为其 2016年12月

聚焦纺织世界:从ITMA参展回顾到工业4.0

车身:从“卫星”牌轿车到现代轻量型结构

最著名的替代传统材料的轻量型结构汽车大概就是被人们爱称为“Trabi”的“卫星”牌汽车特拉贝特601,这是东德时期的常见轿车,到现在还是德国的一项文化标志。它的外部镶板是由棉短纤维(棉绒)制成的。因为这种原料用来纺纱时不够长,因此要先将其加固制成无纺布垫,再与酚醛树脂混合,最后通过热压成型。坚固、耐候,尤其是原料普遍,是当时这种制造方法的主要优势。

随着汽车的不断发展变化,对于汽车制造业的要求也在不断提高。汽车业今天面临的是日渐紧缺的资源、不断攀升的原料价格、巨大的价格和竞争压力以及不断扩展的汽车生产。除此以外,汽车制造业的客户除了要求时尚引人的外观设计,还对汽车的舒适度、功能性和安全性提出越来越高的要求,与此同时还要减少车辆重量。

这些要求导致了市场上向着轻型材料方向发展的趋势,例如无纺布。今天,平均每辆汽车都在40个不同的位置上使用纺织品,总面积超过35平方米[Newsletter 4/2011]。按照专家的计算,这相当于每辆新车上都配有25公斤的产业用纺织品。在未来,这一纤维制品材料的数量还将继续上升至30到35公斤,其中50–60%为无纺布,40–50%为其它平面纺织物

纤维增强复合材料可以显著改善汽车部件性质,尤其有利于轻量型结构的制造。轻量型技术一开始是为航空航天业开发的,现在也进入了交通工程技术中。碳纤维增强塑料(CFRP)的用途越来越广泛,例如用以制造板簧、驱动轴、饰板以及整块的车身部分。

与金属压铸件相比,这一方法意味着一辆中等型号的汽车能减重100公斤,每百公里汽油消耗最多可减少0.3升

碳纤维工艺——高温过程

无纺布主要应用于轻量型车身制造。那么碳纤维是怎样成为一个部件的呢,例如做成一个车顶?

纯的碳元素在自然界中以石墨和金刚石的形式存在,这两种物质都不溶于水、且不可熔,因此无法直接用于纤维制造。碳纤维一开始的形式是芳纶、粘胶纤维和聚碳酸酯纤维这类前体纤维,在从180°C到3000°C的持续升温过程中,经过3个处理阶段(热稳定化、碳化、石墨化)而形成。

这样制造的碳纤维具有极高的坚固性、抗拉伸性和抗震性,这就是为什么碳纤维非常适合用于轻量型结构的原因。碳纤维耐腐蚀,但是它可导电,而且易脆裂。出于这些原因,无纺布很少直接由碳纤维制造,而是先用前体纤维制造针刺毡,然后将其进行碳化。

与“卫星”牌轿车的制造类似,碳纤维垫接下来要进行树脂浸泡、成型和硬化处理,由此获得适合用作车身部分的最终的尺寸稳定性。

将前体纤维进行针刺处理使其成为高性能材料的过程中,格罗茨-贝克特的贡献是研发了用于针刺工艺的高性能刺针。格罗茨-贝克特生产的刺针具有标准三角外形,能够确保极高的表面质量,在所有受力方向上偏移均匀,且经久耐用。

您可以在Groz-Beckert Homepage ]或myGroz-Beckert App上通过动画视频了解针刺过程。

车厢内部:看不见的形式多样的无纺布

通过创新的材料和制造工艺,无论在车辆内部还是外部,无论是看得见的位置还是看不见的区域,无纺布为汽车业提供了重量、功能和设计等方面的诸多优势。无纺布不仅适合制作装饰材料,也可用于表面下层起到衬底作用,例如合成皮革、减震和吸音装置的衬底。车厢内部也越来越多地使用尽量有利于减少车重的可回收环保材料。汽车中看不见的无纺布比例达到90%,这些应用区域包括制动盘、过滤器、排气系统和车辆电池。

其余10%的可见无纺布包括车门饰件和侧饰板、遮物帘和车顶衬里。尤其是对于应用于汽车内部可见区域的无纺布来说,表面质量具有至关重要的影响。格罗茨-贝克特根据各应用领域不同的需要提供适合的刺针,以制造最佳的表面质量。

GEBECON®和EcoStar®——制造一流的表面质量

与普通刺针相比,新研制的EcoStar®刺针不仅能够实现致密的表面针刺,而且纤维传送稳定可靠,使用寿命更加长久。

高效的GEBECON®和Twisted扭转针

汽车行李箱中的遮物帘是这类刺针的典型应用领域。制造表面光滑的产品时如果非常注重效率,就应该使用Twisted扭转型刺针。由于工作部位经过扭转,钩刺在穿刺时更加稳定。

如果要制造颗粒状或丝绒状表面,则建议使用提花针。

这类刺针可以在专门的机器上对已经加固的无纺布进行提花,使布料表面形成丝绒、棱纹或几何、线条外观。提花针根据其几何外形分为叉针和冠状针两类。冠状针可以形成特别均匀的表面结构,叉针则用于制作颗粒状表面。要制造非常致密、表面质地均匀的丝绒产品,可以将叉针和冠状针组合使用。

这类产品主要用于汽车底板饰件、脚垫、遮物帘、车门饰件、后行李箱饰件以及车顶衬里。

为了达到:

  1. 最佳的表面质量
  2. 均匀的表面高度
  3. 良好的深冲性能
  4. 尺寸稳定性

这些特性,业界对针刺过程中的工艺可靠性和效率提出了极高的要求。

叉针

叉针的针杆带有单个或多个渐缩锥,工作部位呈圆柱形,针尖处为圆角叉形,确保在提花过程中能够完美地将纤维结合到针叉中,同时保护纤维不受损伤。刺针生产时的高度精确性,确保了刺针不会因为其平直性而导致断裂或弯折。针叉有V型和D型两种规格,能够控制在不同的方向上形成线圈。

1:D型叉 – 2:V型叉

叉针应用在被称为“刷式输送机”的特殊提花机上。刷式输送机具有一个循环运行的输送带,上面装配了刷子。刷子的作用是在针刺过程中握持纤维,以形成均匀一致的线圈,并减少丝绒产品的变形。

应用举例:

使用细机号叉针可以实现非常高的针刺密度,与功能正常的刷式输送机配合使用,可以确保产品表面不会形成图案和条纹。

由于上述几点的共同作用,叉针具有以下优势:

  1. 提花过程中极高的均匀度
  2. 线圈明显(颗粒状结构)
  3. 由于纤维传送能力强大,可形成非常致密的表面特性
  4. 极高的工艺可靠性确保最佳的产品质量
  5. 精细的工作部位横截面(漏斗形凹纹更小)带来最高的表面质量
  6. 产品不变形

在我们网站的影视中心,您可以观看一个简化的叉针提花过程的Video

冠状针

冠状针的结构与刺针十分相似,唯一的区别在于钩刺的排列方式。冠状针的工作部位的每条棱上都有一个钩刺。钩刺必须尺寸精确,钩刺距离必须微小而准确,这样才能保证刺针在提花过程中制造出水平一致的高质量最终产品。除此以外,提花工艺还要求针尖到钩刺之间的距离很短。

冠状针只应用于刷式输送机,因为需要刷子来形成线圈。这样能够确保生产出特别均匀的丝绒表面结构。由于钩刺和钩刺突起的尺寸精确,提花时能够同时握持纤维,这是冠状针的另一个优点。

冠状针和叉针的组合

为了制造特殊的外观效果,可以将这两种刺针的优势组合起来,生产表面结构非常致密、稳定的产品。