一種複合材料成型用綠色透氣氈及其製備方法與流程
2023-05-18 11:23:01 2
本發明涉及複合材料成型輔材技術領域，具體為一種複合材料成型用綠色透氣氈及其製備方法。
背景技術：
複合材料熱壓罐成型技術由於其特殊的成型工藝，在航空航天等高性能先進複合材料結構件的製造中己獲得越來越廣泛的應用，經熱壓罐成型技術製造的複合材料具有力學性能優異、耐熱性好、樹脂含量均勻、內部結構緻密及內部質量優良等優點。透氣氈是其成型過程中必要的輔料，是固化時小分子氣體排出的通道，可保證複合材料固化過程中水汽及小分子氣體的充分排出。其在高溫高壓條件下的透氣性將嚴重影響複合材料製件性能的提升，所以高性能、低成本的透氣氈的研製成為極其迫切的任務。
目前，製備透氣氈的主要原料是聚酯短纖、尼龍短纖、芳綸短纖維等化學纖維，但存在高溫高壓環境下透氣性能不佳，使用後透氣氈回收再利用困難，汙染環境等問題。如專利CN103741373A公開了一種熱壓罐成型複合材料用耐高溫高壓高透氣性透氣氈及其製備方法，透氣氈採用的主要原料為聚酯短纖，改性聚酯短纖以及防掉毛短纖，成本高，不利於行業內提倡的低成本複合材料的發展，同時使用後的廢棄透氣氈存在回收困難的問題。
技術實現要素：
針對現有技術的不足之處，本發明的目的在於提供了一種複合材料成型用綠色透氣氈及其製備方法；
為實現上述目的，本發明的技術方案是：
採用天然麻纖維或天然麻纖維與化學纖維混雜，所述天然麻纖維與化學纖維的質量百分數分別為：天然麻纖維佔20％-100％；化學纖維佔0％-80％，通過纖維開松→梳理→纖維網鋪層→針刺→後修整工序製得新型綠色透氣氈。
所述天然麻纖維包括薴麻、落麻、黃麻、洋麻纖維等中的一種或幾種；所述化學纖維包括聚酯短纖、尼龍短纖、芳綸短纖維等中的一種或幾種。
所述透氣氈的參數是：厚度為1.5-7mm，克重為100-350g/m2，透氣率為350-3000L/m2·s，斷裂強力為3-350N，斷裂伸長率為20-110％。
製備複合材料成型用綠色透氣氈的方法如下：
所述的纖維開松是，首先分別對天然麻纖維和化學纖維進行單獨開松，然後再按照比例混合開松；
所述梳理工藝是，將混合開松的天然麻纖維和化學纖維送入到梳理機中梳理，經過梳理機中剝取輥、錫林、道夫的作用將混合纖維梳理成單層纖維網，梳理機的餵入頻率為1-30Hz，錫林轉動頻率為10-30Hz，道夫轉動頻率為5-25Hz；
所述纖維網鋪層工藝是，將梳理機梳理的單層纖維網按照使用要求經過鋪網機交叉摺疊成厚網，丁簾頻率為2-5Hz；
所述針刺工藝是，將交叉鋪成的纖維厚網依次送入預針刺機、主針刺機，經針刺作用固結成纖維氈，刺針植針密度為1000-5000枚/m；針刺頻率為400-500次/min；針刺深度為2-10mm；針刺遍數為1-3遍。
與現有技術相比，本發明的主要特點是：本發明採用天然麻纖維或天然麻纖維與化學纖維混雜，天然麻纖維與化學纖維的質量百分數為天然麻纖維佔20％-100％；化學纖維佔0％-80％，通過調整梳理機餵入頻率、針刺頻率、針刺深度、針刺遍數等工藝參數，使纖維之間固結，在透氣氈中呈三維的空間結構，保證透氣氈良好的力學性能和透氣性能，與目前使用的化學纖維相比尤其在高溫高壓下仍能保持良好的透氣性能。最終得到一種成型工藝良好，透氣性、力學性能等與常用的化學纖維透氣氈相近的麻纖維透氣氈，以替代化學纖維透氣氈。
本發明採用麻纖維替代常用的化學纖維，通過調整梳理、針刺等工藝製備的複合材料成型用綠色透氣氈與現有化學聚酯纖維透氣氈相比，斷裂強力提高約40％，透氣率提高約20％，高溫高壓透氣性能大大優於化學纖維透氣氈，而且成型工藝良好。該方法製備產品原材料綠色環保，製品廢棄後容易回收處理，同時原材料價格低廉，可有效降低複合材料製件加工的整體成本，有利於複合材料推廣應用。
具體實施方式：
下面給出本發明的具體實施例。這些實施例僅用於詳細具體說明本發明的技術方案，並不限制本申請權利要求保護的範圍。
一種複合材料成型用綠色透氣氈及其製備方法，主要特徵是採用麻纖維替代化學纖維，或麻纖維與化學纖維混雜製備複合材料成型用透氣氈，其製備步驟是：開松→梳理→纖維網鋪層→針刺→後修整；
其中：所述開松分為單獨開松和混合開松兩步，麻纖維和化學纖維經過單獨開松，然後再混合開松。
所述梳理是指：將混合開松的纖維送入到梳理機中梳理，經過梳理機中剝取輥、錫林、道夫等的作用將混合纖維梳理成網。其中，所述梳理機的餵入頻率為1-30Hz，錫林轉動頻率為10-30Hz，道夫轉動頻率為5-25Hz。
所述纖維網鋪層是指：將梳理機梳理的單層纖維網經過鋪網機交叉摺疊成厚網，鋪網寬度、鋪網層數按照使用要求可調。
所述針刺是指：將交叉鋪成的纖維網依次送入預針刺機、主針刺機等，經針刺作用固結成纖維氈。其中，所述刺針植針密度為1000-5000枚/m；針刺頻率為400-500次/min；針刺深度為2-10mm；針刺遍數為1-3遍。
所述後修整是指：將纖維氈進行切邊等修整，即可得到透氣氈。
所述麻纖維包括薴麻落麻、黃麻纖維、洋麻纖維等中的一種或幾種；所述化學纖維包括聚酯短纖、尼龍短纖、芳綸短纖維中的一種或幾種。其中麻纖維的重量百分比為20％-100％，化學纖維的重量百分比為0％-80％。
實施例1
一種複合材料成型用綠色透氣氈及其製備方法，其製備步驟是：
(1)取50g黃麻纖維與70g聚酯纖維分別進行一次開松，然後混合開松。
(2)將混合開松後的纖維餵入到梳理機中進行第一遍梳理，並得到定量為667g/m2的纖維網，隨後進行第二遍梳理，梳理機的餵入頻率為2.9Hz，錫林頻率為20.15Hz，道夫頻率為13.01Hz。
(3)第二遍梳理輸出的單層纖維網經過鋪網機交叉摺疊成厚網，丁簾頻率為3.87Hz。
(4)將交叉鋪成的纖維厚網依次送入牽伸機、預針刺機，經針刺作用固結成纖維氈。刺針植針密度為1750枚/m；針刺頻率為437刺/min；針刺深度為4mm；針刺遍數為1遍。
(5)將纖維氈進行切邊等修整，即可得到透氣氈。
經檢測，本實施例所得透氣氈的厚度為3.71mm，克重為126.00g/m2，透氣率為2792.00L/m2·s，斷裂強力為44.67N，斷裂伸長率為108.59％。
實施例2
一種複合材料成型用綠色透氣氈及其製備方法，其製備步驟是：
(1)取228g黃麻纖維與60g聚酯纖維分別進行一次開松，然後混合開松。
(2)將混合開松後的纖維餵入到梳理機中進行第一遍梳理，得到定量為1833g/m2的纖維網，隨後進行第二遍梳理。梳理機的餵入頻率為2.9Hz，錫林頻率為20.15Hz，道夫頻率為13.01Hz。
(3)第二遍梳理輸出的單層纖維網經過鋪網機交叉摺疊成厚網，丁簾頻率為4.5Hz。
(4)將交叉鋪成的纖維厚網依次送入牽伸機、預針刺機，經針刺作用固結成纖維氈。刺針植針密度為1750枚/m；針刺頻率為437刺/min；針刺深度為4mm；針刺遍數為1遍。
(5)將纖維氈進行切邊等修整，即可得到透氣氈。
經檢測，本實施例所得透氣氈的厚度為4.49mm，克重為328.00g/m2，透氣率為899.38L/m2·s，斷裂強力為165.74N，斷裂伸長率為71.36％。
實施例3
一種複合材料成型用綠色透氣氈及其製備方法，其製備步驟是：
(1)取78黃麻纖維與52g薴麻落麻纖維分別進行一次開松，然後混合開松。
(2)將混合開松後的纖維餵入到梳理機中進行第一遍梳理，並得到定量為690g/m2的纖維網，隨後進行第二遍梳理，梳理機的餵入頻率為3.0Hz，錫林頻率為20.15Hz，道夫頻率為13.01Hz。
(3)第二遍梳理輸出的單層纖維網經過鋪網機交叉摺疊成厚網，丁簾頻率為3Hz。
(4)將交叉鋪成的纖維厚網依次送入牽伸機、預針刺機，經針刺作用固結成纖維氈。刺針植針密度為1750枚/m；針刺頻率為437刺/min；針刺深度為4mm；針刺遍數為1遍。
(5)將纖維氈進行切邊等修整，即可得到透氣氈。
經檢測，本實施例所得透氣氈的厚度為2.58mm，克重為127.00g/m2，透氣率為1661.00L/m2·s，斷裂強力為4.93N，斷裂伸長率為40.15％。
應當理解的是，本發明的應用不限於上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。