汽车针刺地毯制造过程断裂伸长率控制分析

王益重

摘要：汽车针刺地毯生产率高，制造成本低，通过乳胶涂层、淋膜涂覆等加工工艺制成复合材料，但制造生产过程中，面料的断裂伸长率是一个重要指标。本文从针刺汽车地毯生产工艺流程实验研究入手，通过分析纤维原料对断裂伸长率的影响、开松混合工序对断裂伸长率的影响、梳理铺网工序对断裂伸长率的影响、针刺工序对断裂伸长率的影响、涂胶烘干工序对断裂伸长率的影响、淋膜复合工序对断裂伸长率的影响，提出了面料生产过程应对各工序控制地毯断裂伸长率加以控制，方可达到汽车内饰件复杂表面形状的设计要求。

关键词：经济；纺织；断裂伸长率；质量控制2013年，我国汽车工业发展态势持续强劲，全年汽车产销量突破了2000万辆台阶，产销量分别同比增长14.8%和13.9%，再创历史新高。随着中国汽车工业近几十年的发展，与之配套的针刺地毯行业得到了飞速发展。2013年国内与汽车配套的无纺材料需求达到40000万㎡，其中针刺地毯占50%以上。

汽车针刺地毯生产效率高，制造成本较低，通过与乳胶涂层、淋膜涂覆等加工工艺制成复合材料，具有良好的隔音、减震等功能，不仅可满足汽车主机厂性能设计要求，且具有深度模压成型，适合各种内饰件复杂表面形状的设计要求。汽车地毯(图1)成型过程工艺流程为：针刺复合地毯面料烘烤→模压成型→水切割→整理加工→包装。在汽车针刺地毯成型过程中，模压成型工艺过程是汽车地毯生产过程的重要工序，为满足汽车内饰件地毯复杂表面形状要求，必须进行深度模压成型。而满足深度模压成型过程，除烘烤温度、烘烤时间以及模压成型工艺参数调整外，则要求针刺地毯面料必须具有一定的纵横向断裂伸长率，否则在模压成型过程将会造成拉破现象，造成整片地毯报废，如图2所示。

汽车针刺地毯面料的纵横向断裂伸长率是一项重要的性能指标，对汽车针刺地毯面料的生产工艺过程进行控制分析是满足模压工艺过程重要保证。

1汽车针刺地毯面料的生产工艺流程

纤维原料选配→纤维原料开松混合工序→梳理铺网工序→预、主针刺工序→起绒针刺工序→涂胶烘干工序→淋膜复合工序→包装工序。

按照设计的配比要求，将纤维进行开松混合，均匀喂给梳理机进行梳理成网。根据汽车地毯设计的克重和幅宽要求，将纤维网均匀铺叠成一定层数和宽度，送入预针刺机进行针刺固结，经起绒针刺机起绒形成绒面纹理，制成地毯坯毯。汽车地毯的后整理可根据主机厂设计要求进行涂胶整理和涂膜整理（PE、PP、EVA、EPDM）。

2纵横向断裂伸长率对成型工序的影响

汽车地毯模压成型前，将地毯面料两边用针排夹子夹住，通过轨道链条送入烘箱烘烤，烘烤完成后，送到上下模具中间，上下模具合模过程，模具四周的压板和钢针控制住地毯后，夹住地毯面料两边的针排夹子松开，完成模压过程。在汽车针刺地毯成型过程中，面料横向伸长可通过地毯面料上胶或热定型过程中宽度预收缩或预留一定宽度的面料来控制调整，而在模压过程中纵向则做不到，满足模压纵向凹深必须靠地毯的纵向断裂伸长率达到要求，不同的车型因设计形状不同，对地毯面料的断裂伸长率要求不一样，一般横向≥40%，纵向≥50%。

3汽车针刺地毯面料各生产工序对断裂伸长率的影响分析

3.1 纤维原料对断裂伸长率的影响分析

为满足汽车内饰设计风格要求，汽车针刺地毯的颜色和纹理有不同的设计要求，需选配不同规格的纤维以满足设计要求。地毯纤维通过针刺固結后相互缠结而产品强度，因此纤维的细度、长度、卷曲数以及含油率等指标对汽车针刺地毯断裂伸长率有一定的影响，因汽车地毯的设计克重和纹理不同，其针刺工艺（针深、针密）不同，纤维原料指标对汽车针刺地毯断裂伸长率影响也有变化，一般纤维长度相对短一些、细度相对粗一些、含油率相对高一些，汽车针刺地毯断裂伸长率相对大一些。

3.2 开松混合工序对断裂伸长率的影响分析

开松混合工序的作用是将不同规格和颜色的纤维进行开松，同时将其混合均匀。纤维混合的均匀性对地毯的外观和单位克重均匀性影响较大。由于不同规格的纤维对汽车针刺地毯断裂伸长率有一定的影响，而地毯单位克重不同，同等状态下的地毯断裂伸长率有所变化，因此纤维混合的均匀性对汽车针刺地毯断裂伸长率有一定的影响；纤维开松混合效果越好，同等状态下地毯的断裂伸长率相对较好。

3.3 梳理铺网工序对断裂伸长率的影响分析

梳理铺网工序是汽车针刺地毯生产过程的关键工序之一，其作用原理是将开松混合后的小束状纤维，通过各分梳辊的充分梳理形成单纤维状的纤维网，单纤维分布方向呈与纤维网输出方向平行排列。纤维网通过交叉折叠铺网形成一定厚度和宽度的纤网层。纤网层的输出方向与梳理毛网成90度角（如图3所示）。对于无凝聚辊的单锡林单道夫梳理铺网设备生产的坯毯，其纤维排列呈横向排列趋向，坯毯纵向断裂伸长达到120%以上，横向断裂伸长达到80%以上。对于双锡林双道夫双凝聚辊的梳理机，凝聚辊一前一后安装在道夫前面（如图4所示），从道夫到凝聚罗拉1，再到凝聚罗拉2，速度依次降低，由此纤维从道夫转移到凝聚罗拉1再到凝聚罗拉2时受推挤作用，从而使纤维产生随机变向。最终输出纤网中纤维从单向排列转变为一定程度的杂乱排列。通过铺网机铺叠后棉网层中纤维纵横向趋向度减小，坯毯纵横向断裂伸长率差减小。道夫与凝聚辊1、凝聚辊1与凝聚辊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，通过试验检测验证，减小速比可提高坯毯纵向断裂伸长率，反之提高横向断裂伸长率。

3.4 针刺工序对断裂伸长率的影响分析

梳理铺网形成的纤网层均匀喂入到预针刺机，利用三角截面(或其它截面)棱边带倒钩的刺针对纤网进行反复穿刺。倒钩穿过纤网时，将纤网表面和局部里层纤维强迫刺入纤网内部。由于纤维之间的摩擦作用，原来蓬松的纤网被压缩。刺针退出纤网时，刺入的纤维束脱离倒钩而留在纤网中，这样，许多纤维束纠缠住纤网使其不能再恢复原来的蓬松状态。经过许多次的针刺，相当多的纤维束被刺入纤网，使纤网中纤维互相缠结，从而形成具有一定强力和厚度的预针刺坯毯。影响预针刺坯毯断裂伸长率的关键因素：坯毯克重、针刺密度、针刺深度。在坯毯克重一定的情况下，针刺密度相对大一些、针刺深度相对深一些，断裂伸长率相对变大，但当针刺密度、针刺深度超过一定值时，纤维缠结过紧，坯毯强力增大，但断裂伸长率会减小。再增加针刺密度、针刺深度时，纤维被刺断，坯毯断裂伸长率会显著降低。

3.5 涂胶烘干工序对断裂伸长率的影响分析

针刺坯毯完成后，根据汽车地毯设计要求，通常需进行涂胶整理，增加地毯质量，使地毯硬挺、厚实、平整。同时增加地毯的尺寸稳定性、坚固性和模压性，延长使用寿命。汽车地毯发泡上胶方法(如图5所示)，上胶量的大小对汽车地毯的断裂伸长率有较大的影响。上胶量大断裂伸长率相对减小，除此之外压力辊的压力大小是影响地毯断裂伸长率的主要指标，当压力辊压力加大时，乳胶渗透到地毯纤维底板中的乳胶越深，则地毯断裂伸长率越小，反之则大。实际生产中控制乳胶渗透到地毯纤维底板中30%～40%较为理想，地毯断裂伸长率可达到70%以上。

3.6 淋膜复合工序对断裂伸长率的影响分析

为增加或改善汽车地毯性能，往往会将热定型或涂胶后的针刺地毯面料与PE、PP、EVA、EPDM等塑性材料，通过挤出机淋膜涂层复合(如图6所示)，形成复合地毯材料。涂层后的汽车针刺地毯断裂伸长率大小除与涂层材料性能、涂层材料的单位克重有关外，淋膜加工过程中淋膜辊与橡胶压辊间距、橡胶压辊的压力以及淋膜过程中针刺地毯所受的纵向张力等因素影响较大。相同材质的涂层材料，涂层克重加大，复合材料的断裂伸长率减小，而涂层材料克重的大小是主机厂根据产品性能要求设计定义的，不能改变。因此通过淋膜涂层生产过程工艺调整来控制复合材料的断裂伸长率尤为重要。

⑴在淋膜过程中挤出机从模头模口挤出的涂层材料为热熔状态，温度大于120℃，通过橡胶压辊与针刺地毯复合过程中，涂层材料温度传导给地毯，淋膜后输出张力控制过大，会使地毯纵向意外牵伸，造成复合地毯纵向断裂伸长率减小。因此应适当控制淋膜涂层过程的纵向张力，减小地毯纵向牵伸率，满足地毯的纵向断裂伸长率。

⑵淋膜辊与橡胶压辊间距对复合地毯的断裂伸长率有较大影响。橡胶压辊的压力为0.65Mpa，使用毯面PET克重650g/㎡，上胶量100g/㎡的汽车地毯面料淋膜涂层450g/㎡PE，淋膜辊与橡胶压辊空载时隔距分别为0㎜,1㎜、2㎜时的断裂伸长率由此可见在复合压辊压力一定的情况下，放大复合辊间距，可增大复合地毯的断裂伸长率。但复合辊间距过大会影响地毯的复合牢度，应在保证地毯复合牢度的前提下，适当放大复合辊间距。

⑶橡胶压辊压力对地毯复合材料的断裂伸长率影响很大，在复合压辊间距一定的情况下，增大复合辊压力，地毯复合材料的断裂伸长率减小；减小复合辊压力，地毯复合材料的断裂伸长率变大。但复合辊压力过小会影响地毯的复合牢度，应在保证地毯复合牢度的前提下，适当减小复合辊压力。

4总结

汽车针刺地毯制造生产过程中，面料的断裂伸长率是一个重要指标，断裂伸长率小，地毯模压过程易拉破，造成报废，增加成本。因此面料生產过程应从各工序控制地毯的断裂伸长率：

⑴纤维的细度、长度、卷曲数以及含油率等指标对汽车针刺地毯断裂伸长率有一定的影响。纤维长度相对短一些、细度相对粗一些、含油率相对高一些，汽车针刺地毯断裂伸长率相对大一些。

⑵纤维混合的均匀性对汽车针刺地毯断裂伸长率有一定的影响；纤维开松混合效果越好，同等状态下地毯的断裂伸长率相对较好。

⑶对于无凝聚辊的单锡林单道夫梳理铺网设备生产的坯毯纵向断裂伸长率较大；对于双锡林双道夫双凝聚辊的梳理机，可通过控制道夫与凝聚辊的速比来调整坯毯的断裂伸长率，减小速比可提高坯毯纵向断裂伸长率，反之提高横向断裂伸长率。

⑷在坯毯克重一定的情况下，针刺密度相对大一些、针刺深度相对深一些，断裂伸长率变大，但当针刺密度、针刺深度超过一定值时，纤维缠结过紧，坯毯强力增大，但断裂伸长率会减小。再增加针刺密度、针刺深度时，纤维被刺断，坯毯断裂伸长率会显著降低。

⑸涂胶压力辊的压力大小是影响地毯断裂伸长率的主要指标，当压力辊压力加大时，乳胶渗透到地毯纤维底板中的乳胶越深，则地毯断裂伸长率越小，应适当控制减小压力辊压力。

⑹淋膜复合过程应控制减小地毯纵向张力，适当增加淋膜辊与橡胶压辊间距，适当减小复合辊压力。

[参考文献]

[1]冯学本.针刺法非织造布工艺技术与质量控制[M].北京：中国纺织出版社，2008.

[2]沈志明,胡杰,陈忠宽,等.新型非织造布技术[M].北京：中国纺织出版社，1998.

[3]马建伟,陈韶娟,等.非织造布技术概论(第2版)[M].北京：中国纺织出版社，2008.