作者：薛晨（毕业于南通大学纺织服装学院非织造材料与工程专业，现就职于南通罗莱家纺有限公司）
指导老师：李素英（南通大学纺织服装学院教授）
木棉树耐瘠薄土地，可以利用广袤的石漠化土地种植，木棉纤维是木棉树的果实纤维，开发利用木棉，使其成为继棉、毛、丝、麻四大天然纤维后的第五类纺织用天然纤维具有重大意义。本文利用非织造技术，将天然木棉纤维与涤纶纤维加工成结构和性能稳定的制品，实验分析制品面密度、厚度、厚度CV值、透气性、保暖性、压缩弹性等性能。结果表明：非织造技术可以用于加工木棉纤维，工艺合理就能较好的保持木棉纤维的中空度。
随着纺织纤维消耗量的飞速增长、耕地面积的相对缩小、石油资源锐减，原料成本上升，人类不得不寻找新型可再生纤维资源。木棉树耐瘠薄土地，可以利用广袤的石漠化土地种植，木棉纤维是木棉树的果实纤维，开发利用木棉，使其成为继棉、毛、丝、麻四大天然纤维后的第五类纺织用天然纤维具有重大意义。
木棉纤维是天然纤维中迄今为止获得的最细、最轻、中空度最高、保暖性最突出的纤维，细度仅有棉纤维的1/2，中空率高达94～95％，具有光洁、抗菌、防蛀、防霉、轻柔、不易缠结、不透水、不导热、保暖、吸湿导湿等优良特性。木棉纤维长度短、强度低，且含有大量蜡质，表面光滑，不易转曲，抱合力差，缺乏弹性，难以单独纺纱，多年的研究主要集中在将木棉纤维与棉纤维等混纺上。但由于传统纺织加工技术工艺流程长，对纤维破坏大，在高倍牵伸、加捻、上浆等过程中，木棉纤维的极薄胞壁、高中空原生态结构不同程度被破坏，纤维空腔被压扁，其自身的优越性难以发挥。非织造加工技术工艺流程短，可以较好地保持木棉纤维的原生态结构。
本文采用非织造技术，将木棉与其他纤维混合加工成具有一定稳定结构的制品，测试并分析制品性能，研究木棉纤维非织造加工的可行性及优越性。
实验操作得出关键数据
原料与工艺
木棉：纤维长度为3mm~34mm，线密度为0.8dtex,强力为1.4CN。
涤纶：纤维长度为64mm，线密度为0.167dtex~0.667dtex，强力为3.8CN~5.3CN。
原料配比：本文采用木棉纤维、涤纶纤维为原料,其中木棉纤维质量比为60%，涤纶纤维质量比为40%。
制备工艺：非织造针刺等加工工艺。
式样的制备
采用KYKY2800-B型扫描电子显微镜（SEM）来观察针织、机织、非织造不同加工方法所获得制品的表观结构，见图1。由图1可以看出，针织、机织传统纺织加工方法需要将纤维纺成纱线，再将纱线经纬交织或线圈相互穿套形成制品，工艺流程长，对纤维的破坏作用大，木棉纤维的空腔结构压扁严重，纤维在制品中呈扁带状；而非织造技术采用特殊的轻柔前处理工艺对木棉纤维进行开松除杂，再将纤维铺网直接加固成制品，不需要牵伸加捻成纱，工艺流程短，对纤维破坏作用小，能较好的保持木棉纤维高中空度的原生态结构。
采用常规短纤维前处理技术处理木棉原纤，再利用非织造技术获得木棉非织造织物的电镜图片，见图2。由图2可以看出，不合理的前处理工艺会影响木棉原生态中腔的保持度。
数据分析确定最佳工艺
制品质量配比选择为木棉60%、涤纶40%，采用非织造工艺进行加工。制品面密度不同，其厚度、透气性、保暖性、压缩弹性等也不同，见表1。
依据GB/T 3820-1997 纺织品和纺织制品厚度的测定，采用Y153型织物厚度仪测试不同面密度下的木棉非织造制品的厚度。加压压力为0.5kPa，加压压脚直径为50.5mm，加压时间为10s，每种试样测试30次，取平均值。结果见图3。随着面密度的增加，纤网铺叠层数增多，制品厚度增大，但受工艺等其他因素的影响，并不呈现线性关系。
非织造材料各处厚薄均匀程度采用厚度变异系数（厚度CV值）表示，厚度CV值计算结果见图4。制品面密度由115g/m2增加到200g/m2，厚度CV值均小于5%，随着制品面密度的增加，厚度变异系数减小，说明制品均匀性提高。制品均匀性指标符合类似非织造棉纤维制品标准Q/320602DGE02-2010要求，说明非织造技术可以用来加工木棉纤维；就非织造技术对原料这一方面的要求，木棉纤维可以替代棉纤维。
依据GB/T 5453-1997 纺织品织物透气性的测定，采用YG461A型织物中低压透气量仪测试不同面密度木棉非织造制品的透气量。测试面积为20cm2，试样压差为127Pa，每种试样测试10次，取平均值，结果见图5。制品面密度由115g/m2增加到145g/m2，透气量增大，制品面密度由145g/m2增加到200g/m2，透气量减小。针对透气量指标，目前采用的加工工艺是145g/m2制品的较优化工艺，而其他面密度制品工艺还有待于进一步优化。
本文研究的木棉非织造制品应用定位是保暖材料。依据GB/T 11048-2008纺织品生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定，采用YG606N平板式织物保暖仪测试不同面密度木棉非织造制品的保暖性。试样规格30cm×30cm，每种试样测试3块，取平均值，结果见图6。
目前研究的5种不同面密度制品，保暖性均优于相同质量、相同工艺的羊毛非织造制品。制品面密度由115g/m2增加到145g/m2，克罗值增大，保暖性提高；制品面密度由145g/m2增加到200g/m2，克罗值减小，保暖性降低。结果表明，针对保暖性指标，目前采用的加工工艺是145g/m2制品的较优化工艺，而其他面密度制品工艺还有待于进一步优化。
压缩弹性率是试样受压与卸压过程中产生的变形回复量对压缩变形量的百分率，该值大，表示制品丰厚性的保持能力强。
参照GB/T 24442.1-2009纺织品压缩性能的测定第1部分：恒定法，按要求剪取3块规格为10cm×10cm的试样，将试样放置在水平桌子上，将0.5kPa的薄板放在试样上，约10s厚度稳定后用游标卡尺在5个位置测量试样厚度To，再将30kPa重锤压在薄板中央，300s后用游标卡尺在上述5个位置测量其厚度Tm；除去30kPa重锤，待300s后再在同一位置测量其厚度Tr。另外两块试样重复上面的操作，测试结果取平均值，结果见图7。
制品面密度由115g/m2增加到145g/m2，压缩弹性率增大，制品面密度由145g/m2增加到200g/m2，压缩弹性率减小。结果表明，针对压缩弹性率指标，目前采用的加工工艺是145 g/m2制品的较优化工艺，而其他面密度制品工艺还有待于进一步优化。
实验结果表明：一是非织造加工技术可以较好地保持木棉纤维的中空度。
二是非织造加工技术可以用于加工木棉纤维，传统前处理工艺会破坏木棉纤维的中空度。
三是面密度不同，制品的厚度、均匀性、透气量、保暖性、压缩弹性都将不同，但非织造工艺也对制品相关性能产生影响。
四是采用本文制品加工工艺，145g/m2制品的均匀性、透气量、保暖性和压缩弹性最优。
