CN108866814B - 一种多组分减震复合吸音棉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多组分减震复合吸音棉及其制备方法，属于减震吸音材料的加工领域，本发明采用ES纤维，PET纤维，磁性中空涤纶短纤维为原料，同时添加低熔点涤纶热熔丝，并采用铺网、水刺工艺、烘干定型和外加磁场、超声辅助改性中空涤纶短纤维的工艺，整个制备过程利用材料的自身性质进行制备，减少了化学试剂的应用，降低制备产品的VOC含量，环保健康，同时磁性中空涤纶短纤维纳米Fe2O3的量子效应有利于提升纤维强度和对声波的屏蔽吸收。
Description
技术领域
本发明属于减震吸音材料加工技术领域，具体涉及一种多组分减震复合吸音棉及其制备方法。
背景技术
近年来，新车驾驶舱内空气质量已引起各行各业的高度重视，很多新车主反馈新车购买后一段时间里车内都有刺鼻的气味，如舱内停留时间过长后还容易引起头痛、恶心、呕吐、乏力等不良症状。严重时会出现抽搐、昏迷，并会伤害到人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退等严重后果。归根源头便是一些不良汽车厂商通过降低所配套内饰件产品材料成本而使用劣质原料或生产工艺。随之带来的是车内气味性超标和VOC的增加。驾驶舱内环保型材料已成为各大车企重点关注对象，同时对车的整体减震降噪的性能越来越高。
目前车身减振降噪主要是从如下方面进行(1)改善车的密封性，避免外部噪声直接通过缝隙传递到车内，此方法导致车的生产成本提高，(2)设计合理的车身结果，促使车身固有频率避开外界产生的激励频率，由于外界环境的复杂变化，此方法不宜实施，(3)用一些辅助材料，如隔音，减震材料用来降低整车的噪音和振动，此方法简单易行，且不会增加制造成本。
PP/PET双组份材料是目前较为常用的汽车减震降噪的材料，但由于在制备的过程中添加了大量的辅助性的化学试剂，在环保性能上不达标，在使用时会造成车内产生令人不悦的气味，导致用车人的舒适度降低。同时在生产的过程根据吸音和降噪的不同需求，而有侧重的进行生产，不能兼顾，已不能满足现代汽车整体性能的需求。
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多组分减震复合吸音棉及其制备方法，选取ES纤维，PET纤维，磁性中空涤纶短纤维为原料，采用铺网、水刺工艺、烘干定型和外加磁场、超声辅助改性中空涤纶短纤维的工艺，解决了现有技术中双组份吸音材料在环保性差、不能兼顾吸音和减震的缺点。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种多组分减震复合吸音棉的制备方法，具体步骤如下：
1)中空涤纶短纤维预处理：先将纳米Fe2O3溶液超声分散5-10min，然后将中空涤纶短纤维置于纳米Fe2O3溶液中，并在外加磁场和超声的作用下，处理15-30min，去液，真空干燥，得磁性中空涤纶短纤维；纳米Fe2O3是铁的氧化物中最稳定的体系，且具有超顺磁性，在外加脉冲磁场的作用下，会定向移动，有利于在中空涤纶短纤维空腔内存储，同时随空腔内储存量的积累，有利于促进中空涤纶短纤维有序的排列，同时在超声的作用下促进纳米Fe2O3的均匀分布，外加磁场和超声相结合的改性中空涤纶短纤维，减少了化学试剂的应用，降低制备产品的VOC含量，环保健康，同时纳米Fe2O3的量子效应有利于提升纤维强度和对声波的屏蔽吸收；
2)梳理：将混棉后的PET纤维和ES纤维分别采用单锡林双道夫梳理机进行梳理，其中，工艺参数为：喂给速度为2-3.5m/min，第一刺辊转速为700-1100r/min，第二刺辊转速为900-1250r/min，第三刺辊转速为1600-1800r/min，刺辊表面总数为6000-6500齿，锡林与刺辊表面速比为2.1-2.3，锡林转速为280-330r/min，道夫转速为35-45r/min；
3)成型：将梳理后的PET纤维先采用双帘夹持交叉折叠铺网进行铺网，频率为10-20Hz，然后将磁性中空涤纶短纤维平铺在PET纤维层上，再将梳理后的ES纤维采用直立铺网机，在摆动铺网参数为5-15Hz下进行直立交替铺网成型，然后将成型的多组分减震复合吸音棉，在磁场的作用下进行1-4遍水刺加固，将加固后的多组分减震复合吸音棉烘干定型，采用两次铺网成型和烘干定型，整个过程没有添加额外的化学试剂，环保，同时磁性中空涤纶短纤维在外加磁场的作用下有利于有序的排列，结合水刺加固工艺，有序的磁性中空涤纶短纤维具有定向导水的作用，有利于在纤维层内部形成刺孔梯度和差动毛细效应，既有利于提高吸声效果，同时制备的产品柔软，弹性好。
优选的，所述步骤(1)的超声功率为200-300w，频率为600-800Hz。
优选的，所述步骤(1)的磁场为脉冲磁场，磁感应强度为1-1.5T，脉冲频率为10-20Hz，所述步骤(3)的磁场为连续磁场，磁感应强度为2-3.5T，脉冲频率为30-40Hz。
优选的，所述水刺加固的预湿的压力为15-20bar，加固的压力为150-230bar，水刺高度为3-8cm，喷水孔为双排，孔径为0.1-0.3mm，孔密度为20-30孔/cm，转鼓的转速为2-5m/min。
优选的，所述烘干采用热风干燥，温度为120-140℃。
一种多组分减震复合吸音棉，该复合吸音棉采用所述的多组分减震复合吸音棉的制备方法制备而成，其中，该复合吸音棉包括ES纤维层和PET纤维层，在ES纤维层和PET纤维层之间还有填充有磁性中空涤纶短纤维层，ES纤维经过热处理后，纤维与纤维互相接着，便可形成不用粘合剂的无纺布成型体，且纤维为双组分皮芯结构复合纤维，皮层组织熔点低且柔软性好，芯层组织熔点高、强度高，采用直立铺网在竖直方向上成S型，有利于减震，配合下面的磁性中空涤纶短纤维层兼顾有减震和吸音的功能，且整个产品质量轻。
优选的，该复合吸音棉包含如下质量占比成分：ES纤维5-25％，PET纤维2.5-10％，磁性中空涤纶短纤维65-95％，低熔点涤纶热熔丝1-3％。
优选的，该复合吸音棉包含如下质量占比成分：ES纤维15％，PET纤维8％，磁性中空涤纶短纤维75％，低熔点涤纶热熔丝2％。
优选的，所述低熔点涤纶热熔丝熔点为110-130℃，规格为25D/3F，用在纤维层之间，一方面在未加热前对铺网的纤维层起到固定稳定作用，另一方面在加热后融化，在纤维层之间起到粘结作用，减少其他胶黏剂的使用，降低产品的不适气味的，同时熔点较低，有利于节能减排。
与现有技术相比，本发明有益效果是:
1.本发明采用ES纤维，PET纤维，磁性中空涤纶短纤维为原料，同时添加低熔点涤纶热熔丝，并采用铺网、水刺工艺、烘干定型和外加磁场、超声辅助改性中空涤纶短纤维的工艺，整个制备过程利用材料的自身性质进行制备，减少了化学试剂的应用，降低制备产品的VOC含量，环保健康，同时磁性中空涤纶短纤维纳米Fe2O3的量子效应有利于提升纤维强度和对声波的屏蔽吸收。
2.本发明采用两次铺网成型和烘干定型，整个过程没有添加额外的化学试剂，环保，同时磁性中空涤纶短纤维在外加磁场的作用下有利于有序的排列，结合水刺加固工艺，有序的磁性中空涤纶短纤维具有定向导水的作用，有利于在纤维层内部形成刺孔梯度和差动毛细效应，既有利于提高吸声效果，同时制备的产品柔软，弹性好。
3.本发明产品的表面采用ES纤维，ES纤维经过热处理后，纤维与纤维互相接着，便可形成不用粘合剂的无纺布成型体，且纤维为双组分皮芯结构复合纤维，皮层组织熔点低且柔软性好，芯层组织熔点高、强度高，采用直立铺网在竖直方向上成S型，有利于减震，配合下面的磁性中空涤纶短纤维层兼顾有减震和吸音的功能，且整个产品质量轻。
4.本发明采用低熔点涤纶热熔丝用在纤维层之间，一方面在未加热前对铺网的纤维层起到固定稳定作用，另一方面在加热后融化，在纤维层之间起到粘结作用，减少其他胶黏剂的使用，降低产品的不适气味的，同时熔点较低，有利于节能减排。
附图说明
1、图1是本发明多组分减震复合吸音棉吸音测试图。
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
一种多组分减震复合吸音棉从上到下包括ES纤维层和PET纤维层，在ES纤维层和PET纤维层之间还有填充有磁性中空涤纶短纤维层，该复合吸音棉各成分质量占比如下：ES纤维15％，PET纤维8％，磁性中空涤纶短纤维75％，低熔点涤纶热熔丝2％，其中，ES纤维规格为1-4D，PET纤维规格为1-15D，中空涤纶短纤维中空率为24-30％。
一种多组分减震复合吸音棉的制备方法，具体步骤如下：
1)中空涤纶短纤维预处理：取纳米Fe2O3，溶于浓度为1-3％的柠檬酸水溶液中，且保持料液比为1:3-7，然后将溶液在功率为250w，频率为700Hz超声下分散7min，然后将中空涤纶短纤维置于配置的纳米Fe2O3溶液中，然后将混合料液置于磁感应强度为11.3T，脉冲频率为15Hz的外加脉冲磁场中，同时施加功率为300w，频率为800Hz的超声波，在两者的同时作用下处理25min，去液，真空干燥，得磁性中空涤纶短纤维；纳米Fe2O3是铁的氧化物中最稳定的体系，且具有超顺磁性，在外加脉冲磁场的作用下，会定向移动，有利于在中空涤纶短纤维空腔内存储，同时随空腔内储存量的积累，有利于促进中空涤纶短纤维有序的排列，同时在超声的作用下促进纳米Fe2O3的均匀分布，外加磁场和超声相结合的改性中空涤纶短纤维，减少了化学试剂的应用，降低制备产品的VOC含量，环保健康，同时纳米Fe2O3的量子效应有利于提升纤维强度和对声波的屏蔽吸收；
2)梳理：将混棉后的PET纤维和ES纤维分别采用单锡林双道夫梳理机进行梳理，其中梳理的均采用如下工艺参数：喂给速度为3m/min，第一刺辊转速为850r/min，第二刺辊转速为1000r/min，第三刺辊转速为1750r/min，刺辊表面总数为6100齿，锡林与刺辊表面速比为2.2，锡林转速为295r/min，道夫转速为41r/min；彻底分梳混合的纤维原料，使之成为单纤维状态，使纤维原料中各种纤维成分进一步均匀混合，进一步清除原料中的杂质，使纤维平行伸直；
3)成型：将梳理后的PET纤维先采用双帘夹持交叉折叠铺网进行铺网，回来铺网的频率为15Hz，铺网完成后，在PET纤维层的表面上采用熔点为110℃，规格为25D/3F的低熔点涤纶热熔丝进行铺网固定，然后将步骤(1)制备的磁性中空涤纶短纤维平铺在PET纤维层上，再同样采用采用熔点为110℃，规格为25D/3F的低熔点涤纶热熔丝进行铺网固定，用在纤维层之间，一方面在未加热前对铺网的纤维层起到固定稳定作用，另一方面在加热后融化，在纤维层之间起到粘结作用，减少其他胶黏剂的使用，降低产品的不适气味的，同时熔点较低，有利于节能减排，最后再将梳理后的ES纤维采用直立铺网机，在摆动铺网参数为10Hz下进行直立交替铺网成型，然后将成型的多组分减震复合吸音棉，在连续磁场，磁感应强度为2.5T，脉冲频率为35Hz的作用下进行3遍水刺加固，其中，水刺加固的预湿的压力为18bar，加固的压力为200bar，水刺高度为5cm，喷水孔为双排，孔径为0.2mm，孔密度为25孔/cm，转鼓的转速为3.5m/min，将加固后的多组分减震复合吸音棉，采用热风在温度125℃烘干定型，热风穿透式烘燥效率高，产品柔软，产品外观结构保持较好，采用两次铺网成型和烘干定型，整个过程没有添加额外的化学试剂，环保，同时磁性中空涤纶短纤维在外加磁场的作用下有利于有序的排列，结合水刺加固工艺，有序的磁性中空涤纶短纤维具有定向导水的作用，有利于在纤维层内部形成刺孔梯度和差动毛细效应，既有利于提高吸声效果，同时制备的产品柔软，弹性好。
ES纤维经过热处理后，纤维与纤维互相接着，便可形成不用粘合剂的无纺布成型体，且纤维为双组分皮芯结构复合纤维，皮层组织熔点低且柔软性好，芯层组织熔点高、强度高，采用直立铺网在竖直方向上成S型，有利于减震，配合下面的磁性中空涤纶短纤维层兼顾有减震和吸音的功能，且整个产品质量轻。
实施例2
本实施例同实施例1，不同的是复合吸音棉各成分质量占比如下：ES纤维8％，PET纤维3％，磁性中空涤纶短纤维88％，低熔点涤纶热熔丝1％，梳理工艺参数为：喂给速度为2m/min，第一刺辊转速为700r/min，第二刺辊转速为900r/min，第三刺辊转速为1600r/min，刺辊表面总数为6000齿，锡林与刺辊表面速比为2.1，锡林转速为280r/min，道夫转速为35r/min；超声功率为200w，频率为600Hz，步骤(1)的磁场的磁感应强度为1T，脉冲频率为10Hz，步骤(3)磁场的磁感应强度为2T，脉冲频率为30Hz。
实施例3
本实施例同实施例1，不同的是复合吸音棉各成分质量占比如下：ES纤维23％，PET纤维9％，磁性中空涤纶短纤维65％，低熔点涤纶热熔丝3％，梳理工艺参数为：喂给速度为3.5m/min，第一刺辊转速为1100r/min，第二刺辊转速为1250r/min，第三刺辊转速为1800r/min，刺辊表面总数为6500齿，锡林与刺辊表面速比为2.3，锡林转速为330r/min，道夫转速为45r/min；超声功率为300w，频率为800Hz，步骤(1)的磁场的磁感应强度为1.5T，脉冲频率为20Hz，步骤(3)磁场的磁感应强度为3.5T，脉冲频率为40Hz。
实施例4
本实施例同实施例1，不同的是水刺加固的预湿的压力为15bar，加固的压力为150bar，水刺高度为3cm，孔径为0.1mm，孔密度为20孔/cm，转鼓的转速为2m/min。
实施例5
本实施例同实施例1，不同的是水刺加固的预湿的压力为20bar，加固的压力为230bar，水刺高度为8cm，孔径为0.3mm，孔密度为30孔/cm，转鼓的转速为5m/min。
实施例6
本实施例同实施例2，不同的是水刺加固的预湿的压力为15bar，加固的压力为150bar，水刺高度为3cm，孔径为0.1mm，孔密度为20孔/cm，转鼓的转速为2m/min。
实施例7
本实施例同实施例3，不同的是水刺加固的预湿的压力为20bar，加固的压力为230bar，水刺高度为8cm，孔径为0.3mm，孔密度为30孔/cm，转鼓的转速为5m/min。
性能测试：
性能测试的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
经测试实施例1至实施例7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制备的复合吸音棉进行吸音测试和压缩回弹性测试，压缩回弹性测试操作：测量样品厚度，随后放在平板下，总加载荷为1600g，在80℃下放2h，取出后将压板移除，室温放置2h，再测其厚度，并计算压缩回弹率。
吸音测试测试图见图1，结果显示本发明制备的材料具有很好的吸音性，同时压缩回弹性测量3次回弹性均大于92.1％。兼顾吸音和回弹性能。
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 (9)
1.一种多组分减震复合吸音棉的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)中空涤纶短纤维预处理：先将纳米Fe2O3溶液超声分散5-10min，然后将中空涤纶短纤维置于纳米Fe2O3溶液中，并在外加磁场和超声的作用下，处理15-30min，去液，真空干燥，得磁性中空涤纶短纤维；
2)梳理：将混棉后的PET纤维和ES纤维分别采用单锡林双道夫梳理机进行梳理，其中，工艺参数为：喂给速度为2-3.5m/min，第一刺辊转速为700-1100r/min，第二刺辊转速为900-1250r/min，第三刺辊转速为1600-1800r/min，刺辊表面总数为6000-6500齿，锡林与刺辊表面速比为2.1-2.3，锡林转速为280-330r/min，道夫转速为35-45r/min；
3)成型：将梳理后的PET纤维先采用双帘夹持交叉折叠铺网进行铺网，频率为10-20Hz，然后将磁性中空涤纶短纤维平铺在PET纤维层上，再将梳理后的ES纤维采用直立铺网机，在摆动铺网参数为5-15Hz下进行直立交替铺网成型，然后将成型的多组分减震复合吸音棉，在磁场的作用下进行1-4遍水刺加固，将加固后的多组分减震复合吸音棉烘干定型。
2.根据权利要求1所述的多组分减震复合吸音棉的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的超声功率为200-300w，频率为600-800Hz。
3.根据权利要求1所述的多组分减震复合吸音棉的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的磁场为脉冲磁场，磁感应强度为1-1.5T，脉冲频率为10-20Hz，所述步骤(3)的磁场为连续磁场，磁感应强度为2-3.5T，脉冲频率为30-40Hz。
4.根据权利要求1所述的多组分减震复合吸音棉的制备方法，其特征在于，所述水刺加固的预湿的压力为15-20bar，加固的压力为150-230bar，水刺高度为3-8cm，喷水孔为双排，孔径为0.1-0.3mm，孔密度为20-30孔/cm，转鼓的转速为2-5m/min。
5.根据权利要求1所述的多组分减震复合吸音棉的制备方法，其特征在于，所述烘干采用热风干燥，温度为120-140℃。
6.一种多组分减震复合吸音棉，其特征在于，该复合吸音棉采用权利要求1-5任一所述的多组分减震复合吸音棉的制备方法制备而成，其中，该复合吸音棉包括ES纤维层和PET纤维层，在ES纤维层和PET纤维层之间还填充有磁性中空涤纶短纤维层。
7.根据权利要求6所述的多组分减震复合吸音棉，其特征在于，该复合吸音棉包含如下质量占比成分：ES纤维5-25％，PET纤维2.5-10％，磁性中空涤纶短纤维65-95％，低熔点涤纶热熔丝1-3％。
8.根据权利要求6所述的多组分减震复合吸音棉，其特征在于，该复合吸音棉包含如下质量占比成分：ES纤维15％，PET纤维8％，磁性中空涤纶短纤维75％，低熔点涤纶热熔丝2％。
9.根据权利要求8所述的多组分减震复合吸音棉，其特征在于，所述低熔点涤纶热熔丝熔点为110-130℃，规格为25D/3F。
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