专利名称：一种汽车用板材及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车用板材及其生产方法，具体涉及一种由高强度无纺布热压成型处理的汽车用板材及其生产方法。
背景技术：
目前，利用自然界中资源最为丰富的天然植物纤维开发具有优良性能和价格便宜的复合材料，该研究已引起人们的高度重视。天然植物纤维具有价廉质轻、比强度和比刚度高等优良特性，特别是其属于可再生资源，可自然降解材料，是其它增强材料所无法比拟的。比如现有汽车内饰件产品多采用化学合成材料，这种材料是不可再生的，加工后对环境也会造成一定的污染，而且制得的汽车内饰件产品的强度也得不到满足。
如中国公开专利CN101812773公开了一种汽车内饰件复合材料及其生产方法，该专利虽采用了聚乳酸纤维与天然纤维混合，然后进行后加工得到最终成品，但该成品有如何高的强度没有得到解决。
又如中国公开专利CN1933947中提供了一种制造木质模制品的方法。该方法包括:对包含木质纤维、聚乳酸纤维和无机填料的基料进行压塑，在接近所述聚乳酸纤维结晶温度的温度下将所述模制基料保持所需长度的时间，从而使聚乳酸纤维结晶。在结晶步骤， 聚乳酸纤维固化，从而形成模制品。所得无纺布在后续加工过程中产生尺寸变形问题没有得到解决，而且不同原料对板材成型强度的影响也没有被提及到。
另外，以上两篇专利在梳理时都采用气流梳理的方式，成网无纺布幅宽方向的重量分布不均匀，造成无纺布力学性能在幅宽方向的标准偏差较大，从而造成板材在幅宽方面物性的偏差变大，难于控制产品的物性。发明内容
本发明的目的在于提供一种强度高、尺寸稳定性好、对环境无污染、加工工艺简单的汽车用板材及其生产方法。
本发明的技术解决方案如下:本发明的汽车用板材是由强度为1.4CN/dtex以上的聚乳酸纤维与强度为3.0CN/dtex以上的天然纤维混合加工而成的无纺布，该板材的三点弯曲强度为0.04N/50mm/g/m2以上。如果聚乳酸纤维的强度小于1.4CN/dtex或者天然纤维的强度小于3.0CN/dtex的话，则构成无纺布的强度就会下降，因而由无纺布加工成型板材的三点弯曲强度就会小于0.04N/50mm/g/m2，如果板材收到外力作用时，容易发生变形；如果聚乳酸纤维或天然纤维的强度过大，就会增加成本。考虑到制得的板材强度高、 变形小、成本低，优选汽车用板材是由强度为1.4 2.4CN/dtex的聚乳酸纤维与强度为3.0 4.0CN/dtex的天然纤维混合加工而成的无纺布，从而优选该板材的三点弯曲强度为 0.04 0.lN/50mm/g/m2。
本发明的汽车用板材，上述天然纤维的断裂伸长率为8.0%以下。如果天然纤维的断裂伸长率大于8.0%，形成无 纺布的过程中容易发生变形，板材成型时由于尺寸不稳定，从而导致板材变形，浪费原材料，同时无纺布强度也发生变化，从而影响板材的强度。
本发明的汽车用板材，上述聚乳酸纤维的含量为30 70重量％、上述天然纤维的含量为70 30重量％。如聚乳酸纤维的含量小于30重量％，作为粘结剂的聚乳酸含量减少，就会造成天然纤维之间粘结性能不良；如果聚乳酸纤维的含量大于70重量％，聚乳酸纤维的含量增大，造成原料成本上升。
本发明的汽车用板材，上述天然纤维为洋麻纤维、苘麻纤维、罗布麻纤维、蕉麻纤维、菠萝麻纤维中的一种或几种。优选洋麻纤维，洋麻纤维是麻类纤维中力学性能最好的， 具有抗菌、耐热、耐晒性，而且价格相对便宜。同时，由洋麻纤维构成的汽车用板材即使在汽车发生车祸时,车厢内衬板破损也不会出现锋利的尖角；其次由洋麻纤维构成的内衬板具有良好的抗噪音效果；第三在同等质量条件下，由洋麻纤维构成的内衬板的重量减少 30 %，从而可以减少汽车的油耗，达到节能环保的作用。
本发明的汽车用板材，上述无纺布的断裂强度为0.3N/50mm/g/m2以上、断裂伸长率为40%以下。如果无纺布的断裂强度小于0.3N/50mm/g/m2、断裂伸长率大于40%的话，则无纺布在后续工序过程中，受到外力(比如搬运等)作用，容易产生变形，从而影响板材的成型加工，最终导致板材的三点弯曲度下降，容易损坏。
本发明的汽车用板材的生产方法，将强度为1.4CN/dteX以上的聚乳酸纤维与强度为3.0CN/dtex以上的天然纤维进行混合、开松、梳理、交叉铺网、在总针刺密度为150 250根/cm2下进行针刺成毡，然后将毡软化处理后热压成型，最后制得成品。具体的生产方法如下:(I)将长度为6 17cm的天然纤维与2.6 7.6cm聚乳酸纤维均匀混合；(2)将混合好的纤维投入开松机内开松混合，然后送入棉箱；(3)将棉箱中储存的开松混合过的纤维输送至针刺梳理机进行梳理；(4)将梳理后的纤维送入铺网机中进行交叉铺网；(5)将铺好的网折叠后送入针刺机中进行针刺成毡；(6)将针刺好的毡加热预压成卷材，制得天然纤维增强聚乳酸复合毡，即天然纤维增强聚乳酸无纺布；(7)将热风干燥后的卷材裁剪成要求大小后，进行软化处理，然后放入模具中进行热压成型，最后制得成品。
本发明的汽车用板材，针刺加工方式采用上下上下的四道加固方式，第一道到第四道采用针型号为30 36#、32 38#、35 40#、38 42#的配置方式；第一道到第四道都采用针刺密度为30 70根/cm2的配置方式，其中，后两道针刺密度的配置方式大于前两道。如果针型号与针刺密度选用不当，则在加工过程中容易损伤纤维，造成无纺布强度下降，同时也会出现大量断针现象，从而影响生产。如果总针刺密度小于150根/cm2，无纺布上下层之间连接力下降，就会导致无纺布强度下降；如果总针刺密度大于250根/cm2，在针刺过程中对纤维造成损伤，同样造成无纺布强度下降。上述步骤(3)中采用针刺梳理的方法进行梳理，就可以保证在整个幅宽方向梳理均匀、幅宽方向重量分布均匀，避免了铺网不匀的问题，从而不会影响无纺布幅宽方向的物性偏差，也就不会影响板材在幅宽方向的性能。
本发明的汽车用板材，上述步骤(7)中的软化处理是在加热温度为180 220°C、 加热时间为10 14分钟下进行的，如果加热温度小于180°C、时间少于10 分钟的话，就会导致聚乳酸纤维与天然纤维之间粘结不良；如果加热温度大于220°C，由于天然纤维承受不了高温，就会发焦，从而影响板材的性能。上述步骤(7)中的热压成型是在温度为150 190°C、时间为I分钟下进行的。如果热压成型温度低于150、时间少于I分钟的话，成型时板材立体成型不好，边缘处容易出现纤维断裂，影响成型的质量和板材的物性；如果热压成型温度高于190°C，时间多于I分钟的话，由于温度高、时间长，导致制得的板材变形。
本发明的汽车用板材具有强度高、尺寸稳定性好、对环境无污染、加工工艺简单的特点。
具体实施方式
通过以下实施例，更加详细地说明本发明。实施例中的物性由下列方法测定。
天然纤维的强度、断裂伸长率采用束纤维强度测试方法:将7.5cm长度的天然纤维集束，得到重量为450mg的束纤维。将束纤维在拉伸试验机上面进行拉伸，测试其断裂强力，然后再折算成断裂强度。拉伸距离为100mm，夹具移动速度为IOOmm/分。
聚乳酸纤维的强度根据JIS L1015 8.7.1法测定。
无纺布的断裂强度、断裂伸长率根据JIS K 6404法测定。
板材的三点弯曲强度根据Jis K 7171法,样品尺寸:50mmX 150mm,夹具移动速度:50mm/min,支点间距离: IOOmm进行测试。
实施例1将强度为1.6CN/dtex、长度为5.8cm聚乳酸纤维与强度为3.2CN/dtex、断裂伸长率为6.5%、长度为7.5cm的洋麻纤维以重量比为30:70进行混合，将混合好的纤维投入开松机内开松混合，然后送入棉箱；将棉箱中储存的开松混合过的纤维输送至针刺梳理机进行梳理； 将梳理后的纤维送入铺网机中交叉铺网；将铺好的网折叠后送入针刺机中进行针刺成毡， 针刺加工方式采用上下上下的四道加固方式，四道加固方式的针型号分别为36#、38#、40#、 42#，针刺密度分别为30根/cm2、40根/cm2、50根/cm2、50根/cm2，制得天然纤维增强聚乳酸复合毡，即天然纤维增强聚乳酸无纺布，然后将制得的复合毡在加热温度为180°C、加热时间为12分钟下进行软化处理后，再在温度为170°C、时间为I分钟下进行热压成型，最后制得本发明的汽车用板材。上述无纺布和汽车用板材的各物性参见下表I。
实施例2将强度为1.8CN/dteX、长 度为7.6cm聚乳酸纤维与强度为3.lCN/dtex、断裂伸长率5.9%、长度为7.5cm的罗布麻纤维以重量比为50:50进行混合，将混合好的纤维投入开松机内开松混合，然后送入棉箱；将棉箱中储存的开松混合过的纤维输送至针刺梳理机进行梳理；将梳理后的纤维送入铺网机中交叉铺网；将铺好的网折叠后送入针刺机中进行针刺成毡，针刺加工方式采用上下上下的四道加固方式，四道加固方式的针型号分别为32#、36#、 38#、40#，针刺密度分别为30根/cm2、30根/cm2、50根/cm2、50根/cm2，制得天然纤维增强聚乳酸复合毡，即天然纤维增强聚乳酸无纺布，然后将制得的复合毡在加热温度为200°C、 加热时间为10分钟下进行软化处理后，再在温度为190°C、时间为I分钟下进行热压成型， 最后制得本发明的汽车用板材。上述无纺布和汽车用板材的各物性参见下表I。
实施例3将强度为2.4CN/dtex、长度为6.5cm聚乳酸纤维与强度为3.3CN/dtex、断裂伸长率为6.0%、长度为8cm的蕉麻纤维以重量比为60:40进行混合，将混合好的纤维投入开松机内开松混合，然后送入棉箱；将棉箱中储存的开松混合过的纤维输送至针刺梳理机进行梳理； 将梳理后的纤维送入铺网机中交叉铺网；将铺好的网折叠后送入针刺机中进行预针刺成毡，针刺加工方式采用上下上下的四道加固方式，四道加固方式的针型号分别为38#、40#、 42#、44#，针刺密度分别为40根/cm2、50根/cm2、60根/cm2、70根/cm2，制得天然纤维增强聚乳酸复合毡，即天然纤维增强聚乳酸无纺布，然后将制得的复合毡在加热温度为210°C、 加热时间为10分钟下进行软化处理后，再在温度170°C、时间为I分钟下进行热压成型，最后制得本发明的汽车用板材。上述无纺布和汽车用板材的各物性参见下表I。
实施例4将强度为2.0CN/dtex、长度为6.0cm聚乳酸纤维与强度为3.2CN/dtex、断裂伸长率为5.4%、长度为8cm的洋麻纤维和菠萝麻纤维的混合物以重量比为70:30进行混合，将混合好的纤维投入开松机内开松混合，然后送入棉箱；将棉箱中储存的开松混合过的纤维输送至针刺梳理机进行梳理；将梳理后的纤维送入铺网机中交叉铺网；将铺好的网折叠后送入针刺机中进行针刺成毡，针刺加工方式采用上下上下的四道加固方式，四道加固方式的针型号分别为34#、38#、40#、42#，针刺密度分别为50根/cm2,50根/cm2,60根/cm2,60根/cm2, 制得天然纤维增强聚乳酸复合毡，即天然纤维增强聚乳酸无纺布，然后将制得的复合毡在加热温度为190°C、加热时间为11分钟下进行软化处理后，再在温度为170°C、时间为I分钟下进行热压成型，最后制得本发明的汽车用板材。上述无纺布和汽车用板材的各物性参见下表I。
比较例I将强度为1.2CN/dtex、长度为5.8cm聚乳酸纤维与强度为2.2CN/dtex、断裂伸长率为 12.3%、长度为7.5cm的洋麻纤维以重量比为30:70进行混合，将混合好的纤维投入开松机内开松混合，然后送入棉箱；将棉箱中储存的开松混合过的纤维输送至针刺梳理机进行梳理；将梳理后的纤维送入铺网机中交叉铺网；将铺好的网折叠后送入针刺机中进行针刺成毡，针刺加工方式采用上下上下的四道加固方式，四道加固方式的针型号分别为36#、38#、 40#、42#，针刺密度分别为30根/cm2、40根/cm2、50根/cm2、50根/cm2，制得天然纤维增强聚乳酸复合毡，即天然纤维增强聚乳酸无纺布，然后将制得的复合毡在加热温度为180°C、 加热时间为12分钟下进行软化处理后，再在温度为170°C、时间为I分钟下进行热压成型， 最后制出成品。上述无纺布和成品的各物性参见下表I。
比较例2将强度为1.lCN/dtex、长度为7.6cm聚乳酸纤维与强度为2.lCN/dtex、断裂伸长率为9.0%、长度为7.5cm的罗布麻纤维以重量比为50:50进行混合，将混合好的纤维投入开松机内开松混合，然后送入棉箱；将棉箱中储存的开松混合过的纤维输送至针刺梳理机进行梳理；将梳理后的纤维送入铺网机中交叉铺网；将铺好的网折叠后送入针刺机中进行针刺成毡，针刺加工方式采用上下上下的四道加固方式，四道加固方式的针型号分别为32#、36#、 38#、40#，针刺密度分别为20根/cm2、30根/cm2、40根/cm2、50根/cm2，制得天然纤维增强聚乳酸复合毡，即天然纤维增强聚乳酸无纺布，然后将制得的复合毡在加热温度为200°C、 加热时间为10分钟下进行软化处理后，再在温度190°C、时 间为I分钟下进行热压成型，最后制出成品。上述无纺布和成品的各物性参见下表I。
比较例3将强度为2.4CN/dtex、长度为6.5cm聚乳酸纤维与强度为3.3CN/dtex、断裂伸长率为 15.6%、长度为8cm的蕉麻纤维以重量比为60:40进行混合，将混合好的纤维投入开松机内开松混合，然后送入棉箱；将棉箱中储存的开松混合过的纤维输送至针刺梳理机进行梳理； 将梳理后的纤维送入铺网机中交叉铺网；将铺好的网折叠后送入针刺机中进行针刺成毡， 针刺加工方式采用上下上下的四道加固方式，四道加固方式的针型号分别为23#、27#、32#、 44#，针刺密度分别为50根/cm2、60根/cm2、70根/cm2、80根/cm2，制得天然纤维增强聚乳酸复合毡，即天然纤维增强聚乳酸无纺布，然后将制得的复合毡在加热温度为210°C、加热时间为10分钟下进行软化处理后，再在温度为170°C、时间为I分钟下进行热压成型，最后制出成品。上述无纺布和成品的各物性参见下表I。
权利要求
1.一种汽车用板材，其特征是该板材是由强度为1.4CN/dtex以上的聚乳酸纤维与强度为3. OCN/dtex以上的天然纤维混合加工而成的无纺布，该板材的三点弯曲强度为 O. 04N/50mm/g/m2 以上。
2.根据权利要求I所述的汽车用板材，其特征是该板材是由强度为I.4 2. 4CN/ dtex的聚乳酸纤维与强度为3. O 4. OCN/dtex的天然纤维混合加工而成的无纺布。
3.根据权利要求I所述的汽车用板材，其特征是所述天然纤维的断裂伸长率为8.0% 以下。
4.根据权利要求I所述的汽车用板材，其特征是所述聚乳酸纤维的含量为30 70 重量％、所述天然纤维的含量为70 30重量％。
5.根据权利要求I所述的汽车用板材，其特征是所述天然纤维为洋麻纤维、苘麻纤维、罗布麻纤维、蕉麻纤维、菠萝麻纤维中的一种或几种。
6.根据权利要求I所述的汽车用板材，其特征是所述无纺布的断裂强度为 O. 3N/50mm/g/m2以上、断裂伸长率为40%以下。
7.—种如权利要求I所述的汽车用板材的生产方法，其特征是将强度为I. 4CN/dtex 以上的聚乳酸纤维与强度为3. OCN/dtex以上的天然纤维进行混合、开松、梳理、交叉铺网、 在总针刺密度为150 250根/cm2下针刺成毡，然后将毡软化处理后热压成型，最后制得成品。
8.根据权利要求7所述的汽车用板材的生产方法，其特征是在加热温度为180 220°C、加热时间为10 14分钟下进行软化处理。
9.根据权利要求7所述的汽车用板材的生产方法，其特征是在温度为150 190°C、 时间为I分钟下进行热压成型处理。
全文摘要
本发明公开了一种汽车用板材及其生产方法，该板材是由强度为1.4CN/dtex以上的聚乳酸纤维与强度为3.0CN/dtex以上的天然纤维混合加工而成的无纺布，该板材的三点弯曲强度为0.04N/50mm/g/m2以上。本发明的汽车用板材具有强度高、尺寸稳定性好、对环境无污染，且加工工艺简单的特点。
文档编号D04H1/485GK103255580SQ20121003552
公开日2013年8月21日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者庄建国 申请人:东丽纤维研究所(中国)有限公司