CN101654873B - 内衬板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型内衬板的制造方法，包括：(1)制作表面毛坯毡；(2)制作编织毡；(3)向上述编织毡和毛坯毡的表面铺撒热塑性树脂粉末，进行第一次预浸渍；(4)对浸渍后的毛坯毡、编织毡进行固网、预刺、收卷；(5)按毛坯毡、编织毡、毛坯毡的顺序放卷、二次撒粉；(6)针刺，加固；(7)将上述形成的连续针刺毡进行第二次干法预浸渍；(8)利用烘箱高温塑化、融熔上述连续针刺毡，经辊压、冷却定型、裁边制成成品。本发明大幅提高了纤维材料在基体内分布的密实性与均匀性、满足了基体材料组分的机械性能，得到刚性、强度高、轻质、宽幅的结构板材，加快了国产冷冻集装箱内衬板替代铝板、不锈钢板或卷材产品的工业化进程。

Description

内衬板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种制造结构型板材的方法，尤其是一种利用二次静电干法浸渍的短切毡、编织毡、针刺毡等来制造新型内衬板的方法，涉及各种冷冻集装箱内衬板、冷冻仓库墙护板、轨道车、拖挂车、货柜车车厢内壁板以及轿车、商务车、卡车、客车的发动机底护板、车厢饰板、仪表板骨架等产品的制造领域。

背景技术

国外生产集装箱内衬板板材的材料是在生产玻璃纤维的过程中，将从漏板拉下的玻璃纤维原丝与挤出机挤出的热塑性树脂纤维（聚丙烯、聚酯）同时经过一个装置，使其均匀地混合排列在以前集成的混杂无捻粗纱，再制成连续的玻璃纤维针刺毡直接生产集装箱内衬板材料，此熔融法浸渍玻璃纤维的技术由国外专利控制，它是制约我国生产轻型宽幅结构板材的技术瓶颈。

国内集装箱行业，目前主要是使用铝板、不锈钢板或卷材来制作冷冻集装箱内衬板，采用板材制作冷冻集装箱的内衬板一直是中国集装箱产业的空白。

制作轻质宽幅结构板材的工艺技术难点主要是多层铺设的短切毡、编织毡、针刺毡内的增强材料与树脂基体在高温熔融中浸渍困难，高温树脂在熔融状态下黏度大、流动性差、熔融树脂流体与毛坯毡、编织毡、针刺毡的玻纤表面粘合的路径窄、距离远、阻力大、熔融流体渗透的速率慢，造成内部纤维受到熔融树脂浸渍的表面积不够饱满、因此纤维表面浸渍后余留的空隙率较多、具体的表现为单根玻纤束或局部纤维集合体表面的浸渍面积不够彻底、这种高温熔融浸渍过程存在的工艺缺陷，造成板材内部分层或局部结构体断裂、致使板材整体结构的致密性发生了变化，使板材的刚性与强度都比较低，因此大大地降低了板材的机械性能。特别是传统工艺中采用高温熔融树脂流体直接浸渍多层的短切毡、玻纤编织毡、针刺毡，欲使之达到高温熔融树脂浸渍透彻的效果更是困难。上述生产方法制约了轻质、宽幅、结构型板材在国内的生产与发展，推迟了国产冷冻集装箱内衬板替代铝板、不锈钢板或卷材产品的工业化进程。

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可制得致密性好、刚性、强度高、具有较好的机械性能、轻质、宽幅的结构型板材的内衬板的制造方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种内衬板的制造方法，包括以下步骤：

（1）制作表面层和底层的毛坯毡：将基体树脂纤维与增强纤维按重量百分比为1：4～19：1的比例均匀布置于纱架上，利用抛丝机将上述混合后的基体树脂纤维和增强纤维连续抛入至沉降室，使混合纤维均匀着落在成型网带上，形成毛毡坯；

（2）制作夹心层编织毡：由横向连续玻璃纤维、化纤丝以及纵向捆绑线聚酯尼龙丝一起制成夹心层编织毡；

（3）撒粉、浸渍：利用撒粉机向上述每一层的编织毡、毛坯毡的表面铺撒热塑性树脂粉末，送入浸渍机进行第一次干法预浸渍，既将毛坯毡和编织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和编织毡，浸渍时间为10～25s ,毛坯毡和编织毡的穿行速度为2～10m/min；

（4）对浸渍后的毛坯毡、编织毡进行固网、预刺、收卷；

（5）放卷、二次撒粉：按毛坯毡、夹心层编织毡和毛坯毡的次序放卷毛坯毡和编织毡，在每层毡放卷过程中都在其表面第二次均匀地铺撒热塑性树脂粉末；

（6）针刺，加固：将上述三层重叠后的混合毡进行双面复合针刺，形成毡层之间联结紧密、纤维之间相互缠绕、并具有三维立体结构的连续针刺毡；

（7）将上述连续针刺毡经过浸渍机进行第二次干法预浸渍，在二次浸渍过程中调整浸渍机上的两块金属电极板之间的距离为5～80mm，同时调整其静电场的电压为20 ～150 kV，以及电流为5～50 毫安，连续针刺毡穿过浸渍机上下电极板中间的负高压静电离子区域，使热塑性树脂粉末浸渍连续针刺毡，浸渍时间为10～25s , 连续针刺毡的穿行速度为2～10m/min；

（8）利用烘箱高温塑化、融熔浸渍上述干法浸渍过的连续针刺毡，经双钢带压机连续辊压、冷却定型、裁边制成成品。

步骤（1）和步骤（2）之间还包括制作中间层编织毡的步骤：由纵向连续玻璃纤维、化纤丝以及横向的捆绑线聚酯尼龙丝一起制成中间层编织毡。 

步骤（1）所述的基体树脂纤维为热塑性塑料纤维，单丝直径为0.01～0.3mm，增强纤维的单丝直径为6～25μm，基体树脂纤维与增强纤维的重量百分比为3：2～2：3。

上述的热塑性塑料纤维选自聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、尼龙纤维、聚苯硫醚纤维、聚酰亚胺纤维、聚酯纤维、聚碳酸酯纤维、聚苯乙烯纤维。

上述的增强纤维选自玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、天然纤维、芳纶纤维。

上述步骤（4）、（6）、（8）所述的热塑性树脂粉末的粒径为10～100μm。

通过上述所述的方法精确地调整电场电压、电流的工艺参数，获得合适的电场的电位差，可增加上述的连续针刺毡表面与热塑性树脂粉末表面的电荷，使之与电场电荷趋向同步运动，使原编织毡中排列密集的玻纤行距在电场力的作用下、因电荷之间相互反抗的趋势产生特殊的缝隙，瞬间扩大改变了纤维之间的隔距，由此形成了电场粉末通道，使连续针刺毡内的树脂粉末粘结玻纤表面的工程得以顺利完成。由此解决了针刺毡干法浸渍困难的技术瓶颈，开辟了多层重叠铺设的短切毡、编织毡、针刺毡干法浸渍快捷的工艺路线。

经二次干法预浸渍之后的连续针刺毡、更容易使高温熔融树脂粉末渗透到增强纤维中、熔融树脂粉末浸渍玻纤表面的行程减少、熔融树脂粉末浸渍玻纤的速率增加，熔融树脂与玻纤浸渍的表面积扩大了，从而实现了连续针刺毡体内的增强材料被高温熔融树脂粉末浸渍透彻的目标，由此大幅降低了基体材料内纤维之间的空隙率。

本发明的有益效果是：通过本发明所述的方法，大幅提高了纤维材料在基体内分布的密实性与均匀性、满足了基体材料组分的机械性能，制得了致密性好、刚性、强度高、具有较好的机械性能、轻质、宽幅的结构型板材，加快了国产冷冻集装箱内衬板替代铝板、不锈钢板或卷材产品的工业化进程。其中利用本发明的方法制备的两个板材的性能参数见表1：

 表1：实施例1和实施例2的性能参数表

图1为利用本发明所述的方法制备的新型冷冻集装箱内衬板的结构示意图；

图2为利用本发明所述的方法制备的卡车或客车仪表板的结构示意图。

图中主要附图标记含义为：

1、表面层毛坯毡     2a和2b、中间层编织毡     3、夹心层编织毡    

4、底层毛坯毡

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：

图1为利用本发明所述的方法制备的新型冷冻集装箱内衬板的结构示意图。

如图1所示：新型冷冻集装箱内衬板包括表面层毛坯毡1、中间层编织毡 2a和2b、夹心层编织毡3和底层毛坯毡4，其通过以下方法制得：

实施例1

生产冷冻集装箱内衬板卷材：

（1）备料：聚丙烯纤维丝50kg，单丝直径为0.1mm、玻璃纤维100kg，单丝直径为8μm、热塑性聚丙烯粉末40kg，粒径为10μm、聚丙烯强力丝30kg； 

（2）制作表面层毛坯毡1和底层毛坯毡4：将聚丙烯纤维丝与玻璃纤维按重量百分比为2：3的比例均匀布置于纱架上，利用抛丝机将上述混合后的聚丙烯纤维丝和玻璃纤维连续抛入至沉降室，使混合纤维均匀着落在成型网带上，形成表面层毛坯毡1和底层毛坯毡4，表面层毛坯毡1和底层毛坯毡4的克重控制在350±50g/㎡；

（3）制作中间层编织毡2a、2b：由纵向连续玻璃纤维、化纤丝以11：9的重量百分比，以及横向的捆绑线聚丙烯强力丝一起制成中间层编织毡2a、2b，中间层编织毡2a、2b的克重控制在350±50g/㎡；

（4）制作夹心层编织毡3：由横向连续玻璃纤维、化纤丝以11：9的重量百分比，以及纵向捆绑线聚丙烯强力丝一起制成夹心层编织毡3，夹心层编织毡3的克重控制在350±50g/㎡；

（5）撒粉、浸渍：利用撒粉机向上述每一层的编织毡、毛坯毡的表面铺撒热塑性聚丙烯粉末，送入浸渍机进行第一次干法预浸渍，既将毛坯毡和编织毡穿过浸渍机上下电极板中间的负高压静电离子区域，使聚丙烯粉末浸渍毛坯毡和编织毡，浸渍时间为15s ,毛坯毡和编织毡的穿行速度为6m/min；

（6）对浸渍后的毛坯毡、编织毡进行固网、预刺、收卷；

（7）放卷、二次撒粉：按表面层毛坯毡1、中间层编织毡2a、夹心层编织毡3、中间层编织毡2b和底层毛坯毡4的次序放卷毛坯毡和编织毡，在每层毡放卷过程中都在其表面第二次均匀地铺撒热塑性聚丙烯粉末；

（8）针刺，加固：将上述五层重叠后的混合毡进行双面复合针刺，形成毡层之间联结紧密、纤维之间相互缠绕、并具有三维立体结构的连续针刺毡；

（9）将上述连续针刺毡经过浸渍机进行第二次干法预浸渍，在二次浸渍过程中调整浸渍机上的两块金属电极板之间的距离为20mm，同时调整其静电场的电压为30 kV，以及电流30μA，连续针刺毡穿过浸渍机上下电极板中间的负高压静电离子区域，使热塑性聚丙烯粉末浸渍连续针刺毡，浸渍时间为15s , 连续针刺毡的穿行速度为6m/min，当针刺毡与静电场的电位保持接近状态时，聚丙烯粉末表面与增强纤维表面的电荷量增加，纤维之间电荷积聚产生相吸或相斥的剧烈反抗趋势的运动、改变了针刺毡内纤维与纤维之间的隔距，瞬间出现的纤维空隙使粉末快速渗透浸渍连续针刺毡，完成树脂粉末与玻纤的点粘结，最大化的减少了毡体内纤维之间的空隙率；

（10）利用烘箱高温塑化、融熔浸渍上述浸渍过的连续针刺毡，经双钢带压机连续辊压、冷却定型、裁边、收卷，制成冷冻集装箱内衬板卷材：克重1800±50g/㎡、长40m、宽2.438m、厚度：1～2mm、重量：170kg。

实施例2

生产冷冻集装箱内衬板卷材：

（1）备料：聚酯纤维丝55kg、单丝直径为0.2mm、玻璃纤维80kg、单丝直径为18μm、热塑性聚酯粉末35kg、粒径为50μm、尼龙强力丝30kg；

（2）制作表面层毛坯毡1和底层毛坯毡4：将聚酯纤维丝与玻璃纤维按重量百分比为3：2的比例均匀布置于纱架上，利用抛丝机将上述混合后的将聚酯纤维丝和玻璃纤维连续抛入至沉降室，使混合纤维均匀着落在成型网带上，形成表面层毛坯毡1和底层毛坯毡4，表面层毛坯毡1和底层毛坯毡4的克重控制在600±50g/㎡；

（3）制作中间层编织毡2a、2b：由纵向连续玻璃纤维、化纤丝以3：2的重量百分比，以及横向的捆绑线聚丙烯强力丝一起制成中间层编织毡2a、2b，中间层编织毡2a、2b的克重控制在600±50g/㎡；

（4）制作夹心层编织毡4：由横向连续玻璃纤维、化纤丝以3：2的重量百分比，以及纵向捆绑线聚丙烯强力丝一起制成夹心层编织毡4，夹心层编织毡4的克重控制在600±50g/㎡； 

（5）撒粉、浸渍：利用撒粉机向上述每一层的编织毡、毛坯毡的表面铺撒热塑性聚酯粉末，送入浸渍机进行第一次干法预浸渍，既将毛坯毡和编织毡穿过浸渍机上下电极板中间的负高压静电离子区域，使聚酯粉末浸渍毛坯毡和编织毡，浸渍时间为20s , 毛坯毡和编织毡的穿行速度为8m/min；

（6）对浸渍后的毛坯毡、编织毡进行固网、预刺、收卷；

（7）放卷、二次撒粉：按表面层毛坯毡1、中间层编织毡2a、夹心层编织毡3、中间层编织毡2b和底层毛坯毡4的次序放卷毛坯毡和编织毡，在每层毡放卷过程中都在其表面第二次均匀地铺撒热塑性聚酯粉末；

（8）针刺，加固：将上述五层重叠后的混合毡进行双面复合针刺，形成毡层之间联结紧密、纤维之间相互缠绕、并具有三维立体结构的连续针刺毡；

（9）将上述连续针刺毡经过浸渍机进行第二次干法预浸渍，在二次浸渍过程中调整浸渍机上的两块金属电极板之间的距离为10mm，同时调整其静电场的电压为50 kV，以及电流60μA，连续针刺毡穿过浸渍机上下电极板中间的负高压静电离子区域，使热塑性聚酯粉末浸渍连续针刺毡，浸渍时间为20s , 连续针刺毡的穿行速度为8m/min，当针刺毡与静电场的电位保持接近状态时，聚丙烯粉末表面与增强纤维表面的电荷量增加，纤维之间电荷积聚产生相吸或相斥的剧烈反抗趋势的运动、改变了针刺毡内纤维与纤维之间的隔距，瞬间出现的纤维空隙使粉末快速渗透浸渍连续针刺毡，完成聚酯粉末与玻纤的点粘结，最大化的减少了毡体内纤维之间的空隙率；

（10）利用烘箱高温塑化、融熔上述浸渍过的连续针刺毡，经双钢带压机连续辊压、冷却定型、裁边、收卷，制成冷冻集装箱内衬板卷材：克重2600～3000±50g/㎡、长9125mm、宽2438mm、厚度：2～3mm、重量：180kg。

图2为利用本发明所述的方法制备的卡车或客车仪表板的结构示意图。

    如图2所示：载重卡车、大型客车的仪表板骨架的板材包括表面层毛坯毡1、夹心层编织毡3和底层毛坯毡4，其通过以下方法制得：

实施例3

生产载重卡车、大型客车的仪表板骨架的板材：

（1）备料：聚丙烯纤维丝80kg、单丝直径为0.3mm、玻璃纤维120kg、单丝直径为25μm、热塑性聚丙烯粉末35kg、粒径为100μm、尼龙强力丝25kg；

（2）制作表面层毛坯毡1和底层毛坯毡4：将聚丙烯纤维丝与玻璃纤维按重量百分比为2.5：2.5的比例均匀布置于纱架上，利用抛丝机将上述混合后的聚丙烯纤维丝和玻璃纤维连续抛入至沉降室，使混合纤维均匀着落在成型网带上，形成表面层毛坯毡1和底层毛坯毡4，表面层毛坯毡1和底层毛坯毡4的克重控制在600±50g/㎡；

（3）制作夹心层编织毡3：由玻璃纤维与聚丙烯纤维丝以3：2的重量百分比，以及聚丙烯强力丝一起制成夹心层编织毡3，夹心层编织毡3的克重控制在600±50g/㎡；

（4）撒粉、浸渍：利用撒粉机向上述每一层的编织毡、毛坯毡的表面铺撒热塑性聚丙烯粉末，送入浸渍机进行第一次干法预浸渍，既将毛坯毡和编织毡穿过浸渍机上下电极板中间的负高压静电离子区域，使聚丙烯粉末浸渍毛坯毡和编织毡，浸渍时间为8s , 毛坯毡和编织毡的穿行速度为6m/min；

（6）对浸渍后的毛坯毡、编织毡进行固网、预刺、收卷；

（7）放卷、二次撒粉：按表面层毛坯毡1、夹心层编织毡3、底层毛坯毡4的次序放卷毛坯毡和编织毡，在每层毡的放卷过程中都在其表面第二次均匀地铺撒热塑性聚丙烯粉末；

（8）针刺，加固：将上述三层重叠后的混合毡进行双面复合针刺，形成毡层之间联结紧密、纤维之间相互缠绕、并具有三维立体结构的连续针刺毡；

（9）将上述连续针刺毡经过浸渍机进行第二次干法预浸渍，在二次浸渍过程中调整浸渍机上的两块金属电极板之间的距离为20mm，同时调整其静电场的电压为30 kV，以及电流30μA，连续针刺毡穿过浸渍机上下电极板中间的负高压静电离子区域，使热塑性聚丙烯粉末浸渍连续针刺毡，浸渍时间为15s , 连续针刺毡的穿行速度为6m/min，当针刺毡与静电场的电位保持接近状态时，聚丙烯粉末表面与增强纤维表面的电荷量增加，纤维之间电荷积聚产生相吸或相斥的剧烈反抗趋势的运动、改变了针刺毡内纤维与纤维之间的隔距，瞬间出现的纤维空隙使聚丙烯粉末快速渗透浸渍连续针刺毡，完成聚丙烯粉末与玻纤的点粘结，最大化的减少了毡体内纤维之间的空隙率；

（10）利用烘箱高温塑化、融熔上述浸渍过的连续针刺毡，经双钢带压机连续辊压、冷却定型、裁边、收卷，制成标准的卡车仪表板骨架板材：克重：1800±50g/㎡、长：2400mm、宽：1400mm、厚度：2～3mm、板材重量：250kg。

以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 (10)

1.一种内衬板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制作表面层毛坯毡和底层毛坯毡：将基体树脂纤维与增强纤维按重量百分比为1：4～19：1的比例均匀布置于纱架上，利用抛丝机将上述混合后的基体树脂纤维和增强纤维连续抛入至沉降室，使混合纤维均匀着落在成型网带上，形成毛毡坯；

（2）制作夹心层编织毡：由横向连续玻璃纤维、化纤丝以及纵向捆绑线聚酯尼龙丝一起制成夹心层编织毡；

（3）撒粉、浸渍：利用撒粉机向上述每一层的编织毡、毛坯毡的表面铺撒热塑性树脂粉末，送入浸渍机进行第一次干法预浸渍，即将毛坯毡和编织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和编织毡，浸渍时间为10～25s , 毛坯毡和编织毡的穿行速度为2～10m/min；

（4）对浸渍后的毛坯毡、编织毡进行固网、预刺、收卷；

（5）放卷、二次撒粉：按毛坯毡、夹心层编织毡和毛坯毡的次序放卷毛坯毡和编织毡，在每层毡放卷过程中都在其表面第二次均匀地铺撒热塑性树脂粉末；

（6）针刺，加固：将上述三层重叠后的混合毡进行双面复合针刺，形成毡层之间联结紧密、纤维之间相互缠绕、并具有三维立体结构的连续针刺毡；

（7）将上述连续针刺毡经过浸渍机进行第二次干法预浸渍，在二次浸渍过程中调整浸渍机上的两块金属电极板之间的距离为5～80mm，同时调整其静电场的电压为20 ～150 kV，以及电流为5～50 毫安，连续针刺毡穿过浸渍机上下电极板中间的负高压静电离子区域，使热塑性树脂粉末浸渍连续针刺毡，浸渍时间为10～25s , 连续针刺毡的穿行速度为2～10m/min；

（8）利用烘箱高温塑化、融熔上述干法浸渍过的连续针刺毡，经双钢带压机连续辊压、冷却定型、裁边制成成品。

2.根据权利要求1所述的内衬板的制造方法，其特征在于在步骤（1）和步骤（2）之间还包括制作中间层编织毡的步骤：由纵向连续玻璃纤维、化纤丝以及横向的捆绑线聚酯尼龙丝一起制成中间层编织毡。

3.根据权利要求1所述的内衬板的制造方法，其特征在于步骤（1）所述的基体树脂纤维与增强纤维的重量百分比为3：2～2：3。

4.根据权利要求1所述的内衬板的制造方法，其特征在于步骤（1）所述的基体树脂纤维为热塑性塑料纤维。

5.根据权利要求4所述的内衬板的制造方法，其特征在于所述的热塑性塑料纤维选自聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、尼龙纤维、聚苯硫醚纤维、聚酰亚胺纤维、聚酯纤维、聚碳酸酯纤维、聚苯乙烯纤维。

6.根据权利要求1、4或5所述的内衬板的制造方法，其特征在于所述的基体树脂纤维的单丝直径为0.01～0.3mm。

7.根据权利要求1所述的内衬板的制造方法，其特征在于步骤（1）所述的增强纤维选自玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、天然纤维、芳纶纤维。

8.根据权利要求1或7所述的内衬板的制造方法，其特征在于所述的增强纤维的单丝直径为6～25μm。

9.根据权利要求1所述的内衬板的制造方法，其特征在于步骤（3）、（5）、（7）所述的热塑性树脂粉末的粒径为10～100μm。

10.根据权利要求9所述的内衬板的制造方法，其特征在于所述的热塑性树脂粉末为聚丙烯树脂粉末。

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