等離子體處理對紡粘法熱軋非織造布性能的影響

吳惠英，劉尚楠

(1. 蘇州經貿職業技術學院，江蘇蘇州 215009； 2. 蘇州華碧微科檢測技術有限公司，江蘇蘇州 215007)

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等離子體處理對紡粘法熱軋非織造布性能的影響

吳惠英1，劉尚楠2

(1. 蘇州經貿職業技術學院，江蘇蘇州 215009； 2. 蘇州華碧微科檢測技術有限公司，江蘇蘇州 215007)

摘要：利用等離子體處理技術對紡粘法熱軋非織造布進行處理，研究不同作用時間、壓強和反應功率對非織造布吸濕性和力學性能的影響。實驗表明：經過等離子體處理后，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，隨著作用時間、壓強及反應功率的增加，織物的吸濕性有不同程度的提高，而織物力學性能的變化較小。

關鍵詞：等離子體非織造布吸濕性力學性能

相對傳統紡織品來說，非織造布以其獨特的結構、流程短、成本低的優勢目前已迅速滲入到很大應用領域。然而，非織造布所用原料多為疏水性合成纖維，在使用過程中會出現吸濕性差等問題，影響其服用舒適性[1]。等離子體技術是通過等離子體內的能量或高能粒子，對紡織材料產生加熱、刻蝕、自由基反應等復雜的物理化學反應而對其進行表面改性[2]。這個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，表面產生粗糙的凹坑，使織物表面的吸濕性和粘著性增強，對材料的改性具有獨特的效果[3]，該方法具有環保、高效、成本低、適用性廣等特點。本文采用等離子體對紡粘法熱軋非織造布進行處理，探討等離子體對非織造布吸濕性能的影響。

1織物規格

利用Model LLY.27 纖維細度分析儀測試纖維的直徑；利用FA2104S型電子天平測試織物平方米克重；利用YG141型織物厚度儀測試織物厚度，織物基本參數如表1所示。

表1　織物基本參數表

2實驗方法

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非織造布進行處理，將材料剪成適當大小，置于等離子體處理儀真空反應室內，啟動抽氣裝置，將反應室內抽至本體真空；通入氧氣，再將反應室內抽至本體真空；之后調節氧氣進氣量，使反應室內氣體壓強升至設定值，開始反應。通過調整處理時間、反應功率以及反應壓強對非織造布進行處理。

2.2非織造布吸濕性能測試

芯吸是液態水在毛細管中液氣界面，采用LFY-215型織物毛細效應測定儀測試織物吸濕性。根據 FZ/T 01071-2008《紡織品毛細效應試驗方法》進行，分別測試5min、10min、15min、20min、25min、30min時的芯吸高度。實驗試樣裁剪成長為20cm、寬為2.5cm，測試環境：標準大氣條件，相對濕度為65±5%，測試溫度分別設定為25±2℃。

2.3非織造布力學性能測試

根據非織造布的測試標準GB/T 24218.2-2009《紡織品非織造布測試方法第3部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定(條樣法)》對樣品拉伸性能進行測量。采用YG 065H型電子織物強力機，試樣寬度100mm，長度200mm，夾持距離設定為100mm，拉伸速度100mm/min，預加張力0.2N，每塊樣品測試5次，取平均值。

3 結果與分析

3.1紡粘法熱軋非織造布的結構特點

紡粘法非織造技術是利用熔融紡絲成網原理，將高聚合物高溫下軟化熔融后經螺桿擠壓機擠壓，從噴絲孔擠出的細絲再進入空氣中冷卻、牽伸、鋪疊成網的過程[4]，該方法具有生產流程短、加工效率高、適應大規模生產且成本低的特點[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的特性，將其加熱至一定溫度時，非晶區的纖維大分子鏈構象發生變化，整個大分子鏈相互滑移即熱熔纖維軟化、熔融，發生粘性流動。在熱軋點處纖維發生粘連，在其他位置纖維仍為相對松散狀態，如圖1所示。當纖維經過粘合后冷卻，使纖網轉變為尺寸溫度的結構[6]，粘合點越多，纖維間的粘連越多，產品越密實。

圖1　熱軋非織造布的結構

3.2等離子體處理對非織造布吸濕性的影響

3.2.1處理時間對非織造布吸濕性的影響

本文所用非織造布在未經等離子體處理時測試30min內的最大芯吸高度只有1.87cm，研究不同處理條件下織物的芯吸高度的變化以反映織物的吸濕性變化。設定壓強為30Pa、處理功率為90W，比較不同處理時間對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非織造布進行表面改性后，纖網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，較短的作用時間對織物的吸濕性改善有一定的局限性，但隨著處理時間的延長， 處理240s后織物的芯吸高度較處理30s增加50%以上，這說明處理時間對非織造布吸濕性的改善有顯著作用。

圖2　處理時間對非織造布吸濕性的影響

3.2.2壓強對非織造布吸濕性的影響

設定處理時間為60s、處理功率為90W，比較不同處理壓強對非織造布的吸濕性能的影響，如圖3所示。氣體壓強較小時，被電離的等離子體高能粒子數量較少，纖維表面發生的刻蝕作用較小；隨著氣體壓強的增大，對纖維表面的作用增強。但當壓強繼續增加時，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減少，因此，當氣體壓強增加至35 Pa時織物的芯吸高度有所降低[7]。

圖3　壓強對非織造布吸濕性的影響

3.2.3反應功率對非織造布吸濕性的影響

設定處理時間為60s、壓強為30Pa，比較不同反應功率對非織造布的吸濕性能的影響，如圖4所示，隨著反應功率的增加，織物的芯吸高度呈現不斷增加的趨勢。

圖4　反應功率對非織造布吸濕性的影響

3.3等離子體處理對非織造布力學性能的影響

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

表2　等離子體處理對非織造布力學性能的影響

4結語

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

參考文獻

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

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

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

[4]張月慶，錢曉明.紡粘法非織造布的粘合機理及熱軋工藝對產品性能的影響[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滌棉織物潤濕性能的影響[J].紡織學報，2006(6):44-46.

中圖分類號：TS141.8

文獻標識碼：A

文章編號：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用。