CN108823814A - 一种短纤与熔喷复合成型吸音棉的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种短纤与熔喷复合成型吸音棉的生产工艺，和传统的工艺相比，主要加入了两次开松工艺和气流补风输送机构、双滚筒接收复合成型工艺，本发明的设备先进，工艺简单，在原有基础上注意控制温度，制得的吸音棉不仅具有质量轻、吸音、隔音性能好、疏水性佳、可塑性好、阻燃等优良性能，而且无味、防水、防潮、透气性能良好，防沾污、抗菌，将有广阔的应用前景和市场价值。
Description
技术领域
本发明属于非织造布技术领域，具体涉及一种短纤与熔喷复合成型吸音棉的生产工艺。
背景技术
如今随着汽车工业的快速发展，极大地提高了汽车内饰材料的生产规模和生产技术。而在汽车降噪填充材料领域，非织造材料的应用越来越广泛，被用作各种汽车内饰件，如座椅、车身挡板的包覆材料、车顶基布和车顶衬里、汽车地毯、行李箱的衬里等等。目前生产一辆轿车平均需用20m2非织造材料，折合质量约15-20kg，其中非织造多孔降噪材料约占18％左右，并且用量还在持续增加。
随着经济的持续发展及生活水平的不断提高，人们对汽车厢内环境的安全性、舒适度和环保性的要求也越来越高。光就对广泛应用在汽车、家用电器及建筑上的非织造多孔降噪材料提出了更高的质量标准，要求其具有轻质高效、环保和阻燃等多种功能。
非织造汽车吸音纤维材料又称吸音棉，可将车体振动所产生的中高频噪声振动能转换为吸音棉内部的细旦纤维的动能，并转化成热能而消失，达到吸音降噪的功能。目前，市场上主要有玻璃纤维吸音棉和聚酯纤维吸音棉，虽然产品各有不同，吸音效果基本一样，但是玻璃纤维的不环保，不便于施工。虽然聚酯纤维较玻璃纤维的成本低，但聚酯纤维的阻燃差，易燃，比木材更易燃烧。我国目前每年所需的非织造汽车吸音纤维材料达800万m2左右，该产品所用的主体原料为各种纤维，再加入热熔纤维加工而成，原料来源比较丰富而且价格低廉，但是这种材料吸音、隔音效果一般，较多用于中低档轿车。后来人们又开始研究各种阻燃、吸音、隔音效果好，耐高温的材料，但是这种纤维抗压性不好，回弹性及蓬松性不高，很难持久吸音，如果能够把这些产品的方法和工艺在现有技术上加以改进，结合汽车内饰材料的特点，探索适合汽车内饰材料的吸音隔音方法和工艺如非织造布与某些金属材料或特殊材料进行复合，共振官能团的添加，内饰材料的特殊整理等都将大大提局材料的吸音隔音性能。因此为实际的生产实践寻求较优的工艺配置，对生产工艺加以改进制备功能性比较全面的吸音材料还有待解决。
发明内容
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短纤与熔喷复合成型吸音棉的生产工艺，短纤通过两道开松工艺，加入了气流补风输送机构，免短纤维因为气流场不稳定而相互纠缠、成团，提高了短纤与熔喷纤维混合的均匀性，然后由一定流量、速度、角度的气流输送至熔喷工艺，最后进入双滚筒接收复合成型接收装置使熔喷复合材料内部纤维垂直于纤网表面排列，呈三维网状结构，增加了材料内部的空隙，提高了其吸音降噪性能。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种短纤与熔喷复合成型吸音棉的生产工艺，包括以下步骤：
(1)PET短纤维先梳理成网，后经粗开松、精开松，通过喷管由气流输送加入到熔喷工艺的热气流中，形成均匀分散的混合纤维流，在拉伸空气作用下聚集在双滚筒中间，上下表面粘合纺粘非织造布，制得熔喷复合材料；
(2)PP聚合物切片通过螺杆挤压机加热挤压熔融后，经过滤器过滤，由计量泵精确计量后到达熔喷模头组件；
(3)经喷丝板喷出后，在热空气牵伸系统中形成熔喷超细纤维流，在高压风机下拉伸形成熔喷丝，与植入到熔喷纤维流中的卷曲短纤维混合，通过拉伸气流的作用使混合纤维沉积在双滚筒中间，混合纤维与纺粘非织造布进行上下表面粘合，然后至卷绕装置；
(4)最后经冷风降温、滚压定型、检验，再分切打包即得成品吸音棉。
优选的，步骤(1)所述的PET短纤维为三维卷曲涤纶中空短纤维和阻燃涤纶短纤维，经梳理成网后呈单纤维状态。
优选的，步骤(1)所述的短纤粗开松装置喂棉辊的喂棉速度为5.8-6.2m/min，喂棉口宽度为1-1.2m。
优选的，步骤(2)所述的PP聚合物切片的熔融指数为150-180g/min，螺杆挤压机中一区温度160-170℃，二区温度为170-180℃，三区、四区、五区温度均为180-190℃，螺杆的转速为50-70rpm，直径为105mm。
优选的，步骤(2)所述的过滤器的温度为180-190℃，过滤器的精度为220-280目，过滤面积为1.5-2m2，熔体计量泵的转速为17-25rpm。
优选的，步骤(2)所述的熔喷模头组件由聚合物熔体分配系统、模头系统、拉伸热空气管路通道以及加热保温原件组成，其中模头系统主要由喷丝板、熔体分流板、熔体过滤网、气板及组装套的结合件、密封件组成。
优选的，步骤(3)所述的热空气牵伸系统由罗茨风机、空气加热器、热空气输送管道等组成，其中罗茨风机功率为110kw，转速为2900-3000r/min，热空气温度为210-220℃，热空气压力为1.2-1.6MPa，热空气喷射角为83-90°。
优选的，所述的模头系统的各区温度为190-200℃，管路通道各区的温度为180-190℃，喷丝板单孔挤出量为0.5g/min，模头喷丝口到接收装置的接收距离为20-25cm。
本发明有益效果是:
1.聚酯(PET)纤维吸音系数高、吸音频率宽、阻尼性能好，这些特征都是优异吸音材料所需要的。PET纤维初始模量高、具有较好的力学性能、黏结强度高、耐候性能好，同时，PP具有熔点较低、原料易得、密度小、无毒、抗冲击强度与抗挠曲性好等优点，本发明中采用PET短纤维网控制整个吸音材料的厚度和蓬松度，不但能起到骨架纤维或结构纤维的作用，同时还能和超细熔喷纤维起到较好的协调作用。
2本发明原料成本低、生产工艺简单，便于大规模生产，同时具有质量轻、吸音、隔音性能好、疏水性佳、可塑性好、阻燃等优良性能，同时无味、防水、防潮、透气性能良好，防沾污、抗菌，不仅能够提升国内中低档轿车的档次，而且将会产生巨大的经济效益和社会效益。
3.本发明加入了两次短纤维开松工艺和气流补风输送机构、双滚筒接收复合成型接收装置；开松工艺和气流补风输送机构提高短纤与熔喷纤维混合的均匀性，提高最终产品的吸音性能；采用双滚筒接收装置，使熔喷复合材料内部纤维垂直于纤网表面排列，呈三维网状结构，增加了材料内部的空隙，完善了材料的压缩回弹性，提高了其吸音降噪性能；PET/PP分散复合熔喷立体纤网上下表面与纺粘非织造材料粘合，可保持产品上下表面清洁。
4.本发明中短纤输送喷管作为短纤气流输送的关键部件，为短纤输送提供一个较为稳定的气流场，避免短纤维因为气流场不稳定而相互纠缠、成团等，尽量使短纤以单纤维状态、均匀地融入熔喷工艺气流场，提高短纤维在产品中的均匀分布和吸音性能。
5.本工艺在生产过程中不添加任何助剂、粘胶剂，是环保产品，可回收利用。
附图说明
下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1是短纤与熔喷复合成型吸音棉的生产工艺流程图。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，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
1.取三维卷曲涤纶中空短纤维和阻燃涤纶短纤维，直径为25μm，长度为60mm，先梳理成单纤维状态。
2.将梳理好的短纤维放入开松装置喂棉辊中，喂棉速度为5.8m/min，喂棉口宽度为1m，经粗开松、精开松两次开松。
3.通过喷管由气流输送加入到熔喷工艺的热气流中，形成均匀分散的混合纤维流，在拉伸空气作用下聚集在双滚筒中间，上下表面粘合非织造布，制得熔喷复合材料，其中非织造布由聚丙烯加工而成，厚度为0.15mm，面密度为15g/m2。
4.取熔融指数为150g/min的PP聚合物切片通过螺杆转速50rpm，直径为105mm的螺杆挤压机，其中一区温度165℃，二区温度为175℃，三区、四区、五区温度均为185℃，加热挤压熔融后，再经温度为185℃过滤器过260目，过滤面积为1.8m2，由转速为20rpm的计量泵精确计量后到达熔喷模头组件。
5.熔喷模头组件由聚合物熔体分配系统、模头系统、拉伸热空气管路通道以及加热保温原件等组成，其中模头系统主要由喷丝板、熔体分流板、熔体过滤网、气板及组装套的结合件、密封件组成。熔喷模头的各区温度为195℃，管路通道各区的温度为185℃，喷丝孔单孔挤出量为0.5g/min，喷丝组件的长度为1700mm，喷丝孔直径为0.3mm,共有2678个孔，孔距为0.635mm.模头喷丝口到接收装置的接收距离为20cm。
6.经喷丝板喷出后，在热空气牵伸系统中形成熔喷超细纤维流，其中热空气牵伸系统由罗茨风机、空气加热器、热空气输送管道等组成，罗茨风机功率为110kw，转速为2900r/min，热空气温度为215℃，热空气压力为1.2MPa，热空气喷射角为85°，在高压风机下拉伸形成熔喷丝，与植入到熔喷纤维流中的卷曲短纤维混合，通过拉伸气流的作用使混合纤维沉积在双滚筒中间，混合纤维与纺粘非织造布进行上下表面粘合，然后至卷绕装置。
7.最后经冷风降温、滚压定型，再分切打包即得成品吸音棉。
实施例2
1.取三维卷曲涤纶中空短纤维和阻燃涤纶短纤维，直径为25μm，长度为60mm，先梳理成单纤维状态。
2.将梳理好的短纤维放入开松装置喂棉辊中，喂棉速度为6.0m/min，喂棉口宽度为1.2m，经粗开松、精开松两次开松，
3.通过喷管由气流输送加入到熔喷工艺的热气流中，形成均匀分散的混合纤维流，在拉伸空气作用下聚集在双滚筒中间，上下表面粘合非织造布，制得熔喷复合材料，其中非织造布由聚丙烯加工而成，厚度为0.15mm，面密度为15g/m2
4.取熔融指数为165g/min的PP聚合物切片通过螺杆转速60rpm，直径为105mm的螺杆挤压机，其中一区温度163℃，二区温度为176℃，三区、四区、五区温度均为188℃，加热挤压熔融后，再经温度为186℃过滤器过260目，过滤面积为2m2，由转速为23rpm的计量泵精确计量后到达熔喷模头组件。
5.熔喷模头组件由聚合物熔体分配系统、模头系统、拉伸热空气管路通道以及加热保温原件等组成，其中模头系统主要由喷丝板、熔体分流板、熔体过滤网、气板及组装套的结合件、密封件组成。熔喷模头的各区温度为196℃，管路通道各区的温度为183℃，喷丝孔单孔挤出量为0.5g/min，喷丝组件的长度为1700mm，喷丝孔直径为0.3mm,共有2678个孔，孔距为0.635mm.模头喷丝口到接收装置的接收距离为23cm。
6.经喷丝板喷出后，在热空气牵伸系统中形成熔喷超细纤维流，其中热空气牵伸系统由罗茨风机、空气加热器、热空气输送管道等组成，罗茨风机功率为110kw，转速为2950r/min，热空气温度为216℃，热空气压力为1.4MPa，热空气喷射角为86°，在高压风机下拉伸形成熔喷丝，与植入到熔喷纤维流中的卷曲短纤维混合，通过拉伸气流的作用使混合纤维沉积在双滚筒中间，混合纤维与纺粘非织造布进行上下表面粘合，然后至卷绕装置。
7.最后经冷风降温、滚压定型，再分切打包即得成品吸音棉。
实施例3
1.取三维卷曲涤纶中空短纤维和阻燃涤纶短纤维，直径为25μm，长度为60mm，先梳理成单纤维状态。
2.将梳理好的短纤维放入开松装置喂棉辊中，喂棉速度为6.2m/min，喂棉口宽度为1.2m，经粗开松、精开松两次开松。
3.通过喷管由气流输送加入到熔喷工艺的热气流中，形成均匀分散的混合纤维流，在拉伸空气作用下聚集在双滚筒中间，上下表面粘合非织造布，制得熔喷复合材料，其中非织造布由聚丙烯加工而成，厚度为0.15mm，面密度为15g/m2。
4.取熔融指数为180g/min的PP聚合物切片通过螺杆转速70rpm，直径为105mm的螺杆挤压机，其中一区温度170℃，二区温度为180℃，三区、四区、五区温度均为190℃，加热挤压熔融后，再经温度为190℃过滤器过280目，过滤面积为2m2，由转速为25rpm的计量泵精确计量后到达熔喷模头组件。
5.熔喷模头组件由聚合物熔体分配系统、模头系统、拉伸热空气管路通道以及加热保温原件等组成，其中模头系统主要由喷丝板、熔体分流板、熔体过滤网、气板及组装套的结合件、密封件组成。熔喷模头的各区温度为200℃，管路通道各区的温度为190℃，喷丝孔单孔挤出量为0.5g/min，喷丝组件的长度为1700mm，喷丝孔直径为0.3mm,共有2678个孔，孔距为0.635mm.模头喷丝口到接收装置的接收距离为25cm。
6.经喷丝板喷出后，在热空气牵伸系统中形成熔喷超细纤维流，其中热空气牵伸系统由罗茨风机、空气加热器、热空气输送管道等组成，罗茨风机功率为110kw，转速为2980r/min，热空气温度为220℃，热空气压力为1.6MPa，热空气喷射角为90°，在高压风机下拉伸形成熔喷丝，与植入到熔喷纤维流中的卷曲短纤维混合，通过拉伸气流的作用使混合纤维沉积在双滚筒中间，混合纤维与纺粘非织造布进行上下表面粘合，然后至卷绕装置。
7.最后经冷风降温、滚压定型，再分切打包即得成品吸音棉。
对实施例1-3所得的吸音棉进行常规性能测试，如下表1。
表1
对实施例1-3的样品进行吸音测试，发现吸音系数随着频率的增大而升高。
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。
Claims (8)
1.一种短纤与熔喷复合成型吸音棉的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)PET短纤维先梳理成网，后经粗开松、精开松，通过喷管由气流输送加入到熔喷工艺的热气流中，形成均匀分散的混合纤维流，在拉伸空气作用下聚集在双滚筒中间，上下表面粘合纺粘非织造布，制得熔喷复合材料；
(2)PP聚合物切片通过螺杆挤压机加热挤压熔融后，经过滤器过滤，由计量泵精确计量后到达熔喷模头组件；
(3)经喷丝板喷出后，在热空气牵伸系统中形成熔喷超细纤维流，在高压风机下拉伸形成熔喷丝，与植入到熔喷纤维流中的卷曲短纤维混合，通过拉伸气流的作用使混合纤维沉积在双滚筒中间，混合纤维与纺粘非织造布进行上下表面粘合，然后至卷绕装置；
(4)最后经冷风降温、滚压定型、检验，再分切打包即得成品吸音棉。
2.根据权利要求1所述的一种短纤与熔喷复合成型吸音棉的生产工艺，其特征在于，步骤(1)所述的PET短纤维为三维卷曲涤纶中空短纤维和阻燃涤纶短纤维，经梳理成网后呈单纤维状态。
3.根据权利要求1所述的一种短纤与熔喷复合成型吸音棉的生产工艺，其特征在于，步骤(1)所述的短纤粗开松装置喂棉辊的喂棉速度为5.8-6.2m/min，喂棉口宽度为1-1.2m。
4.根据权利要求1所述的一种短纤与熔喷复合成型吸音棉的生产工艺，其特征在于，步骤(2)所述的PP聚合物切片的熔融指数为150-180g/min，螺杆挤压机中一区温度160-170℃，二区温度为170-180℃，三区、四区、五区温度均为180-190℃，螺杆的转速为50-70rpm，直径为105mm。
5.根据权利要求1所述的一种短纤与熔喷复合成型吸音棉的生产工艺，其特征在于，步骤(2)所述的过滤器的温度为180-190℃，过滤器的精度为220-280目，过滤面积为1.5-2m2，熔体计量泵的转速为17-25rpm。
6.根据权利要求1所述的一种短纤与熔喷复合成型吸音棉的生产工艺，其特征在于，步骤(2)所述的熔喷模头组件由聚合物熔体分配系统、模头系统、拉伸热空气管路通道以及加热保温原件组成，其中模头系统主要由喷丝板、熔体分流板、熔体过滤网、气板及组装套的结合件、密封件组成。
7.根据权利要求1所述的一种短纤与熔喷复合成型吸音棉的生产工艺，其特征在于，步骤(3)所述的热空气牵伸系统由罗茨风机、空气加热器、热空气输送管道等组成，其中罗茨风机功率为110kw，转速为2900-3000r/min，热空气温度为210-220℃，热空气压力为1.2-1.6MPa，热空气喷射角为83-90°。
8.根据权利要求6所述的一种短纤与熔喷复合成型吸音棉的生产工艺，其特征在于，所述的模头系统的各区温度为190-200℃，管路通道各区的温度为180-190℃，喷丝板单孔挤出量为0.5g/min，模头喷丝口到接收装置的接收距离为20-25cm。
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