朱祎俊, 李榮芳

(1.三明職業(yè)技術(shù)學(xué)院 輕紡工業(yè)系，福建 三明 365000；2．福建南紡有限公司，福建 南平353000)

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抗菌超涼爽針刺革基布生產(chǎn)工藝研究

朱祎俊1, 李榮芳2

(1.三明職業(yè)技術(shù)學(xué)院 輕紡工業(yè)系，福建 三明 365000；2．福建南紡有限公司，福建 南平353000)

通過(guò)從纖維原料的選擇到針刺非織造革基布生產(chǎn)線上的實(shí)驗(yàn)，研究固網(wǎng)前準(zhǔn)備工藝(開松、混合、梳理)和針刺工藝并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行性能測(cè)試，分析工藝參數(shù)變化對(duì)產(chǎn)品性能的影響，確定了產(chǎn)品開發(fā)的最佳工藝參數(shù)，即保持針深與牽伸不變,當(dāng)針密從1#到6#依次為60，230，200，230，200，200刺/cm2時(shí),產(chǎn)品的各項(xiàng)物理指標(biāo)均較理想.

革基布；針刺革基布；針刺密度；針深

中高檔針刺革基布是近年來(lái)發(fā)展迅速的產(chǎn)品,主要用于鞋類、球革、箱包、服裝、皮帶、手套、車船座椅面料等,尤其以中高檔旅游鞋的用量較大,也有較高檔的用于生產(chǎn)汽車內(nèi)裝飾和服裝面料[1].本課題選用抗菌銀離子纖維和導(dǎo)濕快干纖維——Supercool纖維來(lái)研發(fā)產(chǎn)品，除纖維本身帶有的特殊性能讓產(chǎn)品具有抗菌性能好、安全性好、耐洗滌等特性外，產(chǎn)品還具有吸濕排汗功能，可使肌膚保持干爽與涼快.開發(fā)抗菌超涼爽針刺革基布產(chǎn)品，可避免產(chǎn)品同質(zhì)化的惡性競(jìng)爭(zhēng)，既適應(yīng)了消費(fèi)者的高端需求，也拓展了針刺革基布的應(yīng)用領(lǐng)域.

1　針刺革基布原料

本課題選用的纖維不僅要有足夠的強(qiáng)度和彈性，還要滿足抗菌和超涼爽、耐水洗、耐日曬等需求，所以選用的纖維除了常規(guī)的滌綸、錦綸外，還選用了抗菌和超涼爽纖維.產(chǎn)品選用的混紡比為滌綸45%、錦綸45%、抗菌纖維(銀離子纖維)5%、超涼爽(Supercool)纖維5%.纖維的規(guī)格與性能要求見表1.

表1　纖維的規(guī)格與性能要求

注：M的值為1～10.

1.1抗菌纖維

選用天諾光電材料有限公司開發(fā)的銀離子纖維，它將金屬銀離子以原子的形式沉積在滌綸纖維的表面，通過(guò)金屬抑制細(xì)菌繁殖，有效阻止了病菌的繁殖和傳播.國(guó)內(nèi)多家權(quán)威機(jī)構(gòu)的測(cè)試證明，銀離子纖維具有抗菌性能好、安全性好、耐洗滌等特性.

1.2超涼爽纖維

選用上海貴達(dá)科技有限公司與東華大學(xué)合作開發(fā)的導(dǎo)濕快干纖維——Supercool纖維，該纖維采用化學(xué)方法在高分子鏈上接枝共聚親水集團(tuán)，克服了滌綸吸濕性差的缺陷，使之幾乎達(dá)到了棉的吸濕效果.該纖維還具有異形截面特點(diǎn)，與普通滌綸相比,比表面積增加了25%以上，既增強(qiáng)了導(dǎo)濕性，又增大了汗液的蒸發(fā)面，加之纖維表面的溝槽可在織物結(jié)構(gòu)中形成毛細(xì)管效應(yīng)，可迅速將汗液轉(zhuǎn)移到織物表面并散發(fā)到空氣中，使肌膚保持干爽與涼快.

2　工藝流程

2.1整體流程

原料→粗開松→大倉(cāng)混棉→精開松→氣壓棉箱→梳理機(jī)→交叉鋪網(wǎng)→RDF夾持導(dǎo)入纖維→預(yù)針刺→正主針刺→倒主針刺→正主針刺→倒主針刺→修面→針坯成卷.

2.2后整理工藝流程

針坯放卷→儲(chǔ)布→PVA浸漬→軋水→預(yù)烘干→主烘干→軋光定型→成品卷繞→成品包裝.

3　固網(wǎng)前準(zhǔn)備工藝

3.1開松工藝

開松是針刺革基布工藝流程中的第一道工序，在纖維原料喂入開松機(jī)之前,應(yīng)嚴(yán)格按照不同原料的比例準(zhǔn)確稱質(zhì)量，還應(yīng)嚴(yán)格控制喂入量，否則會(huì)造成纖網(wǎng)厚度不勻.

喂入輥速度和開松輥速度要有一個(gè)恰當(dāng)?shù)呐渲?另外，開松輥速度較高可將纖維充分開松，但開松速度過(guò)高會(huì)損傷纖維，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)確定當(dāng)電機(jī)頻率為40～45 Hz時(shí)，喂入輥轉(zhuǎn)速和開松輥轉(zhuǎn)速配置適當(dāng).

抗菌超涼爽功能性纖維是異型截面，單纖維的強(qiáng)力較低，所以在開松時(shí)要注意打擊強(qiáng)度，在能充分開松的情況下盡量降低開松強(qiáng)度.本次纖維原料線密度為1.33～2.22 dtex，纖維細(xì)度存在梯度差異，為減少對(duì)纖維的損傷，開松輥打手選用豪豬式輥筒.

鋪網(wǎng)機(jī)的幅寬為3.5～3.8 m，設(shè)計(jì)產(chǎn)品的針坯定量為230～240 g/m2,考慮到開松、梳理等工藝對(duì)纖維原料的損耗，每次喂入開松機(jī)的纖維原料一定要保證梳理機(jī)出網(wǎng)的連續(xù)性和均勻性，故纖維喂入開松機(jī)時(shí)要緩慢且均勻.

表2　梳理機(jī)的主要速度參數(shù)

3.2混合工藝

經(jīng)開包機(jī)預(yù)開松后的纖維塊通過(guò)開包機(jī)底簾輸送到粗開松機(jī)，粗開松機(jī)進(jìn)一步開松，纖維原料開松后通過(guò)管道輸送到大倉(cāng)進(jìn)行混棉工作.纖維原料經(jīng)大倉(cāng)正上方風(fēng)管通道將纖維均勻地飄灑下來(lái)，再通過(guò)角釘簾的混合，纖維原料橫鋪喂入精開松機(jī).精開松機(jī)的細(xì)致開松將纖維分解成小束纖維，然后通過(guò)風(fēng)管輸送到儲(chǔ)棉箱再到氣壓棉箱.氣壓棉箱采用槽式喂棉機(jī)，該機(jī)靠壓力傳感器調(diào)整棉層密度，密度的大小跟針坯的面質(zhì)量與后序牽伸相關(guān)，經(jīng)調(diào)整的纖維層連續(xù)輸送給梳理機(jī).

3.3梳理工藝

梳理機(jī)是針刺非織造生產(chǎn)線的心臟，作用是將混合均勻的纖維束進(jìn)行細(xì)致而徹底的松解，使之成單纖維狀，同時(shí)將單纖維進(jìn)一步混合后制成定量均勻的纖維薄網(wǎng)，并通過(guò)鋪疊交叉成纖網(wǎng)層供針刺機(jī)加固[2].本課題采用的是青島BG232型羅拉式雙梳理雙道夫梳理機(jī)[3].

BG232型羅拉梳理機(jī)的工藝參數(shù)關(guān)系到纖維網(wǎng)與產(chǎn)品的質(zhì)量，由于本課題設(shè)計(jì)的針坯定量為230～240 g/m2，經(jīng)多次開機(jī)實(shí)驗(yàn)，確定工藝參數(shù)見表2.

3.4鋪網(wǎng)和喂入工藝

采用青島BG262型交叉鋪網(wǎng)機(jī)，通過(guò)交叉鋪機(jī)進(jìn)行多層纖維網(wǎng)疊加成工藝要求的層數(shù)輸出.該鋪網(wǎng)機(jī)配有儲(chǔ)網(wǎng)功能裝置和纖維網(wǎng)橫截面輪廓整形(Profiling)系統(tǒng)，帶有儲(chǔ)網(wǎng)功能的裝置在鋪網(wǎng)小車行至兩端換向變速期間，可控制纖維網(wǎng)流隨鋪網(wǎng)小車減速/加速的過(guò)程而相應(yīng)變化，以保證在整個(gè)鋪網(wǎng)寬度上纖維網(wǎng)的質(zhì)量一致.計(jì)算機(jī)控制Profiling系統(tǒng)，通過(guò)改變下鋪網(wǎng)小車的速度對(duì)所鋪放的纖維網(wǎng)進(jìn)行牽伸或壓縮(負(fù)牽伸)，使最終產(chǎn)品的質(zhì)量分布更均勻[4].

由于定量與鋪網(wǎng)的厚度有密切關(guān)系，本課題設(shè)計(jì)產(chǎn)品的針坯面質(zhì)量為230～240 g/m2.為達(dá)到要求的定量，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)后最終確定鋪網(wǎng)機(jī)的參數(shù)為纖網(wǎng)寬度2.3 m、輸出寬度3.588 m、鋪網(wǎng)6層、搭頭寬度240 mm、輸入牽伸14%、輸出速度1.58 m/min.

4　針刺工藝

4.1預(yù)刺工藝

預(yù)刺設(shè)備選用廣東汕頭三輝SPN400型預(yù)刺機(jī).SPN400型預(yù)刺機(jī)為單針板預(yù)刺機(jī)，植針密度為14 000根/m2.預(yù)針刺機(jī)將經(jīng)梳理、鋪網(wǎng)形成一定工藝要求的多層纖維網(wǎng)通過(guò)預(yù)刺工序初步纏結(jié)定型.實(shí)踐中，針刺機(jī)的纖網(wǎng)連續(xù)輸出意味著刺針刺入纖維網(wǎng)時(shí)纖維網(wǎng)仍在輸出，當(dāng)刺針拔出纖維網(wǎng)時(shí)也如此，結(jié)果造成刺針的彈性彎曲和纖維網(wǎng)被拉伸.在針刺過(guò)程中，對(duì)纖維網(wǎng)最大的拉伸產(chǎn)生在前兩道針刺，特別是首道預(yù)針刺，一般要盡可能減少成型纖維網(wǎng)的拉伸，避免產(chǎn)品變形.

4.2主針刺工藝

4.2.1概述

主針刺工藝選用的設(shè)備為廣東汕頭三輝針刺機(jī)，第2臺(tái)和第4臺(tái)采用SDN-2-400型雙針板正刺機(jī)(第1臺(tái)為預(yù)針刺)，第3臺(tái)和第5臺(tái)采用SUN-2-400型雙針板倒刺針刺機(jī)，第6臺(tái)為單針板修面正刺機(jī).應(yīng)合理分配針刺密度并控制針刺深度，合理調(diào)整步進(jìn)量，將經(jīng)過(guò)預(yù)針刺初步纏結(jié)的纖維網(wǎng)進(jìn)一步針刺纏結(jié)，達(dá)到產(chǎn)品工藝要求的纏結(jié)效果和針刺密度.尤其要注意針密和針深的控制，以免損傷抗菌超涼爽功能性纖維的結(jié)構(gòu).

4.2.2布針?lè)绞胶痛提樀倪x用

針板的布針?lè)绞奖仨殱M足生產(chǎn)工藝要求，即在生產(chǎn)線常用工藝條件下,針刺機(jī)的步進(jìn)量不得產(chǎn)生明顯的橫向條紋，針刺機(jī)針跡在該步進(jìn)量范圍內(nèi)可選用點(diǎn)要足夠多[5].

生產(chǎn)合成革基布時(shí),三角刺針的選用十分關(guān)鍵.刺針選用最基本的原則是每一刺針?biāo)鶐У睦w維根數(shù)不宜過(guò)多，每根刺針的鉤齒深度應(yīng)為0.04～0.06 mm,后道刺針要比前道刺針的鉤齒更淺，所以三角刺針一般選用R型針.生產(chǎn)中,預(yù)刺機(jī)、主針刺機(jī)和最后修針刺機(jī)的型號(hào)分別選用38號(hào)、40號(hào)和42號(hào).

4.3后整理工藝

PVA浸漬后整理工藝主要包括PVA的選擇、溶解、浸漬及定型整理，只有這幾個(gè)環(huán)節(jié)處理得恰到好處，才能生產(chǎn)出滿足用戶要求的PU革基布產(chǎn)品.(后整理的PVA浸漬線由浸漬槽、拉幅、烘干及軋光定型組成，因這些設(shè)備主要通過(guò)公司內(nèi)部技改完成，所以不能列出具體型號(hào))

4.3.1PVA的選型

PVA在含浸過(guò)程中需要在基布中的纖維周圍形成一層保護(hù)膜隔離層，在PU含浸之后的水洗過(guò)程中將PVA全部洗掉.選用的日本東麗粉型PVA具有良好的水溶性，極易溶于水，幾乎不溶于所有的有機(jī)溶劑;具有良好的成膜性，可保證對(duì)纖維的保護(hù);具有良好耐藥性，對(duì)弱酸和弱堿具有很強(qiáng)的耐性;具有優(yōu)良的耐油性，可確保PU含浸過(guò)程對(duì)PU不產(chǎn)生影響[6].

4.3.2PVA的溶解

PVA易溶于冷水中，由于溶解時(shí)容易產(chǎn)生塊狀物，所以要攪拌將其化開.攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為90～110 r/min為宜，添加PVA的過(guò)程不宜過(guò)快，每分鐘的投料量不得超過(guò)4 kg，邊投料邊攪拌直至溶液呈透明狀.

4.3.3溶液濃度和軋液率

溶液濃度和軋液率是由最終成品的PVA含量決定的.本課題中PVA的含量占基布的4%,由于針坯面質(zhì)量為230～240 g/m2,則基布中PVA的含量為8～10 g/m2.為了提高效率又降低成本，軋液率越小越好.

4.3.4PVA浸漬過(guò)程及定型整理

測(cè)定軋液率：將軋車壓力調(diào)至正常，把準(zhǔn)備好的布樣浸水中，測(cè)得軋液率為100%～110%.根據(jù)上機(jī)實(shí)驗(yàn)，本次軋液率為100%，確定PVA溶液的體積分?jǐn)?shù)為4%，壓漿輥壓力為68.6 N，這樣基布浸漬烘干后的PVA含量應(yīng)為8～10 g/m2.

經(jīng)過(guò)干濕度和軟硬度的對(duì)比，最終確定烘筒1的烘燥溫度為(150±3)℃，烘筒2的烘燥溫度為(180±3)℃，軋光定型溫度為(180±3)℃；相應(yīng)的速度為8.5 m/min(軋水)，8.6 m/min(拉幅)，8.5 m/min(預(yù)縮)，烘筒1的速度為8.56 m/min，烘筒2的速度為8.54 m/min.

5　針刺革基布工藝對(duì)性能的影響

5.1針刺密度和針深對(duì)產(chǎn)品性能的影響

針刺密度是指單位面積纖維網(wǎng)內(nèi)所受的針刺數(shù)，是針刺工藝的重要參數(shù).在一定范圍內(nèi)，針刺密度越大，產(chǎn)品就越堅(jiān)實(shí)硬挺.必須選擇一個(gè)最佳針刺密度，即不能使密度過(guò)大造成牽伸困難，又不能使密度過(guò)小造成成纖網(wǎng)的意外牽伸.

針深是指刺針刺進(jìn)纖維網(wǎng)的深度.當(dāng)刺針規(guī)格一定時(shí)，針深大，刺動(dòng)的纖維多，纖維之間纏結(jié)充分，產(chǎn)品強(qiáng)力提高，但針深必須適當(dāng).一般針深設(shè)計(jì)的順序由深而淺，如每根針的第一鉤能刺走70%左右的纖維，就說(shuō)明針深設(shè)計(jì)是合理的.

5.2工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的測(cè)試

在針刺革基布的生產(chǎn)中，環(huán)境和短纖維原料的變化均會(huì)對(duì)生產(chǎn)工藝參數(shù)的選擇產(chǎn)生不同的影響.為了優(yōu)選針刺工藝參數(shù)，設(shè)計(jì)了5組不同的工藝參數(shù)，第1組至第3組保持針深與牽伸不變，針密變化，第3組至第5組保持針密與牽伸不變，針深變化.這5組工藝參數(shù)在相同的原料、環(huán)境、刺針型號(hào)條件下進(jìn)行產(chǎn)品上機(jī)實(shí)驗(yàn)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行性能測(cè)試并將測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較，最佳工藝參數(shù)見表3至表7.

表3　第1組工藝參數(shù)

表4　第2組工藝參數(shù)

表5　第3組工藝參數(shù)

表6　第4組工藝參數(shù)

表7　第5組工藝參數(shù)

5.3產(chǎn)品物性檢測(cè)方法及結(jié)果

產(chǎn)品物性檢測(cè)采用福建南紡責(zé)任有限公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即Q/FJNF 117—2014《針刺革基布檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》[7]，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的實(shí)驗(yàn)條件和步驟進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表8所示.

表8　產(chǎn)品物性檢測(cè)結(jié)果

6　結(jié)論

(1)當(dāng)針深不變時(shí)，針刺密度越大，產(chǎn)品定量越小.這是由于梳理機(jī)和鋪網(wǎng)機(jī)的工藝參數(shù)不變，喂入針刺機(jī)的纖網(wǎng)質(zhì)量固定，產(chǎn)品的定量隨著針刺密度的增加而減少.同時(shí)，由于在針刺過(guò)程中纖維之間互相鎖緊，針刺壓力使纖維網(wǎng)變形產(chǎn)生擴(kuò)散，而纖維網(wǎng)在前進(jìn)中又受到托網(wǎng)板、針刺阻力及輸入輸出速比造成的牽伸，結(jié)果使纖維網(wǎng)的厚度下降、產(chǎn)品定量減少.

(2)當(dāng)針深不變時(shí)，針刺密度越大，產(chǎn)品厚度越小.這是因?yàn)殡S著針刺密度的增加，更多的刺針作用于纖維網(wǎng)，使纖維網(wǎng)逐漸緊密，纖維之間的摩擦纏結(jié)加強(qiáng).由于纖維纏結(jié)抱合力的增加，纖維受應(yīng)力回彈到初始狀態(tài)的可能性變小，纖維被鎖定在新的位置，致使產(chǎn)品厚度隨針刺的增加而減少.但是隨針密的進(jìn)一步增加，產(chǎn)品的緊密度相繼增加到一定程度后趨于穩(wěn)定，厚度也趨于穩(wěn)定，這時(shí)針刺密度的增加勢(shì)必導(dǎo)致纖維網(wǎng)中表層纖維損傷，故纖維變短、回彈性增強(qiáng)、纖維之間的束縛減弱，產(chǎn)品的厚度反而回升.

(3)當(dāng)針密不變時(shí)，針深越大，產(chǎn)品的厚度越小.當(dāng)針深增加時(shí)，針刺作用于纖維網(wǎng)的工作長(zhǎng)度增加，同時(shí)作用于纖維網(wǎng)的刺針數(shù)量增加，纖維網(wǎng)的表層纖維隨著刺針進(jìn)入纖維網(wǎng)內(nèi)層，纖維在刺針垂直方向上的數(shù)量增多，彼此之間的束縛加大，纖維回彈到初始位置可能性變小，產(chǎn)品厚度下降.

(4)當(dāng)針深不變時(shí)，針刺密度越大，產(chǎn)品的頂破強(qiáng)力、拉伸斷裂強(qiáng)力和撕裂強(qiáng)力越大.這是由于針刺密度增加，產(chǎn)品單位面積所受刺針作用增多，纖維之間的纏結(jié)增強(qiáng)，產(chǎn)品的頂破強(qiáng)力、拉伸斷裂強(qiáng)力和撕裂強(qiáng)力也隨之增加.

(5) 當(dāng)針密不變時(shí)，針深越大，產(chǎn)品的頂破強(qiáng)力、拉伸斷裂強(qiáng)力、撕裂強(qiáng)力越大.這是因?yàn)殡S著針深的增加，纖維在垂直方向的束縛增加，織物的緊密度提高，產(chǎn)品的頂破強(qiáng)力、拉伸斷裂強(qiáng)力和撕裂強(qiáng)力增加.

(6)產(chǎn)品的橫向斷裂強(qiáng)力/撕裂強(qiáng)力大于縱向斷裂強(qiáng)力/撕裂強(qiáng)力.這是由于產(chǎn)品采用交叉鋪網(wǎng)方式，產(chǎn)品的橫向與纖維豎直方向基本一致，所以改變鋪網(wǎng)角度可改變產(chǎn)品的縱橫向強(qiáng)力.

(7)實(shí)驗(yàn)及分析得出，第2組工藝參數(shù)最合適.

[1]張哲,可志成.高檔針刺皮革基布最新技術(shù)探討[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,2007，25(4)：25-29.

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[5]朱啟鵬.針刺法非織造布在合成革底基中應(yīng)用的探討[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,1999,17(4)：18-20.

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[7]葉盛慶，黎清芳，池宗能，等.Q/FJNF 117—2014針刺革基布檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)[S].南平：福建南紡責(zé)任有限公司，2014：8-10.

Research on the production technology of antibacterial super cool acupuncture leather base cloth

ZHU Yijun1, LI Rongfang2

(1.Department of Textile Industry， Sanming Vocational Technical College， Sanming 365000， China；2．FujianSouthTextileCo.,Ltd.,Nanping353000，China)

Through the experiment of needle punched nonwoven leather production line including the selection of fiber materials, the fixed network preparation process (including opening, mixing, carding) and needle punching process are studied. The performance test of products, the impact of the changes of process parameters on the properties of the product are analyzed so as to determine the optimum process parameters of product development. Needle deep and drafting are identical, and when needle density from 1#to 6#, in turn, 60, 230, 200, 230, 200, 200 stab/cm2, the physical indicators are ideal.

leather fabric; needle punched nonwoven leather; density of needles; needle depth

2016-03-05

2015年福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目(JA15862)

朱祎俊(1968-)，女，浙江麗水人，教授，主要從事紡織新材料與工藝方面的研究.

TS104.71

A

1674-330X(2016)03-0019-06