上海华峰超纤材料股份有限公司，上海 201508

针刺非织造布因透气性好、力学性能优异等特点，在非织造布产品中发展迅速[1-2]。但针刺非织造布结构复杂，目前很难找到合理的模型来表达其真实的结构并进行定性研究，故关于它的结构与性能的研究大多集中在原料选择、针刺工艺参数、后整理技术等方面[3-4]。

超细纤维合成革采用针刺非织造布生产。影响超细纤维合成革剥离强度的因素有很多，针刺非织造布自身的剥离强度是最主要的一项。

针刺非织造布的剥离强度主要受针刺非织造布中纤维的抱合状态及自身强度等的影响。纤维的抱合状态高及自身强度高，则针刺非织造布的剥离强度高。若纤维抱合不好，则剥离时纤维易被拉出，这样纤维的自身强度就得不到体现。因此，为体现出纤维的自身强度，需加强针刺非织造布中纤维的抱合状态。本文重点研究了针刺工艺对超细纤维合成革用针刺非织造布剥离强度的影响。

1 试验部分

1.1 主要原料及设备

3种不同规格的PA 6/LDPE纤维，上海华峰超纤材料股份有限公司生产，纤维物理性能见表1。

表1 纤维的物理性能

非织造布设备，德国Dilo公司；G3017 R100(1个钩)、G3017 R222(6个钩)、G3017 R333(9个钩)型非织造布用刺针，青岛锦钻针业有限公司；503A型微机控制电力万能试验机，深圳万测试验设备有限公司。

1.2 针刺工艺

纤维网经针刺机针刺后，得到不同面密度的针刺非织造布。具体针刺工艺参数见表2。

表2 具体针刺工艺参数

1.3 剥离强度测试

针刺非织造布的幅宽为175 cm。在针刺非织造布的左中右部各取10块50.00 mm×130.00 mm样条，采用503A型微机控制万能试验机，参照GB/T 8949—2008《聚氨酯干法人造革》标准，测试试样的剥离强度，结果取平均值。

2 结果与讨论

2.1 纤维类型对剥离强度的影响

针刺时，纤维自身的物理性能会严重影响针刺非织造布的剥离强度[5]。本文采取针刺深度8.50 mm、钩刺深度0.06 mm及G3017 R100型刺针的针刺工艺，研究针刺密度的增加对由不同规格纤维加工的针刺非织造布剥离强度的影响，试验结果见图1。

图1 纤维类型对针刺非织造布剥离强度的影响

从图1可以看出，即使纤维类型不同，针刺非织造布剥离强度的变化趋势仍相似。由纤维1加工的针刺非织造布，在针刺密度为1 350刺/cm2时，剥离强度达到最大11.6 N/(5 cm)；由纤维2加工的针刺非织造布，在针刺密度为2 250刺/cm2时，剥离强度达到最大14.3 N/(5 cm)；由纤维3加工的针刺非织造布，在针刺密度为2 475刺/cm2时，剥离强度达到最大15.0 N/(5 cm)。

结合表1的数据可以分析得出：(1)随着纤维自身强度的增加，耐针刺应力增加，纤维不易被刺断，且随着针刺密度的增加，纤维可以更好地抱合，故针刺非织造布剥离强度增加；(2)由纤维1、纤维2加工的针刺非织造布的最大剥离强度低于由纤维3加工的针刺非织造布，这是由于纤维1、纤维2的伸长率较小，它们随着针刺密度的增加，纤维易出现断丝所致。

2.2 刺针钩数对剥离强度的影响

正确地选用刺针，对提高超细纤维针刺非织造布的物理性能有很大的帮助[6]。本文选择针刺深度为8.50 mm、钩刺深度为0.06 mm的针刺工艺，研究型号相同但钩数不同的G3017 R100(1个钩)、 G3017 R222(6个钩)、 G3017 R333(9个钩)型刺针随针刺密度的增加，对以纤维3为原料的针刺非织造布剥离强度的影响，试验结果见图2。

图2 刺针钩数对针刺非织造布剥离强度的影响

从图2可以看出，随着针刺密度的增加：

(1) 由1个钩的G3017 R100型刺针加工所得针刺非织造布的剥离强度呈上升趋势，且最终剥离强度达到14.6 N/(5 cm)，明显高于其他刺针加工所得针刺非织造布的剥离强度。究其原因在于，尽管1个钩的刺针每次刺下的纤维较少，但都是一束一束地被刺下，完全实现了缠结，同时表面纤维的自由度也不易失去，故增加针刺密度更易形成高抱合状态，所得针刺非织造布剥离强度也随之增加。

(2) 由6个钩的G3017 R222型刺针加工所得针刺非织造布，当针刺密度增加到900刺/cm2时，针刺非织造布剥离强度达到最大值11.6 N/(5 cm)，之后继续增加针刺密度则针刺非织造布剥离强度变化不大并有下降的趋势。这是由于，相较于1个钩的刺针，6个钩的刺针每次刺下的纤维束更多，所以每刺1次就有更多的纤维在厚度方向上缠结抱合，故开始时剥离强度快速上升，但随后因开始有断丝故而影响了剥离强度的增加。

(3) 由9个钩的G3017 R333型刺针加工所得针刺非织造布，当针刺密度增加到490刺/cm2时，剥离强度达到最大值5.5 N/(5 cm)，之后继续增加针刺密度则针刺非织造布剥离强度下降。这是由于，随着钩数的增加(9个钩)，每刺1次抓住的纤维束更多，针刺后表层失去自由度的纤维堆积缠结，形成紧密的结构，导致无法再继续抱合，若此时继续增加针刺密度，则纤维易断裂，致使影响最终剥离强度。

2.3 针刺深度对剥离强度的影响

针刺深度即为刺针针刺时穿过纤网后伸出纤网的最大长度。只有针刺过程保持一定的针刺深度，方能保证刺入纤网的刺数满足纤维缠结和束缚的要求。针刺深度宜适中，太浅则针刺非织造布的物理性能达不到要求，太深则容易造成断针和损伤纤维，降低针刺非织造布的物理性能[7-8]。本文选用钩刺深度为0.06 mm及G3017 R100型刺针的针刺工艺，研究不同的针刺深度(6.50、 8.50、 11.50 mm)随针刺密度的增加，对以纤维3为原料的针刺非织造布剥离强度的影响，结果见图3。

图3 针刺深度对针刺非织造布剥离强度的影响

从图3可以看出，随着针刺密度的增加，针刺非织造布的剥离强度上升较快。针刺深度为8.50 mm的针刺非织造布，在针刺密度达到2 475刺/cm2时剥离强度达到最大值15.0 N/(5 cm)；针刺深度为11.50 mm的针刺非织造布，在针刺密度达到1 800刺/cm2时剥离强度达到最大值13.5 N/(5 cm)；针刺深度为6.50 mm的针刺非织造布，在针刺密度达到2 250刺/cm2时剥离强度达到最大值13.2 N/(5 cm)。

针刺时，针刺深度太大，则纤维抱合速度变快，但当针刺密度达到一定值后，纤维的自由度易失去，这便不再利于纤维的缠结抱合，并会很早出现断丝，导致制得的针刺非织造布剥离强度下降。

2.4 钩刺深度对剥离强度的影响

本文选用针刺深度为8.5 mm及G3017 R100型刺针的针刺工艺，研究不同钩刺深度(0.04、0.06 mm)随针刺密度的增加，对以纤维3为原料的针刺非织造布剥离强度的影响，结果见图4。

图4 钩刺深度对针刺非织造布剥离强度的影响

通过图4可以看出，增加钩刺深度可使针刺非织造布剥离强度在较低针刺密度下便可很快达到最大值。当钩刺深度为0.06 mm时，针刺密度为 990刺/cm2时剥离强度达到最大值16.2 N/(5 cm)；当钩刺深度为0.04 mm时，针刺密度为2 475刺/cm2时剥离强度达到最大值15.0 N/(5 cm)。

这是因为钩刺深度增加使得每刺1次所带走的纤维束中纤维数量增加，这等同于加强了纤维的缠结，故而针刺非织造布剥离强度上升快速。

3 结论

基于上述研究可得，采用高强度纤维、1个钩的

G3017 R100型刺针、针刺深度为8.5 mm、钩刺深度为0.06 mm的针刺工艺，可获得高剥离强度的针刺非织造布，适用于超细纤维合成革的生产。

参考文献

[1] RAABE D， CHEN N， CHEN L.Crystallographic texture， amorphization， and recrystallization inrolled and heat treated polyethylene terephthalate(PET) [J]. Polymer，2004，45 (24)：8265-8277.

[2] 杨小梅，王锐，朱志国，等.海岛法超细纤维非织造布的结构与性能[J].纺织导报，2013(12)：61-64.

[3] RAWAL A. Structural analysis of pore size distribution of nonwovens[J]. the Journal of the Textile Institute，2010，101(4)：350-359.

[4] RAWAL A，SARASWAT H. Pore size distribution of hybrid nonwoven geotextiles[J].Geotextiles and Geomembranes， 2011， 29 (3)：363-367.

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[7] 刘丽芳，王卫章，储才元，等.针刺工艺参数对非织造布性能的影响[J].产业用纺织品，2001，19(11)：30-33.

[8] 张煌忠.针刺机的主要工艺参数分析[J].轻纺工业与技术， 2014(3)：22-24.