提高襯布剝離強度方法的研究

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,江蘇 南通 226000)

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

通過剖析雙點襯布加工的必要流程,在工藝流程中找到影響剝離強度的關鍵因素[1]。圖1為滌綸長絲外衣襯布的加工工藝流程。滌綸坯布第一道進行退漿預處理以及必要的高溫高壓染色;第二道進行定型機的烘干整理,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。拒水整理主要是對布面進行一定程度的防水整理[2],主要是為了保證后道工藝雙點時,漿料的點型能夠立挺在布面且不完全潤濕布面。根據測試標準要求,一般整理拒水性能達到75分以上即能具備良好的漿點條件。但拒水性也不能太高,否則會造成漿點轉移時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格控制工藝質量。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時熱熔膠的充分浸潤。坯布織物的經緯密度要低,以獲得柔軟的手感,同時布面也要足夠平整無沾污,否則會影響粘合效果。纖維的表面性能和內聚能密度均會影響熱熔膠對織物的粘合。臨界表面張力越大,越容易被浸潤,應選用臨界表面張力較高的純棉或黏纖織物。特別是經過樹脂整理以后,織物的臨界表面張力將有所下降,如果經過有機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,會影響最終的粘合強力?？椢锏膬染勰苊芏葧绊憻崛勰z向纖維內部的擴散。

按照粘合的擴散理論,溶解度參數相近的兩相介質,可獲得較高的粘合強度。不同的纖維對同一種熱熔膠有不同的粘合強度[3]。通過試驗得到結果,聚酰胺熱熔膠對不同纖維的粘合強度順序為:純棉>聚酰胺纖維>羊毛>腈綸>滌綸。

樹脂整理是對底布的化學防皺、防縮整理[4]。利用能與纖維羥基起鍵合反應的雙官能團有機化合物,在纖維分子長鏈間起交鏈反應,達到防皺、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,同時整理烘干過程中還需要保持穩(wěn)定的落布門幅值,因為布面的平整度極其重要,它將決定布面與網筒結合的間隙均勻度,影響漿點成型的飽滿度,進而最終影響襯布剝離強度值。

2 剝離強度與刮刀材質

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

為了減少刮刀和網筒之間的摩擦,選用塑料刮刀。塑料刮刀采用特氟龍材質制作,具有一定的耐磨特性和潤滑性能,能夠很好地貼合到網筒面上。塑料刮刀能夠忍讓一定的摩擦度,不會加劇網筒的摩擦,避免產生鎳超標。同時由于塑料刮刀偏硬質地,可以承受相應的不平衡壓力。從實際應用結果看,塑料刮刀可以很均勻地將漿料點型滲入到布面,并有很好的均勻度。如圖2所示,網筒為逆時針旋轉運行,內部刮刀為固定模式,同時刮刀架還連接漿料供應泵,均勻滲出漿料,刮刀和圓網緊密貼合。通過這樣的方法,會在如圖2所示位置形成漿料的楔形區(qū)域。在這個區(qū)域,漿料會形成一定的反旋渦流,進而形成對圓網和刮刀的壓力值,漿料就能夠透過圓網滲出點型并轉移至布面上。

圖2 漿點圓網和刮刀的工作原理圖

整個漿點單元是一個較為精密復雜的機械傳動構件,漿料高度(漿料液位值)決定布面給漿量。液位測試器由探針和電子元件組成,可調節(jié)位置,保持圓網內漿料高度的恒定。內刮刀角度調節(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,給漿量就越高。當車速為20～40 m/min時,采用低黏度漿料(黏度為2.0～3.5 Pa·s),當車速較慢時,低黏度漿料會造成印點模糊不清,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節(jié),很大程度上決定布面漿點點型的形狀。

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

圖3 經過漿點轉移后的布面點型

根據試驗數據得知,使用金屬刮刀的點膠結果,布的表面不是很均勻,局部點膠的克重偏高,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,底布的克重無偏差。從測試的剝離強度值來看,中位數在15 N/(5 cm)左右,且剝離強度值浮動較大。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,在線觀測布面漿點成型飽滿度良好,不漏點,從手感上感覺點型也很飽滿凸起。依據稱重數據結果看,克重均勻度提高了很多,布面左中右偏差值在±3 g左右,底布的克重無偏差。從測試的剝離強度值來看,中位數在22 N/(5 cm)。通過改善典型的飽滿度和均勻度,剝離強度得到了提高。

如圖4所示,克重與20 D 襯布的剝離強度因子關系,剝離強度的左中右的擬合曲線及參數是基本一致的,說明克重是剝離強度的一個影響因子。從克重的運行結構穩(wěn)定性來看,有一些數值超出偏差的范圍,缺少一定的穩(wěn)定性。而通過左中右多組數據的測算,剝離強度與克重存在穩(wěn)定的線性值關系,說明涂粉量的提升,剝離強度隨著涂粉量的增加而上升,但是上升也是有極限的,因為過高的涂量會影響到手感和滲料。

圖4 克重與剝離強度的因子關系

3 剝離強度與熱熔膠性能

剝離強度的大小同時也取決于漿點材料的選擇。使用PA 高聚物化學物質,分子鏈結構能夠很好地形成氫共價鍵,是一種比較牢固的結構形式。熱熔膠的粘合性能主要取決于聚合物的成分、聚合度、結晶度、主鏈上極性基團的性能和所占的比例[6]。在根據聚合物的粘合性能選用熱熔膠時,還要考慮聚合物本身的內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,可以提高剝離強度。

從宏觀角度看,加工方法、涂點型的均勻性、漿點的轉移情況、膠粒的熔融狀態(tài)等,均會影響襯布最終的剝離強度[8]。從微觀角度看,漿點的幾何形狀和漿點的分布密度,熱熔膠的物理化學性能,如粘合性能、熱流動性能、粉體性能、漿料流變性能等也是影響剝離強度的關鍵因素。但是通過控制或提高膠粉及漿料的化學性能,需要研發(fā)人員具有足夠的相關專業(yè)知識,還要與膠粉漿料的供應商溝通交流,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)是漿點和膠粉點分離,可以達到最大化的剝離強度值。

4 剝離強度與焙烘溫度

焙烘溫度對襯布的剝離強度也存在較大影響,同時也決定襯布的手感。如溫度太高,熱熔膠氧化或滲出底布,織物發(fā)黃,手感變硬,剝離強度也會降低。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,形成漏點或掉粉,最終影響成品的剝離強度值。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。經過雙點烘箱焙烘時,烘房內布面溫度應高于熱熔膠的熔點20～30 ℃,出烘箱后再經過冷水滾筒充分冷卻,水溫通常應低于15 ℃,可釋放膠粉反應的熱能,從而避免布面的反面粘合。

如表1所示,通過Minitab的正交實驗,剝離強度與溫度關系存在Z值10.8,置信區(qū)間為(0.363 8,0.525 0),溫度的方差為2.567;而剝離強度與壓力、時間的實驗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,溫度因素對剝離強度的影響較大,其次是時間和壓力。在實際生產工藝過程中,溫度受到車速、烘箱設備溫度的均勻度以及烘箱循環(huán)風機運行頻率的影響。

表1 關于剝離強度的正交實驗

5 結 論

從整個試驗結果看,襯布生產過程中,工藝參數的控制極其重要。剝離強度作為襯布產品的一個重要質量參數,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。在關鍵的雙點工藝過程中,通過數據驗證,漿點單元加工網筒內刮刀選用塑料特氟龍材質,可以與網筒面結合緊密,顯著改善布面雙點的均勻性,并且在運動過程中動態(tài)阻力小,減少了網筒因受力過大而扭曲變形的風險。同時結合漿料的黏度設定適合的加工車速和烘箱溫度值,可以在布面上調整產生飽滿立挺的漿點點型,這樣可以獲得最優(yōu)的襯布剝離強度值。