本發(fā)明涉及復(fù)合材料成型輔材技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種復(fù)合材料成型用綠色透氣氈及其制備方法。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料熱壓罐成型技術(shù)由于其特殊的成型工藝，在航空航天等高性能先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的制造中己獲得越來越廣泛的應(yīng)用，經(jīng)熱壓罐成型技術(shù)制造的復(fù)合材料具有力學(xué)性能優(yōu)異、耐熱性好、樹脂含量均勻、內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密及內(nèi)部質(zhì)量優(yōu)良等優(yōu)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，可保證復(fù)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(yán)重影響復(fù)合材料制件性能的提升，所以高性能、低成本的透氣氈的研制成為極其迫切的任務(wù)。
目前，制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(xué)纖維，但存在高溫高壓環(huán)境下透氣性能不佳，使用后透氣氈回收再利用困難，污染環(huán)境等問題。如專利CN103741373A公開了一種熱壓罐成型復(fù)合材料用耐高溫高壓高透氣性透氣氈及其制備方法，透氣氈采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，不利于行業(yè)內(nèi)提倡的低成本復(fù)合材料的發(fā)展，同時使用后的廢棄透氣氈存在回收困難的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供了一種復(fù)合材料成型用綠色透氣氈及其制備方法；
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
采用天然麻纖維或天然麻纖維與化學(xué)纖維混雜，所述天然麻纖維與化學(xué)纖維的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為：天然麻纖維占20％-100％；化學(xué)纖維占0％-80％，通過纖維開松→梳理→纖維網(wǎng)鋪層→針刺→后修整工序制得新型綠色透氣氈。
所述天然麻纖維包括苧麻、落麻、黃麻、洋麻纖維等中的一種或幾種；所述化學(xué)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(shù)是：厚度為1.5-7mm，克重為100-350g/m2，透氣率為350-3000L/m2·s，斷裂強(qiáng)力為3-350N，斷裂伸長率為20-110％。
制備復(fù)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(xué)纖維進(jìn)行單獨開松，然后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(xué)纖維送入到梳理機(jī)中梳理，經(jīng)過梳理機(jī)中剝?nèi)≥?、錫林、道夫的作用將混合纖維梳理成單層纖維網(wǎng)，梳理機(jī)的喂入頻率為1-30Hz，錫林轉(zhuǎn)動頻率為10-30Hz，道夫轉(zhuǎn)動頻率為5-25Hz；
所述纖維網(wǎng)鋪層工藝是，將梳理機(jī)梳理的單層纖維網(wǎng)按照使用要求經(jīng)過鋪網(wǎng)機(jī)交叉折疊成厚網(wǎng)，丁簾頻率為2-5Hz；
所述針刺工藝是，將交叉鋪成的纖維厚網(wǎng)依次送入預(yù)針刺機(jī)、主針刺機(jī)，經(jīng)針刺作用固結(jié)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(shù)為1-3遍。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的主要特點是：本發(fā)明采用天然麻纖維或天然麻纖維與化學(xué)纖維混雜，天然麻纖維與化學(xué)纖維的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為天然麻纖維占20％-100％；化學(xué)纖維占0％-80％，通過調(diào)整梳理機(jī)喂入頻率、針刺頻率、針刺深度、針刺遍數(shù)等工藝參數(shù)，使纖維之間固結(jié)，在透氣氈中呈三維的空間結(jié)構(gòu)，保證透氣氈良好的力學(xué)性能和透氣性能，與目前使用的化學(xué)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(xué)性能等與常用的化學(xué)纖維透氣氈相近的麻纖維透氣氈，以替代化學(xué)纖維透氣氈。
本發(fā)明采用麻纖維替代常用的化學(xué)纖維，通過調(diào)整梳理、針刺等工藝制備的復(fù)合材料成型用綠色透氣氈與現(xiàn)有化學(xué)聚酯纖維透氣氈相比，斷裂強(qiáng)力提高約40％，透氣率提高約20％，高溫高壓透氣性能大大優(yōu)于化學(xué)纖維透氣氈，而且成型工藝良好。該方法制備產(chǎn)品原材料綠色環(huán)保，制品廢棄后容易回收處理，同時原材料價格低廉，可有效降低復(fù)合材料制件加工的整體成本，有利于復(fù)合材料推廣應(yīng)用。
具體實施方式：
下面給出本發(fā)明的具體實施例。這些實施例僅用于詳細(xì)具體說明本發(fā)明的技術(shù)方案，并不限制本申請權(quán)利要求保護(hù)的范圍。
一種復(fù)合材料成型用綠色透氣氈及其制備方法，主要特征是采用麻纖維替代化學(xué)纖維，或麻纖維與化學(xué)纖維混雜制備復(fù)合材料成型用透氣氈，其制備步驟是：開松→梳理→纖維網(wǎng)鋪層→針刺→后修整；
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(xué)纖維經(jīng)過單獨開松，然后再混合開松。
所述梳理是指：將混合開松的纖維送入到梳理機(jī)中梳理，經(jīng)過梳理機(jī)中剝?nèi)≥?、錫林、道夫等的作用將混合纖維梳理成網(wǎng)。其中，所述梳理機(jī)的喂入頻率為1-30Hz，錫林轉(zhuǎn)動頻率為10-30Hz，道夫轉(zhuǎn)動頻率為5-25Hz。
所述纖維網(wǎng)鋪層是指：將梳理機(jī)梳理的單層纖維網(wǎng)經(jīng)過鋪網(wǎng)機(jī)交叉折疊成厚網(wǎng)，鋪網(wǎng)寬度、鋪網(wǎng)層數(shù)按照使用要求可調(diào)。
所述針刺是指：將交叉鋪成的纖維網(wǎng)依次送入預(yù)針刺機(jī)、主針刺機(jī)等，經(jīng)針刺作用固結(jié)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(shù)為1-3遍。
所述后修整是指：將纖維氈進(jìn)行切邊等修整，即可得到透氣氈。
所述麻纖維包括苧麻落麻、黃麻纖維、洋麻纖維等中的一種或幾種；所述化學(xué)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(xué)纖維的重量百分比為0％-80％。
實施例1
一種復(fù)合材料成型用綠色透氣氈及其制備方法，其制備步驟是：
(1)取50g黃麻纖維與70g聚酯纖維分別進(jìn)行一次開松，然后混合開松。
(2)將混合開松后的纖維喂入到梳理機(jī)中進(jìn)行第一遍梳理，并得到定量為667g/m2的纖維網(wǎng)，隨后進(jìn)行第二遍梳理，梳理機(jī)的喂入頻率為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(wǎng)經(jīng)過鋪網(wǎng)機(jī)交叉折疊成厚網(wǎng)，丁簾頻率為3.87Hz。
(4)將交叉鋪成的纖維厚網(wǎng)依次送入牽伸機(jī)、預(yù)針刺機(jī)，經(jīng)針刺作用固結(jié)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(shù)為1遍。
(5)將纖維氈進(jìn)行切邊等修整，即可得到透氣氈。
經(jīng)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(qiáng)力為44.67N，斷裂伸長率為108.59％。
實施例2
一種復(fù)合材料成型用綠色透氣氈及其制備方法，其制備步驟是：
(1)取228g黃麻纖維與60g聚酯纖維分別進(jìn)行一次開松，然后混合開松。
(2)將混合開松后的纖維喂入到梳理機(jī)中進(jìn)行第一遍梳理，得到定量為1833g/m2的纖維網(wǎng)，隨后進(jìn)行第二遍梳理。梳理機(jī)的喂入頻率為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(wǎng)經(jīng)過鋪網(wǎng)機(jī)交叉折疊成厚網(wǎng)，丁簾頻率為4.5Hz。
(4)將交叉鋪成的纖維厚網(wǎng)依次送入牽伸機(jī)、預(yù)針刺機(jī)，經(jīng)針刺作用固結(jié)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(shù)為1遍。
(5)將纖維氈進(jìn)行切邊等修整，即可得到透氣氈。
經(jīng)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(qiáng)力為165.74N，斷裂伸長率為71.36％。
實施例3
一種復(fù)合材料成型用綠色透氣氈及其制備方法，其制備步驟是：
(1)取78黃麻纖維與52g苧麻落麻纖維分別進(jìn)行一次開松，然后混合開松。
(2)將混合開松后的纖維喂入到梳理機(jī)中進(jìn)行第一遍梳理，并得到定量為690g/m2的纖維網(wǎng)，隨后進(jìn)行第二遍梳理，梳理機(jī)的喂入頻率為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(wǎng)經(jīng)過鋪網(wǎng)機(jī)交叉折疊成厚網(wǎng)，丁簾頻率為3Hz。
(4)將交叉鋪成的纖維厚網(wǎng)依次送入牽伸機(jī)、預(yù)針刺機(jī)，經(jīng)針刺作用固結(jié)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(shù)為1遍。
(5)將纖維氈進(jìn)行切邊等修整，即可得到透氣氈。
經(jīng)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(qiáng)力為4.93N，斷裂伸長率為40.15％。
應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。