水刺法非织造布在人造革中的运用分析

张伍平

（福建福能南纺卫生材料有限公司，福建 南平 353000）

在人造革的生产过程中，基材的各项指标，对人造革技术质量具有非常大的影响。当前，我国主要运用机织布、针织布、针刺非织造布、水刺非织造布等作为人造革基材。基材中的水刺非织造布技术相比于其他非织造布技术起步较晚，发展时间较短，但性能具有显著优势，且仿真性较高，总体而言，水刺非织造布具有巨大的开发潜力，目前已经被广泛应用于各类人造革行业。

水刺法又称水力喷射法、射流喷网法，是第三代非织造布加工工艺，是利用高速高压水流对纤网冲击，使纤维相互缠结抱合而达到加固纤网的目的。

水刺非织造布具有非常强的吸水效果，并且透气性好，质地柔软、坚韧，有悬垂性，在实际应用中不需要粘合剂进行加固，制作出的成品与传统纺织品非常接近[1]。具有这些优点的水刺非织造布，虽然出现时间较短，但是凭借其优越的性能，已经成为发展速度最迅猛的非织造布工艺之一。近年来，无论是产品、工艺，还是相关的制作设备，都得到了十分显著地发展。水刺非织造布的用途十分广泛，不仅可以应用于人造革行业中，还能应用于医用帘、手术服、手术口罩、伤口敷料等医用行业中。

合成革对基布的要求较高，要生产出符合要求的基布，就必须对从选择原料开始到成品的整个生产过程进行有针对性的分析，找出影响水刺基布质量的因素并逐一进行控制。由于本文是针对水刺设备及突出水刺特色而言，故只着重讨论原料、加工工艺及设备对水刺基布质量的影响，以及为了满足合成革基布的要求所采取的解决办法。

2.1 原料的选择及配比

纤维的选择和合理的配比至关重要，是保证合成革基布具有较好的物理机械性能及表面光洁度、柔软性、弹性、密度、上染性能的先决条件。目前制造基布的主要纤维有涤纶、锦纶、粘胶、超细纤维，其主要性能见表1。

表1 几种纤维的主要特性

涤纶具有较高的强力及刚挺性，而且粘胶刚挺性能很好，上染性能佳，强力较低；
锦纶弹性及柔软性佳，强力好；
超细纤维可以提供较好的强力、柔性及基布表面密度。另外，纤维的软硬度、截面形状也是选择原料时需要考虑的因素。生产厂家可根据客户对基布性能（强力、透气性、柔软性、刚挺度、密度、拒水性、弹性等）的不同要求，选择原料及原料的不同配比。

2.2 梳理及铺网

2.2.1 梳理铺网的克重、铺网层数、牵伸倍数对水刺基布物性指标的影响

由表2可知，全涤水刺革基布的MD方向、CD方向的断裂强力和撕裂强力均随克重的增加而增大，故良好的水刺革基布需要保证具有一定的克重。

表2 不同克重的物性指标对比表

由表3可知，在一定范围内，水刺革基布的断裂强力随铺网层数的增加而增加，其断裂伸长率却随层数的增加而下降，这主要是由于在其他参数不变的情况下，增加铺网层数，就会使排列在MD方向和CD方向的纤维都有所增加，因而出现这样的结果。

表3 铺网层数对基布拉伸性能的影响

由表4可知，牵伸倍数越大，取向为MD方向的纤维越多，CD方向的纤维越少，水刺革基布的MD方向断裂强力越高，断裂伸长率越小，CD方向与之呈相反规律。

表4 牵伸倍数对布的拉伸性能的影响

2.2.2 梳理成网方式及特性

基布成网的方式主要分为：直铺成网水刺非织造布、半交叉成网水刺非织造布、交叉成网水刺非织造布。不同的成网非织造布，其特性也会有所差异，在具体应用时，相关人员必须要选用合适的类型，再进行应用。

表5 水刺非织造布不同成网的特点

在制作低端鞋里革产品时，有的客户用直铺全涤革基布产品代替半交叉革基布产品，成本更低，物性指标也能够满足质量要求。高档鞋里革产品一般选用半交叉产品，这样其横向强力要比普通直铺产品的更高，而且不容易变形。一般高档的鞋面革、商标革、包装革等产品多数采用全交叉产品作为革的基布，这种基布的纵、横向强力都很高，因而制成的革抗形变能力好。

2.3 水刺工艺参数与水针板

2.3.1 水刺压力、水针道数

从表6数据来看，随着水刺压力的增大，水刺布的纵横向断裂强力也随之增大，伸长率也随之降低，这样布面就会更紧实，不易变形和收缩。但是随着压力的增大会使布面的水针痕增多，因此从综合效果来看，水压的选择要适当，既要保证布面的紧实度，同时也要兼顾产品的外观。

表6 水刺压力对布的拉伸性能的影响

2.3.2 水针板孔径与型号

由表7可知，在水刺压力相同的情况下，水针板孔径越小，水射流的能量越大，使水刺革基布MD方向的断裂强力增加，CD方向的断裂强力降低。

表7 水针板孔径对布的拉伸性能的影响

从表8的数据看，采用双排针板，布面强力变化不大，但是布面的伸长率下降较多，即布面的形变更小，不易收缩，更利于人造革的生产。

表8 水针板型号对布的拉伸性能的影响

2.3.3 托网帘目数

在合成革的实际生产过程中，托网帘目数对水刺布的外观和生产效率也有一定影响。托网帘目数太小，水针穿透纤网后难以形成有效的反射，从而导致纤维缠结效果差，而托网帘目数太大，其透水性就会降低，因而网帘表面容易形成积水，布面也可能形成网痕。因此，在具体应用过程中，工作人员需要结合实际，选择合适的托网帘目数。

3.1 外观质量

3.1.1 毛刺问题

水刺革基布的外观不能有毛刺，针对水刺革基布表面的毛刺问题，在生产中普遍采用高温烫压处理。传统烫光温度一般在160 ℃，不足以使毛刺贴服，但用高压轧辊又会使革基布厚度太低，导致革浆原料的不必要浪费，故综合考虑采用180～200 ℃高温烫光，再使用上压辊0.5～1.0 kg，下压辊0.5～1.0 kg的轧辊处理，在保证水刺革基布有一定厚度的情况下，尽可能解决毛刺问题。

3.1.2 水针痕

水刺革基布表面不允许有明显的水针痕，高端革基布甚至轻微的针痕都不允许有，目前的解决方法是使用专业的高质量水针板、提高循环水质量等方法。

3.1.3 收缩痕

针对水刺革基布表面不能有收缩痕的问题，生产过程中采用160～180 ℃的烘干温度烘干革基布，并提前在烘干过程中完成革基布的预收缩，避免后续革基布再次收缩形成收缩痕。

3.2 性能质量

3.2.1 尺寸收缩

水刺革基布的尺寸收缩主要指CD方向的收缩，可通过提高MD方向的断裂强力，降低MD的断裂伸长率来避免，在生产过程中还可以通过适当提高牵伸倍数等方法来达到该目的。

3.2.2 卷边问题

水刺革基布卷边是由于交叉铺网时，纤网的边缘厚度大于中间厚度，所以在水刺加固后会形成硬边，硬边的强力大于中间布的强力，所形成的强力差导致卷边，工作人员可以通过吸边工序减少硬边。为保证水刺革基布的幅宽不变，还可以采用较宽铺网、较多吸边的方式，在保证幅宽的同时避免卷边问题。

综上所述，水刺法生产的合成革基布具有致密的三维结构，且布面密度均匀一致，布面均匀度好、无明显水针痕、缩率低、布面平整、不卷边等特点。水刺布经过涂层处理成革后，其三维结构具有良好的仿真皮效果，所以是生产合成革的良好基材。

水刺人造革基布通常选用全涤、全粘、粘涤混纺、超细纤维等进行生产，通常情况下基布克重为45～120 g/m2，可满足薄型、中厚型合成革生产的要求，同时产品还必须满足断裂、撕裂、伸长率、缩率、剥离强度等技术指标的要求。目前市场上的人造革主要应用的基布克重为45 g/m²、55 g/m²、65 g/m²的全涤、粘涤、全粘基布。

经查阅资料得知，以水刺非织造布为原料的人造革，其三维结构已经十分接近天然皮革，具有诸多方面的优势，主要包括质量轻、抗摩擦性强、手感柔软、良好的加工性能、耐老化等。相较于天然皮革，在强度、防水、防霉变等方面完成了超越。以双组分纺粘水刺无纺织超限革基布为例，该非织造布在人造革制造过程中，可以作为原材料，完成高档人造革的生产[2]。相较于普通人造革，其致密性更强，且三维结构相对杂乱，从而使人造革的性能可以达到新的高度，非专业人士难以分辨，且剥离强度和耐折牢度显著增加，克服了天然皮革的缺陷。

4.1 水刺非织造布在聚氨酯湿法人造革中的运用

聚氨酯湿法人造革是凝固涂层产品中的一种，在使用该方法时，聚氨酯会在凝固浴中生成多孔性膜，形成多孔膜的具体原理为：运用溶剂二甲酰胺将聚氨酯溶解为液态，再将溶液均匀涂抹在底布上，然后浸入反应池中，利用二甲酰胺的特性，将反应池中的物体与二甲酰胺进行置换，从而降低底布上二甲酰胺的浓度，使聚氨酯逐渐凝聚，形成膜体。

将聚氨酯作为人造革的涂层薄膜，会使人造革的弹性、柔软度、强度大幅度提升，并拥有其他膜体没有的特性，后续的使用范围非常广。PU树脂与水刺布的结合可以使聚氨酯人造革的强度更高，并且在透气、便于加工、耐磨、耐污渍、耐化学等方面都有显著提升。所以，用这种方式制作出的人造革已经成为人造革中的佼佼者。

人造革有不同的用途，因而需要用不同的方法进行加工制作，使人造革的具体特性与其用途相符。近年来，国内的湿法PU革企业已经利用水刺法非织造布开发出许多全新的技术。

4.2 在鞋衬里革中的应用

鞋衬里革对运用到的水刺非织造布有严格的质量要求，其大小必须为80 g/m2左右、厚度必须为0.5 mm左右（误差不能超过0.05 mm）、幅宽必须为1.54 m，原料的比例为：粘胶50%/涤纶50%、粘胶80%/涤纶20%、锦纶50%/涤纶50%等。在原材料中加入适量的粘胶，能够明显改善人造革成品的吸湿性，并且能够使其更加柔软；
在原料中适当加入锦纶，有利于提高人造革的弹性，使其有更好的手感。为满足鞋子的生产标准以及国家相关的PU标准，水刺布各方向强度都应该达到以下条件：纵向＞90 N，横向＞150 N；
抗撕裂强度：纵向＞8 N，横向＞10 N。根据不同制鞋厂家的要求不同，应该运用不同的生产工艺，使其达到目标特性，其工艺包括含涂法和含浸法。

4.2.1 含涂法

该方法是将水刺非织造布放置在浓度较低的液态PU树脂中浸泡，浸泡完成后再将其进行一段时间的风干处理，然后将表面的PU树脂刮掉一层，再运用湿法凝固，最终形成多孔性皮膜。含涂法的具体工艺流程为：水刺布→预浸→预凝固→涂刮→凝固→水洗→烘干→成品。该方法相对较为简单，并且使用方法比较容易掌握，用该方法生产出的合成革成品质感柔软、美观，因而是一种价值非常大的制作方法。

4.2.2 含浸法

这种方法是先将水刺非织造布进行湿法处理，待其形成半成品后再运用离型纸转移法对半成品进行处理，从而制成聚氨酯合成革。这种方法的主要工艺流程为水刺布→凝固→水洗→烘干→半成品→贴合→烘干→剥离→成品离型纸→PU涂层。应用该方法制作的合成革产品，其反面的强度与质感非常好，因为其中含有大量的PU树脂，并且这种人造革与真正的皮革质感相似，但抗水性较差，遇到水后很容易发生变形，因而在制作过程中，必须要选用纤网均匀、表面平整的水刺布，防止其遇到水后产生不可控的变化。近年来，国内已经有很多制鞋企业采用此种方法进行生产。

4.3 应用于鞋面革

4.3.1 太空革

此类产品主要被用于制作旅游鞋和运动鞋的鞋面，并且在实际生产过程中，会采用喷涂法。水刺非织造布的表面非常光滑，且密度非常高，所以用其制作的产品弹性、剥离强度都非常好[3]。在制作太空革前，工作人员需要挑选水刺布的规格，通常会选用克重为200 g/m²、厚度为1.0 mm的水刺布。规格不适用的水刺布对于成品质量的影响非常大，所以在挑选时原料的误差绝不能太大。

4.3.2 牛巴革

这种产品又被称为磨砂革，与其他类型的人造革不同，这种产品没有光滑的表面，质地较为粗糙。这种革在皮膜凝固后所形成的结构非常特殊，而且膜内的气泡较大。牛巴革在生产过程中可以根据客户的需求进行调整，无论是密度、平衡程度、硬度，都可以进行调整。该种人造革通常会采用克重为190 g/m²、厚度1.8 mm的水刺布，原材料的比例一般为涤纶70%/锦纶30%。

4.3.3 细旦纤维合成革

细旦纤维合成革是利用细旦纤维特性进行制作的产品，通常会用高含浸的生产加工方式。这种革的生产成本相较于其他类型的革更高，并且制造过程较为复杂，但成品的质感、质量都非常好，所以这种革一般都会被应用于制作高档的鞋子、球和箱包等[4]。

在生产过程中，为保障产品质量，提高其档次，工作人员应该重点注意以下几点：第一，在制作之前，应将非织造布进行预处理，将其收缩定性、表面定型，从而增加后续工作中产品的稳定性，尽量不出现变形现象。第二，通常情况下，在制作合成革产品时会采用化学上浆法，也就是运用聚乙烯醇对非织造布进行上浆处理，以保证人造革表面的光滑程度。应用此种方法不仅能够增加人造革的平整性，还能将其表面的纤维和聚氨酯分离，在加工的同时，将表面的聚乙烯醇洗掉，进而产生一种“离型效果”，加强了皮革本身的柔软性及各方面的强度。需要注意的是，在使用聚乙烯醇时，生产人员必须要调整好其浓度。如果浓度过高，很可能会使“离型效果”过强，导致人造革过于柔软，不能使用，而如果浓度较低，可能会导致后续反应不够充分，达不到理想的目标效果[5]。

对生产此类产品的水刺非织造布的要求通常为克重200 g/m2、厚度为0.9 mm。为保证产品优越的弹性以及较高的强度，相关人员必须要对原材料的比例进行合理、科学地调配，通常情况下该产品的比例为锦纶80%/涤纶20%或者锦纶70%/涤纶30%。如果其比例没有进行合理地调配，就会对后续的产品质量的具有非常大的影响。

当前，国内很多企业充分运用了水刺法非织造布的优良特性，开发出很多前所未有的新型产品，例如运用湿法刮涂以及贴膜工艺生产出高档运动鞋、高档皮革面料；
运用分裂纤维水刺布制作高档衣物等。这种新开发出的生产形式非常多，可以预见的是，随着人们生活的不断提高，人造革制作技术的飞快发展，水刺法非织造布将在人造革行业得到更广泛的应用，并促进这一行业迈入全新的发展阶段。