CN102320171B - 一种多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料及其制造方法，吸音保温材料是超细熔喷纤维、多种不同线密度人造或天然三维卷曲短纤维、低熔点短纤维以及表面加强层的多层结构混合体。本发明多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料具有极佳的均匀度、透气性、抗张强度、弹性回复率、吸音和保温效率、环保性，可以广泛应用于汽车、飞机、轨道车辆、轮船等交通工具以及建筑行业等行业的降噪保温工程领域。
Description
技术领域
本发明涉及降噪及非织造工程领域，具体为一种多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料及其制造方法。
背景技术
当前，应用于建筑行业，汽车、轨道车辆、轮船等交通运输工具制造行业的降噪减震材料，从特性上分为：吸音材料、阻隔材料以及阻尼材料，其中在吸音材料中较广泛应用的有毛毡类、无机纤维类、高分子发泡类等材料，在材料特性上都存在各种缺陷，举例来说：毛毡类的缺陷是单位重量吸音效率低、吸水性强、易发霉、有害挥发物含量超标；无机纤维类如玻纤棉纤维粉尘对人体健康有害；高分子发泡类如聚氨酯发泡棉生产时易污染环境，缺陷是吸水性超强、极易燃烧、吸音效率低。
随着技术的进步，也出现了改进型的材料和升级的制造工艺。聚酯纤维毡就是基于原有毛毡类的纤维铺网热烘成型的改进工艺上制造出来的；原有的回收利用纤维更换为粗旦聚酯纤维，原有粘结剂更换为低熔点聚酯纤维；聚酯纤维毡在环保性、斥水性、阻燃性等特性上与毛毡相比大大提高。橡胶发泡材料比聚氨酯发泡在斥水性、阻燃性上有所提高。但两者都在最重要的特性-吸音效率上并没有很大提升。
在降噪技术领域，3M公司研发的以熔喷法为基础工艺的品牌为新雪丽的系列吸音保温材料体现出了极大的产品性能优势-单位重量吸音效率高、斥水性强、阻燃性高、保温性好、无有害挥发物以及易加工装配等优良特性。3M公司的这种吸音保温材料的主要成份是55％-80％的聚丙烯熔喷纤维和20％-45％的单一种类粗旦三维卷曲聚酯短纤维。聚丙烯熔喷纤维主要起到粘合作用，聚酯纤维用于控制材料的蓬松度。随着聚丙烯质量百分比的上升，聚酯质量百分比的下降，材料的蓬松度有下降的趋势，材料的抗拉性有上升的趋势、材料的压缩回弹性又下降的趋势；随着聚丙烯质量百分比的下降，聚酯质量百分比的上升，材料的蓬松度有上升的趋势，材料的抗拉性有下降的趋势、材料的压缩回弹性有上升的趋势。在材料中聚酯短纤维的含量难以再提高，因为抗拉性大幅度下降，造成材料在制造过程中难以成形；既是提高了，由于材料内粗旦纤维的大量存在，又会造成吸音性能大打折扣。这些都是现有的以熔喷法为基础工艺的吸音保温材料的性能障碍和在制造过程中难于解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，基于现有的熔喷法工艺，本发明提出一种新的改进型的吸音保温材料设计方案及其制造方法，即一种多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料及其制造方法。该吸音保温材料是超细熔喷纤维、多种不同线密度人造或天然三维卷曲短纤维、低熔点短纤维以及表面加强层的多层结构混合体，继承了原有基于熔喷法工艺的吸音保温材料的所有优良特性，并在均匀度、蓬松度、抗张强度、弹性回复率、吸音和保温效率上有了显著的提升。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料，其特征在于：该吸音保温材料由超细熔喷纤维20-80％、短纤维80-20％组成，表面再由表面加强层构成，所述保温材料厚度范围为1-100mm，面密度为30-1000g/m2。
多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料，其特征在于：所述的超细熔喷纤维直径范围为0.05-10μm，平均直径为1-3μm，且直径不超过5μm的纤维量占熔喷纤维总量的60％-90％。
多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料，其特征在于：所述的短纤维包括多种不同线密度人造或天然三维卷面短纤维和低熔点短纤维，其中多种不同线密度人造或天然三维卷面短纤维占50-100％，低熔点短纤维占0-50％；多种不同线密度人造或天然三维卷曲短纤维线密度为1-50dtex，平均长度为20-70mm；低熔点纤维熔点低于165℃。
多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料，其特征在于：所述的表面加强层为无纺布、镀铝膜或本体热轧粘合层。
多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料的制造方法，其特征在于包括以下工艺步骤：
(1)短纤维混合梳理：将多种不同线密度人造或天然三维卷曲短纤维以及低熔点纤维送入开松机进行预开松，然后按照组成原料的质量百分比比例称量，送入纤维混合机混合均匀，再送入梳理机处理成已分梳成单纤状态的混合纤维片状物；
(2)熔喷混合成形：通过专用输送装置，将混合纤维片状物与未冷却的熔喷丝混合，经侧风冷却，再接收装置上加固，形成多种纤维均匀混合的蓬松态基材；
(3)表面加强处理：可通过两种方式进行表面加强处理，方式一：在上一工艺步骤形成的多组分纤维蓬松态基材的表面复合无纺布或镀铝膜；方式二：对多纤维蓬松态基材进行90-140℃温度的热轧处理，使面表粘结，成为一层较内层致密、强度提高并带特定热轧花纹的表面层结构，最后得到该多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料。
所述的多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料的制造方法，其特征在于：所述的制造方法是在成套流水作业生产设备上联机在线一次性完成。
本发明的有益效果：
本发明吸音保温材料继承了原有基于熔喷法工艺的吸音保温材料的所有优良特性，并在均匀度、蓬松度、抗张强度、弹性回复率、吸音和保温效率上有了显著的提升；吸音保温材料的制造方法，通过整合多级在线检测、在线后整理和模糊化自动控制等新技术，成为完整的联机流水线制造系统，与现有技术工艺流程相比，实现了一步法材料成型，使工艺流程更紧凑，自动化程度更高，大大减少人工操作，产品质量非常稳定；并且可依据产品规格需求，切换复合或轧花设备联机或下线，迅速改变后工艺，使整条生产线具备柔性化生产特征，非常适合于多种规格产品的共线生产。
附图说明
图1本发明的多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料的制造方法工艺流程示意图。
图2本发明的多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料的剖面结构示意图。
图中1、多组份纤维蓬松态基材，2、上表面加固层，3、下表明加固层。
具体实施方式
实施例1：多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料，该吸音保温材料由超细熔喷纤维20-80％、短纤维80-20％组成，表面再由表面加强层构成，表面加强层为无纺布、镀铝膜或本体热轧粘合层，保温材料厚度范围为1-100mm，面密度为30-1000g/m2，超细熔喷纤维直径范围为0.05-10μm，平均直径为1-3μm，且直径不超过5μm的纤维量占熔喷纤维总量的60％-90％。
多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料，短纤维包括多种不同线密度人造或天然三维卷面短纤维和低熔点短纤维，其中多种不同线密度人造或天然三维卷面短纤维占50-100％，低熔点短纤维占0-50％；多种不同线密度人造或天然三维卷曲短纤维线密度为1-50dtex，平均长度为20-70mm；低熔点纤维熔点低于165℃。
实施例2：多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料的制造方法，包括以下步骤：
1)短纤维混合梳理：选取的两种人工三维卷曲短纤维和一种低熔点短纤维的规格以及质量基准比例如下表所示：
将两种聚酯短纤维和一种低熔点聚酯短纤维分别送入三台自动喂棉称量机，按照上表比例进行称量后，依次连续地铺在混棉帘子开棉机的混棉帘子上，输送至给棉罗拉，经打手开松混和后，经风机输送到多仓混棉机，多种纤维混合均匀后，再经过精开松机，送入气流棉箱喂棉机，最后经梳理机将开松混和准备好的小棉束梳理成呈单纤维状态的混合纤维薄网。
2)熔喷混合成形：三种短纤维均匀组成的单纤维薄网，经罗拉夹持喂入，高速刺辊抓取纤维薄网并将纤维抓散，刺辊转数调整到1500RPM，通过刺辊切向侧风，将多组份短纤维从刺辊表面剥离并通过传送风道吹向尚未冷却的聚丙烯熔喷纤维流，剥离气流速度调整到为2.5倍的刺辊表面线速度。多组份聚酯短纤维与聚丙烯熔喷超细纤维均匀混合，两者质量百分比为32％∶68％，最后混合纤维流经侧风冷却，在接收装置上成网加固，行成面密度为300g/m2，厚度为26mm的多组份纤维混合蓬松态基材。
3)表面加强处理：在上一工艺步骤形成的多组份纤维混合蓬松态基材上表面复合面密度为15g/m2规格的白色丙纶无纺布，复合方式选择喷胶复合方案，采用软化点为90℃的热熔胶经喷胶机加热到155℃，然后经过喷胶头，喷射到无纺布表面，热熔胶喷施量为0.2/m2，然后多组份纤维均匀混合混合蓬松态基材与无纺布被送入上下复合压辊间隙压合成型，压辊间隙调整为1.5mm，最后通过卷绕机将材料行成卷状。
该多组份纤维吸音保温材料的规格为面密度为315g/m2，厚度为21mm，采用单面复布工艺，作为一般性的通用吸音保温材料，具有较好的吸音效率和较好的性价比。样品经混响室法吸音测试，其吸音性能如下表所示。
实施例3：多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料的制造方法，包括以下步骤：
1)短纤维混合梳理：选取的两种人工三维卷曲短纤维和一种低熔点短纤维的规格以及质量基准比例如下表所示：
将两种聚酯短纤维和一种低熔点聚酯短纤维分别送入三台自动喂棉称量机，按照上表比例进行称量后，依次连续地铺在混棉帘子开棉机的混棉帘子上，输送至给棉罗拉，经打手开松混和后，经风机输送到多仓混棉机，多种纤维混合均匀后，再经过精开松机，送入气流棉箱喂棉机，最后经梳理机将开松混和准备好的小棉束梳理成呈单纤维状态的混合纤维薄网。
2)熔喷混合成形：三种短纤维均匀组成的单纤维薄网，经罗拉夹持喂入，高速刺辊抓取纤维薄网并将纤维抓散，刺辊转数调整到1500RPM，通过刺辊切向侧风，将多组份短纤维从刺辊表面剥离并通过传送风道吹向尚未冷却的熔喷纤维流，剥离气流速度调整到为2.5倍的刺辊表面线速度。多组份聚酯短纤维与聚丙烯熔喷超细纤维均匀混合，两者质量百分比为29％∶71％，最后混合纤维流经侧风冷却，在接收装置上成网加固，行成面密度为200g/m2，厚度为18mm的多组份纤维混合蓬松态基材。
3)表面加强处理：对上一工艺步骤形成的多组份纤维混合蓬松态基材，进行热轧处理，轧花辊的设定温度范围为130℃，多组份纤维蓬松态多层混合体被送入上下轧花辊间隙，压辊间隙调整为0.15mm，经表面加热行成带特定形状热轧花纹的表面加强层，最后通过卷绕机将材料行成卷状。
该多组份纤维吸音保温材料的规格为面密度为200g/m2，厚度为12mm，采用双面轧花工艺，作为薄型吸音保温材料，具有良好的吸音效率和较好的性价比。样品经混响室法吸音测试，其吸音性能如下表所示。
实施例4：多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料的制造方法，包括以下步骤：
1)短纤维混合梳理：选取的三种人工三维卷曲短纤维和一种低熔点短纤维的规格以及质量基准比例如下表所示：
将三种聚酯短纤维和一种低熔点聚酯短纤维分别送入四台自动喂棉称量机，按照上表比例进行称量后，依次连续地铺在混棉帘子开棉机的混棉帘子上，输送至给棉罗拉，经打手开松混和后，经风机输送到多仓混棉机，多种纤维混合均匀后，再经过精开松机，送入气流棉箱喂棉机，最后经梳理机将开松混和准备好的小棉束梳理成呈单纤维状态的混合纤维薄网。
2)熔喷混合成形：四种短纤维均匀组成的单纤维薄网，经罗拉夹持喂入，高速刺辊抓取纤维薄网并将纤维抓散，刺辊转数调整到2000RPM，通过刺辊切向侧风，将多组份短纤维从刺辊表面剥离并通过传送风道吹向尚未冷却的熔喷纤维流，剥离气流速度调整到为3倍的刺辊表面线速度。多组份聚酯短纤维与聚丙烯熔喷超细纤维均匀混合，两者质量百分比为45％∶55％，最后混合纤维流经侧风冷却，在接收装置上成网加固，行成面密度为200g/m2，厚度为30mm的多组份纤维混合蓬松态基材。
3)表面加强处理：在上一工艺步骤形成的多组份纤维混合蓬松态基材上下表面复合面密度为15g/m2规格的白色丙纶无纺布，复合方式选择喷胶复合方案，采用熔点为90℃的热熔胶经喷胶机加热到155℃，然后经过喷胶头，喷射到无纺布表面，热熔胶喷施量为0.5/m2，然后多组份纤维均匀混合混合蓬松态基材与无纺布被送入上下复合压辊间隙压合成型，压辊间隙调整为1.5mm，最后通过卷绕机将材料行成卷状。
该多组份纤维吸音保温材料的规格为面密度为230g/m2，厚度为26mm，采用双面复布工艺，作为厚型、高可压缩的吸音保温材料，具有较好的吸音效率和良好的性价比。样品经混响室法吸音测试，其吸音性能如下表所示。
实施例5：多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料的制造方法，包括以下步骤：
1)短纤维混合梳理：选取的一种天然三维卷曲短纤维，一种人工三维卷曲短纤维和一种低熔点短纤维的规格以及质量基准比例如下表所示：
将经阻燃拒水整理的椰壳短纤维、聚酯短纤维和低熔点聚酯短纤维分别送入三台自动喂棉称量机，按照上表比例进行称量后，依次连续地铺在混棉帘子开棉机的混棉帘子上，输送至给棉罗拉，经打手开松混和后，经风机输送到多仓混棉机，多种纤维混合均匀后，再经过精开松机，送入气流棉箱喂棉机，最后经梳理机将开松混和准备好的小棉束梳理成呈单纤维状态的混合纤维薄网。
2)熔喷混合成形：三种短纤维均匀组成的单纤维薄网，经罗拉夹持喂入，高速刺辊抓取纤维薄网并将纤维抓散，刺辊转数调整到2000RPM，通过刺辊切向侧风，将多组份短纤维从刺辊表面剥离并通过传送风道吹向尚未冷却的熔喷纤维流，剥离气流速度调整到为3倍的刺辊表面线速度。多组份天然和人工短纤维与聚丙烯熔喷超细纤维均匀混合，两者质量百分比为35％∶65％，最后混合纤维流经侧风冷却，在接收装置上成网加固，行成面密度为300g/m2，厚度为23mm的多组份纤维混合蓬松态基材。
4)表面加强处理：在上一工艺步骤形成的多组份纤维混合蓬松态基材上下表面复合面密度为20g/m2规格的白色涤纶无纺布，复合方式选择喷胶复合方案，采用软化点为90℃的热熔胶经喷胶机加热到155℃，然后经过喷胶头，喷射到无纺布表面，热熔胶喷施量为0.3/m2，然后多组份纤维均匀混合混合蓬松态基材与无纺布被送入上下复合压辊间隙压合成型，压辊间隙调整为1.5mm，最后通过卷绕机将材料行成卷状。
该多组份纤维吸音保温材料的规格为面密度为340g/m2，厚度为21mm，采用双面复布工艺，作为高强力、高回弹性的吸音保温材料，具有良好的吸音效率和较好的性价比。样品经混响室法吸音测试，其吸音性能如下表所示。
实施例6：多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料的制造方法，包括以下步骤：
1)短纤维混合梳理：选取的两种人工三维卷曲短纤维和一种低熔点短纤维的规格以及质量基准比例如下表所示：
将两种聚酯短纤维和一种低熔点聚酯短纤维分别送入三台自动喂棉称量机，按照上表比例进行称量后，依次连续地铺在混棉帘子开棉机的混棉帘子上，输送至给棉罗拉，经打手开松混和后，经风机输送到多仓混棉机，多种纤维混合均匀后，再经过精开松机，送入气流棉箱喂棉机，最后经梳理机将开松混和准备好的小棉束梳理成呈单纤维状态的混合纤维薄网。
2)熔喷混合成形：三种短纤维均匀组成的单纤维薄网，经罗拉夹持喂入，高速刺辊抓取纤维薄网并将纤维抓散，刺辊转数调整到1500RPM，通过刺辊切向侧风，将多组份短纤维从刺辊表面剥离并通过传送风道吹向尚未冷却的熔喷纤维流，剥离气流速度调整到为2.5倍的刺辊表面线速度。多组份天然和人工短纤维与聚丙烯熔喷超细纤维均匀混合，两者质量百分比为32％∶68％，最后混合纤维流经侧风冷却，在接收装置上成网加固，行成面密度为400g/m2，厚度为29mm的多组份纤维混合蓬松态基材。
3)表面加强处理：在上一工艺步骤形成的多组份纤维混合蓬松态基材上表面复合面密度为50g/m2规格的黑色涤纶无纺布，复合方式选择喷胶复合方案，采用软化点为110℃的热熔胶经喷胶机加热到175℃，然后经过喷胶头，喷射到无纺布表面，热熔胶喷施量为0.5/m2，然后多组份纤维均匀混合混合蓬松态基材与无纺布被送入上下复合压辊间隙压合成型，压辊间隙调整为1.5mm，最后通过卷绕机将材料行成卷状。
该多组份纤维吸音保温材料的规格为面密度为450g/m2，厚度为25mm，采用单面复布工艺，作为耐高温、高强力的吸音保温材料，具有良好的吸音效率和良好的性价比。样品经混响室法吸音测试，其吸音性能如下表所示。
Claims (2)
1.一种多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料的制造方法，其特征在于：该吸音保温材料由超细熔喷纤维20-80%、短纤维80-20%组成，其中百分比为质量百分比，表面再由表面加强层构成，所述吸音保温材料厚度范围为1-100mm，面密度为30-1000g/m2；
所述的超细熔喷纤维直径范围为0.05-10μm，平均直径为1-3μm，且直径不超过5μm的纤维量占熔喷纤维总量的60%-90%；
所述的短纤维包括多种不同线密度人造或天然三维卷曲短纤维和低熔点短纤维，其中多种不同线密度人造或天然三维卷曲短纤维质量百分比为大于等于50%且小于100%，低熔点短纤维质量百分比为大于0且小于等于50%；多种不同线密度人造或天然三维卷曲短纤维线密度为1-50dtex，平均长度为20-70mm；低熔点短纤维熔点低于165℃；
所述的表面加强层为无纺布、镀铝膜或本体热轧粘合层；
所述的多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料的制造方法包括以下工艺步骤：
（1）短纤维混合梳理：将多种不同线密度人造或天然三维卷曲短纤维以及低熔点短纤维送入开松机进行预开松，然后按照组成原料的质量百分比比例称量，送入纤维混合机混合均匀，再送入梳理机处理成已分梳成单纤状态的混合纤维片状物；
（2）熔喷混合成形：通过专用输送装置，将混合纤维片状物与未冷却的熔喷丝混合，经侧风冷却，在接收装置上加固，形成多种纤维均匀混合的蓬松态基材；
（3）表面加强处理：通过两种方式进行表面加强处理，方式一：在上一工艺步骤形成的多组分纤维蓬松态基材的表面复合无纺布或镀铝膜；方式二：对多纤维蓬松态基材进行90-140℃温度的热轧处理，使面表粘结，成为一层较内层致密、强度提高并带特定热轧花纹的表面加强层结构，最后得到该多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料。
2.根据权利要求1所述的多组份高分子聚合物纤维吸音保温材料的制造方法，其特征在于：所述的制造方法是在成套流水作业生产设备上联机在线一次性完成。
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