仲胜振——河南工程学院毕业论文
河南工程学院毕业论文
影响针刺法非织造布汽车内饰性能的因素探讨
学科专业高分子材料加工技
作者姓名仲胜振
指导老师盛杰祯
2010年 5月 30日
河南工程学院毕业论文
摘要
自改革开放以来,中国的汽车工业发展速度异常迅猛,平均年递增指数在33 %～50 % 。从目前的发展趋势看,中国的汽车工业今后还将具有着良好的发展势头,从而导致汽车内饰材料不断向舒适型、经济型、环保型方向发展。因此我们研究针刺非织造汽车内饰是有必要的，尤其是对其性能的研究，因为很多因素都将影响到针刺汽车内饰的性能，如原料的选用就、工艺的要求、设备的选用等。针刺起绒非织造布复合汽车内饰材料的技术应用性能和产品风格可与高档的簇绒产品相比美,然而成本只是簇绒产品的1/ 3～1/ 5 ;高档次针刺汽车顶棚呢的成本只是经编和纬编针织面料的1/ 3 ,非常适用于中低档次的轿车内饰材料;热熔法汽车内饰材料不仅可以加工汽车顶棚,还可以加工汽车门板,也可以加工汽车坐椅内衬材料等,是热熔再生纤维衬垫材料的理想替代产品。所以说,这些新型汽车内饰材料的应用市场潜力很大,今后将具有良好的发展前景。
关键词：
性能汽车内饰非织造材料应用研究
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Abstract
Since the reform and opening up, China's auto industry extraordinarily rapid pace of development, with an average annual growth index of 33% to 50%. From the current development trend, China's auto industry in the future will have a good development momentum, leading automotive interior materials continue to comfort, economical, environment-friendly direction. So we study the non-woven automotive interior needle is necessary, especially in its performance of research, because many factors will affect the performance of acupuncture car interiors, such as the raw materials used to, process requirements, equipment selection, etc.. Acupuncture raising non-woven fabric composite automotive interior materials technology and product performance style can be compared with the high-end tufted products the United States, but only a tufted product cost 1 / 3 to 1 / 5; high-grade acupuncture car roof it cost only warp and weft knitted fabric 1 / three, is ideal for the low end of the car interior materials; hot-melt processing of automotive interior materials can not only car roof, car doors can also be processed, it can be processed car seat liner material is hot melt recycled fiber cushioning materials ideal alternative. Therefore, the application of new automotive interior materials market has great potential in the future will have good prospects for development.
Keywords:
performance car interion nonwoven materials applied research
目录
前言………………………………………………………………………………
第一章绪论……………………………………………………………………………………第二章影响产品性能的因素…………………………………………
第一节汽车内饰材料的选材原则
第二节影响产品性能的因素
一、生产原料对产品性能的影响………………………………………………………
二、生产工艺流程对产品性能的影响…………………………………………………
三、生产工艺参数对产品性能的影响…………………………
四、生产设备对产品性能的影响……………………………………………………第三章结论…………………………………………………………………………………
第四章建议与展望…………………………………………………………………………
第一节建议…………………………………………………………………………………
第二节展望………………………………………………………………………………参考文献………………………………………………………………………………………致谢………………………………………………………………………………………………
前言
现如今汽车工业已经发展到高速成熟期,全世界的汽车工业市场竞争如此激烈,传统的低档次针刺非织造布汽车内饰材料已不能够满足现代化汽车工业发展的需要,为此,从二十世纪末,在传统针刺非织造布汽车内饰材料生产工艺技术的基础上,开始研究新型的针刺非织造布汽车内饰材料。这种新型汽车内饰材料产品的质地紧密柔软不脱绒,表面丰满,立体表观效应好,机械强度大,模压成型延伸性好,吸音减震、隔音降噪效果理想,防寒保暖透气性好,所以在汽车工业的应用中很受欢迎,应用量越来越大。
针刺起绒非织造布的生产工艺技术可以说是一种高新技术,无论国外还是国内还都处于发展研究阶段,有些方面还有待于不断改进和提高。针刺起绒是一种新型的针刺非织造布加工方法,这种新技术是以传统的针刺方法为基础,采用一种弹性尼龙毛刷作为托网板的替代物,使针刺技术更加科学化,产品更加高档化,从而提高了产品的自身技术应用性能、科技含量和附加价值,扩大了产品的应用领域,使其成为一种更为理想的新型汽车内饰材料。这种产品的表面质地紧密丰满、无针迹针痕、手感柔软而富有弹性、立体感强、不脱绒、机械强度大,表观效应非常理想,可与簇绒产品相比美,同时有利于模压成型。且生产过程中不存在更大的牵伸,不容易断针。
针刺起绒是针刺非织造布生产工艺技术的一种大胆创新,它不仅改变了纤维网的托持方式,而且极大地增加了刺针运动的阻力,对刺针的材质提出了更高的耐磨损性、刚韧性等要求。所以说,针刺起绒不是一种针刺技术的简单改进,而是一种针刺技术的巨大革新和创意。针刺起绒非织造布作为一种新型的汽车内饰材料,使传统的针刺非织造布汽车内饰材料的产品档次又上了一个新的台阶,从而提高了汽车的性价比,增强了汽车的市场竞争力和生命力。针刺起绒非织造布针刺车内饰材料由于自身的结构性能及特点,不仅提高了产品档次,而且有利于降低产品成本,所以在汽车工业中得到广泛的应用。随着汽车工业的快速发展,今后的应用量将会越来越大,展现出了非常广阔的发展前景,从而引起了非织造布行业和汽车内饰材料厂家的普遍关注。
第一章绪论
随着全球工业经济的快速发展和人们生活水平的稳步提高,汽车把我们载入了一个现代化的工业社会,从而彻底改变了我们的生活方式,使我们的思维理念发生了根本性的转变。如今,汽车工业的发展已成为衡量一个国家国民经济发展水平的重要标志,汽车已成为人们出行的主要交通工具,并日益渗透到现代社会中,形成一种新的社会消费趋向。在工业发达的美国,平均每1.3人就拥有一辆汽车,是世界上最大的汽车消费国。我国的汽车工业自改革开放以来发生了翻天覆地的变化,汽车消费发展势头强劲,未来将成为世界上最大的汽车消费国。中国是一个拥有13亿人口的大国,随着国民经济的高速发展和人们生活水平的逐步提高,轿车进入家庭已成为一种新的生活时尚。我们若达到美国现在的消费水平,汽车的消费量将接近10亿辆。所以说,今后中国将成为世界上最大的汽车消费市场。这一点已引起了全世界的普遍关注。世界上较大的汽车制造商先后登陆中国,合资合作组建汽车制造厂,从而使我国的汽车产量以每年平均30%～55%的速度递增,形成了井喷式和爆发式的发展势态。为了适应我国汽车工业发展的需要,非织造布行业也发挥了积极的作用。
针刺非织造布作为汽车内饰材料，需求量越来越大，对其质量要求也越来越严格，这就要求生产厂家不断追求技术创新，提高自己产品的质量，作为一名工艺员，更有责任为厂家生产出质量更好的布，因此我探讨了影响针刺非织造布质量的一些因素。
第二章影响产品性能的因素
第一节汽车内饰原材料的选材原则
一、选材原则
1、安全可靠性原则：乘用汽车的安全性能是摆在首位的。乘用汽车在运行过程中,由于各种原因都可能引起火灾,而易燃性的乘用汽车内饰物往往会加重火灾的程度。因此,乘用汽车内饰材料防火性能也包括在乘用汽车的安全性能内。选择和采用内饰材料的重要依据之一就是材料的阻燃性能。
2、环保健康性原则：在乘用汽车内饰材料中尽可能地使用一种材料、天然纤维织物和可再生材料,对二氧化碳排放和能源消耗有着积极影响。在乘用汽车内饰件材料中使用一种材料或同类材料,可以避免多种不同材料的混用,以便产品回收和再利用。
乘用汽车内饰材料选用不当,会辐射出大量有害物质。相对于居室来讲,车内空间更小,有害气体在短时间内聚集浓度更高,可能会对健康造成更严重的危害。长期在这样的环境里驾车或乘坐便会产生失眠、恶心、胸部紧束感、咳嗽、免疫力下降、注意力不集中和爱流眼泪等不良的身体反应,严重的会使人体造血机能受到损害引起再生障碍性贫血病,这些症状统称为驾车综合症。因此,乘用汽车内饰材料的健康性是选材的主要原则之一。
3、舒适美观性原则：乘用汽车的内饰与外观有很大的不同,外观主要体现他人的视觉观赏效果,内饰强调的是乘员的触觉、手感、舒适性和观赏性等,因此内饰的设计应更多地体现以人为本的原则,以适应人的多种需要为出发点,达到乘坐舒适、驾驶安全和便利目的,并且具有可观赏性。为了使轿车车厢更加舒适和美观,车厢内的装饰材料有越来越高级的倾向。如座椅面料,中高级轿车大都采用手感柔和、色调高雅的皮革、呢绒和丝绸等天然材料。此外,也有采用其手感与天然材料相似的细合成纤维丝无纺布做面料,普通轿车多数采用化纤纺织品。
4、经济可加工性原则：内饰的选材和制造应考虑工艺的可行性及制造成本。材料价格是选材经济性的一个重要因素，现代代汽车工业的飞速发展,新材料、新工艺层出不穷,反过来也促进了现代乘用汽车内饰设计的进步。对乘用汽车内饰材料要求多为外观特性要求和功能特性要求。在外观特性方面要求可进行工程化设计以及设计的工艺性;在功能特性方面要求可裁剪性、可成型性、轻量化、补强性、缓冲性、弹性回复性和可焊接性[8]
第二节影响产品性能的因素
一、生产原料对产品质量的影响
针刺起绒非织造布所用原料主要是涤纶短纤维、丙纶短纤维还有双组份纤维,另外还有粘
合剂、淋膜用料等。纤维的种类、长度、细度、截面形状等对成品性能的影响很大。强度、
伸长率、卷曲数、含油率、吸湿性、比电阻、比重、软化点、熔点、阻燃性能、耐水洗牢度、
尺寸稳定性等也影响成品的质量。
纤维可以看成是组成非织造材料的最小单元，其自身的特性会直接表现在材料的特性上，
由于非织造布是直接由纤维经过成网和加固工序后得到的纤维集合体，纤维的特性在非织造
材料中就会表现的更为突出。一般而言，非织造原料对汽车内饰的影响从以下几方面考虑：
1、纤维种类
用作非织造布的纤维种类很多，作为汽车内饰非织造布，所用原料主要是涤纶、丙纶。
涤纶的性能优良，断裂强度和弹性模量高，回弹性适中，热定型效果优异，耐热和耐光性好。
涤纶的熔点为255℃左右，玻璃化温度越70℃，保型性好。丙纶也具有优良的性能，它的密
度小，熔点低，强力高，耐酸碱腐蚀。这两种纤维的性能可以满足作为汽车内饰材料的要求，
是汽车内饰材料的首选原料。
２、纤维长度
纤维长度主要对材料的强度性能有影响。纤维长度长，纤维之间的抱合力增大，缠结点
增多，缠结效果增强，纤维强度的利用程度提高，所得成品强度就高。这种影响对短纤维较
明显，但当产品达到一定的强度后，再增加纤维长度，这种影响就不明显了，并且纤维长度
太长，会造成梳理困难，所以要合理选择纤维长度。另外，纤维长度对非织造材料的加工工
艺也有一定的影响，具体取决于成网方式，如表1所示。
表1不同成网方式对纤维长度的要求
３、纤维线细度
纤维的细度主要与非织造材料的强度有关。在相同面密度时，纤维细度越小，纤维根数
越多，纤维之间的接触点和接触面积增加，从而使纤维间的粘结面积增加，材料强度得到提
高。纤维的细度也会影响手感，纤维越细，所得产品手感就好，并且柔软，作为汽车内饰材料，可以满足消费者较高层次的需求。但是纤维过细会对开松、梳理等工序造成不利影响，
一般材料的线密度在（1.2～33）dtex之间。
４、纤维的横截面形态的影响
不同的纤维其横截面形状不同，例如，天然纤维中的棉纤维具有腰圆形截面，而大部分的化学纤维都是圆形截面，但也可根据不同的喷丝板孔径形状生产出三角形、星形、多边形等具有特殊截面形状的纤维。由这些特殊横截面形状的纤维制成的织物的性能也因为采用了这些特殊横截
面纤维而得到了改善，例如，采用了三角形截面的纤维具有较高的硬挺度，星形截面的纤维具有
较高的粘合力和对过滤粒子的捕集能力，中空纤维则具有良好的保暖隔热性能等。
作为汽车内饰材料，可以选择特殊截面的纤维，三角形截面的纤维具有丝绸的光泽，用这种
纤维作为汽车内饰材料的原材料，可以提高产品的档次。
纤维的其他品质也会影响最终产品的性能，比如强度、卷曲数、密度等，在这里不在一一讨论。
二、生产工艺流程对产品质量的影响
针刺起绒非织造布的生产工艺流程,各非织造布企业并不完全相同。例如有的企业计量后直接喂入开包机,如果是由3 种以上不同颜色纤维组成的产品,最终成品色差会很大,因此计量后一般要进行混配,在进入开包机前使各种颜色纤维得到粗略混合,以确保混合均匀性。如果原料中加入双组分纤维,就更应该进行混配,以保证产品的内部结构性能和后加工性能。
梳理机不同，所形成的单层纤网也不同。没有带杂乱的梳理机所出纤网中的纤维朝一个方向排列，纤维没有杂乱，纵横向强力差异大。带有杂乱装置的梳理机所出纤网中的纤维排列不是朝一个方向，有一定的杂乱，所得成品纵横向强力差异较小。
梳理机的成网方式对成品质量也有影响。梳理机成网方式有两种：机械成网和气流成网。机械成网所得纤网没有杂乱，而气流成网所得纤网有一定程度的杂乱。
后整理过程中,是选择背涂还是选择喷胶,对产品使用性能有很大的影响。起绒后产品是否采用烫光处理,一方面要根据产品用途,同时还要考虑产品风格。产品在淋膜复合时,复合后产品是否进行表面处理,也影响产品的表观效果。在坯布生产过程中选择1 道针刺工艺,还是选择2～3道针刺工艺,使产品内在质量有着明显的差别。
二、生产工艺参数对产品质量的影响
生产工艺流程确定后,工艺参数的选择也直接影响产品质量。梳理机单层纤维网的重量、梳理与铺网之间的牵伸比都影响最终产品的质量；针刺密度、针刺深度不仅影响起绒效果,还决定产品的后加工性能。针刺起绒选择的针型是叉型还是齿型,其产品的表观效应相差很多。针刺起绒的针刺密度和针刺深度就更为重要,直接决定起绒的长短和绒毛的丰满程度；背涂或喷胶的多少决定产品的硬度和后加工强度。烘干时间的长短、烘干温度高低不仅影响粘合剂的铰链,同时影响产品的应用性能和表面效果。淋膜的厚度和所选用的原料比例对产品的加工性能影响更大。
对梳理机来说，其出网的好坏与梳理负荷有关，简单的说，就是喂入量的大小。梳理机出网克重小，梳理效果好，出的网质量就好，所以要控制喂入量，提高梳理机出网质量。
对产品而言，影响克重的因素很多，其中最重要的是：梳理机单层纤网重量、铺网层数、牵伸倍数，这三个因素互相制约。一般情况下，生产同一种产品，设备的铺网层数不变，为满足产品的质量和克重的要求，梳理机单层纤网质量和牵伸比在小范围内变动。如果要通过改变铺网层数来调整最终产品的质量，这种方法也可以。铺网层数增加，则梳理机单层纤网重量变小，梳理效果变好，所出纤网中的纤维平行度好，铺网层数增加，亦可增加纤网的杂乱，改善成品的纵横向强力比。这种方法有一个缺点，就是生产线的速度会受到影响。所以要根据实际情况选择铺网层数。
对于针刺深度，在适当范围内改变针刺深度，可以提高产品质量。针刺深，可以增加纤维间的缠结，增加纤维间的抱合力，从而使产品的强力增加。
针刺密度对产品影响也很大。一般来说，，针刺密度越大，纤维缠结度越高，所得产品强力就高，但针刺密度增加到一定程度时，刺针穿刺非常紧的纤网时，钩刺带动纤维位移会困难，受到的阻力变大，这样不仅纤维易损伤，而且刺针也容易拉断，成品质量反而下降，因此，针刺密度要严格控制。针刺道数是和针刺密度对应的一个参数，通过调节针刺道数可以调节针刺密度。
四、设备对产品性能的影响
对成型厂家的设备工艺参数一定要了解,加工过程不同,对针刺起绒产品的要求也不一样。例如,有的厂家是连续化预热成型模压,加工工件热损失很小,针刺起绒非织造布工艺比较好控制。如果有的厂家是采用间歇式预热模压成型,我们在生产针刺起绒非织造布过程中就一定要考虑后加工因素。总而言之,生产原料是影响针刺起绒复合非织造布汽车内饰材料的重要因素,我们要在生产过程中,
不断研究和摸索,让原料适应生产工艺技术要求,对原料生产厂家能够提出合理的技术参数要求,用
国产设备加工出与进口设备同样质量的产品,以最佳的工艺条件生产出高品质的针刺起绒复合汽车
内饰材料。
第三章结论
我国正处在发展阶段，虽然发达国家因环境问题而对汽车行业有所限制，但我国仍旧是
一个发展中国家，汽车工业将在未来几十年内持续快速的增长，这是我们针刺汽车内饰高速
发展的一个潜在因素，再加上新能源的开发与应用，汽车将不是环境污染的因素，这更是我
们的汽车内饰提供了一个巨大的发展潜力因素，
然而，好的市场人人都想取得一席之地，这就要求我们狠抓产品的质量，努力开发出新
的适合新车型的汽车内饰产品，因此我们必须重视产品的质量，这样我们就要了解产品性能
以及影响它的各种因素，这就是写这篇论文的动力和目的，通过以上的分析，综合各种因素
的影响，以此为依据我厂针刺采用涤纶为主要原料，因为其干湿态强力较高，老化程度慢，
耐酸碱成都好，熔点高，耐寒性好；工艺参数选用预针刺深度10到14毫米，主针刺深度7
到12毫米，针刺密度100到150刺/cm2；工艺流程为纤维、开松、混合、喂料、梳理、铺网、
预针刺、主针刺、切边转绕以及后整理工序，如上胶、起绒、压光、淋膜、裁片等，
第四章建议与展望
第一节建议
汽车工业是我国的支柱产业,汽车工业的发展决定着整个国民经济的发展速度,是我国机械工
业的中流砥柱。
我们必须以汽车工业的发展为导向,以汽车工业用针刺非织造布应用市场为主要目标,多方共同努力,跨行业进行技术协作,借鉴国外的先进技术设备,研制开发新型的生产设备及后整理设备。逐步提高我国的技术装备和生产技术水平,从而加快产品档次的提高。充分利用各种新型原料,开发一些具有高科技含量和高附加值的高新技术产品。非织造布企业一定要重视汽车工业用产品的研究与开发,瞄准汽车工业用针刺非织造布这一巨大的潜在市场。开发出更多更好的汽车工业用针刺非织造布新产品,逐步缩小与国际先进水平之间的差距,逐渐使我国的汽车工业用针刺非织造布产品形成系列化和规模化。要做到让针刺非织造布的产品质量和技术水平与汽车工业协调发展,同步提高。
要更新经营理念,树立品牌意识,要形成有自己特点的汽车工业用针刺非织造布产品。不仅要占领国内汽车工业用针刺非织造布的产品市场,而且要以高水平和高质量以及低成本的产品,勇于闯出国门,打入国际汽车工业的应用市场,从中要效益求发展。
第二节展望
根据国际汽车工业发展的市场动态分析,在未来的几年里,中国乃至亚洲地区的汽车产量将大幅度上升。中国将发展成为世界上最大的汽车消费国,我国的汽车工业还将持续稳定地快速发展。因此,针刺非织造布在汽车工业中的应用量会越来越大,市场前景非常乐观。我们要抓住机遇,在汽车工业用针刺非织造布生产工艺的基础上,不断提高生产技术水平和产品质量,增进产品的技术性能,研制开发汽车工业用针刺非织造布的新产品,使其科技含量和附加价值更高,让针刺非织造布在汽车工业中的应用份额更大。我们一定要充分占领这一巨大潜在市场,使我们的企业从中创造良好的经济效益和社会效益。
参考文献
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致谢
衷心的感谢盛杰祯，宋会芬，辛长征，闫新等老师，在大学学习期间，她们给予了我无私的帮助，为我创造了良好的学习和实践机会，她们严谨和朴实的学术作风使我在今后的人生中受益匪浅。
在课题进行的阶段中，盛杰祯教授以其渊博的知识给予了我很大的帮助，提供了很多宝贵的资料，在这里表示衷心的感谢！
向材料与化学工程系的领导和老师们表示诚挚的谢意！
我所在的单位义乌恒翔无纺布有限公司的领导及同事给予了我很大的鼓励，并为我的研究创造了有利的条件，生产部部长王身军先生以其丰富的阅历和渊博的知识为本课题材料试制过程中工艺参数的调整付出了辛勤的劳动，在此一并表示感谢！
最后特别要感谢我的父母，在我的求学过程中，他们给予了我莫大的鼓励和帮助，在此亦表示感谢！！