聚酯纖維防水卷材基布拉伸性能與熱壓性能研究

文/何曉蓉 易沙沙

1 引言

隨著防水卷材工業的不斷發展，防水卷材的原料和生產技術也在發生不斷變化。瀝青防水卷材的骨架是防水卷材基布，它使瀝青防水卷材具有一定的形狀、強度和韌性，所以在做瀝青防水卷材前對于基布的選擇尤為關鍵。剛開始生產油氈基布大多選擇使用棉纖維、石棉纖維和玻璃纖維。但是因為棉纖維強度低，石棉纖維長期使用易致癌和玻璃纖維脆性大，而聚酯纖維的強度高且韌性大，并能承受生產油氈基布所需的180℃左右的高溫。因此聚酯纖維在生產油氈基布方面得到了廣泛應用[1]。

由于聚酯纖維防水卷材基布的拉伸強力、熱壓后影響等性能對后面瀝青上漿，做成防水卷材會產生影響，所以選取了聚酯紡粘基布、聚酯紡粘上漿基布和有涂層的聚酯短纖針刺基布3種試樣，對其進行拉伸強力以及熱壓后基布的厚度、透氣性、拉伸強力的檢測與分析。

2 聚酯纖維防水卷材基布的生產工藝

2.1 聚酯纖維紡粘防水卷材基布生產工藝

長絲聚酯切片需要干燥，這樣可以使無定形結構的濕切片降低含水率、提高結晶度，然后經過螺桿擠壓機熔融擠出后進入紡絲箱體，經過紡絲計量泵準確計量并從噴絲孔中高壓擠出形成初生絲，初生絲經過空氣冷卻和中壓氣流牽伸變細變長成為滿足基布指定指標要求的連續長絲[2]。然后借助氣流和機械作用將連續長絲鋪成纖網，由針刺機加固成布，并獲得一定強力。最后經過壓光、浸膠和圓網烘干，以獲得聚酯胎體所需的各項物理性能。

生產工藝流程：聚酯切片→結晶干燥→螺桿擠壓→熔體過濾→紡絲→氣流拉伸→擺絲成網→預針刺→主針刺→熱定型→分切（剛開始生產出來的紡粘基布門幅有5m左右，將其分切成2.5m)→成卷→檢驗。

2.2 聚酯纖維短纖防水卷材基布生產工藝

不同的短纖維原料經過搭配、混合和開松，由梳理機將纖維原料加工成基本上由單纖維組成的纖維網。經過雜亂輥或者雜亂機的作用 ，再由鋪網機將梳理機輸出的呈單向排列的纖維鋪疊成縱橫向盡量均勻的纖網，接著進行針刺，將蓬松的纖網加固成非織造布，然后熱定型獲得初步尺寸穩定性。最后經浸膠、烘干工序制成聚酯短纖基布。該產品有抗拉強力極高，230℃以上熱穩定性優良、延伸性能良好、耐穿刺能力強、抗腐蝕、耐老化的諸多特點。

生產工藝流程：聚酯短纖維→混合、開松→梳理成網→交叉鋪網→預針刺→主針刺→ 熱定型→分切→成卷→檢測。

3 試驗

3.1 聚酯纖維基布拉伸性能

試驗標準：FZ/T 60005—1991《非織造布斷裂強力及斷裂伸長的測定》；

試驗儀器：HD026N多功能電子織物強力儀；

試驗參數：夾持長度為200mm，預加張力為5N（非織造布150g/m2～500g/m2，則預加張力為5N），拉伸速度為100mm/min、150mm/min、200mm/min，試樣形狀為剪切法條樣， 試樣大小分別為50mm×250mm、30mm×250mm、25mm×250mm、20mm×250mm 。

圖1 不同拉伸速度時的聚酯紡粘基布縱、橫向拉伸強力曲線

如圖1所示，為50mm寬度的聚酯紡粘基布，在3個不同的拉伸速度（100mm/min、150mm/min、200mm/min）時的縱、橫拉伸過程曲線。從中可見，同一種基布的初始模量是差不多的；聚酯紡粘基布縱向的拉伸強力均大于橫向的拉伸強力；隨著拉伸速度的增大，基布的強力也呈增長趨勢。橫向拉伸速度從100mm/min變為150mm/min時，拉伸強力增加42N；拉伸速度從150mm/min變為200mm/min時，拉伸強力增加102N?？v向拉伸速度從100mm/min變為150mm/min時，拉伸強力增加101.3N；拉伸速度從150mm/min變為200mm/min時，拉伸強力增加81N。

圖2 不同拉伸速度時的聚酯紡粘上漿基布拉伸強力曲線

如圖2所示，為50mm寬度的聚酯長絲上漿后的基布，在3個不同的拉伸速度（100mm/min、150mm/min、200mm/min)時的縱、橫向拉伸過程曲線。從中可見，同一種基布的初始模量仍然是差不多的。聚酯紡粘上漿基布縱向的拉伸強力均大于橫向的拉伸強力；隨著拉伸速度的增大，基布的強力也呈增長趨勢。橫向拉伸速度從100mm/min變為150mm/min時，拉伸強力增加12.3N；拉伸速度從150mm/min變為200mm/min時，拉伸強力增加41.6N?？v向拉伸速度從100mm/min變為150mm/min時，拉伸強力增加54.7N；拉伸速度從150mm/min變為200mm/min時，拉伸強力增加64.6N。

圖3 聚酯紡粘基布與紡粘上漿基布拉伸強力曲線

如圖3所示，為寬度50mm的聚酯紡粘基布和紡粘上漿基布的橫向拉伸強力曲線，拉伸速度為100mm/min。由圖可見，在拉伸為20mm的時候，上漿后的聚酯紡粘基布的模量比未上漿的聚酯紡粘無紡布大47.0N/dtex，即聚酯紡粘上漿基布的剛性明顯比未上漿的聚酯紡粘無紡布大很多，即聚酯紡粘上漿基布明顯比未上漿無紡布硬挺。

圖4 不同拉伸速度時的聚酯短纖基布縱、橫向拉伸強力曲線

如圖4所示，是25mm寬度的聚酯短纖基布在不同拉伸速度（100mm/min、150mm/min、200mm/min)時的拉伸強力。由圖4可見，聚酯短纖縱、橫向基布的初始模量非常接近。聚酯由于經過涂層處理，所以縱、橫向強力都比較接近，產品穩定性很好。橫向拉伸速度從100mm/min變為150mm/min時，拉伸強力增加26N；拉伸速度從150mm/min變為200mm/min時，拉伸強力增加2.5N?？v向拉伸速度從100mm/min變為150mm/min時，拉伸強力增加28N；拉伸速度從150mm/min變為200mm/min時，拉伸強力增加22N。當試樣寬度一定的時候，隨著拉伸速度的增大，基布各方向上的拉伸強力大致呈遞增的趨勢。

3.2 熱壓后對基布性能的影響

試驗溫度：190℃；試驗壓力：5MPa、10MPa、15MPa。

（1）熱壓對厚度的影響

圖5 不同壓力下厚度的變化

由圖5可見，在190℃時，隨著壓力的增大，聚酯基布厚度變小。壓力從5MPa變為10MPa時，聚酯紡粘基布厚度減小0.457mm，聚酯紡粘上漿基布厚度減小0.14mm，聚酯短纖基布厚度減小0.11mm；當壓力從10MPa變為15MPa時，聚酯紡粘基布厚度減小0.04mm，聚酯紡粘上漿基布厚度減小0.39mm，聚酯短纖基布厚度減小0.006mm。在從5MPa變為10MPa時，聚酯紡粘基布和聚酯短纖基布厚度變化接近，但當壓力從10MPa變為15MPa時，聚酯紡粘基布變化遠大于聚酯短纖基布，這可能是因為聚酯短纖維的結晶取向比較好，熱壓后對纖維變形比較??；而聚酯紡粘基布的結晶取向比較差，熱壓后纖維容易變形。

（2）熱壓對透氣性能的影響

圖6 不同熱壓力下透氣率的變化

由圖6可知，基布經過190℃熱壓后透氣率明顯減小，并且隨著熱壓力的逐漸增大，織物透氣性呈逐漸減小的趨勢。由于聚酯短纖基布經過涂層，所以透氣率變化很小。壓力從5MPa變為10MPa時，聚酯紡粘基布透氣率減小243.95 mm/s，聚酯紡粘上漿基布透氣率減小120.03mm/s，聚酯短纖基布透氣率減小2.35mm/s；當壓力從10MPa變為15MPa時，聚酯紡粘基布透氣率減小51.77 mm/s，聚酯紡粘上漿基布透氣率減小80.66mm/s，聚酯短纖基布透氣率減小3.52mm/s。

（3）熱壓對基布強力的影響

圖7 熱壓后聚酯紡粘上漿基布強力的變化

由圖7可見，在190℃的時候，當壓力從5MPa變為10MPa時，橫向拉伸強力增大16.5N，縱向拉伸強力增大104N；當壓力從10MPa變為15MPa時，橫向拉伸強力增大61N，縱向拉伸強力增大82.5N?？梢婋S著壓力（5MPa、10MPa、15MPa）的增大，基布的結構變得緊密，纖維之間的抱合力增加，也使得粘合劑再次進行粘合，纖維滑移變得更加困難，從而使得基布強力逐漸增大。

4 結論

本文通過對聚酯紡粘基布、聚酯紡粘上漿基布和聚酯短纖基布的拉伸強力的性能測試以及熱壓后對基布性能的影響，得到了以下結論：

（1）聚酯基布的縱向拉伸強力總體上都大于橫向的強力，但縱、橫向差異不大，因此所得產品穩定性能較好。而聚酯短纖基布由于經過涂層處理，所以縱橫向強力都比較接近，產品穩定性很好。

（2）熱壓對基布性能的影響：在190℃時，隨著熱壓力（5MPa、10MPa、15MPa）的增大，聚酯基布厚度變小。熱壓后厚度明顯小于熱壓之前的厚度；基布經過190℃熱壓后透氣率明顯減小，并且隨著熱壓力的逐漸增大，織物透氣性呈逐漸減小的趨勢。在190℃的時候，隨著壓力（5MPa、10MPa、15MPa）的增大，基布強力也逐漸增大。

[1]查安霞.化纖新品——油氈基布滌綸短纖維生產要點及應用[J].中國科技縱橫，2010(14):7,120.

[2]羨永彪.對聚酯長纖和短纖胎基的比較和研究[J].中國建筑防水，2004(03):11-15.