1總論
近年來，隨著高分子化學和復合材料新技術的發(fā)展，作為當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。合成革的基本結構是在纖維制成的基布上，通過化學復合、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、化工三個學科的交叉產(chǎn)物，是現(xiàn)代復合材料技術的重要成果。
合成革依靠其基布和高分子樹脂的滲透復合，具有強度高，質(zhì)感強，拒水透氣，手感柔軟以及光面和絨面的優(yōu)良風格。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用于各種箱包、鞋類、家俱、包裝、服裝、運動器材以及汽車、火車、船舶、飛機的內(nèi)飾，軍用裝備的防護，某些高科技領域等方面。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。
我國合成革年產(chǎn)量達20億平方米以上，居世界首位。還將以8%的速度繼續(xù)增長。隨著城鄉(xiāng)居民消費水平的提高，西部大開發(fā)的實施，合成革作為一個新興材料產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景。
1.1合成革技術的發(fā)展歷程
合成革的發(fā)展過程經(jīng)歷了三次重大的技術更新。
第一代合成革采用全棉或聚酯/棉紗作經(jīng)緯的機織布經(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，但其彈性較差，平整度、均勻度、表面風格不理想。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)編織物的結構性能特征，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)以三維結構無定向排列，產(chǎn)品的剝離強度和耐折牢度都大為提高。同時和機織基布相比，斷面無線頭，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，基布結構密度較低，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纖維高仿真合成革。它是以超細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，完全滿足國內(nèi)外市場的高檔需求，體現(xiàn)了合成革技術發(fā)展的主要方向。
1.2國外超細纖維合成革的興起
美國杜邦公司、日本帝人株式會社從上世紀70年代研究開發(fā)超細纖維并取得成功，形成產(chǎn)業(yè)化。到90年代各發(fā)達國家共有十多個化纖企業(yè)能生產(chǎn)0.02detex以下的聚酯短纖維。稍后，美國、意大利、日本、韓國開始研究開發(fā)超細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，使用價值超過真皮。超細纖維合成革的出現(xiàn)，使合成革產(chǎn)品提高到一個新的層次，受到眾多國際名牌的青睞：如：“耐克”、“阿迪達斯”的運動鞋，“皮爾卡丹”、“瓦倫帝諾”的高檔服裝，“高爾夫”手套等，均采用超細纖維產(chǎn)品而身價倍增。
目前，超細纖維合成革在國外市場（主要是發(fā)達國家）的年需求量達12億平方米，并有繼續(xù)擴大之勢。
1.3我國超細纖維合成革研究開發(fā)現(xiàn)狀
從二十年紀八十年代開始，我國合成革行業(yè)就開始關注超細纖維合成革的研究工作，并取得一定的進展。如：常州人造革總廠、昌邑同大公司、安徽淮化服裝公司、煙臺萬華集團以及嘉興禾欣公司等，都曾經(jīng)試制生產(chǎn)過超細纖維合成革產(chǎn)品。進入21世紀以來，超細纖維合成革的研究開發(fā)成為行業(yè)內(nèi)的一個熱點，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行了探索并取得成功；最近紹興古纖道化纖公司引進國外技術也正在開發(fā)定島型短纖。據(jù)報導，國內(nèi)高檔超細纖維合成革的潛在需求達1.25億平方米，具有廣闊的市場前景。
1.4開發(fā)超細纖維高仿真合成革的技術關鍵
合成革達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)真皮革紋理細膩的外觀效果，又不能完全達到真皮革的致密結構。因此，研究開發(fā)新一代超細纖細高仿真合成革，已成為國際合成革技術的發(fā)展必然趨勢。
超細纖維高仿真合成革的研究開發(fā)，要解決纖維紡絲、無紡基布制造、合成革生產(chǎn)三方面的難題，涉及到海島超細短纖的復合紡絲技術，雙向、高頻、高密度非織造布針刺技術，高壓射流纏結復合水刺技術、超細纖維基布的減量開纖技術以及三維結構聚氨酯特殊整理技術等一系列研究課題。
2復合紡定島型超細纖維的研究開發(fā)
復合紡絲技術，通常采用雙螺桿、復合噴絲組件，并對熔體不同組分進行控制。復合紡絲有皮芯型、桔瓣型、海島型。其中海島纖維是紡得單纖最細，技術含量最高的一種。海島超細纖維分為定島和不定島兩類不同工藝。不定島海島纖維，通過雙聚合物共混紡絲制得，該技術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、分布及其長度都存在隨機性，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。國內(nèi)煙臺萬華、昌邑同大等企業(yè)均屬此類。不定島超細纖維由于其纖度、長度不均勻，產(chǎn)品風格受到一定影響。
定島型超細纖維，國內(nèi)尚屬起步階段，主要技術關鍵有三：
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，必須設計加工特殊的紡絲組件。過去海島型噴絲板以進口為主，我們和噴絲板生產(chǎn)廠家合作，經(jīng)過多次試驗、改進，終于攻克了這一難關，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溶劑來抽吸溶出。過去，國內(nèi)進行定島紡絲試驗，多使用進口的可溶性樹脂。我們經(jīng)過多次研究試驗，已開發(fā)成功可溶性材料接近國外同類產(chǎn)品水平。
第三是復合紡絲工藝的研究。兩種非相容性的聚合物經(jīng)雙螺桿擠壓進特殊噴絲組件紡出絲來，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。這與當可混溶的增塑劑，被添加到一個聚合物或無規(guī)共聚物之中形成均勻體系時所觀察到的行為是相似的。盡管二級相轉(zhuǎn)變（玻璃態(tài)――橡膠態(tài)轉(zhuǎn)變）應用動態(tài)力學試驗測定時發(fā)生超過了限定的溫度范圍；但Tg仍被認為是其相關的某些粘彈性函數(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控制兩種聚合物的粘度比與混合比來控制其加工過程。
紡制海島纖維時應選用粘度相近的組分，嚴格控制切片含水率，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，適當提高環(huán)吹風速可以相應降低原絲伸長率，改善原絲的拉伸性能和島相在海相中的分布。選擇適當?shù)睦毂稊?shù)，在保證成品纖維的強度基礎上，控制好斷裂伸長率，使島相微纖得到充分的取向�？刂评鞙囟�，通過設定油浴溫度，調(diào)整拉伸應力，減少毛絲和斷絲，嚴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，海島復合紡絲對物料的物性要求非常嚴格，COPET應與PET/PA6具有相似的物理化學性能和一定的相溶性，但是COPET流動性差，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，以及對溫度、壓力和剪切速率的敏感度不一致而導致紡絲困難，絲束成型差。COPET是PET的改性共聚酯，所以可以通過它們的特性粘度來反映粘流活化能的差異，對于PA6與COPET則要用粘度計、流度儀等間接反映它們的流動性能差異，當然表觀流動性與溫度、壓力和剪切速度等因素都有關系。選用的COPET應具有良好的結晶性能，以保證預結晶，干燥的順利進行。（慧聰網(wǎng)）
