超纤复合革基布的开发与制造工艺的特性

超纤针刺复合革基布的开发与制造工艺[摘要]由于消费者对产品档次和产品个性化要求的不断提高，单纯的针刺无纺布已无法满足人们的需求，因此复合型针刺超纤无纺布产品的开发满足了消费者的不同的需求，复合型针刺无纺布集针刺无纺布与机织布的优点于一起，对产品档次的提高有着深远的影响。影响超纤针刺复合革基布性能的主要因素有纤维种类、纤网规格、针刺密度、针刺深度、刺针规格型号、网布规格等，其中针刺密度和针刺深度是影响针刺效果的主要参数，对非织造布的外观、手感、强力、弹性、透气性和过滤性等各项性能有重要影响，在生产中应根据实际要求合理选择。[关键词]针刺法复合布机械加固刺针由于采用超细纤维生产的仿真皮革比天然皮革具有更良好的柔软性、透气性、耐久性、抗霉性、耐化学品性、易保养性以及质量的均一性和良好的加工性，促使超细纤维合成革类的工厂蓬勃发展，纤维合成革是一种用纤维做成的新型高档次的人造皮革，可用做鞋、箱包、家具、汽车内饰等的各领域，具有真皮的特性以及比真皮优越的物性指标和平整性。针刺复合纱发革基布加工方法是利用刺针的穿刺作用，使蓬松的纤网与组织结构相对稳定的网布缠结加固成复合布，是一种用特殊设计的针将纤网中短纤维与网布缠结而结合成新型复合网布的机械固结方法。单纯的针刺超纤无纺布产品具有强力高剥离度好，但存在针刺加工和后处理过程尺寸不稳定，造成布幅收缩大，克重极差大从而影响了产品的厚度和品质，而以尺寸稳定的锦纶长丝网布为底布与针刺网进行复合生产可以充分发挥无纺布和机织布的优点，做到外观美观，产品强力高，尺寸稳定性好的高档纱发革基布产品。由于化纤和化工原料对皮革市场的影响，有关专家预计未来二三年内，将是针刺法皮革基布生产厂家及其设备制造厂家进行优胜劣汰的过程。经过“洗牌”之后，国内市场将出现理性的局面。市场权威人士预计，近期走俏的皮革还将以超细纤维合成革为主。基布的质量优劣将直接影响到超细纤维合成革产品质量与等级，要生产高质量的超细纤维革基布，首先要明确超细纤维革基布的质量要求，再根据超细纤维的特性确定合理的工艺流程，经济地选择好机械设备，特别是针刺机，最后要严格控制好生产工艺。1超细纤维皮基布的质量要求及其影响因素1.1厚度、面密度及其均匀性。面密度的不均匀将影响厚度的不均匀，特别是造成在热定型处理后的密度不匀，从而造成在刮、涂PU树脂的过程中含浸的浆量不匀，经过减量、扩幅揉皮等后处理后，造成基材手感、物性差别很大，使贴合工序等生产困难，或者生产出次品。一般要求厚度偏差不超过±0.05mm，面密度偏差不超过±3%，CV值不大于4%。影响厚度与面密度的因素主要有：在纵横向上梳理机喂入纤网层的连续性与均匀性；从梳理机的杂乱辊出网至铺网机成网帘各传动点的速度的一致性；在产品宽度范围内热轧机轧力与间隙的均一性；在产品宽度范围内热轧机轧力与间隙以及温度的一致性。1.2密度及其均匀性在保证合理的物性指标的前提下，超细纤维革基布的密度不能太高，因为密实板结的基布不利于后道工序的加工。一般是550g/m2基布在热处理前为0.23g/cm3左右，热处理后为0.28~3.0g/cm3。影响密度的因素主要与针刺机的针刺频率、针刺深度、布针密度、生产速度、刺针的钩刺齿数等有关。1.3基布表面质量1.3.1脱毛与起毛的情况。要求基布可起短毛绒，但不能起长毛绒或脱毛掉毛。影响脱毛的因素主要与针刺深度和针刺密度以及刺针选型有关。1.3.2起绉起骨的现象。由于针刺深度不够，表面纤维缠结不够，在经过热定型后就会出现起绉现象。由于针刺深度太深或由于刺针钩刺的带纤量太大而造成纤维缠结的纤维结太粗、基布太实，就会出现骨纹现象。基布不能有明显的皱纹和骨纹。1.3.3针孔、针迹、针痕、针结的状况。由于刺针号数偏小或钩刺偏深而在针刺过程中刺针留在基布中，较大的见光亮点就是针孔，针孔太大会影响基布的外观质量。明显的针迹针痕现象主要与针板的布针情形是否真正杂乱有关，还与步进量有关。针结粗实现象主要与刺针的钩刺深度、钩刺齿数、针刺深度、托网板孔孔径有关。1.3.4基布的平整度与光洁度。经过热定型处理之后的基布要求平整无毛刺。基布的平整度与光洁度主要与刺针的选型和针刺工艺的控制有关。1.3.5油污杂质。如果针刺机推杆泄油则会污染基布，从而影响后面甲苯抽取，浸PU树脂等，造成PU树脂析出，产生二层皮与起泡等现象。[next]？1.4物性指标一般是要求基布的纵横向伸长率要小些，纵横向物性指标要接近。以面密度550g/m2，厚度2.5mm的基布为例，要求其断裂强力＞150N，撕裂强力＞100N，剥离强力＞50N。影响物性指标的因素主要与生产设备的特性、生产工艺的控制有关。2海岛纤维的选择不定岛海岛纤维也叫做海岛型超极细纤维，纤维中岛的大小、数量、分布及其长度都存在随机性，经溶剂抽取开纤后的微纤维的线密度在0.0011~0.11dtex之间。该技术是日本可乐丽公司发明的，国内的烟台万华在1978年购进该技术，几年前才开始大规模生产。目前国内所上的超细纤维合成革项目大部分采用该技术。经甲苯抽取后的纤维状态有藕状的，也有束状的。2.1海岛超纤原料的分析表1：海岛超细短纤维类型比较项目定岛型不定岛型原料聚酰胺/水溶聚酯，聚酯/水溶聚酯聚酰胺/聚乙烯，聚酰胺/聚苯乙烯比例75/25，70/3050/50纺丝双螺杆，复合纺组件单螺杆（共混）单组分组件线密度均一性均一，0.05dtex不均一，最小0.001dtex,最大可达0.1dtex以上溶出剂NaOH，需溶出20%-30%甲苯，需溶出50%基布密度高低应用范围鞋革、服装革、家具革鞋革表2：生产的定岛型海岛超细短纤维品种类型成分（海/岛）溶出成分（%）EHDPET/PA聚酰胺/水溶聚酯30,20EHDPET/PET聚酯/水溶聚酯30，20表3：定岛型海岛超细短纤维的物性指标原料聚酰胺/水溶聚酯聚酯/水溶聚酯线密度（dtex）3.3～52.5～4断裂强度(cN/dtex)≥2.6≥3断裂伸长率（%）≥20≥20名义长度（mm）38.5～5138.5～51卷曲数（个/25mm）1411卷曲率（%）≥16≥16比电阻（Ω.cm）≤1010≤10102.2纤维原料的选择定岛型海岛超细纤维按成份比例可分为锦涤50/50、60/40、70/30等类型；按“岛”数可分为36岛、72岛、90岛等型号；同时单纤维旦数从3D到6D不等。专题研究的产品，是在制革之前进行碱减量，属“前减量”工艺路径，不同于目前国内多数超纤合成革厂家的“后减量”工艺路径。因此，纤维细度太低，产品幅宽尺寸稳定性将会受到一定影响，在纤维原料选择上考虑选用旦数相对粗一些，岛数少一些和锦纶（即岛）含量高的纤维，这样可以使坯布在减量后组织结构变化尽量小，坯布密度减小不大，以提高产品的幅宽稳定性，满足高档合成革用基布的需求，成革后革制品手感会更加柔和，弹性更好。通过多次的工艺试验和原料优选最终我们选择了锦涤3D70/3036定岛海岛超纤。3生产工艺3.1生产流程不定岛超细纤维针刺法合成革基布的生产流程如下：海岛纤维→粗开松机→精开松机→气压式给棉机→自调匀整机→双锡林双道夫带杂乱梳理机→交叉铺网机→喂入机→预刺机→倒刺机→正刺机→倒刺机→正刺机→双板倒刺机(修面)→双板正刺机(修面)→储存架→自动计数切边卷取机→坯布。3.2生产工艺说明由于使用原料为本厂生产的单一品种海岛纤维，所以在上述生产流程中没有使用开包机和多仓混棉机，以减少机台数和投资，降低整线故障率。不采用异位对刺机进行修面是为了减少坯布的牵伸。表4：针刺工艺参数设计表平行网梳理机(一)铺网机(一)主锡林(m/min)800～950道夫(m/min)25～30铺网层数6～7工作辊（m/min）80～120输出帘(m/min)28～33铺网宽度(m)3.8±0.15杂乱网梳理机（二）铺网机（二）主锡林(m/min)900～1000道夫(m/min)40～48铺网层数7～8工作辊（m/min）100～130输出帘(m/min)30～35铺网宽度(m)3.7±0.15针刺机机台号针深（mm）针密（N/cm2）牵伸（%）1#预针刺5～7150～18020～252#预针刺7～980～1005～83#下主刺8～10300～3501～24#上主刺8～10300～3501～1.55#下主刺6～8350～4000.5～16#上主刺4～6350～4000～0.57#对刺修面2～3400～4500～0.54针刺机的技术要求和工艺控制针刺机的技术要求和合理生产工艺的控制对于生产合格的高档合成革基布至关重要，主要可归纳为：4.1机台不能漏油，特别是推杆处的泄油会污染基布，而推杆的泄油与主轴箱的结构、滑座的结构以及推杆的加工工艺和加工精度等有关。(见下图)4.2在负载条件下机台不能有晃动现象，不能有明显的振动和噪音产生，否则会影响机台的寿命，造成断针等。[next]4.3托网板、剥网板和植针板须使用高强度材料，需全部经电脑打孔，孔的对中度要小于1mm。托网板和剥网板表面须经抛光镀硬铬处理，以增加表面的强度和光洁度以及对海岛纤维的抗腐蚀性。4.4由于不定岛海岛纤维的摩擦系数大，针刺阻力也大，因而主轴的轴承要选用高负荷的种类；托床和针梁的强度必须加强；必须改用高承载能力的升降器，升降器的丝杆在升降过程中不允许有轴向窜动和经向窜动现象，否则会使托网板或剥网板移位而造成大面积断针；针梁需使用整段式，以保证植针板运动的一致性。(见下图)4.5纤网喂入使用夹持式喂入机，使纤网进入至第一排针的位置，因其路程最短(约15mm)，可以减少纤网的输送阻力，从而降低牵伸比。一般要求预刺机输入与输出的牵伸比为1:1。(见下图)4.6由于不定岛海岛纤维的抱合力差，而且坯布较疏松，因而要求坯布在输送过程不能有大的落差，要基本成一平面运送，也就是要垫高正刺机，使正刺机与倒刺机的出入口基本处于同一平面上，同时要求在每台针刺机的入料处增设一入料帘以托附坯布。(见下图)4.7由于超细纤维革基布的密度不能太高，伸长率要小，但又要求有高的剥离强度，还要有好的平整度，没有明显的针痕、针迹和针结，所以在刺针选型上不能选用号数太小、钩刺太深、钩刺齿数太多的刺针。工艺上以少带纤、大针深、高针密为原则，这一点在预刺机上显得尤为重要。4.8整条生产线必须联动控制，采用PLC、触摸屏控制，并显示针刺工艺参数，如针刺频率、输入辊线速、输出辊线速、步进量、针刺密度、牵伸比、针刺深度，针道宽度以及刺针的针刺次数和使用时间的累计等。主电机要采用变频闭环电机，以精确控制针刺频率并能使针刺机在停机时处于“上死点”或“下死点”位置。使用联动功能开机与停机，以减少废品和次品的产生。4.9调节设定好针刺机输入辊与输出辊之间、针刺机与针刺机之间、针刺机与卷取机之间的牵伸比，使坯布不起绉也不致拉得太紧。4.10加强刺针使用的生产管理，按所显示的针刺次数轮流更换刺针，使刺针的使用综合曲线保持在一合理的范围内，否则会造成基布质量的波动，即时好时差的现象。5.超纤产品性能。超纤合成革基布在缠结性能和基布密度性能优于单独的水刺布和针刺布，其撕裂强力、剥离强力、断裂强力、纤维损伤和基布平整度亦具有良好性能。采用的复合海岛纤维合成革基布的制备方法分别制备出240g/m2和330g/m2克重规格的复合海岛纤维合成革基布。表5：产品主要技术指标完成情况：（以240g/m2和330g/m2）项目产品规格克重330g/m2（300-420g/m2）产品规格克重240g/m2（200-300g/m2）标准实测标准实测克重偏差（g/m2）±15335.48±12247.5厚度偏差（mm）0.8±0.030.830.6±0.030.61拉伸强度N/30mmMD≥380551.2≥350400.7CD≥380602.3≥350438.9伸长率%MD≥70110.5≥6580.4CD≥85117.5≥7585.6撕裂强度N/30mmMD≥5582≥5066CD≥5577≥5062剥离强度N/30mmMD≥100无法剥离≥100无法剥离CD≥100无法剥离≥100无法剥离通气度