[發明專利]一種針刺碳纖維網氈及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202210624898.4
• 申請日: 2022-06-02
• 公開（公告）號: CN114836898A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 繆云良
• 申請（專利權）人: 江蘇天鳥高新技術股份有限公司
• 主分類號: D04H1/4242
• 分類號: D04H1/4242;D04H1/46;D01G15/88
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 李力

本發明涉及紡織技術領域，尤其涉及一種針刺碳纖維網氈及其制備方法與應用。本發明的針刺碳纖維網氈由碳纖維經掛紗、短切后經改性處理、開松、成網、預針刺成面密度為15～500g/m²的針刺碳纖維網氈。為保證氣流成網的均勻性，本發明通過在開松處理后增設定時定量投料環節，并通過對投料精度的控制，保證了輸入成網環節的碳纖維投料量的均勻性和穩定性。此外，本發明還對開松機的刺輥或錫林的針布的布針方式進行了改進，即沿開松機軸向呈螺旋排布，在提高對纖維梳理能力的同時，大大減弱了對纖維的握持力，有效地減少了纖維的損傷，進而實現了纖維的均勻、低損傷柔性分散。采用本發明的方法制得的針刺碳纖維網氈應用在針刺預制體中時可得到高致密度、整體均勻的針刺預制體。

技術領域

本發明涉及紡織技術技術領域，尤其涉及一種針刺碳纖維網氈及其制備方法與應用。

背景技術

碳纖維具有高強度、高模量、優異的熱學性能，由其制成的碳纖維網氈是制備針刺預制體的核心材料之一，其單位面積質量和均勻性直接影響到預制體面內均勻性和Z向滲透纖維含量及分布。

目前碳纖維網氈的成網工藝主要分為梳理成網和氣流成網兩種。其中，氣流成網的原理為：纖維經開松混合后，喂入高速回轉的錫林或刺輥，進一步梳理成單纖維，在錫林或刺輥的離心力和氣流聯合作用下，纖維從鋸齒上脫落，靠氣流輸送，凝聚在成網簾(或塵籠)上，形成纖網。氣流成網加工時，纖維良好的單纖維狀態及其在氣流中均勻分布是獲得優質纖網的首要條件。然而，氣流成網中使用的氣流輸送纖維管道通常很短，而氣流的速度很高(大于15m/s)，纖維在管道逗留時間很短，而且氣流主要對纖維起輸送、擴散作用，對纖維量的均勻分布調節作用非常弱。另外，后道往往不配置鋪網系統，難以通過薄纖網鋪疊來彌補質量均勻度的差異。因此，喂入氣流成網機的纖維層均勻與否，對纖網均勻度有著直接的、決定性影響，所以嚴格控制并改善喂入纖維層的均勻度是獲得氣流成網均勻性的首要途徑。

現有的氣流成網的制備工藝流程如圖1所示，碳纖維經掛紗、短切后定量投料開松、成網、預針刺后進行收卷。然而將短切纖維定量開松后直接成網，往往因開松過程中碳纖維的損失量不同而導致前后喂入的纖維層的質量無法保證穩定一致，從而破壞碳纖維氣流成網的均勻性。

此外，現有的開松機械，其錫林或刺輥所采用的金屬針布的布針方式為矩陣式結構(如圖3所示)，這樣的設計帶來的問題是：如果針布上同一排鉤齒之間的隔距小了，會加大對纖維的握持力而導致纖維損傷加大；反之，同一排鉤齒之間的隔距稍大，雖然減小了梳理時對纖維的損傷，但鉤齒密度低，梳理效果不理想，影響成網的均勻性。

因此，有必要對針刺碳纖維網氈的制備方法進行改進，以實現纖維的均勻、低損傷柔性分散，從而得到質量均一、穩定的碳纖維網氈，進而制得具有高致密度、整體均勻的針刺預制體。

發明內容

本發明的目的在于提供一種針刺碳纖維網氈的制備方法，現在開松后增設定時定量投料控制技術以保證輸入成網階段的纖維量的均勻性和穩定性，同時通過對開松機的刺輥或錫林的金屬針布的布針方式進行改進，實現了纖維的均勻、低損傷柔性分散，最終獲得了質量穩定、均一的針刺碳纖維網氈，同時本發明還提供了由上述針刺碳纖維網氈所制成的針刺預制體。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明的第一個方面提供了一種針刺碳纖維網氈的制備方法，包括如下步驟：

S1將碳纖維經掛紗、短切后進行改性處理并收集備用；

S2將步驟S1改性處理后的碳纖維定量投料至開松機進行開松處理并收集備用；

S3將步驟S2開松后的碳纖維定時定量投料至成網設備成網，再經預針刺定型后收卷，即得本發明所述的針刺碳纖維網氈。

進一步地，步驟S1所述的碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維、預氧化碳纖維、瀝青基碳纖維中的一種或兩種以上混合使用。