淺談水刺及其復合非織造布結構與性能研究

徐曉禹，崇慶成

（南通通州江華紡織有限公司，江蘇 南通 226300）

非織造布生產技術以其獨特的結構和多變的工藝優于傳統的紡織工藝，是目前紡織行業當中最具發展前景的新技術之一。據不完全統計，目前國內非織造布生產量以15%的速度提升。水刺工藝非織造布是把纖維網平鋪在相應的傳輸簾上，通過相應的高速水射使得網的纖維能夠相互抱合并且牢固纏結。其中，高速水針所產生的動能主要用于纖維的取向、纏結和黏連，而纖維相互纏結所需要的能量主要取決于纖維的種類、移動方向等。

1 水刺非織造布

水刺是一種較常見且重要的制造加工工藝，利用高速的細微水針有效地穿透纖維網，使得原本比較疏散的纖維網變成凝結纏繞且具有較強抗壓性的水刺制造布，水刺法非織造紡織布會被制成濕巾、面膜布、相關醫療的敷料等產品應用在家庭、服飾和醫療等領域[1]。水刺技術具有無污染、無損傷、不掉屑、不含雜質、柔軟、強力高等優點，應用范圍正逐漸擴大。

2 水刺非織造布的生產流程

水刺法加固原理為在高壓的作用下，產生多股水射流的纖維噴射網，纖維在水力作用下產生一系列的動作（位移、穿插、纏結和抱合），從而得到加固。具體流程為：配置適量的纖維原料→預開松→梳理→混合輸送→預濕→成網→正面水刺→反面水刺→干燥定型→分切→卷流程。一般來說，水針的壓力分為3種：高壓（大于150×105Pa）、中壓（7×105～150×105Pa）和低壓（小于70×105Pa）；水針的直徑在80～180 μm；水針的排列密度為：10～24個/厘米；輸網速度與生產線速度保持一致；生產非織造布的速度為300～500 m/min。

3 工藝參數與性能之間的關系

3.1 纖維取向

纖維織物的力學性能主要包含拉伸力和彎曲強度，兩者與纖維取向有著重要關系。受纖維網的成型、纏結和移動等因素影響，在實際的生產線中，交叉成網的垂直力度與平行拉伸力均較強[2]。

3.2 水針的影響

水針的壓力、水刺頭的參數及水刺的距離會明顯影響水刺非織造布的相關性能，不同間距的水針會形成不同密度、結構的非織造布。高壓、水針少及較大水針間距會產生不同密度結構的纖維網，低射速、水針多及較小的間距會形成均勻分布的纖維網。

3.3 托網簾的影響

托網簾是水刺加固的重要部件，主要起到一定托持纖維的作用，還能夠在水刺加固的過程中使水射流穿過纖網射到托網簾后，在網簾上形成不同方向的反射流，以便水射流再次通過纖維網，并能夠實現纏結，同時能夠有效去除滯留水，提升纖維的纏結效果[3]。

4 水刺非織造布的結構與性能測試

4.1 面密度與厚度

纖維的面密度與厚度采用的儀器為：AB265-S型精密電子儀和YG（B）141P數字織物厚度儀，相對溫度（21±1）℃，相對濕度（64±4）%，平衡時間24 h。纖維面密度主要參照的是《紡織品 非織造布試驗方法 第1部分：單位面積質量的測定》（GB/T 24218.1——2009）進行測定，在產品中截取10塊相同面積的試樣，分別為100 cm2，裁取的位置距邊緣超過15 cm，均勻分布，使得精確度達到小數點后4位，計算10塊試樣的平均值，將結果乘以100，就能得到相應的面密度；纖維厚度主要參照GB/T 24218.1——2009第二部分，預加的壓力為100 cN，壓腳的面積為2 000 μm2，加壓10 s，每個產品測試10次，計算得出相應的平均值，各試樣面密度及厚度的測試結果如表1所示。

4.2 孔隙率

本實驗采用的公式是計算單層非織造布的孔隙率，公式如下：

式中：n為孔隙率；M為面密度，單位為g/m2；δ為纖維的密度，單位為g/m3；材料厚度的單位為mm。材料的滌綸密度為1.38 g/m3，粘膠密度為1.52 g/m3，根據實際的纖維比例計算得出的試樣纖維孔隙率如表2所示。

表1 試樣纖維面密度及厚度

表2 試樣纖維孔隙率

4.3 平均孔徑、最大孔徑

測定孔徑的儀器是PSM165孔徑測試儀，試驗原理是采用冒泡法，測定的標準符合國際和國內的相關測試標準。冒泡法主要是利用毛細血管的壓力有效地實現對孔徑的測定，即第一個冒出來的泡是最大的孔徑。通過測試相應的干、濕流差的曲線，得到孔徑間隔，孔徑分布計算的公式如下：

4.4 透濕性

測定纖維透濕性標準采用的是GB/T 24218.1——2009第一部分的吸濕法，并采用YG601-Ⅰ/Ⅱ紡織物透視儀進行測試，實際溫度為37.8 ℃，濕度為85%，平衡和試驗時間為1 h，每個試驗的產品剪裁3個試樣，試驗結果精確到小數點后3位。透視率WVT和透濕系數WVP的計算公式如下：

式中：Δm為樣品質量差；Δm’為空白試樣樣品差；A為有效面積；t為有效時間；Δp為水壓差；PCB飽和水壓差；R1試驗箱相對濕度；R2為透濕杯相對濕度，透濕系數的計算公式如下：

式（5）中，PV為相應的透濕系數，單位為g·cm/（cm2·s·Pa）；d為試樣的厚度。

5 結語

水刺加工技術因具有無污染、無損傷、不需要相應的黏合劑等優點而被廣泛使用，雖在國內起步較晚，但發展迅速。對此，應當不斷優化水刺加工技術，進行合理配置，改良生產線，進一步提高生產效益。