PET/PA 6橘瓣型超细纤维水刺非织造布用于化妆棉的开发

青岛大学纺织服装学院， 山东 青岛， 266071

近年来，PET/PA 6橘瓣型超细纤维得到了不断的开发和推广[1-2]。采用水刺法非织造布技术生产PET/PA 6橘瓣型超细纤维水刺非织造布，具有生产速度快、产品强力高、性能优良等优点[3-5]。但水刺开纤加固生产PET/PA 6橘瓣型超细纤维水刺非织造布时，水刺压力低会导致开纤不足、不充分，所得非织造布性能如吸水性、吸油性等达不到最理想的状态；水刺压力高尽管会使得开纤充分，但所得非织造布的结构会遭破坏，非织造布的力学性能下降。本文采用碱减量法对经过低压水刺开纤加固的PET/PA 6橘瓣型超细纤维水刺非织造布进行进一步的开纤处理，以达到既提高开纤率又不破坏其力学性能的目的，进而提高各项性能。

已有的针对扩大PET/PA 6橘瓣型超细纤维水刺非织造布应用范围的调查发现，化妆棉是新兴的、产品较单一的、市场潜力较大的一大领域[6]。因此，可将碱减量开纤后的PET/PA 6橘瓣型超细纤维水刺非织造布应用到该领域。现有的化妆棉主要分纯棉型和化纤型两大类。纯棉型化妆棉质地蓬松、柔软、吸水性好，但强度低、耐磨性差，使用过程中存在破裂和掉屑等问题；化纤型化妆棉多为水刺非织造布，强度高、抗拉耐磨，但相对质地较薄、吸水性差且较粗糙，易损伤肌肤。故本文将碱减量PET/PA 6橘瓣型超细纤维水刺非织造布与市面上现有的化妆棉做比较，以期发现碱减量PET/PA 6橘瓣型超细纤维非织造布在化妆棉领域的适用性。

1 碱减量开纤处理

1.1 试验原料与主要试剂

低压水刺开纤加固的PET/PA 6橘瓣型超细纤维水刺非织造布，面密度113 g/m2，其中纤维瓣数为12，山东科贝尔非织造材料科技有限公司。

NaOH，分析纯，天津市红岩化学试剂厂。

1.2 主要仪器

DR028万能材料试验机，温州市大荣纺织仪器有限公司；SHZ-82恒温水浴锅，金坛市天竟试验仪器；FA2004B电子天平，上海精密科学仪器有限公司。

1.3 碱减量开纤处理工艺

低压水刺开纤加固的PET/PA 6橘瓣型超细纤维水刺非织造布→碱减量开纤处理(非织造布与NaOH溶液的质量比1 ∶40)→酸洗(乙酸质量分数为1%)→冷水洗→烘干(90 ℃， 2 h)。

1.4 碱减量开纤处理效果指标

碱减量开纤处理前后PET/PA 6橘瓣型超细纤维水刺非织造布试样(下文简称“试样”)分别在温度20 ℃、相对湿度65%的恒温恒湿试验室内平衡24 h。使用碱减量率作为碱减量开纤处理效果的指标：

(1)

式中：w0——碱减量开纤处理前试样质量；

w1——碱减量开纤处理后试样质量。

1.5 碱减量试验设计

为分析碱减量开纤处理工艺条件中碱减量温度、NaOH质量分数、碱减量时间这三个因素对试样碱减量开纤处理效果的影响，且不考虑各因素之间的交互作用，本文设计了L9(33)三因素三水平正交试验。各因素水平的选取见表1。

表1 碱减量正交试验因素水平选取

根据表2确定的试验方案进行碱减量开纤处理，并对经过碱减量开纤处理的试样进行测试。

表2 碱减量开纤处理后试样性能测试结果

2 碱减量开纤处理正交试验结果分析

2.1 正交试验数据分析

正交试验所得平均碱减量率指标和极差分析见表3。

表3 平均碱减量率指标和极差分析

通过表3可知，因素A(碱减量温度)的极差最大，所以进行碱减量开纤处理时，碱减量温度是影响碱减量率的主要因素；因素B(NaOH质量分数)的极差居中，所以NaOH质量分数对碱减量率的影响次之；因素C(碱减量时间)对碱减量率的影响最小。

2.2 最佳碱减量开纤处理工艺的确定

碱减量温度对试样的碱减量率的影响最为显著。当碱减量温度为95 ℃(水平3)时，平均碱减量率要比碱减量温度为55 ℃(水平1)和75 ℃(水平2)时高25%左右，所以确定最佳碱减量温度为95 ℃。

NaOH质量分数增加，试样的碱减量率增加，拉伸断裂强力下降。当NaOH质量分数为5%(水平3)时，试样的碱减量率最大，拉伸断裂强力最小(但依旧远高于市面上现有的化妆棉产品)。当NaOH质量分数为1%(水平1)和3%(水平2)时，碱减量率相差较小，且试样开纤不充分。所以确定最佳NaOH质量分数为5%。

碱减量时间对试样的碱减量率的影响较小。因此，从碱减量率的角度出发，确定最优碱减量时间为20 min(水平2)。

故综合上述的比较与分析，确定PET/PA 6橘瓣型超细纤维水刺非织造布的最佳碱减量开纤处理工艺为A3B3C2，即碱减量温度95 ℃、 NaOH质量分数5%、碱减量时间20 min。

3 碱减量率对试样性能的影响

3.1 拉伸断裂强力

试样的拉伸断裂强力与碱减量率的关系曲线如图1所示。试样的拉伸断裂强力受碱减量率较为显著的影响，其随着碱减量率的增加而减小，这说明碱减量开纤处理使得PET大分子链断裂、降解，从而导致纤维损伤，进而造成试样拉伸断裂强力降低。

图1 试样拉伸断裂强力与碱减量率的关系曲线

3.2 吸水倍数

试样的吸水倍数与碱减量率的关系曲线如图2所示。碱减量率对试样的吸水倍数有较为明显的影响，吸水倍数随着碱减量率的增加而呈现上升的趋势。这是因为碱减量处理使PET/PA 6橘瓣型纤维表面的PET水解，纤维分裂成超细纤维，这提高了试样的孔隙率，且水解引起的纤维之间的刻蚀也使得PET大分子链上亲水性的—COOH和—OH基团更多地暴露在外，增强了纤维吸湿能力。

图2 试样吸水倍数与碱减量率的关系曲线

4 3种化妆棉性能比较

4.1 样品

样品1：碱减量PET/PA 6橘瓣型超细纤维水刺非织造布(碱减量率为30.00%)。

样品2：纯棉型化妆棉。

样品3：化纤型化妆棉。

4.2 面密度

试验仪器：电子天平。

试验样品：每种样品随机选取5片用于试验，单片尺寸为5 cm×5 cm。

试验方法：称取样品质量并得出每种样品质量的平均值，计算面密度。

试验结果：见表4。

表4 3种样品的面密度

4.3 吸水性

试验仪器：水槽、电子天平、金属网(孔径2 mm)、秒表。

试验样品：每种样品随机选取5片用于试验，单片尺寸为5 cm×5 cm。

试验用水：三级水(每种样品测试完成后再换水)。

试验方法：称取样品吸水前质量，接着将样品平放于水槽中5 min，取出于金属网上静置5 min，再称取样品吸水后质量，计算吸水倍数。

计算式：

试验结果：见表5。

表5 3种样品的吸水倍数

样品2的吸水倍数最大，样品1次之，样品3最小。根据FZ/T 64051—2014《美妆用非织造布》标准的要求(吸水倍数≥5.00)，可知样品1满足该要求。

4.4 释水性

试验仪器：水槽、电子天平、金属网(孔径2 mm)、量筒。

试验样品：每种样品随机选取5片用于试验，单片尺寸为5 cm×5 cm。

试验用水：三级水(每种样品测试完成后再换水)。

试验方法：样品平放于金属网上，滴2 mL试验用水(化妆水标准用量)，静置1 min后挤压样品，测量挤出水的体积，即得释水量。

试验结果：见表6。

表6 3种样品的释水量

4.5 吸油性

试验仪器：油槽、电子天平、金属网(170目)、秒表。

试验样品：每种样品随机选取5片用于试验，单片尺寸为5 cm×5 cm。

试验用油：卸妆油(每种样品测试完成后再换油)。

试验方法：先称取样品吸油前质量，再平放于油槽中5 min，接着取出并放于金属网上静置5 min，再称取样品吸油后质量，计算吸油倍数。

计算式：

试验结果：见表7。

表7 3种样品的吸油倍数

4.6 拉伸断裂强力

试验仪器：DR028万能材料试验机。

试验样品：每种样品随机选取5片用于试验，单片尺寸为5 cm×15 cm。

试验方法：分别测试样品的横向和纵向拉伸断裂强力。

试验结果：见表8

表8 3种样品的拉伸断裂强力

所有样品的横向和纵向拉伸断裂强力均符合FZ/T 64051—2014《美妆用非织造布》标准要求。

5 结论

试验得到最佳碱减量开纤工艺为碱减量温度95 ℃、 NaOH质量分数5%、碱减量时间20 min。

经对3种化妆棉比较得出：

(1) 碱减量PET/PA 6橘瓣型超细纤维非织造布的吸水性、吸油性比纯棉型化妆棉的稍低，但横向和纵向拉伸断裂强力都高出很多，且前者在使用过程中不会出现断裂、掉屑等问题。

(2) 碱减量PET/PA 6橘瓣型超细纤维水刺非织造布的吸水性、吸油性和拉伸断裂强力均高于化纤型化妆棉，且前者纤维更细，与肌肤的亲和性更好，不会出现损伤皮肤的问题。

(3) 碱减量PET/PA 6橘瓣型超细纤维水刺非织造布的各项性能均满足FZ/T 64051—2014《美妆用非织造布》标准要求，且可通过控制碱减量率得到不同性能的产品。

上述试验和分析得出，碱减量PET/PA 6橘瓣型超细纤维水刺非织造布可以应用到化妆棉领域，这为碱减量PET/PA 6橘瓣型超细纤维水刺非织造布的应用和化妆棉新品种的开发拓宽了思路。

参考文献

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