熱處理對滌綸針刺非織造布的影響

　　導(dǎo)讀：近幾年，由于水刺、紡粘、熔噴等技術(shù)在工藝及產(chǎn)品性能的飛速發(fā)展，人們對針刺非織造布工藝及產(chǎn)品的性能和多元化發(fā)展提出了更高的要求。滌綸針刺非織造布作為一種空氣過濾材料，如何利用熱處理技術(shù)改進(jìn)其過濾效率，拓寬其應(yīng)用與環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的優(yōu)勢，有待進(jìn)一步探究。
　　
　　針刺非織造技術(shù)是我國非織造行業(yè)中發(fā)展較早的生產(chǎn)技術(shù)，產(chǎn)品具備較強(qiáng)的市場競爭力和占有率，主要應(yīng)用與合成革基部、過濾材料、土工材料、裝飾布等領(lǐng)域。
　　
　　關(guān)于針刺非織造布的研究，多集中在原料選擇、纖維定量、針刺深度和密度等方面，但在利用熱處理技術(shù)，改善其結(jié)構(gòu)和性能，尚缺少深入的研究，特別針對滌綸針刺非織造布作為一種空氣過濾材料，如何利用熱處理技術(shù)改進(jìn)其過濾效率，拓寬其應(yīng)用與環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的優(yōu)勢，需要進(jìn)一步的研究。
　　
　　熱處理過程會引起纖維分子結(jié)構(gòu)和形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變，使穩(wěn)定度較低的結(jié)構(gòu)單元轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定度較高的結(jié)構(gòu)單元。熱處理引起的微觀變化，將綜合體現(xiàn)在纖維及產(chǎn)品的宏觀性能的改變，如尺寸穩(wěn)定性、強(qiáng)力、手感等。
　　
　　因而，熱處理工藝常用于改善非織造材料結(jié)構(gòu)與性能，以改善其使用性能，滿足非織造材料在衛(wèi)生、環(huán)過濾、土工等領(lǐng)域的應(yīng)用。為此，我們選擇適當(dāng)?shù)臏囟扰c時間，對滌綸針刺非織造布進(jìn)行熱處理，并進(jìn)行各項性能的檢測。
　　
　　實驗原料是江蘇迎陽無紡機(jī)械有限公司生產(chǎn)的滌綸針刺非織造布。設(shè)備包括DSC-Q200差式掃描量熱儀、R-3定型烘干機(jī)、YG026A型織物強(qiáng)力機(jī)、LZC-H型濾料綜合性能測試臺、CFP-1100A型毛細(xì)管流動孔隙測量儀、PL203電子天平和YG141D型織物厚度儀。
　　
　　實驗的熱處理部分采用R-3定型烘干機(jī)，在210°C橫向定長狀態(tài)下對滌綸針刺非織造布分別處理1、2、3、4min,取出后在室溫中自然冷卻，靜置24h；熱處理前后性能測試將經(jīng)過不同時間熱處理的滌綸針刺非織造布，與未處理的進(jìn)行各項性能表征對比分析；孔徑與過濾性能測試采用CFP-1100A型PMI毛細(xì)管流動孔隙測量儀對熱處理前后的滌綸針刺非織造布進(jìn)行孔徑和孔徑分布測試；采用LZC-H型濾料綜合性能測試臺對熱處理前后的滌綸針刺非織造布進(jìn)行過濾效率測試。
　　
　　聚合物結(jié)晶的總速度由晶核生成速度與晶體生長速度所控制。在結(jié)晶過程中，溫度影響成核速度，也影響晶體生長速率。溫度過高，則不利于晶核形成，溫度過低，則影響晶體的生長速率。結(jié)晶度與晶區(qū)分布對滌綸纖維及織物的物理力學(xué)性能有一定影響。
　　
　　當(dāng)溫度升高到180°C~200°C之間時，晶核生長的速度增加，同時分子鏈仍然具有相當(dāng)?shù)倪\動活性，容易向晶核擴(kuò)散排入晶格，晶體生長速度也加快，結(jié)晶總速度迅速增加，因此在該溫度下完成結(jié)晶的過程所需非常短，基本在1min內(nèi)完成結(jié)晶，結(jié)晶峰尖銳。
　　
　　當(dāng)溫度在200°C~230°C之間，隨著溫度的升高，分子熱運動劇烈，分子鏈有序排列所形成的晶核不穩(wěn)定或不易形成，盡管此時分子運動能力很強(qiáng)，但總的結(jié)晶速度較低，完成結(jié)晶過程所需要的時間逐漸增加，特別是在230°C時完成結(jié)晶的速度超過10min，結(jié)晶峰不明顯。所以在210°C條件下，結(jié)晶速度較為適中。
　　
　　綜上，PET在210°C時，完成結(jié)晶過程的時間為3min，根據(jù)完成結(jié)晶所需的時間，選擇1、2、3、4min進(jìn)行熱處理；熱處理對滌綸針刺非織造布的物流機(jī)械性能有明顯的改善，隨著熱處理時間的增加，有利于結(jié)晶的完善，基布斷裂強(qiáng)力增加，斷裂伸長率較未處理有所下降；通過孔徑測試和過濾效率測試。
　　
　　實驗結(jié)果表明，一方面，隨著熱處理時間的增加，滌綸針刺非織造布平均孔徑逐漸減小，同時，孔徑分布略微變窄。另一方面，對小粒徑的顆粒過濾效率提高，尤其是對粒徑≥2.0um的顆粒過濾效率，可由zui初的46%，提升至70%以上，綜合過濾效率得到改善。