汽車內(nèi)飾織物“顆粒絨”的設(shè)計與開發(fā)

(江蘇曠達汽車織物集團股份有限公司，常州，213179)

近年來，亞洲地區(qū)特別是中國的汽車工業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展，無論是中外合作還是自主創(chuàng)新都有了長足的進步，汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)顯現(xiàn)巨大潛力［1］。汽車技術(shù)是各個領(lǐng)域高新技術(shù)的綜合體現(xiàn)，在人們不斷追求空間舒適性與個性化的同時，汽車內(nèi)飾也漸漸成為購車時所選擇的重點，而紡織面料由于其具有透氣性好、造型多樣、手感優(yōu)良、耐久、造價低等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各品牌的各級別汽車中［2］。紡織面料中經(jīng)編絨類面料因其外觀優(yōu)雅、高檔，手感細膩、柔軟，再通過各種后整理工藝可生產(chǎn)出不同造型、風格各異的面料，市場需求量漸大，特別受日系汽車廠家的推崇。筆者所屬公司的工程技術(shù)中心人員在經(jīng)過反復(fù)試驗與總結(jié)后，得到似翻毛般風格同時手感柔軟細膩的經(jīng)編“顆粒絨”面料，市場反饋好，附加值高。本文以經(jīng)編“顆粒絨”面料為實例介紹經(jīng)編絨類汽車面料的設(shè)計，并按照汽車內(nèi)飾面料的標準要求，詳述了以差別化滌綸原料為基礎(chǔ)進行多重后整理加工的實際生產(chǎn)工藝。

1 產(chǎn)品風格研究與設(shè)計

日系汽車內(nèi)飾面料一般要比歐美系更強調(diào)細節(jié)，紋理和花色素雅，造型變化更多，特別強調(diào)觸感的舒適，一般親睞于豐滿、細膩與柔糯手感的面料。所以在日系汽車內(nèi)飾中經(jīng)編絨類面料運用最多，經(jīng)過印花、壓花和爛花后整理工藝得到視覺和感官高度舒適悅?cè)说拿媪?。?jù)此，本產(chǎn)品的基本要求是絨面平整，毛絨豐滿細膩、不可露底，目標特點是外觀傾向翻毛風格，具有均勻的微觀顆粒。

設(shè)計方案如下:首先，白坯需要用多針橫移產(chǎn)生較長浮線配合紗線的高孔數(shù)形成絨紗，底紗線圈緊密而且要為后整理磨毛、拉毛等多道工序保證強力。其次，后整理時利用磨毛工藝磨斷絨紗后進行染色，在染缸內(nèi)絨頭收縮并且相互摩擦，在力學疲勞后形成顆粒狀。最后，進行輕微的拉絨起毛，要控制好布面張力和各輥的速比，在不破壞顆粒的情況下將顆粒周邊的絨毛拉起，形成錦簇的效果。另外工藝流程采用先磨毛后起毛工藝，因為拉毛后再磨毛得不到顆粒效果，且染色前拉毛增加了染色難度，也容易造成各種疵點。

2 坯布準備

2.1 原料選擇

汽車織物廣泛使用滌綸。因為滌綸強度高，而且在浸水、摩擦或長時間日曬后纖維的強度變化非常小;耐熱性好;具有熱可塑性;織成織物后尺寸穩(wěn)定性好;造價相對較低。在美系、歐系和日韓系汽車內(nèi)飾面料中，滌綸運用得最多。

為了使面料的絨感豐滿而細膩，面紗(絨紗)應(yīng)選擇單紗為高孔數(shù)的異收縮DTY紗線，在溫度變化的作用下，紗線中的纖維足夠蓬松而且柔軟，起毛后絨毛可以充分覆蓋底紗。底紗宜選擇高收縮FDY長絲，可以使底部線圈在起絨作用過程中板實從而易于浮線起絨，在起絨后因緊密牢固使絨纖密而不脫落。紗線規(guī)格見表1。

表1 紗線原料及規(guī)格

紗線過粗或過細會使最終面料過于輕薄或者過于厚重。經(jīng)過試驗和挑選，采用面紗為120 dtex/156 f異收縮滌綸長絲，以保證絨紗的孔數(shù)與蓬松性;底紗為83 dtex/12 f高收縮FDY長絲。一般常用的滌綸FDY強度＞3 cN/dtex，斷裂伸長率18% ～28%，沸水收縮率6% ～10%;而高收縮FDY在保證常規(guī)生產(chǎn)的強度和伸長率條件下，沸水收縮率可達42%，十分有利于形成緊密的底組織。結(jié)果證明，恰當?shù)募喚€配置可使織物既有身骨又有豐滿柔糯的絨感。

2.2 整經(jīng)和織造

坯布織造選用機號為E28的卡爾邁耶HKS4P(EL)型經(jīng)編機。整經(jīng)根數(shù)的設(shè)計要綜合考慮產(chǎn)品的門幅、橫密以及原料的線密度和盤頭本身的容量。因為需要的面料成品密度較大，橫密為16橫列/cm，所以，若要達到常規(guī)的≥1.5 m幅寬白坯，需要的紗線根數(shù)比較多，4盤頭分段整經(jīng)，每個盤頭整經(jīng)根數(shù)為628根。為實現(xiàn)緊密的組織結(jié)構(gòu)要求，前后梳櫛導紗針皆為滿穿。整經(jīng)和織造工藝參數(shù)見表2。

表2 整經(jīng)和織造工藝參數(shù)

如表2所示，底紗組織選用經(jīng)平紋組織能夠達到較好的固結(jié)效果。表紗采用浮線較長的經(jīng)斜組織，浮線的長短一定程度上決定了最終成品所形成的絨頭大小，為獲得適宜的絨面效果，需要選擇恰當?shù)臋M移針數(shù)。經(jīng)過反復(fù)試驗和總結(jié)后發(fā)現(xiàn)，絨長約為0.2 mm的顆粒時，絨面手感舒適，布面外觀較好，配合幅寬和縮率采用5針經(jīng)平最為合適。

前后梳櫛在織造過程中的走向相同或者相反會影響織物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力方向和后整理加工過程的難易。前后梳櫛反向線圈進行編織易形成卷邊現(xiàn)象［3］，在定型時產(chǎn)生脫邊而不利于生產(chǎn)，同時布面的不平整直接影響砂磨毛和起絨效果，而且會產(chǎn)生少量脫絨現(xiàn)象。所以白坯選擇前后梳櫛相同的線圈走向進行編織。

3 后整理加工

后整理工藝流程為:

白坯→缸洗預(yù)縮→預(yù)定型→磨毛→染色→定型→拉毛→成品定型。

3.1 缸洗預(yù)縮

預(yù)縮的目的是利用高收縮紗線遇高溫收縮的性質(zhì)，將幅寬充分收縮一定比例，再在此基礎(chǔ)上定型以及起絨整理，使成品不受單針床設(shè)備E28所織造的白坯橫向密度的局限，從而使面料達到較高的緊密度。

設(shè)備:德國產(chǎn)10 kg(272 L)試驗用染缸。

條件:100℃保溫30 min。高收縮纖維的超分子結(jié)構(gòu)較不穩(wěn)定，但常規(guī)80℃水洗并不能使紗線和線圈充分收縮。經(jīng)過試驗得到相對適宜的溫度控制曲線，如圖1所示。

圖1 缸洗預(yù)縮溫控曲線圖

缸洗之后，白坯織物呈繩狀的卷曲松弛狀態(tài)。為磨毛做準備需要預(yù)定型，工藝條件為:溫度180℃，超喂5%，全幅166 cm。

3.2 磨毛整理

磨毛加工就是靠包覆了金剛砂皮帶的砂輥在高速運轉(zhuǎn)下，與織物產(chǎn)生摩擦，利用砂皮上分布的砂粒將織物面紗中的纖維拉出、割斷，形成絨毛。對于經(jīng)編產(chǎn)品的磨毛加工來說，就是將工藝反面的平直且緊密排列的延展線磨斷，進而形成細膩的絨毛。

設(shè)計工藝要求將延展線磨斷，并在微觀上形成一個個紗線頭，露在織物表面，為后道工序形成微小“顆粒”做準備。磨毛加工過程中需要注意調(diào)節(jié)織物的張力、車速、砂輥轉(zhuǎn)動方向、織物在砂輥上的包覆角以及砂皮的目數(shù)。所使用的磨毛機為立式4磨毛輥的MB342G型混合磨毛機，磨毛主要參數(shù)見表3和表4。

表3 磨毛機主要參數(shù)

表4 刷毛輥和砂皮輥工藝參數(shù)

磨毛加工時要注意調(diào)節(jié)各輥的壓力和速度，以適當?shù)牧Φ滥?。若磨毛力道過小則不易磨斷纖維或只產(chǎn)生浮毛，若力道過大則對坯布產(chǎn)生不可恢復(fù)的損傷。為實現(xiàn)絨紗完全磨斷，需使用偏大些的力道。磨毛時將4個磨毛輥全開，以漸進梯度增大的力道配置，逆向旋轉(zhuǎn)。

試驗發(fā)現(xiàn)，織物在同向進布時絨頭纖維不齊，而且纖維較散，不易形成“顆粒”狀;而正進磨一次再倒進磨一次加工兩遍，反復(fù)的刷磨修正了纖維不齊并且使之疲勞，有利于產(chǎn)生細微球狀，絨頭效果較好，“顆粒”的大小和分布均勻。

3.3 染色

汽車內(nèi)飾面料對顏色的要求很高。比如顏色色牢度方面要求高日曬而且一般要求耐干磨、濕磨和水洗，色牢度和色差方面要求大于五檔4級，高于常規(guī)民用面料一級。

染色處方應(yīng)使用恰當?shù)娜玖?、助劑以達到均勻性和高色牢度，選用時要注意配伍性和相容性。前處理時添加PN-G進行清洗;染色過程中選用進口分散染料德斯達高日曬牢度系列AS-GG藍、ASRR黃和AS-86紅。同時使用高溫勻染劑、消泡劑和S-100日曬增進劑，適當?shù)拇姿嵴{(diào)節(jié)pH值，浴比為1∶40;后處理中使用醋酸和SRC還原劑。工藝溫度控制曲線見圖2。

3.4 拉毛

在染色后和拉毛工藝前要定型，不僅要將織物烘干，而且要使織物平整，結(jié)構(gòu)硬挺，有利于起毛的順利、均一。另外為起到柔軟、蓬松的作用，使鋼針容易刺進織物表面的纖維便于織物起絨，可在定型機軋水槽內(nèi)添加2%～3%的起毛柔軟劑和PBC酸助劑。定型工藝參數(shù)同預(yù)定型。

起毛要求:作輕量起毛，將顆粒周圍的底絨勾起，使絨面豐滿，但要求是不能將顆粒絨頭打散，要充分覆蓋底部線圈。

拉毛加工使用的起毛設(shè)備為臺灣產(chǎn)CL-0-2000型三臺聯(lián)合式拉毛機。加工工藝為:

布速8.5 m/min;

伏毛壓力表指針6 V;

起毛壓力表指針8 V;

織物張力壓力表指針5～7 V。

單臺機加工一遍，實際工藝參數(shù)視絨面顆粒情況和起絨效果調(diào)節(jié)。

成品定型工藝參數(shù)為:溫度175℃，車速25 m/min，超喂0%，全幅157 cm。

3.5 后整理幅寬變化

能夠?qū)崿F(xiàn)毛面的風格特點以及手感風格的一個重點在于后整理過程中織物紗線的收縮和結(jié)構(gòu)的收縮。從織物幅寬變化的大小可以反映加工過程中織物中紗線和結(jié)構(gòu)的伸縮情況。圖3為白坯在經(jīng)過整個后整理加工過程中幅寬的變化情況。

圖2 染色工藝曲線

圖3 后整理各工藝幅寬變化

缸洗預(yù)縮是整個工藝中面紗和底紗產(chǎn)生差異化收縮的一環(huán)，在此過程中紗線發(fā)生了較大的收縮，坯布中的異收縮面紗和高收縮底紗纖維內(nèi)部不夠穩(wěn)定的大分子結(jié)構(gòu)作了較大程度的調(diào)整。面紗蓬松并突出在外，底紗收縮并掩藏在下，坯布的這種狀態(tài)十分適合面紗在下道工序中的磨斷成絨。

磨毛、染色和拉毛加工都是幅寬收緊的過程，而緊接著的定型加工進行了拉伸。磨毛加工后幅寬達到最小，也反映了在此套生產(chǎn)工藝中，磨毛工藝對紗線和結(jié)構(gòu)作用的強度較大。最后的成品幅寬和總經(jīng)根數(shù)確定了織物的密度:縱密26橫列/cm，橫密16橫列/cm。

收縮的作用配合著紗線原料、織物組織和后整理加工使織物達到了較高的緊密度，支撐了絨面豐滿和底紗堅實的特殊風格。

4 織物性能測試

汽車面料的測試標準中項目很多，在測試指標和測試方法方面較常規(guī)民用面料有特殊的、更高的要求。一般各系汽車的測試標準總體上主要關(guān)注的是斷裂強力、伸長、耐磨性 、阻燃性、氣味性、色牢度、抗靜電性能等幾個方面［4］。

對照大眾和通用等歐美標準可以發(fā)現(xiàn)，日系主機廠要求的測試標準中的測試項目更多、更豐富，測試手段多樣，增加了很多細節(jié)項目。例如，耐揉性、絨毛倒伏性、灰塵性(灰塵附著、灰塵去除)，以及不同于起球性的起毛性測試等。由于本文側(cè)重于經(jīng)編絨類面料且鑒于篇幅原因，選擇同類面料測試中的幾項主要指標列出(見表5)。結(jié)果表明，按照日系測試標準，本文所開發(fā)的面料性能符合汽車內(nèi)飾要求。

表5 主要測試結(jié)果

5 結(jié)語

開發(fā)經(jīng)編“顆粒絨”風格汽車面料的要點為:①適宜采用較高密度，具有浮線較長易起絨的組織結(jié)構(gòu)。②起絨紗線宜采用多孔柔軟的紗線，底紗用細特高熱收縮紗線。③后整理較好的工藝順序為預(yù)縮、磨毛、染色、起毛，其中磨毛要用較大的力道，適宜正反加工2次，起毛要輕起少起。在以上幾點的基礎(chǔ)上注意嚴格進行流程控制，最終可實現(xiàn)觸感舒適柔糯的“顆粒絨”面料。

經(jīng)編面料在汽車行業(yè)中應(yīng)用廣泛，特別是幾大日系汽車公司的需求較大，要求也非常高。經(jīng)編絨類面料加工工藝流程較復(fù)雜，一般日系產(chǎn)品還要在其上分別或同時運用壓花、印花、爛花等加工，產(chǎn)品不僅符合汽車工業(yè)要求，而且造型設(shè)計和加工工藝均達到較高水平，可謂面料中的精品和工藝品。相比之下，我國面料水平與之仍存在差距，我們要以日系面料為目標，通過不斷向國內(nèi)外同行學習和自身提高，在工藝技術(shù)的不斷發(fā)展和開發(fā)設(shè)計的不斷創(chuàng)新中，謀求汽車面料市場的主動權(quán)。

［1］ 馮慶祥，邁克·哈德卡斯特爾.汽車用紡織品［M］.宋廣禮，譯.北京:中國紡織出版社，2004.

［2］ 郭琪，郁崇文.車用紡織品材料應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢的研究［J］.山東紡織經(jīng)濟，2012(2):53-55.

［3］ 蔣高明，宗平生.現(xiàn)代經(jīng)編產(chǎn)品設(shè)計與工藝［M］.北京:中國紡織出版社，2002.

［4］ 吳嵐.車用內(nèi)飾面料性能與測試方法［J］.產(chǎn)業(yè)用紡織品，2001，19(6):30-32.