第七节 运输用纺织品幻灯片.ppt

第七节运输用纺织品 产业用纺织品广泛应用于汽车 火车 飞机和船舶等交通运输工具 随着我国人民生活水平的提高 运输用纺织品的市场前景十分广阔 每辆汽车耗用纺织品材料平均约42 用于内装饰 坐席 车顶篷 侧面板 地毯和行李箱等 增强材料 里衬 垫底织物 轮胎 过滤材料 安全带 软管 气囊 消声器和隔热器材等 汽车使用的纤维产品及其成形 固结方法 一 安全气囊气囊是一种自动安全保护系统 气囊成套产品包括气囊 吹胀器 安装器材和模塑罩盖及非纺织材料部件 碰撞传感器和鉴别功能元件用作该成套产品系统的部件 座位安全带能提供多方向碰撞时的保护作用 气囊是座位安全带的补充 在车内位于方向盘和仪表板处 安全气囊 安全气囊的使用大大的降低了撞车后的伤残和死亡 加用安全气囊比单独使用座位安全带效果要好得多 与单独使用座位安全带相比 死亡事故减少28 严重伤残下降29 安全气囊的保护原理是 当汽车碰撞时 气囊吹胀器中心的点火器由传感器发动 点燃吹胀器中的叠氮化钠粒子 美国最早使用叠氮化钠粒子 现在开始使用混合气体 如压缩氩气 释放出的主要成分为氮气 该气体经过滤器除去灰分杂质进入气囊 将其鼓胀 在车辆前方60 范围内受到撞击时 相当于以19km h速度撞到墙上时的撞击强度 气囊会膨胀鼓起 绝大多数的碰撞事故 都发生在0 125s时间内 因此气囊必须在0 04s时间内完成膨胀过程 当碰撞时 气囊在0 03s时间内开始充气 在0 06s时间内充分膨胀 使司机获得缓冲 一 安全气囊的材料和性能从安全气囊的使用原理可以知道 其所使用的纤维材料必须具有强度高 热稳定性好 抗老化 吸收能量 涂层粘结性好以及在极端高温严寒时仍能保持良好的功能性 同时材料的抗撕裂强度 韧性和抗积垢性很重要 气囊本身的充气性能和强度是关键的使用性能 同时要求材质柔软以减少人体皮肤磨伤 气囊使用最多的原料是聚酰胺66长丝 如315旦 420旦 630旦和840旦 也有少量使用聚酰胺6的 近来 因PET材料尺寸稳定好 即使在潮湿环境中也好 压缩性佳 目前正在气囊产品中获得使用 无论使用那一种原料制作气囊的织物应该没有结头 叠接 油污和纱线断头 目有世界上生产气囊纤维原料的公司有 美国杜邦 荷兰阿克苏和日本东丽等 气囊用尼龙66长丝的典型性能 二 安全气囊的制造气囊一般采用高密机织物 气囊织物织成后涂敷黑色氯丁橡胶或硅橡胶 对涂料的性能要求是粘结性好 防粘连 柔韧性持久 耐大幅度温度差异 40 121 反复变化 抗臭氧 稳定性持久 透气率低 气囊织物的裁切和缝制加工要格外仔细 尺寸公差要很小 要严格选择缝纫线的纤维品种 粗细轻重 结构和涂层情况 缝纫线可用尼龙66 聚酯纤维和凯夫拉尔 kevlar 纤维制作 缝纫花型和针迹工艺对气囊运行性能来说 也是关键因素 气囊的设计要使其恰巧在开始收缩时刚与出事者相接触 这一点是极其重要的 这样出事者碰到气囊时 能顺着安全气囊收缩 可以获得最大的安全保护 三 安全气囊的测试因气囊的性能指标直接关系到人身安全 因此对安全气囊的性能指标测试是非常重要的 目前世界上现成的有关工业标准很少 美国是进行这方面研究较早的国家 美国材料试验学会已制订了下述有关气胀式安全产品的实施条例 美国气囊织物检验项目 二 座位安全带座位安全带的作用 就是当行进中的交通工具突然减速时 使佩带者处于被控状态 它是一种方便有效和价廉的防止事故的措施 座位安全带的性能要求是能承受1500kg静负载 最大伸长达25 30 其它的主要性能要求是耐磨 耐热 耐光 重量轻 柔韧性好 伸长小 使用方便 伸长是其一个非常重要的性能指标 撞车时产生不可回复的延伸以降低减速对人体的影响 就是说不希望弹性伸长 以免造成乘坐者头部伤害 当事故发生时 标准的座位安全带应该是有控制的延伸 使乘坐者向前移动约0 3m距离 这种既能延伸又可减小伸长恢复的弹性是在进行整理时对安全带采取控热松弛措施而获得的 座位安全带一般都是机织物 织物组织常为斜纹或缎纹 用的较多的纤维原料是经纬向采用高强聚酯长丝或尼龙长丝 目前聚酯长丝用得最多 尼龙长丝正逐渐减少 安全带的经向强度要求较高 因为发生事故时 负载的绝大部分施加于经向 典型的座位安全带由320根 每根1100dtex长丝织成 这类产品设计时 安全带两面的经纱浮长较长 可为负载方向提供必要的强度 使织物轻巧柔韧 表面平整 使用方便 感觉舒适 织物在整理时产生收缩 可提高其吸收能量的性能 经过收缩 重量增加 如由50g m增加到60g m 一定要选用合宜的染料 保证日晒 摩擦 汗渍和水洗色牢度好 不能让安全带的颜色沾到系戴者的衣服上 三 轮胎的增强基 帘子布 用于轮胎的增强基主要是指轮胎帘子布 最早在轮胎中以织物为增强基是在19世纪末 当时J B Dunlop 邓洛普 在轮胎制作中采用了爱尔兰亚麻机织物 真正在轮胎中大量的使用纺织材料为增强基是在二战期间 人们才开始使用粘纤和尼龙材料 再后是用聚酯纤维 玻纤 最近更有用芳族聚酰胺纤维和钢纤维作增强材料的 纺织品帘子线增强材料的主要物理性能是强度高 伸长小 回潮率低 热稳定性强 抗疲劳强度高 柔韧性好以及和橡胶的粘结性优良 轮胎帘子布 一 轮胎种类1 斜交轮胎斜交轮胎又可称为斜交帘子布层 帘子线和轮胎滚动方向成交叉角 胎圈间各帘子布层斜向相反 帘子布要均匀绷紧 以免胎体胀大 2 带束斜交轮胎带束斜交轮胎又可称为半子午线轮胎 这类轮胎和斜交轮胎相似 但是在胎面下方加添了增强层 带束层 带束层延伸穿过轮胎的胎冠部分 其交叉角比胎体的小 其方向和胎体层的相反 并且各层之间相互交叉 半子午线轮胎采用聚酯纤维帘子布和玻璃纤维带束层 带束层的作用是增加胎面的稳定性 3 子午线轮胎子午线结构也采用带束层 但是带束层下面胎体帘子线的方向和轮胎滚动方向垂直 这种结构使轮胎侧壁具有可挠曲性 带束原料采用玻纤 芳族聚酰胺纤维和钢纤维 以上三种轮胎的特点 斜交轮胎是最普通的轮胎 操作性好 无发热变性 均匀性好 但是在不平的路面上耐久性差 带束斜交轮胎 弹性好 回转阻力小 胎面稳定性好 但是乘坐舒适性差 耐久性不够好 子午线轮胎 使用寿命长 高速行驶性好 拐弯方便 耐磨损 方向控制稳定性好 是目前使用最多的一种轮胎 二 帘子布的结构要求帘子布的结构影响到轮胎的性能要求 为提高轮胎的性能 在设计 生产帘子布时 必须考虑以下因素 1 帘子布的捻度及捻向帘子布是由若干根加有捻度的长丝再复捻制成 各股长丝的捻度方向和帘子线的捻回方向相反 帘子线的捻系数一般较高 在一定范围内捻度增加抗疲劳度增加 但捻度增加到一定程度时 抗疲劳度下降 因此 捻系数具体选多少 主要依据其强力和伸长的要求 保证其抗疲劳性好 保形性好 强度高 2 帘子布密度帘子布的密度影响帘子层之间的粘结力及浸胶液的粘附状态 在帘子布中 最终主要是靠经纱起作用的 纬纱的主要功能是在帘子布处理过程中保持经纱的间隔距离 对帘子布层和轮胎的性能均不起作用 相对较细的纬纱只是在上橡胶和压延加工时防止经纱错位 帘子布要先经粘结压延涂胶约1mm厚 再经热定形改善物理性能 一旦经纱已固定于橡胶中 纬纱的作用就消失 在以后的制作过程中帘子布的分布位置则随轮胎的形态而变化 实际上这时纬纱的存在可能对轮胎受力分布的均匀性和帘子布的几何形状反而有不利影响 为避免出现这种情况 可把纬纱拉断或采用伸长大的纬纱 子午线轮胎特别要消除这种纬纱的影响 伸长较大的纬纱为包芯纱 纱芯为尼龙或聚酯纤维未拉伸丝 伸长可达200 外层为棉纤维 延伸性很大的纱芯确保轮胎成形时经纱排列均匀 帘子布的纬密要比经密小的多 同时纬纱要比经纱细的多 经密51 98根 10cm 纬密4 8根 10cm 钢丝帘子布和某些经处理过的纺织品帘子布可直接从纱架喂给橡胶压延设备 这样就不需要纬纱了 3 帘子布的结构与层数帘子布的结构 一般是以纱线间连接越稳定越好 可避免上橡胶和压延加工时防止经纱错位 平纹织物交织点多 经纬纱之间相对位移少 因此一般选用平纹织物 帘子布和橡胶在行驶过程中 其交界处会发生微小的剥离现象 层数越多 越容易产生这种现象 因此在能满足轮胎所需要的功能的前提下 帘子线的层数以少为宜 目前的帘子布加工过程最主要的是加捻成纱及织造 纺织材料胎体层为帘子布和细纬纱交织的机织帘子布 加捻帘子布的设备有三类 即环锭捻线机 直接制线机和倍捻捻线机 织造通常在剑杆 喷气和有梭织机上生产 三 轮胎帘子布的原料胎圈中帘子布所占的体积不大 但是对轮胎构成和使用性能有着十分重要的作用 用于帘子布的原料 锦纶最多 其次是涤纶 粘胶 钢丝 芳纶 玻璃纤维等 1 锦纶帘子布锦纶具有高强度 耐冲击 抗疲劳等优点 成为帘子布的首选材料 锦纶的耐动态应力疲劳性最好 帘子布配以钢丝帘子布带束用于子午线货车轮胎 在轿车和载重汽车的斜交轮胎方面 锦纶帘子布也是首选材料 20世纪80年代开发了适应高速的高性能子午线轮胎 用于高速赛车和豪华旅游车 用胎肩或冠带层帘子布缠绕钢丝带束肩部或整个带束 这类帘子布材料绝大多数为尼龙 从强度和热收缩方面看 锦纶66优于锦纶6 2 粘胶丝帘子布粘胶丝帘子布与锦纶 涤纶相比 热收缩性极小 初始模量高 蠕变小 尺寸稳定性较好 其缺点是强度低 特别是湿强差 耐动态应力疲劳性比尼龙和涤纶都差 粘纤丝一般用于子午帘子线轮胎胎体和带束层 用于轿车和轻型卡车的轮胎 3 涤纶帘子布涤纶纤维本身强度高 受力伸长变形小 涤纶帘子布的性质与锦纶相比 具有较高的模量 较小的变形 操作稳定性好 热收缩性小 浸胶易均匀 所制成的轮胎侧向与横向的刚性比锦纶帘子布高 其缺点是 涤纶比锦纶强力略小 与橡胶粘合性较差 运行过程中易发热 涤纶帘子布主要用于子午帘子线轮胎 目前 在客车轮胎中用的较多 4 芳纶帘子布芳纶是一种高技术纤维 其特性是具有良好的耐热性 伸长率小 保形性好 耐辐射性 模量高 重量比钢丝帘子布轻5倍 耐疲劳则为钢丝帘子布的30倍左右 是较理想的轮胎帘子布 这种轮胎适宜在高温下作业 高温下强度不会受到损伤 如飞机着陆时 轮胎内温度可达120 150 其强度仍可保持100 因芳纶的成本较高 目前只用于特种汽车 航空航天飞机轮胎的帘子布 5 钢丝绳帘子布用钢丝绳帘子布制作的轮胎主要特性是耐磨损 强度高 导热性好 保形性好 使用寿命长 耐钉刺 轮胎的自定中心作用好 主要缺点是相对密度大 胎体较重 与橡胶的粘结性差 侧向稳定性差 易锈蚀 不宜在劣性路面上行驶 主要用于缓冲层帘子布 另外 在要求耐弯曲疲劳和有可挠性的轮胎时 可使用直径细 加捻结构复杂的钢丝 要求缓冲层帘子布有刚性时 可使用直径粗的加捻结构简单的钢丝 四 货车盖布和汽车盖布盖布可减少汽车在运动中的阻力 可提高燃料利用率 实践证明 用帆布等纺织品作货车盖布能减小阻力 从而改进货车的空气动力学性能 特别对于装载开放式的货物 加包货车盖布更为有效 当捆扎合适时 使用盖布可节省燃料7 汽车加盖篷布除了提高燃料的利用效率之外 还可以防止货物在运输过程中的丢失和防护货物免受气候 如风雨 影响 有些国家对某些种类的货物运输 法律明文规定必须要用盖布 帆布是高强聚酯纤维和尼龙织物的涂层产品 不使用盖布 使用盖布 除了货车的盖布外 目前还有一些用于车体覆盖的纺织品 其主要使用目的是 保护汽车不受日晒 雨淋 雹打 落雪等严重气候因素的影响 常年通用的全天候盖布为聚酯原料和抗震垫材做成 五 纺织品用作运输工具的结构部件在汽车 飞机 轮船等交通运输工具中 其结构部件 越来越多的采用纺织复合结构材料 如塑料减震器 汽车前端和后端 散热器水箱 挡泥板 车轮罩和门把手等 所谓的纺织复合结构材料是指 不同的材料相结合 能发挥某种效能 而这种效能是其构成的各成分单独都不能胜任的 一般说来 复合材料由两种成分构成 增强材料和基体结合体 纺织复合结构作为交通运输工具的构成的部件主要优点是 重量轻 耐化学品性能好 耐高温性好 耐磨性好等等 在世界各国 运输工具所消耗的汽油量是非常大的 现代运输工具本身重量稍有减轻 对节约汽油消耗量和减少二氧化碳排放量都有着巨大的作用 因此 在不影响其它运行性能的前提下 其重量减轻 可显著地减少了燃料消耗 人们希望能在更多的汽车部位用聚合物复合材料来取代钢材 因为钢材重量重且易于腐蚀 而聚合物复合材料不仅重量轻 柔韧性好 而且有较好的耐冲击性能 挡泥板目前用得最多的材料是反应注射成形法生产的聚脲 片料模塑化合物 SMC 是用于车头盖的主导材料 SMC是一种热固性聚酯 采用碳酸钙等充填剂改性 用玻璃短纤维增强的复合材料 国外的一些双座轿型运动车的车顶 车门 舱口 偏导器等都是用玻璃短纤维 聚酯SMC材料做成的 SMC材料的价格较低 如通用汽车公司载重汽车的车厢侧板中就使用了SMC材料 SMC材料也用于轻载车辆的特种车顶中 六 航海用品纺织品材料用于多种航海用产品 如系泊遮盖篷 桅杆台用材 遮阳材料 风帆遮盖物 蛙人潜水服等 1 船帆船帆是较早使用产业用纺织品的一个代表 最早使用的帆船主要是用于运输为目的 现在使用的帆船主要是以运动和娱乐为目的 对这类织物的性能要求是伸长要小 强度要高 耐气候性要好 抗老化和耐化学性能优良 防水性好 目前风帆织物主要有以下四种 1 机织尼龙织物 主要性能是重量轻 孔隙有限 断裂强度和撕