CN102166864A - 汽车内饰用保温降噪非织造复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车内饰用保温降噪非织造复合材料及其制备方法，该复合材料是由一定配比的PP纤维、PET纤维和中空PET纤维，混合纤维经一定的针刺工艺制备成复合毡，并采用合适的模压工艺将复合纤维毡制成。该复合材料在保持了较低面密度，良好的弯曲性能及尺寸稳定性的同时，还可满足保温隔音的功能性需求，可用于制备中高档汽车的内饰件材料。

Description

汽车内饰用保温降噪非织造复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及复合材料领域，涉及一种由聚丙烯（PP）纤维、涤纶（PET）纤维及中空涤纶纤维，经过混合后采用针刺技术成毡并模压成型的保温隔音非织造汽车内饰材料及其制备方法。

背景技术

非织造复合材料作为一种新式复合材料，由于工艺流程短、劳动生产率高、使用原料广泛及产品应用领域广阔而越来越受到汽车生产商的重视，其发展势头异常迅猛。将非织造针刺毡经过模压成型板材，已经作为一种新型复合材料开始应用于汽车内饰材料，而且用量还在不断增加。同时，随着经济的发展和人民生活水平的提高，汽车的需求量不断增长。目前，中国的汽车保有量达7000多万辆，并以每年大约15％的速度增长，预计到2020年，中国汽车保有量将达到3亿辆。因此，汽车用非织造材料尤其是汽车内饰材料具有巨大的的市场空间。

随着汽车工业的发展，汽车的年产量、品牌和档次都上了一个新台阶，人们对汽车安全性和舒适度的要求也越来越高。研制性能更为优良的汽车用非织造材料，以满足人们对舒适、环保、安全、美观的需求，己成为该领域的研究热点。汽车用的非织造材料需要有良好的隔热性能，以保持车内的温度稳定在舒适的范围内。其次，汽车在运行时，来自外界的交通嘈杂声和车本身发生的噪音，影响乘车的舒适性。同时车内音响也要有良好的吸音环境，因此，汽车内饰材料要有吸声隔音的功能。虽然目前我国已形成了一批初具规模的非织造材料生产企业，可基本满足汽车整机厂配套所需的内饰用非织造材料。但是，在以上功能性汽车内饰非织造新材料的产品开发方面还比较缺乏，国产产品的质量和性能与进口产品还有一定差距。因此，研究开发保温隔音性能优良的非织造材料具有重要的意义。

到目前为止，很多企业和科研院所已经开发出了多种具有良好保温性能的非织造材料，但是适合做汽车内饰件的并不多。索莱侬纺织技术公司（发明专利公开号: CN 1446278A）将金属化的聚乙烯膜通过针刺与合成纤维片材的表面相互连接在一起，发明了一种柔韧的隔音隔热的无纺合成片材，主要应用于建筑业中。许云生（发明专利公开号: CN 2422308Y）将聚酯针刺毡与聚丙烯纤维织物面料通过丙烯乳胶热压交联粘合在一起，具有良好的保暖性、透气性、导湿性。特别适用于保暖内衣。高领（发明专利公开号: CN 201136317Y）发明了一种多功能保温覆盖材料，将聚丙烯或丙乙纶编织布一侧，附有针刺保温层及阻燃层，可用于冬季建筑施工中的外层保温。以上材料都存在以下缺点中的一种或多种：成型困难，成型后产品易变形，外观粗糙，笨重等，不适合作为制造汽车内饰件的原料。目前也有厂家生产由纤维材料和泡沫材料夹心层组成的隔热衬垫材料。此种材料成型性能好，尺寸稳定，重量轻，但是泡沫夹心层易吸水霉变，长时间使用或在较高温度时易散发出异味，影响乘客的舒适感觉，因此仍需要研究改进。

在汽车内饰的隔音降噪方面，现在广泛使用的非织造隔音毡主体原料为各种废纤维，再加入部分热熔粉或热熔纤维加工而成，原料来源丰富且价格低廉。但这种毡吸引隔音效果一般，主要应用于中低档轿车。如果要扩大产品的应用领域，必须开发更多性能优越的产品。目前在这方面的开发研究也有很多。罗以喜（纺织学报, 2004, 25(4): 64-66）选择丙纶纤维、铜、铁粉末为主要材料，经纺丝成网工艺、挤出成型工艺及化学粘接复合工艺研制出非织造柔性降噪复合材料。它具有隔声效果好、阻燃、强度高、加工性好、易裁剪等优良特性。但是其生产工艺复杂，成本高，回收利用差。齐烨（产业用纺织品, 2008, 9: 11-14）以聚丙烯为原料采用熔喷工艺制备了汽车填充用降噪材料，研究结果发现面密度高、厚度大的材料具有较好的吸声隔声性能。熔喷工艺与针刺非织造技术相比，工艺复杂，设备要求高，产品强度差，成本高。另外，面密度高，厚度大的内饰材料与汽车追求的轻量化亦相矛盾。李晶（环境友好型非织造布吸声材料的研究, 天津工业大学硕士学位论文, 2007）采用PET纤维制备了非织造吸声材料，制备方法类似于针刺法，并且无附加粘合工艺。但是纯PET毡不易模压定型，产品成型后尺寸也不稳定，不利于汽车内饰件应用。

综上所述，现有的汽车内饰材料在保温降噪方面还缺乏性能优越的产品。中空纤维具有良好的蓬松性、高弹性和保暖性，作为非织造材料的原料纤维，不仅可以减轻非织造制品的重量，还能有效改善制品隔热及吸音降噪性能。但是，目前中空纤维的主要研究及应用领域仍局限在保暖衣物面料（专利公开号：CN 2435948Y，CN 1899814A，CN 2388035Y）、絮料、弹性填充料、毛涤混纺面料等低端领域，利用其功能特性开发的高附加值的产品还很少。徐文才（专利公开号：CN 101643973A）将中空纤维与其他纤维混合后针刺制备出无纺布，但只作为吸音毡应用于会议室、音乐厅等场所，对材料工艺性能的要求不高。考虑到充分利用中空纤维优越的功能特性，本发明拟将中空纤维作为原料纤维添加到汽车内饰用非织造材料中，开发出具有隔热吸音的汽车内饰产品。制造工艺简单，产品面密度低，力学性能优良，具有良好的成型性和尺寸稳定性。微孔聚酯中空纤维的加入，可显著降低材料的导热系数，改善材料的保温性能，对材料的吸声隔音也有一定的改善作用。因此，可开发应用于中高档汽车的内饰件中。

发明内容

本发明针对现有材料的不足，提供一种在针刺毡中添加了中空PET纤维，并通过优化原料纤维配比以及控制模压参数（温度、时间、压力），得到了性能优异的非织造复合材料，该材料在满足减重、力学性能及尺寸稳定性的前提下，在吸音隔热的功能性方面较传统的同类材料有了较大提高。

为了实现以上目的，本发明的一个技术方案提供一种汽车内饰用保温降噪非织造复合材料，所述复合材料中的各种组分的质量百分含量为：PP纤维50%，PET纤维1～49%，其余为中空PET纤维。

本发明的另一个技术方案提供一种制备汽车内饰用保温降噪非织造复合材料的方法，该制备方法步骤如下：

a、将PP纤维、PET纤维和中空PET纤维按质量百分比称重混合，PP纤维、PET纤维和中空PET纤维用量比例按量百分比为：PP纤维50%，PET纤维1～49%，其余为中空PET纤维；

b、通过预开松机将混合后的纤维进行预开松，然后将纤维送入开松机进行充分的开松和混合；

c、将开松好的纤维送入铺网机，梳理成薄网，采用四帘式铺网方式，将纤维铺叠成纤维网；

d、将铺网机输出的纤维网经过预针刺机进行预针刺，得到面密度约为330～370g/m²预针刺毡；再将预针刺毡叠合，送入主针刺机，每次叠加一层，叠加3～5次，制得面密度为1000～1700g/m²的纤维毡；

e、将制到的纤维毡，两面分别贴面，贴面的面料通过热熔胶片与纤维毡粘合，然后送入热压机进行模压成型，所选用的模压参数为：模压温度160～220℃、模压压力2～6MPa、模压时间2～6min，冷却后修边，得到产品。

上述非织造复合材料在制备汽车内饰材料的应用。

有益效果：

1、本发明通过选择原料纤维、改变原料配比以及选择合适的模压参数，制备了非织造复合材料内饰件，与目前同类产品相比，在保持了良好的弯曲性能和尺寸稳定性的同时，改善了材料的保温隔音性能。模压后内饰件厚度约为6mm，弯曲强度和弯曲模量可以达到5.7MPa和338MPa，尺寸变化率低于0.18%，可满足内饰件在生产及装配过程中的基本力学性能需求，高于同类产品弯曲强度≥2MPa、弯曲模量≥200MPa及尺寸变化率≤±0.4%的性能指标；板材的常温导热系数可降低至0.04W/m·K，在声音频率范围为100～5K Hz内的平均吸音系数为0.27，满足功能性汽车内饰件的性能要求。

2、通过调节纤维配比、针刺工艺、以及模压工艺参数，可获得面密度、厚度、功能性不同的纤维毡，满足不同汽车内饰件材料的需要。

3、本发明制备成本低，生产效率高，具有重要的工程应用价值。

附图说明

图1、非织造复合材料制备流程图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体的实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

将PP纤维、PET纤维及中空PET纤维分别称重后混合，混合比例为PP纤维50wt%，PET纤维20wt%，中空PET纤维30wt%。

将纤维经预开松机进行初步的混合和开松后，送入开松机，进行充分的混合和开松。如附图1所示，将开松后的纤维原料送入梳理机，将原料纤维加工成基本上由单纤维组成的薄网，并使纤维平行伸直。采用四帘式铺叠成网方式，将薄网铺到成网帘上输出。此后，将输出的薄网送入预针刺机，将其针刺成预针刺毡，此例经预针刺的薄毡面密度为350g/m²，然后将薄毡叠合送入主针刺机进行叠合针刺，并继续与预针刺毡叠合进行针刺，针刺道次为4，最终得到面密度约为1400g/m²的成品毡。

按附图1所示，将上述的纤维毡裁剪后，在其表面分别覆盖热熔胶片和面料，面料可以为针织面料或无纺布等，然后将其送入热压机，根据选取的模具进行模压成型。此例选取的模压参数为：模压温度200℃、模压压力4MPa、模压时间4min。冷却后，用切割机裁边成最终产品。

此实施例产品的性能参数为：弯曲强度3.4MPa，弯曲模量215MPa，纵向和横向尺寸变化率分别为-0.04%和-0.08%，常温导热系数0.043W/m·K，在100～5K Hz声音频率范围内的平均吸音系数为0.27。

实施例2

将PP纤维、PET纤维及中空PET纤维分别称重后混合，混合比例为PP纤维50wt%，PET纤维10wt%，中空PET纤维40wt%。

采用实施例1所述的方法将纤维依次进行混合开松，梳理铺叠成网，预针刺，主针刺。此例经预针刺的薄毡面密度为320g/m²，针刺道次为4，最终得到面密度约为1300g/m²的成品毡。

采用实施例1所述的方法，将上述的纤维毡进行模压成型。此例选取的模压参数为：模压温度210℃、模压压力4MPa、模压时间4min。冷却后，裁边成最终产品。

此实施例产品的性能参数为：弯曲强度3.0MPa，弯曲模量200MPa，纵向和横向尺寸变化率分别为-0.04%和-0.09%，常温导热系数0.04W/m·K，在100～5K Hz声音频率范围内的平均吸音系数为0.26。

实施例3

将PP纤维、PET纤维和中空PET纤维称重混合，混合比例为PP纤维50wt%，PET纤维1wt%，中空PET纤维49wt%。

采用实施例1所述的方法将纤维依次进行混合开松，梳理铺叠成网，预针刺，主针刺。此例经预针刺的薄毡面密度为330g/m²，针刺道次为3，最终得到面密度约为1000g/m²的成品毡。

采用实施例1所述的方法，将上述的纤维毡进行模压成型。此例选取的模压参数为：模压温度160℃、模压压力2MPa、模压时间2min。冷却后，裁边成最终产品。

此实施例产品的性能参数为：弯曲强度3.0MPa，弯曲模量219MPa，纵向和横向尺寸变化率分别为-0.18%和-0.14%，常温导热系数0.043W/m·K，在100～5K Hz声音频率范围内的平均吸音系数为0.25。

实施例4

将PP纤维、PET纤维和中空PET纤维称重混合，混合比例为PP纤维50wt%，PET纤维49wt%，中空PET纤维1wt%。

采用实施例1所述的方法将纤维依次进行混合开松，梳理铺叠成网，预针刺，主针刺。此例经预针刺的薄毡面密度为370g/m²，针刺道次为5，最终得到面密度约为1700g/m²的成品毡。

采用实施例1所述的方法，将上述的纤维毡进行模压成型。此例选取的模压参数为：模压温度220℃、模压压力6MPa、模压时间6min。冷却后，裁边成最终产品。

此实施例产品的性能参数为：弯曲强度5.7MPa，弯曲模量338MPa，纵向和横向尺寸变化率分别为-0.05%和-0.10%，常温导热系数0.052W/m·K，在100～5K Hz声音频率范围内的平均吸音系数为0.22。

Claims (3)

1.一种汽车内饰用保温降噪非织造复合材料，其特征在于：所述复合材料中的各种组分的质量百分含量为：PP纤维50%，PET纤维1～49%，其余为中空PET纤维。

2.一种汽车内饰用保温降噪非织造复合材料的制备方法，其特征在于该制备方法步骤如下：

    a、将PP纤维、PET纤维和中空PET纤维按质量百分比称重混合，PP纤维、PET纤维和中空PET纤维用量比例按量百分比为：PP纤维50%，PET纤维1～49%，其余为中空PET纤维；

b、通过预开松机将混合后的纤维进行预开松，然后将纤维送入开松机进行充分的开松和混合；

c、将开松好的纤维送入铺网机，梳理成薄网，采用四帘式铺网方式，将纤维铺叠成纤维网；

d、将铺网机输出的纤维网经过预针刺机进行预针刺，得到面密度约为330～370g/m²预针刺毡；再将预针刺毡叠合，送入主针刺机，每次叠加一层，叠加3～5次，制得面密度为1000～1600g/m²的纤维毡；

e、将制到的纤维毡，两面分别贴面，贴面的面料通过热熔胶片与纤维毡粘合，然后送入热压机进行模压成型，所选用的模压参数为：模压温度160～220℃、模压压力2～6MPa、模压时间2～6min，冷却后修边，得到产品。

3.如权利要求1所述非织造复合材料在制备汽车内饰材料的应用。