高蓬松拼块地毯工艺探讨

1. 浙江道尔顿地毯有限公司,浙江 嘉兴314100 2. 华腾地毯有限公司,江西 新余 338000

拼块地毯也称“方块地毯”，是以簇绒毯面为面层，预涂VAE浆料后，覆以沥青或聚氯乙烯(PVC)等复合物底背后，再经模具切割而成的正方形或长方形铺地材料[1-2]。拼块地毯多铺设在公共场所或家庭室内的地面上，故地毯需承载人体在其表面走动时所产生的踩踏力和摩擦力，以及因失误导致热水或其他液体喷溅在其表面而引发的形状变化。因此，拼块地毯对簇绒的绒头高度、密度，底背的质量、厚度、收缩率、延伸率，以及耐热水稳定性、面层抗污性等性能，均有一定的技术要求，特别是铺设在一些高档场所如贵宾室、展厅、酒店等空间的拼块地毯，对视觉及耐踩踏等性能要求更高。因此，为使铺地拼块地毯适应高端市场发展的需要，通过组织专业的工程技术人员，并历时近一年的研究，开发出高档次的高蓬松拼块地毯。本文将就此高蓬松拼块地毯的生产工艺进行介绍。

1 生产工艺流程

高蓬松拼块地毯的制备工艺流程见图1。

图1 高蓬松拼块地毯制备工艺流程

首先，技术部门根据设计师设计的地毯图案，制定出地毯簇绒的生产工艺；接着，挡车工人按照工艺要求将纱线挂装到指定的纱架位置上，簇绒机将纱线有序地簇绒到簇绒用非织造基布上，形成固定幅宽的地毯面层；再利用预涂生产线，将按一定比例充分混合的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液(VAE)、碳酸钙、水、阻燃剂、抗静电剂等，均匀地涂覆到地毯面层的毯背上，在经过一定的渗透时间后送入烘箱，通过加热和抽湿获得烘干的面层；然后，利用改性沥青等混合料，将预涂毯背的面层通过沥青与非织造布底布黏合，再送入冷却箱降温固化后裁切或者将预涂毯背的面层与两层PVC混合料黏合，进入烘箱升温塑化，再降至常温；最后，传输至切机裁切成各种规格的拼块地毯。所得高蓬松拼块地毯结构示意如图2所示。

图2 高蓬松拼块地毯结构示意

2 高蓬松拼块地毯的制备

以生产500 cm×500 cm、厚度8.00 mm的高蓬松拼块地毯为例介绍制备工艺。按照工序的先后，系列设备涉及地毯丝加捻机、多工位网络机、高速整经机、8+4提花簇绒机、6+6提花簇绒机、预涂生产线、沥青覆底线和无尾料切机等。

2.1 表面簇绒的设计及加工

高蓬松地毯的蓬松性是由毯面和底背两方面共同实现的。毯面方面可通过簇绒纱线的选择、簇绒的绒头密度和高度来实现；底背方面可通过选择和搭配不同的材料来实现。当绒头既高且密时，人体接触地毯就能获得舒适的脚感，因此高蓬松地毯对簇绒纱线和底背提出了特殊要求，需要优化配置材料及制造工艺。

高蓬松地毯的花型是由不同高度的绒头和多种成圈方式来实现的。所用纱线可选择的范围较广，线密度为139～278 tex的丙纶膨体纱或尼龙膨体纱均可采用。本文的簇绒纱线选用柔软度较高的尼龙66，线密度为278 tex；簇绒用非织造布采用涤纶长丝纺黏非织造基布，其由弹力回复性较好的涤纶长丝经开松、混合、梳理、铺网、针刺加固、热风穿透定型、浸渍后处理等工序制成，面密度为100～120 g/m2、厚度为0.65～0.90 mm。簇绒织造机的主要机型为8+4提花簇绒机、5+5提花簇绒机、6+6提花簇绒机或1/10平圈簇绒机、5/64平圈簇绒机，织造时的隔距可根据地毯花型的不同而进行调整，选择2.12、2.54、1.98 mm(即1/12、1/10和5/64英寸)等[3]，针密选用40针/(10 cm)，且在簇绒生产之前对纱线进行排列检查，确保纱线的规格、颜色、穿纱位置与工艺单一致。毯面簇绒时，单位面积绒头质量在900 g/m2(较普通毯面高出60%)，绒头高度在5.00～10.00 mm(较普通毯面高出30%)，针密在40～45针/(10 cm)(较普通毯面高出20%)。

此外，为实现高蓬松地毯的阻燃性，可采取两种方式：一种是直接采用阻燃纱线，即采用添加环保阻燃成分的纤维纺制的纱线，进行簇绒加工；另一种是对面层进行阻燃处理，即采用发泡后的阻燃剂均匀地涂覆于毯背，从而达到阻燃的要求。其中，第二种方法较采用第一种方法的成本低。

2.2 预涂工序

制备高蓬松地毯时，为防止表层簇绒纱在外力的作用下易产生移位变形，特增加一道预涂工序——采用VAE浆料对面层的毯背进行预涂。其中，VAE浆料配方的选用将直接影响高蓬松地毯的耐磨性和绒头的牢固稳定性。

本文根据VAE浆料成膜性能，选用中硬配方，同时为降低成本，在VAE浆料中加入了再生的碳酸钙微粉，这样可减少新碳酸钙的用量[4]。当浆料的固含量为38%，并选用52%的浆水比上浆时，所获得的地毯的硬度既能满足客户的使用要求，又不会因过于僵硬而造成打滑。此外，为增加功能性，在VAE浆料里还添加了防污剂、阻燃剂和抗静电粉剂等成分。这样，在经过上浆、烘干和定型工序后，所得高蓬松地毯的硬挺度、尺寸稳定性、绒毛防脱性和防污性、阻燃性、抗静电性等都有所增加。

2.3 覆底

常见的覆底有沥青黏合和PVC复合两种方法。

2.3.1 沥青黏合

为进一步增加弹性，本文选择高面密度(1 100 g/m2)、厚度为4.50 mm的涤纶短纤针刺非织造布作为沥青高蓬松地毯的底布，其面密度和厚度均比普通拼块地毯背衬高出20%和10%；涂层的配方是在普通拼块地毯背衬的基础上，添加了一定比例的弹性物质，如VAE乳液、70#改性沥青、10#改性沥青和500目碳酸钙等。

将VAE预涂的面层、网格布和涤纶短纤针刺非织造布放在喂料装置上，分上、中和下三层同步匀速喂入，并在毯面和网格布之间均匀地涂上黏合剂(即熔化的改性沥青)，在压辊的作用下面层和涤纶短纤针刺非织造布牢固地黏合在一起，即得沥青高蓬松地毯。

沥青涂层的厚薄及均匀程度决定着成品地毯的厚度和质量，具体可通过调整压辊的压力大小来实现。且研究发现，厚度为1.50 mm的沥青涂层有利于改进脚踏的舒适性。

此外，沥青黏合时应注意熔化沥青的温度要低于纱线和簇绒用非织造布的熔点，如PA 6的熔点是220 ℃、PA 66的熔点为260 ℃，故沥青黏合的温度选择170 ℃。

2.3.2 PVC复合

PVC高蓬松地毯的底背分上、下两层，两层料的主体配方基本一致，均为PVC糊树脂、增塑剂邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、稳定剂、降黏剂、碳酸钙等。但为了从视觉上更易于被人们接受，加深了最底层底背的颜色，在下层料中添加了1%(相对于总质量的比例)的碳黑及适量的塑化剂邻苯二甲酸二辛脂(DOP)，两者在小型密闭搅拌器中搅拌后再放入下层料缸里与主体料一起继续搅拌再使用。此外，为增加PVC高蓬松地毯的硬挺度和尺寸稳定性，在上、下两层料之间嵌入了一层玻纤布。

故将VAE预涂的面层和玻纤布放在喂料装置上，在与上下两层PVC复合后，得到PVC高蓬松地毯。接着，PVC高蓬松地毯被送入烘箱中进行高温塑化、降温定型。其中，塑化区域温度分中、高、低三档。然后，降温冷却至常温状态，目的是使塑化后底背内部的高分子所产生的内应力(收缩)得到充分释放，有效减少因底背变形(收缩)而产生超量的废品。

本文采用的塑化温度分别为135、155、125 ℃，再逐步冷却到常温30 ℃左右，即可达到稳定的状态。

2.4 裁切

高蓬松地毯经冷却达到稳定状态后再传输至切机，切成所需尺寸的高蓬松拼块地毯。

3 高蓬松拼块地毯主要性能指标

高蓬松拼块地毯主要考核指标有翘曲、拉毛及拔出力。

3.1 翘曲

在高蓬松拼块地毯的加热过程中，毯面及簇绒用非织造布会因加热后收缩不一致，导致覆底虽已完成，但内部应力因未降到适宜的温度而释放不充分，致使地毯裁切成块后仍出现收缩变形的现象。因此，为避免高蓬松拼块地毯出现翘曲，生产沥青高蓬松地毯时，应根据材质的不同，精确掌握沥青复合时的温度；生产PVC高蓬松地毯时，冷却定型要充分，拼块地毯的生产都采用连续流水线作业，冷却系统及冷却时间非常重要。

以沥青高蓬松拼块地毯为例，使用面密度为1 100 g/m2的涤纶短纤针刺非织造布作为背衬时，生产速度设定为5 m/min，冷却时间设定为8 min，可达到完全冷却定型的效果，且毯面一般不会出现因收缩变形而翘曲。

3.2 拉毛及拔出力

拉毛及拔出力这两项指标是联系在一起考核的，主要针对地毯铺装后的使用品质要求，如有些办公桌椅带有轮子，地毯需长期承受轮子的来回滚动，这对高蓬松拼块地毯品质是一种考验。两步法(增加预涂)地毯则对预涂的品质提出了要求，其不仅要求预涂料能有效地渗入纱线根部，还要求不能渗到绒头破坏毯面风格，这就要求对毯面预涂附着适中，超重会影响后道工序，超轻则品质不达标。配料的精准性、配方的合理性、发泡倍率的精确性，缺一不可。此外，预涂的均匀度也十分重要，VAE浆料渗透到位，毯背纱线附着能力增强，这是拉毛及拔出力两个指标的支撑点。

高蓬松拼块地毯对拉毛及拔出力的技术要求和普通拼块地毯对比，前者明显要高。

4 性能测试

参照QB/T 2755—2005《拼块地毯》标准，对由上述工艺措施生产的高蓬松拼块地毯和本公司常规生产的同规格普通拼块地毯进行技术指标测试，并与合格指标做比较，结果见表1。

表1 高蓬松拼块地毯与普通地毯技术指标对比

从表1可以看出：在通过模拟重物踩踏时的尺寸稳定性测得脚轮椅引起的宽度和长度变化率方面，普通拼块地毯比高蓬松拼块地毯分别高出2.33和1.83倍；在由热和水引起的宽度和长度变化率方面，普通拼块地毯比高蓬松拼块地毯分别高出3.00和2.00倍；在由热和水引起的翘曲方面，普通拼块地毯比高蓬松拼块地毯高出2.00倍；在拉毛及拔出力方面，割绒类产品的高蓬松拼块地毯高出普通拼块地毯1.49倍，圈绒类产品的高蓬松地毯高出普通拼块地毯1.35倍。此外，高蓬松拼块地毯具有良好的阻燃性。

上述数据表明，高蓬松拼块地毯的开发获得了成功。

5 成本核算

制造高蓬松拼块地毯：纱线30.0～35.0元/m2(占地毯总成本的一半)，簇绒用涤纶长丝纺黏非织造布约3.6元/m2，底层用涤纶短纤针刺非织造布约4.0元/m2，预涂加工费约2.0元/m2，玻纤网格布约2.5元/m2，沥青覆底加工费约6.0元/m2。成本总计约58.0元/m2。

制造普通拼块地毯：纱线20.0～25.0元/m2，底层用针刺非织造布基布约8.0元/m2，其他材料维持不变，成本总计约42.0元/m2。

因此，从数据对比可以看出，高蓬松拼块地毯的生产成本高出普通拼块地毯约16.0元/m2，但高蓬松拼块地毯售价一般在80.0～90.0元/m2(毛利润率达40%以上)，普通拼块地毯的售价一般在45.0～55.0元/m2(毛利润率只有8%左右)。从企业自身效益来说，高蓬松拼块地毯的附加值是普通拼块地毯的5倍；从社会效益来说，所用原材料和能源并没有明显增加，高蓬松拼块地毯在生产过程中所产生的固体废弃物也没有增加，但每平方米的利税贡献率是显而易见的。因此，从开发高端铺地材料的市场来说，高蓬松拼块地毯无疑是首选产品。

6 结语

拼块地毯具有运输方便、铺装简单、风格多变等特征，是铺地材料的优选产品，非常适用于商务办公，如写字楼、办公室、高档住宅、商场、机场、医院、养老中心等，应用领域十分广泛。本文从原材料、工艺及设备入手，就高蓬松拼块地毯的开发和生产进行介绍，制得的高蓬松拼块地毯比普通拼块地毯具有更好的耐重物踩踏性、耐热和水的尺寸稳定性及舒适性。高蓬松拼块地毯是在普通拼块地毯基础上研制的高端产品，推广的铺装场所相应更高端，如贵宾室、展厅、博物馆、高档酒店等。总之，无论是从人的视觉或舒适感，还是从企业和社会综合效益考虑，高蓬松拼块地毯都具有相当的优势，其发展空间广阔。

参考文献

[1] 王坤.方块地毯背衬的制备及性能研究[D].上海：东华大学,2011.

[2] 顾晓威. 新兴铺地材料——方块地毯[J].国外纺织技术,1998(8):37-41.

[3] 李康,赵鑫,华元明，等.簇绒地毯织造工艺的探讨[J].广西纺织科技,2008,37(5):19-21.

[4] 张网,杜宁羲,方瑞峰，等.方块地毯边角废料循环再利用技术初探[J].产业用纺织品,2016,34(12):4-8.