汽車針刺地毯制造過程斷裂伸長率控制分析

王益重

摘要：汽車針刺地毯生產率高，制造成本低，通過乳膠涂層、淋膜涂覆等加工工藝制成復合材料，但制造生產過程中，面料的斷裂伸長率是一個重要指標。本文從針刺汽車地毯生產工藝流程實驗研究入手，通過分析纖維原料對斷裂伸長率的影響、開松混合工序對斷裂伸長率的影響、梳理鋪網工序對斷裂伸長率的影響、針刺工序對斷裂伸長率的影響、涂膠烘干工序對斷裂伸長率的影響、淋膜復合工序對斷裂伸長率的影響，提出了面料生產過程應對各工序控制地毯斷裂伸長率加以控制，方可達到汽車內飾件復雜表面形狀的設計要求。

關鍵詞：經濟；紡織；斷裂伸長率；質量控制2013年，我國汽車工業發展態勢持續強勁，全年汽車產銷量突破了2000萬輛臺階，產銷量分別同比增長14.8%和13.9%，再創歷史新高。隨著中國汽車工業近幾十年的發展，與之配套的針刺地毯行業得到了飛速發展。2013年國內與汽車配套的無紡材料需求達到40000萬㎡，其中針刺地毯占50%以上。

汽車針刺地毯生產效率高，制造成本較低，通過與乳膠涂層、淋膜涂覆等加工工藝制成復合材料，具有良好的隔音、減震等功能，不僅可滿足汽車主機廠性能設計要求，且具有深度模壓成型，適合各種內飾件復雜表面形狀的設計要求。汽車地毯(圖1)成型過程工藝流程為：針刺復合地毯面料烘烤→模壓成型→水切割→整理加工→包裝。在汽車針刺地毯成型過程中，模壓成型工藝過程是汽車地毯生產過程的重要工序，為滿足汽車內飾件地毯復雜表面形狀要求，必須進行深度模壓成型。而滿足深度模壓成型過程，除烘烤溫度、烘烤時間以及模壓成型工藝參數調整外，則要求針刺地毯面料必須具有一定的縱橫向斷裂伸長率，否則在模壓成型過程將會造成拉破現象，造成整片地毯報廢，如圖2所示。

汽車針刺地毯面料的縱橫向斷裂伸長率是一項重要的性能指標，對汽車針刺地毯面料的生產工藝過程進行控制分析是滿足模壓工藝過程重要保證。

1汽車針刺地毯面料的生產工藝流程

纖維原料選配→纖維原料開松混合工序→梳理鋪網工序→預、主針刺工序→起絨針刺工序→涂膠烘干工序→淋膜復合工序→包裝工序。

按照設計的配比要求，將纖維進行開松混合，均勻喂給梳理機進行梳理成網。根據汽車地毯設計的克重和幅寬要求，將纖維網均勻鋪疊成一定層數和寬度，送入預針刺機進行針刺固結，經起絨針刺機起絨形成絨面紋理，制成地毯坯毯。汽車地毯的后整理可根據主機廠設計要求進行涂膠整理和涂膜整理（PE、PP、EVA、EPDM）。

2縱橫向斷裂伸長率對成型工序的影響

汽車地毯模壓成型前，將地毯面料兩邊用針排夾子夾住，通過軌道鏈條送入烘箱烘烤，烘烤完成后，送到上下模具中間，上下模具合模過程，模具四周的壓板和鋼針控制住地毯后，夾住地毯面料兩邊的針排夾子松開，完成模壓過程。在汽車針刺地毯成型過程中，面料橫向伸長可通過地毯面料上膠或熱定型過程中寬度預收縮或預留一定寬度的面料來控制調整，而在模壓過程中縱向則做不到，滿足模壓縱向凹深必須靠地毯的縱向斷裂伸長率達到要求，不同的車型因設計形狀不同，對地毯面料的斷裂伸長率要求不一樣，一般橫向≥40%，縱向≥50%。

3汽車針刺地毯面料各生產工序對斷裂伸長率的影響分析

3.1 纖維原料對斷裂伸長率的影響分析

為滿足汽車內飾設計風格要求，汽車針刺地毯的顏色和紋理有不同的設計要求，需選配不同規格的纖維以滿足設計要求。地毯纖維通過針刺固結后相互纏結而產品強度，因此纖維的細度、長度、卷曲數以及含油率等指標對汽車針刺地毯斷裂伸長率有一定的影響，因汽車地毯的設計克重和紋理不同，其針刺工藝（針深、針密）不同，纖維原料指標對汽車針刺地毯斷裂伸長率影響也有變化，一般纖維長度相對短一些、細度相對粗一些、含油率相對高一些，汽車針刺地毯斷裂伸長率相對大一些。

3.2 開松混合工序對斷裂伸長率的影響分析

開松混合工序的作用是將不同規格和顏色的纖維進行開松，同時將其混合均勻。纖維混合的均勻性對地毯的外觀和單位克重均勻性影響較大。由于不同規格的纖維對汽車針刺地毯斷裂伸長率有一定的影響，而地毯單位克重不同，同等狀態下的地毯斷裂伸長率有所變化，因此纖維混合的均勻性對汽車針刺地毯斷裂伸長率有一定的影響；纖維開松混合效果越好，同等狀態下地毯的斷裂伸長率相對較好。

3.3 梳理鋪網工序對斷裂伸長率的影響分析

梳理鋪網工序是汽車針刺地毯生產過程的關鍵工序之一，其作用原理是將開松混合后的小束狀纖維，通過各分梳輥的充分梳理形成單纖維狀的纖維網，單纖維分布方向呈與纖維網輸出方向平行排列。纖維網通過交叉折疊鋪網形成一定厚度和寬度的纖網層。纖網層的輸出方向與梳理毛網成90度角（如圖3所示）。對于無凝聚輥的單錫林單道夫梳理鋪網設備生產的坯毯，其纖維排列呈橫向排列趨向，坯毯縱向斷裂伸長達到120%以上，橫向斷裂伸長達到80%以上。對于雙錫林雙道夫雙凝聚輥的梳理機，凝聚輥一前一后安裝在道夫前面（如圖4所示），從道夫到凝聚羅拉1，再到凝聚羅拉2，速度依次降低，由此纖維從道夫轉移到凝聚羅拉1再到凝聚羅拉2時受推擠作用，從而使纖維產生隨機變向。最終輸出纖網中纖維從單向排列轉變為一定程度的雜亂排列。通過鋪網機鋪疊后棉網層中纖維縱橫向趨向度減小，坯毯縱橫向斷裂伸長率差減小。道夫與凝聚輥1、凝聚輥1與凝聚輥2速比控制：V道夫:V1凝聚=2:1~1.75:1、V1凝聚:V2凝聚=1.5~1，通過試驗檢測驗證，減小速比可提高坯毯縱向斷裂伸長率，反之提高橫向斷裂伸長率。

3.4 針刺工序對斷裂伸長率的影響分析

梳理鋪網形成的纖網層均勻喂入到預針刺機，利用三角截面(或其它截面)棱邊帶倒鉤的刺針對纖網進行反復穿刺。倒鉤穿過纖網時，將纖網表面和局部里層纖維強迫刺入纖網內部。由于纖維之間的摩擦作用，原來蓬松的纖網被壓縮。刺針退出纖網時，刺入的纖維束脫離倒鉤而留在纖網中，這樣，許多纖維束糾纏住纖網使其不能再恢復原來的蓬松狀態。經過許多次的針刺，相當多的纖維束被刺入纖網，使纖網中纖維互相纏結，從而形成具有一定強力和厚度的預針刺坯毯。影響預針刺坯毯斷裂伸長率的關鍵因素：坯毯克重、針刺密度、針刺深度。在坯毯克重一定的情況下，針刺密度相對大一些、針刺深度相對深一些，斷裂伸長率相對變大，但當針刺密度、針刺深度超過一定值時，纖維纏結過緊，坯毯強力增大，但斷裂伸長率會減小。再增加針刺密度、針刺深度時，纖維被刺斷，坯毯斷裂伸長率會顯著降低。

3.5 涂膠烘干工序對斷裂伸長率的影響分析

針刺坯毯完成后，根據汽車地毯設計要求，通常需進行涂膠整理，增加地毯質量，使地毯硬挺、厚實、平整。同時增加地毯的尺寸穩定性、堅固性和模壓性，延長使用壽命。汽車地毯發泡上膠方法(如圖5所示)，上膠量的大小對汽車地毯的斷裂伸長率有較大的影響。上膠量大斷裂伸長率相對減小，除此之外壓力輥的壓力大小是影響地毯斷裂伸長率的主要指標，當壓力輥壓力加大時，乳膠滲透到地毯纖維底板中的乳膠越深，則地毯斷裂伸長率越小，反之則大。實際生產中控制乳膠滲透到地毯纖維底板中30%～40%較為理想，地毯斷裂伸長率可達到70%以上。

3.6 淋膜復合工序對斷裂伸長率的影響分析

為增加或改善汽車地毯性能，往往會將熱定型或涂膠后的針刺地毯面料與PE、PP、EVA、EPDM等塑性材料，通過擠出機淋膜涂層復合(如圖6所示)，形成復合地毯材料。涂層后的汽車針刺地毯斷裂伸長率大小除與涂層材料性能、涂層材料的單位克重有關外，淋膜加工過程中淋膜輥與橡膠壓輥間距、橡膠壓輥的壓力以及淋膜過程中針刺地毯所受的縱向張力等因素影響較大。相同材質的涂層材料，涂層克重加大，復合材料的斷裂伸長率減小，而涂層材料克重的大小是主機廠根據產品性能要求設計定義的，不能改變。因此通過淋膜涂層生產過程工藝調整來控制復合材料的斷裂伸長率尤為重要。

⑴在淋膜過程中擠出機從模頭模口擠出的涂層材料為熱熔狀態，溫度大于120℃，通過橡膠壓輥與針刺地毯復合過程中，涂層材料溫度傳導給地毯，淋膜后輸出張力控制過大，會使地毯縱向意外牽伸，造成復合地毯縱向斷裂伸長率減小。因此應適當控制淋膜涂層過程的縱向張力，減小地毯縱向牽伸率，滿足地毯的縱向斷裂伸長率。

⑵淋膜輥與橡膠壓輥間距對復合地毯的斷裂伸長率有較大影響。橡膠壓輥的壓力為0.65Mpa，使用毯面PET克重650g/㎡，上膠量100g/㎡的汽車地毯面料淋膜涂層450g/㎡PE，淋膜輥與橡膠壓輥空載時隔距分別為0㎜,1㎜、2㎜時的斷裂伸長率由此可見在復合壓輥壓力一定的情況下，放大復合輥間距，可增大復合地毯的斷裂伸長率。但復合輥間距過大會影響地毯的復合牢度，應在保證地毯復合牢度的前提下，適當放大復合輥間距。

⑶橡膠壓輥壓力對地毯復合材料的斷裂伸長率影響很大，在復合壓輥間距一定的情況下，增大復合輥壓力，地毯復合材料的斷裂伸長率減小；減小復合輥壓力，地毯復合材料的斷裂伸長率變大。但復合輥壓力過小會影響地毯的復合牢度，應在保證地毯復合牢度的前提下，適當減小復合輥壓力。

4總結

汽車針刺地毯制造生產過程中，面料的斷裂伸長率是一個重要指標，斷裂伸長率小，地毯模壓過程易拉破，造成報廢，增加成本。因此面料生產過程應從各工序控制地毯的斷裂伸長率：

⑴纖維的細度、長度、卷曲數以及含油率等指標對汽車針刺地毯斷裂伸長率有一定的影響。纖維長度相對短一些、細度相對粗一些、含油率相對高一些，汽車針刺地毯斷裂伸長率相對大一些。

⑵纖維混合的均勻性對汽車針刺地毯斷裂伸長率有一定的影響；纖維開松混合效果越好，同等狀態下地毯的斷裂伸長率相對較好。

⑶對于無凝聚輥的單錫林單道夫梳理鋪網設備生產的坯毯縱向斷裂伸長率較大；對于雙錫林雙道夫雙凝聚輥的梳理機，可通過控制道夫與凝聚輥的速比來調整坯毯的斷裂伸長率，減小速比可提高坯毯縱向斷裂伸長率，反之提高橫向斷裂伸長率。

⑷在坯毯克重一定的情況下，針刺密度相對大一些、針刺深度相對深一些，斷裂伸長率變大，但當針刺密度、針刺深度超過一定值時，纖維纏結過緊，坯毯強力增大，但斷裂伸長率會減小。再增加針刺密度、針刺深度時，纖維被刺斷，坯毯斷裂伸長率會顯著降低。

⑸涂膠壓力輥的壓力大小是影響地毯斷裂伸長率的主要指標，當壓力輥壓力加大時，乳膠滲透到地毯纖維底板中的乳膠越深，則地毯斷裂伸長率越小，應適當控制減小壓力輥壓力。

⑹淋膜復合過程應控制減小地毯縱向張力，適當增加淋膜輥與橡膠壓輥間距，適當減小復合輥壓力。

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