一种中空涤纶短纤维的预处理方法与流程

本发明属于涤纶短纤维材料加工技术领域，具体涉及一种中空涤纶短纤维的预处理方法。

背景技术

近年来，随着人们环保意识的增强，对汽车提出了更高要求。最近，国际汽车界又制定了一项新标准，简称为nvh标准，即噪音(noise)、震荡(vibration)、平稳(harshness)三项标准，通俗称为乘坐轿车的“舒适感”。而在汽车整车nvh研究不断深入的同时，全车声学材料这一命题，也从单纯的汽车内饰件中脱颖而出，发展方向和要求也更加的清晰。整车nvh，可以分为两部分，主动nvh与被动nvh，被动nvh：通过对噪声传播途径的控制和要求，提升整车nvh性能。而声学材料，是通过制作成为声学覆盖件，以被动nvh的方式，改变整车nvh性能。

中空纤维是横截面沿轴向具有空腔的化学纤维的简称,是一种重要的异形纤维，中空的结构赋予它们良好质轻和填充改性的性能。中空纤维的空腔增加了单位体积内的表面积,从而提高了纤维作为复合材料时和基体材料的结合能力,在一定程度上不仅提高了纤维的刚度和硬挺度,而且还提高了纤维的抗弯性能和耐磨性能，同时由于中空的结构，其在隔音和吸音方面也表现出良好的性能，但原始生产的中空纤维由于只在轴向具有空腔，吸音和隔音性能在各个方向上差异较大，限制了其作为隔音和吸音材料的应用。

技术实现要素：

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种中空涤纶短纤维的预处理方法，采用柔顺-针刺处理和超声冻干相结合的方法对中空涤纶短纤维进行云处理，解决了现有技术中中空涤纶短纤维在不同方向上吸音差异大的缺点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种中空涤纶短纤维的预处理方法，具体步骤如下：

1)柔顺-针刺处理：将柔顺剂均匀喷晒至中空涤纶短纤维表面，然后在温度30-35℃下密封搅拌浸润15-20min，将处理后的中空涤纶短纤维置于针刺机上，进行针刺2-3遍；利用刺针对纤维进行反复穿刺，倒钩穿过纤维时，将纤维表面和局部里层纤维强迫刺入纤维内部，刺针退出纤维时，刺入的纤维丝脱离倒钩而留在纤维中，对纤维的表面造成不同程度的凹凸破坏，同时纤维表层的缠绕形成鸟巢状的缠接，有利于增强中空涤纶短纤维垂直轴向方向上吸音效果，同时配合柔顺剂的使用，消除静电作用，增加纤维之间的抱合力，两者相结合提高纤维表面针刺的均匀度，保证中空涤纶短纤维各方向的受力均等性；

2)超声冻干：将步骤(1)处理后的中空涤纶短纤维置于零下50-70℃进行冷冻2-4h，然后将冷冻的中空涤纶短纤维在超声波的作用下进行升华10-15h，得预处理中空涤纶短纤维，冻干一方面可以保持纤维表面分丝状态，另一方面，经超低温冷冻时，自由水分子极易聚集形成冰晶，结成的冰晶占据了纤维之间的空间，来自冰晶凝固端前沿的排斥阻力将纤维内部隔离开，而后在超声冻干的过程中，纤维内部间的冰晶被升华脱除，冰晶所占据的位置就形成材料中的孔隙，同时在超声的空化效应和热效应的作用下，纤维内部的形成大小不一的空隙，与利于增加中空涤纶短纤维各向的吸音效应。

优选的，所述柔顺剂的喷洒量为中空涤纶短纤维量的6-12％，其中，柔顺剂包括如下重量份成分：十八胺25-35份，甘油单脂肪酸酯15-20份，十六烷基三甲基甜菜碱5-13份，阳离子柔顺剂容易吸附在纤维表面，增加纤维的耐磨性，但单独的阳离子柔顺剂在高温时易引起黄边，并且伴有耐光色牢度下降，结合两性型柔顺剂能防止变黄，同时也克服了纯使用两性型柔顺剂造成的制成本高的问题。

优选的，所述针刺的工艺参数为：植针密度6000-15000枚/m，恒定频率1200-1500rpm，针刺动程50-70mm，针刺深度为5-12mm。

优选的，所述超声波的功率为135-215w，频率为8-15khz，此频率的空化效应和热效应最佳，且不会对纤维造成深度的伤害，降低纤维的强度。

优选的，所述升华的温度为零下10-19℃，压力为50-80pa，有利于结晶的冰晶直接升华，保留凝结时的空隙。

与现有技术相比，本发明有益效果是:

1.本发明采用柔顺-针刺处理对中空涤纶短纤维进行预处理，利用刺针对纤维进行反复穿刺，倒钩穿过纤维时，将纤维表面和局部里层纤维强迫刺入纤维内部，刺针退出纤维时，刺入的纤维丝脱离倒钩而留在纤维中，对纤维的表面造成不同程度的凹凸破坏，同时纤维表层的缠绕形成鸟巢状的缠接，有利于增强中空涤纶短纤维垂直轴向方向上吸音效果，同时配合柔顺剂的使用，消除静电作用，增加纤维之间的抱合力，两者相结合提高纤维表面针刺的均匀度，保证中空涤纶短纤维各方向的受力均等性。

2.本发明采用超声冻干对中空涤纶短纤维进行预处理，冻干一方面可以保持纤维表面分丝状态，另一方面，经超低温冷冻时，自由水分子极易聚集形成冰晶，结成的冰晶占据了纤维之间的空间，来自冰晶凝固端前沿的排斥阻力将纤维内部隔离开，而后在超声冻干的过程中，纤维内部间的冰晶被升华脱除，冰晶所占据的位置就形成材料中的孔隙，同时在超声的空化效应和热效应的作用下，纤维内部的形成大小不一的空隙，与利于增加中空涤纶短纤维各向的吸音效应。

附图说明

1、图1是中空涤纶短纤维针刺前后12k倍下sem对比图。

2、图2是本发明中空涤纶短纤维制备的复合棉吸音测试试图。

a、处理前，b、处理后。

具体实施方式

下面通过对实施例的描述，本发明通过具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

实施例1

一种中空涤纶短纤维的预处理方法，本实施例中柔顺剂的喷洒量为中空涤纶短纤维量的10％，其中，柔顺剂包括如下重量份成分：十八胺30份，甘油单脂肪酸酯17份，十六烷基三甲基甜菜碱8份。

具体步骤如下：

1)柔顺-针刺处理：将柔顺剂用水按1:1.5的稀释并搅拌均匀，然后均匀喷晒至中空涤纶短纤维表面，阳离子柔顺剂容易吸附在纤维表面，增加纤维的耐磨性，但单独的阳离子柔顺剂在高温时易引起黄边，并且伴有耐光色牢度下降，结合两性型柔顺剂能防止变黄，同时也克服了纯使用两性型柔顺剂造成的制成本高的问题，然后置于密封恒温箱内，在温度35℃下密封搅拌浸润20min，然后不需要干燥，将处理后的中空涤纶短纤维置于针刺机上，采用双滚筒针刺机，在植针密度12000枚/m，恒定频率1300rpm，针刺动程65mm，针刺深度为10mm的工艺条件下，进行针刺2遍；针刺后的sem如图1，利用刺针对纤维进行反复穿刺，倒钩穿过纤维时，将纤维表面和局部里层纤维强迫刺入纤维内部，刺针退出纤维时，刺入的纤维丝脱离倒钩而留在纤维中，对纤维的表面造成不同程度的凹凸破坏，同时纤维表层的缠绕形成鸟巢状的缠接，有利于增强中空涤纶短纤维垂直轴向方向上吸音效果，同时配合柔顺剂的使用，消除静电作用，增加纤维之间的抱合力，两者相结合提高纤维表面针刺的均匀度，保证中空涤纶短纤维各方向的受力均等性；

2)超声冻干：将步骤(1)处理后的中空涤纶短纤维不需要干燥，迅速转移至零下59℃进行冷冻3h，然后将预冷冻的中空涤纶短纤维置于密封升温箱内，功率为175w，频率为12khz在超声波的作用下进行升华12h，此频率的空化效应和热效应最佳，且不会对纤维造成深度的伤害，降低纤维的强度，其中升华的温度为零下18.5℃，压力为75pa，有利于结晶的冰晶直接升华，保留凝结时的空隙，得预处理中空涤纶短纤维，冻干一方面可以保持纤维表面分丝状态，另一方面，经超低温冷冻时，自由水分子极易聚集形成冰晶，结成的冰晶占据了纤维之间的空间，来自冰晶凝固端前沿的排斥阻力将纤维内部隔离开，而后在超声冻干的过程中，纤维内部间的冰晶被升华脱除，冰晶所占据的位置就形成材料中的孔隙，同时在超声的空化效应和热效应的作用下，纤维内部的形成大小不一的空隙，与利于增加中空涤纶短纤维各向的吸音效应。

实施例2

本实施例同实施例1，不同的是：本实施例中柔顺剂的喷洒量为中空涤纶短纤维量的6％，其中，柔顺剂包括如下重量份成分：十八胺25份，甘油单脂肪酸酯20份，十六烷基三甲基甜菜碱13份，针刺的工艺参数为：植针密度6000枚/m，恒定频率1200rpm，针刺动程50mm，针刺深度为5mm。

实施例3

本实施例同实施例1，不同的是：本实施例中柔顺剂的喷洒量为中空涤纶短纤维量的12％，其中，柔顺剂包括如下重量份成分：十八胺35份，甘油单脂肪酸酯15份，十六烷基三甲基甜菜碱5份，针刺的工艺参数为：植针密度15000枚/m，恒定频率1500rpm，针刺动程70mm，针刺深度为12mm。

实施例4

本实施例同实施例1，不同的是：本实施例中升华的温度为零下10℃，压力为80pa，超声波的功率为135w，频率为15khz。

实施例5

本实施例同实施例1，不同的是：本实施例中升华的温度为零下19℃，压力为50pa，超声波的功率为215w，频率为8khz。

实施例6

本实施例同实施例2，不同的是：本实施例中升华的温度为零下10℃，压力为80pa，超声波的功率为135w，频率为15khz。

实施例7

本实施例同实施例2，不同的是：本实施例中升华的温度为零下19℃，压力为50pa，超声波的功率为215w，频率为8khz。

实施例8

本实施例同实施例3，不同的是：本实施例中升华的温度为零下10℃，压力为80pa，超声波的功率为135w，频率为15khz。

实施例9

本实施例同实施例3，不同的是：本实施例中升华的温度为零下19℃，压力为50pa，超声波的功率为215w，频率为8khz。

性能测试：

将本发明预处理后的中空涤纶短纤维采用铺网和水刺加固工艺制备成单组份吸音棉，然后进行性能测试，测试项目和测试标准见表1。

表1复合吸音棉材料性能测试标准

经测试采用实施例1至实施例9的测试性能均合格，尤其实施例1的性能最优，然后对实施例1制备的单组份吸音棉进行吸音测试，吸音测试测试图见图2，结果显示本发明制备的材料具有很好的吸音性，较未处理的吸音性有明显提升。

上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。