关键词：纤维储水芯;;聚酯纤维;;吸墨量;;书写线迹;;墨水残留量
摘 要：聚酯纤维具有强度高、保形性好、抗皱免烫、较高的弹性回复能力等众多优良性能和低廉的价格而被人们广泛应用在生活的各个领域,常见的记号笔其内部的纤维储水芯一般由聚酯纤维为主要成分组成。国外记号笔纤维储水芯制造企业,如菲尔创纳对记号笔纤维储水芯研究早,已经有一整套的纤维制备、储水芯制造技术和评价体系,占据着纤维储水芯高端市场。国内记号笔纤维储水芯企业对储水芯用聚酯纤维的研究很少,制造的纤维储水芯质量差、档次低,因而研究出纤维组成和结构对记号笔纤维储水芯性能的影响规律,形成完备的纤维储水芯制备体系,对提高纤维储水芯产品质量有重要意义。本课题设计制备了不同纤维纤度、截面、表面的聚酯纤维,研究了加工工艺对聚酯纤维结构与性能的影响,并以聚酯纤维为主要成分,制备了不同纤维量、纤维纤度、纤维截面、纤维表面的储水芯,探究了聚酯纤维的纤维量、纤度、截面和表面性能对纤维储水芯的孔径分布及大小、吸墨量、出墨量、书写线迹均匀性、墨水残留率的影响。(1)笔用储水芯聚酯纤维的制备及性能研究:采用熔融纺丝法制备了不同纤度和截面的聚酯纤维,并采用卷曲收缩测试仪、DSC、FT-IR、扫描电子显微镜、接触角测量仪等测试手段对纤维结构形貌、表面成分、表面性能进行了表征。研究表明:采用相同加工工艺制备出的纤维,圆形截面的卷曲收缩率随纤度的增加而降低,异形纤维的卷曲收缩率要略高于同纤度的圆形截面纤维;圆形聚酯纤维,其截面会因为后加工等工艺,形成不规则的圆形,三角形和十字形纤维表面分别有明显的棱角和沟槽;纤维表面油剂能降低纤维表面与水的接触角,提高纤维表面的亲水性能。(2)储水芯的制备及性能研究:采用包膜挤出工艺,制备了不同纤维量、纤维纤度、纤维截面聚酯纤维储水芯,对纤维储水芯进行了亲水性处理,并采用空隙分布测试仪、接触角测试仪、电子天平等测试手段对纤维储水芯结构与性能进行表征。研究表明:聚酯纤维储水芯密度从0.115g/cm~3增至0.241g/cm~3,最可几孔径大小从96.7?m降至68.93?m,内部毛细孔数量增多,毛细引力增大,吸墨量增加,垂直吸墨时间从223.64s降至79.73s,在密度为0.223g/cm~3时,单位体积垂直吸墨量和饱和吸墨量达到最大值分别为0.725g/cm~3和0.746g/cm~3;纤维纤度越小,储水芯内部孔径尺寸整体越小,内部的毛细引力越大,吸墨量越高,纤维纤度从3.46dtex降至1.74dtex,单位体积垂直吸墨量从0.631g/cm~3升至0.736g/cm~3;异形聚酯纤维储水芯相比圆形有更多的毛细空隙、更小的孔径、更好的吸墨性能,其中十字形纤维储水芯吸墨性能最好,垂直吸墨时间、单位体积垂直吸墨量和饱和吸墨量分别为85.21s、0.689g/cm~3、0.747g/cm~3;聚酯纤维储水芯亲水处理可以显著增加其吸墨性能,LT-X06整理剂处理后的储水芯单位体积垂直吸墨量和单位体积饱和吸墨量比纯聚酯纤维分别高10%和8.4%。(3)聚酯纤维储水芯匹配笔头后性能的研究:采用吸墨速度为14s和吸墨率为51%的聚酯纤维笔头与本课题制备的聚酯纤维储水芯匹配组装,并采用书写划线机、电子天平等测试手段对匹配后的聚酯纤维储水芯性能进行表征。研究表明:聚酯纤维储水芯密度太小和太大都会导致快速书写时,出墨量少,书写效果不好,在密度为0.169g/cm~3至0.205g/cm~3之间,快慢速书写线迹较为均匀,书写线迹长,在密度小于0.205g/cm~3时,墨水残留率增长速度慢;随着纤维纤度的减小,快速书写线迹开始变的越来越不均匀,证明了通过减小纤维纤度来提高储水芯的快慢速出墨量是行不通的;不同截面纤维制备的聚酯纤维储水芯中,三角形纤维储水芯的慢速和快速出墨量更加接近,书写线迹最为均匀,墨水残留量较少;聚酯纤维储水芯经过亲水处理后,其快慢速书写线迹的均匀性要好于无处理的聚酯纤维储水芯。
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