張蕓

水刺非織造布具有柔軟、懸垂性好、強度高、吸濕性好、不起毛、耐洗滌、無化學添加劑等特點，且外觀類似紡織品，水刺法已成為近年來非織造技術進步最快的一種加工方法。水刺非織造布還可以與其他材料進行復合加工，生產出“三明治”結構的多用途新型復合材料，近年來在汽車工業(yè)中的應用也越來越普遍，應用水刺布成為當前汽車內飾材料的發(fā)展趨勢。根據(jù)使用部位的不同，汽車內飾復合材料可分為頂蓬系列、遮陽板系列、立柱系列、門板系列、座椅系列等。

汽車內飾用復合材料一般由織物與其他基材如聚氨酯泡沫等復合而成。早期的汽車內飾面料以機織物為主，雖然強度大，但是斷裂伸長率和彈性較差，不能很好地適應汽車內飾的加工工藝要求。為了改善汽車內飾的加工工藝，近年來針織面料以其良好的延伸性和彈性，在汽車內飾用復合材料中的用量越來越大，但是其強度和尺寸穩(wěn)定性相對較差。

水刺非織造布的出現(xiàn)，解決了機織物斷裂伸長率和彈性差的問題，也克服了針織物強度低、尺寸穩(wěn)定性差的問題，是替代傳統(tǒng)的針織物和機織物內飾用復合材料的最佳選擇。由于汽車內飾用復合材料每個系列的性能要求和加工工藝不同，對于復合底層的水刺非織造布的質量要求也不盡相同。且來看頂蓬、遮陽板、立柱三個系列中復合用水刺非織造布的研制過程。

頂蓬系列復合用水刺非織造布

頂篷系列復合用水刺非織造布的定量要求比較輕，一般在50～70g/m2之間；厚度較薄，一般在0.3～0.45mm之間；縱橫向斷裂強度均要求大于100N，縱橫向的斷裂伸長率要求大于35%，同時要求水刺非織造布的布面均勻度好、表面平整、水刺纏結強度高。

具體的制備工藝流程為：聚酯短纖+粘膠短纖混合開松→梳理成網(wǎng)→交叉鋪網(wǎng)→多輥牽伸→水刺加固→烘干→卷取。最終產品的強度和布面平整度取決于水刺加固工藝，因此水刺工藝的控制至關重要。一般根據(jù)產品的定量設定水壓，同時根據(jù)布面情況設定好各水刺鼓之間的牽伸速度和張力，保證布面的平整度。為了保證產品的尺寸穩(wěn)定性和干爽性能，水刺工藝結束后還要進行烘干定型，一般根據(jù)生產車速及產品定量設定烘干溫度，使烘缸內部保持熱平衡，保證產品完全烘干。

經(jīng)過多次反復實驗，由杭州路先非織造股份有限公司課題組開發(fā)出了定量為65g/m2的聚酯粘膠共混及55g/m2的全聚酯纖維頂篷系列復合用水刺非織造布產品，最終確定的制備工藝參數(shù)見表1。

由表2的測試結果可以看出，兩種頂篷系列復合用水刺非織造布的定量、厚度、斷裂強度、斷裂伸長率完全滿足要求，定量CV值遠小于5%，說明產品的均勻性也非常好。從表4的測試結果還可以看出，全聚酯纖維水刺非織造布的斷裂伸長率大于聚酯/粘膠混合產品，因此，在生產過程中，可以根據(jù)不同斷裂伸長率的要求選擇不同配比的纖維原料。

遮陽板系列復合用水刺非織造布

遮陽板系列復合用水刺非織造布的定量比頂篷系列稍大一些，一般在120g/m2左右。這類產品對厚度要求不是很高，但是對產品的外觀質量要求比較高。遮陽板系列復合用水刺非織造布的布面必須平整、纏結好、沒有水針痕，且要求鋪網(wǎng)均勻，沒有折疊痕跡。

具體的制備工藝流程如下：親水性聚酯短纖開松→梳理成網(wǎng)→交叉鋪網(wǎng)→多輥牽伸→水刺加固→烘干→卷取。為了保證布面的平整度，除了梳理工序盡可能使纖維單纖化、制得均勻度高的纖網(wǎng)外，水刺壓力的設置非常關鍵，一般要求水壓盡可能高一些，生產中還必須及時清洗水刺頭及針板，以減少水針痕的出現(xiàn)。同時要保證布面完全烘干，否則也會影響布面的平整度和光潔度。

經(jīng)過多次反復實驗，杭州路先課題組開發(fā)出了定量為120g/m2的親水性聚酯遮陽板系列復合用水刺非織造布產品，最終確定的制備工藝參數(shù)見表2。

由表4的測試結果可以看出，遮陽板系列復合水刺非織造布定量CV值為2.0%，說明隨著產品定量的增加，均勻性大大提高了。在水刺的過程中，由于采用的親水性聚酯纖維，對水針能量的吸收增大，隨著水壓的提高，產品的纏結度增大，斷裂強度也遠遠大于頂篷系列復合用水刺非織造布。在生產過程中，由于最后一道水刺的水壓略有降低，起到了類似針刺中修面刺的效果，所以幾乎看不到水針痕，外觀質量完全能滿足遮陽板復合材料的要求。

立柱系列復合用水刺非織造布

立柱系列復合用水刺非織造布的定量要求更大一些，一般在140g/m2左右；由于該產品使用在汽車立柱上，而立柱在加工時需要壓模彎曲，所以對水刺布的斷裂伸長率要求較高，縱向的斷裂伸長率要求大于26%，橫向的斷裂伸長率要求大于30%；同時也要求水刺非織造布的布面均勻度好，表面平整，無明顯水針痕。

水刺非織造布的斷裂伸長率首先受纖維原料的影響，目前只能采用聚酯纖維為原料，并且盡可能選用斷裂伸長大率一點的聚酯纖維。水刺非織造布的斷裂伸長率除了與原料有關外，還與生產工藝有一定的關系。從質量要求上看，產品的斷裂伸長率橫向要求大于縱向，因此在鋪網(wǎng)的過程中，鋪網(wǎng)角度應該適當大一些，使纖維在縱向排列多一點，這樣理論上就能增加橫向斷裂伸長率。

在水刺過程中，為了保證縱向斷裂伸長率，要求各水刺頭之間牽伸越小越好，以保證纖網(wǎng)在水刺鼓之間不起皺為好。在保證布面纏結的前提下，水刺壓力也不需太高，尤其是第一個水刺壓力的設定至關重要：太高會使纖維纏結緊密，從而使斷裂伸長率下降。因此，根據(jù)布面情況及時調整各道水針壓力，是開發(fā)立柱系列復合用水刺非織造布的難點所在。

在后續(xù)的烘干及卷取過程中，在布面不起皺的情況下，張力也應盡可能小一些，以進一步保證產品的斷裂伸長率。經(jīng)過多次反復實驗，杭州路先課題組開發(fā)出了定量為140g/m2的聚酯纖維立柱系列復合用水刺非織造布產品，最終確定的制備工藝參數(shù)如表3所示。

由表6的測試結果可以看出，立柱系列復合水刺非織造布定量CV值為1.9%，產品的均勻性滿足了要求。但是，從產品的斷裂伸長率來看，其縱向斷裂伸長率大于指標要求，而橫向斷裂伸長率剛剛夠，從多次測試結果來看，有時候橫向斷裂伸長率還達不到要求，這表明目前的制備工藝還不是很穩(wěn)定完善，還不能充分滿足產品對斷裂伸長率的需求。如何根據(jù)產品的測試結果來進一步調整梳理和水刺工藝參數(shù)，在保證斷裂強度的情況下盡可能增大產品的縱橫向斷裂伸長率，并使工藝穩(wěn)定，是以后生產中繼續(xù)要解決的問題。

通過原料的選用、梳理成網(wǎng)和水刺加固工藝參數(shù)的優(yōu)化，我們開發(fā)出了頂篷、遮陽板和立柱系列復合用水刺非織造布，經(jīng)過性能測試，各項指標均能滿足汽車內飾材料的要求。但是在制備及測試過程中也發(fā)現(xiàn)，與經(jīng)編布、聚氨酯泡沫等其他材料復合時，水刺布存在斷裂伸長率低的缺陷，這也成為了開發(fā)汽車內飾用水刺非織造布的技術難點，也是制約水刺非織造布在汽車內飾復合材料上使用的一個主要原因。此外，系列汽車內飾復合用水刺非織造布的創(chuàng)新設計與開發(fā)，不僅有助于汽車用紡織品與汽車工業(yè)同步發(fā)展，而且對我國當前紡織工業(yè)結構調整具有十分重要的指導意義，對未來汽車向節(jié)能、輕質化、安全化、可回收發(fā)展創(chuàng)造了條件。