專利名稱：改性棉纖維氈及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種改性棉纖維氈，及其應用于制備隔音墊或剛性板材。 背景技術：
當前，在競爭激烈的國際汽車市場上，同檔次車型在常規性能方面的綜合“性價比”越來越接近且均已達到較高水平。因此，提高車輛噪聲控制水平已成為新的競爭焦點和技術發展方向。在此背景下，車輛的NVH(Noise/Vibration/Harshness)性能正逐漸演變為重要的設計指標，也是用戶所關心的整車性能指標之一。汽車噪聲控制水平必將成為決定車型開發成功與否的不可或缺的重要影響因素之一，而發動機艙內的噪音是整個NVH系統的一個重要部分，為了盡可能地減少發動機的噪音傳入乘坐艙，現在通常用采用重層擋音板和疏松吸音材料組合而成的前圍隔音墊隔音體系來達到隔音的目的。而作為重層擋音板的EVA軟板和作為疏松吸音材料的棉纖維氈是最常用的隔音體系，在乘用車防火墻(前圍板)內側隔音體系(前圍隔音墊)的運用較廣， 棉纖維氈的成型型面與前圍板型面的貼合好壞，以及棉纖維氈與EVA軟板等聲學重層材料的粘接性能均對前圍隔音墊能隔音效果起到直接影響。另外，乘用車車內氣味特性也是一個很重要的指標，研究表明，來自內飾部件的揮發性有機化合物(volatile organic compounds，簡稱“V0C”)是影響車內空氣質量的主要原因之一。大多數內飾部件中都含有一定量的揮發性有機化合物，它們主要是烷烴、烯烴、 芳烴、乙醛或酮類的物質，這些物質的沸點通常在50 260°C的范圍之內。當氣溫達到一定高度時，這些揮發性物質就會釋放出來，有些會形成霧翳關凝結在前擋風玻璃上，從而影響駕駛員的視線；有些則產生令人不舒服的氣味，甚至引起頭疼、干咳和過敏等不適反應，從而對乘員的身體造成傷害。因此，研究開發汽車前圍隔音墊材料及其生產工藝在汽車NVH領域是一個非常重要且廣泛問題。目前，大部分汽車內飾件廠家，在生產前圍隔音墊中使用的材料主要是棉纖維氈使用膠水與EVA或PVC軟板粘接，或者是在EVA或PVC軟板吸塑成型后聚氨酯發泡，或者是海綿片與EVA或PVC軟板涂膠水后符合。兩者的粘合主要是通過粘合劑來粘合的，這些粘合劑是帶刺激性氣味含有機揮發物的膠水，如PU膠水、氯丁膠水燈，這些膠水，在使用涂膠時，需要噴涂或刷涂，帶有毒性的揮發性溶劑，對人體的健康有害，并且粘合效果也不佳。而且，現有生產汽車前圍隔音墊使用棉纖維氈成型，以及棉纖維氈與EVA軟板氈復合工藝，有以下幾個明顯的缺點(1)、棉纖維氈要通過滲膠后模壓成型，或者通過在纖維氈中混入酚醛樹脂再熱壓成型；(2)、棉纖維氈與EVA軟板的復合是通過涂膠后模壓成型且與EVA軟板的粘接強度低易分層；(3)、用來粘合棉纖維氈與EVA軟板的粘合劑含有大量的易揮發有強刺激性氣味的有機溶劑，如丙酮等，這些氣體具有毒性；(4)加入酚醛樹脂的棉纖維氈要通過加熱模壓成型，熱壓成型產生三甲胺等有毒氣體并且基本上不可回收，回收成本很高，且不環保；(5)、現有傳統棉纖維氈無法制成高強度高硬度的剛性板材。具體來說，傳統的棉纖維氈，需要成型時，需要加入化學粘合劑成型，或加熱固性樹脂粉(通常為酚醛樹脂)加熱成型；傳統的棉纖維氈在要與EVA軟板等材料復合時，需要在材料表面噴涂膠水，使其兩種材料粘接在一起。加入化學粘合劑成型或者涂膠水復合，均使用化學膠水，造成氣味問題并增加了材料成本；并且加熱固性樹脂粉(通常為酚醛樹脂) 加熱成型，會產生有毒氣體，如三甲胺等。
發明內容
本發明主要解決棉纖維氈(包括用棉布邊角料以及回收的棉布開松后支撐的再生棉纖維氈)不加粘合劑無法成型以及無法與其他材料粘合的問題，并提高棉纖維氈成型、粘合和復合的粘合復合強度及其環保特性，且降低生產使用成本。現有的傳統棉纖維氈只有在加粘合劑后才能成型，如果與其他材料粘合時又需要在材料表面涂粘合劑后才能與其他材料粘合，現有的傳統棉纖維氈成型和復合的粘接強度低、成本高且不環保。針對上述問題，本發明采用的技術方案是一種改性棉纖維氈，所述改型棉纖維氈由以下質量百分比的組分混合均勻制成棉纖維20% 90%;低熔點PET纖維5 % 40 % ；聚丙烯纖維5% 40%。所述低熔點PET纖維的熔點通常為120 160°C。所述棉纖維的長度沒有特定的要求，市售可以得到的棉纖維均適用于本發明。所述改性棉纖維氈的制備方法為將棉纖維、低熔點PET纖維、聚丙烯纖維按組分比例混合，然后經過預開松、精開松、梳理、鋪網、預刺、復刺、整燙，再分切打包即制得所述改性棉纖維氈。所述的改性棉纖維氈可應用于制備隔音墊或剛性板材。更具體的，所述應用可采用改性棉纖維氈的加熱模壓成型方法，所述方法為改性棉纖維氈加熱至200 250°C，加熱30秒 60秒，然后模壓冷卻成型。所述應用還可以采用改性棉纖維氈與EVA軟板、PVC軟板、PP木粉板或含樹脂的麻纖維板復合粘接方法，所述方法為改性棉纖維氈加熱至200 250°C，加熱30秒 60秒， 然后與加熱至軟化的EVA軟板、PVC軟板、PP木粉板或含樹脂的麻纖維板平鋪疊放，經模壓冷卻成型。本發明所述PET纖維為聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維，即滌綸。所述聚丙烯纖維通稱為丙綸。所述EVA軟板為含乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)樹脂、低密度聚乙烯(LDPE)、三元乙丙橡膠(EPDM)、碳酸鈣等物料的擠出板材。所述PVC軟板為含聚氯乙烯(PVC)樹脂、低密度聚乙烯(LDPE)、三元乙丙橡膠 (EPDM)、碳酸鈣等物料的擠出板材。
所述PP木粉板為含PP樹脂、木屑粉、碳酸鈣等物料的擠出板材。本發明提供的改性棉纖維氈成型和粘接原理在于低熔點PET纖維和PP丙綸纖維具有熱塑性，即受熱塑化，冷卻硬化的熱塑性特性。加入低熔點PET纖維和PP丙綸纖維改性棉纖維氈，使改性棉纖維氈可以在受熱后冷成型。低熔點PET滌綸纖維為塑化成型提供足夠的拉伸強度和撕裂強度以及為成型后的纖維氈提供足夠的拉伸強度和撕裂強度。更具體的，改性棉纖維氈粘接原理在于1)、改性棉纖維氈中的改性材料PP丙綸纖維和低熔點PET滌綸纖維與EVA軟板中添加的LDPE或PP木粉板中的PP以及EVA本身具備較好和一定的相容性。改性棉纖維氈中的PP丙綸纖維受熱后塑化熔融，與加熱后的EVA軟板中熔融的 LDPE(PE的一種)或者加熱后的PP木粉板中熔融的PP熔合，PP和PE可以以任何比例混合相容，這是一個相容性非常好的體系，從各自的溶解度參數可以非常清楚地了解PP和PE的化學相容性，PE和PP的溶解度參數(δ )分別是7. 9 8. 1和7. 6 8. 1，幾乎完全相同， 兩者溶解度絕對值小于等于0. 5，則兩者聚合物能以任何比例混合相容。改性棉纖維氈中的PP丙綸纖維受熱后塑化熔融并與受熱塑化后的EVA熔合，EVA 和PP的溶解度參數(δ )分別是9. 1 9. 5和7. 6 8.，兩者溶解度的絕對值小于等于 1. 5，因此兩者具有較好的相容性。2)、改性棉纖維氈中的改性材料PET滌綸纖維與EVA軟板中的EVA以及LDPE均屬化學不相容體系，是無法熔合粘接，PET/EVA、PET/PE共混體系屬于典型的熱力學不相容體系，電鏡照片顯示PET和EVA以及PET和PE均呈海島結構，PET為連續相，EVA和PE為分散相。PE、EVA與PET是不相容的兩種材料，因為它們的溶解度差值很大，PE,EVA和PET溶解度參數(δ )分別是7. 9 8. 1,9. 1 9. 5和10. 7。PE與PET的溶解度絕對值大于1. 5，兩者不能相容；EVA和PET的溶解度絕對值基本上是大于1. 5 了，兩者相容性很差。因此低熔點PET滌綸纖維在改性棉纖維氈中的起不到熔合粘接作用，而其主要作用是為塑化成型提供強度，即為塑化成型過程提供足夠的拉伸強度和撕裂強度以及為成型后的纖維氈提供足夠的拉伸強度和撕裂強度；在受熱的纖維氈與受熱塑化的EVA等聲學重層材料模壓粘合成型時，低熔點PET滌綸纖維易嵌入受熱塑化的聲學重層材料中，受熱塑化的聲學重層材料在模壓作用下易將嵌入的低熔點PET滌綸纖維以及棉纖維包覆起來從而起到物理機械粘合從何形成一定的粘接作用。但是PET滌綸纖維具有一定的吸濕率并且含有酯鍵極性基團與EVA中的酯鍵極性基團之間易形成氫鍵，因此具有一定的結合力。3)、改性棉纖維氈中不可塑化的棉纖維與受熱塑化的EVA等聲學重層材料在模壓粘合成型時，棉纖維易嵌入受熱塑化的聲學重層材料中，受熱塑化的聲學重層材料在模壓作用下易將嵌入的棉纖維纖維以及棉纖維包覆起來從而起到物理機械粘合從何形成一定的粘接作用。如改性棉纖維氈與受熱塑化的PVC軟板的模壓粘合成型，主要靠低熔點PET 滌綸纖維和棉纖維嵌入受熱塑化的PVC軟板中，受熱塑化的PVC軟板在模壓作用下易將嵌入的低熔點PET滌綸纖維以及棉纖維包覆起來從而起到物理機械粘合從何形成一定的粘接作用，因此改性棉纖維氈與PVC軟板之間的粘接性能相對比較差。現有的傳統棉纖維氈不加粘合劑無法成型，本發明加入一定比例的低熔點PET纖維和丙綸，在纖維氈加熱到一定的溫度后，在冷模具中可以直接冷卻定型；并且可以在加入一定比例的低熔點PET纖維和丙綸后的棉纖維氈加熱到一定的溫度后與受熱后的EVA軟板、PP木粉板等材料受壓復合，這都是利用改性后的棉纖維中的“低熔點PET纖維和丙綸” 與EVA軟板、PP木粉板中的“LDPE、PP樹脂”在一定溫度可以熔合粘接的特性。本發明提供的改性棉纖維氈可以降低氣味，提高環保、降低成本。在加入一定比例的低熔點纖維后，成型、復合均勿需其他任何粘合劑或樹脂，無氣味、易成型、低成本、具有高粘結性。本發明改性后的棉纖維張可以制成剛性板材，運用于建筑、汽車等行業。本發明的有益效果在于(1)、通過改性現有傳統棉纖維氈，在棉纖維氈中混入一定比例的低熔點PET纖維或PP丙綸，將改性后的棉纖維氈在一定的溫度下加熱一定的時間后，放入常溫模具內通過冷模壓成型，不需要滲膠更不需要加入酚醛樹脂，這樣降低了材料成本；(2)、通過加入到棉纖維氈中低熔點PET纖維和PP丙綸，在一定的溫度下低熔點 PET纖維和PP丙綸熔融，與加熱后的EVA軟板粘接，并可在常溫模具內通過冷模壓成型，改性后棉纖維氈與EVA軟板的粘接強度得到極大的提高，通常軟板中含LDPE、EVA、EPDM等材料，而EVA和LDPE在在加熱到一定溫度熔融后與加熱后的改性后棉纖維氈中的處于熔融狀態的低熔點PET纖維和PP丙綸熔合粘接，冷卻后定型并得到良好的粘接強度；(3)、由于改性后的棉纖維氈，在加熱后冷模壓成型過程中沒有使用任何膠水，并無產生任何氣體，因此無任何氣味，且無VOC產生；0)、現有傳統棉纖維氈是疏松的棉氈，無法制成剛性板材，而通過改性加入一定比例的低熔點PET纖維或PP丙綸，并加熱冷模壓后可制得較高強度和硬度的剛性板材，可運用于建筑、汽車等行業。本發明很好地解決棉纖維氈不能塑化成型的缺點，使棉纖維氈具備良好的塑化成型性能，從而拓寬了棉纖維氈的使用范圍，尤其是汽車領域的使用；解決了棉纖維氈無法直接與可塑性軟板粘合的問題，從而使棉纖維氈勿需任何粘合劑即可與EVA等聲學重層材料粘合，并且粘合強度遠大于任何粘合劑，徹底杜絕因使用粘合劑而產生的氣味問題和VOC 問題，縮短生產工序，降低了生產成本，提高了生產率和產品質量。本發明使用的材料均可回收重復循環使用，無任何揮發物，屬環境友好型材料和使用工藝，材料及其使用工藝具備高環保性。
附圖1改性棉纖維氈的生產工藝流程圖附圖2實施例1制得的改性棉纖維氈的片狀平鋪照片附圖3實施例1制得的改性棉纖維氈的截面照片附圖4實施例1制得的隔音隔熱墊照片附圖5實施例2制得的隔音墊零件照片附圖6三種不同比例配方的吸音系數頻譜對比曲線圖附圖7三種不同比例配方的隔熱頻譜對比曲線圖
具體實施例方式
6
下面以具體實施例來對本發明做進一步說明，但本發明的保護范圍不限于此。實施例1 將20%棉纖維、40%低熔點PET纖維、40%聚丙烯纖維按比例混合，然后經過預開松、精開松、梳理、鋪網、預刺、復刺、整燙，再分切打包即制得所述改性棉纖維氈。將其用于制備隔音隔熱墊，改型棉纖維氈送至遠紅外加熱爐內，遠紅外熱風循環加熱，加熱溫度250°C，加熱時間30秒，然后送入模具內，受熱改性棉纖維在壓機的作用下模壓，并同時經模具冷卻(模具通冷卻水)后成型，制得隔音隔熱墊。產品既無污染且牢度又好。用聲學測試儀(8通道駐波管)測試其吸音性能，如附圖6中曲線1所示，用隔熱測溫儀測試其隔熱性能，如附圖7中曲線1所示，可見其吸音隔熱性能良好。實施例2將90%棉纖維、5%低熔點PET纖維、5%聚丙烯纖維按比例混合，然后經過開松、 精開松、梳理、鋪網、預刺、復刺、整燙，再分切打包即制得所述改性棉纖維氈。將其用于制備隔音墊零件，將改性棉纖維氈送至遠紅外加熱爐內，經遠紅外熱風循環加熱，加熱溫度200°C，加熱時間60秒，同時將EVA軟板(無錫多侖多橡塑有限公司) 也移入遠紅外加熱爐內，遠紅外熱風循環加熱，加熱溫度200°C，加熱時間20秒，將加熱后的EVA軟板送入模具，平攤在下模上，再將受熱后的改性棉纖維氈送入模具的上模和下模之間，并平鋪在受熱后的EVA軟板上，啟動壓機，在壓機的作用下模壓，并同時經模具冷卻 (模具通冷卻水)后成型，制成隔音墊零件。用聲學測試儀(8通道駐波管)測試其吸音性能，如附圖6中曲線2所示，用隔熱測溫儀測試其隔熱性能，如附圖7中曲線2所示，可見其吸音隔熱性能良好。并且產品強度好，易成型、工藝簡單。實施例3將50%棉纖維、30%低熔點PET纖維、20%聚丙烯纖維按比例混合，然后經過預開松、精開松、梳理、鋪網、預刺、復刺、整燙，再分切打包即制得所述改性棉纖維氈。將其用于制備隔音隔熱墊，將改性棉纖維氈送至遠紅外加熱爐內，經遠紅外熱風循環加熱，加熱溫度250°C，加熱時間30秒，同時將PP木粉板(江蘇忠紅機械有限公司) 也移入遠紅外加熱爐內，遠紅外熱風循環加熱，加熱溫度250°C，加熱時間30秒，將加熱后的PP木粉板送入模具，平攤在下模上，再將受熱后的改性棉纖維氈送入模具的上模和下模之間，并平鋪在受熱后的PP木粉板上，啟動壓機，在壓機的作用下模壓，并同時經模具冷卻 (模具通冷卻水)后成型，制成隔音隔熱墊。產品既無污染且牢度又好。用聲學測試儀(8 通道駐波管)測試其吸音性能，如附圖6中曲線3所示，用隔熱測溫儀測試其隔熱性能，如附圖7中曲線3所示，可見其吸音隔熱性能良好。
權利要求
1.一種改性棉纖維氈，其特征在于所述改型棉纖維氈由以下質量百分比的組分混合均勻制成棉纖維20% 90% ；低熔點PET纖維5% 40% ；聚丙烯纖維5% 40%。
2.如權利要求1所述的改型棉纖維氈，其特征在于所述低熔點PET纖維的熔點為 120 160°C。
3.如權利要求1所述的改性棉纖維氈，其特征在于所述改性棉纖維氈的制備方法為 將棉纖維、低熔點PET纖維、聚丙烯纖維按組分比例混合，然后經過預開松、精開松、梳理、 鋪網、預刺、復刺、整燙，再分切打包即制得所述改性棉纖維氈。
4.如權利要求1所述的改性棉纖維氈應用于制備隔音墊或剛性板材。
5.如權利要求4所述的應用，其特征在于所述應用采用改性棉纖維氈的加熱模壓成型方法，所述方法為改性棉纖維氈加熱至200 250°C，加熱30秒 60秒，然后模壓冷卻成型。
6.如權利要求3所述的應用，其特征在于所述應用采用改性棉纖維氈與EVA軟板、 PVC軟板、PP木粉板或含樹脂的麻纖維板復合粘接方法，所述方法為改性棉纖維氈加熱至 200 250°C，加熱30秒 60秒，然后與加熱至軟化的EVA軟板、PVC軟板、PP木粉板或含樹脂的麻纖維板平鋪疊放，經模壓冷卻成型。
全文摘要
本發明公開了一種改性棉纖維氈，所述改型棉纖維氈由以下質量百分比的組分混合均勻制成棉纖維20％～90％；低熔點PET纖維5％～40％；聚丙烯纖維5％～40％。并公開了所述改性棉纖維氈應用于制備隔音墊或剛性板材。本發明提供的改性棉纖維氈可以降低氣味，提高環保、降低成本。在加入一定比例的低熔點纖維后，成型、復合均勿需其他任何粘合劑或樹脂，無氣味、易成型、低成本、具有高粘結性。
文檔編號D04H1/42GK102182012SQ20111012079
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月10日 優先權日2011年5月10日
發明者葛日體 申請人:寧波蘭迪汽配工業有限公司