吳惠英，劉尚楠

(1. 蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇蘇州 215009； 2. 蘇州華碧微科檢測(cè)技術(shù)有限公司，江蘇蘇州 215007)

?

等離子體處理對(duì)紡粘法熱軋非織造布性能的影響

吳惠英1，劉尚楠2

(1. 蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇蘇州 215009； 2. 蘇州華碧微科檢測(cè)技術(shù)有限公司，江蘇蘇州 215007)

摘要：利用等離子體處理技術(shù)對(duì)紡粘法熱軋非織造布進(jìn)行處理，研究不同作用時(shí)間、壓強(qiáng)和反應(yīng)功率對(duì)非織造布吸濕性和力學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明：經(jīng)過等離子體處理后，非織造布中的纖維受到等離子體粒子的刻蝕，纖維表面變得粗糙，隨著作用時(shí)間、壓強(qiáng)及反應(yīng)功率的增加，織物的吸濕性有不同程度的提高，而織物力學(xué)性能的變化較小。

關(guān)鍵詞：等離子體非織造布吸濕性力學(xué)性能

相對(duì)傳統(tǒng)紡織品來說，非織造布以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、流程短、成本低的優(yōu)勢(shì)目前已迅速滲入到很大應(yīng)用領(lǐng)域。然而，非織造布所用原料多為疏水性合成纖維，在使用過程中會(huì)出現(xiàn)吸濕性差等問題，影響其服用舒適性[1]。等離子體技術(shù)是通過等離子體內(nèi)的能量或高能粒子，對(duì)紡織材料產(chǎn)生加熱、刻蝕、自由基反應(yīng)等復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)而對(duì)其進(jìn)行表面改性[2]。這個(gè)過程使纖維表面大分子鏈斷裂，從而使纖維受到等離子體粒子的刻蝕，表面產(chǎn)生粗糙的凹坑，使織物表面的吸濕性和粘著性增強(qiáng)，對(duì)材料的改性具有獨(dú)特的效果[3]，該方法具有環(huán)保、高效、成本低、適用性廣等特點(diǎn)。本文采用等離子體對(duì)紡粘法熱軋非織造布進(jìn)行處理，探討等離子體對(duì)非織造布吸濕性能的影響。

1織物規(guī)格

利用Model LLY.27 纖維細(xì)度分析儀測(cè)試?yán)w維的直徑；利用FA2104S型電子天平測(cè)試織物平方米克重；利用YG141型織物厚度儀測(cè)試織物厚度，織物基本參數(shù)如表1所示。

表1　織物基本參數(shù)表

2實(shí)驗(yàn)方法

2.1等離子體處理非織造布

采用HD-1A型等離子體處理儀對(duì)非織造布進(jìn)行處理，將材料剪成適當(dāng)大小，置于等離子體處理儀真空反應(yīng)室內(nèi)，啟動(dòng)抽氣裝置，將反應(yīng)室內(nèi)抽至本體真空；通入氧氣，再將反應(yīng)室內(nèi)抽至本體真空；之后調(diào)節(jié)氧氣進(jìn)氣量，使反應(yīng)室內(nèi)氣體壓強(qiáng)升至設(shè)定值，開始反應(yīng)。通過調(diào)整處理時(shí)間、反應(yīng)功率以及反應(yīng)壓強(qiáng)對(duì)非織造布進(jìn)行處理。

2.2非織造布吸濕性能測(cè)試

芯吸是液態(tài)水在毛細(xì)管中液氣界面，采用LFY-215型織物毛細(xì)效應(yīng)測(cè)定儀測(cè)試織物吸濕性。根據(jù) FZ/T 01071-2008《紡織品毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法》進(jìn)行，分別測(cè)試5min、10min、15min、20min、25min、30min時(shí)的芯吸高度。實(shí)驗(yàn)試樣裁剪成長(zhǎng)為20cm、寬為2.5cm，測(cè)試環(huán)境：標(biāo)準(zhǔn)大氣條件，相對(duì)濕度為65±5%，測(cè)試溫度分別設(shè)定為25±2℃。

2.3非織造布力學(xué)性能測(cè)試

根據(jù)非織造布的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB/T 24218.2-2009《紡織品非織造布測(cè)試方法第3部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定(條樣法)》對(duì)樣品拉伸性能進(jìn)行測(cè)量。采用YG 065H型電子織物強(qiáng)力機(jī)，試樣寬度100mm，長(zhǎng)度200mm，夾持距離設(shè)定為100mm，拉伸速度100mm/min，預(yù)加張力0.2N，每塊樣品測(cè)試5次，取平均值。

3 結(jié)果與分析

3.1紡粘法熱軋非織造布的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

紡粘法非織造技術(shù)是利用熔融紡絲成網(wǎng)原理，將高聚合物高溫下軟化熔融后經(jīng)螺桿擠壓機(jī)擠壓，從噴絲孔擠出的細(xì)絲再進(jìn)入空氣中冷卻、牽伸、鋪疊成網(wǎng)的過程[4]，該方法具有生產(chǎn)流程短、加工效率高、適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)且成本低的特點(diǎn)[5]。本文采用的紡粘法熱軋非織造布利用聚丙烯纖維具有低熔點(diǎn)的特性，將其加熱至一定溫度時(shí)，非晶區(qū)的纖維大分子鏈構(gòu)象發(fā)生變化，整個(gè)大分子鏈相互滑移即熱熔纖維軟化、熔融，發(fā)生粘性流動(dòng)。在熱軋點(diǎn)處纖維發(fā)生粘連，在其他位置纖維仍為相對(duì)松散狀態(tài)，如圖1所示。當(dāng)纖維經(jīng)過粘合后冷卻，使纖網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)槌叽鐪囟鹊慕Y(jié)構(gòu)[6]，粘合點(diǎn)越多，纖維間的粘連越多，產(chǎn)品越密實(shí)。

圖1　熱軋非織造布的結(jié)構(gòu)

3.2等離子體處理對(duì)非織造布吸濕性的影響

3.2.1處理時(shí)間對(duì)非織造布吸濕性的影響

本文所用非織造布在未經(jīng)等離子體處理時(shí)測(cè)試30min內(nèi)的最大芯吸高度只有1.87cm，研究不同處理?xiàng)l件下織物的芯吸高度的變化以反映織物的吸濕性變化。設(shè)定壓強(qiáng)為30Pa、處理功率為90W，比較不同處理時(shí)間對(duì)非織造布吸濕性能的影響，如圖2所示。采用等離子體處理對(duì)非織造布進(jìn)行表面改性后，纖網(wǎng)中的纖維由于受到粒子的攻擊后表面粗糙度增加，增加了纖維的吸濕性。由圖2可知，較短的作用時(shí)間對(duì)織物的吸濕性改善有一定的局限性，但隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)， 處理240s后織物的芯吸高度較處理30s增加50%以上，這說明處理時(shí)間對(duì)非織造布吸濕性的改善有顯著作用。

圖2　處理時(shí)間對(duì)非織造布吸濕性的影響

3.2.2壓強(qiáng)對(duì)非織造布吸濕性的影響

設(shè)定處理時(shí)間為60s、處理功率為90W，比較不同處理壓強(qiáng)對(duì)非織造布的吸濕性能的影響，如圖3所示。氣體壓強(qiáng)較小時(shí)，被電離的等離子體高能粒子數(shù)量較少，纖維表面發(fā)生的刻蝕作用較??；隨著氣體壓強(qiáng)的增大，對(duì)纖維表面的作用增強(qiáng)。但當(dāng)壓強(qiáng)繼續(xù)增加時(shí)，各粒子的平均能量降低，電子不足以積累起電離所需的能量，使真正被電離的活性離子數(shù)減少，因此，當(dāng)氣體壓強(qiáng)增加至35 Pa時(shí)織物的芯吸高度有所降低[7]。

圖3　壓強(qiáng)對(duì)非織造布吸濕性的影響

3.2.3反應(yīng)功率對(duì)非織造布吸濕性的影響

設(shè)定處理時(shí)間為60s、壓強(qiáng)為30Pa，比較不同反應(yīng)功率對(duì)非織造布的吸濕性能的影響，如圖4所示，隨著反應(yīng)功率的增加，織物的芯吸高度呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì)。

圖4　反應(yīng)功率對(duì)非織造布吸濕性的影響

3.3等離子體處理對(duì)非織造布力學(xué)性能的影響

紡粘法非織造布的結(jié)構(gòu)隨織物的厚度、平方米克重的增加而緊密、厚實(shí)，纖維間相互纏結(jié)、抱合，使得紡粘法非織造布斷裂時(shí)需要更大的外力作用。比較在壓強(qiáng)(30Pa)、處理功率(90W)一定的條件下，不同處理時(shí)間對(duì)非織造布力學(xué)性能的影響，測(cè)試結(jié)果如表2所示。經(jīng)過等離子體處理后，織物的力學(xué)性能變化不明顯，處理240s后，斷裂強(qiáng)力有小幅度下降，說明等離子體處理對(duì)非織造布的力學(xué)性能影響較小。

表2　等離子體處理對(duì)非織造布力學(xué)性能的影響

4結(jié)語

非織造布經(jīng)過等離子體處理后能夠有效改善纖維的表面性質(zhì)，不同程度的刻蝕對(duì)非織造布的影響程度有所差異，隨著作用時(shí)間、壓強(qiáng)和反應(yīng)功率的增加，織物的吸濕性能都有不同程度的提高，但對(duì)織物的力學(xué)性能影響不大。

參考文獻(xiàn)

[1]丁偉，周蓉.紡粘法非織造布服用性能研究[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品，2010(1):9-11.

[2]黃時(shí)建.織物表面等離子體處理的時(shí)效分析[J].上海紡織科技，2013(1):52-54.

[3]彭曉波，徐紹魁，徐金洲，等.等離子體對(duì)殼聚糖整理棉織物效果的影響[J].東華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007(4):196-200.

[4]張?jiān)聭c，錢曉明.紡粘法非織造布的粘合機(jī)理及熱軋工藝對(duì)產(chǎn)品性能的影響[J].非織造布，2011(3):11-14.

[5]楊汝輯. 非織造布概論[M].北京:中國紡織出版社，1990:67-68.

[6]R.K.Dharmad. Thermal Bonding of Nonwoven Fabrics[J]. Textile Progress，1995(2): 1-23.

[7]王鴻博，洪劍寒.氧氣低溫等離子體對(duì)滌棉織物潤濕性能的影響[J].紡織學(xué)報(bào)，2006(6):44-46.

中圖分類號(hào)：TS141.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-5580(2016)02-0041-03

收稿日期：2016-01-26

第一作者：吳惠英(1980-)，女，博士，講師，研究方向：絲蛋白生物材料的應(yīng)用。