从各种生产工艺上看,双摸头纺粘法非织造布(SS)由于生产效率高、产品性能优越,尤其在强度和生产成本上是其他非织造布生产工艺所无法比拟的,因此在今后20年里将会获得较快发展,其增长速度将高于其他生产工艺,达到10%左右,到2050年其在非织造布总产量中的比例可能达到或超过50%。
实验操作得出关键数据
现阶段国内大多数纺粘厂生产的SS非织造产品集中在卫生材料这一领域,如果通过添加不同种类的添加剂(柔顺剂、混合剂、粘合剂),实际上纺粘法在土工材料、过滤材料、产业用布、农业用布、包装材料、生活用品等领域市场前景相当广阔,这些领域的新产品开发大有潜力可挖。
据最新资料显示,美国杜邦公司开发的可生物降解的Sorona纤维纺粘产品就添加了Ehude柔顺剂;美国Ason和Eastman公司开发的可生物降解聚酯纺粘产品添加了Wkfie柔顺剂;美国Eastman公司开发的PCT、PBT聚酯纺粘产品添加了Thufsnlfs粘合剂。
原料与仪器
本课题所用的实验试样为SS非织造布,克重为10g/m2、12g/m2、14g/m2、14g/m2(柔软)、14g/m2(超柔)、15g/m2、15g/m2(柔软)、15g/m2(超柔)、17g/m2、18g/m2、19g/m2、19g/m2(柔软)、19g/m2(超柔)、20g/m2、40g/m2。
以上所有的实验原料均来自浙江三象新材料科技有限公司。不同克重的非织造布均是由同一条生产线通过调整喷丝板的喷丝速率和输网帘的速度生产出来的。而柔软和超柔类的非织造布则是通过向生产原料聚丙烯中添加不同比例的柔顺母粒来实现的。
保水率测试
保水率W是非织造布内所含水的重量M2在标准气候条件下(标准温度为20℃,相对湿度为65%)的非织造布重量M0之比。
本实验参照ASTM D2402-01的纺织纤维保水性的试验方法(离心机法)试验标准,在空气温度为20℃、相对湿度为65%的条件下进行测试。
每个样品裁剪出一个10×10的试样,在电子天平上称其干燥重量,记录为M0,然后将其放入500ml的烧杯中,加入300ml的蒸馏水,使试样完全吸水浸泡,1小时后取出试样,用过滤筛网过滤10分钟至不再滴水,然后放在电子天平上称重,记为M1,则保水率W按下式计算:W=M2/M0=(M1-M0)/M0×100%。
透气性测试
打开电源,在触控板上设置压强为13mm水柱高,自动换孔径;将要测试的布料放到压板下;用力按下压板直到压板锁死,记录触控板上的透气量数值;实验完毕后关闭电源。
耐磨性测试
将实验材料剪出6个直径为140mm和50mm的圆形布料;将布料分别加持到实验仪器的凹槽内,插入试样重锤,盖上运动导板;设置好实验次数60次;打开电源,按红色的开始键,设备开始运转;实验结束后,关闭电源,取出直径为10cm的布料仔细观察摩擦面的起球数目并做相关记录。
数据分析确定最佳工艺
普通SS纺粘非织造布的拉伸断裂强力从10g到40g时,纵向拉伸断裂强力从21.66N/5cm增加到93.32N/5cm,断裂伸长率则从69.1%增加到97.72%,横向断裂强力从7.96N/5cm增加至58.68N/5cm,横向伸长率从60.48%增加为90.3%。随着克重的增加,试样的力学性能也明显增加;随着克重的增加,透气性会发生明显的降低。10g普通的SS纺粘非织造布的透气率为6323L/m2·pa。而当克重为40g时,透气性降为1469L/m2·pa,因此克重超过20g的SS非织造布已经不适合做为卫材使用。
从图1中可以看出来克重从10g到40g的SS纺粘非织造布的保水率并没有明显的变化,都在400%左右,有较好的保水透湿率。原因主要是原料SS的纺粘非织造布主要用于卫材用途,而普通与柔软、超柔的SS纺粘非织造布的保水率也没有明显的变化。
从图3中可以看出来随着克重的逐渐提升,透气性虽然有一点波动,但是总的趋势是减少的,10g的SS纺粘非织造布使用的是孔径为16mm的测量仪,透气性为6323L/m2·pa;而当克重达到40g时,则选用孔径为12mm测量仪,此时透气量降为1469L/m2·pa。图3是普通与柔软、超柔SS纺粘非织造布的透气性变化,可见普通、柔软、超柔的透气量几乎没有太大的变化。原因是超柔和柔软类的SS纺粘非织造布仅仅是加入了柔顺剂,纤维细丝的直径没有变化,克重相同时单位面积内的纤维细丝也大致相同,因此对风的阻碍效果并没有明显改变,因此透气性基本一致。
因为实验原料是卫材用的SS纺粘非织造布,因此耐磨起球性测试非常重要,在试验中用的仪器是马丁代尔耐磨试验仪,采用改型马丁代尔法。在试验中,主要采取肉眼目测的方法来评定耐磨的等级。
在图5中,SS纺粘非织造布的克重越来越大,布的厚度也越来越大,在耐磨性测试中,随着布克重的提高,起球数目并没有明显的提升。因为在实验原料中SS纺粘非织造布的加固方式为热轧,非织造布的表面经热处理后的表面结构式并没有发生变化,因此在耐磨起球的测试中,起球数目相差不多。而图6是普通与柔软、超柔的同克重的相互比较,在该图表中可以看出来,柔软和超柔的起球数要小于普通的SS纺粘非织造布。在加入柔顺剂后,改变了纤维细丝的外观结构,使其顺滑,减少了摩擦系数,使起球数目也减少。
本实验中原料有普通、柔软、超柔3种类型,柔软和超柔类的SS纺粘非织造布是在生产原料中加入一定比例的柔顺剂生产出来的,柔软和超柔类的SS纺粘非织造布的手感比普通的SS纺粘非织造布更为柔滑,更适合做卫材。在力学性能的对比上,柔软和超柔的SS纺粘非织造布和普通类基本没有差别,14g普通的纵向断裂强力为26.42N/5cm,柔软类的为26.8N/5cm,超柔类的为26.8N/5cm;伸长率也无明显变化,透气性分别为4967L/m2·pa,5026L/m2·pa,4688L/m2·pa,相差不大。与普通类相比,柔软和超柔的SS纺粘非织造布摩擦起球数有明显减少,因此相比较而言,柔软和超柔类SS纺粘非织造布更适合于应用在卫材领域。
在保水率测试性能中,样品的保水性能较好。随着克重的变化,保水率没有明显变化,普通、柔软、超柔类的也没有明显变化。