棉短绒在汽车内饰中的应用及专用生产线的初步研究

■　王泽武　胡之浩　孙亚楠

〔1郑州棉麻工程技术设计研究所，河南郑州450004〕〔2郑州人造金刚石及制品工程技术研究中心有限公司，河南郑州450001〕



棉短绒在汽车内饰中的应用及专用生产线的初步研究

■王泽武1胡之浩2孙亚楠2

〔1郑州棉麻工程技术设计研究所，河南郑州450004〕
〔2郑州人造金刚石及制品工程技术研究中心有限公司，河南郑州450001〕

我国汽车工业发展迅速，特别是家庭乘用车已经像冰箱、彩电一样走入普通百姓家。汽车内装饰也紧随着汽车工业的发展而不断进步。传统的低档次汽车内饰件原料主要为通用塑料（PP、PVC、ABS）及玻璃纤维复合材料，不能降解和回收再利用，废料对环境污染严重。近几年，汽车内饰材料逐步向绿色、环保、低碳、可回收、高档化方向发展。

一、汽车内饰应用及生产流程简介

（一）汽车内饰应用简介

相对应汽车的金属部件，汽车内饰一般称之为车用纺织品。由于车用纺织品内饰的质量直接对汽车的质量、性能、美观及车内人员的安全、健康、乘用舒适性都有直接的影响，因此汽车内饰在汽车生产中越来越被重视。常用的汽车内饰一般有：车顶棚、车门内侧模压板、隔音棉、轿车后部行李仓衬垫、座椅填充包裹物等。

我国汽车内饰的生产越来越多的采用了非织造布的工艺与技术，应用各种非织造布可满足汽车不同内饰部件的功能要求，也有利于减轻汽车自重及产品的回收再利用，采用非织造布用作汽车内饰材料是当前国际发展趋势。据统计，在一辆轿车上应用非织造布可达到20 m2～25 m2，总质量在20 kg以上。

（二）汽车内饰生产流程简介

目前家用车内饰的材料应用最广泛的是服装厂下脚料（图1）。服装厂下脚料价格低廉，具有纤维的主要特性。经初步强力开松、除杂、混合后打包，作为进入非织造生产线的原料备用（图2）。

图1　服装厂下脚料

图2　下脚料经强力开松后成为原料

经初步处理过的服装厂下脚料基本上被开松、打击成单线的状态，在打击中，纤维长度已经变得很短，一般小于30 mm，适用于非织造布的气流成网的工况。

汽车内饰用非织造布的生产流程一般如下：

1.针对布状较小克重产品一般流程为：圆盘抓棉机（2台）→预混棉机→大仓混棉机→豪猪开棉机→锯齿辊筒开棉机→气压棉箱喂棉机→气流成网机→多辊牵伸机→预压轧辊→轧辊→储布架→成卷机。

2.针对板状较大克重产品一般流程为（牵伸机以前的类似）：→多辊牵伸机→热风烘箱→冷却箱→分切机→模压定型→后处理。

在图3中的气流成网热轧生产线流程中，将先期开松、除杂、混合后的服装下脚料放入圆盘抓棉机1的货盘中，在货盘中可进行配包。圆盘抓棉机1均匀抓取纤维由输棉管路2通过风机6向后输送，通过气纤分离器4完成气体与纤维的分离，气体排出车间，纤维落入预混棉机5。预混棉机5对圆盘抓棉机1货盘中的纤维进行混合并初步开松清理。经初步混合开松清理的纤维经气纤分离器进入大仓混棉机9，大仓混棉机9对纤维进行进一步的混合并具有部分开松清理的功能，大仓混棉机9因有较大的储料空间，作为生产线的缓冲，可以向下游稳定持续的供料。经大仓混棉机9充分混合的物料经气纤分离器依次进入梳针辊筒开棉机10、锯齿辊筒开棉机11进行进一步的精细除杂、开松。精细除杂、开松后的纤维被风机送入气压喂棉机12中，在气压及喂棉机中的各罗拉作用下，气压喂棉机12稳定输出一定厚度的棉层。气压喂棉机12喂料的长片段及幅宽方向的均匀性，直接决定了气流成网后的纵横向CV值及纵横向强力比。由气压喂棉机12喂料均匀进入气流成网机13，成网后网随输送帘进入多辊牵伸机14，在这里，较厚的网面被包缠针布的多辊牵伸机14穿刺、压缩、牵伸，这样使网面具有了一定的强度，并提升了整个生产线的车速。牵伸后经轧辊15预压，进入多轧辊的轧车16，轧辊具有一定温度，在这个设定的温度下，混在纤维中的聚酯类粘合剂熔化与纤维粘接、轧压在一起。从轧车16出来后，形成布状。进入储布架17，在卷绕机18上成卷，形成产品，一般用作汽车衬垫、隔音棉等。图3中回花棉箱3是用来回收各机风运后气流中所含纤维的装置，所回收纤维重新回入生产线。桥式吸铁7在输棉管路2上多处配置，能将纤维中所含金属及时吸附，保护了下游设备的安全并减少发生火灾的隐患。轧机16中的轧辊也可根据需要用刻花辊，这样轧压出的“布”就具有所需花纹或商标。

1.圆盘抓棉机；2.输棉管路；3.回花棉箱；4.气纤分离器；5.预混棉机；6.输送风机；7.桥式吸铁；8.气纤分离器；9.大仓混棉机；10.梳针辊筒开棉机；11.锯齿辊筒开棉机；12.气压棉箱；13.气流成网机；14.牵伸机；15.预压机；16.热轧机（热风烘箱或热模压成型机）；17.储布架；18.成卷机（或分切机、后处理）图3　汽车内饰生产线流程示意图

同样的设备配置和原料，气流成网工艺的不同能衍生出各种差异很大的产品。在图3中的生产线中，根据不同的产品用途可调整原料的配比、开松除杂工艺、成网工艺，成网工艺中主要是调整成网的单位质量。例如：此生产线中将热轧机16更换成热风烘箱或热模压成型机，工艺成网较大的克重，在此工序可热模压成型成“板状”内饰件，如车顶棚、车门侧板等。

二、棉短绒概况及在汽车内饰中的应用探讨

（一）棉短绒简介

棉短绒是国防、纺织、化纤、造纸等轻、化工业的重要原料，是重要的战略物资。我国盛产棉花，如将轧花后的棉籽全部剥绒，所得短绒量相当于皮棉总产量的15%～20%，我国的棉短绒资源十分丰富。

（二）棉短绒在汽车内饰中的应用探讨

在汽车内饰中，不论是顶棚、门侧板还是减震垫、隔音棉等，普遍要求具有隔音的功能。内饰材料中包含的纤维品种越多，能阻挡的共振频率越多，也就是隔音效果越好。由于棉短绒的纤维细度、质量远远小于下脚料开松后的纱线，在气流成网中，首先凝聚在网帘上然后逐渐过渡成较粗的服装下脚料纤维，这时在成品的截面中形成了双层隔音结构，由于这两层的质量、密度、共振频率范围差异较大，在使用中能抑制住板的共振，起到了阻尼音频的作用，隔音效果远大于同样厚度单一材料的内饰。

汽车内饰具有一定的柔软性，能使人触感舒服，给人以汽车档次高的感觉。硬邦邦的内饰，给人以生冷的感觉，同时也给人第一印象是车的档次不高。加入棉短绒的汽车内饰，在气流成网中形成了双层隔音结构，使隔音效果好，同时棉短绒一侧的板面由于纤维细、一致性好，形成的板面柔软、有质感。这种内饰提升了乘员的舒适性，在遇到磕碰时能有效缓冲，对车内人员起到了保护作用。

我国棉短绒需方市场一直低迷，多年来造成大量积压，价格也连年下滑，是质优价廉的适合制造汽车内饰的材料。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类棉短绒都非常适于气流成网，利用原生产线稍加改动即可。

（三）以棉短绒为主要材料汽车内饰生产线探讨

服装下脚料与棉短绒的不同配比、不同生产工艺可衍生出不同的产品，如加大棉短绒比例的内饰，能很好的隔音、减震，适用于车内与人有接触的内饰；加大服装下脚料比例的内饰耐磨，适用于车后行李箱；纯短绒的非织造布可用于车内座椅的包覆布；纯服装下脚料的非织造布可用作车内座椅和其它地方的填充物。

图4与图3生产流程近似。笔者考虑到为适应服装下脚料与棉短绒不同配比的需求，将2台圆盘抓棉机更换成2到3台称量机1。圆盘抓棉机也能完成一定原料配比的功能，但精确度远不及含有电子称的称量机。利用称量机能精确控制短绒与服装下脚料、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类棉短绒之间、不同下脚料之间的精确配比。通过不同的配比和生产线工艺来得到所需的各种汽车内饰产品。在使用称量机后加装混棉帘子开棉机2，使各种物料充分混合均匀。

1.称量机；2.混棉帘子开棉机；3.回花棉箱；4.气纤分离器；5.预混棉机；6.输送风机图4　汽车内饰生产线流程示意图

三、结语

棉短绒是轧花企业最主要的副产品之一，由于其价格一直低迷，很多轧花企业剥毛棉籽的利润甚至弥补不了人工、电费的成本消耗。笔者认为，利用价格低廉的棉短绒与纺织下脚料，运用非织造布技术中的气流成网、贴膜、热轧等复合技术制作汽车内饰材料，不仅能大大拓展棉短绒的应用领域，提升棉短绒的附加值，而且能提升汽车内饰的品质，由此产生的经济及社会效益巨大。☆