汽车内饰板芯层用天然纤维复合材料毡的加工系统及工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种汽车内饰板芯层用天然纤维复合材料毡的加工系统及工艺，系统包括纤维网生成装置，纤维网生成装置通过底帘连接烘箱，底帘设有驱动结构，烘箱出来的纤维网通过热压装置并延展至收卷装置，烘箱内设有将纤维网绕成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。本发明是一种低成本、高性能、环保型汽车内饰板的芯层用天然纤维复合材料毡制备技术，可大幅度提高天然纤维复合材料毡的强度和韧性，能够用作对强度要求较高的各类汽车内饰板的基材。
【专利说明】汽车内饰板芯层用天然纤维复合材料毡的加工系统及工艺【技术领域】
[0001]本发明涉及一种天然纤维复合材料毡，具体涉及一种汽车内饰板用天然纤维复合材料毡的加工系统及工艺，属于纤维复合材料的制备领域。
【背景技术】
[0002]目前用于制造汽车内饰板基板的材料多是聚丙烯、聚氨酯等化学合成材料。一方面，制备这些材料的自然资源有限，不可再生，并在加工过程中对环境产生污染；另一方面，伴随着人们环保意识的不断增强以及现代汽车工业中汽车内饰件材料向高吸音、轻量化、高强度、环保且可回收方向的发展，原有的聚丙烯板及其与木粉的复合板和聚氨酯板等已不能适应现代汽车发展的需要，因而各种天然纤维被人们进一步认识并引入汽车零部件生产领域。
[0003]部分天然纤维比如麻纤维、棕纤维，可以作为隔热、隔音和阻尼材料；特别是当这些天然纤维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、非脆性断裂等优势而得到汽车生产厂家的青睐。利用这类天然纤维和化学合成纤维的混合-胶粘-热压技术，可以加工汽车内饰件用的纤维板材，其产品特性与传统的聚丙烯板及其与木粉的复合板和聚氨酯板等相比，更新型，更实用，无毒环保，质量轻，吸湿性好，且生产成本低。
[0004]天然纤维复合材料板的加工方式通常是把天然纤维和化学纤维混合制成毡再热压成型。目前的纤维毡多采用针刺预定型方式，在材料制备阶段获得独立的一块块矩形纤维毡，然后在复合模具上一件件独立地热压成型，缺乏复合材料制备和成型加工的一体化设计，没有发挥出材料制备阶段对材料成型阶段的更直接帮助，导致热压成型时自动化程度低，需要额外且复杂的输送机构、夹持器、定位器，工人劳动强度大，产品质量不稳定，生产成本高。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种汽车内饰板芯层用天然纤维复合材料毡的加工系统及工艺。
[0006]为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:
[0007]汽车内饰板芯层用天然纤维复合材料毡的加工系统，包括纤维网生成装置，纤维网生成装置通过底帘连接烘箱，底帘设有驱动结构，烘箱出来的纤维网通过热压装置延展至收卷装置，烘箱内设有将纤维网绕成S形的导布辊、支撑输送辊，所述的热压装置为一对可加热加压的转动辊，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
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[0008]所述的烘箱设有向纤维网两面喷涂添加剂的喷涂装置。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]应用上述装置进行加工的工艺，包括步骤如下:
[0013]将所需各类纤维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，并由底帘将铺设好的连续纤维网输送至烘箱内加热，110?135°C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°C的可调间隙转动辊热压定型，冷却后收卷。
[0014]所述的纤维网在送入烘箱时分别在纤维网的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。
[0015]上述工艺中所需的纤维组成为: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°C。
[0016]所述的低熔点皮芯型复合纤维为具有皮芯结构的ES纤维、4080纤维、EfpakalL90纤维、MO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°C。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°C左右，芯层为聚丙烯，熔点为160°C左右)。
[0017]所述的高熔点纤维，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，在定型时起粘合作用，能够满足汽车内饰板热模压成型工艺的需要。
[0018]所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。
[0019]在烘箱内，纤维网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，逐步减小天然纤维复合材料毡的厚度；之后，利用一对加热加压转动辊进一步控制天然纤维复合材料毡的厚度，并使其表面光滑，提高产品的外观性能和尺寸精度。
[0020]本发明的有益效果是，
[0021]本发明采用低熔点的皮芯型复合纤维热粘合加固的方法制备连续、条形的天然纤维复合材料毡，方便后续的热压成型，提高生产自动化程度和产品质量稳定性，大幅度精简操作人员和输送机构、夹持器、定位器等成型装置。本发明是一种低成本、高性能、环保型汽车内饰板的芯层用天然纤维复合材料毡制备技术，可大幅度提高天然纤维复合材料毡的强度和韧性，能够用作对强度要求较高的各类汽车内饰板的基材。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明加工系统的俯视图；
[0023]图2是本发明加工系统的主视图；
[0024]其中1.纤维网生成装置，2.底帘，3.喷涂装置，4.烘箱，5.加热加压转动辊，6.天然纤维复合材料毡，7.收卷装置，8.驱动结构，9.导布辊，10.支撑输送辊，11.压辊。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图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。
[0026]实施例1:
[0027]如图1所示，汽车内饰板芯层用天然纤维复合材料毡的加工系统，包括纤维网生成装置1，纤维网生成装置I通过底帘2连接烘箱4，底帘2设有驱动结构8，烘箱4出来的纤维网通过热压装置延展至收卷装置7，烘箱4内设有将纤维网绕成S形的导布辊9、支撑输送辊10，所述的热压装置为一对加热加压转动辊5，所述的纤维网生成装置I包括依次连接的开松装置、梳理装置和铺网装置。
[0028]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。烘箱内还安装有间隙大小可调的压辊11，用于逐步减小烘干后获得天然纤维复合材料毡的厚度。
[0029]用上述装置进行加工的工艺，步骤如下:
[0030]将所需纤维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，并由底帘将铺设好的连续纤维网输送至烘箱内加热，110?135°C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形成天然纤维复合材料毡，然后经一对200?250°C的可调间隙转动辊热压定型，冷却后收卷。所需纤维组成为:表面改性麻纤维25kg、玄武岩纤维15kg、热熔纤维408018kg、丙纶纤维17kg、涤纶纤维25kg。
[0031]低熔点皮芯型复合纤维为热熔纤维4080，其皮层为低熔点聚酯，芯层为半消光聚酯，低熔点聚酯可以在较低温度下(一般为110?135°C)加热熔化起到粘接各个纤维的作用，而芯层作为骨架，在皮层熔化时仍能保持纤维状，使其不会像单组分低熔点皮芯型复合纤维那样产生熔缩现象，本发明使用低熔点皮芯型复合纤维作为天然纤维复合纤维毡6制备阶段的粘合剂。
[0032]天然纤维复合材料毡6用于热压成型时，低熔点皮芯型复合纤维和高熔点纤维都受热熔融，共同起到粘合剂的作用，冷却后可得到比较致密、刚度和强度都较高的复合材料汽车内饰板。
[0033]在烘箱4内，纤维网通过一排同向转动的支撑输送辊10向前输送，并通过顺时针或逆时针转动的导布辊9改变其输送方向，通过调整压辊11的间隙，逐步减小天然纤维复合材料毡6的厚度；之后，利用一对加热加压转动辊5进一步控制天然纤维复合材料毡6的厚度，并使其表面光滑，提高产品的外观性能和尺寸精度。
[0034]实施例2
[0035]如图1、图2所示，汽车内饰板芯层用天然纤维复合材料毡的加工系统，包括纤维网生成装置1，纤维网生成装置I通过底帘2连接烘箱4，底帘2设有驱动结构8，烘箱4出来的纤维网通过热压装置延展至收卷装置7，烘箱4内设有将纤维网绕成S形的导布辊9、支撑输送辊10，所述的热压装置为一对加热加压转动辊5，所述的纤维网生成装置I包括依次连接的开松装置、梳理装置和铺网装置。
[0036]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。烘箱内还安装有间隙大小可调的压辊11，用于逐步减小烘干后获得天然纤维复合材料毡的厚度。
[0037]所述的烘箱设有向纤维网两面喷涂添加剂的喷涂装置3，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。
[0038]用上述装置进行加工的工艺，步骤如下:
[0039]将所需纤维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，并由底帘将铺设好的连续纤维网输送至烘箱内加热，110?135°C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°C的可调间隙转动辊热压定型，冷却后收卷。纤维网在送入烘箱时分别在纤维网的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。添加剂选阻燃剂、抑菌剂两者混合物。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。所需纤维组成为:表面改性木纤维35kg、玄武岩纤维10kg、热熔纤维408020kg、丙纶纤维20kg、涤纶纤维23kg。
[0040]在烘箱4内，纤维网通过一排同向转动的支撑输送辊10向前输送，并通过顺时针或逆时针转动的导布辊9改变其输送方向，通过调整压辊11的间隙，逐步减小天然纤维复合材料毡6的厚度；之后，利用一对加热加压转动辊5进一步控制天然纤维复合材料毡6的厚度，并使其表面光滑，提高产品的外观性能和尺寸精度。
[0041]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。
【权利要求】
1.汽车内饰板芯层用天然纤维复合材料毡的加工系统，其特征在于，包括纤维网生成装置，纤维网生成装置通过底帘连接烘箱，底帘设有驱动结构，烘箱出来的纤维网通过热压装置延展至收卷装置，烘箱内设有将纤维网绕成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。
2.根据权利要求1所述的汽车内饰板芯层用天然纤维复合材料毡的加工系统，其特征在于，所述的烘箱设有向纤维网两面喷涂添加剂的喷涂装置。
3.根据权利要求1所述的汽车内饰板芯层用天然纤维复合材料毡的加工系统，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。
4.根据权利要求1所述的汽车内饰板芯层用天然纤维复合材料毡的加工系统，其特征在于，所述烘箱内还安装有间隙大小可调的压辊。
5.根据权利要求1所述的汽车内饰板芯层用天然纤维复合材料毡的加工系统，其特征在于，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。
6.利用权利要求1所述的系统进行加工的工艺，其特征在于，包括步骤如下: 将所需纤维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，并由底帘将铺设好的连续纤维网输送至烘箱内加热，110?135°C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°C的可调间隙转动辊热压定型，冷却后收卷。
7.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述的纤维网在送入烘箱时分别在纤维网的上表面和下表面喷涂添加剂。
8.根据权利要求7所述的工艺，其特征在于，.添加剂选阻燃剂、抑菌剂或两者混合物。
9.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，所需的纤维组成为: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、漆纟仑纤维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°C。
10.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述的低熔点皮芯型复合纤维为具有皮芯结构的ES纤维、4080纤维、Efpakal L90纤维、MO纤维、聚乙烯纤维或聚酯纤维；所述的表面改性的天然植物纤维为以马来酸酐-聚丙烯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。
【文档编号】D04H1/55GK103485073SQ201310459395
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】安立佳, 贾玉玺, 孙筱辰, 姚卫国 申请人:中国科学院长春应用化学研究所, 山东大学, 吉林省鲁尔科技有限公司