PA6/PET雙組分紡黏水刺非織造布開纖方式探討

崔 林，孫宜東，閆 靜，陳 軍

(1.天津工業(yè)大學(xué)，天津 300387; 2.欣龍控股(集團(tuán))股份有限公司，海南 ?？?571924)

引 言

近幾年來復(fù)合紡絲工藝廣泛應(yīng)用于超細(xì)纖維的工業(yè)化生產(chǎn)中，得到非常成功的發(fā)展[1-2]。PA6/PET雙組分纖維紡黏水刺非織造布是一種將復(fù)合纖維、紡黏及水刺技術(shù)結(jié)合而生產(chǎn)出的新型產(chǎn)品，由德國科德寶公司率先開發(fā)。該非織造布具有超細(xì)纖維、比表面積大以及優(yōu)越的力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性和屏蔽性特點，可廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)飾材料，皮革材料，高檔擦拭材料，包裝材料等領(lǐng)域[3-6]。近兩年來，我國也開始著手開發(fā)雙組分紡黏水刺非織造布，2009年，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國內(nèi)第一條雙組分超細(xì)纖維紡黏水刺非織造布生產(chǎn)線在江西吉安建成投產(chǎn)[7]；2011年10月，中紡新元無紡材料有限公司自行整合的超細(xì)纖維雙組分紡黏水刺非織造布生產(chǎn)線開車試產(chǎn)[8]。開纖技術(shù)的好壞直接影響到紡黏水刺非織造布各項性能，目前橘瓣型復(fù)合纖維開纖方法主要有機(jī)械開纖，熱開纖和化學(xué)開纖[9]。為了盡可能地提高雙組分紡黏水刺非織造布開纖效果，本文探討了水刺開纖，濕熱開纖和化學(xué)開纖三種不同開纖方式對開纖效果的影響。

1 實驗部分

1.1 實驗原料及設(shè)備

原料：PA6/PET雙組分紡黏水刺非織造布(自制)。

設(shè)備：CU-2纖維細(xì)度分析儀(北京和眾視野科技有限公司)；HH-4恒溫水浴鍋(杭州新亦昕數(shù)控設(shè)備有限公司)；BY-28高精度恒溫糟(杭州新亦昕數(shù)控設(shè)備有限公司)。

1.2 開纖情況分析

采用CU-2纖維細(xì)度分析儀觀察開纖后試樣開纖情況，放大倍數(shù)200倍。

2 結(jié)果與討論

2.1 水刺開纖

水刺開纖是雙組分紡黏非織造布生產(chǎn)過程中最主要的開纖及固網(wǎng)工序，主要利用高壓水刺力將中空橘瓣纖維中PET和PA6組分打散。圖1是同一布樣在不同焦距下觀察到的水刺開纖后雙組分非織造布表面結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。從圖1(a)中觀察發(fā)現(xiàn)表面結(jié)構(gòu)開纖度高，纖維基本被打開并部分纏結(jié)，但通過調(diào)焦觀察布樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，圖1(b)中在布樣內(nèi)部的纖維還有部分基本未開纖，可見，單靠水刺開纖還存在一定的局限性。這可能是因為大部分水刺能量被表面纖維所消耗，因此表層纖維開纖效果較理想，而內(nèi)部得到的能量不足以使內(nèi)部纖維打散。

(a)表面結(jié)構(gòu)

(b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1 水刺開纖后雙組分非織造布結(jié)構(gòu)圖

2.2 濕熱開纖

熱開纖處理方法包括干熱處理和濕熱處理。在熱作用下，PET和 PA6組分沿纖維軸向產(chǎn)生收縮，兩組分因分子結(jié)構(gòu)的不同形成收縮差異，進(jìn)而在兩組分界面產(chǎn)生剪切力使復(fù)合纖維裂分。圖2是不同溫度一定張力下拉伸15 s后的開纖效果圖。從圖2可知，當(dāng)溫度升至75℃，保持時間15 s，在外力作用下，纖維結(jié)構(gòu)依舊穩(wěn)定，沒有開纖變化；當(dāng)溫度控制在80 ℃，保持時間15 s，用較大的拉力拉伸可以發(fā)現(xiàn)纖維出現(xiàn)開纖現(xiàn)象，但效果并不理想；當(dāng)在90 ℃恒溫15 s時，對纖維用較小的拉力便可以出現(xiàn)開纖現(xiàn)象，而且觀察到單瓣絲的分離；溫度升到100 ℃時15 s后取較小拉力牽伸，從圖2中可以看出，牽伸絲開纖明顯，單瓣絲分離明顯。由此可見，在一定拉伸張力條件下，溫度越高，纖維開纖效果越明顯。這是因為在濕熱條件下，水對聚酯和聚酰胺的溶脹作用在纖維的分離中也起到了一定的作用，聚酰胺含有酰胺鍵，其親水性比PET大許多，在熱水中PET與PA6收縮的差異使得復(fù)合纖維兩組分之間發(fā)生一個剪切力而使得兩組分分離。

75 ℃

80 ℃

90 ℃

100 ℃圖2 不同溫度濕熱開纖效果

2.3 化學(xué)開纖

化學(xué)開纖方法主要有酸法、堿法以及其他化學(xué)試劑法。PA6/PET復(fù)合超細(xì)纖維化學(xué)開纖是采用溶脹的方式完成的，用化學(xué)試劑處理使纖維發(fā)生裂分是基于兩組分對酸處理劑有不同的溶脹率，界面產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，減少界面的粘合力，從而使之相互分離。圖3是化學(xué)開纖前后纖網(wǎng)開纖效果圖，從圖3明顯看出，經(jīng)化學(xué)開纖處理后，開纖率明顯提高，基本達(dá)到90%以上。

未經(jīng)化學(xué)開纖處理

經(jīng)化學(xué)開纖處理

3 結(jié) 論

在PA6/PET雙組分纖維非織造布實際生產(chǎn)中，單靠水刺開纖還存在一定的局限性，不能使內(nèi)部的纖維得到良好的開纖，若過于提高水刺壓力提高其開纖率，將對設(shè)備性能的要求也會越高，而且能耗也相應(yīng)增加，可借助在濕熱和化學(xué)條件下各組分因收縮差異而分裂的濕熱開纖和化學(xué)開纖來輔助提高PA6/PET雙組分紡黏水刺非織造布開纖率。

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