車用水刺布：發(fā)展正當(dāng)時(shí)

張蕓

水刺非織造布具有柔軟、懸垂性好、強(qiáng)度高、吸濕性好、不起毛、耐洗滌、無化學(xué)添加劑等特點(diǎn)，且外觀類似紡織品，水刺法已成為近年來非織造技術(shù)進(jìn)步最快的一種加工方法。水刺非織造布還可以與其他材料進(jìn)行復(fù)合加工，生產(chǎn)出“三明治”結(jié)構(gòu)的多用途新型復(fù)合材料，近年來在汽車工業(yè)中的應(yīng)用也越來越普遍，應(yīng)用水刺布成為當(dāng)前汽車內(nèi)飾材料的發(fā)展趨勢。根據(jù)使用部位的不同，汽車內(nèi)飾復(fù)合材料可分為頂蓬系列、遮陽板系列、立柱系列、門板系列、座椅系列等。

汽車內(nèi)飾用復(fù)合材料一般由織物與其他基材如聚氨酯泡沫等復(fù)合而成。早期的汽車內(nèi)飾面料以機(jī)織物為主，雖然強(qiáng)度大，但是斷裂伸長率和彈性較差，不能很好地適應(yīng)汽車內(nèi)飾的加工工藝要求。為了改善汽車內(nèi)飾的加工工藝，近年來針織面料以其良好的延伸性和彈性，在汽車內(nèi)飾用復(fù)合材料中的用量越來越大，但是其強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性相對較差。

水刺非織造布的出現(xiàn)，解決了機(jī)織物斷裂伸長率和彈性差的問題，也克服了針織物強(qiáng)度低、尺寸穩(wěn)定性差的問題，是替代傳統(tǒng)的針織物和機(jī)織物內(nèi)飾用復(fù)合材料的最佳選擇。由于汽車內(nèi)飾用復(fù)合材料每個(gè)系列的性能要求和加工工藝不同，對于復(fù)合底層的水刺非織造布的質(zhì)量要求也不盡相同。且來看頂蓬、遮陽板、立柱三個(gè)系列中復(fù)合用水刺非織造布的研制過程。

頂蓬系列復(fù)合用水刺非織造布

頂篷系列復(fù)合用水刺非織造布的定量要求比較輕，一般在50～70g/m2之間；厚度較薄，一般在0.3～0.45mm之間；縱橫向斷裂強(qiáng)度均要求大于100N，縱橫向的斷裂伸長率要求大于35%，同時(shí)要求水刺非織造布的布面均勻度好、表面平整、水刺纏結(jié)強(qiáng)度高。

具體的制備工藝流程為：聚酯短纖+粘膠短纖混合開松→梳理成網(wǎng)→交叉鋪網(wǎng)→多輥牽伸→水刺加固→烘干→卷取。最終產(chǎn)品的強(qiáng)度和布面平整度取決于水刺加固工藝，因此水刺工藝的控制至關(guān)重要。一般根據(jù)產(chǎn)品的定量設(shè)定水壓，同時(shí)根據(jù)布面情況設(shè)定好各水刺鼓之間的牽伸速度和張力，保證布面的平整度。為了保證產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性和干爽性能，水刺工藝結(jié)束后還要進(jìn)行烘干定型，一般根據(jù)生產(chǎn)車速及產(chǎn)品定量設(shè)定烘干溫度，使烘缸內(nèi)部保持熱平衡，保證產(chǎn)品完全烘干。

經(jīng)過多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)，由杭州路先非織造股份有限公司課題組開發(fā)出了定量為65g/m2的聚酯粘膠共混及55g/m2的全聚酯纖維頂篷系列復(fù)合用水刺非織造布產(chǎn)品，最終確定的制備工藝參數(shù)見表1。

由表2的測試結(jié)果可以看出，兩種頂篷系列復(fù)合用水刺非織造布的定量、厚度、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長率完全滿足要求，定量CV值遠(yuǎn)小于5%，說明產(chǎn)品的均勻性也非常好。從表4的測試結(jié)果還可以看出，全聚酯纖維水刺非織造布的斷裂伸長率大于聚酯/粘膠混合產(chǎn)品，因此，在生產(chǎn)過程中，可以根據(jù)不同斷裂伸長率的要求選擇不同配比的纖維原料。

遮陽板系列復(fù)合用水刺非織造布

遮陽板系列復(fù)合用水刺非織造布的定量比頂篷系列稍大一些，一般在120g/m2左右。這類產(chǎn)品對厚度要求不是很高，但是對產(chǎn)品的外觀質(zhì)量要求比較高。遮陽板系列復(fù)合用水刺非織造布的布面必須平整、纏結(jié)好、沒有水針痕，且要求鋪網(wǎng)均勻，沒有折疊痕跡。

具體的制備工藝流程如下：親水性聚酯短纖開松→梳理成網(wǎng)→交叉鋪網(wǎng)→多輥牽伸→水刺加固→烘干→卷取。為了保證布面的平整度，除了梳理工序盡可能使纖維單纖化、制得均勻度高的纖網(wǎng)外，水刺壓力的設(shè)置非常關(guān)鍵，一般要求水壓盡可能高一些，生產(chǎn)中還必須及時(shí)清洗水刺頭及針板，以減少水針痕的出現(xiàn)。同時(shí)要保證布面完全烘干，否則也會(huì)影響布面的平整度和光潔度。

經(jīng)過多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)，杭州路先課題組開發(fā)出了定量為120g/m2的親水性聚酯遮陽板系列復(fù)合用水刺非織造布產(chǎn)品，最終確定的制備工藝參數(shù)見表2。

由表4的測試結(jié)果可以看出，遮陽板系列復(fù)合水刺非織造布定量CV值為2.0%，說明隨著產(chǎn)品定量的增加，均勻性大大提高了。在水刺的過程中，由于采用的親水性聚酯纖維，對水針能量的吸收增大，隨著水壓的提高，產(chǎn)品的纏結(jié)度增大，斷裂強(qiáng)度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于頂篷系列復(fù)合用水刺非織造布。在生產(chǎn)過程中，由于最后一道水刺的水壓略有降低，起到了類似針刺中修面刺的效果，所以幾乎看不到水針痕，外觀質(zhì)量完全能滿足遮陽板復(fù)合材料的要求。

立柱系列復(fù)合用水刺非織造布

立柱系列復(fù)合用水刺非織造布的定量要求更大一些，一般在140g/m2左右；由于該產(chǎn)品使用在汽車立柱上，而立柱在加工時(shí)需要壓模彎曲，所以對水刺布的斷裂伸長率要求較高，縱向的斷裂伸長率要求大于26%，橫向的斷裂伸長率要求大于30%；同時(shí)也要求水刺非織造布的布面均勻度好，表面平整，無明顯水針痕。

水刺非織造布的斷裂伸長率首先受纖維原料的影響，目前只能采用聚酯纖維為原料，并且盡可能選用斷裂伸長大率一點(diǎn)的聚酯纖維。水刺非織造布的斷裂伸長率除了與原料有關(guān)外，還與生產(chǎn)工藝有一定的關(guān)系。從質(zhì)量要求上看，產(chǎn)品的斷裂伸長率橫向要求大于縱向，因此在鋪網(wǎng)的過程中，鋪網(wǎng)角度應(yīng)該適當(dāng)大一些，使纖維在縱向排列多一點(diǎn)，這樣理論上就能增加橫向斷裂伸長率。

在水刺過程中，為了保證縱向斷裂伸長率，要求各水刺頭之間牽伸越小越好，以保證纖網(wǎng)在水刺鼓之間不起皺為好。在保證布面纏結(jié)的前提下，水刺壓力也不需太高，尤其是第一個(gè)水刺壓力的設(shè)定至關(guān)重要：太高會(huì)使纖維纏結(jié)緊密，從而使斷裂伸長率下降。因此，根據(jù)布面情況及時(shí)調(diào)整各道水針壓力，是開發(fā)立柱系列復(fù)合用水刺非織造布的難點(diǎn)所在。

在后續(xù)的烘干及卷取過程中，在布面不起皺的情況下，張力也應(yīng)盡可能小一些，以進(jìn)一步保證產(chǎn)品的斷裂伸長率。經(jīng)過多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)，杭州路先課題組開發(fā)出了定量為140g/m2的聚酯纖維立柱系列復(fù)合用水刺非織造布產(chǎn)品，最終確定的制備工藝參數(shù)如表3所示。

由表6的測試結(jié)果可以看出，立柱系列復(fù)合水刺非織造布定量CV值為1.9%，產(chǎn)品的均勻性滿足了要求。但是，從產(chǎn)品的斷裂伸長率來看，其縱向斷裂伸長率大于指標(biāo)要求，而橫向斷裂伸長率剛剛夠，從多次測試結(jié)果來看，有時(shí)候橫向斷裂伸長率還達(dá)不到要求，這表明目前的制備工藝還不是很穩(wěn)定完善，還不能充分滿足產(chǎn)品對斷裂伸長率的需求。如何根據(jù)產(chǎn)品的測試結(jié)果來進(jìn)一步調(diào)整梳理和水刺工藝參數(shù)，在保證斷裂強(qiáng)度的情況下盡可能增大產(chǎn)品的縱橫向斷裂伸長率，并使工藝穩(wěn)定，是以后生產(chǎn)中繼續(xù)要解決的問題。

通過原料的選用、梳理成網(wǎng)和水刺加固工藝參數(shù)的優(yōu)化，我們開發(fā)出了頂篷、遮陽板和立柱系列復(fù)合用水刺非織造布，經(jīng)過性能測試，各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足汽車內(nèi)飾材料的要求。但是在制備及測試過程中也發(fā)現(xiàn)，與經(jīng)編布、聚氨酯泡沫等其他材料復(fù)合時(shí)，水刺布存在斷裂伸長率低的缺陷，這也成為了開發(fā)汽車內(nèi)飾用水刺非織造布的技術(shù)難點(diǎn)，也是制約水刺非織造布在汽車內(nèi)飾復(fù)合材料上使用的一個(gè)主要原因。此外，系列汽車內(nèi)飾復(fù)合用水刺非織造布的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與開發(fā)，不僅有助于汽車用紡織品與汽車工業(yè)同步發(fā)展，而且對我國當(dāng)前紡織工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整具有十分重要的指導(dǎo)意義，對未來汽車向節(jié)能、輕質(zhì)化、安全化、可回收發(fā)展創(chuàng)造了條件。