噴膠棉:非織造布之一-中文百科頻道

基本簡介

概述

噴膠棉又稱噴漿絮棉，是非織造布的一種，即通常所說的太空棉或真空棉，它是由天然棉纖維，人造纖維或合成纖維經拉松、梳理、噴膠、焙烘固化加工而成。因其具有蓬松，壓縮回彈性高，耐幹、濕洗滌，且質輕而保暖等性能，所以近幾年已成為加工制造棉服和滑雪衫、太空服和棉被、睡袋等床上用品及某些工業用品的重要材料。

形成原理

噴膠棉結構形成的原理就是将黏合劑噴灑在蓬松的纖維層的兩面，由于在噴淋時有一定的壓力，以及下部真空吸液時的吸力作用，所以在纖維層的内部也能滲入黏合劑，噴灑黏合劑後的纖維層再經過烘燥、固化，使纖維間的交接點被粘接，而未被彼此粘接的纖維，仍有相當大的自由度。同時，在三維網狀結構中，仍保留有許多空隙。因此，纖維層具有多孔性、高蓬松性的保暖作用。

保暖原因

由于噴膠棉是在噴灑情況下，而不是在浸漬條件下加入粘合劑的，而且在噴淋後不再受壓力的擠壓而固化成型。所以，在纖維的粘結狀态中，交叉點接觸的居多，而由粘合劑架橋結塊的少，這就使噴膠棉能夠保持松、軟、保暖的主要原因。

原料選擇

根據噴膠棉結構的形成原理，為了使噴膠棉能夠獲得優良的物理機械性能，必須在纖維原料和粘合劑的選擇上，以及生産工藝方面進行研究與選擇，其中，纖維原料的選擇顯得更為重要。

纖維原料的種類和規格，對噴膠棉産品的質量起着決定性的作用。根據噴膠棉在應用中的要求，要做到保暖性好、蓬松性好、手感柔軟的特性，必須在纖維的纖度、長度、卷曲度、截面形狀以及表面處理狀态等，進行很好地選擇。衆所周知，合成纖維的品質是由許多性能指标綜合起來決定的，主要包括物理機械性能指标、穩定性能指标及加工性能指标三大類。對于不同的生産工藝過程，其品質指标的要求是不完全相同的。就噴膠棉所使用的纖維而言，要求纖維的纖度細，卷曲數和卷曲度高，纖維相互間的抱合力好。這樣，産品的膨松度、壓縮彈性和彈性回複率也高。卷曲開頭以三維螺旋卷曲為佳，其産品的膨松度和彈性回複率明顯地優于平面波浪卷曲的相同産品；

中空率高則可賦予産品以較高的保暖率和較低的比重；紡絲油劑的種類及纖維含油率、回潮率的高低不僅影響到加工性能，同時對改善産品的手感，消除生産過程中的靜電現象也起重要作用。常用的中空螺旋卷曲的滌綸纖維細度為6.6~7.7分特(dtex)，長度為51~76毫米。這種規格的纖維，其綜合性能比較好，纖維過細或過長，會産生柔軟不挺的手感；過短、過粗則手感又粗硬。卷曲則以螺旋形三維卷曲為佳，常用的卷曲數為0.5~0.6個/毫米。如采用圓中空纖維，中空度在5~10%較好，其手感、彈性與保暖性均可大大改善，同時，纖維用量也可相應地減少。在常規的滌綸中混入30~70%的仿羽絨纖維，可生産仿羽絨的噴膠棉。所謂仿羽絨纖維，實際上就是經過矽油處理的三維卷曲中空滌綸纖維，這種纖維的特點是柔軟潤滑，纖維相互間不纏結，蓬松性好，因此，做成的産品能達到彈性足，手感滑爽而蓬松，具有羽絨的特性。

黏合劑

概述

除了纖維的品種、質量、加工方法和條件外，影響噴膠棉質量的主要因素是黏合劑乳液的質量。特别是噴膠棉的壓縮回彈性和耐水洗性兩項指标，所用黏合劑乳液的質量對其起着決定性的作用。由于噴膠棉的用途不同，材料和産品規格多種多樣，所需黏合劑的品種和性能也千差萬别，所以也出現了各種性能的噴膠棉黏合劑。

高彈性

原料組成為丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(St)、丙烯腈(AN)、衣康酸、N-羟甲基丙烯酰胺(N-HMAM)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、平平加O、過硫酸鉀(KPS)、碳酸氫鈉、去離子水等。

設計複合聚合物膜的玻璃化溫度(Tg)要适當高些，在35~40℃之間。選擇了丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈等為硬單體；丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯等為軟單體。軟硬單體的質量比為30:70左右。衣康酸的質量分數不超過3%為宜。一般控制N—羟甲基丙烯酰胺的質量分數不超過4%，複合乳化劑質量分數在2.5%~5.0%，非、陰離子乳化劑質量比1:3。

制作方法是先将部分單體、乳化劑、緩沖劑及去離子水的混合底料加入反應器中，攪拌升溫，60℃左右加入部分引發劑，升溫至80℃左右引發聚合，制備種子乳液。當停止自然升溫且基本無回流時，開始滴加制備的預乳化液，3~4h滴加完後，升溫到近90℃，保溫40~60min，冷卻降溫，過濾即得産品。

高彈性噴棉膠為白色帶微藍光乳液，固含量>40%，pH值為4~6，黏度在18mPa·s左右，殘餘單體質量分數<0.5%，貯存穩定性大于1年。

該噴棉膠，施工方便，其噴膠棉産品硬度高，回彈性強，滲透性大，附着力強，耐水性好。

遠紅外

遠紅外噴膠棉是将具有遠紅外放射性能的陶瓷粉末塗布于織物表面或混入紡絲液中制成的纖維材料，屬于積極保溫材料，即不通過增加保溫層厚度就可以達到保溫的要求。遠紅外織物是對具有高效遠紅外放射性能的一類新型保溫保健織物的簡稱。研究表明，遠紅外織物能在人正常體溫狀态下發射出波長為4~14μm的遠紅外線，該波長的遠紅外線與人體的遠紅外線輻射波長相匹配，易于被人體吸收，從而促使人體血管擴張，血液循環加速，改善供氧狀态．加強細胞的再生能力，加速有害物質的排洩，進而逐漸地對人體起到保健作用。此外，遠紅外織物還具有抗菌防臭等功效。遠紅外織物的加工方法有兩大類：第一類是遠紅外纖維加工法；第二類是遠紅外後整理法。前者加工成的遠紅外織物的耐洗滌性及手感均好，但是加工路線長，成本高；後者加工路線短、成本低，但織物的手感及耐洗滌性均不如第一類加工方法。将遠紅外物質均勻而穩定地分散在黏合劑溶液中，使其随着黏合劑一起附着在纖維網表面，就達到了對噴膠棉進行遠紅外整理的目的。選擇的兩種遠紅外陶瓷粉分别為MgO和Al2O3。噴膠棉整理液中加入陶瓷粉後，要求織物的綜合性能良好。所謂“綜合性能”包括以下幾方面内容：①整理後織物的保溫性、輻射性能好；②整理後織物的手感要好，不能有明顯的粗硬感；③整理後織物的重量要輕，以達到保溫織物“輕而薄”的目的。

當把MgO和Al2O3按照60/40的比例混配時，含量為10%噴膠棉各方面的測試結果均具有最優值。

工藝流程如下：混棉→開清棉→混棉→梳理→機械成網→鋪網→氣流成網→正面噴膠→烘幹→反面噴膠→烘燥→焙烘→成卷。

試制的遠紅外噴膠棉在8~15μm波段的遠紅外發射率達到了80%，因而具有良好的保溫保健功能。

改性合劑

改性聚醋酸乙烯酯噴膠棉黏合劑的原料組成為醋酸乙烯酯(VAc)，丙烯酸(AA)、N-羟甲基丙烯酰胺(N—HMAM)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、十二烷基硫酸鈉(SDS)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、0S-15、亞硫酸氫鈉(NaHSO3)、過硫酸铵(APS)。

采用核/殼乳液聚合工藝和氧化還原催化體系，加入少量耐水和交聯單體，并通過調節單體的加入次序，改善噴膠棉黏合劑的耐水性和彈性等性能。

合成過程：将去離子水、OS-15及部分NaHSO3-APS的混合液，1/4的VAc及其他單體的混合液，投入反應器中，加入适量磷酸氫二鈉調節pH值為6左右，緩慢升溫到65℃，保溫，反應一段時間，使形成核體，然後開始滴加剩餘的3/4混合單體，并連續滴加NaHSO3-APS溶液，在2—3h同步加完單體及NaHsSO3-APS溶液，然後升溫到75℃，保溫反應1h，再升溫到80℃，保溫30min，然後降溫到50℃以下，調pH值為6~7即可。

最佳配方如下VAc：30份；AA：0.9份；V-HMAM：1.1份；MMA：6份；BA：2份；SDS 0.15~0.25份；SDBS，OS-15：0.5份；OP-10，APS：0.2份；NaHSO3：0.1份；水60份。

對改善吸水性、彈性、手感等綜合性能都有很好的效果。聚合過程順利，回流很少，反應轉化率95%~97%，實測固體質量分數40%的黏合劑，黏度6mPa·s左右，适合于噴膠棉使用。