紡粘非織造布強力的影響因素及工藝優(yōu)化

文/孟賓 馬練兵 劉海文

1 引言

非織造布對傳統(tǒng)紡織行業(yè)來說雖起步較晚，但近年來發(fā)展迅猛，被視為紡織行業(yè)中的朝陽產(chǎn)業(yè)，紡粘法是非織造布生產(chǎn)的一種重要方法，其產(chǎn)品在整個非織造領(lǐng)域占有相當(dāng)大的比例。從厚型到薄型、從工程用的土工布到日常生活中的環(huán)保手提袋，紡粘非織造布可謂無處不在。隨著其應(yīng)用的日益廣泛，人們對其質(zhì)量也提出更高的要求，而強力作為質(zhì)量考核的重要指標(biāo)有待優(yōu)化[1-4]。為此，本論文對影響紡粘非織造布產(chǎn)品強力的因素進(jìn)行了分析，并對部分工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。

2 紡粘非織造布強力影響因素

紡粘非織造布生產(chǎn)工藝流程為：切片—螺桿擠壓機—熔體過濾器—計量泵—噴絲板—冷卻吹風(fēng)—氣流牽伸—鋪網(wǎng)—熱壓成布—卷取[5-6]。對強力影響較大的因素主要有：纖維長絲的性能，其與切片質(zhì)量、紡絲成型、拉伸條件有關(guān)；鋪網(wǎng)方式；熱壓輥的溫度、壓力、接觸時間；纖網(wǎng)厚度以及花紋壓輥中花紋的深厚與面積[7-8]。

2.1 影響纖維長絲性能的主要因素

（1）切片質(zhì)量。切片中雜質(zhì)含量應(yīng)限制在0.025%以內(nèi)，以保證紡絲順利進(jìn)行。另外，切片中水分應(yīng)控制在0.05%以內(nèi)，否則將影響紡絲成型。

（2）影響紡絲成型的主要工藝參數(shù)。A.紡絲箱體：溫度應(yīng)稍高一些，其目的是增加熔體的流動性能，保證噴絲的順暢，但過高的箱體溫度會發(fā)生大量斷頭絲、毛絲，不利于生產(chǎn)的順利進(jìn)行，一般熔體實際溫度應(yīng)比切片熔點高20℃～25℃，紡絲質(zhì)量好。B.紡絲速度：合理設(shè)計紡絲泵轉(zhuǎn)速對穩(wěn)定生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。C.牽伸點的控制：牽伸點就是熔體細(xì)流離開噴絲板板面以后，在什么距離開始受外力作用發(fā)生的，使大分子鏈被拉伸，取向的區(qū)域，是衡量紡絲質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。就丙綸來說，牽伸點一般控制在15cm～20cm之間[9-11]。

（3）拉伸條件。A.牽伸機結(jié)構(gòu)：主要為噴口寬度與牽伸風(fēng)道的設(shè)計。噴口與牽伸風(fēng)道應(yīng)小，提高牽伸速度[12]。B.冷卻條件：對牽伸影響較大，冷卻不充分、冷卻條件過強均對產(chǎn)品強力有重要影響[13]。

2.2 鋪網(wǎng)方式

鋪網(wǎng)應(yīng)使纖維均勻，不因外界因素而產(chǎn)生波動或絲束產(chǎn)生飄動，不同鋪網(wǎng)方式，鋪成纖網(wǎng)各有所長。主要有3種形式，（1）排筆式鋪網(wǎng)：產(chǎn)品橫向強力差別較小，但布面并絲較多；（2）打散式鋪網(wǎng)：布面必會產(chǎn)生“云斑”，擺絲器擺動頻率要很高；（3）噴射式鋪網(wǎng)：并絲極少、無云斑，柔軟性好、延伸度高，但布縱橫向強力差別大。

2.3 熱軋輥溫度、壓力、接觸時間

（1）溫度：非織造布抗拉強力隨熱壓輥溫度的提高而提高，近似線性關(guān)系，但超過一定溫度后，纖維受高溫，易產(chǎn)生解取向，纖維結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致布強力下降，應(yīng)在纖維熔點與軟化點之間設(shè)置。

（2）壓力：產(chǎn)品的縱橫向強力隨線壓力的提高而提高，但超過一定值后，由于加熱和熱壓效果過度，反而使熱粘纖維物理特性破壞，造成強力下降，一般線壓力隨產(chǎn)品定量增加而增加，可根據(jù)產(chǎn)品的定量規(guī)格選定，如表1所示.

表1 軋輥線壓力

（3）接觸時間：由軋輥線速度所定，一般不需要單獨設(shè)定而是隨生產(chǎn)線速度同步變化，在5N/mm～300N/mm之間。

以上3個因素需要綜合考慮，才能使產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到最優(yōu)，因此需對此進(jìn)行正交試驗優(yōu)化設(shè)計[14-15]。

2.4 纖網(wǎng)厚度

在一定范圍內(nèi)，強力隨纖網(wǎng)厚度的增加而增加，但超過一定值后，纖網(wǎng)過厚會使粘合效果相對變差，強力提高不明顯。

2.5 花紋花輥的深度、面積

花輥的圖案、軋點形狀：軋點越大、數(shù)量越多、密度越高，布的強力增加，但柔軟性、透氣性會變差。增大軋點的高度會降低產(chǎn)品的強力，而使透氣性、柔軟性增加，而受軋點強力限制，高度不能很大，一般在1mm以下。

3 正交試驗優(yōu)化設(shè)計[4]

取熱壓輥溫度、壓力、接觸時間3個因子各3水平。利用L9（34）正交表進(jìn)行正交試驗設(shè)計，如表2所示。

表2 影響因子和水平

參照FZ/T 60005—1991《織物力學(xué)性能測試標(biāo)準(zhǔn)》，制作5cm×20cm的試樣，使用電子織物拉伸強力儀進(jìn)行織物拉伸斷裂強力測試，試樣的夾持長度為10cm。試驗結(jié)果如表3所示。

極差的分析結(jié)果如表4所示。

由表4可以看出，各因子對強力的影響程度如下：主要影響因子為溫度，其次是壓力，速度對強力影響最弱。

非織造布的強力越大越好，因此對于溫度應(yīng)選擇一水平，壓力選三水平，速度選二水平，最優(yōu)工藝應(yīng)為A1B3C2，即熱軋溫度為139.7℃，壓輥壓力為9MPa，軋機速度為31.8rpm。

4 結(jié)論

通過研究得出以下主要結(jié)論：

（1）影響紡粘非織造布強力的主要因素為：纖維長絲的性能、鋪網(wǎng)方式、熱壓輥的溫度、壓力、接觸時間、纖網(wǎng)厚度、花紋壓輥中花紋的深度、面積。

（2）取熱壓輥溫度、壓力、接觸時間3個因子進(jìn)行正交試驗設(shè)計，結(jié)果表明熱壓輥溫度對強力的影響最為顯著：在試驗工藝范圍內(nèi)， 溫度的提高使纖維表面熔融效果改善， 增加了纖維間的粘結(jié)牢度；溫度過高會使纖維結(jié)構(gòu)發(fā)生改變， 成為結(jié)晶度和取向度很差的薄膜，導(dǎo)致非織造布強力顯著下降；若軋輥溫度偏低， 則纖網(wǎng)的粘合不充分， 制得的非織造布手感較柔軟并且易彎曲， 但其強力降低， 同時出現(xiàn)表面起毛現(xiàn)象。

（3）正交試驗設(shè)計結(jié)合極差分析法得出最優(yōu)工藝參數(shù)為：熱軋溫度為139.7℃，壓輥壓力為9MPa，軋機速度為31.8rpm。

表3 拉伸強力試驗結(jié)果

表4 極差分析表

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