復(fù)合超細(xì)纖維水刺非織造布多次水洗后的性能初探

宣志強(qiáng)

(鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院輕化工程系，江蘇鹽城224001)

水刺法非織造布采用獨(dú)特的水針纏結(jié)成形工藝，主要用于一次性的生活、衛(wèi)生和工業(yè)用品方面，特別是超細(xì)纖維水刺非織造布已用于高檔擦拭布和阿拉伯長袍等產(chǎn)品方面。在此應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品可能是一次性使用，也可能是多次重復(fù)使用。此外，當(dāng)前市場(chǎng)上的超細(xì)纖維水刺非織造布與其他一次性產(chǎn)品不同，一般要通過染整加工以賦予各種各樣的顏色以提高外觀的美感［1－2］。作者旨在對(duì)超細(xì)纖維水刺非織造布原坯和染色布在多次水洗條件下的性能進(jìn)行初步的研究和探索，以擴(kuò)大產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料

選取典型的市售100%雙組分分裂型的復(fù)合超細(xì)短纖維的水刺非織造布作實(shí)驗(yàn)試樣(見表1)，產(chǎn)品面密度為90～100 g/m2。超細(xì)短纖維采用聚酯(PET)/聚酰胺(PA)為原料，雙組分復(fù)合紡絲工藝制造［3］。

表1 試樣基本情況Tab.1 Specification of samples

1.2 水洗實(shí)驗(yàn)

試樣采用GB/T 8628—2001，水洗循環(huán)采用GB/T 8629—2001，與 AATCC TM135—2004機(jī)織和針織物自動(dòng)家洗時(shí)尺寸變化標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。洗滌程序如下:注水量為機(jī)高的3/4，自動(dòng)洗滌9 min，排水3 min，脫水3 min;漂洗程序如下:自動(dòng)加水4 min，漂洗 5 min，排水 3 min，脫水 4 min。水洗使用奔翔XQB55—198全自動(dòng)智能洗衣機(jī)，使用YG777-A型全自動(dòng)通風(fēng)式快速恒溫烘箱進(jìn)行干燥。設(shè)定烘箱溫度(60±5)℃，烘干時(shí)間180 min;試樣在烘箱中平攤干燥。

重復(fù)水洗-干燥實(shí)驗(yàn)共10次，記錄并且計(jì)算每次尺寸(Li)。按公式(1)分別計(jì)算第i次實(shí)驗(yàn)后試樣的縱向和橫向尺寸對(duì)初始尺寸(L0)的累計(jì)收縮率(Si)。

數(shù)據(jù)為正數(shù)表示試樣收縮，稱為收縮率;負(fù)(－)表示倒大，稱為倒大率［4］。

1.3 強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)

采用YG065型電子織物強(qiáng)力儀按GB/T3923.1—1997測(cè)定織物斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率。拉伸速度20～120 mm/min。其中4#試樣產(chǎn)品經(jīng)過水洗后布面已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p壞，強(qiáng)度很低，未做強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。

1.4 表面形態(tài)及手感的評(píng)價(jià)

設(shè)立五級(jí)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)產(chǎn)品的外觀形態(tài)和手感。以觀感評(píng)價(jià)外觀形態(tài)，其中五級(jí)代表差距最小，基本接近于未經(jīng)過水洗循環(huán)的原樣，一級(jí)表示差異最大，三級(jí)以下(不含三級(jí))便不建議用于服用產(chǎn)品。在手感評(píng)價(jià)中，以五級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)手感，在同一批試樣中，最接近絲綢般的手感為最好，評(píng)定為五級(jí)，一級(jí)最差。

2 結(jié)果與討論

2.1 水洗次數(shù)對(duì)產(chǎn)品尺寸的影響

從表2可看出，經(jīng)過10次水洗循環(huán)后，產(chǎn)品的縱向Si都大于0，因此無論原白坯布還是染色布，試樣縱向都發(fā)生了不同程度的收縮;隨著水洗循環(huán)次數(shù)的增加，縱向Si絕對(duì)地增大，水洗循環(huán)次數(shù)越多，Si越大，非織造布的變形也就越大。非織造布在生產(chǎn)過程中為縱向加工運(yùn)行，始終在產(chǎn)品的縱向被拉伸，因此，產(chǎn)品在縱向積累了內(nèi)應(yīng)力，經(jīng)過水洗-烘干，產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力釋放，同時(shí)尺寸收縮。為了減少產(chǎn)品的縱向Si，盡量減少在生產(chǎn)中對(duì)產(chǎn)品縱向的拉伸，減少產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力的積累，在后整理中可以更多地考慮超量喂進(jìn)和低張力牽拉的染色和后整理工藝和設(shè)備。對(duì)于試樣的橫向Si有正有負(fù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的絕對(duì)值呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，表明水洗也會(huì)促使產(chǎn)品橫向尺寸發(fā)生變化，水洗次數(shù)增加則加劇了產(chǎn)品橫向尺寸的變化。以國產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品，橫向發(fā)生倒大;進(jìn)口設(shè)備生產(chǎn)的試樣，無論是染色樣還是原白坯布樣都沒有發(fā)生倒大。說明進(jìn)口設(shè)備生產(chǎn)的超細(xì)纖維水刺非織造布產(chǎn)品比國產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品橫向尺寸更加穩(wěn)定，這種穩(wěn)定是因?yàn)檫M(jìn)口設(shè)備梳理的纖維網(wǎng)的纖維縱橫向分布要比國產(chǎn)設(shè)備的均勻，同時(shí)進(jìn)口設(shè)備的水刺纏結(jié)效果比國產(chǎn)設(shè)備好的原因所致。此外超細(xì)纖維水刺非織造布的縱向Si遠(yuǎn)大于橫向的。

表2 多次水洗后試樣的SiTab.2 Siof samples after washing cycles

從表2還可看出，在對(duì)超細(xì)纖維水刺非織造布的試樣進(jìn)行10次水洗循環(huán)處理過程中，在5次水洗后，Si增加值變化平穩(wěn)，隨著水洗次數(shù)的繼續(xù)增加，水刺非織造布的縱向和橫向Si變化程度在逐漸減少并趨于穩(wěn)定。因此超細(xì)纖維水刺非織造布具有一定的穩(wěn)定性，只要生產(chǎn)中經(jīng)過預(yù)先適當(dāng)?shù)乃沙?，或者預(yù)縮，是可以消除生產(chǎn)過程中的纖維和非織造布的內(nèi)應(yīng)力，達(dá)到尺寸穩(wěn)定的目標(biāo)。

2.2 不同水刺設(shè)備對(duì)水洗后產(chǎn)品Si的影響

通常紡織品5次水洗后的收縮率不大于5%。從表2可知，在4個(gè)試樣中，只有國產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品的縱向Si在5次水洗后達(dá)到或超過5%，說明國產(chǎn)水刺生產(chǎn)線所生產(chǎn)的超細(xì)纖維水刺非織造布，不論是否經(jīng)過染色后加工，多次水洗后Si大，不適合用于多次重復(fù)使用的產(chǎn)品。3#試樣采用進(jìn)口和國產(chǎn)生產(chǎn)線聯(lián)合配置，生產(chǎn)的產(chǎn)品Si低于5%，說明進(jìn)口梳理機(jī)組成的進(jìn)口和國產(chǎn)生產(chǎn)線的性能優(yōu)于純國產(chǎn)生產(chǎn)線，可以通過后染色加工改善產(chǎn)品的Si情況，降低Si以滿足產(chǎn)品多次使用對(duì)產(chǎn)品Si的要求。

2.3 染色和后整理工藝對(duì)Si的影響

從表3可看出，經(jīng)過后整理染色加工后，產(chǎn)品的縱向和橫向的Si總體上被降低，而在線染色產(chǎn)品4#試樣的Si則比較大。通過制定正確的染色后整理加工工藝，產(chǎn)品的縱向和橫向Si可以適當(dāng)?shù)叵嗷フ{(diào)整，縱向Si屬白坯布(1#試樣)與染色樣(2#試樣)相接近，但是橫向Si從白坯布的3.0%降低到染色樣的1.0%，而國產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品則沒有改善。

經(jīng)過后染色和拉幅定型的超細(xì)纖維水刺非織造布，水洗循環(huán)后的Si變小的主要原因是在染色過程中，纖維和坯布得到一定程度的松弛，部分地消除了坯布中的內(nèi)應(yīng)力;在其后的拉幅定型整理中，通過定型工藝促使纖維中大分子之間的重組，消除纖維之間和纖維中大分子間的內(nèi)應(yīng)力，從而提高了坯布的尺寸穩(wěn)定性。

2.4 水洗后產(chǎn)品強(qiáng)度

從表4可知，純進(jìn)口線生產(chǎn)的原白坯布(1#試樣)和染色布(2#試樣)經(jīng)過多次水洗后，縱向和橫向斷裂強(qiáng)力都有增加，但是原白壞布的強(qiáng)度增加不大，縱向和橫向方向強(qiáng)度分別增加2.41%和11.17%，而染色樣卻分別增加了 65.01%和14.77%。3#試樣縱向強(qiáng)度增加36.2%，橫向增加42.4%。

表4 試樣10次水洗前后的力學(xué)性能Tab.4 Mechanical properties of samples before and after washing 10 times

對(duì)于超細(xì)纖維水刺非織造布，影響產(chǎn)品的強(qiáng)度比較復(fù)雜，纖維的性質(zhì)，纖維網(wǎng)的狀況和水刺纏結(jié)效果很大程序上左右產(chǎn)品強(qiáng)度，具體有以下幾個(gè)方面:

(1)非織造布的原始加工狀態(tài)是決定多次水洗循環(huán)后產(chǎn)品強(qiáng)度變化程度的因素之一［5－6］。2#試樣和3#試樣分別由純進(jìn)口設(shè)備生產(chǎn)和進(jìn)口國產(chǎn)組合設(shè)備生產(chǎn)，3#試樣的強(qiáng)度水洗后僅僅增加了36%，而2#試樣卻增加了65%。這說明進(jìn)口水刺設(shè)備與國產(chǎn)設(shè)備所生產(chǎn)的產(chǎn)品因纏結(jié)效果強(qiáng)弱引起水洗后強(qiáng)度變化的差距。

(2)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品所采用的染色過程能夠提高產(chǎn)品的強(qiáng)度。纖維的纏結(jié)效果越好，所得水刺非織造布的拉伸性能越好［7］。實(shí)驗(yàn)中的染色產(chǎn)品(2#，3#)采用平幅染色，染色過程中，產(chǎn)品都呈一定的張緊狀態(tài)，這種張緊狀態(tài)，有利于水刺纏結(jié)點(diǎn)被保持，產(chǎn)品強(qiáng)度得以保持甚至提高，而如果采用松式染色情況有可能不一樣。

(3)非織造布染色后的整理定型能夠提高產(chǎn)品的強(qiáng)度。一般紡織染色加工的后整理定型能夠提高產(chǎn)品強(qiáng)度，非織造布產(chǎn)品也不例外。非織造織物中的纖維在染色后整理加工過程中，纖維被進(jìn)一步定型后，纖維強(qiáng)度提高，這也是促使染色后的非織造布產(chǎn)品強(qiáng)度提高的原因之一。

(4)實(shí)驗(yàn)水洗循環(huán)過程本身提高實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的強(qiáng)度。這表明在10次水洗循環(huán)的過程中，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品中的雙組份纖維被進(jìn)一步分裂、細(xì)化，提高了纖維和纖維之間的比表面積，增加了織物的強(qiáng)度。即使是原白坯布的縱向經(jīng)過水洗后強(qiáng)度也不僅不減少，反而提高了2.4%，正是基于纖維的進(jìn)一步細(xì)化這一原因。

2.5 水洗后產(chǎn)品外觀形態(tài)和手感

從表5可看出，經(jīng)過多次水洗循環(huán)后，進(jìn)口設(shè)備生產(chǎn)的1#，2#試樣產(chǎn)品外觀比國產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)的3#，4#試樣產(chǎn)品要好;同一公司的產(chǎn)品，染色后整理的產(chǎn)品(2#試樣)比原白產(chǎn)品的外觀形態(tài)要好;平幅染色的產(chǎn)品狀態(tài)比較好，染色時(shí)產(chǎn)品被張緊，不會(huì)因水流運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生解纏結(jié)，纖維纏結(jié)點(diǎn)反而被固定從而保護(hù)產(chǎn)品外觀。經(jīng)過多次水洗后，3#和4#試樣能夠保持外觀形態(tài)較穩(wěn)定;1#，2#，3#試樣很少起毛起球;4#試樣不均勻的水針紋明顯突出。

表5 多次水洗循環(huán)后試樣的外觀及手感評(píng)價(jià)表Tab.5 Evaluation of appearance and handling of samples after washing cycles

從表5還可看出，在經(jīng)過多次水洗循環(huán)后，普遍手感較好，具有羔羊皮或桃皮絨的手感，進(jìn)口設(shè)備的產(chǎn)品1#，2#試樣最好。一般分纖率決定著超細(xì)纖維非織造布的手感，因此實(shí)驗(yàn)表明雙組分復(fù)合超細(xì)纖維水刺非織造布在非織造布生產(chǎn)中并不是100%分纖，在水洗過程中受到水的沖擊，復(fù)合纖維會(huì)繼續(xù)分纖，纖維的分纖率進(jìn)一步提高。實(shí)驗(yàn)表明，無論前道設(shè)備狀況如何，反復(fù)水洗烘干比染色整理本身能夠更多地提高纖維的分纖率。因此，如果用雙組分復(fù)合超細(xì)纖維水刺非織造布制成的服裝等消費(fèi)品，多次使用(水洗)后的手感會(huì)比使用前好，也就是在使用過程中，制品的手感會(huì)越來越好，越來越象羔羊皮或桃皮絨。

3 結(jié)論

a.經(jīng)過多次水洗循環(huán)后超細(xì)纖維水刺非織造布尺寸發(fā)生了變化，Si隨著洗滌次數(shù)的增加而增大，經(jīng)過5次水洗循環(huán)以后，Si的變化變緩，即產(chǎn)品外形尺寸趨于穩(wěn)定。一般來說超細(xì)纖維水刺非織造布縱向經(jīng)過多次水洗循環(huán)后多表現(xiàn)為收縮;而橫向，可能發(fā)生收縮，也可能發(fā)生倒大現(xiàn)象，主要是取決于水刺生產(chǎn)設(shè)備的狀況。

b.多次水洗后的Si主要取決于非織造布成形時(shí)生產(chǎn)設(shè)備和工藝條件。進(jìn)口設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品比較穩(wěn)定，多次水洗后的Si可以保持在5%以內(nèi)，而國產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品多有超過5%，表明產(chǎn)品用于可能多次使用的產(chǎn)品時(shí)，國產(chǎn)水刺設(shè)備的生產(chǎn)技術(shù)需要進(jìn)一步提高。

c.選擇適當(dāng)?shù)娜旧笳砉に嚳梢蕴岣叱?xì)纖維水刺非織造布的尺寸穩(wěn)定性能，保持產(chǎn)品的外觀，減少產(chǎn)品多次水洗后的起毛起球和水針紋。經(jīng)過染色后整理工藝的超細(xì)纖維水刺非織造布更適合于多次使用產(chǎn)品。

d.隨著使用過程中多次水洗，進(jìn)一步提高超細(xì)纖維水刺非織造布的分纖率，提高布面手感更加柔軟、舒適。

［1］ 左文君，靳向煜.分裂型超細(xì)纖維水刺非織造布力學(xué)性能研究［J］.產(chǎn)業(yè)用紡織品，2012，30(7):9 －15.

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