CN101132953A - 多层结构的机动车车顶内衬用部件 - Google Patents

多层结构的机动车车顶内衬用部件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及多层结构的机动车车顶内衬用部件，更具体地是，涉及多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬通过下述方式制造：以不同混合比混合至少一种热塑性纤维、由芯组分和熔点与性质不同于所述芯组分的壳组分构成的壳－芯双组分纤维和至少一种功能型热塑性有机纤维和天然纤维，并使所述纤维混合物形成多层结构。本发明的汽车车顶内衬是由适当比例的功能型热塑性有机纤维或天然纤维增强的热塑性有机纤维增强复合材料，并具有两层、三层或五层成型结构，因此具有优异的吸声性、隔热性、抗冲击性、成型性和耐用性等效果。此外，所述汽车车顶内衬由于含有纯热塑性有机纤维和天然纤维，不采用现有的汽车车顶内衬中所使用的热固性粘合剂、聚氨酯泡沫和诸如玻璃纤维、碳纤维和硼纤维等无机增强纤维，因而是环境友好和可再循环的多层轻质的汽车车顶内衬。

Description

多层结构的机动车车顶内衬用部件
技术领域
本发明涉及汽车车顶内衬，更具体地是，涉及多层的汽车车顶内衬，所述多层的汽车车顶内衬通过下述方式制造：以不同混合比混合至少一种热塑性纤维、由芯组分和熔点与性质不同于所述芯组分的壳组分构成的壳-芯双组分纤维，和至少一种功能型热塑性有机纤维或天然纤维，并将所述纤维混合物制成多层结构。本发明的汽车车顶内衬在诸如吸声性和隔热性等方面优于根据现有技术的汽车车顶内衬；通过使用重量为900g/m2～1500g/m2、厚度为4mm～8mm的膨胀材料而具有优异的冲击吸收性和弹性；包含利用熔点不同而相互粘合的层，而不使用任何对人体有害的粘合剂；并且由于含有环境友好的可再循环的热塑性有机纤维或天然纤维，以此代替诸如热固性材料和玻璃纤维等现有的对人体有害的成分，因此在改善工作环境和维护人体健康方面具有有益的作用。
背景技术
通常而言，汽车车顶内衬安装在汽车内顶上，以吸收来自外部的噪音并改善汽车的隔热性。通常，诸如聚丙烯、聚乙烯、PA和PET等热塑性有机纤维具有低的玻璃化转变温度和耐热性，这使在汽车内饰部件领域，特别是汽车车顶内衬中这些纤维的单独应用受到限制。为了克服这些缺点，采用了主要包括加入玻璃纤维、热固性树脂或无机材料等方法。因此，现有的汽车车顶内衬具有三层结构，其中包括由无纺聚酯片材、PVC片材等构成的外层材料；由聚丙烯、聚氨酯或聚乙烯泡沫构成的衬垫(cushion)材料；和由树脂毡、玻璃棉、纸板等构成的基材。
在这些现有的汽车车顶内衬中，有一种是包含聚氨酯泡沫和玻璃纤维毡的组合或者具有聚丙烯(PP)板/聚丙烯泡沫板的夹心结构的产品。然而，在上述现有汽车车顶内衬中，含有聚氨酯泡沫的车顶内衬虽然具有良好的吸声性，但存在耐候性较差的缺点，这会导致耐用性降低，例如长期使用后将发生褪色或泡沫腔室破碎。此外，还存在因使用玻璃纤维所导致的环境问题和不可再循环问题。
同时，汽车车顶内衬生产商将具有良好的触感、成型性和冲击吸收性的辐射交联PP泡沫片用于面板层，从而开发和提供能够满足膨胀比为20、厚度为5mm、耐热性高于110℃、以及刚性、尺寸稳定性等性质的产品。具体说来，在每种材料的粘合剂层压体中主要使用的是EVA热熔膜，所述EVA热熔膜成本不高并且容易进行各种处理，但是PP基材料目前也已投入使用，由于PP基材料含有与主要材料相同的成分，因而具有良好的界面粘合性、耐热性和加工实用性，并可使可再循环性达到最大限度。为形成具有与利用辐射交联聚丙烯片的面板层材料相同的材料的衬垫层，人们也进行了努力的研究，以使再循环更加容易。
此外，外层材料的选择需要考虑诸如阻燃性和耐热性等物理性质和诸如光泽或颜色等视觉性质。具有优异的可再循环性的无纺PP织物的耐光性(耐晒性)有些不足，TPO系列片材的外层材料因表面抗划伤性不足，因此需要进行改善。
另外，具有这种结构的现有的汽车车顶内衬由于为实现不同材料之间的粘合而使用了粘合剂，因而难以再循环。其他问题包括层压不同材料而引起的重量增加，以及因使用含有有害成分的材料和使用热固性树脂而引起的在其生产过程中产生刺激性气味、粉尘和噪音。
发明内容
技术问题
因此，已经作出本发明以解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供低密度、轻质、多层结构的汽车车顶内衬，所述汽车车顶内衬显示出与现有的汽车车顶内衬相同的耐热性、抗冲击性、吸声性和隔热性；同时，通过利用具有优异耐热性和膨胀性的功能型热塑性有机纤维，与现有的汽车车顶内衬相比，具有改善的诸如噪音吸收性和隔热性等性质；并且由于使用含有环境友好的可再循环的热塑性有机纤维或天然纤维，以代替现有的热固性材料和无机纤维，因此在改善工作环境和维护人体健康方面具有有益的作用。
技术方案
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：由40重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～60重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的芯层2，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；和粘合在芯层2的至少一个表面上的外层1或1-1，所述外层1或1-1单独由壳-芯双组分纤维整体制成，或者由70重量％～90重量％的壳-芯双组分纤维和10重量％～30重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成。
根据本发明的另一个方面，提供了一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：由40重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～60重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的芯层2，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；和粘合在至少一个表面上的由重量为20g/m2～80g/m2的聚酯(PET)纺粘薄纱(spunbonded scrim)6或6-1制成的薄纱层6或6-1。
根据本发明的又一个方面，提供了一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：由60重量％～80重量％的壳-芯双组分纤维和20重量％～40重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的芯层20，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；和粘合在芯层20的至少一个表面上的外层10或10-1，所述外层10或10-1由50重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～50重量％的功能型有机纤维或天然纤维的混合物整体制成。
根据本发明的又一个方面，提供了一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：由60重量％～80重量％的壳-芯双组分纤维和20重量％～40重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的芯层20，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；和粘合在至少一个表面上的由重量为20g/m2～80g/m2的聚酯(PET)纺粘薄纱整体制成的薄纱层6或6-1。
根据本发明的又一个方面，提供了一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：由40重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～60重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的中间芯层5，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；分别粘合在中间芯层5的两个表面上的上芯层4和下芯层4-1，二者均由60重量％～70重量％的壳-芯双组分纤维和30重量％～40重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成；和分别粘合在上芯层4和下芯层4-1的未与中间芯层5的两个表面粘合的表面上的外层3和3-1，二者均单独由壳-芯纤维整体制成或者由70重量％～90重量％的壳-芯双组分纤维和10重量％～30重量％的功能型热塑性纤维或天然纤维的混合物整体制成。
根据本发明的又一个方面，提供了一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：由40重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～60重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的芯层2，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；分别粘合在芯层2的两个表面上的外层1或1-1，二者均单独由壳-芯双组分纤维整体制成或者由70重量％～90重量％的壳-芯双组分纤维和10重量％～30重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成；和分别粘合在外层1和1-1的未与芯层2的两个表面粘合的表面上的薄纱层7和7-1，二者均由重量为20g/cm2～80g/cm2的聚酯(PET)纺粘薄纱整体制成。
根据本发明的又一个方面，提供了一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：由60重量％～80重量％的壳-芯双组分纤维和20重量％～40重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的中间芯层50，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；分别粘合在中间芯层50的两个表面上的上芯层40和下芯层40-1，二者均由60重量％～70重量％的壳-芯双组分纤维和30重量％～40重量％的天然纤维整体制成；和分别粘合在上芯层40和下芯层40-1的未与中间芯层50的两个表面粘合的表面上的外层30和30-1，二者均由50重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～50重量％的功能型热塑性纤维或天然纤维的混合物整体制成。
根据本发明的又一个方面，提供了一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：由60重量％～80重量％的壳-芯双组分纤维和20重量％～40重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的芯层20，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；粘合在芯层20的两个表面上的外层10和10-1，二者均由50重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～50重量％的功能型有机纤维或天然纤维的混合物整体制成；和分别粘合在外层10和10-1的未与芯层20的两个表面粘合的表面上的薄纱层70和70-1，二者均由重量为20g/cm2～80g/cm2的聚酯(PET)纺粘薄纱整体制成。
更优选地是，所述壳-芯双组分纤维由50体积％～70体积％的高熔点芯组分和30体积％～50体积％的低熔点壳组分构成，并且是选自下述组中的任意一种双组分纤维，所述组包括由低熔点聚酯共聚物(CoPET)作为壳组分和低熔点聚酯作为芯组分构成的双组分纤维、由低熔点聚酯二醇作为壳组分和高熔点聚酯作为芯组分构成的双组分纤维、由高密度聚乙烯作为壳组分和聚酯作为芯组分构成的双组分纤维、由高密度聚乙烯作为壳组分和聚丙烯作为芯组分构成的双组分纤维，和由聚丙烯作为壳组分和聚酯作为芯组分构成的双组分纤维。
更优选地是，所述壳组分的熔点为110℃～180℃，所述芯组分的熔点为240℃～270℃。因此，在利用高温加压来制造复合材料片材时，所述壳组分将被熔融，并与用作增强纤维的功能型热塑性有机纤维或天然纤维粘合在一起，由此形成三维微孔网状结构。
优选地是，用作增强纤维的功能型热塑性纤维是选自下述组中的任意一种纤维，所述组包括共轭(conjugate)聚酯、共轭中空聚酯、中空聚酯和双卷曲(double-crimped)纤维。
优选地是，用作增强纤维的天然纤维是选自由大麻、黄麻、亚麻、洋麻、马尼拉麻和香蕉纤维组成的组中的任意一种纤维。
下面将详细描述本发明。
本发明涉及多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬通过下述方式制造：以不同混合比将至少一种热塑性纤维、由芯组分和熔点与性质不同于所述芯组分的壳组分构成的壳-芯双组分纤维和至少一种功能型热塑性纤维或天然纤维相互混合在一起，并将所述纤维混合物制成两层、三层或五层结构。本发明的特征在于，通过设计成含有诸如共轭聚酯纤维、共轭中空聚酯纤维、中空聚酯纤维、双卷曲纤维或改性截面纤维(modified cross-section fiber)等功能型热塑性有机纤维的蓬松的多层结构，提供了一种环境友好的汽车内饰部件用材料，所述材料克服了热塑性有机纤维在用于汽车内饰部件时因其低耐热性带来的限制，并且因为单独使用聚酯纤维或者将其与天然纤维组合使用而具有轻质性、改善的耐用性和可再循环性。此外，本发明的特征还在于，提供了轻质和环境友好的汽车内饰部件用材料，通过使用诸如大麻、黄麻、亚麻、马尼拉麻、洋麻和香蕉纤维等天然纤维代替现有的玻璃纤维或碳纤维作为增强纤维，所述材料具有等同于所述材料的性质。另外，本发明的特征还在于，开发了满足为评价含有功能型聚酯树脂作为基材纤维(base fiber)和增强纤维的产品和含有天然纤维作为增强纤维的产品是否能够用于汽车车顶内衬所必需进行的流挂测试，并且具有满意的物理性质的材料。
所述壳-芯复合纤维起基材的作用，所述功能型热塑性有机纤维或天然纤维起增强材料的作用。取决于这些纤维之间的比例，各层的性质将会有所不同，所述比例的确定可以通过下述两种方法来实现。
第一种方法是设计蓬松的结构的方法，在所述方法中，在外层对修整材料的粘合性方面，外层中基纤维的含量为70重量％～100重量％，而芯层中基材的含量则为40重量％～60重量％，以形成高度多孔的层。其特征在于提高外层中基材的比例，以保持光滑、均匀的表面，提高芯层中增强纤维的比例，从而保持所述片材的强度和蓬松的多孔网状结构。确定该含量的目的是使外层的表面细密光滑，在提高与用于修整的无纺织物的粘合性的同时为其赋予耐吸水性、隔热性和声音屏蔽作用，并且提高芯层中增强纤维的比例，以便保持芯层的强度，并形成蓬松的或大量的孔，在保持优异的冲击吸收性的同时赋予隔热性和吸声作用。
为实现上述目的，本发明提供了一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：由40重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～60重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的芯层2，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；和粘合在芯层2的至少一个表面上的外层1或1-1，所述外层1或1-1单独由壳-芯双组分纤维整体制成，或者由70重量％～90重量％的壳-芯双组分纤维和10重量％～30重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成(参见附图1和5)。此外，本发明提供了一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：由40重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～60重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维构成的中间芯层5，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；分别粘合在中间芯层5的两个表面上的上芯层4和下芯层4-1，二者均由60重量％～70重量％的壳-芯双组分纤维和30重量％～40重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成；和分别粘合在上芯层4和下芯层4-1的未与中间芯层5的两个表面粘合的表面上的外层3和3-1，二者均单独由壳-芯纤维整体制成或者由70重量％～90重量％的壳-芯双组分纤维和10重量％～30重量％的功能型热塑性纤维或天然纤维的混合物整体制成(参见附图9)。
此外，为实现上述目的，本发明提供了一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：由40重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～60重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的芯层2，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；和粘合在至少一个表面上的由重量为20g/m2～80g/m2的聚酯(PET)纺粘薄纱6或6-1制成的薄纱层6或6-1(参见附图3和7)。此外，本发明提供了一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：由40重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～60重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的芯层2，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；分别粘合在芯层2的两个表面上的外层1或1-1，二者均单独由壳-芯双组分纤维整体制成或者由70重量％～90重量％的壳-芯双组分纤维和10重量％～30重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成；和分别粘合在外层1和1-1的未与芯层2的两个表面粘合的表面上的薄纱层7和7-1，二者均由重量为20g/cm2～80g/cm2的聚酯纺粘薄纱整体制成(参见附图11)。上述多层汽车车顶内衬分别如图1、3、5、7、9和11所示，这些图显示了两层、三层和五层汽车车顶内衬用材料的截面图。
第二种方法是进一步提高汽车车顶内衬的机械性能并将外层中的基纤维含量设置为50重量％～60重量％，芯层中的基纤维含量设置为60重量％～80重量％的方法。当外层中的基纤维含量设置太高时，正如在第一种方法中，在利用含有外层和芯层的无纺织物制造汽车车顶内衬的过程中，通过外部加热，在外层上将缓慢地形成覆盖层，由此延缓向芯层的传热，并防止芯层迅速熔融粘合，从而提供具有低密度、蓬松、多孔的网状结构的汽车车顶内衬，这适用于需要优异的冲击吸收性和隔热性的场合。另一方面，当外层中的基纤维的比例降低，并且芯层中的基纤维比例增加时，向芯层的传热将更积极，芯层中会形成更多细孔，使汽车车顶内衬的机械性能得到提高。
为实现上述目的，本发明提供了一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：由60重量％～80重量％的壳-芯双组分纤维和20重量％～40重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的芯层20，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；和粘合在芯层20的至少一个表面上的外层10或10-1，所述外层10或10-1由50重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～50重量％的功能型有机纤维或天然纤维的混合物整体制成(参见附图2和6)。此外，本发明提供了一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：由60重量％～80重量％的壳-芯双组分纤维和20重量％～40重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维构成的中间芯层50，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；分别粘合在中间芯层50的两个表面上的上芯层40和下芯层40-1，二者均由60重量％～70重量％的壳-芯双组分纤维和30重量％～40重量％的天然纤维整体制成；和分别粘合在上芯层40和下芯层40-1的未与中间芯层50的两个表面粘合的表面上的外层30和30-1，二者均由50重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～50重量％的功能型热塑性纤维或天然纤维的混合物整体制成(参见附图10)。
此外，为实现上述目的，本发明提供了一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：由60重量％～80重量％的壳-芯双组分纤维和20重量％～40重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的芯层20，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；和粘合在至少一个表面上的由重量为20g/m2～80g/m2的聚酯(PET)纺粘薄纱整体制成的薄纱层6或6-1(参见附图4和8)。此外，本发明提供了一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：由60重量％～80重量％的壳-芯双组分纤维和20重量％～40重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的芯层20，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；粘合在芯层20的两个表面上的外层10和10-1，二者均由50重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～50重量％的功能型有机纤维或天然纤维的混合物整体制成；和分别粘合在外层10和10-1的未与芯层20的两个表面粘合的表面上的薄纱层70和70-1，二者均由重量为20g/cm2～80g/cm2的聚酯(PET)纺粘薄纱整体制成(参见附图12)。这些多层汽车车顶内衬分别如图2、4、6、8、10和12所示，这些附图是显示两层、三层和五层汽车车顶内衬用材料的截面图。
被用作基纤维的壳-芯双组分纤维的特征在于，它由约30体积％～50体积％熔点为110℃～180℃的壳组分和约50体积％～70体积％熔点为240℃～270℃的芯材料构成，因此可以同时起到粘合剂和增强材料的作用。因此，由于在生产所述复合片材的过程中，应用的温度为180℃～230℃，因此只有基纤维的壳组分缓慢熔融，从而通过与增强纤维连接形成三维网状结构，而基纤维的芯组分会因壳组分的部分热屏蔽效应而具有能够防止物理性能降低的特性，因此可以起到增强纤维的作用。
这种壳-芯双组分纤维可以是选自下述组中的任意一种纤维，所述组包括由低熔点聚酯共聚物(CoPET)作为壳组分和低熔点聚酯作为芯组分构成的双组分纤维、由低熔点聚酯二醇作为壳组分和高熔点聚酯作为芯组分构成的双组分纤维、由高密度聚乙烯作为壳组分和聚酯作为芯组分构成的双组分纤维、由高密度聚乙烯作为壳组分和聚丙烯作为芯组分构成的双组分纤维和由聚丙烯作为壳组分和聚酯作为芯组分构成的双组分纤维。
用作增强纤维的功能型热塑性有机纤维可以是选自下述组中的任意一种纤维，所述组包括共轭聚酯(PET)、共轭中空聚酯(PET)纤维、中空聚酯(PET)纤维、双卷曲PET纤维和改性截面聚酯纤维。此外，用作增强纤维的天然纤维可以是选自由大麻、黄麻、亚麻、洋麻、马尼拉麻和香蕉纤维组成的组中的任意一种纤维。
对所述功能型热塑性有机纤维或天然纤维进行选择，以使通过热粘合形成片材时高温导致的纤维的物理性能变化降至最低，并提高片材的孔隙率和膨胀性质。
共轭聚酯(PET)纤维是具有用于蓬松和膨胀的自卷曲性能的纤维，该纤维通过下述方法制备：将两种具有不同粘度的热塑性组分以并列的方式结合在一起，纺织所述结合的树脂并拉长经纺织的材料，通过两种组分之间的粘度差使其自卷曲。
共轭中空聚酯纤维具有受热延长所赋予的自卷曲性能，因此耐受复合片材制造过程中所施加的外热的性能优异，并且由于其中空部分而具有散热效应，可以防止在加工温度下其物理性能发生变化。
另外，双卷曲PET纤维的特征在于，它通过双卷曲尺寸为50mm～80mm的通用热塑性纤维，例如聚酰胺、聚丙烯或聚酯短纤维，以使产品蓬松而获得。
一种制造根据本发明的汽车车顶内衬的方法，所述方法包括：纤维开纤和混合步骤，在该步骤中根据需要的层特性，对基纤维和增强纤维进行开纤和均匀混合；梳理步骤，在该步骤中使经开纤与混合的纤维通过圆柱形梳理机以形成薄纤维网；折叠步骤，在该步骤中根据需要的产品重量，将所述薄纤维网相互堆叠在一起以形成多层结构；和连接步骤，在该步骤中通过针刺将所述多层结构的各层连接在一起，根据需要的用途使其具有不同的组成和重量。
制造多层无纺织物的方法可以分为连续加工和分批加工。连续加工使用3～5台梳理机，并包括向同一生产线上通过第一和第三梳理机供给两个外层，和通过第二梳理机供给芯层，将供给的各层相互结合在一起，并通过针刺将结合的层相互连接起来，由此形成多层无纺织物。分批加工包括使用一台梳理机制备各外层和芯层，根据需要的用途将这些层相互结合在一起，以形成多层结构，并使用针刺机将该多层结构的各层相互连接起来。
根据本发明，将无纺织物生产步骤中生产的多层复合无纺织物供给到连续型复合片材制造设备中。所述设备在题目为“Method and apparatusfor manufacturing a composite material having improved performance”的国际专利申请PCT/KR02/00658中进行了披露，其特征在于，可以根据需要的用途，通过由预热单元、热粘合单元、加压单元、膨胀单元、冷却单元和切割单元构成的连续型加工单元，自由控制密度、强度和厚度。使用汽车车顶内衬用成型机，将生产的复合片材制成产品。此外，还可以通过仅由预热步骤、成型步骤和冷却步骤组成的处理，而不采用复合片材制作工艺，将所述多层复合无纺织物制成产品。
有利效果
如前所述，本发明提供了多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬具有与现有的汽车车顶内衬相同的耐热性、抗冲击性、吸声性和隔热性，同时，通过使用具有优异耐热性和膨胀性的功能型热塑性有机纤维或天然纤维，具有改善的诸如耐用性、噪音吸收性和隔热性等性能，并且由于热塑性有机纤维本身具有4mm～8mm的蓬松的多组分(multicomposite)结构和高孔隙率，因而具有优异的成型性、隔热性、冲击吸收性等效果。
此外，根据本发明的汽车车顶内衬改善了汽车的轻质和耐用性，同时，在使用所述复合片材成型车顶内衬时通过使用纯聚酯纤维代替现有的热固性材料和无机纤维，并且使用由具有不同熔点的芯组分和壳组分构成的壳-芯双组分纤维而不使用不可再循环的粘合剂，因而是环境友好的，另外，由于含有环境友好和可再循环的材料，在改善工作环境和维护人体健康方面具有有利效果。
附图说明
图1、2、3和4是根据本发明的两层汽车车顶内衬的截面图。
图5、6、7和8是根据本发明的三层汽车车顶内衬的截面图。
图9、10、11和12是根据本发明的五层汽车车顶内衬的截面图。
<附图标记说明>
1、1-1、10、10-1、3、3-1、30和30-1：外层
2和20：芯层
4或40：上芯层
4-1、40-1：下芯层
6、6-1、60、60-1、7、7-1、70和70-1：薄纱层
具体实施方式
通过以下性能测试来检验具有上述构造的汽车车顶内衬的性能。
实施例1
本实施例涉及具有由芯层和外层构成的三层结构的汽车车顶内衬。外层均由壳-芯双组分纤维(CoPET/PET；LM；Huvis Corporation市售)作为基纤维和共轭中空PET纤维(CH-PET)(Huvis Corporation市售)作为增强纤维制成，芯层由壳-芯双组分纤维(CoPET/PET；LM；HuvisCorporation市售)作为基纤维和共轭中空PET(CH-PET)纤维(HuvisCorporation市售)作为增强纤维制成。外层和芯层通过针刺相互连接在一起，并且经连接的无纺织物被生产成具有1200g/m2±5％的均匀的重量，并比较地分析物理性能随外层和芯层的成分及含量的变化。由所生产的无纺织物，以6m/min的速率在连续型复合板材制造设备中制造6.5±0.3mm厚的汽车车顶内衬板材。所述连续型复合板材制造设备的内部构造包括预热单元、熔融加压/膨胀单元、冷却单元和切割单元。将预热单元保持为170℃的温度，熔融加压/膨胀单元包含的四个区保持为200℃～240℃的温度，冷却单元包含的两个区分别自动控制为60℃和30℃。通过模压加工，热成型所制造的车顶内衬板材，使其具有6mm的厚度，由此制造车顶内衬。
测试条件(梁下垂度(Beam Sag)测试和环境测试)
由于车顶内衬的特征在于水平固定在汽车内顶上，因此可以认为其物理性能和环境测试中的下垂度(sag)性能是用于评价产品的重要项目。
(1)为检测根据本发明的汽车车顶内衬样品的下垂度结果，使用OHS 005测试法。具体地是，使用长尾夹(binder clip)将尺寸为7.6cm×30.5cm的汽车车顶内衬样品固定在低于顶部2.54cm，高于底部28cm的位置处，在下述条件下记录共计24小时内所述样品的变化，并对记录值进行平均。
1)加热样品2.5小时，然后将其设置为85℃，保持5.5小时。
2)冷却样品2.5小时，然后将其设置为30℃，保持5.5小时。
3)加热样品2.5小时，然后将其在38℃、湿度为95％下保持5.5小时。
所述测试是根据北美汽车生产商的标准测试条件进行的环境测试。关于合格的下垂度标准，已知具有小于10mm的值的产品通常被认为是理想产品。
(2)为检测根据本发明的汽车车顶内衬样品的物理性能，按照被认作汽车车顶内衬重要评价方法的OHS 028测试法测量样品的强度、刚性和韧性等，并进行比较评价。
通过上述两种测试方法获得的本发明的样品的下垂度结果和诸如强度、刚性和韧性等物理性能的测试结果如表1中所示。
表1
  测试例   层中CH-PET含量   机械性能(弯曲)   下垂度(mm)
  外层(重量％)   芯层(重量％)   强度(N)   刚性(N/mm)   韧性(％)
  1234567   20202020505050   30405060203040   35.537.136.333.438.739.636.2   3.74.84.54.34.95.24.5   100.398.1105.3109.895.497.496.1   17.57.48.19.412.59.79.1
从上表1中可以看出，当外层中CoPET/PET：CH-PET的重量比为80/20，并且芯层中CoPET/PET：CH-PET的重量比为60/40(测试例2)时，当外层中CoPET/PET：CH-PET的重量比为80/20，并且芯层中CoPET/PET：CH-PET的重量比为50/50(测试例3)时，当外层中CoPET/PET：CH-PET的重量比为50/50，并且芯层中CoPET/PET：CH-PET的重量比为70/30(测试例6)时，以及当外层中CoPET/PET：CH-PET的重量比为50/50，并且芯层中CoPET/PET：CH-PET的重量比为60/40(测试例7)时，根据本发明的汽车车顶内衬表现出大于35N的强度，大于4.0N/mm的刚性，大于95％的韧性，以及小于10mm的下垂度，显示出优异的物理性能和下垂度性能。
实施例2
本实施例涉及具有由外层和芯层构成的三层结构的车顶内衬。外层均由壳-芯双组分纤维(CoPET/PET；LM；Huvis Corporation市售)作为基纤维和共轭中空PET纤维(CH-PET)(Huvis Corporation市售)作为增强纤维制成，并且基纤维∶增强纤维的重量比为70/30。芯层由壳-芯双组分纤维(CoPET/PET；LM；Huvis Corporation市售)作为基纤维和共轭中空PET纤维(CH-PET)(Huvis Corporation市售)作为增强纤维制成。在芯层中基纤维∶增强纤维的重量比为60/40。
外层和芯层通过针刺相互连接在一起，为了比较地分析物理性能随无纺织物重量的变化，将所述经连接的无纺织物生产成重量为907、1054、1213、1305和1416g/m2±5％。
在与实施例1中所述方法的相同条件下，将它们成型为复合板材和车顶内衬。根据本发明的汽车车顶内衬具有相同的为6mm的厚度和上述的不同重量。
此外，在与实施例1所述相同的测试条件下，测量根据本发明的测试样品的下垂度和诸如强度、刚性和韧性等物理性能。测量结果如下表2中所示。
表2
  测试例   无纺织物的实际重量(g/m2)     机械性能(弯曲)    下垂度(mm)
    强度(N)   刚性(N/mm)   韧性(％)
    12345     9071054121313051416     23.428.337.140.744.5     2.33.74.85.76.4   98.6110.498.195.493.2     10.09.77.48.19.2
从表2中可以看出，随着根据本发明的车顶内衬的重量的增加，其强度和刚性将提高，而韧性则明显降低。此外，当重量为1213g/m2(测试例3)时下垂度最低，当增加(测试例4和5)或减小(测试例1和2)样品重量时，下垂度将高于重量为1213g/m2(测试例3)时的下垂度。
实施例3
本实施例涉及具有由芯层和外层构成的三层结构的车项内衬。外层均由壳-芯双组分纤维(CoPET/PET；LM；Huvis Corporation市售)作为基纤维和共轭中空PET纤维(CH-PET；Huvis Corporation市售)作为增强纤维制成，并且基纤维∶增强纤维的重量比为80/20。芯层由壳-芯双组分纤维(CoPET/PET；LM；Huvis Corporation市售)作为基纤维和共轭中空PET纤维(CH-PET；Huvis Corporation市售)作为增强纤维制成。在芯层中基纤维∶增强纤维的重量比为60/40。
外层和芯层通过针刺相互连接在一起，经连接的无纺织物被生产成重量为1217g/m2。由所述无纺织物，在与实施例1相同的条件下生产厚度为8.5mm的车顶内衬用复合板材，并将其在间隙分别为3mm、4mm、5mm、6mm、7mm和8mm的模具中成型为汽车车顶内衬。
此外，以与实施例1相同的方式，测量不同厚度的测试样品的下垂度和诸如强度、刚性和韧性等物理性能。测量结果如下表3中所示。
表3
  测试例   厚度(mm)   机械性能   下垂度(mm)
  强度(N)   刚性(N/mm)   韧性(％)
  123456   345678   23.428.334.138.734.733.4   2.13.54.85.75.44.4   112.2105.495.198.493.590.5   23.112.08.37.69.610.0
从表3中可以看出，根据本发明的车顶内衬在厚度为6mm(测试例4)时表现出最高强度和刚性，并且下垂度最小。具体地是，随着车顶内衬厚度的降低，强度降低且下垂现象明显。
实施例4
本实施例涉及具有由芯层和外层构成的三层结构的车顶内衬。
外层均由壳-芯双组分纤维(CoPET/PET；LM；Huvis Corporation市售)作为基纤维和共轭中空PET纤维(CH-PET；Huvis Corporation市售)作为增强纤维制成，并且基纤维∶增强纤维的重量比为70/30。芯层由壳-芯双组分纤维(CoPET/PET；LM；Huvis Corporation市售)作为基纤维和共轭中空PET纤维(CH-PET；Huvis Corporation市售)与天然纤维黄麻的混合物作为增强纤维制成。在芯层中基纤维∶增强纤维的重量比为50/50。芯层中天然纤维黄麻含量在增强纤维的50重量％范围内变动。
外层和芯层通过针刺相互连接在一起，经连接的无纺织物被生产成重量为1200g/m2±5％。由所述无纺织物生产车顶内衬用复合板材，在与实施例1相同的条件下将其成型为复合板材和车顶内衬。
此外，以与实施例1相同的方式，测量不同厚度的测试样品的下垂度和诸如强度、刚性和韧性等物理性能。测量结果如下表4中所示。
表4
  测试例   芯层中黄麻含量(重量％)   机械性能   下垂度(mm)
  强度(N)   刚性(N/mm)   韧性(％)
  12345   1020304050   37.440.142.336.332.4   4.64.95.35.55.6   102.498.595.290.487.5   8.78.46.74.65.4
从表4中可以看出，随着芯层中天然纤维含量的增加，根据本发明的汽车车顶内衬的强度和刚性都获得了提高。此外，随着天然纤维含量的增加，其韧性明显降低，但是随着天然纤维含量的增加，下垂度也有所降低。
实施例5
本实施例涉及具有由中间芯层2、下芯层1和上芯层3以及外层构成的五层结构的车顶内衬。外层均由壳-芯双组分纤维(CoPET/PET；LM；Huvis Corporation市售)作为基纤维和共轭中空PET纤维(CH-PET；HuvisCorporation市售)作为增强纤维制成，并且基纤维∶增强纤维的重量比为90/10。芯层由壳-芯双组分纤维(CoPET/PET；LM；Huvis Corporation市售)作为基纤维和共轭中空PET纤维(CH-PET；Huvis Corporation市售)或天然纤维黄麻作为增强纤维制成。中间芯层中基纤维∶增强纤维的重量比为50/50，上芯层和下芯层中基纤维∶增强纤维的重量比为65/35。
外层和芯层通过针刺相互连接在一起，经连接的无纺织物被生产成重量为1200g/m2±5％。由所述无纺织物，设计更能改善其物理性能的具有五层结构的车顶内衬，以便分析物理性能随天然纤维种类的变化。在与实施例1相同的条件下将其成型为复合板材和车顶内衬。
此外，以与实施例1相同的方式，测量不同厚度的测试样品的下垂度性质和诸如强度、刚性和韧性等物理性能。测量结果如下表5中所示。
表5
  测试例   芯层的组成(重量/重量％)   机械性能 下垂度(mm)
亚芯层2 亚芯层1，3   强度(N)   刚性(N/mm)   韧性(％)
12345   LM/CH-PET＝50/50LM/黄麻＝50/50LM/黄麻＝50/50LM/洋麻＝50/50LM/马尼拉麻＝50/50   LM/CH-PET＝65/35LM/CH-PET＝65/35LM/黄麻＝65/35LM/洋麻＝65/35LM/马尼拉麻＝65/35 38.640.238.541.544.7 4.85.96.16.36.5 101.598.796.295.895.5 8.55.64.34.14.1
从表5中可以看出，与实施例1、2、3和4的三层车顶内衬相比，根据本实施例的具有五层结构的车顶内衬具有优异的强度和刚性。具体地是，与实施例1、2、3和4的三层车顶内衬相比，该五层车顶内衬的下垂度明显降低，并且在使用马尼拉麻作为天然纤维时，车顶内衬具有最佳物理性能(强度、刚性和韧性)和下垂度性质。
实施例6
本实施例涉及具有由芯层、外层和薄纱层构成的五层结构的车顶内衬，其中所述薄纱层由粘合在外层表面上的重量为45g/m2的聚酯纺粘薄纱制成。外层均由壳-芯双组分纤维(CoPET/PET；LM；Huvis Corporation市售)作为基纤维和共轭中空PET纤维(CH-PET；Huvis Corporation市售)作为增强纤维制成，并且外层中基纤维∶增强纤维的重量比为80/20。芯层由壳-芯双组分纤维(CoPET/PET；LM；Huvis Corporation市售)作为基纤维和共轭中空PET纤维(CH-PET；Huvis Corporation市售)与天然纤维黄麻的混合物作为增强纤维制成。在芯层中基纤维∶增强纤维的重量比为50/50。外层和芯层通过针刺相互连接在一起，经连接的无纺织物被生产成重量为1200g/m2±5％。将所述聚酯纺粘薄纱粘合在无纺织物中外层暴露的表面上，以便比较地分析与使用聚酯纺粘薄纱进行修整相关的物理性能。在与实施例1相同的条件下将其成型为复合板材和车顶内衬。
此外，以与实施例1相同的方式，测量不同厚度的测试样品的下垂度性质和诸如强度、刚性和韧性等物理性能。测量结果如下表6中所示。
表6
  测试例   芯层的组成(重量/重量％)   机械性能 下垂度(mm)
芯层 外层   强度(N)   刚性(N/mm)   韧性(％)
123   LM/CH-PET＝50/50LM/黄麻＝50/50LM/黄麻＝50/50   LM/CH-PET＝80/20LM/CH-PET＝80/20LM/黄麻＝80/20 40.142.341.4 5.86.46.5 98.595.791.2 6.74.84.1
从表6中可以看出，使用PET纺粘薄纱对车顶内衬中外层的暴露表面进行修整，表现出了改善外观品质、吸声性和物理性能(强度、刚性和韧性)，并且在环境测试中降低下垂度的效果。

Claims (12)

1.一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：
由40重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～60重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的芯层(2)，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；和
粘合在所述芯层(2)的至少一个表面上的外层(1)或(1-1)，所述外层(1)或(1-1)单独由壳-芯双组分纤维整体制成，或者由70重量％～90重量％的壳-芯双组分纤维和10重量％～30重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成。
2.一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：
由60重量％～80重量％的壳-芯双组分纤维和20重量％～40重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的芯层(20)，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；和
粘合在所述芯层(20)的至少一个表面上的外层(10)或(10-1)，所述外层(10)或(10-1)由50重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～50重量％的功能型有机纤维或天然纤维的混合物整体制成。
3.一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：
由40重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～60重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的中间芯层(5)，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；和
分别粘合在所述中间芯层(5)的两个表面上的上芯层(4)和下芯层(4-1)，所述上芯层(4)和下芯层(4-1)均由60重量％～70重量％的壳-芯双组分纤维和30重量％～40重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成；以及
分别粘合在所述上芯层(4)和所述下芯层(4-1)的未与所述中间芯层(5)的两个表面粘合的表面上的外层(3)和(3-1)，所述外层(3)和(3-1)均单独由壳-芯纤维整体制成，或者由70重量％～90重量％的壳-芯双组分纤维和10重量％～30重量％的功能型热塑性纤维或天然纤维的混合物整体制成。
4.一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：
由60重量％～80重量％的壳-芯双组分纤维和20重量％～40重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的中间芯层(50)，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；和
分别粘合在所述中间芯层(50)的两个表面上的上芯层(40)和下芯层(40-1)，所述上芯层(40)和下芯层(40-1)均由60重量％～70重量％的壳-芯双组分纤维和30重量％～40重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维整体制成；以及
分别粘合在所述上芯层(40)和所述下芯层(40-1)的未与所述中间芯层(50)的两个表面粘合的表面上的外层(30)和(30-1)，所述外层(30)和(30-1)均由50重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～50重量％的功能型热塑性纤维或天然纤维的混合物整体制成。
5.一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：
由40重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～60重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的芯层(2)，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；和
粘合在至少一个表面上并由重量为20g/m2～80g/m2的聚酯(PET)纺粘薄纱(6)或(6-1)制成的薄纱层(6)或(6-1)。
6.一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：
由60重量％～80重量％的壳-芯双组分纤维和20重量％～40重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的芯层(20)，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；和
粘合在至少一个表面上并由重量为20g/m2～80g/m2的聚酯(PET)纺粘薄纱整体制成的薄纱层(60)或(60-1)。
7.一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：
由40重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～60重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的芯层(2)，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；
分别粘合在所述芯层(2)的两个表面上的外层(1)或(1-1)，所述外层(1)或(1-1)均单独由壳-芯双组分纤维整体制成，或者由70重量％～90重量％的壳-芯双组分纤维和10重量％～30重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成；和
分别粘合在所述外层(1)和(1-1)的未与所述芯层(2)的两个表面粘合的表面上的薄纱层(7)和(7-1)，所述薄纱层(7)和(7-1)均由重量为20g/cm2～80g/cm2的聚酯(PET)纺粘薄纱整体制成。
8.一种多层汽车车顶内衬，所述多层汽车车顶内衬含有：
由60重量％～80重量％的壳-芯双组分纤维和20重量％～40重量％的功能型热塑性有机纤维或天然纤维的混合物整体制成的芯层(20)，其中所述壳-芯双组分纤维由高熔点芯组分和低熔点壳组分构成；
粘合在所述芯层(20)的两个表面上的外层(10)和(10-1)，所述外层(10)和(10-1)均由50重量％～60重量％的壳-芯双组分纤维和40重量％～50重量％的功能型有机纤维或天然纤维的混合物整体制成；和
分别粘合在所述外层(10)和(10-1)的未与所述芯层(20)的两个表面粘合的表面上的薄纱层(70)和(70-1)，所述薄纱层(70)和(70-1)均由重量为20g/cm2～80g/cm2的聚酯(PET)纺粘薄纱整体制成。
9.如权利要求1至8任一项所述的多层汽车车顶内衬，其中所述壳-芯双组分纤维由50体积％～70体积％的高熔点芯组分和30体积％～50体积％的低熔点壳组分构成，并且是选自下述组中的任意一种双组分纤维，所述组包括由聚酯共聚物(CoPET)作为壳组分和聚酯作为芯组分构成的双组分纤维、由聚酯二醇作为壳组分和聚酯作为芯组分构成的双组分纤维、由高密度聚乙烯作为壳组分和聚酯作为芯组分构成的双组分纤维、由高密度聚乙烯作为壳组分和聚丙烯作为芯组分构成的双组分纤维和由聚丙烯作为壳组分和聚酯作为芯组分构成的双组分纤维。
10.如权利要求9所述的多层汽车车顶内衬，其中所述壳组分的熔点为110℃～180℃，所述芯组分的熔点为240℃～270℃，这样在利用高温加压制造复合片材时，所述壳组分将熔融并与所述功能型热塑性有机纤维粘合在一起。
11.如权利要求1至8任一项所述的多层汽车车顶内衬，其中所述功能型热塑性纤维是选自下述组的任意一种纤维，所述组包括共轭聚酯、共轭中空聚酯、中空聚酯和双卷曲纤维。
12.如权利要求1至8任一项所述的多层汽车车顶内衬，其中所述天然纤维是选自由大麻、黄麻、亚麻、洋麻、马尼拉麻和香蕉纤维组成的组中的任意一种纤维。
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