本發(fā)明涉及一種纖維針刺氈的制備方法，尤其是一種新型超高密度纖維針刺氈的制備方法，屬于纖維集合體技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

針刺技術(shù)源于紡織工業(yè)的短切纖維制氈工藝，是通過刺針對網(wǎng)胎和基布（長纖維織物）進行接力針刺，從而得到準(zhǔn)三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)織物的一種復(fù)合材料預(yù)制體成型技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)無一例外到要用到網(wǎng)胎作為Z向連接用纖維源頭，制備的針刺氈密度低滿足保溫隔熱需求，在高溫隔熱領(lǐng)域已批量應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)使用短纖維經(jīng)過氣流或梳理成網(wǎng)先制成網(wǎng)胎，再把網(wǎng)胎與二維布疊層針刺制造出針刺氈。其網(wǎng)胎的制備采用短切纖維，該纖維在梳理或氣流成網(wǎng)過程中易損傷，強度下降，且網(wǎng)胎的均勻性相比平面織物要差，網(wǎng)胎具有的蓬松特性使其在相同重量下比平面織物厚度要高三倍，就此說明要制備超高密度針刺氈，不能使用厚度上未經(jīng)壓縮的網(wǎng)胎等蓬松類織物。由于網(wǎng)胎厚度方向蓬松，在相同厚度下比平面織物的層數(shù)要少，另相鄰層的網(wǎng)胎在針刺過程變形不一致，會出現(xiàn)收縮各異的情況使得針刺氈上、下層不平整，要平整就需進行裁切，損耗增加?，F(xiàn)有針刺氈技術(shù)網(wǎng)胎在首次針刺時基本就已固定，后續(xù)針刺基本不會再產(chǎn)生Z向纖維，反復(fù)針刺反而會把纖維刺爛，使其X-Y向面內(nèi)性能下降，因此現(xiàn)有技術(shù)只能用于制備低密度針刺氈用于保溫隔熱領(lǐng)域。

中國專利公告號CN1255600C，公告日是2006年5月10日，名稱為‘一種可針刺無紡織物及準(zhǔn)三維預(yù)制件’中公開了一種由聚丙烯晴基碳纖維預(yù)制薄層無紡織物及編織布，以及經(jīng)多重交替疊層針刺形成的準(zhǔn)三維預(yù)制件，克服了已有采用長條碳纖維前體聚丙烯晴基預(yù)氧纖維（OPF）為主疊層針刺預(yù)制件的缺陷，不足之處是采用該工藝無法制備出超高密度針刺氈預(yù)制件。中國專利公告號CN103668779A，公告日是2014年3月26日，名稱為‘一種碳化硅纖維針刺氈及其制備方法’中公開了一種碳化硅纖維針刺氈及其制備方法，采用單層針刺和疊層針刺工藝，在Z向力學(xué)性能大大提高的同時，X-Y向的力學(xué)性能和熱物理性能也較非針刺氈顯著提高，不足之處是采用該方法制備的針刺氈密度較低，只適合應(yīng)用于高溫過濾、隔熱等低密度復(fù)合材料領(lǐng)域。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是現(xiàn)有技術(shù)中網(wǎng)胎均勻性較差，產(chǎn)品密度較難控制；網(wǎng)胎單位克重厚度高，與超高密度纖維針刺氈制備機理相悖；網(wǎng)胎在反復(fù)針刺過程中面內(nèi)性能下降以及網(wǎng)胎提供Z向連接纖維不足的問題，提出一種纖維針刺氈制備新方法。

本發(fā)明一種新型超高密度纖維針刺氈制備方法包括如下步驟：

）按設(shè)計選取一定規(guī)格的基布（5）和方格布（6），把不同結(jié)構(gòu)的纖維材料按配比層疊后，放在針刺氈主針刺設(shè)備的進料口處，調(diào)整其托網(wǎng)板（3）與剝網(wǎng)板（4）的距離為層疊物理論厚度之和加2mm，夾持固定；

）對所述托網(wǎng)板（3）與剝網(wǎng)板（4）的夾持物按設(shè)定的針刺深度和密度進行針刺制成單元層（1）；

）在標(biāo)準(zhǔn)溫、濕度條件下，對單元層（1）先用超聲波震動器去除內(nèi)應(yīng)力，再設(shè)定壓力，對其進行輔助加壓使其厚度控制在設(shè)定范圍內(nèi)；

）對單元層（1）進行裁剪修邊，使其平面尺寸一致，去除表面毛糙，使其厚度尺寸一致；

）把設(shè)定數(shù)量的單元層（1）疊加，用托網(wǎng)板（3）與剝網(wǎng)板（4）夾持，所述托網(wǎng)板（3）與剝網(wǎng)板（4）之間的距離等于單元層（1）理論厚度總和，而后設(shè)定針刺深度和密度對其進行疊層復(fù)合針刺，直至達到超高密度纖維針刺氈預(yù)制體厚度尺寸要求；

）前述步驟1）中，單元層（1）基布（5）包括單向、二維、2.5維、正交三向和三維多向等多種結(jié)構(gòu)；

）前述步驟2）中，設(shè)計的針刺深度和密度是根據(jù)超高密度纖維針刺氈預(yù)制體的密度推算至單元層（1）的針刺參數(shù)，該參數(shù)隨產(chǎn)品密度變化可調(diào)；

）前述步驟2）中，刺針（2）規(guī)格及型號隨不同材質(zhì)的纖維材料和不同密度的預(yù)制體可調(diào)；

）前述步驟3）中，對單元層（1）輔助加壓壓力根據(jù)產(chǎn)品密度可調(diào)；

）前述步驟5）中，復(fù)合針刺時每次疊加的單元層（1）層數(shù)及針刺參數(shù)根據(jù)產(chǎn)品密度可調(diào)；

）前述單元層（1）疊層復(fù)合針刺工藝制備的超高密度纖維針刺氈預(yù)制體形狀包括：方形、圓形、截錐形、帶球頂錐形及其它異形，實心或空心；

）前述基布（5）和方格布（6）纖維材料的材質(zhì)為碳纖維、石英纖維、玄武巖纖維、高硅氧纖維等高性能纖維。

本發(fā)明可應(yīng)用于高溫過濾、防熱復(fù)合材料領(lǐng)域，還可向新型建筑材料應(yīng)用領(lǐng)域拓展。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種新型超高密度纖維針刺氈的制備方法的單元層預(yù)針刺工藝示意圖；

圖2為本發(fā)明一種新型超高密度纖維針刺氈的制備方法的單元層結(jié)構(gòu)組成示意圖；

圖3為本發(fā)明一種新型超高密度纖維針刺氈的制備方法的疊層復(fù)合針刺工藝示意圖；

圖4為本發(fā)明一種新型超高密度纖維針刺氈的制備方法的超高密度纖維針刺氈預(yù)制體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明一種新型超高密度纖維針刺氈的制備方法的超高密度纖維針刺氈預(yù)制體的制備流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述：

實施例：

要制備外形尺寸：（330±5）×（330±5）×（30+1）mm，厚度為壓縮過的；纖維體積百分含量：40%±1%的超高密度石英纖維針刺氈。其設(shè)計及制備步驟如下：

（1）根據(jù)針刺氈外形尺寸和纖維體積百分含量設(shè)計針刺氈單元層（1）結(jié)構(gòu)，單元層（1）采取2層石英平紋布（5）+1層石英方格布（6），0°/90°鋪層、針刺；石英平紋布（5）規(guī)格10根/cm（經(jīng)密）×10根/cm（緯密），厚度0.22mm，平方米克重198g/m2，石英方格布（6）采用厚度0.18mm，平方米克重100g/m2；纖維體積百分含量按40%設(shè)計，最終產(chǎn)品針刺氈預(yù)制體的體積密度：40%×2.2＝0.88g/cm2，針刺氈預(yù)制體重量：0.88×33×33×3＝2874.96g，作為最終檢測數(shù)據(jù)。

（2）根據(jù)單元層（1）是由兩層平紋布（5）和一層方格布（6）層疊而成，單元層（1）克重：2×0.33m×0.33m×198g+1×0.33m×0.33m×100g=54.01g

需制備的單元層（1）數(shù)量：2874.96g÷54.01=53.2個單元層，取整53。其制備流程如下所示。

（3）將兩張平紋布（5）和一張方格布（6）層疊組成一個單元層（1），兩張平紋布（5）在下，方格布（6）在上，最底面襯塑料薄膜。

（4）裁切平紋布（5）和方格布（6）。由于單元層（1）在層疊針刺過程中，平紋布（5）與方格布（6）間的經(jīng)、緯向不完全一致，在針刺時方格布（6）會出現(xiàn)收縮，根據(jù)試驗得出其收縮量為30%，因此方格布（6）在裁切時要留出30%收縮余量，最終平紋布（5）和方格布（6）的裁切尺寸分別為38cm×38cm、 50cm×50cm。

（5）層疊單元層（1）預(yù)針刺。預(yù)針刺過程中用厚度為0.08mm塑料薄膜墊底，單元層（1）由兩張平紋布（5）和一張方格布（6）組成，方格布（5）在最上面，且從針刺設(shè)備進料口平行方向看，方格布（5）沿平紋布（6）左右居中，從進料口方向看，與平紋布（5）平齊，調(diào)整剝網(wǎng)板（3）與托網(wǎng)板（4）的間距為3mm，調(diào)整針刺密度為25針/cm2，針刺深度為9mm進行單元層（1）預(yù)針刺。

（6）單元層（1）輔助加壓。將制備的單元層（1）放入恒溫（標(biāo)準(zhǔn)溫度25℃）、恒濕（相對濕度50%）的超聲波振動壓力箱中，以500kg/m2的壓力壓制1個小時，使其穩(wěn)定在理論計算厚度并保持各單元層（1）厚度一致。

（7）單元層（1）修整。取出單元層（1），用裁切機裁切修邊，并用高速旋轉(zhuǎn)刀頭去除單元層（1）表面毛糙纖維，使其平整。

（8）單元層（1）疊層針刺。調(diào)整針刺深度為12mm，針刺密度為45針/cm2，剝網(wǎng)板（3）與托網(wǎng)板（4）間距為1.5mm進行疊層針刺，在疊層針刺過程中，根據(jù)理論計算每增加兩層單元層（1），剝網(wǎng)板（3）與托網(wǎng)板（4）間距增加1.24mm，按此規(guī)律循環(huán)針刺直至做到要求厚度。

（9）產(chǎn)品裁切及去應(yīng)力。按330mm×330mm尺寸裁切針刺氈，使用低頻率超聲波設(shè)備去除針刺氈內(nèi)部應(yīng)力，使針刺氈平整、密實。

上述僅為本發(fā)明單個具體實施方式，但本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對本發(fā)明進行非實質(zhì)性的改動，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護的范圍的行為。但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何形式的簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。