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(chǎn)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(fù)合材料，但制造生產(chǎn)過程中，面料的斷裂伸長率是一個重要指標(biāo)。本文從針刺汽車地毯生產(chǎn)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?qū)嗔焉扉L率的影響、梳理鋪網(wǎng)工序?qū)嗔焉扉L率的影響、針刺工序?qū)嗔焉扉L率的影響、涂膠烘干工序?qū)嗔焉扉L率的影響、淋膜復(fù)合工序?qū)嗔焉扉L率的影響，提出了面料生產(chǎn)過程應(yīng)對各工序控制地毯斷裂伸長率加以控制，方可達(dá)到汽車內(nèi)飾件復(fù)雜表面形狀的設(shè)計要求。

關(guān)鍵詞：經(jīng)濟；紡織；斷裂伸長率；質(zhì)量控制2013年，我國汽車工業(yè)發(fā)展態(tài)勢持續(xù)強勁，全年汽車產(chǎn)銷量突破了2000萬輛臺階，產(chǎn)銷量分別同比增長14.8%和13.9%，再創(chuàng)歷史新高。隨著中國汽車工業(yè)近幾十年的發(fā)展，與之配套的針刺地毯行業(yè)得到了飛速發(fā)展。2013年國內(nèi)與汽車配套的無紡材料需求達(dá)到40000萬㎡，其中針刺地毯占50%以上。

汽車針刺地毯生產(chǎn)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(fù)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(shè)計要求，且具有深度模壓成型，適合各種內(nèi)飾件復(fù)雜表面形狀的設(shè)計要求。汽車地毯(圖1)成型過程工藝流程為：針刺復(fù)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(chǎn)過程的重要工序，為滿足汽車內(nèi)飾件地毯復(fù)雜表面形狀要求，必須進(jìn)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(shù)調(diào)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(xiàn)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(biāo)，對汽車針刺地毯面料的生產(chǎn)工藝過程進(jìn)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(chǎn)工藝流程

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

按照設(shè)計的配比要求，將纖維進(jìn)行開松混合，均勻喂給梳理機進(jìn)行梳理成網(wǎng)。根據(jù)汽車地毯設(shè)計的克重和幅寬要求，將纖維網(wǎng)均勻鋪疊成一定層數(shù)和寬度，送入預(yù)針刺機進(jìn)行針刺固結(jié)，經(jīng)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(jù)主機廠設(shè)計要求進(jìn)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(yù)收縮或預(yù)留一定寬度的面料來控制調(diào)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(dá)到要求，不同的車型因設(shè)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(chǎn)工序?qū)嗔焉扉L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(nèi)飾設(shè)計風(fēng)格要求，汽車針刺地毯的顏色和紋理有不同的設(shè)計要求，需選配不同規(guī)格的纖維以滿足設(shè)計要求。地毯纖維通過針刺固結(jié)后相互纏結(jié)而產(chǎn)品強度，因此纖維的細(xì)度、長度、卷曲數(shù)以及含油率等指標(biāo)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(shè)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(biāo)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(xì)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?qū)嗔焉扉L率的影響分析

開松混合工序的作用是將不同規(guī)格和顏色的纖維進(jìn)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(guī)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(tài)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(tài)下地毯的斷裂伸長率相對較好。

3.3 梳理鋪網(wǎng)工序?qū)嗔焉扉L率的影響分析

梳理鋪網(wǎng)工序是汽車針刺地毯生產(chǎn)過程的關(guān)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(wǎng)，單纖維分布方向呈與纖維網(wǎng)輸出方向平行排列。纖維網(wǎng)通過交叉折疊鋪網(wǎng)形成一定厚度和寬度的纖網(wǎng)層。纖網(wǎng)層的輸出方向與梳理毛網(wǎng)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(wǎng)設(shè)備生產(chǎn)的坯毯，其纖維排列呈橫向排列趨向，坯毯縱向斷裂伸長達(dá)到120%以上，橫向斷裂伸長達(dá)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(zhuǎn)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(chǎn)生隨機變向。最終輸出纖網(wǎng)中纖維從單向排列轉(zhuǎn)變?yōu)橐欢ǔ潭鹊碾s亂排列。通過鋪網(wǎng)機鋪疊后棉網(wǎng)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?qū)嗔焉扉L率的影響分析

梳理鋪網(wǎng)形成的纖網(wǎng)層均勻喂入到預(yù)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(wǎng)進(jìn)行反復(fù)穿刺。倒鉤穿過纖網(wǎng)時，將纖網(wǎng)表面和局部里層纖維強迫刺入纖網(wǎng)內(nèi)部。由于纖維之間的摩擦作用，原來蓬松的纖網(wǎng)被壓縮。刺針退出纖網(wǎng)時，刺入的纖維束脫離倒鉤而留在纖網(wǎng)中，這樣，許多纖維束糾纏住纖網(wǎng)使其不能再恢復(fù)原來的蓬松狀態(tài)。經(jīng)過許多次的針刺，相當(dāng)多的纖維束被刺入纖網(wǎng)，使纖網(wǎng)中纖維互相纏結(jié)，從而形成具有一定強力和厚度的預(yù)針刺坯毯。影響預(yù)針刺坯毯斷裂伸長率的關(guān)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(dāng)針刺密度、針刺深度超過一定值時，纖維纏結(jié)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?qū)嗔焉扉L率的影響分析

針刺坯毯完成后，根據(jù)汽車地毯設(shè)計要求，通常需進(jìn)行涂膠整理，增加地毯質(zhì)量，使地毯硬挺、厚實、平整。同時增加地毯的尺寸穩(wěn)定性、堅固性和模壓性，延長使用壽命。汽車地毯發(fā)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(biāo)，當(dāng)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(chǎn)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(dá)到70%以上。

3.6 淋膜復(fù)合工序?qū)嗔焉扉L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(fù)合(如圖6所示)，形成復(fù)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(guān)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(zhì)的涂層材料，涂層克重加大，復(fù)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(jù)產(chǎn)品性能要求設(shè)計定義的，不能改變。因此通過淋膜涂層生產(chǎn)過程工藝調(diào)整來控制復(fù)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?？跀D出的涂層材料為熱熔狀態(tài)，溫度大于120℃，通過橡膠壓輥與針刺地毯復(fù)合過程中，涂層材料溫度傳導(dǎo)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(fù)合地毯縱向斷裂伸長率減小。因此應(yīng)適當(dāng)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(fù)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(fù)合壓輥壓力一定的情況下，放大復(fù)合輥間距，可增大復(fù)合地毯的斷裂伸長率。但復(fù)合輥間距過大會影響地毯的復(fù)合牢度，應(yīng)在保證地毯復(fù)合牢度的前提下，適當(dāng)放大復(fù)合輥間距。

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

4總結(jié)

汽車針刺地毯制造生產(chǎn)過程中，面料的斷裂伸長率是一個重要指標(biāo)，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(chǎn)過程應(yīng)從各工序控制地毯的斷裂伸長率：

⑴纖維的細(xì)度、長度、卷曲數(shù)以及含油率等指標(biāo)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(xì)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(tài)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(wǎng)設(shè)備生產(chǎn)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(diào)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(dāng)針刺密度、針刺深度超過一定值時，纖維纏結(jié)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(biāo)，當(dāng)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(yīng)適當(dāng)控制減小壓力輥壓力。

⑹淋膜復(fù)合過程應(yīng)控制減小地毯縱向張力，適當(dāng)增加淋膜輥與橡膠壓輥間距，適當(dāng)減小復(fù)合輥壓力。

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