热处理对涤纶针刺非织造布的影响

  针刺非织造技术是我国非织造行业中发展较早的生产技术，产品具备较强的市场竞争力和占有率，主要应用与合成革基部、过滤材料、土工材料、装饰布等领域。近几年，由于水刺、纺粘、熔喷等技术在工艺及产品性能的飞速发展，人们对针刺非织造布工艺及产品的性能和多元化发展提出了更高的要求。

  关于针刺非织造布的研究，多集中在原料选择、纤维定量、针刺深度和密度等方面，但在利用热处理技术，改善其结构和性能，尚缺少深入的研究，特别针对涤纶针刺非织造布作为一种空气过滤材料，如何利用热处理技术改进其过滤效率，拓宽其应用与环境保护领域的优势，有待进一步探究。

  热处理过程会引起纤维分子结构和形态结构的改变，使稳定度较低的结构单元转变为稳定度较高的结构单元。热处理引起的微观变化，将综合体现在纤维及产品的宏观性能的改变，如尺寸稳定性、强力、手感等。

  因而，热处理工艺常用于改善非织造材料结构与性能，以改善其使用性能，满足非织造材料在卫生、环过滤、土工等领域的应用。为此，我们选择适当的温度与时间，对涤纶针刺非织造布进行热处理，并进行各项性能的检测。

  实验原料是江苏迎阳无纺机械有限公司生产的涤纶针刺非织造布。设备包括DSC-Q200差式扫描量热仪、R-3定型烘干机、YG026A型织物强力机、LZC-H型滤料综合性能测试台、CFP-1100A型毛细管流动孔隙测量仪、PL203电子天平和YG141D型织物厚度仪。

  实验的热处理部分采用R-3定型烘干机，在210°C横向定长状态下对涤纶针刺非织造布分别处理1、2、3、4min,取出后在室温中自然冷却，静置24h；热处理前后性能测试将经过不同时间热处理的涤纶针刺非织造布，与未处理的进行各项性能表征对比分析；孔径与过滤性能测试采用CFP-1100A型PMI毛细管流动孔隙测量仪对热处理前后的涤纶针刺非织造布进行孔径和孔径分布测试；采用LZC-H型滤料综合性能测试台对热处理前后的涤纶针刺非织造布进行过滤效率测试。

  聚合物结晶的总速度由晶核生成速度与晶体生长速度所控制。在结晶过程中，温度影响成核速度，也影响晶体生长速率。温度过高，则不利于晶核形成，温度过低，则影响晶体的生长速率。结晶度与晶区分布对涤纶纤维及织物的物理力学性能有一定影响。

  当温度升高到180°C~200°C之间时，晶核生长的速度增加，同时分子链仍然具有相当的运动活性，容易向晶核扩散排入晶格，晶体生长速度也加快，结晶总速度迅速增加，因此在该温度下完成结晶的过程所需非常短，基本在1min内完成结晶，结晶峰尖锐。

  当温度在200°C~230°C之间，随着温度的升高，分子热运动剧烈，分子链有序排列所形成的晶核不稳定或不易形成，尽管此时分子运动能力很强，但总的结晶速度较低，完成结晶过程所需要的时间逐渐增加，特别是在230°C时完成结晶的速度超过10min，结晶峰不明显。所以在210°C条件下，结晶速度较为适中。

  综上，PET在210°C时，完成结晶过程的时间为3min，根据完成结晶所需的时间，选择1、2、3、4min进行热处理；热处理对涤纶针刺非织造布的物流机械性能有明显的改善，随着热处理时间的增加，有利于结晶的完善，基布断裂强力增加，断裂伸长率较未处理有所下降；通过孔径测试和过滤效率测试。

  实验结果表明，一方面，随着热处理时间的增加，涤纶针刺非织造布平均孔径逐渐减小，同时，孔径分布略微变窄。另一方面，对小粒径的颗粒过滤效率提高，尤其是对粒径≥2.0ｕｍ的颗粒过滤效率，可由最初的46%，提升至70%以上，综合过滤效率得到改善。