竹炭／PET針刺內(nèi)飾產(chǎn)品制備工藝的研究

張 鸝，張 星，楊 磊

（西安工程大學 紡織科學與工程學院，陜西 西安710048）

1 引言

隨著生活水平的提高，人們越來越重視身心健康。對作為人們工作和生活環(huán)境重要組成部分之一的各種內(nèi)飾材料的要求也越來越高［1－2］。竹炭纖維作為一種性能優(yōu)良的功能性纖維具有吸附異味、抗菌抑菌、屏蔽電磁輻射、發(fā)射遠紅外線、調(diào)節(jié)溫濕度等多種功能［3－4］，而且其功能是永久的，不受洗滌次數(shù)的影響。本文使用竹炭纖維開發(fā)了功能性針刺內(nèi)飾材料，研究與探討其制備工藝與性能特點，為功能性針刺內(nèi)飾產(chǎn)品的開發(fā)提供一定參考。

2 產(chǎn)品開發(fā)

2.1 設計方案

選用的竹炭纖維規(guī)格為細度1.65dtex，長度38mm。PET纖維規(guī)格為細度6.6dtex，長度64 mm。將竹炭纖維／PET纖維配比和產(chǎn)品針刺密度這兩個因素作為變量，設計開發(fā)了9組產(chǎn)品，方案見表1。

2.2 工藝流程及試驗設備

針刺內(nèi)飾材料加工工藝流程［5］見圖1，所采用的試驗設備見表2。

表1 產(chǎn)品方案

圖1 加工工藝流程

表2 試驗設備及型號

2.3 上機工藝設計

上機工藝設計參數(shù)見表3、表4。

表3 針刺前工藝參數(shù)

表4 針刺機工藝參數(shù)

3 產(chǎn)品的性能測試及分析

3.1 單位面積質(zhì)量

根據(jù) GB／T 24218.1－2009《紡織品 非織造布試驗方法第1部分：單位面積質(zhì)量的測定》測試產(chǎn)品單位面積質(zhì)量，取300mm×300mm的樣品5塊，分別稱其質(zhì)量（質(zhì)量精確至0.01g），并取其平均值（保留兩位小數(shù)），測試結(jié)果見表5。

通過表5的測試結(jié)果可看出，產(chǎn)品單位面積質(zhì)量有一定的波動，與預期要求200g／m2相差不大，滿足要求。

3.2 透氣性能測試及分析

透氣性是指非織造布兩面存在壓力差的情況下，單位時間內(nèi)垂直通過試樣單位面積的氣流流量。采用YG461Z型全自動透氣測試儀根據(jù)GB／T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》測試產(chǎn)品透氣率。試樣面積20cm2，壓降200 Pa，每塊樣品測試10次，取其平均值，產(chǎn)品透氣性測試結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，在纖維配比一定的情況下，隨著針刺密度的增加，透氣率先減小后增加。這是因為針刺加固使纖維之間纏結(jié)緊密，孔隙減小，產(chǎn)品的透氣率減?。会槾堂芏冗_到一定值后，再繼續(xù)增加，纖維被刺斷，破壞了纖維的結(jié)構(gòu)，使得纖網(wǎng)孔徑增大，從而導致產(chǎn)品的透氣率增加。在針刺密度一定的情況下，隨著竹炭含量的增加，產(chǎn)品的透氣率減小，這是由于纖維細度對透氣性的影響，竹炭纖維細度小，纏結(jié)緊密，空氣透過纖維之間的阻力變大。

表5 單位面積質(zhì)量測試結(jié)果

圖2 樣品平均透氣率柱狀圖

3.3 拉伸斷裂強力

根據(jù)FZ／T 6000—1991《非織造布斷裂強力及斷裂伸長的測定》測試樣品拉伸斷裂強力，測試儀器：YG026D—1000型電子強力機。試樣大小300mm×50mm，拉伸速度為100mm／min，夾距為200mm，縱橫向各5塊，取平均值，產(chǎn)品拉伸斷裂強力測試結(jié)果見圖3。

由圖3可知，產(chǎn)品的橫向斷裂強力大于縱向斷裂強力，主要是因為交叉鋪網(wǎng)工藝使得纖維更多地沿橫向排列。在纖維配比一定的情況下，隨著針刺密度的增加產(chǎn)品的斷裂強力先增大后減小，這主要是因為隨著針刺密度增大，被帶入內(nèi)層纖維數(shù)量增多，水平和垂直方向上纖維之間的纏結(jié)加強，纖網(wǎng)的緊密度提高，拉伸過程中，減少了纖維之間的滑脫，產(chǎn)品的斷裂強力增大；當針刺密度達到一定值時繼續(xù)增加，纖網(wǎng)的緊密度不再增加，而被刺針損傷的纖維數(shù)量增多，故產(chǎn)品的斷裂強力減小。在針刺密度一定的情況下，隨著竹炭纖維含量的增多，產(chǎn)品的縱橫向強力減小，這是因為竹炭纖維的細度細，長度短，強力比滌綸纖維小。

圖3 樣品拉伸斷裂強力柱狀圖

3.4 撕破強力

根據(jù)FZ／T 60006—1991《非織造布撕破強力的測定》測試產(chǎn)品撕破強力，測試儀器：YG026D—1000型電子強力機。采用梯形撕裂法，試樣大小200mm×50mm，拉伸速度為100 mm／min，夾距為100mm，縱橫向各5塊，取平均值，產(chǎn)品撕破強力測試結(jié)果見圖4。

圖4 樣品撕破強力柱狀圖

由圖4可知，在纖維配比一定的情況下，隨著針刺密度增加，產(chǎn)品的撕破強力先增大后減小。這是因為針刺加固使得纖維纏結(jié)更加緊密，從而強力增大；當針刺密度達到一定值時繼續(xù)增大，被刺針損傷的纖維數(shù)量就會增多，故產(chǎn)品強力減小。當針刺密度一定的情況下，隨著竹炭含量的增多，產(chǎn)品的撕破強力減小，這是因為竹炭纖維的細度細，長度短，強力比滌綸纖維小，所以產(chǎn)品的撕破強力減小。

3.5 耐磨性測試及分析

根據(jù) GB／T 21196.2—2007《紡織品馬丁代爾法織物耐磨性的測定：試樣破損的測定》進行測試。測試儀器：YG401C型織物平磨儀，產(chǎn)品磨破時的次數(shù)見圖5。

圖5 樣品平均磨破次數(shù)柱狀圖

由圖5可知，在纖維配比一定的情況下，隨著針刺密度的增加，產(chǎn)品的耐磨性先降低后增強。這可能是因為針刺密度為300刺／cm2附近時，纖網(wǎng)中纖維的纏結(jié)最緊密，拉伸較緊，纖維之間不易滑脫，在與硬質(zhì)砂紙對磨時，纖網(wǎng)容易被磨破，導致產(chǎn)品的耐磨性降低。在針刺密度一定的情況下，隨著竹炭纖維含量的增加，產(chǎn)品的耐磨性降低，竹炭纖維占比70%時，耐磨性大幅度降低，這是因為竹炭纖維細度細，長度短，強力比滌綸纖維小，耐磨性較差。

4 結(jié)語

本文中所制得的竹炭／PET針刺內(nèi)飾產(chǎn)品，在纖維配比一定的情況下，隨著針刺密度的增加，透氣性先減小后增加，縱橫向斷裂強力、縱橫向撕破強力先增大后減小，耐磨性先降低后增強。在針刺密度一定的情況下，隨著竹炭纖維含量的增加，透氣性減小，縱橫向斷裂強力、縱橫向撕破強力減小，耐磨性降低，竹炭纖維含量為70%時，力學性能下降明顯。綜合各項性能測試結(jié)果，在保證產(chǎn)品功能性與耐用性的前提下，竹炭／PET針刺內(nèi)飾產(chǎn)品優(yōu)化后的工藝參數(shù)為竹炭纖維／滌綸纖維配比是50／50，針刺密度300刺／cm2。