人造革/合成革材料及工艺学(第二版)
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第二章 主要原辅材料

2.1 基布

人造革、合成革是在基布上涂覆、浸渍树脂或贴合薄膜再经后整理而制成。基布作为人造革、合成革产品的基本组成之一,基布材料、基布结构、纤维密度等都会对人造革、合成革的手感、外观及物理性能等产生直接的影响。为保证人造革、合成革的产品质量,对基布一般有如下几方面的要求:

①基布表面必须平整,无线头、疙瘩,无孔洞和折扭等疵病,厚度均匀一致。

②基布接头处必须牢固,并保持平整。

③基布必须符合相应的标准要求。

④基布要能经受住人造革、合成革生产时较高的加工温度(最高须220℃)。

⑤若是织物须保证经纬方向强度接近,若是无纺布,必须保证纵横方向强度一致。

2.1.1 基布分类

人造革、合成革基布可分为机织布、针织布、非织造布三大类。

(1)机织布

相互垂直排列的两个系统的纱线,在织机上按一定规律交织而成的制品,称为机织物,简称织物。平行于布边方向的纱线称为经纱,与布边垂直横向排列的纱线为纬纱,经纬纱线互相交织的点称为组织点。经线浮于纬线之上的交织点为经组织点,纬线浮于经线之上的交织点为纬组织点。经纬纱线的原料、粗细、密度配置和相互交错沉浮等情况都是影响织物结构的重要参数。

机织布主要以纯棉、涤绵混纺、涤粘混纺为主要原料,织物具有良好的尺寸稳定性,机械强度高,该类织物基布的人造革坚固、挺括,主要用于鞋革、装饰用革、服装革及箱包革等。

①平纹织物 平纹织物是由经纬纱一上一下相间交织而成的,每隔一根纱线即进行一次经纱、纬纱交织,由两根经纱和两根纬纱交织组成一个组织循环(图2-1),平纹织物无正反面的区别。平纹织布的特点是布面平坦、耐磨、挺括、布身硬,但缺乏弹性和光泽,花纹较单调。

常见的平纹织物有平布(经密度与纬密度相等或接近)、府绸 [经密度与纬密度之比为(1.8~2.2)∶1]和帆布(经纬纱均用多股线)等。

图2-1 平纹织物

(a)组织图(b)结构图(c)切面图

②斜纹织物 斜纹机织布在织造时,经线和纬线每隔两根或三根,甚至四根纱再进行一次交织,经(或纬)组织点连续而形成斜向的纹路,在织物表面呈现对角线状态(图2-2)。相对于平纹织物,斜纹织物更加紧密、厚实,弹性好,布面富有光泽,手感比较柔软,但强度、耐磨不如平纹织物。常见的斜纹织物有斜纹布、卡其布、华达呢等。

图2-2 斜纹织物

(a)组织图(b)结构图(c)切面图

③缎纹织物 缎纹织物是将数根经纱或纬纱与数根纬纱或经纱交织,形成一些独立而互不连续的经(纬)组织点(图2-3)。缎纹织物光泽最强,手感最柔软,但强度最低。缎纹织物正反面区别明显,正面特别光滑富有光泽,反面则粗糙无光。常见的缎纹织物有直贡和横贡。

④起毛布 起毛是利用钢针或刺果钩刺与织物运行的相对速度不同,将织物表面均匀地拉出一层绒毛。起毛布多是将机织布的经纱起毛,具有松厚柔软、保暖性强、织纹隐蔽、花形柔和等特点。起毛布多用于聚氨酯合成革。

(2)针织布

针织是将纱线弯曲成线圈并相互串套而形成织物的一种方法,所形成的织物叫针织布,线圈是该类织物的最小单元。按编织工艺和机器特点的不同,针织物可分为经编针织物和纬编针织物(图2-4)。

图2-3 缎纹织物

(a)组织图(b)结构图(c)切面图

图2-4 针织物

(a)纬编 (b)经编

经编针织布是在经向喂入针织机工作针上.使纱线按顺序弯曲成圈,相互串套而成。特点是每一横列由许多根纱线构成,每根纱线在一横列中只形成线圈。经编针织布主要应用在PU干法产品上,目前也有少量用于湿法涂层上,制作高档服装革和装饰革。

纬编针织布是将纱线内纬向喂入针织机工作针上,使纱线按顺序弯曲并相互串套而成。特点是在织物的每一横列中均由一根或一组纱线构成。纬编针织布一般应用在PVC产品上。

针织布多采用棉、黏胶、涤纶及锦纶等纤维。在针织物中,由于每个线圈是一根或一组纱线构成的,因此当织物受到纵向拉力伸长时,线圈可由弯曲状态逐渐伸长,使长度增加、宽度减小。在不同的拉力方向上,线圈的长度、宽度可以相互转换。因此,在平面的任何方向上,它都具有很大的延伸变形性。又因为该类织物是由线圈组成的,故它的孔隙较大,具有良好的透气性。除此之外,针织物还具有很好的弹性、柔软性和保持制品形状的能力,且抗多次弯曲变形能力好,因此常用在人造革、合成革基布中,主要用于柔软和有宽松感的服装革、手套革、鞋里革、汽车革和沙发革等。针织布由于变形量大,不适合直接涂层,多用于转移涂层法上。纬编针织布一般应用在PVC产品上,经编针织布不但应用在PU干法产品上,而且开始应用到湿法涂层上,制作高档服装革和装饰革。

(3)非织造布(无纺布)

非织造布又称非织布、非织造织物、无纺织布、无纺织物或无纺布。按GB/T 5709—1997的定义,非织造布是定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合或黏合,或者这些方法的组合而相互结合制成片状物、纤网或絮垫(不包括纸、机织物、针织物、簇绒织物、带有缝编纱线的缝编织物以及湿法缩绒的毡织物),所用的纤维包括天然纤维或化学纤维,可以是短纤维、长丝或直接形成的纤维状物。非织造布的内部结构呈三维分布,与天然皮革的底层网状组织相符,使合成革的内部结构达到了逼真境界,与普通合成革相比,强力更高,弹性更好,更加耐折,服用更加舒适。

对于合成革用非织造基布应满足如下几方面的要求:

①在组织结构方面,要求非织造基布具有致密的三维立体结构,纤网中的纤维要呈无序排列,纤维间相互紧密缠绕,结构均匀。

②在性能方面,基布要具备透气、透湿、强度高的特点,具有优良的柔软性、悬垂性、耐磨性和吸湿性。

③在外观和手感方面,要求基布表面平滑,无纵横向或斜向的针迹和孔眼。

④密度均匀一致,无过密或过松现象。

合成革非织造基布所用纤维,最常用的是普通涤纶和锦纶,还混入一些黏胶纤维。对质量及性能要求较高的服装用合成革来讲,主要是应用高收缩涤纶。合成革用非织造布的物理机械性能要求见表2-1。

表2-1 合成革用非织造布的物理机械性能要求

非织造布生产的一般过程为:纤维准备→纤维成网→加固→烘燥→后整理→卷装。其中最重要的是成网和加固。成网是将纤维形成松散的网状结构材料(纤网)的工序,主要方法可见表2-2。加固是指采用一定的方法使蓬松而无强度的疏松纤维网形成具有一定强度、性能和符合使用要求的无纺布的过程,可分为机械加固、化学黏合和热黏合三类,对于合成革基布用非织造布,主要采用机械加固法中的针刺加固和水刺加固。

表2-2 非织造布的成网方法

续表

图2-5 针刺加固原理

1—纤网 2—刺针 3—托网板 4—剥网板

①针刺法 针刺法是用带刺的刺针对纤网进行反复穿刺,使蓬松纤网中的部分纤维上下相互缠结而达到加固的目的,在加固的同时使纤网压缩,形成一定厚度的无纺布,如图2-5所示。针刺法不用纱线,全靠纤维与纤维间的相互抱合而得到强力。针刺法原理和工艺流程简单,适宜生产厚型产品,具有通透性好、机械性能优良等特点,但普通针刺产品有比较明显的针孔,手感差,纤维损伤严重。用于聚氨酯合成革时,多采用锦纶、涤纶纤维。单位面积质量一般为150~500g/m2,主要用于鞋面革产品。

密度是指单位体积的非织造布质量,密度高的基布手感柔韧、撕裂强度高。随着合成革生产的发展,普通针刺产品在手感和密度上不能满足高档人造革的要求,其主要原因是普通针刺基布的密度为0.18~0.23g/cm3,而要达到仿真的手感和弹性,基布的密度必须大于0.25 g/cm3。虽然普通针刺产品通过增加针刺密度和轧光整理也可使密度达到0.25 g/cm3以上,但存在纤维损伤、特性指标下降、手感变硬等严重缺陷。高密度针刺布在涂覆聚氨酯树脂时,会减少涂层剂的吸入量,节约大量成本,同时又保证最终产品优良的机械物理性能,广泛应用于高档鞋面革、运动鞋和球革。高密度针刺合成革基布主要是在原有纤维中加入部分高收缩涤纶,高收缩涤纶受热(蒸汽、热水)后会在长度方向上急剧收缩,加之在基布中呈三维立体结构,因此会显著增大基布的密度。

②水刺法 水刺加固技术是用极细的高压高速微细水流对纤网进行喷射,在水力的作用下使纤网中的纤维发生位移、穿插、缠结、抱合,达到加固的目的。水刺非织造布的优点是密度高、表面平整,手感、悬垂性好,外观与性能更能接近传统纺织品(克服了化学黏合非织造布的手感硬挺,而针刺法只能生产中厚型产品),而且弹性好、剥离强度高。但水刺非织造布如果不经过浸渍或不经过喷洒少量黏合剂的进一步加固,强力就不高,弹性回复性也较差。

水刺合成革基布在PVC人造革方面已较多地应用于压延法及转移涂层法PVC人造革中,其产品主要为鞋革及箱包革等。而在PU革中,则广泛应用于鞋里革、服装革(表2-3)等方面。高密度水刺合成革基布主要用于鞋革和球革(表2-4)。

表2-3 水刺服装革技术指标要求

表2-4 高密度水刺合成革基布

2.1.2 基布的选择

合成革基布的选择主要是依据基布特点、革的类型和用途来进行的,基布特点在上节已有详细论述,不再复赘。

(1)不同革的基布选择

①PVC革 聚氯乙烯人造革的基布有针织布、机织布以及非织造布。针织布通常是圆筒平针织物,以棉纱为主,也有涤棉混纺纱的,单位面积质量为60~300g/m2,使用最多的是110~150g/m2,多用于服装革。机织布主要用作箱包和鞋面革,一般用斜纹棉布、缎纹棉布或帆布,单位面积质量为270~400g/m2

②干法PU革 干法PU人造革的基布中,起毛机织布的用量最大,其规格要求见表2-5。除此之外,还有非织造布,以其为基布制成的人造革大都用于制作鞋面、鞋衬里、制球、制带等,而针织布应用很少。

表2-5 干法PU革用起毛布要求

③湿法PU革 湿法PU革主要使用非织造布和起毛布。

作为湿式合成革用的非织造基布有着特殊的要求。由于湿式合成革生产工艺流程长,一般在130m以上,基布在整条生产工艺流程中所承受的拉力很大,因此要求基布要有一定的强力并同时要求经纬向强力比不能太大,一般要小于1∶2。

起毛布则应尽量做到绒毛密度大、分布匀、长度齐。此外,若起毛布脱脂差、亲水性差会引起贝斯表面的大量针孔甚至脱层。使用双面起毛布时,要求背面的毛要长而正面的毛要短。其规格可参见表2-6。

表2-6 湿法PU革用起毛布规格

(2)用途

基布的用途主要有以下几种。

①鞋面革用基布 通常,鞋面革用基布在性能上要求最为严格,这是由于鞋面革在使用中必须承受较高的永久变形,才能适应制鞋工艺和人体脚部在穿着过程中的膨胀、收缩变形需要。例如鞋用革用基布的经、纬线的伸长率均应大于10%,以满足鞋楦成形和穿着中的频繁弯曲变形,提高制品的使用寿命。

②鞋里革和鞋垫革用基布 作为鞋里革和鞋垫革用基布,由于它们直接与人体脚部皮肤接触,虽然对它的表面要求不十分严格,但却要求它必须具备优异的柔顺性和耐磨性。根据实验发现,在正常的情况下,鞋里革的损坏程度要比鞋面革高出约30%。由于鞋里革处于封闭的穿着外境,故也要求它们必须具备优异的吸湿和透湿性能,应选用吸湿性能优良的纤维材料。吸湿性能较好的纤维品种是黏胶纤维、棉纤维、维纶、锦纶等。其中,黏胶纤维的吸湿性能最好,但它容易缩水,故主要用于水刺无纺布类的基布中。虽然涤纶的吸湿性很差,但它的强度高,价格低,在机织布和非织造布类的基布中,还是经常被选用的纤维。与鞋面革一样,一般选择较厚的基布以满足机械性能的要求。

③服装革用基布 对于服装革用基布,要求应具有一定的机械强度(低于鞋革),但伸长率要大并且质地柔软,手感要优良,并应具备足够大的吸湿性和透气性,同时还要求有防霉性。服装用合成革的基布主要使用针织布、非织造布类基布,要求较薄。

④包用革 介于鞋革和服装革之间。

2.1.3 前处理

用于人造革、合成革的基布,在使用前均须进行预处理。根据产品使用目的及基布的品种不同,其加工处理方法不同。基本预处理加工内容如下:

(1)清除杂质

基布纤维及其加工过程中,可能沾混杂质、污物;化学纤维经纱上浆时,附着某些油剂等,这些物质都将会影响涂层与基布之间的结合力。为此,在基布的预处理过程中,必须首先采用退浆、去油、精炼、漂洗等方式,将杂质、油污等清除干净。

(2)缩水处理

许多纤维性基布遇水后会出现缩水现象。为防止人造革、合成革在制备和使用中出现因基布收缩造成合成革折皱等现象,基布必须经过浸水、拉幅、定型等预处理。

(3)染色处理

有时为了适应合成革用途的需要,要对基布进行染色处理,以便使基布的颜色与面层涂料颜色协调一致,同时要求这种基布染色还应在受到光照和潮湿的作用下不产生掉色、变色现象。

(4)打磨、拉毛

聚氨酯合成革用基布使用前还需进行打磨、拉毛处理。拉毛长度对聚氨酯合成革产品的黏结强度和手感柔软度有着直接的影响。拉毛的目的是使黏合剂能渗透到深处,从而达到聚氨酯涂层均匀、黏合良好、手感柔软的目的。为保证聚氨酯涂层的表面均匀平滑,要求基布拉毛产生的绒毛具有相近的等长度,并应使用梳子将绒毛梳理成相同的倾斜角度。