，如图4所示，随着反应功率的增加，织物的芯吸高度呈现不断增加的趋势。

图4　反应功率对非织造布吸湿性的影响

3.3等离子体处理对非织造布力学性能的影响

纺粘法非织造布的结构随织物的厚度、平方米克重的增加而紧密、厚实，纤维间相互缠结、抱合，使得纺粘法非织造布断裂时需要更大的外力作用。比较在压强(30Pa)、处理功率(90W)一定的条件下，不同处理时间对非织造布力学性能的影响，测试结果如表2所示。经过等离子体处理后，织物的力学性能变化不明显，处理240s后，断裂强力有小幅度下降，说明等离子体处理对非织造布的力学性能影响较小。