浅谈非织造后整理技术及发展

福建轻纺 ２０１０第１０期
会芬［５］等人将２种抗静电剂复合使用，作用于丙纶非织 造布，表现出更加优良的抗静电性能。新型抗静电剂 具有原先２种抗静电剂的特性，低浓度（０．２５％￣０．５％） 即可获得良好的抗静电效果。复合抗静电剂不仅能从 源头的建设电荷的产生，还能快速的逸散电荷，并且 对织物的物理机械性能和服用性能无甚影响［６］。从这 里可以看出复合抗静电剂具有远超普通抗静电剂的应 用性能，所以具有良好的研发前景，加大该方面的开 发力度具有相当高的科研和实际应用价值。 １．４ 柔软整理
许多医用卫生方面的非织造用品都要求非织造布 具有良好的柔软性，所以要对其进行柔软整理。主要 工艺有物理机械整理中的机械搓曲，机械开孔、开缝 柔软整理，然后就是化学柔软剂整理的方式。机械搓 曲主要是通过对非织造布进行揉搓或压缩来降低其刚 性，达到柔软的目的。主要有克拉派克法和迈克雷斯 法。前者是非织造布从固定的加压辊与烘燥滚筒中间 通过，在压力作用下面对烘燥滚筒的一面伸长，通过 后再缩短就产生了皱缩作用。这种皱缩的形成是难以 觉察的。而迈克雷斯法则由于挤压作用很强，因而会 在布的表面产生明显的皱纹，在提高延伸性、增加克 重和表面积方面与克拉派克法相比，其柔软性改善的 更好。
透气量 （Ｌ／㎡？ｓ） ３９７．６０ １７２．４０ ３２８．．２０ ３１４．２０ １１８．７０ ２４２．９０
离散系数 （％） ３．３１ １１．４０ １１．６３ ８．２０ １６．１１ ５．８０
过滤效果 （％） ９９．６０ ９９．９７ ９９．９７ ９９．９９ ９９．９８ ９９．９９
通过测试结果可以看出未整理和整理后的过滤效 率都在９９．６０％以上，后整理对提高过滤效率影响已不 太大。并且从数据可以看出，虽然轧光后过滤效率有 所提高，但透气量却又明显大幅降低，这对后面的气 流除尘效果影响很大。同样烧毛－轧光后仍然具有较大 透气量，易于清灰，同时过滤效率也达到了９９．９９％， 考虑这些因素对使用厂家的选择是很有必要的［２］。 １．２ 拒水拒油整理
非织造布后整理是对非织造布产品进行再加工的 过程，通过物理机械方式和化学整理剂对纤维改性、 产品表层进行特殊处理，旨在改善产品外观和内在质 量、提高使用性能，以满足市场的需求。随着其他领 域技术的发展以及非织造后整理设备和整理剂的更 新，后整理在改善产品性能、提高应用价值方面起到 了越来越重要的作用。在生产使用过程中对环境友好 和产品功能性要求的不断特殊化，对后整理工艺的要 求越来越高，非织造布后整理已经进入了功能性整理 时代。
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表２ 四大类拒水整理剂的特性
拒水整理剂 石蜡类 吡啶类 有机硅类 含氟树脂类
拒水性 较好 较好 好 好
拒油性 不好 不好 不好 好Biblioteka 耐久性 不好 不好 一般 较好
柔软性 好 不好 好 一般
拒油整理的机理与拒水整理相类似，也是通过改 变纤维的临界表面张力使之低于油污的表面张力，使 之具有拒油性能。只是油污的表面张力比水更小，对 非织造布的润湿能力更强，所以对整理剂的要求更 高。从表面张力来看，理论上所有的拒油整理剂也应 该拒油拒水的能力。
２ 结语
非织造布的后整理是整个非织造布加工工序中的 “后道工序”，在非织造布的应用上有着举足轻重的 地位，但是在国内的发展还远远不足，尤其是在诸如 纳米型、静电型、超粗性非织造布的整理上，更是与 非织造布强国差距甚远，需要我们非织造人才的进一 步努力和大胆创新，加速新工艺和新型整理剂的研 发，以满足不同领域的需要。
拒水整理是利用改变物质的表面张力，使之小于 水的表面张力，从而达到拒水的效果。织物进行拒水 整理时，拒水效果取决于纤维的表面张力（γｓｇ）和 固－液界面张力（γｓｌ）。
根据杨氏方程，接触角θ与液、气、固表面张力 之间存在如下关系：
Γｓｇ－－ γｓｌ＝γｌｇ ｃｏｓθ 或 ｃｏｓθ＝ （γｓｇ－－ γｓｌ）／γｌｇ Θ ＝９０° 是 定 义 润 湿 的 标 准 。 一 般 情 况 下 θ ＞９０° 不润湿 ； θ＜９０°部分润湿；θ角越大则拒 水性越强。 表面张力可被看做是一种表面自由能，研究材料 的表面自由能通常采用液滴在其表面上的接触角来表 征。但由于纤维表面在微观上凹凸不平且表面不均 匀，测定纤维表面的接触角得到的结果相当混乱，所 以对纤维的粗糙度也要进行分析。非织造布纤维排列 无序且孔隙较多拒水整理更加复杂。将非织造布原来 的高表面能变为低表面能，是实现拒水目的的重要途 径。拒水整理剂能够有效的降低纤维临界表面的张 力，从而使水在布的表面接触角大于９０°，达到拒水 目的。
图３ 荷叶表面的微观结构
图４ 理想中的超拒水现象
超拒水表面可以通过２种方法制得，一是在拒水 材料表面构建粗糙结构（如同增加荷叶表面的细胞乳 瘤）；二是在粗糙表面添加低表面能物质（如同荷叶 乳瘤表面的毛茸纳米结构）。在材料表面建立一个宏 观的二元协同纳米界面结构［１］，使得材料不仅具有拒 水、拒油、防墨水、防果汁等功能，而且使用此种材 料制成的衣物清洁时仅使用清水冲涮即可而不必使用 传统的洗涤助剂更是现在的一个研究热点。 １．３ 非织造布的抗静电整理
机械开孔和开缝原理是通过机械力减少非织造布 内部纤维之间的相互抱合，使纤维彼此分离，从而降 低刚性、改善手感。
图５ 机械开缝示意图
化学柔软整理时采用使非织造布产生柔软、滑爽 效果的助剂，以降低布中纤维之间的摩擦阻力以及布 与人体之间的摩擦阻力，实现布的柔软效果。助剂中 起作用的是那些近乎直链的脂肪族碳氢结构，而含有 支链的烷基或带有苯环机构的基团原则是不适用于做 柔软平滑剂。应用较多的是阳离子型表面活性剂类柔 软剂和有机硅聚合物乳液。在祝艳敏［７］等人把有机硅 类乳液和其他含硅类柔软剂实验对比，发现有机硅类 柔软剂在非织造布手感上的整理效果是非硅类柔软剂 所无法比拟的，在与人体相接触的医卫用品上应用相 当广泛。
烧毛轧光整理对针刺滤材性能的提高极其重要， 特别是使滤材内部堵塞得到缓解，在气流清灰时就不 需要再使用很大的气流压力了，对降低能耗，减少滤 材的损伤和延长其寿命方面有极其明显的效果。
表１ 经过不同后整理滤材的透气性能和静态过滤效率
滤材 涤纶 丙纶
整理方法 未整理 轧光 烧毛 烧毛－轧光 轧光 烧毛－轧光
非织造布烧毛后布面就变得较为光洁，要进一步 改善其平整度、厚度和手感等就要用到轧光整理了。
轧光整理是通过机器上轧辊的电热熨烫作用和上 下压辊间的压紧力，使非织造布平整、光洁、光亮， 也被称为烫光、烫平。轧光整理借助机械压力和温度 的作用，利用纤维在湿热条件下具有一定可塑性的特 性，使纤维间的孔隙减小，并对突出的毛羽和弯曲的 纤维做轧平处理，提高非织造布表面的光洁度、厚 度、平整性以及尺寸稳定性等。整理的效果受到车 速、温度、滚筒压力以及材料的含湿率等因素的影 响。对光泽效果要求高可选择热辊（１５０￣２００℃）和较 大的给湿程度。一般情况下压力越大，整理效果也越 好，但整理后布的手感就较差。所以轧光效果一定程 度内可以借助于压力调节，一般要求压力为 ４９０￣１４７０Ｎ／ｃｍ［１］。
收稿日期：２０１０－０９－２５ 作者简介：卢肖昭（１９８８－），男，河北衡水人，学生。
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针刺非织造布滤材系三维结构材料，孔隙小且分 布均匀，总孔隙率达７０％￣８０％，除尘效率高能快速形成 滤饼。烧毛整理后能使烟尘更易积集在滤材表面，形 成滤饼去除，不会对滤材内部孔隙造成堵塞。针刺滤 材对烧毛的要求并不高，能达到布面基本无长毛或者 布面上仅有较整齐的短毛时即可。
烧毛过程中要注意的关键点： （１）温度。根据非织造布所要求的蓬松度和纤 维的热熔性合理调节温度。正常情况下火焰温度，棉 为 ８００￣８５０℃ ， 涤 纶 ４８０￣４９０℃ （ 或 ５６０℃ ） ， 羊 毛 ６００℃（或７２０℃）［１］。 （２）车速。根据非织造布绒毛级别要求控制布 的传送速度，减小布与火焰的接触时间，尽量达到高 热能火焰迅速导向非织造布烧毛的效果。 （３）冷却。烧毛后要使布中的温度迅速散失 掉，一般采用吸冷风的方式，防止不必要的损伤。 （４）火焰热量均匀。尽量控制火焰热量均匀一 致，防止产生烧斑。
１．３．１ 物理方法 （ａ）利用电序列尽可能相近的材料，或加入能 产生相反电荷的材料，使产生的电荷相互抵消。 （ｂ）使用油剂可以有效消除静电影响。 （ｃ） 增加作业环境中的相对湿度以提高介电常 数，减少带电量。 （ｄ） 接地后将静电导入大地中。 （ｅ）加入０．０５％￣２％的导电纤维。 １．３．２ 化学方法： （ａ）材料表面改性法，在材料表面形成有抗静 电作用的亲水性高聚物层。 （Ｂ）使用抗静电剂。 在ＰＰ纺粘非织造布表面具有很高的表面比电阻和 体积比电阻，很容易引发静电，而且产生的静电不易 逸散，越积越多，对生产生活造成很大影响。对此可 以通过往纤维内添加抗静电母粒［４］的方式来降低布表 面的电阻，从而加快静电的逸散。该种方法生产的非 织造布抗静电效果持久，且对环境友好。但是国内在 高性价比的抗静电母粒生产技术尚有待进一步发展。 在施加抗静电剂时主要有２种方法：喷洒法和浸 渍法。施加后抗静电剂在非织造布表面形成一层具有 吸湿性和离子型的薄膜，具有降低材料表面电阻率、 连续导电的效果，可以加速电荷的逸散。另一种效果 是增大材料表面的光滑度，降低摩擦系数，进而从静 电产生的源头发挥作用。要注意的是：采用喷洒法抗 静电剂时，抗静电剂在织物表面不易形成连续的薄 膜，故而采用浸渍法为宜。在抗静电剂的选用时，宋
学整理是将物理机械整理和化学整理合并运用，进而 使非织造布同时具有２种方法的整理效果。整理剂的施 加方式也分为浸渍、浸轧、涂层、复合、喷洒等方 法。但每种方法各有优点，在具体操作时可以尝试彼 此复合使用，来发展新型的后整理方法。 １．１ 烧毛、轧光整理
烧毛是使非织造布快速通过火焰或擦过炽热的金 属板表面，以除去绒毛而获得光洁表面的工艺。非织 滤材经过烧毛处理可以避免纤维脱落，提高过滤性 能，还可以使得滤饼易于脱离，延长滤材使用寿命。
１ 非织造布后整理方法
由于非织造布具有原料来源广、加工工艺多、产 品应用范围广的特点，所以也就产生了多种多样的后 整理方法。按工艺性质一般分为物理机械整理、化学 整理、物－化复合整理３种。其中物理机械整理是指利 用湿度、热量、压力、拉力等物理机械作用对非织造 布进行整理，包括收缩、定型、烫平、轧纹、剖层、 磨绒等。特点是纤维不与化学试剂发生作用；化学整 理是对非织造布施加化学整理剂进行整理的过程，包 括硬挺、拒水、拒油、防污、阻燃、亲水、香味等， 特点是整理时纤维与整理剂发生化学反应或物理吸附 作用，它是非织造布中应用最多的一种方式；物理化