王文鑫

福建南紡有限責任公司，福建 南平 353000

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復合針刺沙發(fā)革基布的開發(fā)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(yōu)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(fā)革基布進行開發(fā)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(fā)革基布，開發(fā)

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(yōu)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(wěn)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(wěn)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(fā)揮底布與針刺非織造布的優(yōu)點，獲得外觀美、強力高、尺寸穩(wěn)定性好的高檔復合針刺沙發(fā)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(fā)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(xù)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(fā)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(fā)的是中高端、差別化、功能性復合針刺沙發(fā)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(guī)格及性能進行了歸納。

表1　纖維的規(guī)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(fā)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(fā)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(xù)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(xù)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(huán)實現的。梳理環(huán)越多，分梳和混合效果越好，但梳理環(huán)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(huán)，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(fā)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(fā)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(xù)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(fā)革基布所用針刺非織造布的針坯面密度為150～180 g/m2?；诙啻蔚纳a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(qū)的參數設置(設定1區(qū)為101%、2區(qū)為101%、3區(qū)為100%、4區(qū)為99%、5區(qū)為99%、6區(qū)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(fā)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(fā)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(jié)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(fā)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(yōu)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(fā)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(jié)針刺頻率和纖網輸出速度來調節(jié)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(guī)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(fā)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(fā)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(fā)革基布性能的影響

4.1工藝參數的設計

在復合針刺沙發(fā)革基布生產中，環(huán)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(yōu)選針刺工藝參數，在短纖原料、環(huán)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(yè)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(fā)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(fā)革基布的性能測試可以發(fā)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(fā)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(tài)的可能性變小，纖網厚度減小，故復合針刺沙發(fā)革基布產品厚度減小；但當復合針刺沙發(fā)革基布的緊密度增加到一定程度趨于穩(wěn)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(xù)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(fā)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(fā)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(wěn)定性減弱，復合針刺沙發(fā)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(fā)革基布性能測試結果可以發(fā)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(wěn)定性能減弱，復合針刺沙發(fā)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(fā)革基布性能測試結果還可發(fā)現，橫向斷裂強力、撕裂強力皆大于縱向?？赏ㄟ^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(fā)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(fā)現，第2組工藝參數生產的復合針刺沙發(fā)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(wěn)定性能優(yōu)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(fā)革基布。

5　結論

復合針刺沙發(fā)革基布集針刺非織造布與底布優(yōu)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(fā)革基布最優(yōu)生產工藝參數(即第2組工藝參數)，所得復合針刺沙發(fā)革基布制成皮革后，紋路細膩不變形，可廣泛應用于沙發(fā)革的生產。

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[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(fā)和生產技術的管理工作

TS174.6， TS176+.3

A

1004-7093(2016)07-0005-06