后整理工艺对丙纶过滤用布结构与性能的影响

张思贤，徐广标,2，夏朝阳

(1.东华大学 纺织学院，上海　201620；2.东华大学纺织面料技术教育部重点实验室，上海　201620；3.浙江严牌过滤技术股份有限公司，浙江 台州　317200)

丙纶由于具有比重轻、强度高、回弹性好、吸水率低、耐酸碱、耐有机溶剂、不霉不蛀、无毒和使用寿命长等优点，在工业用织物方面得到广泛的应用，并逐步取代了纯棉滤布，是很有发展前途的产品[1-2]。丙纶机织滤布由于纤维纺丝成型过程及滤布生产过程中存在内应力，使得其遇热会发生收缩和起皱[3]。后整理是改善滤布表面平整性、尺寸稳定性[4]的主要工序。

目前针对丙纶材料在过滤领域应用的研究主要围绕丙纶纤维性能、非织造过滤及机织过滤三个方面,其中关于丙纶纤维的抗菌性[5]、细旦化[6]及吸油性能[7]，丙纶非织造布的接枝改性[8]、 丙纶抗静电针刺过滤材料[9]，机织滤布结构与力学性能的关系[10-11]、温度等对丙纶机织滤布性能的影响[12]等方面已有系统研究。另外，也有学者针对轧光对丙纶材料性能的影响[13]、可染丙纶的干热定型对上染性能的影响[14]等方面的研究。但没有后整理工艺对丙纶机织过滤用布结构和性能影响的系统评价。在实际生产中，技术人员都是通过经验来确定工艺。本文选取热定型、轧光两种后整理工艺对丙纶机织过滤用布的表面形态、孔径、透气性及力学性能的变化进行了试验，并对结果进行分析和讨论，探讨了后整理工艺对丙纶机织过滤用布结构和性能的影响，为工厂在实际生产中滤布性能预测提供参考依据。

1　实验

1.1　材料

采用浙江某企业生产的五种不同经纬密的丙纶机织布，这五种织物试样的结构参数为：经纱线密度840D有捻(120捻/m)，纬纱线密度 840D无捻 ，织物组织为2/2斜纹。将这五种不同经纬密的丙纶机织过滤材料分别进行定型、定型-轧光的后整理得到十五种实验材料，其基本参数如表1所示。

表1　丙纶机织布的基本参数

1.2 性能测试

1.2.1表面结构

采用日立TM3000台式扫描电子显微镜对试样整理前后的表面形态进行观察。

1.2.2孔径

采用CFP-1100AI 孔径分析仪，利用泡点法测试丙纶过滤材料的孔径特征。泡点法测试原理是:试样经已知表面张力的润湿剂充分浸润后放入试样室，气体在压力作用下分别通过试样干态和湿态时的毛细孔，通过计算气体通过试样时压力和气流的变化，分析和计算试样的孔径及其分布。

1.2.3透气性

透气性是指单位时间内单位面积的试样所通过的气体体积。本实验依据标准《GB/T 5453-1997织物透气性的测定》中产业用纺织品测试标准，采用YG(B)461E全自动织物透气性能测试仪在压差为200Pa，测试面积20cm2的条件下测试试样的透气性。

1.2.4力学性能

采用温州大荣公司的YG(B)026D-250型电子织物强力机进行拉伸性能测试。测试方法根据标准《GBT 3923.1-2013织物断裂强力与断裂伸长率的测定》，将丙纶机织滤布分别沿经向、纬向制成长30cm、宽5cm的条样。

2　结果与讨论

2.1　表面结构

通过扫描电镜观察发现，经过定型整理的丙纶机织滤布试样的表面比较平整，经定型-轧光整理后的滤布其光泽较好，而未处理的滤布其表面则较为粗糙、起皱明显。以试样1为例，其后整理前后的表面形态如图1所示。

(a)未处理

(b)定型

(c)定型-轧光

由图(a)可以看出，试样1在未经后整理时纱线间、单丝间结构比较松弛。试样1经热定型后的表面形态如图(b)所示，由图(b)可知试样1经热定型后纱线间结构在高温张力条件下变得紧密，织物表面也较未处理时平整。试样1经定型-轧光后的表面形态如图(c)所示，由图(c)可以看出，试样1经定型-轧光处理后，由于高温轧辊的作用，丙纶过滤材料表面发生了熔融，纱线间结构更加紧密。

2.2　孔径

通过孔径实验得到五种丙纶机织材料整理前后的孔径如表2所示。

表2　丙纶机织布的孔径大小

由表2可知，经定型整理的五种试样平均孔径比未处理的试样平均孔径下降50%左右，经定型-轧光整理的试样比定型整理的试样平均孔径下降40%左右。这是由于经过定型、定型-轧光后整理的滤布在高温压辊的作用下，纱线由椭圆状被压成扁平状，滤布表面变得平整紧凑，纱线间、纤维间的孔隙均减小，造成滤布的孔隙堵塞，而使整理后的试样孔径下降。由表2可知，经过定型、定型-轧光后整理后，滤布的孔径逐渐减小，且试样经纬密越小，其平均孔径减小百分比越大。

2.3　透气性

五种丙纶过滤用布整理前后的透气量如表3所示。

表3　丙纶机织布的透气量

由表3可知，经不同后整理工艺整理后的丙纶机织滤布透气性大小顺序是未整理>定型>定型-轧光。未整理的丙纶过滤用布透气量均在90L/m2/s以上，经过后整理的过滤用布透气均下降。定型后的试样与未处理试样相比分别下降了71%，82.1%，84.4%，87.6%，55%，轧光后的试样与定型试样相比分别下降71.6%，77%，79.4%，80.2%，86.3%。此结果表明，丙纶机织过滤用布经整理后其透气性明显下降。织物透气性实质上是织物在两边的空气存在一定压差的条件下，空气从压力较高的一边通过织物流向压力较低一边的过程。气体通过织物主要有两条路径：一是从织物经纬纱交织的孔隙中通过；二是从纤维间的缝隙中通过。一般以交织孔隙为主要途径。丙纶过滤用布经定型、轧光整理后，由于在高温条件下受到压辊的挤压作用，织物中纱线间、纤维间的结构变得紧密，纱线间及纤维间的孔隙减少。因此，丙纶过滤用布整理后透气性减小。

织物透气性的大小主要取决于织物中孔隙的大小、多少，除与织物后整理有关，还与织物的几何结构有关。由表3可以看出，经纬密越大的织物透气量越小。这是由于经纬密越大，纱线的覆盖面积越大，即在一定面积上纱线的总数增加，织物表面的填充度增加，孔隙面积减小，使得纱线之间构成的气体通道变小。

丙纶机织滤布的透气性与孔隙率的关系如图2所示。

图2　五种丙纶过滤用布平均孔径与透气量的关系

由图2可知，丙纶机织滤布经不同的整理方法整理后平均孔径的变化趋势与其透气性变化趋势一致。丙纶机织滤布经定型、定型-轧光整理后，孔径、透气均大幅下降，这是由于后整理后织物中的纱线在高温和压力的作用下被压成扁平状，纱线间孔隙减少。五种不同经纬密的丙纶机织滤布的透气性与孔径的变化趋势基本一致，经定型整理时透气和孔径的减少幅度最大，这是由于未处理的丙纶机织材料的不稳定导致的。

2.4　力学性能

根据整理前后丙纶过滤用布的经纬向强力结果绘制的力学关系图如图3所示。

(a)经向强力

(b)纬向强力

由图3可知，五种不同经纬密的丙纶机织滤布经热定型整理后，强力较未处理时均得到提高，这是因为热定型减小了织造过程中产生的内应力，使其不稳定结构趋向于稳定。但滤布经定型—轧光后其强力呈现减少的趋势，是由于经定型后的丙纶机织滤布已达稳定状态，再在高温状态下进行轧光处理时，丙纶机织滤布在高温和氧的作用下，丙纶纤维的大分子链发生了氧化裂解反应，引起大分子链段的断裂。

3　结论

(1)丙纶机织过滤材料经定型、轧光整理后，其纱线间、纤维间的抱合在高温轧辊的作用下增大，织物结构较未处理时紧密。

(2)五种丙纶机织滤布经过整理后其孔径、透气量明显下降。织物经定型、定型-轧光整理，每道工序较前一工序平均孔径的减少百分比在50%左右，而透气量的减少百分比均在70%以上。且织物经纬密越小，其平均孔径、透气量减小百分比越大。

(3)丙纶机织过滤布经热定型后材料的强力增加，但经定型-轧光的双重后整理的丙纶机织过滤用布强力较经定型整理的丙纶机织过滤用布的强力呈减少趋势。

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