丙纶无纺布的网孔结构和水蒸气透过性研究

阳范文，陈晓明，朱恒盛，辛 海

(1广州医学院生物医学工程系，广东 广州 510182;2广州成杰日用品科技有限公司，广东 广州 511338)

丙纶无纺布的网孔结构和水蒸气透过性研究

阳范文1，陈晓明1，朱恒盛2，辛 海2

(1广州医学院生物医学工程系，广东 广州 510182;2广州成杰日用品科技有限公司，广东 广州 511338)

系统研究了不同克重丙纶无纺布的网孔结构和水蒸气透过性(MVTR)，结果表明:采用光学显微镜研究丙纶无纺布丝网形态和网孔结构是完全可行的;随着无纺布克重的增加，网孔结构变密，孔隙率变小，透气性变差;当其克重介于25～45g/m2范围时，MVTR达到2100g/(m2.24h);采用丙纶无纺布制备的一次性吸汗巾的MVTR达到2080g/(m2.24h)，透气性和舒适性优于聚乙烯透气膜，具有良好的性价比。

丙纶，无纺布，结构，水蒸气透过性

丙纶无纺布是一种以聚丙烯为原料，经过熔融、喷丝、铺网、粘合、卷曲等工序制备的一种无纺布［1－2］。由于工艺流程简单，产量大，对人体无毒无害。所以被广泛应用卫生材料、医疗用品、床上用品、沙发、箱包、鞋材和服装等领域［3－4］。

丙纶无纺布具有密度低、质地柔软、蓬松丰满、无毒性、透气等特点，对其进行亲水、拒水改性后分别用于一次性卫生用品的表层和底层，给予产品亲水、拒水和透气等功能。婴幼儿用一次性用品如尿裤、隔尿垫的底层材料，要求透气性能好而且不能透水。目前使用的普通聚乙烯(PE)透气膜常用于纸尿裤的底层，然而其透气性不是特别理想，在炎热的夏季感觉闷热、潮湿。

热轧型丙纶无纺布是采用喷丝、拉伸、铺网、热轧等工艺制备而成的，丙纶丝之间具有许多网孔和孔隙，具有透气性好、成本低廉、加工方便、环境负荷小等优点。本文主要研究丙纶无纺布的网孔结构与水蒸气透过性，探讨丙纶无纺布用于制备一次性卫生用品的可行性，为产品设计和材料选型提供理论参考。

1 实验

1.1 丙纶无纺布的制备

采用熔融纺丝、热轧工艺制备克重分别为15、25、40、60和90g/m2的丙纶无纺布，喷丝和牵引工艺不变，克重通过调节铺网速度来实现。

1.2 网孔结构分析

采用上海天省公司生产的ZOOM－700光学显微镜，分别放大7倍和45倍，观察不同克重无纺布的网孔结构形态。

1.3 水蒸气透过性测试

用分析天平准确称量20g去离子水置于5个干净的干燥圆筒中，用无纺布覆盖烧杯口，并用环形夹板密封。然后置于37℃烘箱中放置24h，称量蒸发后剩余的水质量，计算单位面积24h的水蒸气透过率(MVTR)来评价水蒸气透过性能。

1.4 防漏水性测试

将制品放置在一张干净的滤纸上，然后将50ml自来水迅速倒在制品表面，观察滤纸表面是否有水印，没有出现水印说明没有漏水。

2 实验结果与讨论

2.1 网孔结构分析

不同克重丙纶无纺布的网孔结构见图1～图5。

从图中可知，随着无纺布克重的增加，网孔结构变得越来越密实，纤维之间的孔隙逐渐减小。当喷丝和牵引条件不变的情况下，纤维的直径基本保持不变，铺网牵引速度减慢，单位面积内堆积的纤维数量增多，丙纶丝堆积越稠密，无纺布的厚度增加，故克重越大，孔隙越小。

有研究者［5－6］采用扫描电镜对无纺布的网孔结构和形态进行了研究，结论与本研究相一致，说明采用光学显微镜来研究无纺布的网孔结构是完全可行的。

图1 15g/m2丙纶无纺布网孔结构照片Fig.1 Mesh structure of polypropylene nonwoven with 15g/m2

图2 25g/m2丙纶无纺布网孔结构照片Fig.2 Mesh structure of polypropylene nonwoven with 25g/m2

图3 40g/m2丙纶无纺布网孔结构照片Fig.3 Mesh structure of polypropylene nonwoven with 40g/m2

图4 60g/m2丙纶无纺布网孔结构照片Fig.4 Mesh structure of polypropylene nonwoven with 60g/m2

图5 90g/m2丙纶无纺布网孔结构照片Fig.5 Mesh structure of polypropylene nonwoven with 90g/m2

2.2 克重对MVTR的影响

克重对MVTR的影响如图6。

随着克重的增加，MVTR值呈现下降趋势;当克重介于25～45g/m2之间时，出现一个平台，说明此克重范围内透气性比较稳定;超过45 g/m2后，透气性再次下降。

产生上述变化的原因与调节克重的工艺有关。热轧型丙纶无纺布在制备过程中，挤出和牵引速度一般保持不变，纤维的直径基本保持不变，增加克重是通过降低铺网牵引带速度来实现的，单位面积内堆积的纤维数量增多、丝间孔隙变小。这与采用显微镜观察得到的结果相一致，说明无纺布的克重越大，厚度也越大，孔隙率越小，透气性变差。对透气性要求高的产品，应选择克重小、厚度薄的无纺布。

2.3 应用研究

根据上述研究结论，采用25 g/m2的丙纶无纺布和25 g/m2的聚乙烯透气膜为底层，制备一次性儿童用吸汗巾。对比其透气、防漏水和舒适性，结果见表1。

表1 无纺布和透气膜制备吸汗巾性能对比Table 1 Performance Comparison of Sweatbands Made of Nonwoven and Breathable Film

从表1可知，采用丙纶无纺布制备的吸汗巾的MVTR值约为透气膜的2倍，说明采用丙纶无纺布制备的产品透气性具有明显优势，穿着舒适性优于透气膜，成本较低，而且不会出现漏水。

3 结论

(1)采用光学显微镜可清晰地观察丙纶无纺布丝网形态和网孔结构，采用该方法研究其结构是完全可行的;

(2)随着无纺布克重的增加，厚度也越大，网孔变密，孔隙率变小，透气性变差;

(3)采用丙纶无纺布制备的一次性吸汗巾透气性优异，舒适性优于PE透气膜，具有良好的性价比。

［1］王素玉.聚丙烯纤维现状及发展趋势［J］.合成树脂及塑料，2011，28(5):74－77.

［2］祖维，谷和平，黄培.几种无纺布聚丙烯专用料的性能研究［J］.塑料工业，2005，33(9):56－58.

［3］陈明智.非织造布医疗卫生用品的应用与发展［J］.非织造布，2011，(6):62－63.

［4］张传雄，赵静，李桂梅，等.全球非织造卫生用品市场和产业发展研究［J］.纺织导报，2011，(7):89－91.

［5］李君.扫描电子显微镜对PP无纺布的分析研究［J］.石化技术，2010，17(2):56－59.

［6］Mehmet D，Benoit M，Nagendra A，Behnam P.Influence of polymer type，composition，and interface on the structural and mechanical properties of core/shell type bicomponent nonwoven fibers［J］.Journal of Material Science，2012，47:5955–5969.

Research on Morphological Structure and MVTR of PP Non-woven Fabric

YANG Fan-wen1，CHEN Xiao-ming1，ZHU Heng-sheng2，XIN Hai
(1 Department of Biomedical Engineering，Guangzhou Medical University.Guangzhou 510182，Guangdong，China;2 Guangzhou Changee Necessity Sci.＆Tec.CO.LTD.，Guangzhou 511338，Guangdong，China)

The effect of grammes per square metre on morphological structure and Moisture-Vapor Transmission Rate(MVTR)of polypropylene(PP)nonwoven was studied.Morphological structure of PP nonwoven could be studied by optical microscopy.With increase of the non-woven weight，mesh became more dense，porosity became small，MVTR decreased.When gram weight was 25 ～25g/m2，MVTR was about 2100g/(m2·24h).Disposable sweatband made of PP non-woven was better than that of polyethylene breathable film，which was characterized with high MVTR about 2080g/(m2·24h)，good air permeability and excellent cost performance.

polypropylene，non-woven，structure，MVTR

TQ 325.1+4

2012－07－11