針刺復(fù)合材料新產(chǎn)品的開發(fā)

吳 銳 劉建政 陳繼智

(福建鑫華股份有限公司，晉江，362241)

1 針刺非織造材料發(fā)展?fàn)顩r

針刺工藝是最早實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的非織造工藝，具有使用原料廣泛、工藝靈活且流程短的特點。在非織造產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，針刺工藝作為一種纖網(wǎng)的加固手段被列為首選的工藝方案。中國非織造產(chǎn)業(yè)的針刺產(chǎn)品，尤其是合成革基布中的非織造革基布產(chǎn)品系列近年來趨向同質(zhì)化競爭，企業(yè)利潤空間被進(jìn)一步壓縮。目前革基布市場中針刺革基布和水刺革基布同質(zhì)化競爭情況雷同，主要靠薄利多銷維持運營。在市場疲軟的形勢下，如何在原有產(chǎn)品工藝條件基礎(chǔ)上創(chuàng)新研發(fā)，提升新產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)手段，實現(xiàn)產(chǎn)品附加值提升，爭取用產(chǎn)品的新功能性適應(yīng)市場新需要，是產(chǎn)業(yè)用紡織品生產(chǎn)商共同面對的課題。

2 針刺復(fù)合立體結(jié)構(gòu)材料研發(fā)實例

福建鑫華股份有限公司運用針刺加固工藝方式，采取不同材料的組合，開發(fā)了適應(yīng)更高要求的新型的針刺產(chǎn)品。這是一種全新的復(fù)合立體結(jié)構(gòu)非織造材料，因產(chǎn)品材料組成變化，因而具有特定的功能技術(shù)指標(biāo)。復(fù)合材料新產(chǎn)品具有傳統(tǒng)材料的性能，且可使其具有同等的功能性，因而可替代傳統(tǒng)產(chǎn)品。復(fù)合立體結(jié)構(gòu)材料的原材料組合方式可分為：①其他類別紡織產(chǎn)品與非織造產(chǎn)品組合;②同類產(chǎn)品差異化的立體組合;③功能性原材料與常規(guī)材料的組合。以新功能組合方式生產(chǎn)產(chǎn)品，可大大拓展原材料的選擇范圍。采用相同加工方式產(chǎn)出的產(chǎn)品，由于針刺復(fù)合立體結(jié)構(gòu)材料具有特殊的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品功能，在產(chǎn)品重要物性指標(biāo)(縱橫向斷裂強力、撕破強力等)方面比傳統(tǒng)產(chǎn)品優(yōu)異，凸顯了新加工方式生產(chǎn)的復(fù)合立體結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)勢。

面臨同質(zhì)化競爭劇烈的大市場環(huán)境，上述新產(chǎn)品的出現(xiàn)，可以其功能性突出而滿足下游產(chǎn)業(yè)對新材料的需求。

以晉江鞋企為例，晉江運動鞋產(chǎn)業(yè)經(jīng)過幾年的高速發(fā)展，面臨著產(chǎn)品去同質(zhì)、求創(chuàng)新、追求轉(zhuǎn)型變革時期。國內(nèi)主要的運動鞋一線品牌生產(chǎn)商結(jié)合人們在日常生活中新的發(fā)展需求，紛紛在休閑旅游產(chǎn)業(yè)用品上加大了研發(fā)力度。針對鞋企因用工成本的上升以及機械自動化連續(xù)生產(chǎn)所帶來的傳統(tǒng)材料不適應(yīng)性等問題，開展了針刺復(fù)合立體結(jié)構(gòu)材料的研發(fā)工作。例如，開發(fā)了高強高彈拉幫布、“云迪卡”革基布和“海絲之韻”復(fù)合面料等。

2.1 高強高彈拉幫布

在運動鞋生產(chǎn)流水線中，拉幫工序是運動鞋生產(chǎn)的重要工序之一，關(guān)系到鞋面與鞋底成形。傳統(tǒng)的中底材料是一種中底板與其他材料的復(fù)合體，拉幫工序的工藝對中底材料的厚度、強度、柔軟度、抗折牢度和材料面密度等主要指標(biāo)有一定的要求。傳統(tǒng)的中底材料由于厚度不足、柔韌度不夠往往采用中底與EVA復(fù)合的辦法解決。由于目前的運動鞋風(fēng)格正面臨轉(zhuǎn)型，向休閑化、輕便化發(fā)展，特別是對環(huán)保新型材料的追求(減少化學(xué)膠黏貼合)，因此傳統(tǒng)材料在滿足上述功能要求方面的矛盾越顯突出。

福建鑫華股份有限公司研發(fā)的高彈高強拉幫布是選擇專用機織布與非織造布合成針刺，一次成形制成的一種新型中底材料。該產(chǎn)品在材料面密度、拉伸強力、爆破強力、抗折牢度和透氣性等方面都比傳統(tǒng)材料優(yōu)異，見圖1。

圖1 傳統(tǒng)中底材料與高彈高強拉幫布性能對比

高彈高強拉幫布產(chǎn)品的實測指標(biāo)是：

面密度 (450±20)g/m2

斷裂強力 ≥900 N/5 cm

梯形撕裂強力 ≥450 N

爆破強力 ≥300 N/cm2

透氣量 ≥450 mm/s

目前該高彈高強拉幫布已在國內(nèi)某著名品牌鞋業(yè)全面應(yīng)用，且已通過其他同類鞋企的品牌產(chǎn)品各種形式的測試和鑒定。世界某著名品牌公司廣州辦事處也對該產(chǎn)品進(jìn)行了檢測，符合該公司的要求。因此，該高彈高強拉幫布的市場前景看好。

2.2 “云迪卡”革基布

合成革在鞋服產(chǎn)品、家紡產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛，已成為不可缺少的主要材料之一，而合成革產(chǎn)品的風(fēng)格和特性與革基布有直接的關(guān)系。革基布分機織革基布和非織造革基布(包括水刺革基布和針刺革基布)，其中如高剝離纖維革基布、超纖革基布等非織造革基布以其立體結(jié)構(gòu)特點和特殊的產(chǎn)品風(fēng)格，已對其在高端合成革產(chǎn)品領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了開發(fā)。非織造革基布布面的不同方向存在力學(xué)性能的差異，從而使合成革產(chǎn)品的橫縱向力學(xué)性能存在差異(橫縱向的斷裂強力比一般在1∶1.4以內(nèi))。合成革產(chǎn)品橫縱向斷裂強力比控制在1∶1.1以內(nèi)已成為高品質(zhì)合成革的基本追求，為實現(xiàn)這一目標(biāo)，首先是要研發(fā)橫縱向斷裂強力比在1∶1.1以內(nèi)的革基布。

福建鑫華股份有限公司研發(fā)的“云迪卡”革基布實現(xiàn)了革基布產(chǎn)品橫縱向斷裂強力比達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)(1∶1.1)的要求，產(chǎn)品可滿足生產(chǎn)球面革的物性要求?！霸频峡ā备锘际遣捎锰厥庖?guī)格設(shè)計的機織布與非織造布組合、特殊的針刺工藝加工，以一次性合成的方式將兩類材料復(fù)合生產(chǎn)出的產(chǎn)品。經(jīng)合成革生產(chǎn)商的實際生產(chǎn)應(yīng)用，產(chǎn)品完全符合革基布的物性指標(biāo)要求，超越傳統(tǒng)產(chǎn)品。目前“云迪卡”革基布已獲得韓國和中國臺灣地區(qū)制革廠商的認(rèn)可和青睞。

“云迪卡”革基布與常規(guī)革基布的斷裂強力比較見表1。

2.3 “海絲之韻”復(fù)合面料

在新型風(fēng)格的功能性紡織面料(針織布、機織布)的開發(fā)與成品設(shè)計中，普遍采用面料與襯布或其他材料黏合式貼合的方式，但貼合中使用的黏合劑會釋放有機物，達(dá)不到面料有關(guān)安全性方面相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。采用無醛或低醛的黏合劑或是尋求其他手段將面料與襯布或其他材料組合成一體是解決這一問題的途徑。

2014年福建鑫華股份有限公司研發(fā)的一種新型復(fù)合面料——“海絲之韻”面料，有效地解決了面料與非織造布的“無機黏合”問題。該面料充分運用了針織材料組織風(fēng)格(經(jīng)平組織、經(jīng)鏈組織)效果，利用了針織材料的色彩多樣性，通過針織面料和纖維材料的組合，應(yīng)用針刺工藝一次性成型方法生產(chǎn)。新型的具有立體結(jié)構(gòu)的“海絲之韻”面料很好地融合了針織產(chǎn)品風(fēng)格，用非織造的方式表現(xiàn)出材料的獨特性。由于生產(chǎn)過程屬于物理變化過程，加工時不添加任何有機物，因此具有較佳的環(huán)保性。同時，在非織造布選擇上可通過合理配棉，形成材料結(jié)構(gòu)色澤的多樣協(xié)調(diào)性。該產(chǎn)品目前在鞋服、箱包產(chǎn)品應(yīng)用廣泛。

3 針刺復(fù)合立體結(jié)構(gòu)材料技術(shù)指標(biāo)體系的建立

在針刺復(fù)合立體結(jié)構(gòu)材料研發(fā)過程中，同時建立了技術(shù)指標(biāo)體系。除了產(chǎn)品常規(guī)技術(shù)指標(biāo)(面密度、厚度、斷裂強力及斷裂伸長率、撕裂強力和頂破強力等)要求外，根據(jù)新產(chǎn)品的新物性和結(jié)合產(chǎn)品實際應(yīng)用中的新要求，運用新的檢測方法和手段，針對針刺復(fù)合立體結(jié)構(gòu)材料建立了完善匹配的新的技術(shù)指標(biāo)體系。例如，在“云迪卡”革基布產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)體系中，將對基布含浸滲透速率要求和材料厚度穩(wěn)定性要求，轉(zhuǎn)化成具體的“透氣量”和“厚度變化”技術(shù)指標(biāo)，并建立了檢測方法。

3.1 透氣量

在濕法合成革生產(chǎn)的革基布含浸工序中，樹脂在革基布中的滲透性直接影響產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率。在“云迪卡”革基布研發(fā)過程中，建立了透氣量的檢測方法，并將可測定的革基布透氣量指標(biāo)作為表征革基布滲透性的技術(shù)指標(biāo)。據(jù)實際生產(chǎn)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，對滲透性的要求可轉(zhuǎn)換為以透氣量＞750 mm/s作為技術(shù)指標(biāo)。通過調(diào)整革基布原料的配比和生產(chǎn)工藝，制得的“云迪卡”革基布的透氣量指標(biāo)優(yōu)良，可以達(dá)到780～800 mm/s。

合成革生產(chǎn)廠的生產(chǎn)線在使用"云迪卡"革基布后實際生產(chǎn)速度可提升10%～15%。

3.2 厚度變化

在合成革生產(chǎn)過程中，革基布可能因受到高溫高濕的影響，厚度會發(fā)生變化，從而影響合成革產(chǎn)品的質(zhì)量。為了確?！霸频峡ā备锘荚诤铣筛锷a(chǎn)中的尺寸穩(wěn)定性，將尺寸穩(wěn)定性的技術(shù)要求轉(zhuǎn)化成具體的“厚度變化”技術(shù)指標(biāo)，并建立了檢測方法。

“云迪卡”革基布的技術(shù)指標(biāo)要求是樣品在沸水中煮前和煮后的厚度變化≤0.03 mm。

檢測方法是在樣品上標(biāo)記并測試厚度，用沸水煮5 min，自然晾干后再測試標(biāo)記點厚度;對比煮前和煮后樣品厚度的變化，計算平均值和CV值。

4 針刺復(fù)合立體結(jié)構(gòu)材料展望

系列產(chǎn)品研發(fā)的實踐證明，針刺復(fù)合技術(shù)是生產(chǎn)立體結(jié)構(gòu)材料的一種可行的加工方式，是產(chǎn)品開發(fā)的有效手段，可綜合應(yīng)用在產(chǎn)業(yè)用紡織品的差別化和組合化產(chǎn)品的開發(fā)中。今后還將運用針刺復(fù)合立體結(jié)構(gòu)材料開發(fā)更多產(chǎn)品，主要有以下幾方面的設(shè)想：

(1)利用超細(xì)纖維與細(xì)旦纖維的合理組合，設(shè)計立體結(jié)構(gòu)材料，開發(fā)仿超纖革基布，填補高剝離纖維革基布和超纖革基布之間的市場空白。

(2)設(shè)計新型產(chǎn)業(yè)用立體結(jié)構(gòu)材料，用非織造布作為新的產(chǎn)業(yè)用產(chǎn)品磨料的載體基材，與黏合劑和不同粗細(xì)磨料結(jié)合，形成一種全新磨光材料。

(3)設(shè)計以不同線密度的纖維材料形成的梯度立體結(jié)構(gòu)，通過雙梳雙鋪、針刺復(fù)合形成正反兩面功能差異的立體結(jié)構(gòu)材料。

中國已是世界制造大國，但絕非是制造強國。新材料、新結(jié)構(gòu)、新產(chǎn)品的開發(fā)將是“十二五”乃至“十三五”期間我國的一個永恒主題。針刺復(fù)合立體結(jié)構(gòu)材料開發(fā)是實現(xiàn)產(chǎn)品功能化、結(jié)構(gòu)多樣化的較好手段，可為產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)人員提供新的想象空間，為產(chǎn)業(yè)用紡織品的應(yīng)用推廣提供新的理念，同時也為企業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品檔次提升、效益增值創(chuàng)造了新的空間。