抗菌超涼爽針刺革基布生產(chǎn)工藝研究

朱祎俊, 李榮芳

(1.三明職業(yè)技術學院 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)技術學院 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)

通過從纖維原料的選擇到針刺非織造革基布生產(chǎn)線上的實驗，研究固網(wǎng)前準備工藝(開松、混合、梳理)和針刺工藝并對產(chǎn)品進行性能測試，分析工藝參數(shù)變化對產(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,當針密從1#到6#依次為60，230，200，230，200，200刺/cm2時,產(chǎn)品的各項物理指標均較理想.

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濕快干纖維——Supercool纖維來研發(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)化的惡性競爭，既適應了消費者的高端需求，也拓展了針刺革基布的應用領域.

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，通過金屬抑制細菌繁殖，有效阻止了病菌的繁殖和傳播.國內(nèi)多家權威機構(gòu)的測試證明，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

選用上海貴達科技有限公司與東華大學合作開發(fā)的導濕快干纖維——Supercool纖維，該纖維采用化學方法在高分子鏈上接枝共聚親水集團，克服了滌綸吸濕性差的缺陷，使之幾乎達到了棉的吸濕效果.該纖維還具有異形截面特點，與普通滌綸相比,比表面積增加了25%以上，既增強了導濕性，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)中形成毛細管效應，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→大倉混棉→精開松→氣壓棉箱→梳理機→交叉鋪網(wǎng)→RDF夾持導入纖維→預針刺→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→儲布→PVA浸漬→軋水→預烘干→主烘干→軋光定型→成品卷繞→成品包裝.

3　固網(wǎng)前準備工藝

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之前,應嚴格按照不同原料的比例準確稱質(zhì)量，還應嚴格控制喂入量，否則會造成纖網(wǎng)厚度不勻.

喂入輥速度和開松輥速度要有一個恰當?shù)呐渲?另外，開松輥速度較高可將纖維充分開松，但開松速度過高會損傷纖維，通過多次實驗確定當電機頻率為40～45 Hz時，喂入輥轉(zhuǎn)速和開松輥轉(zhuǎn)速配置適當.

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

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

表2　梳理機的主要速度參數(shù)

3.2混合工藝

經(jīng)開包機預開松后的纖維塊通過開包機底簾輸送到粗開松機，粗開松機進一步開松，纖維原料開松后通過管道輸送到大倉進行混棉工作.纖維原料經(jīng)大倉正上方風管通道將纖維均勻地飄灑下來，再通過角釘簾的混合，纖維原料橫鋪喂入精開松機.精開松機的細致開松將纖維分解成小束纖維，然后通過風管輸送到儲棉箱再到氣壓棉箱.氣壓棉箱采用槽式喂棉機，該機靠壓力傳感器調(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，經(jīng)調(diào)整的纖維層連續(xù)輸送給梳理機.

3.3梳理工藝

梳理機是針刺非織造生產(chǎn)線的心臟，作用是將混合均勻的纖維束進行細致而徹底的松解，使之成單纖維狀，同時將單纖維進一步混合后制成定量均勻的纖維薄網(wǎng)，并通過鋪疊交叉成纖網(wǎng)層供針刺機加固[2].本課題采用的是青島BG232型羅拉式雙梳理雙道夫梳理機[3].

BG232型羅拉梳理機的工藝參數(shù)關系到纖維網(wǎng)與產(chǎn)品的質(zhì)量，由于本課題設計的針坯定量為230～240 g/m2，經(jīng)多次開機實驗，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，通過交叉鋪機進行多層纖維網(wǎng)疊加成工藝要求的層數(shù)輸出.該鋪網(wǎng)機配有儲網(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/加速的過程而相應變化，以保證在整個鋪網(wǎng)寬度上纖維網(wǎng)的質(zhì)量一致.計算機控制Profiling系統(tǒng)，通過改變下鋪網(wǎng)小車的速度對所鋪放的纖維網(wǎng)進行牽伸或壓縮(負牽伸)，使最終產(chǎn)品的質(zhì)量分布更均勻[4].

由于定量與鋪網(wǎng)的厚度有密切關系，本課題設計產(chǎn)品的針坯面質(zhì)量為230～240 g/m2.為達到要求的定量，進行多次實驗后最終確定鋪網(wǎng)機的參數(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預刺工藝

預刺設備選用廣東汕頭三輝SPN400型預刺機.SPN400型預刺機為單針板預刺機，植針密度為14 000根/m2.預針刺機將經(jīng)梳理、鋪網(wǎng)形成一定工藝要求的多層纖維網(wǎng)通過預刺工序初步纏結(jié)定型.實踐中，針刺機的纖網(wǎng)連續(xù)輸出意味著刺針刺入纖維網(wǎng)時纖維網(wǎng)仍在輸出，當刺針拔出纖維網(wǎng)時也如此，結(jié)果造成刺針的彈性彎曲和纖維網(wǎng)被拉伸.在針刺過程中，對纖維網(wǎng)最大的拉伸產(chǎn)生在前兩道針刺，特別是首道預針刺，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備為廣東汕頭三輝針刺機，第2臺和第4臺采用SDN-2-400型雙針板正刺機(第1臺為預針刺)，第3臺和第5臺采用SUN-2-400型雙針板倒刺針刺機，第6臺為單針板修面正刺機.應合理分配針刺密度并控制針刺深度，合理調(diào)整步進量，將經(jīng)過預針刺初步纏結(jié)的纖維網(wǎng)進一步針刺纏結(jié)，達到產(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布針方式和刺針的選用

針板的布針方式必須滿足生產(chǎn)工藝要求，即在生產(chǎn)線常用工藝條件下,針刺機的步進量不得產(chǎn)生明顯的橫向條紋，針刺機針跡在該步進量范圍內(nèi)可選用點要足夠多[5].

生產(chǎn)合成革基布時,三角刺針的選用十分關鍵.刺針選用最基本的原則是每一刺針所帶的纖維根數(shù)不宜過多，每根刺針的鉤齒深度應為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,預刺機、主針刺機和最后修針刺機的型號分別選用38號、40號和42號.

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，因這些設備主要通過公司內(nèi)部技改完成，所以不能列出具體型號)

4.3.1PVA的選型

PVA在含浸過程中需要在基布中的纖維周圍形成一層保護膜隔離層，在PU含浸之后的水洗過程中將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溶劑;具有良好的成膜性，可保證對纖維的保護;具有良好耐藥性，對弱酸和弱堿具有很強的耐性;具有優(yōu)良的耐油性，可確保PU含浸過程對PU不產(chǎn)生影響[6].

4.3.2PVA的溶解

PVA易溶于冷水中，由于溶解時容易產(chǎn)生塊狀物，所以要攪拌將其化開.攪拌機的轉(zhuǎn)速為90～110 r/min為宜，添加PVA的過程不宜過快，每分鐘的投料量不得超過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浸漬過程及定型整理

測定軋液率：將軋車壓力調(diào)至正常，把準備好的布樣浸水中，測得軋液率為100%～110%.根據(jù)上機實驗，本次軋液率為100%，確定PVA溶液的體積分數(shù)為4%，壓漿輥壓力為68.6 N，這樣基布浸漬烘干后的PVA含量應為8～10 g/m2.

經(jīng)過干濕度和軟硬度的對比，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)℃；相應的速度為8.5 m/min(軋水)，8.6 m/min(拉幅)，8.5 m/min(預縮)，烘筒1的速度為8.56 m/min，烘筒2的速度為8.54 m/min.

5　針刺革基布工藝對性能的影響

5.1針刺密度和針深對產(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)品就越堅實硬挺.必須選擇一個最佳針刺密度，即不能使密度過大造成牽伸困難，又不能使密度過小造成成纖網(wǎng)的意外牽伸.

針深是指刺針刺進纖維網(wǎng)的深度.當刺針規(guī)格一定時，針深大，刺動的纖維多，纖維之間纏結(jié)充分，產(chǎn)品強力提高，但針深必須適當.一般針深設計的順序由深而淺，如每根針的第一鉤能刺走70%左右的纖維，就說明針深設計是合理的.

5.2工藝參數(shù)的設計與實驗產(chǎn)品的測試

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對生產(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)，設計了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、刺針型號條件下進行產(chǎn)品上機實驗，對產(chǎn)品進行性能測試并將測試結(jié)果進行比較，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)品物性檢測方法及結(jié)果

產(chǎn)品物性檢測采用福建南紡責任有限公司的企業(yè)標準，即Q/FJNF 117—2014《針刺革基布檢測標準》[7]，按標準規(guī)定的實驗條件和步驟進行檢測，結(jié)果如表8所示.

表8　產(chǎn)品物性檢測結(jié)果

6　結(jié)論

(1)當針深不變時，針刺密度越大，產(chǎn)品定量越小.這是由于梳理機和鋪網(wǎng)機的工藝參數(shù)不變，喂入針刺機的纖網(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，由于在針刺過程中纖維之間互相鎖緊，針刺壓力使纖維網(wǎng)變形產(chǎn)生擴散，而纖維網(wǎng)在前進中又受到托網(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)當針深不變時，針刺密度越大，產(chǎn)品厚度越小.這是因為隨著針刺密度的增加，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.由于纖維纏結(jié)抱合力的增加，纖維受應力回彈到初始狀態(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，這時針刺密度的增加勢必導致纖維網(wǎng)中表層纖維損傷，故纖維變短、回彈性增強、纖維之間的束縛減弱，產(chǎn)品的厚度反而回升.

(3)當針密不變時，針深越大，產(chǎn)品的厚度越小.當針深增加時，針刺作用于纖維網(wǎng)的工作長度增加，同時作用于纖維網(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)當針深不變時，針刺密度越大，產(chǎn)品的頂破強力、拉伸斷裂強力和撕裂強力越大.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，產(chǎn)品的頂破強力、拉伸斷裂強力和撕裂強力也隨之增加.

(5) 當針密不變時，針深越大，產(chǎn)品的頂破強力、拉伸斷裂強力、撕裂強力越大.這是因為隨著針深的增加，纖維在垂直方向的束縛增加，織物的緊密度提高，產(chǎn)品的頂破強力、拉伸斷裂強力和撕裂強力增加.

(6)產(chǎn)品的橫向斷裂強力/撕裂強力大于縱向斷裂強力/撕裂強力.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)品的縱橫向強力.

(7)實驗及分析得出，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探討[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,2007，25(4)：25-29.

[2]楊友紅,殷保璞,靳向煜.合成革基布概述[J].非織造布,2007，15(5)：13-15.

[3]言宏元.非織造工藝學[M].北京：中國紡織出版社，2000：21.

[4]李靜.影響針刺PU合成革基布均勻度的因素分析[J].非織造布，2009，27(4)：16-17.

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

[6]劉亞文.PVA浸漬合成革基布的生產(chǎn)工藝探討[J].非織造布，2005，13(2)：13-14.

[7]葉盛慶，黎清芳，池宗能，等.Q/FJNF 117—2014針刺革基布檢測標準[S].南平：福建南紡責任有限公司，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