单一材质可回用汽车内饰产品的开发
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摘 要 汽车用纺织品按用途可分为装饰、功能、增强用材料三大类。而单一材质可回用汽车内饰产品，主要立足于汽车内饰纺织品材料，满足循环经济的发展模式。以低耗、低投入为特征，符合可持续发展科学理念。通过采用单一可回收的聚酯采用材料，开发出阻燃有色纤维，再加工复合成的无纺布汽车内饰材料，其性能指标测试结果表明，这种产品性能能满足汽车行业对纺织品的要求，且产品达到环保要求。
关键词 经济 纺织 可回用 产品开发
中图分类号：TS186 文献标识码：A
Development of Single Material Can be Reused in Automotive Interior Products
WANG Yizhong
（Anhui Xinji Coal and Electric Group， Huainan， Anhui 232001）
Abstract Automotive textiles can be divided according to purpose decorative， functional， reinforcing material three categories. The single material can be reused automotive interior products， mainly based on the automotive interior textile materials， to meet the development pattern of circular economy. With low consumption， low investment is characterized， in line with the scientific concept of sustainable development. By using single recycled polyester materials， the development of flame colored fibers， and then processed into nonwoven composite automotive interior materials， its performance test results show that the performance of this product can meet the requirements of the automotive industry for textiles， and the products meet environmental requirements.
Key words economics； textile； reused； product development
非织造布是近年来纺织业中发展较快的新兴领域，它具有工艺流程短、产量高、原料来源广泛、产品性能可按需要来进行设计且用途广泛等优点。
制造汽车的材料多种多样，除金属、橡胶等主要材料外，纺织品在汽车上的应用也日益增加。汽车用纺织品按不同用途可分为装饰材料、功能用材料、增强用材料三大类。单一材质可回用汽车内饰产品，主要立足于汽车内饰纺织品材料，满足循环经济的发展模式。在资源利用方式上，由“资源―产品―废弃物”的单向式直线过程向“资源―产品―废弃物―再生资源”的反馈式循环过程转变，是以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、资源化”为原则，以低消耗、低投入为特征，符合可持续发展科学理念。
单一材质可回用汽车内饰产品采用以化纤厂、纺织厂、服装厂等聚酯类工业废料和聚酯类油桶、饮料瓶等废旧聚酯生产再生聚酯纤维，在应用针刺非织造布生产技术的基础上，结合汽车用纺织品个性化的需求特点进行技术创新，开发生产再生聚酯纤维非织造汽车用系列材料，包括汽车地毯、汽车行李箱内饰、汽车隔音衬垫材料等。且在熔融纺丝过程中直接加入色母粒和阻燃母粒，减少后整理过程中的环境污染，利用再生资源实现循环经济。同时产品废弃时，由于该汽车内饰件采用单一的PET材料制造，回收再利用利用简单方便，且不污染空气、质轻、隔音效果好等特点，是一项典型的纺织行业循环经济项目。
1 技术方案
项目以化纤厂、纺织厂、服装厂等聚酯类工业废料和聚酯类油桶、饮料瓶等废旧聚酯为原料，采用熔融纺丝工艺直接加颗粒色母粒、阻燃剂进行着色和阻燃整理，利用低温环吹工艺生产达到符合汽车内饰材料要求的再生聚酯纤维。再对生产出的聚酯纤维进行开松、大仓混合、电子自调匀整控制均匀给棉、梳理成网；通过交叉折叠铺网，送入预针刺、主针刺缠结加固纤网形成坯毯，使用绒面针刺机起绒、热定型，成无纺针刺面层材料；再以一定比例的低熔点聚酯纤维为原料，经过开松、混合、成网、针刺生产出低熔点热塑性聚酯纤维无纺针织材料；将两种无纺材料再针刺和热粘合获得聚酯同一材质的无纺针刺汽车内饰材料。该产品具有优良的延伸性、阻燃性、透气性、隔音性，无异味，无挥发性有害物质，具有安全环保、可回用等优良的物理化学性能。
其工艺流程为：（图1）
图1
2 原料的确定
纤维的性能是非织造布性能的基础，纤维的物理机械性能决定了产品的性能和加工工艺。因此，在汽车内饰材料研究时，原料的选用需要考虑到产品性能、工艺要求、汽车发展的趋势、经济效益及能源循环等方面因素。本项目主要选用化纤厂、纺织厂、服装厂等聚酯类工业废料和聚酯类油桶、饮料瓶等废旧聚酯为原料，加颗粒色母粒、阻燃剂生产达到符合汽车内饰材料要求的再生聚酯纤维。并考虑到环保和可回收等因素选用泡料、瓶片、色母粒、阻燃剂进行纺丝。出来的聚酯短纤着色均匀，阻燃效果好且各种机械性能均符合纺丝要求。
3 聚酯短纤纺丝工艺过程（见图2）
3.1 阻燃母粒添加量的优化
据报道，一辆普通家用轿车耗用内装饰材料大约为20～ 40Kg，这些装饰物主要是由易燃性的纺织品、纤维内衬板等材料组成，且主要分布在汽车内部的顶棚、门衬板、地毡、座椅、安全带、隔音毡、行李仓衬垫、密封过滤毡等大约四十多个部位。汽车在运输过程中，由于电器短路、发动机故障、交通事故等原因都极易引起火灾，造成财产损失、人员伤亡。而易燃性的汽车内装饰物在事故中往往会加重火灾的程度。因此，在开发可回用聚酯纤维时，以共混阻燃改性纤维的方法获得永久性阻燃聚酯纤维，即在纺丝的高聚物中按比例加入阻燃母粒，共混纺丝。该方法中阻燃母粒添加量的多少关系到阻燃的效果，纤维力学性能及成本。因此就阻燃母粒添加量的多少，我们进行优化试验，添加不同分量阻燃母粒0%、2%、4%、6%、10%的阻燃纤维，得出其力学性质和阻燃性见表1。
图2
表1 阻燃母粒添加量对短纤维力学性能、阻燃性的影响
从表1可以看出，添加阻燃母粒6%时，纤维的强力只下降2.73%，而LOI从21.7%提高到27.8%，足以达到阻燃标准。同时随着阻燃母粒含量的增加，纤维阻燃性能提高，但考虑到成本和纤维其他性能，生产中一般加入6%阻燃母粒，可得到综合性能较佳的阻燃短纤维。
3.2 纺丝工艺的优化
利用回收聚酯添加阻燃母粒纺阻燃短纤维比用回收聚酯纺常规短纤维工艺条件的选择控制要求高，阻燃母粒的加入，使纤维大分子结构发生变化。可通过调整纺丝成形工艺，提高熔体流变形能，使阻燃短纤维纺丝正常稳定并改善初生纤维后拉伸性能。
控制好纺丝温度是纺阻燃纤维的关键，回收聚酯由于来源批号繁杂，本身的相对分子量及结晶度不均一，纺丝熔融温度难以控制。纺阻燃短纤维，由于阻燃母粒的加入，选用较高的纺丝温度，会加剧熔体的降解，同时由于添加母粒的塑化作用，使纺丝熔体粘度相应降低。熔体的粘度的降低而导致成纤困难，使纺丝不能正常进行。因此生产阻燃短纤维时，必须适当降低纺丝温度，借以减缓熔体的降解，提高熔体的表观粘度，改善可纺性和初生纤维的拉伸性能。
阻燃短纤维的生产，由于纺丝温度较底，因此要适应减缓丝条冷却过程――降低环吹风速，提高环吹风温，改变环吹装置与喷丝板的距离，不至于使纺丝冷却固化过快，使初生纤维后拉伸性能变差。阻燃短纤维生产中一般控制环吹风温度24～26℃、环吹风速0.28～0.35m/s及环吹距离110～120mm时卷绕丝的后拉伸性能最好。
3.3 有色阻燃聚酯短纤维方式的具体工艺配置
采用两步纺丝法，将纺丝工艺分成原料预处理、纺丝和后处理三个工序。将泡料再生瓶片、色母粒和阻燃剂按配比计量（92.8：1.2：6：）混合进入真空干燥机（内通150℃的热风），干燥8小时左右（内真空度为-0.09～-0.1MPa），使原料的含水率达到小于90 PPM（含水量：0.003%～0.005%）。再将干燥后的原料送入螺杆挤压机（一到六区温度分别控制在：245℃、260℃、265℃、265℃、265℃、 265℃）使原料在高温下熔融形成熔体，熔体进入大法兰、法兰1、法兰2（其温度控制分别为：275俊妗75俊妗75俊妫谷厶甯泳热刍倬似鳎ㄎ露瓤刂莆70℃）过滤进入纺丝箱（温度为：275俊妫厶寰沽Ρ谩⒓屏勘茫ㄆ德剩6～57HZ，滤前压力：
4 内饰材料生产工艺（见图3）
4.1 开松混合
采用整批混合法对原料进行开松混合，先利用粗开松机对纤维进行初开松，开松后将原料送入大仓混合机内进行充分混合，混合后的纤维送入精开松机进行细致开松，为后道成网做好准备。将纤维包放在开包机的倾斜喂入台上，慢慢被开包机（BG045）机抓取，使大的纤维块、纤维团离解以便在混合时均匀。粗开松的纤维被气流吸入大仓混合机（BG051）内，在气流压缩下，经90的昨形成多个私纤毋＝前侥纤毋被斜帘上的角钉垂直抓取诫储存箱使纤稳混合た墒毕宋τ诜俏粘肿刺饔帽冉先岷停诰苫GO65）中，纤维处于握持状态下被开松，使开松作用更加强烈，为下一步在梳理机上分梳成单纤维做准备。其主要工艺配置为：粗开松机（开松辊速度：540r/min，给棉罗拉速度：53 r/min，尘格间距为：10mm，打手与尘格间距：14mm），混合机（打手速度：330 r/min，罗拉速度：0.3 r/min，罗拉间距：30 mm，罗拉与打手间距：11mm），精开松（打手速度：800 r/min，给棉罗拉速度：78 r/min，尘棒间距：7mm，打手和尘棒间距：10mm）。
4.2 梳理成网
在双锡林双道夫梳理机（BG232）上，由胸锡林与2对工作辊进行预梳理，使块状纤维变成束状，束状纤维转移到主梳理区后，由主锡林和5对工作辊对纤维束进行更进一步梳理，彻底分梳混合的纤维原料，使之成为单纤维状态，经道夫和杂乱棍处理形成取向杂乱均匀纤维网。其主要工艺参数配置为：胸锡林用SBT-4型金属针布，主锡林用SRC-102型金属针布，胸锡林上的工作辊和剥棉辊均用SBT-5型金属针布，隔距为0.50mm，0.35mm，主锡林上的前三个工作辊用SRW-102型金属针布，后二个工作辊用SRW-104型金属针布，剥麻辊均用SRT-108型金属针布，隔距为0.38mm，0.35mm，0.33mm，0.27mm，0.35mm。在梳理机的原料进口处安装原料输送自调匀整装置，使原料以单位质量均匀的输送。其原理是：在纤维网出口处，用一对阶梯罗拉取代大压辊以检测纤维网轻重，同时用电磁传感器转换成电信号；在喂入纤维层处，用给纤罗拉检测纤维层厚度，同时亦用电磁传感器转换成电信号，两种信号同时进入微机处理之后送给调速线路，使驱动调速电机调节给棉罗拉速度，即调节梳棉机的喂入量，使输出的纤维网始终接近标准值。
图3
4.3 交叉折叠铺叠
梳理机送出的薄纤网，经过自调匀整装置后，进入四帘式成网机（KL430A）。纤维网经定向回转的输网帘和补偿帘，到达铺网帘。其中补偿帘不仅回转运动，还同时沿水平方向做往复运动，于是薄纤维网被往复铺叠到成网帘上，形成一定厚度的纤维网，其面密度为：底料750 g/m2，面料250 g/m2 。在产品开发中我们采用的铺网往复运动速度为36m/min，成网帘输出速度为1.5～2.0m/min，道夫输出的薄网宽度为2.2m，此时成网帘上铺叠的纤网层数可达20～26层，纤维网的均匀度较好。
4.4 针刺
成网以后，对纤维网进行针刺加固，加固分预针刺和主针刺等多道工序，其中面料还要进行修面针刺材料。针刺工艺配置如表2：
表2
针刺复合后产品的纤维抱合紧密，复合牢度、产品硬挺度都达到产品要求。
4.5 热定型
针刺复合后的产品，经过烘箱高温热定型，热定型温度可根据零件模压温度确定，一般达到180℃，热定型速度控制在5～6米/分。使材料热收缩率达到零件成型要求，同时保证零件的热循环性能。最后根据零件模压需求，裁片包装。
5 产品质量（055A轮罩）（表3）
6 总结
通过采用单一可回收的聚酯材料，开发出阻燃有色纤维，再加工成的无纺布汽车内饰材料，其性能指标测试结果表明这种产品性能满足汽车行业对纺织品的要求，且产品达到环保要求。
（1）采用单一聚酯类纤维代替聚酯类纤维、化工胶和PE等多种材质组成的无纺针刺汽车内饰材料，解决了现有多材质内饰材料无法直接回收利用的难题，为实现汽车内饰材料的可回收利用创造了条件。（2）以废旧聚酯（瓶（下转第51页）（上接第49页）片、泡料）为原料，开发出符合汽车内饰材料要求的较高性能再生有色阻燃聚酯纤维，在此过程中优化了阻燃母粒添加量、纺丝成型工艺；采用低温环吹技术，较好的控制纺丝风温、风湿度，解决了色母粒、和阻燃母粒的直接加入所带来的塑化作用。（3）针刺固结过程中采用多道针刺工艺及针刺复合工艺提高产品固结效果，毯面纹理满足设计要求。（4）复合过程中采用高温热定型工艺使产品受热均匀、粘合效果好，不含有化工胶乳粘黏剂，因此汽车内饰材料无异味、无挥发性有害物质（VOC），产品安全、环保。（5）开发的产品可以循环回收利用，节约有限资源、减少资源消耗、减少污染、实现环境保护和可持续发展。
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