高強度多功能復合車用非織造材料聯(lián)合機生產(chǎn)工藝研究

張 瑜,李素英,付譯鋆,范立元,于樹發(fā),謝檸蔚

(1.南通大學 紡織服裝學院,江蘇 南通226019;2.江蘇迎陽無紡機械有限公司,江蘇 常熟215539)

0 引言

車用內(nèi)飾布分為機織車用內(nèi)飾布、編織車用內(nèi)飾布和非織造車用內(nèi)飾布三種[1],其中非織造車用內(nèi)飾布能夠選用不同的原料與工藝流程,通過纖維成網(wǎng)和固結方法制成;纖維排列呈三維結構,具有良好的延伸性和力學性能,能夠設計成具有廣泛結構特征與不同性能的織物;且生產(chǎn)成本低,價格便宜。進入21世紀以來,世界車用內(nèi)飾布產(chǎn)量已超過了15億m2,非織造車用內(nèi)飾布占全部車用內(nèi)飾布的比例達到70%左右[2-3]。由于非織造車用內(nèi)飾布是科技含量高、附加值高的產(chǎn)品,在世界范圍內(nèi)都具有很好的發(fā)展前景,且它的應用和推廣可以帶動非織造企業(yè)的技術提升和產(chǎn)品結構調(diào)整[4]。

我國車用內(nèi)飾布用量較大,但與國際先進水平相比國產(chǎn)車用內(nèi)飾布生產(chǎn)技術裝備及其產(chǎn)品質(zhì)量還有很大差距,存在著品質(zhì)不高、生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品性能穩(wěn)定性較差等問題。目前國內(nèi)外車用非織造材料聯(lián)合機都是通過采購各個生產(chǎn)商的單元機,由用戶根據(jù)生產(chǎn)工藝要求自行拼裝成聯(lián)合機。而且聯(lián)合機功能單一,產(chǎn)品調(diào)換度差,不能適應市場中多品種、小批量的需求現(xiàn)狀;如果需要多個品種,就要購置多條聯(lián)合機,不僅投資大,且聯(lián)合機閑置時間長造成資源浪費[5]。

本項目將多種生產(chǎn)車用非織造材料的工藝技術融合到一條聯(lián)合機中,滿足了多品種小批量的生產(chǎn)需要;且將原來的離線產(chǎn)品功能復合變?yōu)樵诰€復合,大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。將針刺車用內(nèi)飾布、纖維氈墊生產(chǎn)技術、針刺布與PP膜在線復合、纖維氈墊針刺布PP膜三層在線復合等多種產(chǎn)品工藝技術進行有機融合,可滿足多品種小批量生產(chǎn)需要。通過在線復合,能實現(xiàn)車用非織造材料的高強度、安全環(huán)保性要求,使聯(lián)合機適應多種纖維原料能生產(chǎn)更多品種的產(chǎn)品;對聯(lián)合機主要單元機進行了創(chuàng)新設計,以滿足多種規(guī)格的滌綸、丙綸、錦綸、特種纖維及混合纖維的生產(chǎn)需要,填補了國際市場上柔性針刺非織造車用內(nèi)飾布生產(chǎn)裝備的空白。這將有利于國內(nèi)外車用內(nèi)飾合成材料生產(chǎn)企業(yè)擴大生產(chǎn)規(guī)模并提高生產(chǎn)效益,有利于車用內(nèi)飾合成材料的質(zhì)量、產(chǎn)量與生產(chǎn)效率的顯著提高,有益于提升車用內(nèi)飾布產(chǎn)品的應用廣度和深度。

1 工藝路線

圖1為柔性車用內(nèi)飾材料針刺裝備整體路線示意圖,其工藝路線如下:

2 高強度多功能復合型車用非織造材料聯(lián)合機

2.1 單元機的組合匹配技術

隨著車用內(nèi)飾非織造產(chǎn)品應用領域的不斷擴大,對車用內(nèi)飾產(chǎn)品的品種、結構及功能性提出了新的要求,如針刺氈/纖維氈復合、針刺氈/針刺氈復合、針刺布/PP膜復合、纖維氈/針刺氈/PP膜復合產(chǎn)品。在單一生產(chǎn)線上只能完成不同結構產(chǎn)品(其他生產(chǎn)線加工而成)的離線功能復合,復合品種越多,單線裝備越多,勢必會增加購置成本、生產(chǎn)成本、用人成本及土地成本等。因此所開發(fā)的高強度多功能復合型車用非織造材料聯(lián)合機應集多種纖維混合、梳理、鋪網(wǎng)、針刺、撒粉、熱壓、熱風等工藝為一體,研發(fā)配備相關關鍵設備,使其最大限度地發(fā)揮一機多能、在線復合的特性,從而滿足多種功能車用非織造工藝的生產(chǎn)要求。

高強度多功能復合型車用非織造材料聯(lián)合機包括開包機、粗開松機、混棉機、配棉器、精開棉機、喂棉箱、自調(diào)勻整裝置、梳理機、鋪網(wǎng)機、過渡機構、預針刺機、針刺機、撒粉機、遠紅外烘箱、燙光機、水冷機、風冷機、收卷機、縱切機、橫切機等成套裝備,尤其是為了組合需要第二臺鋪網(wǎng)機及針刺機組進行架高處理,便于設備下方有網(wǎng)簾輸送。該套系統(tǒng)的基本組成如圖2所示。

圖2 高強度多功能復合型車用非織造材料聯(lián)合機

該聯(lián)合機的多功能主要是通過多種功能的單位設備實現(xiàn)的,主要實現(xiàn)設備如圖3所示。

圖3 聯(lián)合機調(diào)節(jié)系統(tǒng)

圖3 中5個關鍵部件均能單獨調(diào)整,若將每個設備安裝在聯(lián)合機中,則可按照不同工藝要求進行調(diào)整。

(1)梳理機 可實現(xiàn)速度的調(diào)節(jié),主要應對不同材質(zhì)、不同棉料不同疏密和不同生產(chǎn)效率要求的調(diào)整,對于長纖維可適當增加梳理速度,同時為了提高輸出速度和產(chǎn)量,設計安裝了雙道夫結構。

(2)鋪網(wǎng)機 屬成網(wǎng)的關鍵部件,為滿足不同厚度產(chǎn)品的需求,設計了上下兩鋪網(wǎng)口,同時鋪網(wǎng)速度可根據(jù)產(chǎn)品需求進行調(diào)整。

(3)過橋裝置 緊接鋪網(wǎng)機安裝,可實現(xiàn)三種位置調(diào)整,分別為上下過渡簾分別進入針刺和熱熔,上下簾同時進入針刺和上下同時進入熱熔,以此滿足不同產(chǎn)品的工藝需求。

(4)針刺機 根據(jù)產(chǎn)品需求分別對針刺密度、頻率、厚度等進行調(diào)整,以滿足不同厚薄產(chǎn)品的需求。

(5)遠紅外熱熔箱 它可為產(chǎn)品提供不同厚度、不同溫度的熱熔要求。

2.2 在線復合技術

為了提高車用非織造材料的強度等物理性能指標,拓寬內(nèi)飾材料的功能性,提高產(chǎn)品附加值,實現(xiàn)不同纖維原料、不同非織造結構材料的功能優(yōu)勢互補,保證產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性及外觀性能,本聯(lián)合機在針刺布、纖維氈墊單線產(chǎn)品加工的基礎上,通過系統(tǒng)設計與技術組合,將多種性能各異的針刺非織造材料通過熱熔、熱扎方法復合在一起,將原來多種產(chǎn)品的離線功能復合變?yōu)樵诰€復合,實現(xiàn)了針刺氈/纖維氈、針刺布/PP膜、纖維氈/針刺氈/PP膜、針刺氈/針刺氈的在線復合。

2.2.1 針刺氈+纖維氈墊在線熱熔復合

其工藝流程如下:

該復合產(chǎn)品由不同規(guī)格纖維分別制成緊密結構的針刺氈和蓬松結構的纖維氈墊,通過遠紅外熱熔烘箱實現(xiàn)在線復合,形成兩種不同緊密層次結構的復合材料如圖4所示,主要用于車用吸聲隔音性能材料等產(chǎn)品。

圖4 針刺氈+纖維氈墊熱熔復合車用材料

2.2.2 針刺氈與PP膜在線復合

該復合產(chǎn)品由不同規(guī)格纖維的針刺氈和PP膜疊層,通過燙光機熱軋實現(xiàn)在線復合,形成透氣防水功能的覆膜結構材料如圖5所示,主要用于車用發(fā)電機防滲漏材料等產(chǎn)品。

圖5 針刺氈與PP膜復合車用材料

2.2.3 纖維氈+針刺布+PP膜三層在線復合

其工藝流程如下:

該復合產(chǎn)品由不同規(guī)格纖維分別制成緊密結構的針刺氈和蓬松結構的纖維氈墊通過遠紅外烘箱實現(xiàn)在線復合,形成兩種不同緊密層次結構的復合材料;再針刺氈面和PP膜疊層,通過燙光機實現(xiàn)在線復合,形成透氣防水功能的覆膜結構材料如圖6所示,主要用于車用防滲、吸聲隔音性能材料等產(chǎn)品。

圖6 纖維氈+針刺布+PP膜在線復合車用材料

2.2.4 針刺布+撒粉+針刺布在線復合

該復合產(chǎn)品由不同規(guī)格纖維分別制成緊密結構的針刺氈,通過撒粉后疊層,再由遠紅外烘箱實現(xiàn)在線復合,燙光機熱軋?zhí)幚砗笮纬蓛煞N針刺結構組成的復合材料如圖7所示,主要用于車用頂棚和鋪墊材料等產(chǎn)品。

圖7 針刺布+撒粉+針刺布復合車用材料

2.3 適用多種纖維組合

為了滿足車用非織造材料的高強度、環(huán)保性要求,使聯(lián)合機適應多種纖維原料能生產(chǎn)更多的產(chǎn)品品種,對聯(lián)合機主要單元機進行了創(chuàng)新設計,可滿足多種規(guī)格的滌綸、丙綸、錦綸、特種纖維及混合纖維的生產(chǎn),適用纖度3～20 D,長度51 mm的各種規(guī)格纖維材料。

2.3.1 風管連接結構改造

為了不同規(guī)格原料輸送,專門設計一種風管連接結構,風管包括中空的圓筒形風管本體,風管本體在彼此連接的一端端部向外彎折形成有圓形翻邊;風管連接結構包括U形抱箍、密封條和卡位環(huán),U形抱箍包覆在彼此連接的相鄰兩風管本體的一對圓形翻邊外。其中U形抱箍兩側的一對側壁與一對圓形翻邊相貼合、頂壁與一對圓形翻邊之間設密封條,U形抱箍的一端設彎形鐵片、另一端設把手座,把手座上鉸接把手;該把手通過鐵絲與彎形鐵片連接,當U形抱箍處于抱緊狀態(tài)下,卡位環(huán)穿設并卡固在把手和把手座上。強度加強,不易變形,且不會產(chǎn)生掛棉現(xiàn)象,密封性能好;U形抱箍在鎖緊狀態(tài)下有自鎖功能,操作簡單,方便相鄰兩風管之間的連接與拆卸。

2.3.2 高效開包機研制

為了適應各種規(guī)格纖維,開包機箱體設有前置開包松解腔和纖維過渡腔,前置開包松解腔內(nèi)設有前置開包松解機構,箱體的頂部設前置開包松解動力傳動機構;輸送簾設在纖維過渡腔內(nèi),輸送簾的左端探入前置開包松解腔內(nèi),右端探入均棉腔內(nèi),在對應于進料腔及前置開包松解腔的下方位置設原棉傳送帶;原棉傳送帶的左端途經(jīng)箱體進料口對應于上料簾的右端下方,右端對應于輸送簾的左端上方。提高了均棉機構的均棉效率,有利于保護均棉機構。

2.3.3 簡易式凝棉器研制

在凝棉箱箱體上且位于凝棉箱箱體左箱壁上設左箱門腔,在凝棉箱箱體右箱壁上設右箱門腔;在對應于左箱門腔的位置設箱體腔進風量左調(diào)整機構,在對應于右箱門腔的位置設箱體腔進風量右調(diào)整機構?？捎稍诰€作業(yè)人員對進入到儲棉箱箱體腔內(nèi)的空氣量依需調(diào)整,確保對非織造纖維有優(yōu)異的氣、棉分離及除雜效果。

3 與國內(nèi)外同類機比較

本聯(lián)合機與國內(nèi)外同類機比較如表1所示。

表1 國內(nèi)外車用內(nèi)飾針刺非織造材料生產(chǎn)裝備比較表

從表1可見,本聯(lián)合機具有梳理速度、針刺速度快的特點,不僅高于國內(nèi)相關非織造機械企業(yè)的同類聯(lián)合機水平,而且還達到了國際知名企業(yè)的生產(chǎn)水平。本車用內(nèi)飾聯(lián)合機的生產(chǎn)能力達到了1 000 kg/h,生產(chǎn)效率達到了國際領先水平,與業(yè)內(nèi)同類型聯(lián)合機相比更加顯示出節(jié)能、高效的優(yōu)勢。

4 結語

本項目產(chǎn)品工藝研發(fā)有利于引導產(chǎn)業(yè)用紡織品汽車內(nèi)飾用非織造材料行業(yè)開展技術創(chuàng)新,促進企業(yè)結構調(diào)整和產(chǎn)業(yè)技術裝備升級,促使企業(yè)轉(zhuǎn)型升級,培育新的經(jīng)濟增長點,從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,具有良好的社會和經(jīng)濟效益前景。

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