PE_PP双组分纺粘法非织造布亲水性后整理研究

极 差 R表示该因 素对实验效果 的影响情况。
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图 8 正交实验效应曲线
极差值越大, 对实验效果影响越大, 即该因素越重 要; 反之, 极差值越小, 对实验效果影响越小。由表 1中极差 R的数据看出, 各因素对实验的影响大小 排列为表面活性剂浓度 A > 烘干时间 C > 烘干温 度 B。
示 ) 。设衍射曲线下的总面积为 I, 衍射曲线与分 界线之间的面积为 Ic, 则样品的结晶度 (X c )为:
Xc
=
Ic I
# 100%
图 5 21 g /m2 PE /PP 纺粘法非织造布 X 射线光电子能谱
图 6 在约 120 下烘干的 PE /PP纺粘法非织 造布 X 射线光 电子能谱
X 射线衍射测定结果是未经整理的 PE /PP 非 织造布试样的结晶度为 65. 89% , 在 110~ 120 温 度下烘干的试样的结晶度为 57. 83% 。在约 120 温度下烘干时, 非织造布结晶度下降, 吸湿性增强, 对应于图 3中约 120 下烘干的试样比 100 烘干 的试样穿透时间小, 亲水性能增强。 PE /PP 非织造 布在 120 烘干条件下变脆发硬 的原因是双组分 纤维皮层 PE的熔点较芯层 PP 低, 在约 120 的烘 干温度下, 皮层的 PE 先发生分解, 而芯层 PP 几乎 未受影响, 因此 PE /PP 双组分纺 粘法非织造布出 现变硬发脆却没有皱缩的现象, 而单组分 PP 纺粘 法非织造布 在特定温 度下 ( 小样 实验结 果为 140 )烘干会直接出现皱缩。通过分析微观 X 射 线光电子能谱也可以解释上述宏观变化: X 射线衍 射仪定量分析物质某一成分的依据是该成分衍射 线的强度随其含量的增加而增加, 通过图 5和图 6 的比较, 在微观 上可观察到衍射 峰 M ( 2 = 21. 6∃ 处 ) 的衍射强度减弱, 说明与衍射峰 M 对应的 PE 成分相对含量减少, 该变化 是宏观上 PE /PP 非织 造布在约 120 条件下烘干时表面变脆发硬的原因。
收稿日期: 2006- 07- 03; 修改稿: 2006- 12- 21 作者简介: 张彤彤, 女, 1981年生, 在读硕士研究生。从事 卫生 用非织造材料后整理的研究。
1! ! ! 转辊;
2! ! ! 非织造布;
3! ! ! 试剂槽; 4! ! ! 试剂
图 1 非织造布浸 轧后整理
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1! ! ! 穿透盘; 2! ! ! 边框; 3!! ! 电极 图 2 液体穿透仪原理
2 实验结果及分析
2. 1 单因子实验确定烘干温度和表面活性剂浓度 范围
2 1 1 烘干温度 在不同温度下测定 21 g /m2 的 PE / PP 液体穿
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图 3 烘干温度与液体穿透时间的关系
采用 X射线衍射测量非织造布的纤维结晶度 的原理是: 当一束平行的 X射线投射到晶体上, 晶 体衍射射线的方向与构成晶体的晶胞大小、形状和 入射的 X 射线波长有关。衍射光强度与晶体内原 子类型和晶胞内原子的位置有关。图 4为衍射仪 示意图, 衍射仪主要由 X 射线机、测角仪、X 射线 探测器、信息记录与处理装置组成。
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图 4 X 射线衍射仪结构
射图, 图 6是在约 120 下烘干的非织造布 X射线 衍射图。可以根据 X 衍射曲线有关面积的比例计
算出结晶度。确定晶区和非晶区分界线的方法为: 将 2 = 14. 14∃、17. 04∃、21. 6∃等处连接成光滑虚线 曲线作为分界线 ( 如图 5和图 6中光滑虚线曲线所
( 1) YG814D 型液体穿透仪; ( 2) YG026B型电子织物强力机; ( 3) 101A 2型电热鼓风烘箱。 1. 3 整理方法 本实验采用小样浸轧烘焙法进行亲水整理, 如 图 1所示。将非织造布试样 2在一定拉力的作用 下通过匀速转动的转辊 1, 该转辊在盛有亲水试剂 的槽 3中转动, 转辊的刻花表面沾有亲水试剂 4, 非织造布覆盖于转辊表面上, 在转动过程中转辊表 面的亲水试剂即转移到非织造布上。然后, 将试样 置于一定温度的烘箱内, 烘一定时间后取出。
3 结论
( 1) 选用非离子表面活性剂 A 对 PE /PP 双组 分纺粘法非织造布进行亲水表面整理, 其最佳工艺 条件为: 表面活性剂浓度 0. 3% , 带液率约 30% , 烘 干温度 90 , 烘干时间 100 s。在此工艺条件下后 整理的 PE /PP 双组分纺粘法非织造布可以获得穿 透时间最短的最佳整理效果。
因此, 在确定 PE /PP 纺粘法非织造布亲水后 整理工艺参数时, 烘箱内温度应设定在 80~ 110 范围内。 2 1 2 表面活性剂浓度
以表面活性剂浓度为变量因子, 固定烘干温度 为 90 , 测定亲水整理后 PE /PP 纺粘法非织造布 的穿透时间, 得到图 7所示液体穿透时间与表面活 性剂浓度的关系曲线。从图 7可以看出, 随着表面 活性剂浓度的增加, 液体穿透时间缩短, 但当浓度 增大到 3% 以上时, 增大浓度对亲水性能的改善已 无显著效果。这是因为, 在起始阶段表面活性剂在 非织造布表面为单分子层吸附, 即疏水基吸附于非 织造布表面而亲水基朝向空气, 表面活性剂浓度增 大, 朝向空气的亲水基增多, 亲水性能得到改善; 但 随着浓度继续增大, 单分子层吸附达到饱和, 表面 活性剂开始形成多层吸附层, 即胶束形式的吸附, 朝向空气的亲水基与单层吸附时一样多, 即使浓度 增大, 亲水性能也无显著改善。因此, 生产中可将 表面活性剂浓度设定在 0. 3% ~ 3% 的范围内。 2. 2 正交实验确定后整理工艺参数
采用一次正交实验法, 选取亲水剂浓度 ( 1% 、
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总第 196期
图 7 表面活性剂浓度与液体穿透时间的关系
0. 5% 、0. 3% ) , 烘干温度 ( 80、90、100 ) 及烘干时 间 ( 100、120、180 s) 为变量因子, 选用 L9 ( 34 ) 正交 表, 选择最佳工艺条件。实验直观分析表如表 1所 示, 效应曲线如图 8所示。
1 实验和测试方法
1. 1 实验材料 ( 1) 21g /m2 PE / PP纺粘 法非 织造 布, 平 均厚
度 0. 263 mm, CV 值 5. 64% ; ( 2) 非离子表面活性剂 A; ( 3) 人工尿 液, 在 2 L 蒸馏 水中加 入 18 g
0. 01g NaC,l 配制成溶液, 在温度为 20 2 时其表 面张力应达到 70 mN /m 土 2 mN /m [ 2] 。 1. 2 实验设备
表 1 正交实验直观分析表
实验号
A 浓度 /%
因
B 温度 /
素
实验结果
C 烘干时间 /s 穿透时间 /s
1
1
1
1
2. 37. 71
3
1
3
3
4. 80
4
2
1
2
3. 03
5
2
2
3
2. 32
6
2
3
1
2. 79
7
3
1
3
2. 00
8
3
2
1
2. 28
9 均值 K1 均值 K2
3 3. 293 2. 713
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整理工艺流程: 配制一定浓度整理液 ∀ 浸轧 整理 ( 带液率保 持在 30% 左右 ) ∀在一定温度下烘干 1. 4 测试方法 对烘干后的样品进行亲水性能测试。本测试 指标为 EDANA 标准规定的液体穿透时 间 [ 3] 。依 据 EDANA 150. 4 99[ 3] 实 验 方 法, 在 125 mm # 125 mm底板上衬 5 层 FF3W /S 标准滤纸, 将试样 放于滤纸之上。试样上有中空的穿透板, 板上方放 置出液漏斗, 漏斗内盛 5 m l人工尿液。实验开始 时 5 m l人工尿液从漏斗流下, 经过穿透板, 从渗透 开始直到渗透结束, 液体穿透时间通过液体接通电 路与切断电路表示。同一样品进行 10次实验, 取 平均值即为液体穿透时间 [ 4] 。图 2是液体穿透仪 的测试原理示意。
2007年第 1期
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PE /PP双组分纺粘法非织造布亲水性后整理研究
张彤彤 吴海波 (东华大学, 上海, 200051)
摘 要: 采用非离子表面活性剂对 PE /PP 纺粘非织造布进行亲水表面整理, 介绍 了整理工艺 及亲水性能 的测 试方法, 并用正交实验法确定了亲水整理的最佳工艺参数: 表面活性剂浓度 0. 3% ; 带液率约 30% ; 烘 干温度 90 ; 烘干时间 100 s。在此工艺条件下后整理的非织 造布可以获得穿透时间最短的最佳整理 效果。
透时间, 得到图 3所示烘干温度与液体穿透时间的 关系曲线。从图 3可以看出, 试样分别在 70、80和 90 下烘干时, 随着温度升高, 试样的液体穿透时 间缩短, 说明在该烘干温度范围内非织造布的亲水 性能变好, 在 90 下烘干的非织 造布试样的亲水 性能最好; 但随着烘干温度的继续升高, 试样的液 体穿透时间增大, 说明非织造布的亲水性能逐渐减 弱。这是因为在小样实验中, 烘干温度稍低时, 水 分的蒸发速度比较慢, 在非织造布上的水分没有完 全蒸发, 影响其改性效果; 当烘干温度升高, 水分的 蒸发速度逐渐提升, 水分容易蒸发完全, 整理效果 得到改善; 当烘干温度继续升高, 水分的蒸发速度 过快, 在水分蒸发的同时亲水整理剂被逐渐分解, 致使有效 表面活性剂成分逐渐减少。在约 120 下烘干时, 试样穿透时间大幅下降, 在宏观上可观 察到 PE /PP双组分非织造布试样表面变 脆发硬。 为探寻原因, 对 PE /PP 非织造布用 X 射线衍射进 行了微观结构分析。
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