李繼松,袁 霏,沈洋洋

(1.科德寶寶翎襯布(南通)有限公司,江蘇 南通 226000;2.南通職業(yè)大學(xué),江蘇 南通 226000)

隨著紡織印染行業(yè)的發(fā)展,襯布質(zhì)量對(duì)剝離強(qiáng)度的參數(shù)要求越來越高。傳統(tǒng)的加工設(shè)備材料和粘合條件已經(jīng)越來越接近參數(shù)要求的極限值。而加工過程控制、襯布的應(yīng)用條件控制以及如何保持襯布剝離強(qiáng)度在一個(gè)持續(xù)穩(wěn)定的水平值是當(dāng)下研究的重點(diǎn)。

通過剖析雙點(diǎn)襯布加工的必要流程,在工藝流程中找到影響剝離強(qiáng)度的關(guān)鍵因素[1]。圖1為滌綸長絲外衣襯布的加工工藝流程。滌綸坯布第一道進(jìn)行退漿預(yù)處理以及必要的高溫高壓染色;第二道進(jìn)行定型機(jī)的烘干整理,此過程中需添加必要的整理助劑,如拒水整理劑、柔軟劑及抗靜電劑等。拒水整理主要是對(duì)布面進(jìn)行一定程度的防水整理[2],主要是為了保證后道工藝雙點(diǎn)時(shí),漿料的點(diǎn)型能夠立挺在布面且不完全潤濕布面。根據(jù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求,一般整理拒水性能達(dá)到75分以上即能具備良好的漿點(diǎn)條件。但拒水性也不能太高,否則會(huì)造成漿點(diǎn)轉(zhuǎn)移時(shí)不能很好地浸潤底布,從而影響粘合牢度。

圖1 滌綸長絲外衣襯布的加工工藝流程圖

1 黏合襯布的底布整理要求

襯布的底布從坯布織造開始就需要嚴(yán)格控制工藝質(zhì)量。坯布紗線的捻度要小,一般采用單紗?？椢锉砻娼M織要疏松,這樣便于起絨以及雙點(diǎn)時(shí)熱熔膠的充分浸潤。坯布織物的經(jīng)緯密度要低,以獲得柔軟的手感,同時(shí)布面也要足夠平整無沾污,否則會(huì)影響粘合效果。纖維的表面性能和內(nèi)聚能密度均會(huì)影響熱熔膠對(duì)織物的粘合。臨界表面張力越大,越容易被浸潤,應(yīng)選用臨界表面張力較高的純棉或黏纖織物。特別是經(jīng)過樹脂整理以后,織物的臨界表面張力將有所下降,如果經(jīng)過有機(jī)硅油或其他低臨界表面張力的助劑處理,織物的臨界表面張力降低很明顯,會(huì)影響最終的粘合強(qiáng)力?？椢锏膬?nèi)聚能密度會(huì)影響熱熔膠向纖維內(nèi)部的擴(kuò)散。

按照粘合的擴(kuò)散理論,溶解度參數(shù)相近的兩相介質(zhì),可獲得較高的粘合強(qiáng)度。不同的纖維對(duì)同一種熱熔膠有不同的粘合強(qiáng)度[3]。通過試驗(yàn)得到結(jié)果,聚酰胺熱熔膠對(duì)不同纖維的粘合強(qiáng)度順序?yàn)?純棉>聚酰胺纖維>羊毛>腈綸>滌綸。

樹脂整理是對(duì)底布的化學(xué)防皺、防縮整理[4]。利用能與纖維羥基起鍵合反應(yīng)的雙官能團(tuán)有機(jī)化合物,在纖維分子長鏈間起交鏈反應(yīng),達(dá)到防皺、防縮和改善手感的效果。在整理過程中,通過軋輥料槽對(duì)底布加入助劑,并通過增加超喂量控制底布的伸度大小,同時(shí)整理烘干過程中還需要保持穩(wěn)定的落布門幅值,因?yàn)椴济娴钠秸葮O其重要,它將決定布面與網(wǎng)筒結(jié)合的間隙均勻度,影響漿點(diǎn)成型的飽滿度,進(jìn)而最終影響襯布剝離強(qiáng)度值。

2 剝離強(qiáng)度與刮刀材質(zhì)

普遍使用的金屬材質(zhì)刮刀,在生產(chǎn)過程中,流動(dòng)的漿料隨著網(wǎng)筒旋轉(zhuǎn)形成方向渦流,其本身會(huì)對(duì)刮刀面形成一個(gè)動(dòng)態(tài)線面壓力,整門幅壓力甚至接近70 kg,即便繼續(xù)施加兩側(cè)氣缸的壓力來補(bǔ)償刮刀的受力,還是很容易讓刮刀產(chǎn)生形變[5]。由于刮刀本身制作比較軟,兩側(cè)氣缸施加的壓力和網(wǎng)筒逆向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生阻力,使刮刀產(chǎn)生迂回扭曲形變,特別是刮刀的中間部分,會(huì)產(chǎn)生一定擾度。所以,在整個(gè)刮刀的橫線面上,刮刀容易產(chǎn)生波浪線狀態(tài),使得刮刀系統(tǒng)和網(wǎng)筒界面出現(xiàn)局部的不充分接觸,導(dǎo)致網(wǎng)筒透出的漿料會(huì)有局部的點(diǎn)型不均勻、不飽滿甚至拖拽不成型等問題,這將影響產(chǎn)品的剝離強(qiáng)度值。

為了減少刮刀和網(wǎng)筒之間的摩擦,選用塑料刮刀。塑料刮刀采用特氟龍材質(zhì)制作,具有一定的耐磨特性和潤滑性能,能夠很好地貼合到網(wǎng)筒面上。塑料刮刀能夠忍讓一定的摩擦度,不會(huì)加劇網(wǎng)筒的摩擦,避免產(chǎn)生鎳超標(biāo)。同時(shí)由于塑料刮刀偏硬質(zhì)地,可以承受相應(yīng)的不平衡壓力。從實(shí)際應(yīng)用結(jié)果看,塑料刮刀可以很均勻地將漿料點(diǎn)型滲入到布面,并有很好的均勻度。如圖2所示,網(wǎng)筒為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)行,內(nèi)部刮刀為固定模式,同時(shí)刮刀架還連接漿料供應(yīng)泵,均勻滲出漿料,刮刀和圓網(wǎng)緊密貼合。通過這樣的方法,會(huì)在如圖2所示位置形成漿料的楔形區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域,漿料會(huì)形成一定的反旋渦流,進(jìn)而形成對(duì)圓網(wǎng)和刮刀的壓力值,漿料就能夠透過圓網(wǎng)滲出點(diǎn)型并轉(zhuǎn)移至布面上。

圖2 漿點(diǎn)圓網(wǎng)和刮刀的工作原理圖

整個(gè)漿點(diǎn)單元是一個(gè)較為精密復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)構(gòu)件,漿料高度(漿料液位值)決定布面給漿量。液位測(cè)試器由探針和電子元件組成,可調(diào)節(jié)位置,保持圓網(wǎng)內(nèi)漿料高度的恒定。內(nèi)刮刀角度調(diào)節(jié):角度越小,給漿量越多;反之,角度越大,給漿量越少。漿料的黏度越低則越易流動(dòng),給漿量就越高。當(dāng)車速為20～40 m/min時(shí),采用低黏度漿料(黏度為2.0～3.5 Pa·s),當(dāng)車速較慢時(shí),低黏度漿料會(huì)造成印點(diǎn)模糊不清,需采用高黏度漿料(黏度為5.0～7.0 Pa·s)。這說明車速和黏度適度相互調(diào)節(jié),很大程度上決定布面漿點(diǎn)點(diǎn)型的形狀。

經(jīng)過圓網(wǎng)漿點(diǎn)之后,在布的表面形成拱起的固態(tài)點(diǎn)型,然后撒粉單元將PA 膠粉固著在漿點(diǎn)的表面,再經(jīng)過吹吸粉單元將縫隙多余的粉回收。這樣就形成如圖3所示的雙點(diǎn)模型,最后經(jīng)過烘房175 ℃左右焙烘,熱熔膠粉熔融成點(diǎn)面并浸潤在襯布的表面。

圖3 經(jīng)過漿點(diǎn)轉(zhuǎn)移后的布面點(diǎn)型

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)得知,使用金屬刮刀的點(diǎn)膠結(jié)果,布的表面不是很均勻,局部點(diǎn)膠的克重偏高,且可以明顯看出深淺差異,布面左中右的克重相差值在±5 g以上,底布的克重?zé)o偏差。從測(cè)試的剝離強(qiáng)度值來看,中位數(shù)在15 N/(5 cm)左右,且剝離強(qiáng)度值浮動(dòng)較大。使用塑料刮刀后,布面均勻度明顯改善,沒有漿料明暗的差異表現(xiàn),在線觀測(cè)布面漿點(diǎn)成型飽滿度良好,不漏點(diǎn),從手感上感覺點(diǎn)型也很飽滿凸起。依據(jù)稱重?cái)?shù)據(jù)結(jié)果看,克重均勻度提高了很多,布面左中右偏差值在±3 g左右,底布的克重?zé)o偏差。從測(cè)試的剝離強(qiáng)度值來看,中位數(shù)在22 N/(5 cm)。通過改善典型的飽滿度和均勻度,剝離強(qiáng)度得到了提高。

如圖4所示,克重與20 D 襯布的剝離強(qiáng)度因子關(guān)系,剝離強(qiáng)度的左中右的擬合曲線及參數(shù)是基本一致的,說明克重是剝離強(qiáng)度的一個(gè)影響因子。從克重的運(yùn)行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性來看,有一些數(shù)值超出偏差的范圍,缺少一定的穩(wěn)定性。而通過左中右多組數(shù)據(jù)的測(cè)算,剝離強(qiáng)度與克重存在穩(wěn)定的線性值關(guān)系,說明涂粉量的提升,剝離強(qiáng)度隨著涂粉量的增加而上升,但是上升也是有極限的,因?yàn)檫^高的涂量會(huì)影響到手感和滲料。

圖4 克重與剝離強(qiáng)度的因子關(guān)系

3 剝離強(qiáng)度與熱熔膠性能

剝離強(qiáng)度的大小同時(shí)也取決于漿點(diǎn)材料的選擇。使用PA 高聚物化學(xué)物質(zhì),分子鏈結(jié)構(gòu)能夠很好地形成氫共價(jià)鍵,是一種比較牢固的結(jié)構(gòu)形式。熱熔膠的粘合性能主要取決于聚合物的成分、聚合度、結(jié)晶度、主鏈上極性基團(tuán)的性能和所占的比例[6]。在根據(jù)聚合物的粘合性能選用熱熔膠時(shí),還要考慮聚合物本身的內(nèi)聚力和聚合物與織物之間粘附力的平衡[7]。如果聚合物的分子量增加,即聚合度增加,可以提高剝離強(qiáng)度。

從宏觀角度看,加工方法、涂點(diǎn)型的均勻性、漿點(diǎn)的轉(zhuǎn)移情況、膠粒的熔融狀態(tài)等,均會(huì)影響襯布最終的剝離強(qiáng)度[8]。從微觀角度看,漿點(diǎn)的幾何形狀和漿點(diǎn)的分布密度,熱熔膠的物理化學(xué)性能,如粘合性能、熱流動(dòng)性能、粉體性能、漿料流變性能等也是影響剝離強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。但是通過控制或提高膠粉及漿料的化學(xué)性能,需要研發(fā)人員具有足夠的相關(guān)專業(yè)知識(shí),還要與膠粉漿料的供應(yīng)商溝通交流,提高特定制作如PA膠粉的特殊性能,提高熔融指數(shù)和聚合能力,使膠粉充分融合面料和襯布。理想的剝離狀態(tài)是漿點(diǎn)和膠粉點(diǎn)分離,可以達(dá)到最大化的剝離強(qiáng)度值。

4 剝離強(qiáng)度與焙烘溫度

焙烘溫度對(duì)襯布的剝離強(qiáng)度也存在較大影響,同時(shí)也決定襯布的手感。如溫度太高,熱熔膠氧化或滲出底布,織物發(fā)黃,手感變硬,剝離強(qiáng)度也會(huì)降低。若溫度太低,熱熔膠不能完全浸潤織物,容易從底布表面脫落,形成漏點(diǎn)或掉粉,最終影響成品的剝離強(qiáng)度值。溫度適中,熱熔膠完全熔融并滲入織物1/3左右,粘合效果最好。經(jīng)過雙點(diǎn)烘箱焙烘時(shí),烘房內(nèi)布面溫度應(yīng)高于熱熔膠的熔點(diǎn)20～30 ℃,出烘箱后再經(jīng)過冷水滾筒充分冷卻,水溫通常應(yīng)低于15 ℃,可釋放膠粉反應(yīng)的熱能,從而避免布面的反面粘合。

如表1所示,通過Minitab的正交實(shí)驗(yàn),剝離強(qiáng)度與溫度關(guān)系存在Z值10.8,置信區(qū)間為(0.363 8,0.525 0),溫度的方差為2.567;而剝離強(qiáng)度與壓力、時(shí)間的實(shí)驗(yàn)正交也存在線性回歸方程,但Z值偏小,P值>0,且置信區(qū)間范圍很大。由此可以看出,溫度因素對(duì)剝離強(qiáng)度的影響較大,其次是時(shí)間和壓力。在實(shí)際生產(chǎn)工藝過程中,溫度受到車速、烘箱設(shè)備溫度的均勻度以及烘箱循環(huán)風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率的影響。

表1 關(guān)于剝離強(qiáng)度的正交實(shí)驗(yàn)

5 結(jié) 論

從整個(gè)試驗(yàn)結(jié)果看,襯布生產(chǎn)過程中,工藝參數(shù)的控制極其重要。剝離強(qiáng)度作為襯布產(chǎn)品的一個(gè)重要質(zhì)量參數(shù),從坯布的織造開始就必須考慮紡紗捻度及坯布的前處理工藝。在關(guān)鍵的雙點(diǎn)工藝過程中,通過數(shù)據(jù)驗(yàn)證,漿點(diǎn)單元加工網(wǎng)筒內(nèi)刮刀選用塑料特氟龍材質(zhì),可以與網(wǎng)筒面結(jié)合緊密,顯著改善布面雙點(diǎn)的均勻性,并且在運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)態(tài)阻力小,減少了網(wǎng)筒因受力過大而扭曲變形的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)結(jié)合漿料的黏度設(shè)定適合的加工車速和烘箱溫度值,可以在布面上調(diào)整產(chǎn)生飽滿立挺的漿點(diǎn)點(diǎn)型,這樣可以獲得最優(yōu)的襯布剝離強(qiáng)度值。