复合针刺沙发革基布的非织造布制造工艺

张煌忠，池宗能，赖焕标，朱祎俊，阙佛兰

(1.三明职业技术学院 产学研处，福建 三明 365000；2.福建南纺股份，福建 南平 353000)

复合针刺沙发革基布的非织造布制造工艺

张煌忠1，池宗能2，赖焕标1，朱祎俊1，阙佛兰1

(1.三明职业技术学院 产学研处，福建 三明 365000；2.福建南纺股份，福建 南平 353000)

选用混比为50∶50的涤纶纤维(2.76 dtex×64 mm)和锦纶纤维(2.22 dtex×51 mm)，采用带计算机控制Profiling系统的无锡阿斯兰活力28型交叉铺网机，铺网层数为4，铺网宽度为3.65 m，选配1台预刺、4台单板主刺、1台双板主刺和1台双板修面针刺来生产复合针刺沙发革基布产品的组成材料——非织造布.设计了10组不同的工艺参数, 按标准规定的实验条件和步骤进行检测,确定了复合针刺沙发革基布的非织造布织造的最优工艺参数.

复合针刺沙发革基布；非织造布；制造工艺；针刺深度；针刺密度

纤维合成革是一种由纺织纤维材料制成的新型高档人造皮革，它不仅有真皮的特性，而且有比真皮更优越的物性指标和平整性，可广泛用于制作鞋、箱包、家具、汽车内饰、沙发面料等领域.近几年，随着人民生活水平的大幅度提高,对以纤维合成革为原料制成的沙发面料的需求量日趋增加,给纤维合成革工业提供了广阔的市场.

天然真皮的基本成分主要是束状超细胶原纤维，它呈三维立体络合结构，赋予了天然皮革优良的柔软性、丰满的手感和足够的强力[1].目前，先进的针刺法非织造布加工技术完全可以将纤维加工成三维立体络合基材，使络合密度接近或达到天然真皮的密度.如果再以尺寸稳定的机织布为底布进行复合，就能集针刺非织造产品和机织布的优良性能于一体，通过不同材料性能的互补，使复合针刺沙发革基布表现出优异的综合性能，无论在外观表现、内在结构还是在使用性能方面均接近甚至达到真皮标准[2]，复合针刺沙发革基布是当前国内外众多沙发生产企业和研发机构看好并努力研制的一种高档人造合成革基布制品.

本课题根据复合针刺沙发革基布的用途和性能要求，特别针对复合针刺沙发革基布的组成材料——针刺非织造布的原料组成和加工方法进行设计，通过反复实验与比较，确定了一种最合适的织造工艺.

1 实验

1.1 原料

针刺复合沙发革基布一般采用合成短纤维原料.由于沙发产品需要有足够的强度、弹性和耐磨性，故课题组选用物化性能较好的规格为2.76 dtex×64 mm的涤纶纤维(高强力、高弹性、有优异的耐热性和耐酸碱性等)和2.22 dtex×51 mm的锦纶纤维(高强力、有优异的弹性和耐磨性等)，设计混比为50∶50.采用带计算机控制横截面整形系统(Profiling系统)的无锡阿斯兰活力28型干法交叉铺网机，铺网层数为4，产品平均定量为81.60 g/m2，铺网宽度为3.65 m.

1.2 生产工艺与设备

复合针刺革基布三维立体结构的形成主要依靠针刺机来实现.为了达到合适的强力并减少针痕，针刺机选配了1台预刺、4台单板主刺、1台双板主刺和1台双板修面针刺，工艺流程如图1所示.

复合针刺革基布的非织造布生产线如图2所示.选用广东汕头的三辉无纺机械厂的设备，预针刺设备为三辉SPN400型预刺机，主针刺设备的第1台和第3台采用SDN-2-400型单板正刺针刺机，第2台和第4台采用SDN-2-400型单板倒刺针刺机，第5台采用双板正刺针刺机，第6台采用双板异面对刺修面机.三角刺针选用R型(标准型)刺针，预刺机、主针刺机和修面机针号的选择遵循由粗到细的原则，分别选用38号、40号和42号.

图1 复合针刺革基布的非织造布生产工艺流程Fig.1 Production process flow diagram of compound acupuncture leather base cloth of nonwovens

图2 复合针刺革基布的非织造布生产线 Fig.2 Compound acupuncture nonwovens production assembly diagram for leather based cloth

1.3 工艺参数的设计

针刺革基布生产中，环境(如生产车间的温度、湿度)的变化与短纤维原料的变化(如原料厂家不同或同一厂家但批次不同、配比不同)均会对生产工艺参数的选择产生不同的影响[3].其中，针刺密度和针刺深度是针刺工艺的重要参数，它们会直接影响最终制品的缠结程度、密实程度、强力大小、尺寸稳定性等重要的性能指标.为了优选针刺工艺参数，课题组设计了10组不同的工艺参数：第1组至第5组的实验工艺参数保持针深不变、针密变化，来确定最佳针刺密度；第6组至第10组的实验工艺参数保持针密不变、针深变化，来确定最佳针刺深度.

1.3.1 针刺密度

在针刺深度分别为1#预刺8.8 mm、2#正刺8.5 mm、3#倒刺8.5 mm、4#正刺6.1 mm、5#倒刺2.5 mm、6#正刺2.8 mm、7#对刺2.0 mm时，通过调整步进量改变针刺密度，如表1所示.

表1 相同针刺深度条件下的针刺密度工艺设计

1.3.2 针刺深度

采用表1中的第3组实验数据，即总针刺密度为1 320刺/cm2时，通过调整针刺动程来改变针刺深度，如表2所示.

表2 相同针刺密度条件下的针刺深度工艺设计

2 测试结果与分析

2.1 针刺密度的选择

在相同原料、相同环境、相同刺针型号的条件下，采用实验1至实验5的工艺参数分别上机试织，分别选取10块样品进行性能测试.按GB/TS 24248—2009《纺织品 合成革用非织造基布》[4]规定的实验条件和实验步骤进行检测，各组产品检测的平均物性指标如表3所示.

表3 不同针刺密度工艺条件下的样品物性检测平均指标

从实验结果来看，随着针刺密度的增加，样品主要的使用性能指标如顶破强力、断裂强力、撕裂强力和剥离强力都有先增加后减少的趋势.这主要是因为针刺密度越大，纤维间的缠结越充分，产品的强力也越大；但如果纤维已经足够紧密，继续增加针刺密度就会增加纤维的损伤，产品的强力反而下降.各项指标的转折点大都出现在实验3，所以课题组选择实验3的工艺参数为最终的针刺密度.

2.2 针刺深度的选择

确定了最佳针刺密度后，接着就可以确定最佳针刺深度了.采用实验6至实验10的工艺参数分别上机试织，分别选取10块样品进行性能测试.按GB/TS 24248—2009《纺织品 合成革用非织造基布》规定的实验条件和步骤进行检测，各组产品的平均物性指标如表4所示.

表4 不同针刺深度工艺条件下的样品物性检测平均指标

从实验结果来看，随着针刺深度的增加，样品主要的使用性能指标如顶破强力、断裂强力、撕裂强力和剥离强力都有先增加后减少的趋势.这主要是因为针刺深度越大，纤维间的缠结越充分，产品的强力也越大；但如果刺得过深，就会增加纤维的断裂，产品的强力反而下降.各项指标的转折点大部分出现在实验9，所以课题组选择实验9的工艺参数为最终的针刺深度.

3 结论

从10组实验产品的测试结果来看，在其他因素不变的情况下，产品的定量、厚度、顶破强力、拉伸断裂强力、撕裂强力等主要的物性指标与针刺深度、针刺密度等因素密切相关.随着针刺密度和针刺深度的增加，更多的刺针作用于纤维网上，表层纤维随着刺针的运动更多地进入纤维网内层，使纤维网逐渐紧密，纤维被锁定在新位置，纤维之间的摩擦缠结加强、摩擦抱合力加大，纤维受应力回弹到初始状态的可能性变小，提高了产品的顶破强力、拉伸断裂强力和撕裂强力.但是，随着针刺密度和针刺深度的进一步增加，产品的物性指标相继增加到一定程度后趋于平缓，如果继续增加针刺密度和针刺深度，势必导致纤维网中部分纤维损伤或变短，使其回弹性增强，纤维之间的束缚减弱，产品的厚度反而回升，顶破强力、拉伸断裂强力与撕裂强力反而变小[5].

从纤维原料的选择、成网工艺的确定，到针刺非织造革基布生产线上的实验和产品的性能测试，课题组最终确定了复合针刺沙发革基布的非织造布的最优工艺参数，如表5所示.

表5 复合针刺沙发革基布的非织造布的最优工艺参数

课题组的实验结果在福建南纺股份有限公司的实际生产中得到应用并取得了良好的效果，产品具有外观平整美观、强力高、弹性好、耐用等优点，受到了国内外用户的好评，国内市场占有率始终在30%以上且有部分产品出口.

[1] 杨友红，殷保璞，靳向煜.合成革基布概述[J].非织造布，2007，15(5)：13-15.

[2] 朱启鹏.针刺法非织造布在合成革底基中应用的探讨[J].产业用纺织品,1999(5):18-21.

[3] 李静.影响针刺PU合成革基布均匀度的因素分析[J].非织造布，2009，17(4)：16-17.

[4] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.纺织品 合成革用非织造基布：GB/TS 24248—2009[S].北京:中国标准出版社,2010.

[5] 言宏元.非织造工艺学[M].2版.北京：中国纺织出版社，2010.

Research of the nonwovens manufacture of compound acupuncture leather based cloth

ZHANG Huangzhong1,CHI Zongneng2,LAI Huanbiao1,ZHU Yijun1,QUE Fulan1

(1.ResearchDepartment,SanmingVocationalandTechnicalCollege,Sanming365000,China;2.FujianNanfangCo.,Ltd.,Nanping353000,China)

Selecting the mix ratio of 50∶50 dtex 2.76×64 mm polyester fibers and 2.22 dtex×51 mm polyamide fibers, adopting computer control Profiling system with 28 cross web machine of Wuxi Aslan vitality, with 4 web layers, web width 3.65 m, one prediction, 4 single moderators, 1 double moderators thorn and 1 double plate shaving acupuncture, the compound acupuncture leather based component materials nonwoven cloth products are manufactured. 10 groups of different process parameters were designed, according to the standard stipulated in the test conditions and test procedures for testing, to determine the optimal process parameters of the compound acupuncture nonwoven fabric weaving yarn hair leather based cloth.

compound acupuncture yarn hair leather based cloth; nonwovens; manufacturing process; acupuncture depth; density of acupuncture

2016-09-19

福建省教育厅中青年教师教育科研项目(JAT160898)；三明职业技术学院校级科研课题(2016KY002)

张煌忠(1974-)，男，福建仙游人，讲师，工程师，主要研究方向为非织造技术.

TS176

A

1674-330X(2017)01-0006-04