復合針刺沙發革基布的開發實踐

王文鑫

福建南紡有限責任公司，福建 南平 353000

?

復合針刺沙發革基布的開發實踐

王文鑫

福建南紡有限責任公司，福建 南平 353000

復合針刺非織造布集針刺非織造布與機織布或長絲網布的優點于一身，可滿足消費者對革產品檔次和個性化不斷提高的要求。對復合針刺沙發革基布進行開發與研究，重點探討和分析各道工序的影響因素，確定工藝參數。

針刺，復合，沙發革基布，開發

合成革是近年較為流行的一種高檔人造皮革，具有真皮般優越的物理性能，主要用于汽車內飾、家具、箱包、制鞋等領域。

單純的針刺非織造布產品強力高、剝離度好，但也存在針刺痕跡明顯、尺寸不穩定、伸長率較大、產品易變形等缺點，影響使用效果。而利用尺寸穩定的機織布或長絲網布作為底布，將其與針刺非織造布進行復合，可充分發揮底布與針刺非織造布的優點，獲得外觀美、強力高、尺寸穩定性好的高檔復合針刺沙發革基布[1-3]。

1　纖維原料和底布的選擇

1.1纖維品種

纖維品種應能滿足產品的基本性能要求，賦予產品足夠的強度、彈性和耐磨性等。

復合針刺沙發革基布的適用纖維品種范圍廣，一般可選用合成短纖如滌綸、錦綸、黏膠纖維、超細纖維、漢麻纖維、差別化功能性纖維等。當前滌綸、錦綸的使用較多，本文也選用這兩種纖維。

1.2纖維長度

纖維長度對產品強度的影響極大。當纖維平均長度較短時，增加纖維長度對改善產品強度的效果較顯著(纖維長度增加則纖維間纏結點增多，纏結效果增強，抱和力增大，纖維強力利用率提高)；但當產品強度達到一定程度后，繼續增加纖維長度則對產品強度的改善不再明顯。一般，化學短纖維的標準長度有38、51、64和76 mm四種，太長或太短都不利于纖維的開松和梳理。因此，本文為達到復合針刺沙發革基布的強度要求，選擇纖維長度為51和64 mm。

1.3纖維線密度

纖維線密度的選擇主要取決于產品的用途、手感、強伸度及表面細膩度等。本文開發的是中高端、差別化、功能性復合針刺沙發革基布，其要求手感柔軟、表面細膩、強度高，故選定纖維線密度范圍為1.33～2.76 dtex。

表1對最終確定的纖維規格及性能進行了歸納。

表1　纖維的規格及性能

注：疵點指纖維中所含的并絲和硬塊

1.4底布的選擇

底布選用滌綸短纖機織布、滌綸長絲網布或錦綸長絲網布。

2　生產流程

2.1針刺工藝流程

原料→粗開松→大倉混棉→精開松→氣壓棉箱→梳理機→交叉鋪網→RDF夾持導入→預針刺+底布退繞復合→正主針刺→倒主針刺→正主針刺→倒主針刺→雙板正刺→異位對刺→針坯成卷[4-5]。

2.2后整理工藝流程

針坯放卷→儲布→軋光定型→成品卷繞→成品包裝。

3　主要工序介紹

3.1纖網準備工藝

3.1.1開松

開松是復合針刺沙發革基布生產工藝流程的第一道工序。

采用自動稱重型開包機，在纖維原料喂入開松機之前，嚴格按照原料的質量配比準確進行稱量，并嚴格控制喂入量的差異，以免造成纖網厚度不勻。

喂入輥速度和開松輥速度配置宜恰當。喂入輥速度過快則可能會造成纖維擁堵，開松輥不能實現充分開松。開松輥速度提高雖有利于纖維充分開松，但過高將損傷纖維，造成針刺非織造布強度下降，進而影響復合針刺沙發革基布質量。

開松作用適當、柔和。因本文選擇的纖維線密度在2.22～2.76 dtex，且纖維線密度存在梯度差異，故為避免設備對纖維造成較大的損傷，開松輥打手選用豪豬式輥筒。

鑒于開松、梳理等工序會對纖維原料造成損耗，故每次喂入開松機的纖維量應確保梳理機出網的連續性和均勻性，且纖維喂入宜緩慢、均勻。

3.1.2混棉

纖維原料經開包機輸送到粗開松機開松后，再被送至大倉進行混棉。

纖維從大倉正上方的風管通道中均勻灑下，再通過角釘簾進行時差混合，然后被橫鋪直取地喂入精開松機。

纖維經精開松機細致開松后，被分解成小束纖維，再經由儲棉箱輸送到氣壓棉箱中。氣壓棉箱的纖維層密度與針坯面密度及后道的牽伸工序息息相關。而連續輸送給梳理機的纖維層密度和厚度可根據針坯面密度進行調整。

氣壓棉箱會直接影響最終產品的不勻率及面密度，其管道壓力和喂棉箱壓力是保證筵棉均衡、準時、定量喂入梳理機的關鍵參數，將直接影響梳理成網的均勻性。

3.1.3梳理

梳理機是針刺非織造生產線的心臟。梳理作用使得混合均勻的小束纖維徹底松解成為單根纖維，并做進一步的混合，制成滿足一定要求的、定量均勻的纖維薄網，再經鋪疊交叉形成纖網層，供后道針刺機加固。

梳理機一般有羅拉式梳理機、蓋板式梳理機及非織造專用的羅拉式雙梳理雙道夫梳理機三種。本文采用BG232型羅拉式雙梳理雙道夫梳理機。

BG232型羅拉式雙梳理雙道夫梳理機的分梳、混合、剝取作用主要是由錫林及其上方的工作羅拉、剝取羅拉組成的梳理環實現的。梳理環越多，分梳和混合效果越好，但梳理環的數量又受錫林直徑不能隨意增大的限制。BG232型羅拉式雙梳理雙道夫梳理機配置有5個梳理環，可達到較好的梳理效果。速比和隔距是梳理機的主要參數。通常，隔距在安裝后固定不變，工作羅拉和錫林之間的速比在(1.0︰ 8.0)～(1.0︰15.0)之間可調。速比太小則梳理不充分，輸出纖網不均勻，會出現云斑；速比太大則纖維受到的牽扯力過大，纖維損傷嚴重，短絨增加，纖網質量受影響。

道夫可將錫林上的纖維凝聚于其表面，故道夫與錫林之間的隔距至關重要。隔距過大則錫林上的纖維無法充分凝聚并轉移，隔距過小則會造成錫林上的纖維被道夫過快地轉移。故通常選擇上道夫與主錫林的隔距(0.5～0.6 mm)略大于下道夫與主錫林的隔距(0.4～0.5 mm)。

凝聚輥發揮機械混雜作用，其對道夫上的纖維層進一步凝聚，且凝聚過程中改變部分纖維的排列方向，故而改善了復合針刺沙發革基布用針刺非織造布的縱橫向強力。通常，凝聚輥配置2根，纖維經2次雜亂后全部浮于針尖表面，再由剝取羅拉將纖維從針尖處剝取下，形成連續均勻的纖網，隨后纖網通過輸送簾被送入交叉鋪網機。道夫與凝聚輥的速比會影響針刺非織造布縱橫向的物理性能，一般設置在(1.0︰1.5)～(1.0︰2.0)。道夫與凝聚輥的速比太小則道夫易返花，不利于纖維轉移；道夫與凝聚輥的速比太大則纖網均勻性較低，易出現云斑。

本文設計的復合針刺沙發革基布所用針刺非織造布的針坯面密度為150～180 g/m2。基于多次的生產試驗，確定BG232型羅拉式雙梳理雙道夫梳理機主要部件的速度如表2所示。

表2　梳理機主要部件速度

3.1.4鋪網喂入

采用交叉鋪網機，鋪網喂入牽伸設定為105%，以避免梳理后的纖網進入交叉鋪網機喂入簾時產生折皺。交叉鋪網機的鋪網層數設定為4層、寬度為3.65 m、重疊量為0.12 m，輸出速度為1.7 m/min，可消除折疊鋪網不均現象。交叉鋪網機配備的計算機通過控制Profiling系統改變牽伸區的參數設置(設定1區為101%、2區為101%、3區為100%、4區為99%、5區為99%、6區為101%)，并在針刺工序補償因牽伸帶來的負面影響，使復合針刺沙發革基布用針刺非織造布質量分布更均勻。

3.2針刺工藝

復合針刺沙發革基布的三維立體結構主要依靠針刺機來實現。通常，針刺工藝會配置預針刺機1臺、主針刺機2～5臺和修面針刺機1臺。依據2.1節的流程，本文具體選配了1臺單板預針刺機、5臺主針刺機(即依次為1臺單板正刺主針刺機、1臺單板倒刺主針刺機、1臺單板正刺主針刺機、1臺單板倒刺主針刺機、1臺雙板同位正刺主針刺機)和1臺雙板異位對刺修面針刺機。

3.2.1預針刺

預針刺機可對經梳理、鋪網形成的滿足一定工藝要求的多層纖網進行初步纏結成形。此工序應盡可能減少對成形纖網的牽伸，避免因纖網變形導致復合針刺沙發革基布用針刺非織造布的面密度CV值 增大；但牽伸又不能太小，因為太小易造成纖網折皺，引起斷針。

此外，剝網板和托網板的間隔應適當，過大易斷針，過小則纖網運行阻力加大，易造成斷網、積網、斷針。

本文選用的單板預針刺機植針密度為5000根/m。

3.2.2主針刺

主針刺是對預針刺的纖維網做進一步的針刺纏結。合理分配針刺密度、控制針刺深度、調整步進量、優選刺針，可使產品獲得工藝要求的纏結效果。

3.2.3布針與刺針的選擇

布針應滿足工藝要求，并合理控制針刺機的步進量。由于前臺針刺機產生的針跡在后臺針刺機上很難消除，故應充分了解每臺針刺機的最佳步進量，確保不產生明顯的針跡。

此外，針跡還與刺針型號直接相關。故生產復合針刺沙發革基布時，每根刺針的鉤齒深度控制在0.04～0.06 mm為最佳，且后道刺針的鉤齒深度宜較前道刺針淺。一般選擇R型三角刺針。

本文選用預針刺機、主針刺機及修面針刺機的刺針型號分別為38、40和42號。

3.2.4針刺密度和針刺深度

針刺密度是指單位面積纖網所受的針刺數。通常，植針密度是固定不變的，故可通過調節針刺頻率和纖網輸出速度來調節針刺密度。一定范圍內提高針刺密度，有利于纖網中纖維的互相纏結，使纖網密實硬挺，強力增加；針刺密度過大，則刺針進入纖網帶動纖維的阻力增大，針刺力劇增，易損傷纖維或造成斷針，導致纖網強力下降，同時還會造成纖網喂入困難，易形成折皺；針刺密度過小，則纖維的互相纏結不夠，纖網易產生意外牽伸。因此，需選擇合適的針刺密度，特別是預針刺密度。

針刺深度是指刺針針尖向下(或向上)通過托網板上表面的距離，即刺針穿過纖網后伸出纖網外的長度。當刺針規格一定時，針刺深度大，則刺入帶動的纖維多，纖維間纏結充分，復合針刺沙發革基布的強力提高。但針刺深度宜適當，過大會使纖維斷裂增多，同時引起針刺力增加，造成斷針，針坯表面平整度變差、內部纖維纏結不良，影響最終成品的強力。

針刺深度一般設計為由深到淺，當每根刺針的第一個針鉤帶走的纖維質量占該針帶走纖維總質量的50%～70%左右時，即說明該針刺深度設計合理。

3.3后整理工藝

后整理即對復合后的針坯進行物理(機械)、化學(包括生物)的加工處理，以達到改善外觀和內在質量、提高使用性能、賦予特殊功能、提升使用價值等目的。

針刺主線生產的針坯雖能達到一定的纏結度和針刺密度，但布面平整度、厚度及縮率尚達不到要求。因此，需對復合后的針坯進行軋光定型整理，以提高產品的使用性能，滿足復合針刺沙發革基布的要求。

適當提高軋輥溫度可提高生產效率。本文鑒于針坯的原材料，設定軋光定型溫度為(180±3)°C、定型燙平車速為(8.5±0.3)m/min。

4　工藝參數對復合針刺沙發革基布性能的影響

4.1工藝參數的設計

在復合針刺沙發革基布生產中，環境(如生產車間的溫濕度)、短纖原料(如不同廠家或同一廠家不同批次、不同配比)的變化均會對工藝參數的選擇產生不同程度的影響。

本文為優選針刺工藝參數，在短纖原料、環境、刺針型號相同的條件下設計了5組不同的工藝參數(表3)，其中第1、第2、第3組工藝參數保持針刺深度、輸入牽伸、輸出牽伸不變，改變針刺密度；第2、第4、第5組工藝參數保持針刺密度、輸入牽伸、輸出牽伸不變，改變針刺深度。

表3　工藝參數的設計

4.2性能測試與分析

參照福建南紡責任有限公司的企業標準Q/FJNF 117—2014《針刺革基布檢測標準》，對生產的復合針刺沙發革基布進行測試，結果如表4所示。

表4　產品測試結果

由第1、第2、第3組的復合針刺沙發革基布的性能測試可以發現，當針刺深度固定不變時：

(1) 預針刺機的針刺密度越大則產品面密度越小。這是因為梳理機和交叉鋪網機的工藝參數不變，故喂入針刺機的纖網質量固定。針刺密度增加，則針刺壓力增加，蓬松的纖網在針刺過程中變形并擴散嚴重，加之纖網輸入輸出速比會造成牽伸，故纖網在加固的同時其厚度下降，纖網面密度減小，故而復合針刺沙發革基布產品面密度減小。

(2) 隨著總針刺密度的增加，更多的刺針作用于纖網之上，表層纖維隨刺針運動進入纖網內層，纖網變得更緊密，纖維間摩擦纏結加強、抱合力增加，纖網受應力回彈到初始狀態的可能性變小，纖網厚度減小，故復合針刺沙發革基布產品厚度減小；但當復合針刺沙發革基布的緊密度增加到一定程度趨于穩定后，進一步增加總針刺密度，厚度變化將不再明顯；但若此時繼續增加總針刺密度，勢必會導致纖網中表層纖維損傷，纖維變短，基布回彈性增強，纖維間束縛減弱，復合針刺沙發革基布厚度回升。

(3) 隨著總針刺密度的增加，纖網單位面積所受刺針作用增多，纖維間纏結增強，纖網與底布復合的效果越好，所得復合針刺沙發革基布頂破強力、斷裂強力、撕裂強力、剝離強力越大；但針刺密度過大，對底布纖維的損傷增大，底布尺寸穩定性減弱，復合針刺沙發革基布斷裂伸長率變大。

由第2、第4、第5組的復合針刺沙發革基布性能測試結果可以發現，當針刺密度固定不變時：

(1) 針刺深度越大則刺針作用于纖網的工作長度增加，同時作用于纖網的刺針針鉤數量增加，纖網表層纖維隨刺針進入內層的數量增多，纖網垂直方向的纖維數量增多、聯系增強、束縛加大，纖維回彈到初始位置的可能性變小，厚度下降。

(2) 針刺深度增加則纖網層的纖維穿過底布層的數量越多，非織造布與底布層的結合效果越好，纖網緊密度提高，其頂破強力、斷裂強力、撕裂強力、剝離強力越大。但是針刺深度過大，刺針針鉤作用于底布層的數量增加，對底布的纖維損傷大，底布尺寸穩定性能減弱，復合針刺沙發革基布的斷裂伸長率變大，甚至會使底布失去作用。

此外，由5組復合針刺沙發革基布性能測試結果還可發現，橫向斷裂強力、撕裂強力皆大于縱向。可通過改變交叉鋪網的角度或調整梳理機道夫與凝聚輥的速比，改變復合針刺沙發革基布縱橫向強力差異。

結合上述測試結果及下游皮革廠生產實踐發現，第2組工藝參數生產的復合針刺沙發革基布布面平整、紋路細膩、面密度均勻、針跡不明顯、毛體密且均勻、與PU樹脂結合度好、尺寸穩定性能優越。故最終確定第2組工藝參數最適合于生產高檔復合針刺沙發革基布。

5　結論

復合針刺沙發革基布集針刺非織造布與底布優點于一身。本文通過纖維原料的選擇、工藝流程的安排、工藝參數的設計、產品性能的測試，以及下游皮革廠的生產實踐，確定了復合針刺沙發革基布最優生產工藝參數(即第2組工藝參數)，所得復合針刺沙發革基布制成皮革后，紋路細膩不變形，可廣泛應用于沙發革的生產。

[1] 楊友紅，殷保璞，靳向煜.合成革基布概述[J].非織造布，2007，15(5)：13-15.

[2] 朱啟鵬. 針刺法非織造布在合成革底基中應用的探討[J].產業用紡織品，1999，17(5):18-21.

[3] 李靜. 影響針刺PU合成革基布均勻度的因素分析[J].非織造布，2009，17(4)：16-17.

[4] 劉亞文.PVA浸漬合成革基布的生產工藝探討[J].非織造布，2005，13(2)：13-14.

[5] 言宏元.非織造工藝學[M].北京：中國紡織出版社，2000：10-21.

Development practice of compound needle-punched sofa leather substrate fabric

WangWenxin

Fujian Nanfang Textile Co., Ltd., Nanping 353000,China

Compound needle-punched nonwovens which had advantages of needle-punched nonwovens and woven fabrics or filament mesh fabrics, could meet consumers’ growing requirements for product grade and personalization.Through developing and researching compound needle-punched sofa leather substrate fabric, influence factors of each process were mainly discussed and analyzed, and process parameters were determined.

needle-punched, compound, sofa leather substrate fabric, development

2016-04-12

王文鑫，男，1973年生，工程師，主要從事針刺非織造布產品的開發和生產技術的管理工作

TS174.6， TS176+.3

A

1004-7093(2016)07-0005-06