定向?qū)谭强椩觳牧系闹苽浼靶阅?/h1>
2016-02-05 03:57:39王榮武杜婷婷
王 偉,黃 晨,王榮武,杜婷婷
(東華大學(xué) 產(chǎn)業(yè)用紡織品教育部工程中心,上海 201620)
定向?qū)谭强椩觳牧系闹苽浼靶阅?/p>
王 偉,黃 晨,王榮武,杜婷婷
(東華大學(xué) 產(chǎn)業(yè)用紡織品教育部工程中心,上海 201620)
以黏膠纖維與不同卷曲度的滌綸纖維為原料,采用水刺工藝,制備定向?qū)谭强椩觳牧?測(cè)試并分析不同卷曲度的滌綸/黏膠水刺非織造材料的力學(xué)性能、透氣性、透濕性和定向?qū)阅?結(jié)果表明,在相同復(fù)合方式及工藝參數(shù)下,三維卷曲滌綸/黏膠水刺非織造材料的纖維纏結(jié)更加緊密,其力學(xué)性能優(yōu)于二維卷曲滌綸/黏膠水刺非織造材料,但透氣性、透濕性和定向?qū)阅鼙榷S卷曲滌綸/黏膠水刺非織造材料差.制備的4種滌綸/黏膠水刺非織造材料,可在垂直面和水平面同時(shí)實(shí)現(xiàn)定向?qū)?
定向?qū)?纖維卷曲度;非織造材料;水刺工藝;滌綸纖維;黏膠纖維
定向?qū)F(xiàn)象在自然界中普遍存在,例如在竹葉表面、蝴蝶翅膀、蜘蛛絲表面等都能觀察到此類現(xiàn)象[1-3].將定向?qū)阅軕?yīng)用于紡織面料,使其具有優(yōu)異的健康性與舒適性,符合現(xiàn)代人的需求,可深得消費(fèi)者的喜愛(ài)[4].定向?qū)椢镆悦?xì)效應(yīng)為理論根據(jù),由里層到外層毛細(xì)管尺度逐漸減小形成差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng),使液體定向傳導(dǎo)[5].目前,開(kāi)發(fā)的定向?qū)窨椢镆葬樋椢锖蜋C(jī)織物為主,主要用于內(nèi)衣、高端運(yùn)動(dòng)服和訓(xùn)練服等,旨在為人體提供舒適的衣著微環(huán)境[6].而對(duì)定向?qū)强椩觳牧系难芯枯^少,且局限于化學(xué)整理[7].本文通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)法,制備滌綸/黏膠定向?qū)谭强椩觳牧?同時(shí)在垂直方向和水平方向?qū)崿F(xiàn)織物的定向?qū)?并分析纖維卷曲度與纖維排列對(duì)定向?qū)捌湎嚓P(guān)性能的影響.
1 試 驗(yàn)
1.1 原料
試驗(yàn)用原料規(guī)格如表1所示.
表1 原料規(guī)格
Table 1 Specifications of raw materials
原料種類線密度/dtex長(zhǎng)度/mm卷曲度/(個(gè)·(25mm)-1)生產(chǎn)廠家纖維素黏膠1.67383唐山三友化纖有限公司二維卷曲滌綸7.78648儀征化纖有限公司三維卷曲滌綸7.786413儀征化纖有限公司
1.2 制備工藝
使用二維卷曲滌綸、三維卷曲滌綸與黏膠纖維為原料,采用串聯(lián)式平行鋪網(wǎng),把兩臺(tái)梳理機(jī)直向串聯(lián)排列,將兩臺(tái)機(jī)器輸出的薄纖網(wǎng)沿MD方向(機(jī)器輸出方向)平行疊合,制備面密度為60 g/m2的二維卷曲滌綸纖網(wǎng)與三維卷曲滌綸纖網(wǎng)、面密度為30 g/m2的黏膠纖網(wǎng).經(jīng)平行復(fù)合(兩種纖網(wǎng)的MD方向相平行)與垂直復(fù)合(兩種纖網(wǎng)的MD方向相垂直),制備4種復(fù)合水刺非織造布樣品(如表2所示)以及兩種滌綸單層非織造布.
表2 復(fù)合水刺非織造布樣品
Table 2 Compound spunlaced nonwoven samples
試樣編號(hào)纖維1纖維2復(fù)合方式A三維卷曲滌綸黏膠平行復(fù)合(MD滌綸∥MD黏膠)B三維卷曲滌綸黏膠垂直復(fù)合(MD滌綸⊥MD黏膠)C二維卷曲滌綸黏膠平行復(fù)合(MD滌綸∥MD黏膠)D二維卷曲滌綸黏膠垂直復(fù)合(MD滌綸⊥MD黏膠)
復(fù)合水刺非織造布樣品的制備流程如圖1所示.
圖1 復(fù)合水刺非織造布樣品的制備流程Fig.1 Preparation process of compound spunlaced nonwoven samples
水刺加固采用Aquajet Y500-2型平網(wǎng)式水刺機(jī),其具有預(yù)濕水和主水刺加固兩個(gè)系統(tǒng).為確保水刺布具有優(yōu)異的定向?qū)阅?需要纖網(wǎng)能夠有效纏結(jié),故采用正反多道加固工藝,設(shè)計(jì)的水刺工藝參數(shù)為: 采用兩個(gè)水刺頭正反水刺,水刺壓力分別為6,8,16,20 MPa.
1.3 試驗(yàn)測(cè)試方法
對(duì)定向?qū)谭强椩觳牧线M(jìn)行測(cè)試,具體試驗(yàn)儀器與試驗(yàn)方法如表3所示.
表3 試驗(yàn)儀器及測(cè)試方法
Table 3 The experimental apparatus and test methods
所測(cè)物理量試驗(yàn)儀器試驗(yàn)方法表面形態(tài)日立TM-1000型臺(tái)式掃描電子顯微鏡接觸角DCAT11型動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x參照SN/T3775.3—2014測(cè)試耐靜水壓TY-02型透水性測(cè)試儀參照GB/T4744—1997測(cè)試?yán)鞌嗔褟?qiáng)力YG028-500型拉伸儀參照FZ/T60005—1991測(cè)試
(續(xù) 表)
2 結(jié)果與討論
2.1 纖維與非織造布的形態(tài)
二維、三維卷曲滌綸纖維卷曲形態(tài)的顯微鏡照片如圖2所示.由圖2可看出,兩者的卷曲形態(tài)有明顯差別.二維卷曲滌綸的卷曲波形近似于平面鋸齒形,而三維卷曲滌綸的卷曲波形具有空間立體感,縱向可變形性大,橫向占有更大空間,從而增加其蓬松性.
圖2 二維、三維卷曲滌綸纖維卷曲形態(tài)對(duì)比圖Fig.2 The contrast figure of 2D and 3D polyester fiber crimp
圖3和4為滌綸/黏膠平行復(fù)合水刺非織造布表面形態(tài)SEM照片.其中,直徑較小、縱向有條紋的是黏膠纖維,而表面光滑、直徑明顯較大的是滌綸纖維.由圖3和4可知,兩種水刺布的纏結(jié)效果都很好,網(wǎng)孔清晰.黏膠纖維與三維卷曲滌綸纖維的纏結(jié)更加緊密,黏膠層與滌綸層更好地嵌合在一起,在滌綸面可以觀察到少量黏膠纖維,在黏膠面也可以觀察到少量滌綸纖維.此外,黏膠纖維在滌綸纖維周圍與其纏結(jié)、抱合.因?yàn)樗碳庸虝r(shí),黏膠纖維初始模量小,受到水針壓力的沖擊后容易變形,故撓度變形大,而滌綸纖維初始模量大,不易變形,撓度變形較小.所以水刺加固后,出現(xiàn)黏膠纖維緊密纏結(jié)于滌綸纖維周圍的現(xiàn)象.
圖4 三維卷曲滌綸/黏膠平行復(fù)合的水刺非織造布表面形態(tài)Fig.4 Surface morphology of 3D crimp polyester/viscose parallel compound nonwoven fabric
2.2 力學(xué)性能
非織造材料受到張力時(shí),纖維伸直并有一定程度的滑動(dòng),形成徑向壓力,周圍纖維會(huì)阻礙纖維的伸直與滑動(dòng).如果徑向壓力足夠大,足以握持這根纖維,則纖維產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)自鎖.當(dāng)拉力繼續(xù)增大時(shí),纖維逐漸伸長(zhǎng)、變形,最終斷裂,使非織造布被拉斷[9].圖5是4種樣品的縱向拉伸曲線.由圖5可知,4種試樣縱向拉伸曲線起始部分直線段的斜率大小為kA>kC>kB>kD,根據(jù)初始模量的定義,得出4種試樣的縱向初始模量關(guān)系為EA>EC>EB>ED.因?yàn)槿S卷曲滌綸的初始模量比二維卷曲滌綸大,在相同梳理、復(fù)合以及水刺工藝下制備的試樣,初始模量的大小主要受纖維性能影響,故EA>EC,EB>ED.當(dāng)滌綸種類相同,而復(fù)合方式不同時(shí),由于平行復(fù)合水刺布中滌綸纖維與黏膠纖維沿MD方向排列的取向度高,在小負(fù)荷作用下不易變形,布的縱向剛性大,故EA>EB,EC>ED.
圖5 試樣拉伸曲線Fig.5 The stretch curve of samples
4種試樣拉伸斷裂強(qiáng)力對(duì)比如表4所示.
表4 試樣拉伸斷裂強(qiáng)力對(duì)比
Table 4 The contrast of tensile breaking strength of samples
試樣編號(hào)拉伸斷裂強(qiáng)力/NMDCDA13579B11987C12267D10675
從表4可以看出,在MD方向,試樣A的斷裂強(qiáng)力最大,試樣D的斷裂強(qiáng)力最小,4種試樣的斷裂強(qiáng)力關(guān)系為NA>NC>NB>ND.由于三維卷曲滌綸蓬松性好,且具有立體結(jié)構(gòu),水刺加固時(shí)與黏膠纖維的纏結(jié)效果好于二維卷曲滌綸,在相同工藝與復(fù)合方式下,NA>NC,NB>ND.對(duì)于采用不同復(fù)合方式的水刺布,由于平行復(fù)合纖網(wǎng)中,滌綸與黏膠纖維整體沿MD方向排列,受到外力拉伸時(shí),縱向受力纖維多,故縱向拉伸強(qiáng)力大,即NA>NB,NC>ND.雖然三維卷曲滌綸拉伸強(qiáng)力大于二維卷曲滌綸,但由于試樣C中沿MD方向排列的纖維數(shù)量多于試樣B,故NC>NB.
在CD方向,試樣B的斷裂強(qiáng)力最大,試樣C的斷裂強(qiáng)力最小,4種試樣的斷裂強(qiáng)力關(guān)系為FB>FD>FA>FC.在相同工藝、原料條件下,采用垂直復(fù)合方式的水刺布沿CD方向排列的黏膠纖維數(shù)量多,受到拉伸時(shí),共同承載拉力的纖維數(shù)多,所以橫向斷裂強(qiáng)力大于平行復(fù)合水刺布,即FB>FA,FD>FC.由于三維卷曲滌綸與黏膠的纏結(jié)效果好于二維卷曲滌綸,故FB>FD,FA>FC.當(dāng)二維卷曲滌綸采用垂直復(fù)合時(shí),其CD方向纏結(jié)效果雖然比三維卷曲滌綸平行復(fù)合水刺布差,但由于其CD方向承受力的纖維數(shù)量多于三維卷曲滌綸平行復(fù)合水刺布,故試樣A和D在CD方向拉伸斷裂強(qiáng)力關(guān)系為FD>FA.
2.3 孔徑與透氣性
非織造材料的透氣性與其孔徑大小及分布、孔隙率等因素有關(guān)[10].試驗(yàn)所用試樣采用相同的水刺加固工藝制備,孔徑分布相近似,且測(cè)得4種試樣的孔隙率均在80%～82%之間,沒(méi)有太大差別,故試樣透氣性差異主要與平均孔徑有關(guān).利用PMI孔徑儀,根據(jù)泡點(diǎn)法測(cè)試原理,通過(guò)計(jì)算氣體通過(guò)試樣時(shí)壓力和氣流的變化,分析和計(jì)算試樣的孔徑及其分布；利用織物透氣儀測(cè)試試樣透氣性能,均采用6號(hào)噴嘴.試樣孔徑與透氣量試驗(yàn)結(jié)果如表5所示.從表5可以看出,試樣D平均孔徑最大,為55.45 mm,其透氣量也最大,為1 927.38 L/(m2·s),故非織造布的平均孔徑越大,其透氣性越好.三維卷曲滌綸具有空間立體結(jié)構(gòu),與黏膠水刺復(fù)合時(shí),纏結(jié)程度高,纖維間排列緊密,單位面積內(nèi)纖維數(shù)量多,纖維間的空隙小,垂直方向上阻隔氣體穿透織物的纖維多,穿透路徑長(zhǎng),導(dǎo)致其透氣性差于二維卷曲滌綸水刺非織造布,即試樣A和B平均孔徑較小,且透氣性比試樣C和D差.織物透氣性主要與厚度方向的結(jié)構(gòu)有關(guān),復(fù)合方式的不同對(duì)織物透氣性影響不大,故試樣A與B、試樣C與D的平均孔徑和透氣性相接近.
表5 試樣平均孔徑與透氣量對(duì)比Table 5 The contrast of average pore size and permeability of samples
2.4 透濕性
非織造布的透濕量與纖維吸濕性、織物面密度以及織物內(nèi)部孔隙等因素有關(guān)[11].4種試樣的透濕量對(duì)比如表6所示.由表6可知,不管滌綸面朝上,還是黏膠面朝上,試樣C的透濕量都是最大,試樣B透濕量都是最小.同種復(fù)合方式的二維卷曲滌綸水刺布透濕性好于三維卷曲滌綸水刺布,因?yàn)槎S卷曲滌綸水刺布與三維卷曲滌綸水刺布的纖維吸濕性、織物面密度等條件相同,但兩者孔徑存在差異.三維卷曲滌綸具有空間立體卷曲結(jié)構(gòu),與黏膠纖維水刺時(shí),兩種纖維纏結(jié)緊密,曲徑空隙數(shù)量減少,毛細(xì)效應(yīng)較弱,故透濕量小于二維卷曲滌綸水刺布. 從表6還可看出,滌綸面朝上時(shí)織物透濕量大于黏膠面朝上時(shí)的透濕量.滌綸面朝上時(shí),背面的黏膠纖維吸濕性好,與滌綸纖維形成良好的差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng).水汽在差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)的作用下,易于透過(guò)織物,所以透濕量較大.黏膠面朝上時(shí),背面的滌綸纖維吸濕性差,水汽易于被黏膠纖維吸附,且不易透過(guò)滌綸層,故透濕量較小.試樣正反兩面透濕量的差異,在一定程度上可以表明織物具有定向?qū)裥阅?
表6 試樣透濕量對(duì)比
Table 6 The contrast of moisture transmission of samples
試樣編號(hào)透濕量/(g·m-2·h-1)滌綸面黏膠面A87.6376.22B86.5773.75C240.28191.52D224.74176.01
2.5 水接觸角與耐靜水壓
非織造布的水接觸角和耐靜水壓與纖維的吸濕性、織物的孔隙大小及分布情況密切相關(guān)[12].二維卷曲滌綸與三維卷曲滌綸是疏水性纖維,兩種單層未復(fù)合滌綸水刺布的水接觸角和耐靜水壓如表7所示.由表7可知,三維卷曲滌綸水刺布的水接觸角小于二維卷曲滌綸水刺布水接觸角,前者浸潤(rùn)性稍好;三維卷曲滌綸水刺布的耐靜水壓大于二維卷曲滌綸水刺布耐靜水壓.因?yàn)槿S卷曲滌綸呈三維螺旋卷曲狀態(tài),水刺加固時(shí),纖維之間纏結(jié)緊密,纖維間孔隙小,且孔徑分布均勻.在測(cè)耐靜水壓時(shí),水珠總是先在大孔隙處沖出表面,所以孔隙較小的三維卷曲滌綸水刺布耐靜水壓相對(duì)較大.
表7 兩種滌綸水刺布的水接觸角與耐靜水壓對(duì)比
Table 7 The contrast of water contact angle and hydrostatic pressure resistant of two kinds of polyester nonwoven fabrics
水刺布類型接觸角/(°)耐靜水壓/kPa二維卷曲滌綸水刺布137.60.93三維卷曲滌綸水刺布119.31.15
2.6 織物垂直面內(nèi)定向?qū)阅?/p>
單層滌綸水刺布具有較好的耐靜水壓性能,液體不易穿透,但其與黏膠纖網(wǎng)復(fù)合水刺后,復(fù)合水刺布的導(dǎo)水性能發(fā)生改變,具有定向?qū)阅?采用液態(tài)水分測(cè)試儀(MMT)對(duì)織物進(jìn)行測(cè)試,其原理是由儀器將一定量的水滴到織物表面,由傳感器測(cè)試計(jì)算織物兩表面的含水量,得到定向?qū)笖?shù)R,從而量化表征織物的定向?qū)衲芰13].4種試樣的定向?qū)笖?shù)圖如圖6所示,其中,曲線代表黏膠層或滌綸層含水量,兩條曲線間的積分面積即為定向?qū)笖?shù).從圖6可以看出,試樣D定向?qū)笖?shù)最大,試樣A定向?qū)笖?shù)最小,且二維卷曲滌綸復(fù)合水刺布的定向?qū)笖?shù)均大于相同復(fù)合方式的三維卷曲滌綸水刺布.根據(jù)差動(dòng)毛細(xì)理論可知,二維卷曲滌綸水刺布的差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)強(qiáng)于三維卷曲滌綸水刺布,使其定向?qū)Ч肹14].三維卷曲滌綸具有螺旋卷曲結(jié)構(gòu),其與黏膠纖維水刺時(shí)纏結(jié)緊密,黏膠纖維與滌綸纖維大量積聚在中間混合層,使疏水滌綸層與親水黏膠層變得薄弱,無(wú)法形成有效的導(dǎo)濕梯度.另外,由于纏結(jié)過(guò)于緊密,三維卷曲滌綸與黏膠纖維形成的兩種毛細(xì)管的當(dāng)量半徑差距小,附加壓力差較小,影響差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng).而二維卷曲滌綸的卷曲形態(tài)為平面鋸齒形,水刺加固時(shí),與黏膠纖維的纏結(jié)相對(duì)疏松,因此,在垂直面內(nèi),從滌綸層到黏膠層,滌綸纖維含量逐步減少,疏水層、中間混合層以及親水層相對(duì)均衡,具有良好的導(dǎo)濕梯度.由于二維卷曲滌綸纏結(jié)疏松,黏膠纖維纏結(jié)緊密,形成的兩種毛細(xì)管的當(dāng)量半徑差距大,附加壓力差大,差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)顯著,因此定向?qū)Ч糜谌S卷曲滌綸水刺布.
圖6 試樣定向?qū)笖?shù)圖Fig.6 Unidirectional water-transfer index of samples
2.7 織物水平面內(nèi)定向?qū)阅?/p>
試驗(yàn)制備的水刺非織造材料,在實(shí)現(xiàn)垂直面定向?qū)耐瑫r(shí),也實(shí)現(xiàn)了織物水平面內(nèi)的定向?qū)?采用相同工藝制備試樣,每組試樣各5個(gè),并在每個(gè)試樣中選4個(gè)不同方位,用滴定管在織物表面滴1 mL水,觀察水?dāng)U散情況.測(cè)得橢圓長(zhǎng)軸半徑和短軸半徑各20個(gè),分別去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值,求得試樣A、B、C、D的平均長(zhǎng)軸半徑和短軸半徑,算出相應(yīng)的長(zhǎng)短軸比.圖7為4個(gè)有代表性試樣的水?dāng)U散情況.平行復(fù)合的試樣A和C,液體擴(kuò)散為橢圓,橢圓長(zhǎng)軸沿MD方向,短軸沿CD方向;垂直復(fù)合的試樣B與D,液體擴(kuò)散圖形也為橢圓,但橢圓長(zhǎng)軸沿CD方向,短軸沿MD方向.因?yàn)闇炀]纖維表面光滑,而黏膠纖維截面呈鋸齒形,表面具有溝槽,纖維之間相互纏結(jié)時(shí),黏膠纖維間的空隙小,且黏膠纖維比表面積大,形成的毛細(xì)管數(shù)量多,毛細(xì)效應(yīng)強(qiáng),故沿著黏膠纖網(wǎng)排列方向,織物導(dǎo)水效果好,橢圓長(zhǎng)軸與黏膠纖網(wǎng)排列方向一致.通過(guò)控制黏膠纖維在纖維網(wǎng)內(nèi)的排列,可以實(shí)現(xiàn)織物水平面內(nèi)的定向?qū)?
二維卷曲滌綸試樣C和D橢圓長(zhǎng)、短軸的長(zhǎng)度分別大于三維卷曲滌綸試樣A和B.因?yàn)槿S卷曲滌綸具有立體卷曲結(jié)構(gòu),水刺加固后與黏膠纖維纏結(jié)緊密,纖維間擠壓程度高,孔隙小,毛細(xì)管孔徑間發(fā)生阻塞,芯吸效應(yīng)減弱,水平面內(nèi)導(dǎo)濕性能下降,橢圓長(zhǎng)短軸的長(zhǎng)度小于相應(yīng)的二維卷曲滌綸水刺布[15].平行復(fù)合試樣A和C的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度分別大于垂直復(fù)合試樣B和D.因?yàn)槠叫袕?fù)合時(shí),滌綸纖維與黏膠纖維沿MD方向的取向度高,形成連續(xù)的導(dǎo)流通道,毛細(xì)管數(shù)量多,芯吸效應(yīng)明顯,液體易于沿MD方向擴(kuò)散.
圖7 試樣水?dāng)U散對(duì)比圖Fig.7 Water diffusion figure of samples
3 結(jié) 論
(1) 三維卷曲滌綸纖維具有空間立體卷曲結(jié)構(gòu),與黏膠纖維水刺時(shí),兩種纖維纏結(jié)緊密,曲徑空隙數(shù)量少;而二維卷曲滌綸纖維卷曲波形近似于平面鋸齒形,與黏膠纖維水刺時(shí),兩種纖維纏結(jié)相對(duì)疏松,曲徑空隙數(shù)量多.
(2) 在相同復(fù)合方式及水刺工藝參數(shù)條件下,三維卷曲滌綸/黏膠水刺非織造布MD、CD方向的拉伸斷裂強(qiáng)力均大于二維卷曲滌綸/黏膠水刺非織造布.纖維原料與水刺工藝相同時(shí),平行復(fù)合水刺布的MD方向拉伸斷裂強(qiáng)力大于垂直復(fù)合水刺布,而其CD方向拉伸斷裂強(qiáng)力小于垂直復(fù)合水刺布.
(3) 三維卷曲滌綸/黏膠水刺非織造布的纖維纏結(jié)緊密,曲徑空隙數(shù)量減少,毛細(xì)效應(yīng)弱,其透氣性與透濕性均比二維卷曲滌綸/黏膠水刺布差.
(4) 二維卷曲滌綸纖維與三維卷曲滌綸纖維的水接觸角均大于90°,為疏水性材料,與親水性黏膠纖維復(fù)合后,復(fù)合水刺非織造布實(shí)現(xiàn)垂直面內(nèi)的定向?qū)?同時(shí),通過(guò)變換復(fù)合方式、控制纖維排列,可實(shí)現(xiàn)復(fù)合水刺非織造布水平面內(nèi)的定向?qū)?
[1] LIU K,YAO X,JIANG L. Recent developments in bio-inspired special wettability[J]. Chemical Society Reviews,2010,39(8): 3240-3255.
[2] XIA D,JOHNSON L M,LOPEZ G P. Anisotropic wetting surfaces with one-dimensional and directional structures: Fabrication approaches,wetting properties and potential applications[J]. Advanced Materials,2012,24(10): 1287-1302.
[3] WHITNEY H M,KOLLE M,ANDREW P,et al. Floral iridescence,produced by diffractive optics,acts as a cue for animal pollinators[J]. Science,2009,323(5910): 130-133.
[4] BORMASHENKO E,BORMASHENKO Y,STEIN T,et al. Why do pigeon feathers repel water? Hydrophobicity of pennae,cassie-baxter wetting hypothesis and cassie-wenzel capillarity-induced wetting transition[J]. Journal of Colloid and Interface Science,2007,311(1): 212-216.
[5] WU D,WANG J N,WU S Z,et al. Three-level biomimetic rice-leaf surfaces with controllable anisotropic sliding[J]. Advanced Functional Materials,2011,21(15): 2927-2932.
[6] ZHENG Y,BAI H,HUANG Z,et al. Directional water collection on wetted spider silk[J]. Nature,2010,463(7281): 640-643.
[7] 潘虹,李建強(qiáng),周曉潔. 純棉水刺非織造材料單向?qū)裥阅苎芯縖J]. 非織造布,2012 (4): 58-61.
[8] 王夕雯,靳向煜,柯勤飛. 殼聚糖纖維的性能測(cè)試與分析[J]. 產(chǎn)業(yè)用紡織品,2011 (11): 15-19.
[9] 柯勤飛,靳向煜. 非織造學(xué)[M]. 上海: 東華大學(xué)出版社,2004: 140-141.
[10] 殷保璞,吳海波,靳向煜,等. 非織造過(guò)濾材料的孔隙結(jié)構(gòu)與透氣性能研究[J]. 產(chǎn)業(yè)用紡織品,2007(5): 20-23.
[11] 柯勤飛,吳捷偉. 水刺法非織造布透濕性能研究[J]. 非織造布,1997(3): 28-30.
[12] 蘇靜,王璐,羅丹,等. 拒水拒油劑在非織造布后整理中的應(yīng)用[J]. 印染,2013(21): 32-34.
[13] 楊文,朱寶瑜,李毅,等. 高支羊毛與亞麻交織針織物液態(tài)水傳遞性能的研究[C]//2006中國(guó)國(guó)際毛紡織會(huì)議暨IWTO羊毛論壇論文集(上冊(cè)).西安工程大學(xué),2006.
[14] KLIONSKY D J,ABDALLA F C,ABELIOVICH H,et al. Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy[J]. Autophagy,2012,8(4): 445-544.
[15] 徐小萍,張寅江,靳向煜,等. 殼聚糖/黏膠水刺非織造布的制備及相關(guān)性能[J]. 紡織學(xué)報(bào),2013,34(6): 51-57.
Preparation of Unidirectional Water-Transfer Nonwovens and Its Properties
WANGWei,HUANGChen,WANGRong-wu,DUTing-ting
(Engineering Research Center of Technical Textiles,Ministry of Education,Donghua University,Shanghai 201620,China)
With different crimp polyester fiber and ordinary viscose fiber as raw materials,unidirectional water-transfer nonwovens were prepared with spunlaced process. Test and analyses were conducted to study the mechanical properties,breathability,moisture permeability and unidirectional water-transfer ability. The results show that under the same compound way and processing parameters,the mechanical properties of three-dimensional crimp polyester/viscose nonwovens are better than those of the two-dimensional crimp polyester/viscose nonwovens,whereas the breathability,moisture permeability and unidirectional water-transfer ability are lower than those of two-dimensional crimp polyester/viscose nonwovens. The four kinds of nonwovens prepared in this study have unidirectional water-transfer ability in both horizontal and vertical directions.
unidirectional water-transfer;fiber crimpness;nonwovens;spunlaced process;polyester fiber;viscose fiber
1671-0444 (2016)05-0681-08
2015-07-13
中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(2232014D3-15)；東華大學(xué)研究生創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目(EG2015043)；上海市教育委員會(huì)和上海市教育發(fā)展基金會(huì)“晨光計(jì)劃”資助項(xiàng)目
王 偉(1990—)，男，山東濰坊人，碩士研究生，研究方向?yàn)榉强椩觳牧辖Y(jié)構(gòu)與性能.E-mail:qq1297054015@163.com 黃 晨(聯(lián)系人)，男，講師，E-mail:hc@dhu.edu.cn
TS 101.8
A
猜你喜歡
PLA長(zhǎng)絲成網(wǎng)水刺纏結(jié)系數(shù)和水針能量的研究紡織科學(xué)研究(2021年9期)2021-10-14 08:52:12 芳綸水刺濾料的制備及性能研究*產(chǎn)業(yè)用紡織品(2018年5期)2018-08-02 05:33:38 汽車?yán)錄_壓U形梁卷曲的控制汽車實(shí)用技術(shù)(2017年24期)2018-01-24 06:08:07 自制黏膠成就大生意第一財(cái)經(jīng)(2017年29期)2017-08-10 22:49:15 夜讀詩(shī)林(2016年5期)2016-10-25 06:24:48 黏膠纖維廠冷卻循環(huán)水系統(tǒng)變頻節(jié)能改造化纖與紡織技術(shù)(2015年3期)2015-12-26 03:33:47 芳綸1313/阻燃黏膠窗簾面料的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)化纖與紡織技術(shù)(2015年3期)2015-12-26 03:33:46 發(fā)熱纖維/棉/黏膠多組分噴氣紡紗線的開(kāi)發(fā)化纖與紡織技術(shù)(2015年1期)2015-12-26 03:33:40 DCS550卷曲宏在復(fù)卷機(jī)退紙輥控制中的應(yīng)用中國(guó)造紙(2015年7期)2015-12-16 12:40:50 水刺型空氣加濕器濾材的親水性改性研究浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)(2015年5期)2015-03-01 02:53:50
王 偉,黃 晨,王榮武,杜婷婷
(東華大學(xué) 產(chǎn)業(yè)用紡織品教育部工程中心,上海 201620)
定向?qū)谭强椩觳牧系闹苽浼靶阅?/p>
王 偉,黃 晨,王榮武,杜婷婷
(東華大學(xué) 產(chǎn)業(yè)用紡織品教育部工程中心,上海 201620)
以黏膠纖維與不同卷曲度的滌綸纖維為原料,采用水刺工藝,制備定向?qū)谭强椩觳牧?測(cè)試并分析不同卷曲度的滌綸/黏膠水刺非織造材料的力學(xué)性能、透氣性、透濕性和定向?qū)阅?結(jié)果表明,在相同復(fù)合方式及工藝參數(shù)下,三維卷曲滌綸/黏膠水刺非織造材料的纖維纏結(jié)更加緊密,其力學(xué)性能優(yōu)于二維卷曲滌綸/黏膠水刺非織造材料,但透氣性、透濕性和定向?qū)阅鼙榷S卷曲滌綸/黏膠水刺非織造材料差.制備的4種滌綸/黏膠水刺非織造材料,可在垂直面和水平面同時(shí)實(shí)現(xiàn)定向?qū)?
定向?qū)?纖維卷曲度;非織造材料;水刺工藝;滌綸纖維;黏膠纖維
定向?qū)F(xiàn)象在自然界中普遍存在,例如在竹葉表面、蝴蝶翅膀、蜘蛛絲表面等都能觀察到此類現(xiàn)象[1-3].將定向?qū)阅軕?yīng)用于紡織面料,使其具有優(yōu)異的健康性與舒適性,符合現(xiàn)代人的需求,可深得消費(fèi)者的喜愛(ài)[4].定向?qū)椢镆悦?xì)效應(yīng)為理論根據(jù),由里層到外層毛細(xì)管尺度逐漸減小形成差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng),使液體定向傳導(dǎo)[5].目前,開(kāi)發(fā)的定向?qū)窨椢镆葬樋椢锖蜋C(jī)織物為主,主要用于內(nèi)衣、高端運(yùn)動(dòng)服和訓(xùn)練服等,旨在為人體提供舒適的衣著微環(huán)境[6].而對(duì)定向?qū)强椩觳牧系难芯枯^少,且局限于化學(xué)整理[7].本文通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)法,制備滌綸/黏膠定向?qū)谭强椩觳牧?同時(shí)在垂直方向和水平方向?qū)崿F(xiàn)織物的定向?qū)?并分析纖維卷曲度與纖維排列對(duì)定向?qū)捌湎嚓P(guān)性能的影響.
1 試 驗(yàn)
1.1 原料
試驗(yàn)用原料規(guī)格如表1所示.
表1 原料規(guī)格
Table 1 Specifications of raw materials
原料種類線密度/dtex長(zhǎng)度/mm卷曲度/(個(gè)·(25mm)-1)生產(chǎn)廠家纖維素黏膠1.67383唐山三友化纖有限公司二維卷曲滌綸7.78648儀征化纖有限公司三維卷曲滌綸7.786413儀征化纖有限公司
1.2 制備工藝
使用二維卷曲滌綸、三維卷曲滌綸與黏膠纖維為原料,采用串聯(lián)式平行鋪網(wǎng),把兩臺(tái)梳理機(jī)直向串聯(lián)排列,將兩臺(tái)機(jī)器輸出的薄纖網(wǎng)沿MD方向(機(jī)器輸出方向)平行疊合,制備面密度為60 g/m2的二維卷曲滌綸纖網(wǎng)與三維卷曲滌綸纖網(wǎng)、面密度為30 g/m2的黏膠纖網(wǎng).經(jīng)平行復(fù)合(兩種纖網(wǎng)的MD方向相平行)與垂直復(fù)合(兩種纖網(wǎng)的MD方向相垂直),制備4種復(fù)合水刺非織造布樣品(如表2所示)以及兩種滌綸單層非織造布.
表2 復(fù)合水刺非織造布樣品
Table 2 Compound spunlaced nonwoven samples
試樣編號(hào)纖維1纖維2復(fù)合方式A三維卷曲滌綸黏膠平行復(fù)合(MD滌綸∥MD黏膠)B三維卷曲滌綸黏膠垂直復(fù)合(MD滌綸⊥MD黏膠)C二維卷曲滌綸黏膠平行復(fù)合(MD滌綸∥MD黏膠)D二維卷曲滌綸黏膠垂直復(fù)合(MD滌綸⊥MD黏膠)
復(fù)合水刺非織造布樣品的制備流程如圖1所示.
圖1 復(fù)合水刺非織造布樣品的制備流程Fig.1 Preparation process of compound spunlaced nonwoven samples
水刺加固采用Aquajet Y500-2型平網(wǎng)式水刺機(jī),其具有預(yù)濕水和主水刺加固兩個(gè)系統(tǒng).為確保水刺布具有優(yōu)異的定向?qū)阅?需要纖網(wǎng)能夠有效纏結(jié),故采用正反多道加固工藝,設(shè)計(jì)的水刺工藝參數(shù)為: 采用兩個(gè)水刺頭正反水刺,水刺壓力分別為6,8,16,20 MPa.
1.3 試驗(yàn)測(cè)試方法
對(duì)定向?qū)谭强椩觳牧线M(jìn)行測(cè)試,具體試驗(yàn)儀器與試驗(yàn)方法如表3所示.
表3 試驗(yàn)儀器及測(cè)試方法
Table 3 The experimental apparatus and test methods
所測(cè)物理量試驗(yàn)儀器試驗(yàn)方法表面形態(tài)日立TM-1000型臺(tái)式掃描電子顯微鏡接觸角DCAT11型動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x參照SN/T3775.3—2014測(cè)試耐靜水壓TY-02型透水性測(cè)試儀參照GB/T4744—1997測(cè)試?yán)鞌嗔褟?qiáng)力YG028-500型拉伸儀參照FZ/T60005—1991測(cè)試
(續(xù) 表)
2 結(jié)果與討論
2.1 纖維與非織造布的形態(tài)
二維、三維卷曲滌綸纖維卷曲形態(tài)的顯微鏡照片如圖2所示.由圖2可看出,兩者的卷曲形態(tài)有明顯差別.二維卷曲滌綸的卷曲波形近似于平面鋸齒形,而三維卷曲滌綸的卷曲波形具有空間立體感,縱向可變形性大,橫向占有更大空間,從而增加其蓬松性.
圖2 二維、三維卷曲滌綸纖維卷曲形態(tài)對(duì)比圖Fig.2 The contrast figure of 2D and 3D polyester fiber crimp
圖3和4為滌綸/黏膠平行復(fù)合水刺非織造布表面形態(tài)SEM照片.其中,直徑較小、縱向有條紋的是黏膠纖維,而表面光滑、直徑明顯較大的是滌綸纖維.由圖3和4可知,兩種水刺布的纏結(jié)效果都很好,網(wǎng)孔清晰.黏膠纖維與三維卷曲滌綸纖維的纏結(jié)更加緊密,黏膠層與滌綸層更好地嵌合在一起,在滌綸面可以觀察到少量黏膠纖維,在黏膠面也可以觀察到少量滌綸纖維.此外,黏膠纖維在滌綸纖維周圍與其纏結(jié)、抱合.因?yàn)樗碳庸虝r(shí),黏膠纖維初始模量小,受到水針壓力的沖擊后容易變形,故撓度變形大,而滌綸纖維初始模量大,不易變形,撓度變形較小.所以水刺加固后,出現(xiàn)黏膠纖維緊密纏結(jié)于滌綸纖維周圍的現(xiàn)象.
圖4 三維卷曲滌綸/黏膠平行復(fù)合的水刺非織造布表面形態(tài)Fig.4 Surface morphology of 3D crimp polyester/viscose parallel compound nonwoven fabric
2.2 力學(xué)性能
非織造材料受到張力時(shí),纖維伸直并有一定程度的滑動(dòng),形成徑向壓力,周圍纖維會(huì)阻礙纖維的伸直與滑動(dòng).如果徑向壓力足夠大,足以握持這根纖維,則纖維產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)自鎖.當(dāng)拉力繼續(xù)增大時(shí),纖維逐漸伸長(zhǎng)、變形,最終斷裂,使非織造布被拉斷[9].圖5是4種樣品的縱向拉伸曲線.由圖5可知,4種試樣縱向拉伸曲線起始部分直線段的斜率大小為kA>kC>kB>kD,根據(jù)初始模量的定義,得出4種試樣的縱向初始模量關(guān)系為EA>EC>EB>ED.因?yàn)槿S卷曲滌綸的初始模量比二維卷曲滌綸大,在相同梳理、復(fù)合以及水刺工藝下制備的試樣,初始模量的大小主要受纖維性能影響,故EA>EC,EB>ED.當(dāng)滌綸種類相同,而復(fù)合方式不同時(shí),由于平行復(fù)合水刺布中滌綸纖維與黏膠纖維沿MD方向排列的取向度高,在小負(fù)荷作用下不易變形,布的縱向剛性大,故EA>EB,EC>ED.
圖5 試樣拉伸曲線Fig.5 The stretch curve of samples
4種試樣拉伸斷裂強(qiáng)力對(duì)比如表4所示.
表4 試樣拉伸斷裂強(qiáng)力對(duì)比
Table 4 The contrast of tensile breaking strength of samples
試樣編號(hào)拉伸斷裂強(qiáng)力/NMDCDA13579B11987C12267D10675
從表4可以看出,在MD方向,試樣A的斷裂強(qiáng)力最大,試樣D的斷裂強(qiáng)力最小,4種試樣的斷裂強(qiáng)力關(guān)系為NA>NC>NB>ND.由于三維卷曲滌綸蓬松性好,且具有立體結(jié)構(gòu),水刺加固時(shí)與黏膠纖維的纏結(jié)效果好于二維卷曲滌綸,在相同工藝與復(fù)合方式下,NA>NC,NB>ND.對(duì)于采用不同復(fù)合方式的水刺布,由于平行復(fù)合纖網(wǎng)中,滌綸與黏膠纖維整體沿MD方向排列,受到外力拉伸時(shí),縱向受力纖維多,故縱向拉伸強(qiáng)力大,即NA>NB,NC>ND.雖然三維卷曲滌綸拉伸強(qiáng)力大于二維卷曲滌綸,但由于試樣C中沿MD方向排列的纖維數(shù)量多于試樣B,故NC>NB.
在CD方向,試樣B的斷裂強(qiáng)力最大,試樣C的斷裂強(qiáng)力最小,4種試樣的斷裂強(qiáng)力關(guān)系為FB>FD>FA>FC.在相同工藝、原料條件下,采用垂直復(fù)合方式的水刺布沿CD方向排列的黏膠纖維數(shù)量多,受到拉伸時(shí),共同承載拉力的纖維數(shù)多,所以橫向斷裂強(qiáng)力大于平行復(fù)合水刺布,即FB>FA,FD>FC.由于三維卷曲滌綸與黏膠的纏結(jié)效果好于二維卷曲滌綸,故FB>FD,FA>FC.當(dāng)二維卷曲滌綸采用垂直復(fù)合時(shí),其CD方向纏結(jié)效果雖然比三維卷曲滌綸平行復(fù)合水刺布差,但由于其CD方向承受力的纖維數(shù)量多于三維卷曲滌綸平行復(fù)合水刺布,故試樣A和D在CD方向拉伸斷裂強(qiáng)力關(guān)系為FD>FA.
2.3 孔徑與透氣性
非織造材料的透氣性與其孔徑大小及分布、孔隙率等因素有關(guān)[10].試驗(yàn)所用試樣采用相同的水刺加固工藝制備,孔徑分布相近似,且測(cè)得4種試樣的孔隙率均在80%～82%之間,沒(méi)有太大差別,故試樣透氣性差異主要與平均孔徑有關(guān).利用PMI孔徑儀,根據(jù)泡點(diǎn)法測(cè)試原理,通過(guò)計(jì)算氣體通過(guò)試樣時(shí)壓力和氣流的變化,分析和計(jì)算試樣的孔徑及其分布；利用織物透氣儀測(cè)試試樣透氣性能,均采用6號(hào)噴嘴.試樣孔徑與透氣量試驗(yàn)結(jié)果如表5所示.從表5可以看出,試樣D平均孔徑最大,為55.45 mm,其透氣量也最大,為1 927.38 L/(m2·s),故非織造布的平均孔徑越大,其透氣性越好.三維卷曲滌綸具有空間立體結(jié)構(gòu),與黏膠水刺復(fù)合時(shí),纏結(jié)程度高,纖維間排列緊密,單位面積內(nèi)纖維數(shù)量多,纖維間的空隙小,垂直方向上阻隔氣體穿透織物的纖維多,穿透路徑長(zhǎng),導(dǎo)致其透氣性差于二維卷曲滌綸水刺非織造布,即試樣A和B平均孔徑較小,且透氣性比試樣C和D差.織物透氣性主要與厚度方向的結(jié)構(gòu)有關(guān),復(fù)合方式的不同對(duì)織物透氣性影響不大,故試樣A與B、試樣C與D的平均孔徑和透氣性相接近.
表5 試樣平均孔徑與透氣量對(duì)比Table 5 The contrast of average pore size and permeability of samples
2.4 透濕性
非織造布的透濕量與纖維吸濕性、織物面密度以及織物內(nèi)部孔隙等因素有關(guān)[11].4種試樣的透濕量對(duì)比如表6所示.由表6可知,不管滌綸面朝上,還是黏膠面朝上,試樣C的透濕量都是最大,試樣B透濕量都是最小.同種復(fù)合方式的二維卷曲滌綸水刺布透濕性好于三維卷曲滌綸水刺布,因?yàn)槎S卷曲滌綸水刺布與三維卷曲滌綸水刺布的纖維吸濕性、織物面密度等條件相同,但兩者孔徑存在差異.三維卷曲滌綸具有空間立體卷曲結(jié)構(gòu),與黏膠纖維水刺時(shí),兩種纖維纏結(jié)緊密,曲徑空隙數(shù)量減少,毛細(xì)效應(yīng)較弱,故透濕量小于二維卷曲滌綸水刺布. 從表6還可看出,滌綸面朝上時(shí)織物透濕量大于黏膠面朝上時(shí)的透濕量.滌綸面朝上時(shí),背面的黏膠纖維吸濕性好,與滌綸纖維形成良好的差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng).水汽在差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)的作用下,易于透過(guò)織物,所以透濕量較大.黏膠面朝上時(shí),背面的滌綸纖維吸濕性差,水汽易于被黏膠纖維吸附,且不易透過(guò)滌綸層,故透濕量較小.試樣正反兩面透濕量的差異,在一定程度上可以表明織物具有定向?qū)裥阅?
表6 試樣透濕量對(duì)比
Table 6 The contrast of moisture transmission of samples
試樣編號(hào)透濕量/(g·m-2·h-1)滌綸面黏膠面A87.6376.22B86.5773.75C240.28191.52D224.74176.01
2.5 水接觸角與耐靜水壓
非織造布的水接觸角和耐靜水壓與纖維的吸濕性、織物的孔隙大小及分布情況密切相關(guān)[12].二維卷曲滌綸與三維卷曲滌綸是疏水性纖維,兩種單層未復(fù)合滌綸水刺布的水接觸角和耐靜水壓如表7所示.由表7可知,三維卷曲滌綸水刺布的水接觸角小于二維卷曲滌綸水刺布水接觸角,前者浸潤(rùn)性稍好;三維卷曲滌綸水刺布的耐靜水壓大于二維卷曲滌綸水刺布耐靜水壓.因?yàn)槿S卷曲滌綸呈三維螺旋卷曲狀態(tài),水刺加固時(shí),纖維之間纏結(jié)緊密,纖維間孔隙小,且孔徑分布均勻.在測(cè)耐靜水壓時(shí),水珠總是先在大孔隙處沖出表面,所以孔隙較小的三維卷曲滌綸水刺布耐靜水壓相對(duì)較大.
表7 兩種滌綸水刺布的水接觸角與耐靜水壓對(duì)比
Table 7 The contrast of water contact angle and hydrostatic pressure resistant of two kinds of polyester nonwoven fabrics
水刺布類型接觸角/(°)耐靜水壓/kPa二維卷曲滌綸水刺布137.60.93三維卷曲滌綸水刺布119.31.15
2.6 織物垂直面內(nèi)定向?qū)阅?/p>
單層滌綸水刺布具有較好的耐靜水壓性能,液體不易穿透,但其與黏膠纖網(wǎng)復(fù)合水刺后,復(fù)合水刺布的導(dǎo)水性能發(fā)生改變,具有定向?qū)阅?采用液態(tài)水分測(cè)試儀(MMT)對(duì)織物進(jìn)行測(cè)試,其原理是由儀器將一定量的水滴到織物表面,由傳感器測(cè)試計(jì)算織物兩表面的含水量,得到定向?qū)笖?shù)R,從而量化表征織物的定向?qū)衲芰13].4種試樣的定向?qū)笖?shù)圖如圖6所示,其中,曲線代表黏膠層或滌綸層含水量,兩條曲線間的積分面積即為定向?qū)笖?shù).從圖6可以看出,試樣D定向?qū)笖?shù)最大,試樣A定向?qū)笖?shù)最小,且二維卷曲滌綸復(fù)合水刺布的定向?qū)笖?shù)均大于相同復(fù)合方式的三維卷曲滌綸水刺布.根據(jù)差動(dòng)毛細(xì)理論可知,二維卷曲滌綸水刺布的差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)強(qiáng)于三維卷曲滌綸水刺布,使其定向?qū)Ч肹14].三維卷曲滌綸具有螺旋卷曲結(jié)構(gòu),其與黏膠纖維水刺時(shí)纏結(jié)緊密,黏膠纖維與滌綸纖維大量積聚在中間混合層,使疏水滌綸層與親水黏膠層變得薄弱,無(wú)法形成有效的導(dǎo)濕梯度.另外,由于纏結(jié)過(guò)于緊密,三維卷曲滌綸與黏膠纖維形成的兩種毛細(xì)管的當(dāng)量半徑差距小,附加壓力差較小,影響差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng).而二維卷曲滌綸的卷曲形態(tài)為平面鋸齒形,水刺加固時(shí),與黏膠纖維的纏結(jié)相對(duì)疏松,因此,在垂直面內(nèi),從滌綸層到黏膠層,滌綸纖維含量逐步減少,疏水層、中間混合層以及親水層相對(duì)均衡,具有良好的導(dǎo)濕梯度.由于二維卷曲滌綸纏結(jié)疏松,黏膠纖維纏結(jié)緊密,形成的兩種毛細(xì)管的當(dāng)量半徑差距大,附加壓力差大,差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)顯著,因此定向?qū)Ч糜谌S卷曲滌綸水刺布.
圖6 試樣定向?qū)笖?shù)圖Fig.6 Unidirectional water-transfer index of samples
2.7 織物水平面內(nèi)定向?qū)阅?/p>
試驗(yàn)制備的水刺非織造材料,在實(shí)現(xiàn)垂直面定向?qū)耐瑫r(shí),也實(shí)現(xiàn)了織物水平面內(nèi)的定向?qū)?采用相同工藝制備試樣,每組試樣各5個(gè),并在每個(gè)試樣中選4個(gè)不同方位,用滴定管在織物表面滴1 mL水,觀察水?dāng)U散情況.測(cè)得橢圓長(zhǎng)軸半徑和短軸半徑各20個(gè),分別去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值,求得試樣A、B、C、D的平均長(zhǎng)軸半徑和短軸半徑,算出相應(yīng)的長(zhǎng)短軸比.圖7為4個(gè)有代表性試樣的水?dāng)U散情況.平行復(fù)合的試樣A和C,液體擴(kuò)散為橢圓,橢圓長(zhǎng)軸沿MD方向,短軸沿CD方向;垂直復(fù)合的試樣B與D,液體擴(kuò)散圖形也為橢圓,但橢圓長(zhǎng)軸沿CD方向,短軸沿MD方向.因?yàn)闇炀]纖維表面光滑,而黏膠纖維截面呈鋸齒形,表面具有溝槽,纖維之間相互纏結(jié)時(shí),黏膠纖維間的空隙小,且黏膠纖維比表面積大,形成的毛細(xì)管數(shù)量多,毛細(xì)效應(yīng)強(qiáng),故沿著黏膠纖網(wǎng)排列方向,織物導(dǎo)水效果好,橢圓長(zhǎng)軸與黏膠纖網(wǎng)排列方向一致.通過(guò)控制黏膠纖維在纖維網(wǎng)內(nèi)的排列,可以實(shí)現(xiàn)織物水平面內(nèi)的定向?qū)?
二維卷曲滌綸試樣C和D橢圓長(zhǎng)、短軸的長(zhǎng)度分別大于三維卷曲滌綸試樣A和B.因?yàn)槿S卷曲滌綸具有立體卷曲結(jié)構(gòu),水刺加固后與黏膠纖維纏結(jié)緊密,纖維間擠壓程度高,孔隙小,毛細(xì)管孔徑間發(fā)生阻塞,芯吸效應(yīng)減弱,水平面內(nèi)導(dǎo)濕性能下降,橢圓長(zhǎng)短軸的長(zhǎng)度小于相應(yīng)的二維卷曲滌綸水刺布[15].平行復(fù)合試樣A和C的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度分別大于垂直復(fù)合試樣B和D.因?yàn)槠叫袕?fù)合時(shí),滌綸纖維與黏膠纖維沿MD方向的取向度高,形成連續(xù)的導(dǎo)流通道,毛細(xì)管數(shù)量多,芯吸效應(yīng)明顯,液體易于沿MD方向擴(kuò)散.
圖7 試樣水?dāng)U散對(duì)比圖Fig.7 Water diffusion figure of samples
3 結(jié) 論
(1) 三維卷曲滌綸纖維具有空間立體卷曲結(jié)構(gòu),與黏膠纖維水刺時(shí),兩種纖維纏結(jié)緊密,曲徑空隙數(shù)量少;而二維卷曲滌綸纖維卷曲波形近似于平面鋸齒形,與黏膠纖維水刺時(shí),兩種纖維纏結(jié)相對(duì)疏松,曲徑空隙數(shù)量多.
(2) 在相同復(fù)合方式及水刺工藝參數(shù)條件下,三維卷曲滌綸/黏膠水刺非織造布MD、CD方向的拉伸斷裂強(qiáng)力均大于二維卷曲滌綸/黏膠水刺非織造布.纖維原料與水刺工藝相同時(shí),平行復(fù)合水刺布的MD方向拉伸斷裂強(qiáng)力大于垂直復(fù)合水刺布,而其CD方向拉伸斷裂強(qiáng)力小于垂直復(fù)合水刺布.
(3) 三維卷曲滌綸/黏膠水刺非織造布的纖維纏結(jié)緊密,曲徑空隙數(shù)量減少,毛細(xì)效應(yīng)弱,其透氣性與透濕性均比二維卷曲滌綸/黏膠水刺布差.
(4) 二維卷曲滌綸纖維與三維卷曲滌綸纖維的水接觸角均大于90°,為疏水性材料,與親水性黏膠纖維復(fù)合后,復(fù)合水刺非織造布實(shí)現(xiàn)垂直面內(nèi)的定向?qū)?同時(shí),通過(guò)變換復(fù)合方式、控制纖維排列,可實(shí)現(xiàn)復(fù)合水刺非織造布水平面內(nèi)的定向?qū)?
[1] LIU K,YAO X,JIANG L. Recent developments in bio-inspired special wettability[J]. Chemical Society Reviews,2010,39(8): 3240-3255.
[2] XIA D,JOHNSON L M,LOPEZ G P. Anisotropic wetting surfaces with one-dimensional and directional structures: Fabrication approaches,wetting properties and potential applications[J]. Advanced Materials,2012,24(10): 1287-1302.
[3] WHITNEY H M,KOLLE M,ANDREW P,et al. Floral iridescence,produced by diffractive optics,acts as a cue for animal pollinators[J]. Science,2009,323(5910): 130-133.
[4] BORMASHENKO E,BORMASHENKO Y,STEIN T,et al. Why do pigeon feathers repel water? Hydrophobicity of pennae,cassie-baxter wetting hypothesis and cassie-wenzel capillarity-induced wetting transition[J]. Journal of Colloid and Interface Science,2007,311(1): 212-216.
[5] WU D,WANG J N,WU S Z,et al. Three-level biomimetic rice-leaf surfaces with controllable anisotropic sliding[J]. Advanced Functional Materials,2011,21(15): 2927-2932.
[6] ZHENG Y,BAI H,HUANG Z,et al. Directional water collection on wetted spider silk[J]. Nature,2010,463(7281): 640-643.
[7] 潘虹,李建強(qiáng),周曉潔. 純棉水刺非織造材料單向?qū)裥阅苎芯縖J]. 非織造布,2012 (4): 58-61.
[8] 王夕雯,靳向煜,柯勤飛. 殼聚糖纖維的性能測(cè)試與分析[J]. 產(chǎn)業(yè)用紡織品,2011 (11): 15-19.
[9] 柯勤飛,靳向煜. 非織造學(xué)[M]. 上海: 東華大學(xué)出版社,2004: 140-141.
[10] 殷保璞,吳海波,靳向煜,等. 非織造過(guò)濾材料的孔隙結(jié)構(gòu)與透氣性能研究[J]. 產(chǎn)業(yè)用紡織品,2007(5): 20-23.
[11] 柯勤飛,吳捷偉. 水刺法非織造布透濕性能研究[J]. 非織造布,1997(3): 28-30.
[12] 蘇靜,王璐,羅丹,等. 拒水拒油劑在非織造布后整理中的應(yīng)用[J]. 印染,2013(21): 32-34.
[13] 楊文,朱寶瑜,李毅,等. 高支羊毛與亞麻交織針織物液態(tài)水傳遞性能的研究[C]//2006中國(guó)國(guó)際毛紡織會(huì)議暨IWTO羊毛論壇論文集(上冊(cè)).西安工程大學(xué),2006.
[14] KLIONSKY D J,ABDALLA F C,ABELIOVICH H,et al. Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy[J]. Autophagy,2012,8(4): 445-544.
[15] 徐小萍,張寅江,靳向煜,等. 殼聚糖/黏膠水刺非織造布的制備及相關(guān)性能[J]. 紡織學(xué)報(bào),2013,34(6): 51-57.
Preparation of Unidirectional Water-Transfer Nonwovens and Its Properties
WANGWei,HUANGChen,WANGRong-wu,DUTing-ting
(Engineering Research Center of Technical Textiles,Ministry of Education,Donghua University,Shanghai 201620,China)
With different crimp polyester fiber and ordinary viscose fiber as raw materials,unidirectional water-transfer nonwovens were prepared with spunlaced process. Test and analyses were conducted to study the mechanical properties,breathability,moisture permeability and unidirectional water-transfer ability. The results show that under the same compound way and processing parameters,the mechanical properties of three-dimensional crimp polyester/viscose nonwovens are better than those of the two-dimensional crimp polyester/viscose nonwovens,whereas the breathability,moisture permeability and unidirectional water-transfer ability are lower than those of two-dimensional crimp polyester/viscose nonwovens. The four kinds of nonwovens prepared in this study have unidirectional water-transfer ability in both horizontal and vertical directions.
unidirectional water-transfer;fiber crimpness;nonwovens;spunlaced process;polyester fiber;viscose fiber
1671-0444 (2016)05-0681-08
2015-07-13
中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(2232014D3-15)；東華大學(xué)研究生創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目(EG2015043)；上海市教育委員會(huì)和上海市教育發(fā)展基金會(huì)“晨光計(jì)劃”資助項(xiàng)目
王 偉(1990—)，男，山東濰坊人，碩士研究生，研究方向?yàn)榉强椩觳牧辖Y(jié)構(gòu)與性能.E-mail:qq1297054015@163.com 黃 晨(聯(lián)系人)，男，講師，E-mail:hc@dhu.edu.cn
TS 101.8
A
猜你喜歡
紡織科學(xué)研究(2021年9期)2021-10-14 08:52:12
產(chǎn)業(yè)用紡織品(2018年5期)2018-08-02 05:33:38
汽車實(shí)用技術(shù)(2017年24期)2018-01-24 06:08:07
第一財(cái)經(jīng)(2017年29期)2017-08-10 22:49:15
詩(shī)林(2016年5期)2016-10-25 06:24:48
化纖與紡織技術(shù)(2015年3期)2015-12-26 03:33:47
化纖與紡織技術(shù)(2015年3期)2015-12-26 03:33:46
化纖與紡織技術(shù)(2015年1期)2015-12-26 03:33:40
中國(guó)造紙(2015年7期)2015-12-16 12:40:50
浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)(2015年5期)2015-03-01 02:53:50
