双组分纺粘非织造布的制备及性能研究

摘要

双组分纺粘水刺非织造布是指高分子聚合物经过纺丝、铺网后形成纤维网，在水刺作用下，中空橘瓣型双组分纤维组分分离后，相互缠结形成具有一定强力的超细纤维制品。双组分纺粘水刺工艺具有生产速度快、工艺流程短，产品附加值高等特点，因此应用领域非常广。虽然国内双组分纺粘水刺非织造布已经投入生产，但相关生产技术仍处于空白，国内产品与进口产品仍存在较大的性能差别。
　　 本课题首先从切片原料入手，根据制备中空橘瓣型双组分纤维应具备的基本性能确定选用PET和PA6切片为纺丝原料。通过对PET和PA6切片的热性能分析，确定了PET切片的预结晶温度为125.135℃，干燥温度为135-155℃，总干燥时间为12小时，切片含水率65PPM；PA6切片的干燥温度为60-90℃，总干燥时间为为10小时，切片含水率为175PPM。在该含水率下，熔体挤出过程稳定，未出现气泡丝、断丝以及大量单体分解现象。通过不同温度下切片流变性能的研究，确定采用温度差异法纺丝方式，PET熔体温度为290℃、PA6熔融温度为283℃时，两者在剪切速率为5000-12000时具有相同的流动性能，能保证双组分熔体稳定挤出。
　　 结合实验所用的设备，本课题对双组分纺粘和水刺工艺设备、工艺原理进行了具体分析，确定了PET/PA6中空橘瓣型双组分纤维纺丝温度为285℃，PET熔体压力为60bar、PA6熔体压力为55bar，在此条件下两种组分流动性近似，适合共轭纺丝；当牵伸气流压力范围为5.5～6.5bar，侧吹风温度为14～23℃，风速为0.47～0.55m/s，侧吹风风压为800Pa，冷却牵伸条件对纤维成形效果较好。水刺加固不仅用于加固，而且要用于开纤，因此需要用多道高压水刺。
　　 通过对所制备的双组分纺粘水刺非织造布的结构分析，发现在一定的条件下，纤维的细度受牵伸方式和牵伸工艺的影响，当牵伸风压为6.5bar、单位时间牵伸质量为91.67g/管时，能获得细度最小的双组分纤维，最小细度为2.2D。同时，两种组分的熔体压力差对双组分纤维的截面结构有很大的影响，在压力差小于15％时两种组分界面清晰，有利于后续水刺开纤。针对不同状态下的中空橘瓣型纤维在相同水刺条件下的开纤情况和相同状态下的中空橘瓣型纤维在不同水刺条件下的内部与表面开纤情况进行了对比与分析，确定了保证整体开纤率的最小水刺功率。参与水刺阶段的水针板越多，纺粘双组分非织造布的强力与过滤效率越优异，但存在极限值，超过极限值后，在增加水针板数量或提升水针压力会造成非织造布强力损失，过滤效率降低的问题，增加能耗不利于降低生产成本。