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針刺法起絨非織造布生產技術與產品應用

針刺法起絨非織造布生產技術與產品應用
汕頭三輝無紡機械廠有限公司 楊長輝

    針刺法是通過偏心運動機構帶動刺針往復上下運動,對經過梳理并按不同纖維取向鋪疊或氣流凝聚而成并具有一定厚度的纖網層進行穿刺,使纖維自身相互纏結,從而形成具有一定強度、密度、彈性、平整度等性能的三維骨架結構的材料,即針刺法非織造布。。
在傳統針刺機中,承托纖網的托網板上鉆有Φ3.5~6.5mm的孔眼,以利刺針的通過。刺針的鉤刺鉤住纖維,并牽帶周圍的纖維在通過托網板孔眼時,受到孔眼周圍板面的阻擋,從而形成纖維簇“銷釘”,有如無數支“銷釘”釘在纖網中而達到固結纖網的目的,如圖一所示。所以這種方法生產的產品存在“針結”和“板結”現象。托網板的孔眼越大則針結越明顯。在生產過程中若因牽伸過大或刺針對不準孔眼中心則會造成斷針現象,還會出現牽伸率大、針痕針跡明顯等產品質量問題。
 

 

 

    為了生產出具有接近機織布一樣的柔軟度和貼服性以及豐満的絨毛感的針刺法非織造材料, 必須解決由于托網板的缺陷而造成產品質量的問題,人們找到了采用毛刷代替托網板的途經,從而消除托網板孔眼存在的種種弊端。由于沒有有空隙的孔眼,托住纖網層的是由無數根Φ0.25mm左右尼龍絲組成的毛刷簾。當刺針的鉤刺帶著纖維穿入毛刷層時,刺針把毛刷絲擠開,刺針周圍的毛刷絲則把刺針周圍的纖維托住,只有鉤刺能鉤住的纖維才能進入毛刷絲里面,當刺針抽回時,被“夾住”在毛刷絲里面的纖維經過剝離之后,即形成絨毛的一面。針刺越深則絨毛越長。從圖二可以看出,毛刷外面的纖維層形成較小的纖維“銷釘”,而毛刷絲里面則是細散的絨毛,使用這種方法生產的產品具有手感柔軟、豐滿、貼服性好、強度高等特點,不存在牽伸與斷針現象。

 
 


一 針刺法起絨非織造布的應用
1 應用于汽車內飾材料方面
  由于針刺法起絨非織造布具有成本低、強度高、質量輕、吸音、保暖、減震等特點,還有較好的可塑性、穩定性、多功能性外觀等優良性能,因而非常適合用做于汽車內飾的頂蓬布、車內地毯、行李箱地毯等。
  近幾年,我國汽車產量以年增30~55%的速度遞增,形成高速發展的態勢,也帶動了一大批相關工業的快速發展。據預測,到2005年我國的轎車產量將到250~300萬輛,客車產量將達到110~120萬輛。按每輛轎車使用頂蓬布3.5~4.5平方米、車內地毯4~5平方米、行李箱地毯2~2.5平方米計,每年使用汽車內飾材料將達到5000萬平方米以上,約2萬噸。如果包括客車、面包車、載重汽車的用量則估計達4.5~5萬噸。
2 應用于鞋材與玩具方面
由于針刺法起絨非織造布還具有表面豐滿、保暖透氣、質地柔軟等特點,還可以應用于靴內襯、室內拖鞋、玩具飾布等。
3 其它方面
  經過調整生產工藝和選配原料,針刺法起絨非織造布還可以做手袋料、家用地毯、展覽會場地毯、會議桌臺布、電腦提花前起絨坯布、墻毯、工藝毯、仿呢料、高仿真毛皮等。起絨針刺機還可以用于高檔皮革基布的表面修飾,達到表面細膩無針痕、強度增加等目的。
二 針刺法起絨非織造布的生產技術
1 生產工藝流程 ↓油劑

  1. 坯布生產流程:纖維→開包機→ 粗開松機→ 混棉箱→ 精開松機→ 給棉機→ 梳理機→ 鋪網機 →預刺機→ 倒刺機→ 切邊卷取機→ 半成品。
  2. 起絨生產流程:發料機(放卷機) →絨毛針刺機(→燙光機)→卷取機→半成品。

↓發泡機

  1. 后整理生產流程:發料機(放卷機)→涂膠機→ 紅外線預烘+拉幅定型機→ 卷取機→ 成品。

2 針刺法起絨非織布對纖維原料特性的要求
    我們知道,組成針刺法非織造布的基本成分是纖維,并且主要是化學纖維,也可以是具有天然卷曲的天然纖維(如羊毛),因而非織造布的性能在很大程度上取決于纖維的性質。為了獲得質量優良、使用性能滿足要求而價格便宜的針刺法非織造布,必須根據開松、混和、給棉、梳理、針刺成型、起絨處理、背涂粘合、烘燥等設備的生產工藝條件,很有必要對纖維原料的特性,如纖度、纖長、強度、伸長、卷曲數、染油率、截面形狀、吸濕性、比電阻、比重、軟化點、熔點、阻燃性能、耐摩色牢度、耐光色牢度等進行全面的分析研究,使纖維的各種質量指標和物性指標適應生產條件的使用要求,達到纖維基本性能、生產工藝結構,產品質量、產品價格四個方面取得相互協調。

  1. 纖維的纖長和纖度

    起絨針刺法所使用的纖維長度宜選用較長的,一般在51mm以上。因為纖維越長則經過起絨后留在纖維層中的那一段纖維的接觸點增多,纖維間滑動阻力增大,使力傳遞更為有效,因而纖維間的抱合力增強,纖網的牽引拉力增大,成布的強力也增大,絨毛不易脫離。但過長的纖維,則造成難于開松混和,易生“蘿卜絲”,易繞打手,梳理時易纏繞羅拉,嚴重影響成網均勻度。生產汽車內飾材料的纖維宜選擇51~76mm。
起絨針刺法所使用的纖維纖度較粗,按產品風格的要求,一般在2.2dtex~110dtex。因為纖度越大則開松混和容易,分梳性能好,抗彎度和剛性增大,受壓回復性好。隨著抗彎強度要求和彈性的提高,則要選擇更粗的纖維,并提高纖網的克重。2.2~4.4dtex適用做汽車頂蓬布或鞋內襯、玩具飾布、禮品布、高仿真毛皮等。6.6dtex~9.9dtex適合做墻毯、工藝毯。11.1~18.8適用于汽車內飾發地毯。

  1. 強度和伸長

    在起絨針刺時,由于纖維的位移量大、針刺阻力大,因而要選擇纖維干態強度和伸長率大的纖維,不但纖維在開松梳理過程中不易斷裂,還能適應強的穿刺力。一般要求強度>30CN╱dtex,伸長>50%。

  1. 卷曲數和卷曲度

    纖維較多的卷曲,可以增加纖維之間的抱合力,使成網均勻,增加纖維之間的滑移阻力,使纖網易于牽伸輸送,減少針刺時纖維的相對滑移,因而纖維不易于斷裂,同時提高了起絨非織造布的均勻度和強度。一般選 用卷曲數4-6個/厘米。有些高彈性的地毯還要混用三維卷曲纖維。

  1. 染油率

    化學纖維特別是合成纖維上了油劑,可使纖維具有潤滑、柔軟、彈性的性能;可降低纖維表面的摩擦系數,減少電荷產生,易于開松梳理,使成網均勻;油劑所帶電荷與纖維因摩擦所生的電荷發生中和反應而降低靜電可增加纖維表面吸著水份能力,降低表面比電阻,使靜電易于逸散,從而減少或消除靜電效應。雖然作為針刺法所用的纖維只要少帶或不帶靜電,手感澀些有利于針刺成型,但作為針刺起絨法由于所用刺針的鉤刺易帶纖維且帶纖維量大,同時又考慮到有利于起絨,因而要求纖維的染油率比一般用途的要增加一倍。在進混棉箱前的風管中要增加油劑噴霧裝置,按不同風格的產品,對纖維追加2~5%的油劑 (濃度3~5%)。

  1. 纖維的截面形狀

   在化學纖維中,纖維的表面積按三葉形、三角形、中空狀形、扁圓形,圓形、扁帶形、四角星形、五角星形、六角星形、八角星形的順序而逐漸增加。同樣纖度的纖維由于截面形狀不同,其表面積也不同,而纖維表面積的增加,則會使纖維的接觸面積增加,均勻度得到改善。纖維截面形狀與非織造布的抗彎強度和彈性的關系是三角形最高,多角形次之,圓形再次之,橢圓形最差。此外,同形纖維具有合群傾向現象,易結成串狀或鏈狀纖維束,固而宜選用不同截面的纖維,以利提高纖維的均勻分布和混和效果。一般生產地毯宜選用圓形纖維或三角形截面纖維,生產頂蓬布、鞋內襯、玩具飾布、手袋料宜選用圓形纖維。

  1. 纖維的其它物性指標

    纖維的吸濕性差、比電阻大,則在梳理過程靜電積聚現象嚴重。纖維的比重與其覆蓋面積成正比,一般宜選用比重小的纖維。要根據纖維的軟化點、熔點、熱收縮率來確定燙光機的加熱溫度與接觸時間,以及燥干定型時的熱風溫度和烘燥時間。一般受熱溫度控制在纖維的軟化點以下20-100℃左右,視不同纖維而定。溫度過低則收縮不夠或烘不干,溫度過高則纖維收縮強烈,而造成絨毛縮短和幅寬縮窄。對于汽車內飾用的纖維還要考慮其阻燃性、耐光色牢度等是否符合使用要求 。
一般地,在生產汽車地毯或家用地毯時,宜選擇同纖度或不同纖度的滌淪、丙綸、尼綸或它們混合生產,在生產汽車頂蓬布,靴 內襯,玩具飾布、手袋料時宜選擇同纖度的滌淪、丙綸、尼綸、羊毛或混合生產。
    隨著人們生活水平的提高,對汽車內飾的環境要求也越來越高,因而對汽車內飾纖維提出了更多功能和更高質量的要求,如使用負離子纖維可消除車內異味等有害氣體,使車內有清新空氣;使用異形截面和中空微孔這些會“呼吸”的纖維,可以保持平衡車內濕度,以保持車內清潔、舒適的環境;使用抗紫外線纖維,可以減少紫外線對人體的照射,降低車內的溫度;使用限氧指數30以上的阻燃纖維可以達到防火要求。
3、針刺法起絨非織造布的生產工藝技術
(1)毛刷簾開動之前,必須使針梁處于“上死點”位置,讓刺針縮回到剝網板上面,以免拉彎刺針。如圖三。

 
 


(2)經過預刺后的坯布,必須把毛邊切去,使邊緣整齊,一般控制坯布的邊緣比針板有針部分寬1cm,否則細毛絨嵌在毛刷上不易清除干凈,容易損傷毛刷。如圖四。 


 


(3)每隔8小時清理毛刷和剝網板上的積灰,以防纖維碎屑嵌在毛刷絲里造成毛刷絲分布不均與損壞毛刷。
(4)合理選擇預刺機的刺針并控制好針刺密度。預刺機使用小號數、鉤刺深的刺針,會造成坯布針結明顯、表面粗糙,經過起絨后,絨毛長短不均。預刺機的針刺密度太低會使產品密度下降、拉力差;而預刺機的針刺密度太高,則難以產生絨面或條紋,針刺阻力加大,毛刷易倒下。生產地毯視具體情況一般在70-120c/cm2
(5)隨著使用時間的增加,叉型針的開口會變大,這樣會增加帶纖量、穿針阻力增加,并會損壞毛刷。隨著使用時間的增加,冠狀針的鉤刺會磨損,這樣會降低帶纖量而影響起絨效果。
(6)控制好出料壓輥的速度,使起絨非織造布的剝離點控制在毛刷簾剛要打開前,一般在主動輥最低點處。如圖五 


 


(7)一般采用背面上膠法或背面噴灑法上膠。如果纖維中混有一部分低熔點的雙組份纖維(如ES,4080),經過燙光之后,則可以達到背面上膠法相似的效果。
(8)經過水洗、表面割毛、刷毛或熱處理等方法可獲得別具一格的表面效果。
三、SVN-Ⅱ-250絨毛針刺機的技術特征
    參考國外絨毛針刺機的先進技術,結合自己制造高速針刺機的優勢和國內材料及加工技術水平的實際情況,通過近二年的研發,汕頭三輝無紡機械廠有限公司終于制造出一臺具有諸多領先技術優勢的SVN-Ⅱ-250絨毛針刺機。
1、秉承汕頭三輝無紡機械廠傳統針刺機不漏油、不晃動、振動微、噪音低、發熱小、高速等特點。無須特殊地基要求。
2、毛刷采用進口杜邦尼龍絲,具有刷面平整、均勻、耐磨、彈性好、耐沖刺、壽命長等特點。
3、采用獨特設計,使毛刷表面在運行過程中始終處于一個平面上,保證所起絨毛長度與不同圖案的一致性。
4、出料壓輥的間隙和握持力可調,有數字顯示。
5、自動變更在轉換叉型針與冠狀針時的基準參數,免去人工換算之煩惱,保證生產工藝參數的準確性。
6、除雜輥與毛刷簾之間、清潔輥與除雜輥之間均有安全裝置,防止損壞毛刷。
7、基布出口側有安全防護與停車裝置,防止除雜輥的角釘刺破基布,造成故障。
8、采用PLC和觸摸屏對所有生產工藝進行自動化顯示與控制。
9、自主開發國內首創的氣囊夾緊針板裝置,裝卸針板迅速容易,同型針板具有互換性。見圖五。
10、開發出具有國際領先技術的同點清潔裝置,并且清潔深度可隨意調整并有數字顯示及控制。
11、自主開發國際首創的對坯布運行狀態進行實時監控的裝置。
12、通過工藝調整,既能生產絨面產品,也能生產其它圖案效果的產品,一機多用。
四 展望和結論
    縱觀目前針刺法非織造布市場的形勢,皮革基布市場已走下坡路,竟爭激烈、利潤微薄。超纖皮基布市場也是竟爭強烈、原料漲價、成品降價、,利潤空間縮小。除了過濾材料市場還有潛力外,就算汽車內飾材料市場了。我國汽車工業還將持續穩定發展,因此汽車內飾材料的需求會越來越大,市場前景光明。目前國內生產的絨毛針刺機,只能生產單一的絨面產品,嚴重制約在汽車內飾市場的發展空間。汕頭三輝無紡機械廠研制的SVN-Ⅱ-250絨毛針刺機不但能生產絨面產品,應用于汽車內飾的頂蓬布、鞋內襯、玩具飾布、仿呢料、高仿真毛皮、手袋料等,還可以生產其它圖案的產品,應用于汽車內飾的車內地毯、行李箱地毯、家用地毯,達到一機多能兼有絨毛針刺機和條紋針刺機的功能,降低了使用廠家的投資成本。


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