1總論
近年來(lái)，隨著高分子化學(xué)和復(fù)合材料新技術(shù)的發(fā)展，作為當(dāng)代三大柔性材料之一的合成革（另外兩種是布和紙）得到迅速增長(zhǎng)。合成革的基本結(jié)構(gòu)是在纖維制成的基布上，通過(guò)化學(xué)復(fù)合、浸軋、粘貼等工藝，形成一層高分子聚合物膜，并經(jīng)硫化、染色、整理而成，它是紡織、塑料、化工三個(gè)學(xué)科的交叉產(chǎn)物，是現(xiàn)代復(fù)合材料技術(shù)的重要成果。
合成革依靠其基布和高分子樹脂的滲透復(fù)合，具有強(qiáng)度高，質(zhì)感強(qiáng)，拒水透氣，手感柔軟以及光面和絨面的優(yōu)良風(fēng)格。它不僅可與真皮革比美，某些性能還優(yōu)于真皮。目前合成革己廣泛應(yīng)用于各種箱包、鞋類、家俱、包裝、服裝、運(yùn)動(dòng)器材以及汽車、火車、船舶、飛機(jī)的內(nèi)飾，軍用裝備的防護(hù)，某些高科技領(lǐng)域等方面。它已成為許多產(chǎn)業(yè)部門必不可少的基本材料和配套材料。
我國(guó)合成革年產(chǎn)量達(dá)20億平方米以上，居世界首位。還將以8%的速度繼續(xù)增長(zhǎng)。隨著城鄉(xiāng)居民消費(fèi)水平的提高，西部大開發(fā)的實(shí)施，合成革作為一個(gè)新興材料產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景。
1.1合成革技術(shù)的發(fā)展歷程
合成革的發(fā)展過(guò)程經(jīng)歷了三次重大的技術(shù)更新。
第一代合成革采用全棉或聚酯/棉紗作經(jīng)緯的機(jī)織布經(jīng)拉絨整理作基布。這種合成革有較好的尺寸穩(wěn)定性、透氣性強(qiáng)，但其彈性較差，平整度、均勻度、表面風(fēng)格不理想。目前作為中低檔產(chǎn)品還大量使用，而作為高檔合成革就不能勝任。
第二代合成革采用聚酯纖維紗或混紡紗的經(jīng)編針織布作基布，浸涂樹脂從聚氯乙烯（PVC）發(fā)展到聚氨酯（PU）。由于經(jīng)編織物的結(jié)構(gòu)性能特征，產(chǎn)品縱橫向均富有彈性，適合于鞋類、服裝等要求有良好伸縮性能的用途。但針織布和機(jī)織布同樣由紗線織成，容易露出線頭，其仿真效果受影響。
第三代合成革是以常規(guī)非織造布作基布，經(jīng)聚氨酯多元樹脂整理，纖維在成品內(nèi)以三維結(jié)構(gòu)無(wú)定向排列，產(chǎn)品的剝離強(qiáng)度和耐折牢度都大為提高。同時(shí)和機(jī)織基布相比，斷面無(wú)線頭，且各向同性，有很好的仿真效果。但由于常規(guī)非織造布所用纖維較粗，基布結(jié)構(gòu)密度較低，還不能完全滿足高檔產(chǎn)品的要求。
新一代合成革就是超細(xì)纖維高仿真合成革。它是以超細(xì)纖維為原料制成針刺或水刺基布，經(jīng)減量開纖、染色、研磨、聚氨酯貼合等特種整理，制成高仿真，高密度，高性能的高檔合成革。它具有最佳的回彈性、柔軟性、仿真性，完全滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的高檔需求，體現(xiàn)了合成革技術(shù)發(fā)展的主要方向。
1.2國(guó)外超細(xì)纖維合成革的興起
美國(guó)杜邦公司、日本帝人株式會(huì)社從上世紀(jì)70年代研究開發(fā)超細(xì)纖維并取得成功，形成產(chǎn)業(yè)化。到90年代各發(fā)達(dá)國(guó)家共有十多個(gè)化纖企業(yè)能生產(chǎn)0.02detex以下的聚酯短纖維。稍后，美國(guó)、意大利、日本、韓國(guó)開始研究開發(fā)超細(xì)纖維非織造布并制成高檔聚氨酯合成革。這種產(chǎn)品以其較高的強(qiáng)度，優(yōu)質(zhì)真皮的質(zhì)地感，柔軟及良好的懸垂性以及抗皺折、抗靜電、抗老化性能，使之成為高科技產(chǎn)品，使用價(jià)值超過(guò)真皮。超細(xì)纖維合成革的出現(xiàn)，使合成革產(chǎn)品提高到一個(gè)新的層次，受到眾多國(guó)際名牌的青睞：如：“耐克”、“阿迪達(dá)斯”的運(yùn)動(dòng)鞋，“皮爾卡丹”、“瓦倫帝諾”的高檔服裝，“高爾夫”手套等，均采用超細(xì)纖維產(chǎn)品而身價(jià)倍增。
目前，超細(xì)纖維合成革在國(guó)外市場(chǎng)（主要是發(fā)達(dá)國(guó)家）的年需求量達(dá)12億平方米，并有繼續(xù)擴(kuò)大之勢(shì)。
1.3我國(guó)超細(xì)纖維合成革研究開發(fā)現(xiàn)狀
從二十年紀(jì)八十年代開始，我國(guó)合成革行業(yè)就開始關(guān)注超細(xì)纖維合成革的研究工作，并取得一定的進(jìn)展。如：常州人造革總廠、昌邑同大公司、安徽淮化服裝公司、煙臺(tái)萬(wàn)華集團(tuán)以及嘉興禾欣公司等，都曾經(jīng)試制生產(chǎn)過(guò)超細(xì)纖維合成革產(chǎn)品。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，超細(xì)纖維合成革的研究開發(fā)成為行業(yè)內(nèi)的一個(gè)熱點(diǎn)，不少單位已形成生產(chǎn)化規(guī)模，但在工藝上以不定島為主，定島型只有臨安海曼公司進(jìn)行了探索并取得成功；最近紹興古纖道化纖公司引進(jìn)國(guó)外技術(shù)也正在開發(fā)定島型短纖。據(jù)報(bào)導(dǎo)，國(guó)內(nèi)高檔超細(xì)纖維合成革的潛在需求達(dá)1.25億平方米，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
1.4開發(fā)超細(xì)纖維高仿真合成革的技術(shù)關(guān)鍵
合成革達(dá)到逼真的仿天然皮革效果，迄今已取得重大成功，但還有差距。其主要關(guān)鍵是：現(xiàn)有合成革基布使用常規(guī)纖維，單纖直徑在12μm以上，既不能充分體現(xiàn)真皮革紋理細(xì)膩的外觀效果，又不能完全達(dá)到真皮革的致密結(jié)構(gòu)。因此，研究開發(fā)新一代超細(xì)纖細(xì)高仿真合成革，已成為國(guó)際合成革技術(shù)的發(fā)展必然趨勢(shì)。
超細(xì)纖維高仿真合成革的研究開發(fā)，要解決纖維紡絲、無(wú)紡基布制造、合成革生產(chǎn)三方面的難題，涉及到海島超細(xì)短纖的復(fù)合紡絲技術(shù)，雙向、高頻、高密度非織造布針刺技術(shù)，高壓射流纏結(jié)復(fù)合水刺技術(shù)、超細(xì)纖維基布的減量開纖技術(shù)以及三維結(jié)構(gòu)聚氨酯特殊整理技術(shù)等一系列研究課題。
2復(fù)合紡定島型超細(xì)纖維的研究開發(fā)
復(fù)合紡絲技術(shù)，通常采用雙螺桿、復(fù)合噴絲組件，并對(duì)熔體不同組分進(jìn)行控制。復(fù)合紡絲有皮芯型、桔瓣型、海島型。其中海島纖維是紡得單纖最細(xì)，技術(shù)含量最高的一種。海島超細(xì)纖維分為定島和不定島兩類不同工藝。不定島海島纖維，通過(guò)雙聚合物共混紡絲制得，該技術(shù)是日本可樂麗公司發(fā)明。在不定島纖維中島的大小、數(shù)量、分布及其長(zhǎng)度都存在隨機(jī)性，纖維的平均線密度不確定，用溶劑抽取海的組分后，纖維的纖度在0.001～0.1D之間。國(guó)內(nèi)煙臺(tái)萬(wàn)華、昌邑同大等企業(yè)均屬此類。不定島超細(xì)纖維由于其纖度、長(zhǎng)度不均勻，產(chǎn)品風(fēng)格受到一定影響。
定島型超細(xì)纖維，國(guó)內(nèi)尚屬起步階段，主要技術(shù)關(guān)鍵有三：
第一是特殊紡絲組件的研制。兩種性能不同的熔體，在同一組噴絲板中熔融配列，其纖度又是十分微細(xì)，必須設(shè)計(jì)加工特殊的紡絲組件。過(guò)去海島型噴絲板以進(jìn)口為主，我們和噴絲板生產(chǎn)廠家合作，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)、改進(jìn)，終于攻克了這一難關(guān)，生產(chǎn)出效果比較理想的組件。
第二是可溶性高分子聚合物，也就是“海”的成份的研制。由于島的成分為聚酯（PET）和聚酰胺（PA），國(guó)外海的成分多選用易被溶出的高分子聚合物如聚苯乙烯（PS）及其改性體，低密度聚乙烯（LDPE），還有堿溶性聚酯、聚乙烯醇（PVA）等。在處理過(guò)程中，可用水為介質(zhì)將以堿溶性聚酯或PVA為原料的海溶去，而如果島的原料是PS或LDPE，則需要采用甲苯等有機(jī)溶劑來(lái)抽吸溶出。過(guò)去，國(guó)內(nèi)進(jìn)行定島紡絲試驗(yàn)，多使用進(jìn)口的可溶性樹脂。我們經(jīng)過(guò)多次研究試驗(yàn)，已開發(fā)成功可溶性材料接近國(guó)外同類產(chǎn)品水平。
第三是復(fù)合紡絲工藝的研究。兩種非相容性的聚合物經(jīng)雙螺桿擠壓進(jìn)特殊噴絲組件紡出絲來(lái)，其工藝條件十分重要。均勻的雙聚合物共混體，只具有單一玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg，其值介于兩個(gè)相混聚合物各自原值之間。該轉(zhuǎn)變區(qū)域的寬度稍有增加，依賴于它們之間混溶性能的優(yōu)劣。這與當(dāng)可混溶的增塑劑，被添加到一個(gè)聚合物或無(wú)規(guī)共聚物之中形成均勻體系時(shí)所觀察到的行為是相似的。盡管二級(jí)相轉(zhuǎn)變（玻璃態(tài)――橡膠態(tài)轉(zhuǎn)變）應(yīng)用動(dòng)態(tài)力學(xué)試驗(yàn)測(cè)定時(shí)發(fā)生超過(guò)了限定的溫度范圍；但Tg仍被認(rèn)為是其相關(guān)的某些粘彈性函數(shù)（貯能模量E′和損耗角正切值tanδ）也呈現(xiàn)出最大值。而海島纖維亦可通過(guò)控制兩種聚合物的粘度比與混合比來(lái)控制其加工過(guò)程。
紡制海島纖維時(shí)應(yīng)選用粘度相近的組分，嚴(yán)格控制切片含水率，合理選擇紡絲溫度和COPET與PET/PA6的配比，才能避免出現(xiàn)注頭絲和彎頭等不正�，F(xiàn)象。冷卻成型條件是影響原絲的重要因素。增加溫度，適當(dāng)提高環(huán)吹風(fēng)速可以相應(yīng)降低原絲伸長(zhǎng)率，改善原絲的拉伸性能和島相在海相中的分布。選擇適當(dāng)?shù)睦毂稊?shù)，在保證成品纖維的強(qiáng)度基礎(chǔ)上，控制好斷裂伸長(zhǎng)率，使島相微纖得到充分的取向�？刂评鞙囟�，通過(guò)設(shè)定油浴溫度，調(diào)整拉伸應(yīng)力，減少毛絲和斷絲，嚴(yán)格控制后紡油浴槽的油劑濃度和均勻性，穩(wěn)定成品纖維的比電阻，以利于后道的加工。
此外，海島復(fù)合紡絲對(duì)物料的物性要求非常嚴(yán)格，COPET應(yīng)與PET/PA6具有相似的物理化學(xué)性能和一定的相溶性，但是COPET流動(dòng)性差，成纖性能差，所以要求盡量避免因兩者的表觀粘度相差太大，以及對(duì)溫度、壓力和剪切速率的敏感度不一致而導(dǎo)致紡絲困難，絲束成型差。COPET是PET的改性共聚酯，所以可以通過(guò)它們的特性粘度來(lái)反映粘流活化能的差異，對(duì)于PA6與COPET則要用粘度計(jì)、流度儀等間接反映它們的流動(dòng)性能差異，當(dāng)然表觀流動(dòng)性與溫度、壓力和剪切速度等因素都有關(guān)系。選用的COPET應(yīng)具有良好的結(jié)晶性能，以保證預(yù)結(jié)晶，干燥的順利進(jìn)行。（慧聰網(wǎng)）
