CN112430901A - 一种动车装饰针刺复合材料的制备工艺 - Google Patents

一种动车装饰针刺复合材料的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动车装饰针刺复合材料的制备工艺，包括如下步骤：原料选取，采用芳纶纤维，阻燃涤纶纤维，预氧丝作为原料；将上述原料按一定比例进行混合称重；预处理：称重后的原料首先经过开包机进行纤维的初步开包，然后输送至预开松机，然后输送至混棉机，最后输送至主开松机；纤维的梳理与成网：梳理工序采用单锡林、双道夫罗拉式梳理机进行，然后采用交叉式铺网机进行均匀铺网；针刺工艺：预刺刺针和主刺刺针采用Y型针，预刺向下刺的针刺深度为9‑11mm，向下刺的主针刺深度为7‑9mm；复合材料表面轧光整理。本发明的一种动车装饰针刺复合材料的制备工艺，制备的复合材料具有良好的耐磨、吸声、减振、高回弹、透气、阻燃等功能，且制备工艺简单合理。

Description

一种动车装饰针刺复合材料的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种针刺材料的制备工艺，具体涉及一种动车装饰针刺复合材料的制备工艺。
背景技术
现在环保材料的研制与应用越来越受到世界各国的普遍重视。20世纪70年代后，国内外普遍重视环保材料的生产和应用，力求大幅度减少能源的消耗，从而减少环境污染和温室效应。中国环保材料工业经过近20年的高速发展，不少产品从无到有，从单一到多样化，质量从低到高，已形成陶瓷纤维、玻璃棉、硅酸钙绝热制品等为主的品种，随着人们健康环保理念的不断提高，对新型环保材料的要求也越来越高。
但是市场上的绝大部分环保装饰材料不仅功能单一，而且还可能会给人们的身体健康带来隐患。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种动车装饰针刺复合材料的制备工艺，制备的复合材料具有良好的耐磨、吸声、减振、高回弹、透气、阻燃等功能，且制备工艺简单合理。
技术方案：本发明所述的一种动车装饰针刺复合材料的制备工艺，包括如下步骤：
（1）原料选取，采用芳纶纤维，阻燃涤纶纤维，预氧丝作为原料；
（2）将上述原料按一定比例进行混合称重；
（3）预处理：称重后的原料首先经过开包机进行纤维的初步开包，然后输送至预开松机，然后输送至混棉机，最后输送至主开松机；
（4）纤维的梳理与成网：梳理工序采用单锡林、双道夫罗拉式梳理机进行，然后采用交叉式铺网机进行均匀铺网；
（5）针刺工艺：预刺刺针和主刺刺针采用Y型针，预刺向下刺的针刺深度为9-11mm，向下刺的主针刺深度为7-9mm；
（6）复合材料表面轧光整理。
进一步的，步骤（1）所述芳纶纤维采用芳纶1313或芳纶1414；阻燃涤纶纤维采用三维中空阻燃涤纶；预氧丝采用聚丙烯腈预氧化纤维。
进一步的，步骤（2）所述比例采用如下质量份的原料：芳纶纤维30-50份，阻燃涤纶纤维20-45份，预氧丝5-25份。
进一步的，步骤（3）开包机采用YYKB-110开包机；预开松机采用YYKS-150开松机；混棉机采用YYHM-220型大仓混棉机；主开松机采用YYKS-150开松机。
进一步的，步骤（5）预刺刺针和主刺刺针刚度均为HV635，刺针均经过渗氮处理。
进一步的，步骤（5）预刺刺针和主刺刺针切入角呈弧形，预刺刺针的钩刺针体单棱上有三个齿钩，主刺刺针的钩刺针体单棱上有两个齿钩。
进一步的，步骤（5）针刺工艺中预刺机植针密度4000针/m2，输出速度1.35m/min，针剌频率346针/min；主刺机植针密度7000针/m2,输出速度1.35m/min,针刺频率666针/min.则预刺机针刺密度为102.5针/cm2，主刺机针刺密度为345.3针/cm2。
进一步的，步骤（6）轧光整理包括轧光温度为130-170℃；轧光压力为3-6Mpa; 轧光时间为1-4分钟。
本发明还公开了一种动车装饰针刺复合材料，包括如下质量份的组分：
芳纶纤维30-50份，阻燃涤纶纤维20-45份，预氧丝5-25份。
进一步的，所述芳纶纤维采用芳纶1313或芳纶1414；阻燃涤纶纤维采用三维中空阻燃涤纶；预氧丝采用聚丙烯腈预氧化纤维。
有益效果：本发明的一种动车装饰针刺复合材料的制备工艺，制备的复合材料具有良好的耐磨、吸声、减振、高回弹、透气、阻燃等功能，且制备工艺简单合理。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，下面通过参考描述的实施方式是示 例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明所述的一种动车装饰针刺复合材料的制备工艺，包括如下步骤：
（1）原料选取，采用芳纶纤维，阻燃涤纶纤维，预氧丝作为原料；
（2）将上述原料按一定比例进行混合称重；
（3）预处理：称重后的原料首先经过开包机进行纤维的初步开包，然后输送至预开松机，然后输送至混棉机，最后输送至主开松机；
（4）纤维的梳理与成网：梳理工序采用单锡林、双道夫罗拉式梳理机进行，然后采用交叉式铺网机进行均匀铺网；
（5）针刺工艺：预刺刺针和主刺刺针采用Y型针，预刺向下刺的针刺深度为9-11mm，向下刺的主针刺深度为7-9mm；
（6）复合材料表面轧光整理。
下面通过具体实施例对各步骤进行详细说明：
（1）原料的选取
具体的，原料选取采用如下几个实施例：
实施例1
芳纶1414 40份，三维中空阻燃涤纶45份，聚丙烯腈预氧化纤维10份。
实施例2
芳纶1313 45份，三维中空阻燃涤纶20份，聚丙烯腈预氧化纤维25份。
实施例3
芳纶1313 40份，三维中空阻燃涤纶35份，聚丙烯腈预氧化纤维15份。
实施例4
芳纶1313 35份，三维中空阻燃涤纶45份，聚丙烯腈预氧化纤维5份。
实施例5
芳纶1313 30份，三维中空阻燃涤纶35份，聚丙烯腈预氧化纤维25份。
实施例6
芳纶1313 50份，三维中空阻燃涤纶25份，聚丙烯腈预氧化纤维15份。
实施例7
芳纶1313 50份，三维中空阻燃涤纶30份，聚丙烯腈预氧化纤维10份。
芳纶1414和芳纶1313的性能：新型高性能纤维是优质的工程材料，具有极高的机械性能，具有高强度，高弹性模量；高性能纤维能耐高温，在高温下尺寸稳定性好，热收缩率很低；高性能纤维密度低，有利于制品的轻量化。有机和无机高性能纤维耐腐蚀。其中具有代表性的是芳香族聚酰胺纤维(即芳纶)。芳纶1414和芳纶1313是新型的高强度纤维，其强度可达193.6cN/tex,断裂伸长率为4%。初始模量远高于其他纤维，为聚酰胺纤维的11倍，为涤纶的6倍左右，纤维还具有良好的耐热性和耐化学品性。可以满足高端车用非织造内饰材料机械性能及安全性能要求。
三维中空卷曲阻燃涤纶纤维的性能：聚酯纤维在我国其商品名为涤纶，采用熔体纺丝，吸湿性能很差，一般大气条件下的回潮宰为0.4%-0.5%，因此其干、湿状态下的纤维性能变化不大。聚酯纤维强度高，弹性回复性好。在伸长率为3%时其弹性回复率为90%-95%。聚酯纤维的模量高，刚度大，制品的耐磨性能好。聚酯纤维自身特性可以满足高速列车座椅用非织造内饰材料高回弹性、耐磨性的性能要求，聚酯中空纤维还有助于改善制品的隔热性能。
聚丙烯腩预氧化纤维(预氧丝)性能：睛纶预氧化纤维(PANOF)是随着碳纤维的发展而兴起的一种新型耐热耐焰纤维，这种纤维制品在隔热、防火、阻燃等领域具有广泛的应用价值，并且具有无机耐火耐焰纤维所不具备的纺织加工性能和服用性能，又无石棉对人体的危害作用，经济效益和社会效益显著，已成为一个独立的纤维品种投放市场，且需求量日益增长，具有良好的市场前景。在国际上，腈纶预氧化纤维应用在高温场合远远多于市售的Kevler、Conex、 Nomex 等耐热纤维。但由于睛纶预氧化纤维存在强力低、脆性大、抱合性差、易受损断裂的弱点，纺织加工难度较高，同时这种纤维制品多属特种场合使用的高性能产品，特征品质要求相当突出，综合功能要求全面平衡，因此必须对该纤维的纺织加工手段及产品应用开发进行深入研究，以提高该纤维综合性能。
（2）原料的混合
芳纶,预氧丝，三维中空卷曲涤纶纤维之间的混合质量、开松的好芳纶,预氧丝，三维中空卷曲涤纶纤维之间的混合质量、开松的好纤网的均匀度较差，最终致使高端车内饰阻燃材料的力学性能不稳定；若针刺工艺配置不好，则会造成针刺针损伤纤维，最终使制备出的高端车内饰阻燃材料在特定的工艺下，拉伸和耐磨性能达不到最大值，甚至会出现大幅度下降的可能。可见纤维之间的开松、混合、梳理和针刺工艺对最终产品性能的影响很大，工艺之间的合理配置是高端车内饰材料优良性能的必要条件。
为了实现3种原料按一定的混合比进行混合，3种纤维在进入给棉机前要进行称重，电子称重开包机按预先设定好的原料混合比例进行原料的供给。
（3）预处理
首先原料要经过YYKB-110开包机进行纤维的初步开包，并经角钉帘输送YYKS-150型预开松机，其中为了防止输送纤维时掉毛和产生静电而缠绕，喂入得平帘采用皮帘输入，同时角钉帘表面包覆丁腈橡胶防静电专用皮帘，这样把原料和木帘棒隔开，防止纤维和木帘棒的缠绕;然后，原料经过预开松机输送到YYHM-220型大仓混棉机，4种原料在仓里进行进一步的混合，而后进入YYKS-150 型主开松机。纤维开松根据纤维的细度、类型、性能等选用分步开松，先将芳纶1313或芳纶1414开松混合，再与阻燃涤纶、预氧丝开松混合。开松后再经混合，可以将不同等级、不同品种的纤维混合均匀。分步法的开松混合更加细致，混合的均匀性更佳。
（4）纤维的梳理与成网
经过开松与混合之后，纤维原料进入梳理工序，梳理工序是纤维成网的关键工序，纤维的梳理工序采用YYSL-185型单锡林、双道夫罗拉式梳理机进行，本设备适用于1.5D-20Dx25mm-76m的化学纤维梳理成网，单锡林高速梳理，双道夫出棉多、降低了电能、产量高。YYSL-185 型梳理机的4根090mm罗拉，包缠金属针布，分上、下两组配对，其中第一对上罗拉轴承座及传动齿轮为尼龙件具有金属检测功能，并有倒车和自停报警功能;锡林直径中为1230mm,两道夫直径中为492mm,工作辊直径φ为155mm, 剥毛辊直径φ为122mm,刺辊直径φ为295mm。原料经过锡林、工作辊、剥取辊的分梳和剥取作用之后，初始的原料成单根纤维薄网状态，其面密度一般在25g/m2左右，针刺工序中需要的纤维网一般需要进一步的铺网来增加厚度和平方米克重。
采用YYPW-300型交叉式铺网机，该铺网机铺网往复分六断速精准控制，将纤网不匀率控制到最低。根据250g/m2克重及纤维网均匀要求确定铺网层数为10层。
（5）针刺工艺
针刺工艺参数的不同，对制备出来的非织造材料性能有很大的影响。本课题首先对影响产品性能的主要针刺工艺参数进行分析，根据不同的原料性能指标和产品的性能要求，合理设置针刺工艺参数，以制得性能更优的产品。
针刺加固是一种典型的机械加固方法，针刺加固的基本原理:用截面为三角形或其他形状且其棱上带有钩齿的金属针，对蓬松的纤网进行反复穿刺。当数以万计的刺针刺入纤网时，刺针棱上的齿钧就会钩住纤网上下表层和里层的纤维，随着刺针的刺入运动，被刺针的棱钩住的纤维发生了位移的变化，即钩住的纤维在纤维网截面内进行穿插运动，使纤维在运动的过程中相互交织和缠结在一起。由于刺针对纤网摩擦力的作用和纤网中纤维上下位移变动对纤网产生了一定的挤压，使得因压缩而变薄。刺针刺入纤网一定深度后回升，此时的刺针是做顺向运动，刺针沟槽中的纤维脱离刺针近似垂直状态滞留在纤网之中，就像销钉一样钉入纤网，使已经压缩的纤维不再回复原状，这样刺针往复的运动就使纤网制成了又一定厚度和强度的复合材料。
①刺针：刺针是针刺机中最为重要的一个机件，其规格和质量直接影响无纺布的外观和质量，因此对刺针的形状、规格、选材和制造精度的选择尤为重要。本发明预刺刺针和主刺刺针的刚度均为HV635，此剌针的加工经过渗氦处理，机械性能强韧、耐磨、使用寿命长。采用Y型针，该针切入角呈弧形，能避免损伤纤维，同时齿钩带的纤维量均匀。由于切入槽不深，刺针不易断，则织物结构和外观质量和拉伸强度较均匀。预刺刺针规格15x18x36x3R28-333YP3.2,主刺刺针规格15x28x36x3M24-222Y.P3.2。从预刺刺针和主刺刺针的规格中可以看出，预刺刺针钩刺针体单棱上有三个齿钩，而主刺刺针的钩刺针体的单棱有两个齿钩。
②针刺深度:针刺深度指刺针针尖到托网板上表面之间的距离，即刺针穿过纤网后伸出网外的长度。当选用的刺针一定后，刺针深度大时，针刺带动的纤维大，纤维间的穿插缠结效果充分。但是针刺深度要适当，深度过分大了会使纤维的损伤较大，造成纤维的断裂较多，使得织物的强度降低，同时也会使针折断较多。制备内饰阻燃材料的平方米克重为250g/m2，结合上述分析预刺向下刺得针刺深度设定在9-11mm, 向下刺得主刺针刺深度设定7-9mm范围内，同时向上刺得针刺深度分别降低4mm.
③针刺密度:针刺密度指单位面积维网内所受到的刺针数。针刺密度大，织物的强力也会提高，若针刺密度过大，则会造成断针，从而影响产品质量.课题选取预刺机植针密度4000针/m2,输出速度1.35m/min,针刺频率346针/min；主刺机植针密度7000针/m2,输出速度1.35m/min,针刺频率666针/min。则预刺机针刺密度为102.5针/cm2,主刺机针刺密度为345.3针/cm2。
（6）复合材料表面轧光整理
高分子聚合物大都就具有热塑性，即加热到一定温度后开始软化熔融，熔融后就高分子聚合物大都就具有热塑性，即加热到一定温度后开始软化熔融，熔融后就纶熔融后流动性和粘着性较好，这样在材料中渗透和粘连，而后丙纶经冷却又重新固化，从而提高了制品的拉伸强度，和高端车内饰阻燃材料的表面平整度，其中轧光整理效果主要与轧光温度、轧光压力和轧光时间等工艺参数有关。
①轧光温度：丙纶在129°C左右时就开始软化，其丙纶的熔点为145.69C。 由于改性丙纶是热塑性基体，在高端车用内饰阻燃材料中起纤维之间的粘连作用，所以制备高端车内饰阻燃材料的轧光温度不应低于丙纶的软化点。轧光温度低，改性丙纶的流动性较差，纤维之间粘连、固结效果差;轧光温度太高，改性丙纶的流动性提高，在针刺织物中的渗透能力增强，但是耗能较大，在针刺材料中与上层纤维粘连和固结较少，主要原因是:流动性较大的改性丙纶熔体由于受重力的作用，流向织物的下层。若轧光温度过高，会致使改性丙纶的分子结构发生断裂，改变了改性丙纶的性质。综合以止分析，轧光温度的范围在1309C~170°C之间取值。
②轧光压力:轧光压力对针刺织物的影响主要是体现在在结构、外观和力学性能上。轧光压力小，织物中纤维之间结构不密实，则其反映高端车车内饰阻燃材料上主要变现为材料的强度较低，易弯曲;轧光压力过大的时候，对针刺织物中纤维的挤压较大，会影响到熔体的流动性能，本发明的车内饰阻燃材料的轧光压力取值范围为3~6Mpa。
①轧光时间:轧光时间对热量传递效果有很大影响，轧光时间长，能量传递的较多，这样纤维吸收的较多，熔融的就比较充分。轧光时间过短，改性纤维熔融的不充分，从而会影响纤维的粘连和固结效果。另据有关理论，在轧光时间较充分的情况下，改性纤维熔体的流动范围会延伸1mm。本发明车内饰阻燃材料的轧光时问的取值范围为1-4min。
另外，本发明实施例还公开了一种动车装饰针刺复合材料，包括如下质量份的组分：
芳纶纤维30-50份，阻燃涤纶纤维20-45份，预氧丝5-25份。
其中，所述芳纶纤维采用芳纶1313或芳纶1414；阻燃涤纶纤维采用三维中空阻燃涤纶；预氧丝采用聚丙烯腈预氧化纤维。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种动车装饰针刺复合材料的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：
（1）原料选取，采用芳纶纤维，阻燃涤纶纤维，预氧丝作为原料；
（2）将上述原料按一定比例进行混合称重；
（3）预处理：称重后的原料首先经过开包机进行纤维的初步开包，然后输送至预开松机，然后输送至混棉机，最后输送至主开松机；
（4）纤维的梳理与成网：梳理工序采用单锡林、双道夫罗拉式梳理机进行，然后采用交叉式铺网机进行均匀铺网；
（5）针刺工艺：预刺刺针和主刺刺针采用Y型针，预刺向下刺的针刺深度为9-11mm，向下刺的主针刺深度为7-9mm；
（6）复合材料表面轧光整理。
2.根据权利要求1所述的一种动车装饰针刺复合材料的制备工艺，其特征在于：步骤（1）所述芳纶纤维采用芳纶1313或芳纶1414；阻燃涤纶纤维采用三维中空阻燃涤纶；预氧丝采用聚丙烯腈预氧化纤维。
3.根据权利要求1所述的一种动车装饰针刺复合材料的制备工艺，其特征在于：步骤（2）所述比例采用如下质量份的原料：芳纶纤维30-50份，阻燃涤纶纤维20-45份，预氧丝5-25份。
4.根据权利要求1所述的一种动车装饰针刺复合材料的制备工艺，其特征在于：步骤（3）开包机采用YYKB-110开包机；预开松机采用YYKS-150开松机；混棉机采用YYHM-220型大仓混棉机；主开松机采用YYKS-150开松机。
5.根据权利要求1所述的一种动车装饰针刺复合材料的制备工艺，其特征在于：步骤（5）预刺刺针和主刺刺针刚度均为HV635，刺针均经过渗氮处理。
6.根据权利要求1所述的一种动车装饰针刺复合材料的制备工艺，其特征在于：步骤（5）预刺刺针和主刺刺针切入角呈弧形，预刺刺针的钩刺针体单棱上有三个齿钩，主刺刺针的钩刺针体单棱上有两个齿钩。
7.根据权利要求1所述的一种动车装饰针刺复合材料的制备工艺，其特征在于：步骤（5）针刺工艺中预刺机植针密度4000针/m2，输出速度1.35m/min，针剌频率346针/min；主刺机植针密度7000针/m2,输出速度1.35m/min,针刺频率666针/min.则预刺机针刺密度为102.5针/cm2，主刺机针刺密度为345.3针/cm2。
8.根据权利要求1所述的一种动车装饰针刺复合材料的制备工艺，其特征在于：步骤（6）轧光整理包括轧光温度为130-170℃；轧光压力为3-6Mpa; 轧光时间为1-4分钟。
9.一种动车装饰针刺复合材料，其特征在于：包括如下质量份的组分：
芳纶纤维30-50份，阻燃涤纶纤维20-45份，预氧丝5-25份。
10.根据权利要求9所述的一种动车装饰针刺复合材料，其特征在于：所述芳纶纤维采用芳纶1313或芳纶1414；阻燃涤纶纤维采用三维中空阻燃涤纶；预氧丝采用聚丙烯腈预氧化纤维。
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