竹炭纖維非織造布的吸附性后整理

(西安工程大學紡織與材料學院，西安，710048)

各行業對非織造布的性能提出了新的要求，功能性非織造布開始進入人們的視線，并且成為非織造布研究和開發的熱點。功能性非織造布不僅保持了非織造布原有的物理機械性能，同時還具有各種不同的新功能，使其產品的價值大幅提高，廣泛應用在產業、民用和環保等領域。在功能性非織造產品中，除異味、吸附有害氣體的產品對人們的生活和健康具有重要的作用，它的市場需求量日益增大，應用范圍也越來越廣，具有很好的發展潛力和應用前景[1]。

抗菌除異味非織造布又稱為抗微生物非織造布，具有殺菌吸附異味的功效，是一種衛生型非織造布。在此方面，日本、美國、英國的發展較為迅速，紛紛研制了很多性能優良的抗菌吸附性纖維及非織造布[2-5]。而國內大多采用后整理方法來賦予產品額外的功能，例如抗菌性、吸附性等，像北京潔爾爽高科技有限公司生產的SCJ-963抗菌整理織物,東華大學研制的抗微生物腈綸織物CHA[6]等。

1 竹炭纖維非織造布的制備工藝

工藝流程：和毛機(3遍)→開松機(2遍)→給棉機(2遍)→梳理機→鋪網機→預針刺機→倒針刺機(2遍)。

竹炭纖維非織造布的規格見表1。

表1 針刺非織造布的規格

其中：針刺深度為預刺機針刺深度/倒刺機針刺深度；纖維混比為6.67 dtex×76 mm竹炭纖維質量分數/1.67 dtex×38 mm竹炭纖維質量分數。

2 整理劑的配制及后整理工藝

2.1 活性炭的吸附性能

活性炭是由石墨狀微晶和將其連接在一起的碳氫化合物構成的,它具有很大的比表面積、發達的孔隙結構和較強的吸附性能[7]，所以對于有害物質有很強的吸附能力，并且在物理、化學上具有一定的穩定性。現在廣泛應用于農業、工業、國防以及人們的日常生活之中。

2.2 整理劑的配制及后整理

膠炭整理液是吸附性非織造布的整理劑，通過使用黏合劑將所選用的椰殼活性炭粉粒黏合到竹炭纖維非織造布基布上，從而得到既具有抗菌性又具有高吸附性的功能性織物。因此，整理液性能的好壞非常重要，直接影響到非織造布的整理效果。

本試驗采用十二烷基硫酸鈉作為分散劑。十二烷基硫酸鈉是一種無毒的陰離子親水基表面活性劑，具有良好的乳化、發泡滲透及分散性能，易溶于水，常用于洗滌劑和紡織工業。取適量的助劑(聚乙烯醇)、黏合劑(聚醋酸乙烯乳液)、活性炭、分散劑，由此制得膠炭整理液。

本試驗采用非織造布上的載炭量作為評定的標準。

采取浸軋法對竹炭非織造布進行后整理。浸軋法主要是將非織造布吸附一定濃度的整理液后迅速經過壓輥擠軋，使整理液和非織造布內的纖維發生物理和化學結合的過程。其具有代表性的整理方法是抗菌整理和拒水整理等。浸軋法能夠通過壓輥的作用使整理液均勻分布于非織造布中。

試驗中浸漬織物為480刺/cm2的針刺竹炭纖維非織造布，浴比為1∶25。采用一浸二軋，浸軋后在100 ℃的烘箱中對其進行干燥，然后再浸漬洗滌，最后進行第二次干燥，即可獲得成品。

2.3 浸漬試驗結果及分析

通過查閱資料，確定適當的范圍來配制整理液。在這個范圍內，對規格為30 cm×30 cm 的竹炭非織造布進行后整理,設計試驗方案(其中浸漬溫度為40 ℃、浸漬時間為30 min)，得到試驗結果。通過比較各組的載炭量大小來確定最佳整理方案，正交試驗因素水平表及試驗結果和分析見表2、表3和表4。

黏合劑質量分數A、活性炭質量分數B、助劑質量分數C和分散劑與活性炭質量比D這4個因素對載炭量的影響程度是不同的。通過對表4中極差的分析可知，其影響程度為黏合劑質量分數﹥活性炭質量分數﹥助劑質量分數﹥分散劑與活性炭質量比。

表2 正交試驗因素及水平表

表3 正交試驗結果

表4 正交試驗結果的直觀分析

根據以上分析確定優化方案如下：

A因素，K21>K31>K41>K11；

B因素，K42>K12>K32>K22；

C因素，K33>K43>K23>K13；

D因素，K24>K14>K34>K44；

對后整理工藝來說，載炭量越高越好。由以上分析可以確定最優方案為A2B4C3D2，即黏合劑質量分數為12%、活性炭質量分數為25%、助劑質量分數為0.9%、分散劑與活性炭質量比為0.15。

由此制得了載炭量較高的非織造布，活性炭優異的吸附性更賦予了竹炭纖維非織造布較好的吸附能力，該功能性非織造材料可用于吸附室內墻紙和家具包覆材料的有害氣體以及清新器的過濾材料等。

3 竹炭纖維非織造吸附材料對甲醛的吸附研究

通過對密閉空間中吸附材料的甲醛含量測定來評價其吸附性能。由于在一定范圍內甲醛的濃度與吸光度具有良好的線性關系,所以在吸附甲醛的過程中，可以通過測定吸光度來確定甲醛濃度的變化。試驗中甲醛的初始濃度為0.5 mg/m3。

3.1 甲醛測試裝置

由于甲醛易揮發、有毒，因此試驗在自制的密封實驗箱內進行，實驗箱的規格為60 cm×30 cm×40 cm。試驗臺由箱體、隔板、試樣夾、甲醛揮發臺等組成，如圖1所示。

圖1 甲醛測試裝置示意圖甲醛吸附率

3.2 甲醛吸附率測試結果

采用整理劑的最佳試驗方案，活性炭質量分數為25%、黏合劑質量分數為12%，分散劑與活性炭質量比為0.15，助劑質量分數為0.9%,浸漬溫度為40 ℃，浸漬時間為30 min，浴比為1∶25，一浸二軋，對竹炭纖維非織造布進行后整理。然后對整理前、后的織物進行甲醛吸附性能測試，結果見表5。

由表5可以看出，竹炭纖維非織造布經活性炭整理劑處理后，對甲醛的吸附率有明顯的提高，說明后整理提高了非織造布的吸附性能。

表5 活性炭整理劑處理前、后非織造布的甲醛吸附率

4 結語

(1)通過正交試驗法，用非織造布的載炭量作為衡量指標。在一定的試驗條件下可以得到整理液的最優方案，即黏合劑質量分數為12%、活性炭質量分數為25%、助劑質量分數為0.9%、分散劑與活性炭質量比為0.15。

(2)經過膠炭整理劑整理后的竹炭纖維非織造布的吸附率明顯提高，如果進一步解決其耐洗滌性等問題，那么該功能性織物的應用范圍將越來越廣。

[1] DEVER M, DARIS W T, NOWICKA C Z. Gas adsorption by an activated carbon powder-melt blown non-woven[J]. International Non-woven Journal,2006(1):26-30.

[2] 徐偉.天然竹纖維的提取及其結構和化學性能的研究[D].蘇州：蘇州大學，2006.

[3] 梁浩祥，王鴻竹，張勇.竹纖維織物的開發與性能測試[J].紡織科技進展，2005(5):31-33.

[4] 韓旭輝.天然竹原纖維的結構與性能研究[D].北京：北京服裝學院,2007.

[5] 王琳，李曉蓉，曹秋玲. 竹炭及其紡織品的開發和應用[J].紡織導報，2006(2):36-37.

[6] DESHPANDE A P. Extraction of bamboo and its use as reinforcement in polymeric composites[J]. Journal of Applied Polymer Science,2000(1):27-34.

[7] 立本英機，安部郁夫.活性炭的應用技術[M]. 高尚愚，譯.南京：東南大學出版社，2002:102-104.