水刺非织造产品吸液性能的研究探讨

贾耀芳 陈龙敏 梁小荣

欣龙控股(集团)股份有限公司，海南 澄迈571924



水刺非织造产品吸液性能的研究探讨

贾耀芳 陈龙敏 梁小荣

欣龙控股(集团)股份有限公司，海南 澄迈571924

水刺非织造产品的吸液性能是一项非常重要的技术指标，特别是在卫生、洁净、过滤等领域应用时，对产品的吸液性有非常高的要求。简述水刺非织造产品的吸液机理及其吸液性能的测试方法，并从水刺非织造产品的组分、缠结度、织物结构、织物面密度、化学整理等方面分析产品吸液性能的变化规律。

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水刺非织造产品用作个人护理、美容、医疗、洁净等产品时，具有卫生、安全、经济、舒适等方面的明显优势，已逐步替代传统纺织品进入相关领域。

对于水刺非织造产品，其吸液性能是一项重要的质量指标，甚至在某些应用中对其使用效果的评价具有决定性的影响。

在水刺非织造产品的实际应用中，主要考虑的产品吸液性能指标有液体吸收时间、液体吸收量、扩散性能、液体芯吸速率等。

由于水刺非织造产品的应用领域的使用要求不同，产品设计时对其吸液性能的要求也不同。在某些情况下，并不是吸液量越高、吸液时间越快就越好。

例如在一些清洁应用领域，要求水刺非织造产品有恰当的扩散润湿性和较好的排湿快干性，吸液太快则容易产生渗液现象，排湿性差则容易滋生细菌，吸液不彻底则容易产生水雾等问题。因此，如何将水刺非织造产品的吸液能力控制到最恰当，就需要对水刺非织造产品的吸液性能的测试方法和吸液性能进行深入的研究。

由于在大多数情况下水刺非织造产品接触的是水溶液，所以其吸液性能主要通过测试其吸水性来进行评价。因此，本文主要探讨水刺非织造产品的吸水性能。

1 水刺非织造产品吸收水分的条件

1.1 水刺非织造产品吸收水分的基本条件

水刺非织造产品要具备较好的吸水性能，必须具备两个条件：一是使用的纤维原料本身含有亲水性基团，从而保证其产品能被水润湿；第二是材料内部存在孔隙，可以储存吸收的水分。

常见的亲水性基团有羧酸基、磺酸基、硫酸基、磷酸基、氨基、季铵基、醚基、羟基等。常见的含有亲水性基团的纤维有棉、麻、毛、木浆、黏胶、铜氨、天丝等。而大多数合成纤维，如涤纶、丙纶、锦纶等，由于结晶度高、不含亲水性基团或所含亲水性基团的极性较弱，通常吸湿性较差或不具备吸湿性。

1.2 影响水刺非织造产品吸水性能的其他因素

决定水刺非织造产品吸水性能的因素，除了上述基本条件外，还有水刺非织造产品的织物结构和密度、表面积、纤维细度、纤维排列方式等其他因素。

2 水刺非织造产品吸液性能的测试指标

2.1 吸液时间

依据GB/T 24218.6—2010《纺织品 非织造布试验方法 第6部分：吸收性的测定》，吸液时间是指在标准大气下，试样完全被液体浸湿所需要的时间。

2.2 吸液率

依据GB/T 24218.6—2010《纺织品 非织造布试验方法 第6部分：吸收性的测定》，吸液率是指在标准大气下，经过规定时间后，试样吸收的液体质量与试样质量的百分比。

2.3 滴水扩散时间

依据美国纺织化学师与印染师协会标准AATCC 79-2010《纺织品的吸收性》，用滴管将水滴在试样上，从水滴接触试样到到其扩散至最大面积所需要的时间，即为滴水扩散时间。

2.4 芯吸高度与芯吸速率

依据GB/T 24218.6—2010《纺织品 非织造布试验方法 第6部分：吸收性的测定》，度量试验材料的毛细效应，分别测量试样在规定时间内的液体上升高度和达到规定高度所需要的时间，反映液体转移到试样材料上的快慢程度。

3 水刺非织造产品吸水性能的分析

通过研究发现，水刺非织造产品的吸液性能主要受纤维组分、缠结度、织物结构、面密度、纤维排列方式、化学整理等因素的影响。在长期的研究过程中，还发现了这些因素相互影响，需要结合具体产品的应用要求寻求平衡。因此，以传统水刺短纤维复合材料为对象，从纤维组分、缠结度、织物结构、化学整理四个方面进行分析。

本文以常见的40、50的黏胶/涤纶(以下简称黏/涤)水刺非织造产品及68 g/m2的木浆/涤纶复合水刺非织造产品为研究对象，对不同纤维质量比、不同缠结度、不同织物结构、不同化学整理的试样的吸液性能进行比较。由于水刺非织造产品主要通过吸水性能来衡量其吸液性能，故本文只讨论吸水倍率和吸水时间。

3.1 纤维组分对吸液性能的影响

通常认为吸水性纤维的质量分数越大，水刺非织造产品的吸水率越高。但实际应用中却有所不同。

从表1中的测试数据和图1中的曲线来看，当黏胶纤维的质量分数高于50%时，试样的吸水时间、吸水率差别不大；而随着黏胶纤维的质量分数下降，试样的吸水时间越来越长，这种现象与试样的润湿性有很大的关系。

表1 同等工艺、不同黏/涤质量比的22目试样(40 g/m2)的吸液性能

图1 同等工艺、不同黏/涤质量比的22目试样(40 g/m2)的吸液性能

由于黏/涤混纺的水刺非织造产品中的黏胶纤维含有大量羟基，结构中有大量孔隙，遇水时会产生润湿现象和毛细效应，水分在润湿渗透力和毛细效应的作用下会填充到每一个孔隙中。当亲水性纤维的含量减少而憎水性纤维的含量增加时，液体的润湿渗透力逐渐减弱，憎水性基团会阻碍水分的渗透，因此吸水速率下降；但由于毛细效应的存在，水分最终会渗透到孔隙中。随着亲水性纤维的含量进一步减少，当水刺非织造产品的表面张力增加到足够大时，液体的润湿渗透力小于该表面张力，产品呈现出疏水效应。

3.2 缠结度对吸液性能的影响

通常，纤维缠结越紧密，产品厚度越薄、密度越

大。由图2可以看出，随着水刺非织造产品的纤维缠结度下降，其吸水倍率呈逐渐上升趋势。

图2 同等工艺、不同厚度的黏/涤质量比为70/30的22目试样(40 g/m2)的吸液性能

3.3 织物结构对吸液性能的影响

水刺非织造产品的织物结构主要由设备配置、水刺工艺等因素决定。其中水刺工艺中的转鼓类型、托网类型对产品的织物结构的影响最大，使用不同类型的转鼓、提花类型、托网结构，会形成不同外观的水刺产品。随着织物结构的变化，水刺产品的吸液性能也会发生变化。表2给出了同等水刺能量下采用不同托网类型时水刺产品的吸液性能。

表2 采用不同托网类型时黏/涤质量比为70/30的试样(40 g/m2)的吸液性能

从表2中的测试数据可以看出，从平纹、小珍珠纹再到不同目数的托网类型，随着网孔逐渐变大，试样的吸水倍率呈现先由低到高然后下降的变化趋势，采用14、16、22目的托网所制成的试样的吸水倍率较高。这是由于当网孔大小恰当时，试样有更多的空间可以储存水分；随着网孔进一步变大，纤维之间的紧密度增加，纤维之间的孔隙率减小，试样的吸水速率降低，同时水分的储存空间减少，导致吸水倍率下降。由图3则可以看出，24目试样的目数虽然和22目试样接近，但前者的厚度薄、纤维之间的缠结度高、孔隙率低，因此其吸水倍率较22目试样有所下降。

图3 不同托网类型的黏/涤质量比为70/30的试样(40 g/m2)的吸液性能

3.4 化学整理对吸液性能的影响

对水刺非织造产品进行化学整理，可改变纤维表面的亲水性，进而改变产品的润湿性，对产品原有的吸水性能有一定的影响。采用不同的化学整理，可使原来不吸水的产品获得很好的吸水性能，也可以使原来亲水性能较好的产品的吸水性能适当降低，还可以使原来具备亲水性的产品完全不亲水。

目前最常见的水刺非织造产品化学整理有亲水、浸胶、拒水、抗静电、阻燃等工艺，根据化学整理剂所含的亲水基团的极性强弱，水刺非织造产品在整理前后的吸水性能会产生不同的变化。表3给出了不同涤/黏质量比的试样在亲水整理前后的吸液性能，表4给出了木浆/涤纶复合水刺试样未经整理及其在拒水、阻燃等不同化学整理后的吸液性能。

表3 不同涤/黏质量比的平纹水刺试样(50 g/m2)亲水 整理前后的吸液性能

表4 木浆/涤纶复合水刺试样(68 g/m2)整理前后的 吸液性能

从表3可以看出，三种试样在亲水整理前后的吸水性能有明显变化。涤纶质量分数为100%的不吸水的试样，在亲水整理后表现出极好的吸水性能；涤纶质量分数为70%、80%的试样的吸水速率在整理后均明显加快，吸水时间减少，而吸水倍率略有降低，主要原因是采用浸轧法进行亲水整理后，试样的密度提高，孔隙率减小。

从表4可以看出，木浆/涤纶复合水刺试样在整理前具有较好的吸水性能，经阻燃、涂料染色后，吸水时间加快，这主要是因为整理后试样中的亲水基团增多。但是，由于试样的密度没有发生明显的变化，孔隙率及纤维本身的储存空间没有发生明显的变化，故吸水倍率的变化不明显。试样经拒水、拒水阻燃整理后，其表面变为憎水性基团，故而由吸水转变为拒水。

4 结论

根据上述试验结果，综合分析后可以得出:

(1) 随着亲水性纤维质量分数的下降，水刺非织造产品的吸水时间逐渐延长，吸水倍率呈缓慢下降趋势；当亲水性纤维质量分数低于30%时，水刺非织造产品的吸水时间明显延长；当亲水性纤维质量分数低于20%时，吸水倍率的下降速率加快。

(2) 水刺非织造产品在纤维组分相同的条件下，随着纤维缠结度的增加，其密度变大，吸水时间变化不明显，吸水倍率呈下降趋势。

(3) 水刺非织造产品的吸水性能受纤维组分、纤维缠结度、网孔尺寸、化学整理等因素的相互影响。

(4) 在水刺非织造产品的生产过程中，还有很多影响其吸液性能的因素，如纤维细度、水压分配、复合形式、烘干方式等，需要在生产实践中进一步总结。

热烈祝贺我刊主编陈旭炜荣获“中国产业用纺织品行业杰出贡献奖”

Study on absorbency of spunlaced nonwovens

JiaYaofang,ChenLongmin,LiangXiaorong

Xinlong Holding (Group) Co., Ltd., Chengmai 571924, China

For spunlaced nonwovens, absorbency is a very important technical indicator, especially for applications in health, cleaning, filtration and other fields where very strict absorbency requirements are set for products. The liquid absorption mechanism of spunlaced nonwovens and test methods for their absorbency were described，and the change law of absorbency of the product was analysed in terms of composition, entanglement degree, fabric texture, fabric area density, chemical finishing and so on of spunlaced nonwovens.

spunlace, nonwoven, absorbency, law

2015-09-10

贾耀芳，男，1979年生，工程师，主要从事非织造材料的研发与设计工作

梁小荣，E-mail: liangxiao815@163.com

TS176

A

1004-7093(2016)06-0024-04