CN101418495B - 静电干法浸渍纤维毡的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种静电干法浸渍纤维毡的制备方法，其制备方法的主要步骤如下：(1)两种不同的纤维丝短切共混、沉降铺网，形成蓬松混杂均匀的毛坯毡；(2)将树脂粉末按配比撒在毛坯毡表面；(3)通过浸渍机，在电场作用下对毛坯毡进行干法浸渍；(4)在毛坯毡界面和底部铺无纺布，进行双面针刺加固；(5)切边、收卷成毡。本发明克服了现有撒粉工艺存在的技术缺陷，实现了树脂粉末对纤维毡的均匀浸渍，本方法投资小、耗能低、不用溶剂与粘结剂、涉及行业产品面广适合组织工业化生产，同传统的短切毡制备工艺相比本方法更加科学合理，为制作热塑性增强纤维毡提供了新的工艺路线。
Description
技术领域
本发明涉及一种热塑性或者热固性纤维毡的制备方法，它是制备增强复合材料的新技术，涉及相关GMT产品及航海、航空、车船、集装箱、纺织、建筑装饰的制造领域。
背景技术
目前国内纺织行业大多采用饱和浸渍法。其工艺流程：成型的纤维毡输送进入装有粘合剂液的浸渍槽中，纤维毡在胶液中穿过后，通过轧辊或吸液装置除去多余的粘合剂，经烘燥系统使粘合剂受热塑化。产品中因含有难以回收的溶剂造成材料回收利用困难。
国外生产GMT(Glass mat reinforced thermoplastics，GMT)材料的玻璃纤维，由聚丙烯专用浸渍剂偶联剂等材料对玻纤表面处理后再生产GMT材料。它是在生产玻纤过程中，将聚丙烯熔融体直接将单根玻纤包覆住，此熔融浸渍玻纤的技术由国外专利控制。
国内利用撒粉工艺热粘结生产连续纤维毡。先铺设短纤毛坯毡再撒粉，利用粉末进行热粘结生产连续的玻纤毡。如长海集团采用撒粉法生产连续玻纤毡，撒粉工艺很难实现树脂粉末在毡体内的均匀混合，更做不到玻纤与树脂粉末界面之间是点的粘结而非面的粘结，它很难实现玻璃纤维毡经塑化烘焙直接生产GMT材料。
通过撒粉热粘结纤维毡的生产工艺中，不少粘结剂与树脂难以相容，导致材料模压成型时分层，因此在制作热塑性增强复合材料时，首先必须除去粘结剂或溶剂，这给工业化生产带来困难。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种不需要粘结剂、浸渍均匀、玻璃纤维与树脂基体界面粘结性好且适用于工业化生产的静电干法浸渍纤维毡的制备方法。
本发明所述的静电干法浸渍纤维毡的制备方法是通过以下步骤来实现的：
(1)备料：人造无机纤维与合成纤维原丝，或者天然纤维与合成纤维原丝、热固性树脂粉末或热塑性树脂粉末、无纺布；
(2)将人造无机纤维与合成纤维原丝，或者天然纤维与合成纤维原丝混合交叉放置于纱架上，送入短切原丝毡生产机组的成型部中短切共混，短切长度在60～90mm，然后沉降铺网，形成蓬松的混杂均匀的毛坯毡；
(3)将热固性树脂或热塑性树脂粉末导入撒粉装置对毛坯毡表面按配方参数进行撒粉，使毛坯毡表面铺上一层均匀的树脂粉末；
(4)启动发电机通过静电发生器，对浸渍机的电极板通电形成强大的负高压静电场。通过生产现场控制电压和电流强度大小，电压在100KV时电流控制应小于500μA，调整上电极板至纤维毡的间距为≤100mm，加速树脂粉末穿刺纤维毡分布均匀的运动；
(5)当传送带载着表面粘满热塑性或者热固性树脂粉末的毛坯毡，经过浸渍机内上下电极板中间的负高压静电离子区域时，在电场对电荷的作用下，带负电荷的树脂粉末从上直下快速均匀地分散，向毛坯毡内部做穿透运动，在静电吸附力的作用下，粉末紧紧地吸附在毛坯毡内的纤维上，对纤维进行点的粘结与混合均匀地浸渍；
(6)根据两种不同的纤维丝的重量和热塑性树脂粉末的浸渍速率，毛坯毡进入浸渍机的浸渍时间为10～25s，毛坯毡的运行速度为2～10m/min；
(7)在浸渍好的毛坯毡界面和底部铺上无纺布，一起进行双面针刺加固，使毛坯毡本身的松散纤维互相咬合缠绕、联锁成型，形成具有纵横向比值差小、抗拉强度高的三维立体结构，即制得成品，针刺过程中针刺的频率为上下各50次/cm2，针刺深度上下各为3～18mm；
(8)经检验、切边、收卷生产出浸渍均匀的热塑性或者热固性纤维毡。
所述的静电干法浸渍纤维毡的制备方法，其特征在于步骤(1)所述的纤维原丝选自天然纤维与人造无机纤维中的一种纤维再与合成纤维中的一种纤维共混，如：竹纤维、麻纤维或玻璃纤维、碳纤维中的一种与聚丙烯纤维(丙纶)、聚酯纤维、酚醛树脂纤维其中的一种纤维共混等。
所述的静电干法浸渍纤维毡的制备方法，其特征在于步骤(2)所述的两种不同的纤维原丝直径为10～30μm。
所述的静电干法浸渍纤维毡的制备方法，其特征在于步骤(1)所述的两种不同的纤维原丝，其中一种的纤维原丝的重量百分比为40％～60％，另一种纤维原丝的重量百分比相对应为60％～40％。
所述的静电干法浸渍纤维毡的制备方法，其特征在于步骤(3)所述的热固性树脂或者热塑性树脂为酚醛树脂等热固性粉末和PP、PET、PA等热塑性树脂粉末。
所述的静电干法浸渍纤维毡的制备方法，其特征在于步骤(3)所述的树脂粉末的粒径小于20μm。
所述的用于静电干法浸渍纤维毡的制备方法的设备为浸渍机，其输入电流为220V，频率50HZ、功率消耗50W～2000W、工作环境T＝-10～40℃，RH≤85％、输出电压30KV～150KV、最大输出电流50～1000μA。
本发明的有益效果是：本发明克服了现有撒粉工艺存在的技术缺陷，实现了树脂粉末对纤维毡的快速浸渍，且投资小、耗能低、不用溶剂与粘结剂、涉及行业产品面广适合组织工业化生产，同传统的短切毡制备工艺相比本方法更加科学合理，为制作热塑性增强纤维毡提供了新的工艺路线。
附图说明
图1：浸渍均匀的纤维毡结构示意图；
图2：静电干法浸渍的纤维毡的工艺流程示意图；
附图中，1和3为无纺布，2为静电干法浸渍的纤维毡。
具体实施方式
下面将结合附图，详细说明本发明的具体实施方式：
实施例1
(1)备料：改性无碱玻璃纤维无捻粗纱50kg(直径：13μm 1200tex玻纤表面厂家按要求已处理)、改性聚丙烯纤维丝50kg(直径：20μm)、聚丙烯粉末25kg(粒径10μm。)、丙纶无纺布50m 2卷(25g/m2)；
(2)将改性玻璃纤维无捻粗纱、改性聚丙烯纤维丝均匀放置于纱架上，按上述备料的比例同时送入短切原丝毡生产机组的成型部中短切共混，短切长度在60～90mm，然后沉降铺网，形成蓬松的混杂均匀的玻璃纤维毛坯毡；
(3)将聚丙烯粉末导入撒粉装置1对玻璃纤维毛坯毡表面按250g/m2进行撒粉，使毛坯毡表面铺上一层均匀的树脂粉末；
(4)启动高电压直流发电机3通过静电发生器2，对浸渍机的负电极板通电形成强大的负高压静电场。通过生产现场调整控制电压和电流强度大小确保设备运转正常，电压为100KV时，电流＜500μA，调整上电极板至纤维毡的间距为≤100mm，加速聚丙烯粉末穿刺纤维毡分布均匀的运动；
(5)当传送带载着表面粘满聚丙烯粉末的玻璃纤维毛坯毡，经过浸渍机内上下电极板中间的负高压静电离子区域时，在电场对电荷的作用下，带负电荷的聚丙烯粉末从上至下快速均匀地分散，向玻璃纤维毛坯毡内做穿透运动，在静电吸附力的作用下，聚丙烯粉末紧紧地吸附在玻璃纤维毛坯毡内的玻璃纤维上，填满玻璃纤维毛坯毡内的空隙，对玻璃纤维进行点的粘结与混合均匀地浸渍；
(6)根据改性玻璃纤维、改性聚丙烯纤维的重量和聚丙烯粉末的浸渍速率，玻璃纤维毛坯毡进入浸渍机的浸渍时间为10s，整个机组的运行速度为5m/min；
(7)在浸渍好的玻璃纤维毛坯毡界面和底部铺上丙纶无纺布，一起进行双面针刺加固，使毛坯毡本身的松散纤维互相咬合缠绕、联锁成型，形成具有纵横向比值差小、抗拉强度高的三维立体结构，即制得成品；
(8)在针刺过程中，针频为上下各50次/cm2，针刺深度上下各3～18mm之间；
(9)检验、切边、收卷。
生产出幅宽1m、长100m、1200g/m2的玻璃纤维短切混合毡123kg。
这种浸渍均匀的玻璃纤维短切混合毡特别适合制作轻质GMT片材。
实施例2
(1)备料：麻纤维50kg(直径：15μm)、改性聚丙烯纤维50kg(直径：30μm)、聚丙烯粉末25kg(粒径10μm。)、丙纶无纺布50m 2卷(25g/m2)；
(2)将麻纤维、改性聚丙烯纤维均匀放置于纱架上，按上述备料的比例同时送入短切原丝毡生产机组的成型部中短切共混，短切长度在60～90mm，然后沉降铺网，形成蓬松的混杂均匀的麻纤维毛坯毡；
(3)将聚丙烯粉末导入撒粉装置1对麻纤维毛坯毡表面按250g/m2进行撒粉，使毛坯毡表面铺上一层均匀的树脂粉末；
(4)启动高电压直流发电机3通过静电发生器2，对浸渍机的负电极板通 电形成强大的负高压静电场。通过生产现场控制调整电压与电流强度大小，确保设备运转正常电压为100KV时、电流＜500μA，调整上电极板至纤维毡的间距≤100mm，加速聚丙烯粉末穿刺纤维毡分布均匀的运动；
(5)当传送带载着表面粘满聚丙烯粉末的麻纤维毛坯毡，经过浸渍机内上下电极板中间的负高压静电离子区域时，在电场对电荷的作用下，带负电荷的聚丙烯粉末从上直下快速均匀地分散，向麻纤维毛坯毡内做穿透运动，在静电吸附力的作用下，聚丙烯粉末紧紧地吸附在麻纤维毛坯毡内的纤维上，对麻纤维进行点的粘结与混合均匀地浸渍；
(6)根据麻纤维、改性聚丙烯纤维的重量和聚丙烯粉末的浸渍速率，麻纤维毛坯毡进入浸渍机的浸渍时间为15s，整个机组的运行速度为8m/min；
(7)在浸渍好的麻纤维毛坯毡界面和底部铺上丙纶无纺布，一起进行双面针刺加固，使毛坯毡本身的松散纤维互相咬合缠绕、联锁成型，形成具有纵横向比值差小、抗拉强度高的三维立体结构，即制得成品；
(8)在针刺过程中，针频为上下各50次/cm2，针刺深度上下各3～18mm之间；
(9)检验、切边、收卷。
生产出幅宽1m、长100m、1200g/m2的麻纤维混合毡123kg。
这种浸渍均匀的麻纤维混合毡适合制作非结构的汽车内饰件。
上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.静电干法浸渍纤维毡的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将两种不同的纤维原丝混合交叉放置于纱架上，送入短切原丝毡生产机组的成型部中短切共混，然后沉降铺网，形成蓬松的混杂均匀的毛坯毡；
(2)将树脂粉末导入撒粉装置对毛坯毡表面撒粉，使毛坯毡表面铺上一层均匀的树脂粉末；
(3)静电干法浸渍：将表面撒粉的毛坯毡穿过浸渍机上下电极板中间的负高压静电离子区域，使树脂粉末浸渍毛坯毡，浸渍时间为10～25s，毛坯毡的穿行速度为2～10m/min；
(4)在浸渍后的毛坯毡上下两面铺上无纺布后双面针刺加固，针刺的频率为上下各50次/cm2，针刺深度上下各为3～18mm；
(5)检验、切边、收卷生产出浸渍均匀的纤维毡。
2.根据权利要求1所述的静电干法浸渍纤维毡的制备方法，其特征在于步骤(1)所述的两种不同的纤维原丝，其中的一种选自天然纤维或者人造无机纤维，另一种纤维原丝选自合成纤维。
3.根据权利要求1或2所述的静电干法浸渍纤维毡的制备方法，其特征在于步骤(1)所述的两种不同的纤维原丝，其中的一种纤维原丝选自竹纤维、麻纤维、玻璃纤维、碳纤维，另一种纤维原丝选自聚丙烯纤维、聚酯纤维。
4.根据权利要求1所述的静电干法浸渍纤维毡的制备方法，其特征在于步骤(1)所述的两种不同的纤维原丝的直径为10～30μm，其短切长度为60～90mm。
5.根据权利要求1所述的静电干法浸渍纤维毡的制备方法，其特征在于步骤(1)所述的两种不同的纤维原丝，其中一种纤维原丝的重量百分比为40％～60％，另一种纤维原丝的重量百分比相对应为60％～40％。
6.根据权利要求1所述的静电干法浸渍纤维毡的制备方法，其特征在于步骤(2)所述的树脂粉末选自酚醛树脂粉末、PP、PET、PA树脂粉末。
7.根据权利要求1所述的静电干法浸渍纤维毡的制备方法，其特征在于步骤(2)所述的树脂粉末的粒径小于20μm。
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