CN103469490B - 环保型多层纤维复合材料毡的热熔粘合加工系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保型多层纤维复合材料毡的热熔粘合加工系统及工艺，系统包括多个并列的纤维网生成装置，纤维网生成装置通过其下方的底帘连接烘箱，底帘设有驱动结构，烘箱通过热压装置并延展至收卷装置，烘箱内设有将底帘送来的多层纤维网绕成S形的导布辊、支撑输送辊，所述的热压装置为一对加热加压转动辊，所述的纤维网生成装置包括依次连接的开松装置、梳理装置和铺网装置。本发明通过一次性叠加铺网和热熔粘合方式生产连续的条形、多层纤维复合材料毡，方便后续成型加工，并提高生产自动化程度。在多层纤维复合材料毡里，各层的组分、性能和厚度可以不同，在各个层内和层间都通过低熔点皮芯型纤维热熔粘合方式而定型。

Description

环保型多层纤维复合材料毡的热熔粘合加工系统及工艺

技术领域

本发明涉及一种多层纤维复合材料毡，具体涉及一种环保型多层纤维复合材料毡的热熔粘合加工系统及工艺，属于纤维复合材料的制备领域。

背景技术

目前用于纤维复合材料毡生产的纤维多为化学合成材料，其明显的不足是制备这些材料所需的自然资源有限，不可再生，且在加工使用过程中对环境产生污染。与此同时，伴随着现代工业中复合材料毡向轻量化、高强度、环保且可回收方向发展，各种天然纤维被人们进一步认识而步入纤维复合材料毡生产领域。

部分天然纤维比如麻纤维、棕纤维作为隔热、隔音和阻尼材料、特别是作为聚合物基复合材料的填充和增强材料时，因其质轻价廉、环保亲和、非脆性断裂等优势得到生产厂家的青睐。利用天然纤维和化纤丝混合胶粘加工成纤维毡，其产品特性与传统化纤毡相比，更新型，更实用，无毒环保，份量轻，吸湿性好，价格成本低。

纤维毡的加工通常都是把天然纤维和化学纤维混合制成毡。目前的纤维毡多是在制备阶段获得独立的块状矩形纤维毡，缺乏复合材料制备和成型加工的一体化规划，不利于后期的自动化连续成型加工，也使产品尺寸受到限制。同时夹芯型纤维毡的表层和芯层多是分别制备然后通过机械方法如针刺结合，一方面，各层分开制备自动化程度较低且增加了人力、电力等成本；另一方面机械复合会导致面层的纤维伸入芯层，也会将芯层的纤维拔入面层。由于面层和芯层的纤维成分不同，这种加工方式会对各层性能，尤其对较薄的面层性能产生较大影响。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种环保型多层纤维复合材料毡的热熔粘合加工系统及工艺，用于生产连续的条形、多层纤维复合材料毡，方便后续成型加工，并提高生产自动化程度。本发明是一种低成本、高性能、环保型纤维复合材料毡制备技术，能够用于汽车内饰、工业过滤、家居等领域。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

环保型多层纤维复合材料毡的热熔粘合加工系统，包括多个并列的纤维网生成装置，纤维网生成装置通过其下方的底帘连接烘箱，底帘设有驱动结构，烘箱通过热压装置并延展至收卷装置，烘箱内设有将底帘送来的多层纤维网绕成S形的导布辊、支撑输送辊，所述的热压装置为一对加热加压转动辊，所述的纤维网生成装置包括依次连接的开松装置、梳理装置和铺网装置。

所述的烘箱设有向纤维网两面喷涂添加剂的喷涂装置。

所述开松装置为开松机，梳理装置为梳理机，铺网装置为铺网机，开松机的出口经风机连通至混棉箱，梳理机设有杂乱辊，以提高纤维间的无序缠结程度，增加纤维网的力学性能，铺网机包括铺网帘，铺网机的下方设有底帘，所述底帘设有驱动结构，底帘的输出末端位于烘箱内的底部。

所述烘箱内还安装有间隙大小可调的压辊，用于逐步减小烘干后获得天然纤维复合材料毡的厚度。

所述的喷涂装置为两组直线往复式喷嘴，分别安装于烘箱的入口和烘箱内“S”形的中间层的上方。

所述的纤维网生成装置优选三个。

利用上述系统进行加工的工艺，包括步骤如下：

各纤维网生成装置中各类纤维分别经开松装置开松并在混棉机内混合均匀后，连续送入梳理装置梳理，然后经铺网装置铺网，落到下方底帘，多层叠加并由底帘将铺设好的多层连续纤维网输送至烘箱，在烘箱内110～135℃加热至部分纤维受热熔融，从而粘接混合纤维中的各种纤维，然后经一对200～250℃的可调间隙转动辊热压定型，冷却后收卷。

所述的多层连续纤维网在送入烘箱时分别在其上表面和下表面喷涂添加剂。烘箱的加热作用加速所喷涂添加剂中的水分蒸发。添加剂优选阻燃剂、抑菌剂或两者混合物。抗菌剂优选有机硅季铵盐类抗菌剂，阻燃剂为磷氮类阻燃剂，优选磷酸胍。

所述混合纤维为芯层材料纤维或面层材料纤维，芯层材料纤维重量份比组成为：玄武岩纤维和/或玻璃纤维5-35份、表面改性的天然植物纤维5-35份、涤纶纤维15-35份、低熔点皮芯型复合纤维15-25份、高熔点纤维15-25份，所述高熔点纤维与低熔点皮芯型复合纤维的熔点差异大于20℃。面层材料纤维重量份比组成为：氨纶纤维5-35份、涤纶纤维25-45份、低熔点皮芯型复合纤维15-25份、高熔点热熔纤维15-35份，所述高熔点纤维与低熔点皮芯型复合纤维的熔点差异大于20℃。上述的芯层材料纤维或面层材料纤维里低熔点皮芯型复合纤维均为具有皮芯结构的ES纤维、4080纤维、Efpakal L90纤维、N40纤维、聚乙烯纤维或聚酯纤维。优选的，具有皮芯结构的ES纤维、4080纤维。4080纤维（皮层为50%低熔点的聚酯，芯层为50%半消光聚酯）。低熔点的聚酯是一种具有较低熔点的无规共聚改性聚酯，是生产热粘合纤维的一种原料，熔点一般为110～135℃。可以在较低温度下加热熔化起到粘接其它纤维的作用，特别的是这种皮芯型复合低熔点皮芯型复合纤维粘合时不会像单组分低熔点皮芯型复合纤维那样产生熔缩现象，在皮层熔化时芯层仍能保持纤维状。低熔点复合纤维ES纤维也是一种典型的皮芯结构（皮层为聚乙烯，熔点在130℃左右，芯层为聚丙烯，熔点为160℃左右）。

上述的芯层材料纤维或面层材料纤维里高熔点纤维，具有较好的强度、耐磨性、较高的弹性模量，优选丙纶纤维，且其耐酸、耐碱、耐腐蚀性好，密度小，价格低廉，易于回收利用，在加热加压时起粘合作用，能够满足汽车内饰板热模压成型工艺的需要。

上述的表面改性的天然植物纤维为以马来酸酐-聚丙烯（MAH-PP）共聚物作为接枝试剂，将天然植物纤维素中的羟基与马来酸酐的羧基发生酯化接枝改性得到。所述天然植物纤维为麻纤维、棕纤维、木纤维中的一种或几种。

所述的多层连续纤维网优选三层，上、下为面层材料纤维制成的纤维网，中间为芯层材料纤维制成的纤维网。

在烘箱内，所述的多层纤维网整体的通过一排同向转动的支撑输送辊向前输送，并通过顺时针或逆时针转动的导布辊改变其输送方向，通过调整压辊的间隙，逐步减小纤维毡的厚度；之后，利用一对加热加压转动辊进一步控制纤维毡的厚度，并使其表面光滑，提高产品的外观性能和尺寸精度。

本发明的有益效果是，本发明通过一次性叠加铺网和热熔粘合方式生产连续的条形、多层纤维复合材料毡，方便后续成型加工，并提高生产自动化程度。在多层纤维复合材料毡里，各层的组分、性能和厚度可以不同，在各个层内和层间都通过低熔点皮芯型纤维热熔粘合方式而定型。本发明是一种低成本、高性能、环保型多层纤维复合材料毡制备技术，能够用于汽车内饰、工业过滤、家居等领域。

该装置最大的特色就是一次性叠加铺网，减少生产时间和人力。

附图说明

图1是本发明实施例1加工系统的俯视图；

图2是本发明实施例1加工系统的主视图；

其中1.纤维网生成装置Ι，2.纤维网生成装置II，3.纤维网生成装置III，4.底帘，5.喷涂装置，6.烘箱，7.加热加压转动辊，8.纤维毡，9.收卷装置，10.驱动结构，11.下面层，12.芯层，13.上面层，14.支撑输送辊，15.导布辊，16.压辊。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。

实施例1：

如图所示，环保型多层纤维复合材料毡的热熔粘合加工系统，包括多个并列的纤维网生成装置，纤维网生成装置通过其下方的底帘4连接烘箱6，底帘4设有驱动结构10，烘箱6通过热压装置并延展至收卷装置9，烘箱6内设有将底帘送来的多层纤维网绕成S形的导布辊15、支撑输送辊14，所述的热压装置为一对加热加压转动辊7，所述的纤维网生成装置包括依次连接的开松装置、梳理装置和铺网装置。烘箱6设有向纤维网两面喷涂添加剂的喷涂装置5。纤维网生成装置有三个，分别为纤维网生成装置Ι1，纤维网生成装置II2，纤维网生成装置III3，分别生产面层材料纤维制成的纤维网、芯层材料纤维制成的纤维网、面层材料纤维制成的纤维网。

开松装置为开松机，梳理装置为梳理机，铺网装置为铺网机，开松机的出口经风机连通至混棉箱，梳理机设有杂乱辊，以提高纤维间的无序缠结程度，增加纤维网的力学性能，铺网机包括铺网帘，铺网机的下方设有底帘4，所述底帘4设有驱动结构10，底帘4的输出末端位于烘箱6内的底部。

烘箱6内还安装有间隙大小可调的压辊16，用于逐步减小烘干后获得天然纤维复合材料毡的厚度。喷涂装置5为两组直线往复式喷嘴，分别安装于烘箱的入口和烘箱内“S”形的中间层的上方。

利用上述系统进行加工的工艺，包括步骤如下：

各纤维网生成装置中各类纤维分别经开松装置开松并在混棉机内混合均匀后，连续送入梳理装置梳理，然后经铺网装置铺网，落到下方底帘，多层叠加并由底帘将铺设好的多层连续纤维网输送至烘箱，上、下为面层材料纤维制成的纤维网，中间为芯层材料纤维制成的纤维网。所述叠加铺网方式为由纤维网生成装置Ι先在底帘铺设纤维网并由底帘向烘箱方向运送，经过纤维网生成装置II的铺网机时，铺网帘将来自纤维网生成装置II的纤维网铺设在底帘输送来的由纤维网生成装置Ι铺设的纤维网上，并由底帘继续向烘箱输送，最后将来自纤维网生成装置III的纤维网铺设在底帘输送来的的叠加纤维网上。烘箱内加热，110～135℃加热至部分纤维受热熔融，从而粘接混合纤维中的各种纤维，然后经一对200～250℃的可调间隙转动辊热压定型，冷却后收卷。

所述的多层连续纤维网在送入烘箱时分别在其上表面和下表面喷涂添加剂。烘箱的加热作用加速喷涂的添加剂中的水分蒸发。添加剂优选阻燃剂、抑菌剂或两者混合物。抗菌剂优选有机硅季铵盐类抗菌剂，阻燃剂为磷氮类阻燃剂，优选磷酸胍。

所述混合纤维为芯层材料纤维或面层材料纤维，芯层材料纤维重量份比组成为：玄武岩纤维和/或玻璃纤维5-35份、表面改性的天然植物纤维5-35份、涤纶纤维15-35份、低熔点皮芯型复合纤维15-25份、高熔点纤维15-25份，所述高熔点纤维与低熔点皮芯型复合纤维的熔点差异大于20℃。面层材料纤维重量份比组成为：氨纶纤维5-35份、涤纶纤维25-45份、低熔点皮芯型复合纤维15-25份、高熔点热熔纤维15-35份，所述高熔点纤维与低熔点皮芯型复合纤维的熔点差异大于20℃。上述的芯层材料纤维或面层材料纤维里低熔点皮芯型复合纤维均为具有皮芯结构的ES纤维、4080纤维、Efpakal L90纤维、N40纤维、聚乙烯纤维或聚酯纤维。优选的，具有皮芯结构的ES纤维、4080纤维。4080纤维（皮层为50%低熔点的聚酯，芯层为50%半消光聚酯）。低熔点的聚酯是一种具有较低熔点的无规共聚改性聚酯，是生产热粘合纤维的一种原料，熔点一般为110～135℃。可以在较低温度下加热熔化起到粘接其它纤维的作用，特别的是这种皮芯型复合低熔点皮芯型复合纤维粘合时不会像单组分低熔点皮芯型复合纤维那样产生熔缩现象，在皮层熔化时芯层仍能保持纤维状。低熔点复合纤维ES纤维也是一种典型的皮芯结构（皮层为聚乙烯，熔点在130℃左右，芯层为聚丙烯，熔点为160℃左右）。

上述的芯层材料纤维或面层材料纤维里高熔点纤维，具有较好的强度、耐磨性、较高的弹性模量，优选丙纶纤维，且其耐酸、耐碱、耐腐蚀性好，密度小，价格低廉，易于回收利用，在加热加压时起粘合作用，能够满足汽车内饰板热模压成型工艺的需要。

上述的表面改性的天然植物纤维为以马来酸酐-聚丙烯（MAH-PP）共聚物作为接枝试剂，将天然植物纤维素中的羟基与马来酸酐的羧基发生酯化接枝改性得到。所述天然植物纤维为麻纤维、棕纤维、木纤维中的一种或几种。

在烘箱6内，所述的一层或多层纤维网整体的通过一排同向转动的支撑输送辊向前输送，并通过顺时针或逆时针转动的导布辊15改变其输送方向，通过调整压辊16的间隙，逐步减小纤维毡8的厚度；之后，利用一对加热加压转动辊进一步控制纤维毡8的厚度，并使其表面光滑，提高产品的外观性能和尺寸精度。

实施例2

环保型多层纤维复合材料毡的热熔粘合加工系统，包括多个并列的纤维网生成装置，纤维网生成装置通过其下方的底帘4连接烘箱6，底帘4设有驱动结构10，烘箱6通过热压装置并延展至收卷装置9，烘箱6内设有将底帘送来的多层纤维网绕成S形的导布辊15、支撑输送辊14，所述的热压装置为一对加热加压转动辊7，所述的纤维网生成装置包括依次连接的开松装置、梳理装置和铺网装置。纤维网生成装置有两个，分别生产面层材料纤维制成的纤维网、芯层材料纤维制成的纤维网。所述铺网方式为由纤维网生成装置II先在底帘铺设纤维网并由底帘向烘箱方向运送，经过纤维网生成装置III的铺网机时，铺网帘将来自纤维网生成装置III的纤维网铺设在底帘输送来的由纤维网生成装置II铺设的纤维网上，并由底帘继续向烘箱输送。开松装置为开松机，梳理装置为梳理机，铺网装置为铺网机，开松机的出口经风机连通至混棉箱，梳理机设有杂乱辊，以提高纤维间的无序缠结程度，增加纤维网的力学性能，铺网机包括铺网帘，铺网机的下方设有底帘4，所述底帘4设有驱动结构10，底帘4的输出末端位于烘箱6内的底部。

烘箱6内还安装有间隙大小可调的压辊16，用于逐步减小烘干后获得天然纤维复合材料毡的厚度。喷涂装置5为两组直线往复式喷嘴，分别安装于烘箱的入口和烘箱内“S”形的中间层的上方。

利用上述系统进行加工的工艺，包括步骤如下：

各纤维网生成装置中各类纤维分别经开松装置开松并在混棉机内混合均匀后，连续送入梳理装置梳理，然后经铺网装置铺网，落到下方底帘，多层叠加并由底帘将铺设好的多层连续纤维网输送至烘箱，烘箱内加热，110～135℃加热至部分纤维受热熔融，从而粘接混合纤维中的各种纤维，然后经一对200～250℃的可调间隙转动辊热压定型，冷却后收卷。

所述混合纤维为芯层材料纤维或面层材料纤维，芯层材料纤维重量份比组成为：玄武岩纤维和/或玻璃纤维5-35份、表面改性的天然植物纤维5-35份、涤纶纤维15-35份、低熔点皮芯型复合纤维15-25份、高熔点纤维15-25份，所述高熔点纤维与低熔点皮芯型复合纤维的熔点差异大于20℃。面层材料纤维重量份比组成为：氨纶纤维5-35份、涤纶纤维25-45份、低熔点皮芯型复合纤维15-25份、高熔点热熔纤维15-35份，所述高熔点纤维与低熔点皮芯型复合纤维的熔点差异大于20℃。上述的芯层材料纤维或面层材料纤维里低熔点皮芯型复合纤维均为具有皮芯结构的ES纤维、4080纤维、Efpakal L90纤维、N40纤维、聚乙烯纤维或聚酯纤维。优选的，具有皮芯结构的ES纤维、4080纤维。4080纤维（皮层为50%低熔点的聚酯，芯层为50%半消光聚酯）。低熔点的聚酯是一种具有较低熔点的无规共聚改性聚酯，是生产热粘合纤维的一种原料，熔点一般为110～135℃。可以在较低温度下加热熔化起到粘接其它纤维的作用，特别的是这种皮芯型复合低熔点皮芯型复合纤维粘合时不会像单组分低熔点皮芯型复合纤维那样产生熔缩现象，在皮层熔化时芯层仍能保持纤维状。低熔点复合纤维ES纤维也是一种典型的皮芯结构（皮层为聚乙烯，熔点在130℃左右，芯层为聚丙烯，熔点为160℃左右）。

上述的芯层材料纤维或面层材料纤维里高熔点纤维，具有较好的强度、耐磨性、较高的弹性模量，优选丙纶纤维，且其耐酸、耐碱、耐腐蚀性好，密度小，价格低廉，易于回收利用，在加热加压时起粘合作用，能够满足汽车内饰板热模压成型工艺的需要。

上述的表面改性的天然植物纤维为以马来酸酐-聚丙烯（MAH-PP）共聚物作为接枝试剂，将天然植物纤维素中的羟基与马来酸酐的羧基发生酯化接枝改性得到。所述天然植物纤维为麻纤维、棕纤维、木纤维中的一种或几种。

在烘箱6内，所述的一层或多层纤维网整体的通过一排同向转动的支撑输送辊向前输送，并通过顺时针或逆时针转动的导布辊15改变其输送方向，通过调整压辊16的间隙，逐步减小纤维毡8的厚度；之后，利用一对加热加压转动辊进一步控制纤维毡8的厚度，并使其表面光滑，提高产品的外观性能和尺寸精度。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.环保型多层纤维复合材料毡的热熔粘合加工系统，其特征在于，包括多个并列的纤维网生成装置，纤维网生成装置通过其下方的底帘连接烘箱，底帘设有驱动结构，烘箱通过热压装置并延展至收卷装置，烘箱内设有将底帘送来的多层纤维网绕成S形的导布辊、支撑输送辊，所述的热压装置为一对加热加压转动辊，所述的纤维网生成装置包括依次连接的开松装置、梳理装置和铺网装置；所述的烘箱设有向纤维网两面喷涂添加剂的喷涂装置；所述烘箱内还安装有间隙大小可调的压辊；所述的喷涂装置为两组直线往复式喷嘴，分别安装于烘箱的入口和烘箱内“S”形的中间层的上方；所述的纤维网生成装置有三个，联合使用或单独使用。

2.根据权利要求1所述的环保型多层纤维复合材料毡的热熔粘合加工系统，其特征在于，所述开松装置为开松机，梳理装置为梳理机，铺网装置为铺网机，开松机的出口经风机连通至混棉箱，梳理机设有杂乱辊，铺网机包括铺网帘，铺网机的下方设有底帘，所述底帘设有驱动结构，底帘的输出末端位于烘箱内的底部。

3.利用权利要求1所述的系统进行加工的工艺，其特征是，包括步骤如下：

各纤维网生成装置中各类纤维分别经开松装置开松并在混棉机内混合均匀后，连续送入梳理装置梳理，然后经铺网装置铺网，落到下方底帘，多层叠加并由底帘将铺设好的多层连续纤维网输送至烘箱，烘箱内加热，110～135℃加热至部分纤维受热熔融，从而粘接混合纤维中的各种纤维，然后经一对200～250℃的可调间隙转动辊热压定型，冷却后收卷。

4.根据权利要求3所述的工艺，其特征是，所述的多层连续纤维网在送入烘箱时分别在其上表面和下表面喷涂添加剂，添加剂选阻燃剂、抑菌剂或两者混合物。

5.根据权利要求3所述的工艺，其特征是，所述混合纤维为芯层材料纤维或面层材料纤维，芯层材料纤维重量份比组成为：玄武岩纤维和/或玻璃纤维5-35份、表面改性的天然植物纤维5-35份、涤纶纤维15-35份、低熔点皮芯型复合纤维15-25份、高熔点纤维15-25份，所述高熔点纤维与低熔点皮芯型复合纤维的熔点差异大于20℃；面层材料纤维重量份比组成为：氨纶纤维5-35份、涤纶纤维25-45份、低熔点皮芯型复合纤维15-25份、高熔点热熔纤维15-35份，所述高熔点纤维与低熔点皮芯型复合纤维的熔点差异大于20℃。

6.根据权利要求3所述的工艺，其特征是，所述的多层连续纤维网为三层，上、下为面层材料纤维制成的纤维网，中间为芯层材料纤维制成的纤维网。