竹炭／PET针刺内饰产品制备工艺的研究

张 鹂，张 星，杨 磊

（西安工程大学 纺织科学与工程学院，陕西 西安710048）

1 引言

随着生活水平的提高，人们越来越重视身心健康。对作为人们工作和生活环境重要组成部分之一的各种内饰材料的要求也越来越高［1－2］。竹炭纤维作为一种性能优良的功能性纤维具有吸附异味、抗菌抑菌、屏蔽电磁辐射、发射远红外线、调节温湿度等多种功能［3－4］，而且其功能是永久的，不受洗涤次数的影响。本文使用竹炭纤维开发了功能性针刺内饰材料，研究与探讨其制备工艺与性能特点，为功能性针刺内饰产品的开发提供一定参考。

2 产品开发

2.1 设计方案

选用的竹炭纤维规格为细度1.65dtex，长度38mm。PET纤维规格为细度6.6dtex，长度64 mm。将竹炭纤维／PET纤维配比和产品针刺密度这两个因素作为变量，设计开发了9组产品，方案见表1。

2.2 工艺流程及试验设备

针刺内饰材料加工工艺流程［5］见图1，所采用的试验设备见表2。

表1 产品方案

图1 加工工艺流程

表2 试验设备及型号

2.3 上机工艺设计

上机工艺设计参数见表3、表4。

表3 针刺前工艺参数

表4 针刺机工艺参数

3 产品的性能测试及分析

3.1 单位面积质量

根据 GB／T 24218.1－2009《纺织品 非织造布试验方法第1部分：单位面积质量的测定》测试产品单位面积质量，取300mm×300mm的样品5块，分别称其质量（质量精确至0.01g），并取其平均值（保留两位小数），测试结果见表5。

通过表5的测试结果可看出，产品单位面积质量有一定的波动，与预期要求200g／m2相差不大，满足要求。

3.2 透气性能测试及分析

透气性是指非织造布两面存在压力差的情況下，单位时间内垂直通过试样单位面积的气流流量。采用YG461Z型全自动透气测试仪根据GB／T 5453—1997《纺织品 织物透气性的测定》测试产品透气率。试样面积20cm2，压降200 Pa，每块样品测试10次，取其平均值，产品透气性测试结果如图2所示。

由图2可知，在纤维配比一定的情况下，随着针刺密度的增加，透气率先减小后增加。这是因为针刺加固使纤维之间缠结紧密，孔隙减小，产品的透气率减小；针刺密度达到一定值后，再继续增加，纤维被刺断，破坏了纤维的结构，使得纤网孔径增大，从而导致产品的透气率增加。在针刺密度一定的情况下，随着竹炭含量的增加，产品的透气率减小，这是由于纤维细度对透气性的影响，竹炭纤维细度小，缠结紧密，空气透过纤维之间的阻力变大。

表5 单位面积质量测试结果

图2 样品平均透气率柱状图

3.3 拉伸断裂强力

根据FZ／T 6000—1991《非织造布断裂强力及断裂伸长的测定》测试样品拉伸断裂强力，测试仪器：YG026D—1000型电子强力机。试样大小300mm×50mm，拉伸速度为100mm／min，夹距为200mm，纵横向各5块，取平均值，产品拉伸断裂强力测试结果见图3。

由图3可知，产品的横向断裂强力大于纵向断裂强力，主要是因为交叉铺网工艺使得纤维更多地沿横向排列。在纤维配比一定的情况下，随着针刺密度的增加产品的断裂强力先增大后减小，这主要是因为随着针刺密度增大，被带入内层纤维数量增多，水平和垂直方向上纤维之间的缠结加强，纤网的紧密度提高，拉伸过程中，减少了纤维之间的滑脱，产品的断裂强力增大；当针刺密度达到一定值时继续增加，纤网的紧密度不再增加，而被刺针损伤的纤维数量增多，故产品的断裂强力减小。在针刺密度一定的情况下，随着竹炭纤维含量的增多，产品的纵横向强力减小，这是因为竹炭纤维的细度细，长度短，强力比涤纶纤维小。

图3 样品拉伸断裂强力柱状图

3.4 撕破强力

根据FZ／T 60006—1991《非织造布撕破强力的测定》测试产品撕破强力，测试仪器：YG026D—1000型电子强力机。采用梯形撕裂法，试样大小200mm×50mm，拉伸速度为100 mm／min，夹距为100mm，纵横向各5块，取平均值，产品撕破强力测试结果见图4。

图4 样品撕破强力柱状图

由图4可知，在纤维配比一定的情况下，随着针刺密度增加，产品的撕破强力先增大后减小。这是因为针刺加固使得纤维缠结更加紧密，从而强力增大；当针刺密度达到一定值时继续增大，被刺针损伤的纤维数量就会增多，故产品强力减小。当针刺密度一定的情况下，随着竹炭含量的增多，产品的撕破强力减小，这是因为竹炭纤维的细度细，长度短，强力比涤纶纤维小，所以产品的撕破强力减小。

3.5 耐磨性测试及分析

根据 GB／T 21196.2—2007《纺织品马丁代尔法织物耐磨性的测定：试样破损的测定》进行测试。测试仪器：YG401C型织物平磨仪，产品磨破时的次数见图5。

图5 样品平均磨破次数柱状图

由图5可知，在纤维配比一定的情况下，随着针刺密度的增加，产品的耐磨性先降低后增强。这可能是因为针刺密度为300刺／cm2附近时，纤网中纤维的缠结最紧密，拉伸较紧，纤维之间不易滑脱，在与硬质砂纸对磨时，纤网容易被磨破，导致产品的耐磨性降低。在针刺密度一定的情况下，随着竹炭纤维含量的增加，产品的耐磨性降低，竹炭纤维占比70%时，耐磨性大幅度降低，这是因为竹炭纤维细度细，长度短，强力比涤纶纤维小，耐磨性较差。

4 结语

本文中所制得的竹炭／PET针刺内饰产品，在纤维配比一定的情况下，随着针刺密度的增加，透气性先减小后增加，纵横向断裂强力、纵横向撕破强力先增大后减小，耐磨性先降低后增强。在针刺密度一定的情况下，随着竹炭纤维含量的增加，透气性减小，纵横向断裂强力、纵横向撕破强力减小，耐磨性降低，竹炭纤维含量为70%时，力学性能下降明显。综合各项性能测试结果，在保证产品功能性与耐用性的前提下，竹炭／PET针刺内饰产品优化后的工艺参数为竹炭纤维／涤纶纤维配比是50／50，针刺密度300刺／cm2。