專利名稱：纖維成形體及制造該纖維成形體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及纖維成形體，該纖維成形體包括一低密度層，該低密度層主要由粗纖維粗制而成，并且內(nèi)嵌在主要由細(xì)纖維緊密制成的高密度層之間。本發(fā)明還涉及制造這種纖維成形體的方法。
背景技術(shù)：
日本公開專利公報(bào)No.6-200460揭示了一種已知的纖維成形體和制造該成形體的方法。該公報(bào)的已知纖維成形體圖示在圖5中，并且以標(biāo)號(hào)“A”標(biāo)注。纖維成形體“A”包括一低密度的核心層51和上、下高密度層53、55，所述高密度層設(shè)置在核心層51的頂面和底面上。核心層51主要由粗無(wú)機(jī)纖維(厚度為15微米)粗制而成。表面層53和55主要由細(xì)無(wú)機(jī)纖維(厚度為10微米)緊密制成。
為了制造纖維成形體“A”，不同的機(jī)器單獨(dú)形成核心層51、頂面層53和底面層55。然后將這些層彼此疊合，并且用針刺孔以形成一纖維墊。隨后，用樹脂薄膜疊合纖維墊的上下兩側(cè)。對(duì)樹脂薄膜進(jìn)行加熱。最后，用一熱壓機(jī)沖壓具有被加熱的樹脂薄膜的纖維墊，通過(guò)熔化的樹脂使墊子的纖維彼此粘合，以獲得纖維成形體。
然而，這種用于制造纖維成形體“A”的已知方法需要單獨(dú)形成核心層51和頂面、底面層53、55。這會(huì)使整個(gè)機(jī)器的成本增加。另外，由于必須在層51、53、55彼此疊合之后將它們結(jié)合在一起，制造效率相對(duì)較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的技術(shù)，該技術(shù)可以降低用于制造纖維成形體的機(jī)器成本，并且可以提高纖維成形體的相應(yīng)制造效率。
根據(jù)本主旨的一個(gè)方面，揭示了用于制造纖維成形體的方法。纖維成形體包括一主要由內(nèi)嵌在上、下高密度層之間的粗纖維粗制而成的低密度層，所述高密度層主要由細(xì)纖維緊密構(gòu)成。該方法包括以下步驟(a)至(f)(a)預(yù)制包括粗纖維和細(xì)纖維的纖維混合物。細(xì)纖維的平均重量輕于粗纖維的平均重量。
(b)由混合纖維制成一第一和第二纖維墊。第一和第二纖維墊均包括一主要由粗纖維粗制而成的低密度層和一主要由細(xì)纖維緊密構(gòu)成的高密度層。第一和第二纖維墊均由以下分步驟(b1)和(b2)制成(b1)將混合纖維供給到一輥的外周面上。該輥被構(gòu)造成將混合纖維臨時(shí)保持在外周面上。
(b2)旋轉(zhuǎn)所述輥，以使混合纖維與輥一起旋轉(zhuǎn)，并且自該輥釋放混合纖維，以使混合纖維由于輥的旋轉(zhuǎn)力而拋向一平直的纖維接納面。釋放后的纖維在平直的纖維接納面上形成一纖維墊。
(c)翻轉(zhuǎn)第一和第二纖維墊之一。
(d)將第一和第二纖維墊相疊合，以使每張纖維墊的低密度層彼此相對(duì)。
(e)使彼此疊合的兩張纖維墊相結(jié)合。
(f)將纖維粘合在一起。
根據(jù)該方法，輥的旋轉(zhuǎn)力將混合纖維拋離該輥的外周面，致使其落在平直的纖維接納面上。因此，粗纖維可以在細(xì)纖維到達(dá)纖維接納面之前到達(dá)纖維接納面。因此，主要包括粗纖維的低密度層首先形成在纖維接納面上。然后，主要包括細(xì)纖維的高密度層借助一中間層(被稱為過(guò)渡層)形成在低密度層上。由此，單次處理步驟可以在一纖維接納面上形成一纖維墊，該墊具有一低密度層和一高密度層。
第一纖維墊和第二纖維墊可由以下步驟獲得。翻轉(zhuǎn)兩墊之一。然后使兩墊彼此疊合，以使低密度層直接相對(duì)。然后使第一纖維墊和第二纖維墊彼此結(jié)合。將兩墊的纖維粘合在一起，形成一復(fù)合纖維成形材料，該材料具有上、下高密度層和內(nèi)嵌在高密度層之間的一低密度層。
根據(jù)該方法，可以用單次處理步驟形成具有一低密度層和一高密度層的纖維墊。因此，與需要單獨(dú)機(jī)器形成一低密度層、一上高密度層和一下高密度層的已知方法相比，可以減少制造一纖維成形體所需機(jī)器的數(shù)量。另外，由于纖維墊可由單次處理步驟構(gòu)成，因此可以提高纖維墊的制造效率。
在本主旨的另一個(gè)方面，相同的輥和相同的纖維接納面可用于形成第一和第二纖維墊。
在本主旨的另一個(gè)方面，不同的輥可用于形成第一和第二纖維墊。在該情況下，步驟(c)可包括將第一纖維墊定位在一表面上。第一纖維墊被定向成使高密度層接觸該表面，并且使低密度層暴露于周圍環(huán)境，例如，沿向上方向遠(yuǎn)離表面。第二纖維墊被定位成使第二纖維墊的低密度層直接與第一纖維墊的低密度層相對(duì)。第二纖維墊放置在第一纖維墊上。
因此，第二纖維墊可以直接放置在第一纖維墊上，以形成纖維成形體。因此，可以進(jìn)一步提高纖維成形體的制造效率。
在本主旨的另一個(gè)方面中，第一和第二纖維墊形成在不同的纖維接納面上。翻轉(zhuǎn)第一纖維墊的步驟(步驟(c))還包括自動(dòng)翻轉(zhuǎn)和將第一纖維墊傳送到位于用來(lái)形成第二纖維墊的輥下方的一移動(dòng)面上。第二纖維墊直接形成在翻轉(zhuǎn)后的第一纖維墊上。每張墊的低密度層彼此靠近。
在本主旨的又一個(gè)方面，細(xì)纖維包括無(wú)機(jī)纖維和熱塑性樹脂纖維。熱塑性樹脂纖維可作為用于將其它纖維粘合在一起的介質(zhì)。更具體地說(shuō)，熱塑性樹脂纖維可受熱熔化，以將無(wú)機(jī)纖維粘合在一起和/或?qū)o(wú)機(jī)纖維粘合于粗纖維。
較佳的是，熱塑性樹脂纖維包括聚丙烯纖維，該聚丙烯纖維的直徑可在15微米至17微米之間選擇。
較佳的是，無(wú)機(jī)纖維包括碳纖維，該碳纖維的直徑小于10微米。
較佳的是，粗纖維包括劍麻纖維，劍麻纖維的直徑可在80微米至250微米之間選擇。
在本主旨的另一個(gè)方面中，揭示的纖維成形體包括一主要由粗纖維粗制而成的低密度層和主要由細(xì)纖維緊密制成的第一和第二高密度層。低密度層內(nèi)嵌在第一和第二高密度層之間。粗纖維的直徑可在80微米與250微米之間選擇。較佳的是，粗纖維包括劍麻纖維。
由于粗纖維的直徑等于或大于80微米，因此可以確保纖維成形體的必要厚度和剛度。然而，由于粗纖維的直徑小于或等于250微米，因此低密度層的變形能力不會(huì)降低，以保持纖維成形體的可成形性。
較佳的是，細(xì)纖維包括無(wú)機(jī)纖維和熱塑性樹脂纖維。熱塑性樹脂纖維可作為用于將其它纖維粘合在一起的介質(zhì)。例如，熱塑性樹脂纖維可以是聚丙烯纖維，該聚丙烯纖維的直徑可在15微米至17微米之間選擇。
較佳的是，無(wú)機(jī)纖維包括碳纖維，該碳纖維的直徑小于10微米。
在本主旨的又一個(gè)方面中，揭示的纖維墊制造機(jī)包括一旋轉(zhuǎn)輥，該旋轉(zhuǎn)輥具有一外周面和一將纖維保持在外周面上一預(yù)定旋轉(zhuǎn)角度內(nèi)的纖維保持裝置。一供給機(jī)用于將粗纖維和細(xì)纖維的混合物供給到該輥的外周面上。一傳送機(jī)設(shè)置在該輥的下方，并且適于在輥旋轉(zhuǎn)時(shí)接納并傳送被拋離該輥的纖維。在傳送機(jī)上形成一纖維墊，該纖維墊包括一主要由細(xì)纖維構(gòu)成的高密度層和一主要由粗纖維構(gòu)成的低密度層。
因此，可以通過(guò)單次處理步驟制造具有一高密度層和一低密度層的纖維墊。由此，可以減少制造纖維墊所需機(jī)器的數(shù)量。單次處理步驟可使制造成本降低、制造效率提高。因此，單臺(tái)機(jī)器可以有利地用來(lái)制造具有一內(nèi)嵌在一第一和第二高密度層之間的低密度層的纖維成形體。
較佳的是，纖維保持裝置包括多根從輥的外周面向外延伸的針。
纖維保持裝置還可包括若干輔助輥，所述輔助輥沿輥的外周面設(shè)置，每根輔助輥均與輥的外周面隔開一預(yù)定距離。
較佳的是，傳送機(jī)包括一以恒定速度驅(qū)動(dòng)的傳送帶。對(duì)于給定的輥旋轉(zhuǎn)速度來(lái)說(shuō)，該速度大致與單位長(zhǎng)度的材料數(shù)量和/或合成的纖維墊的厚度成比例。
在本主旨的另一個(gè)方面，揭示的纖維墊制造機(jī)可包括第一和第二旋轉(zhuǎn)輥。每根旋轉(zhuǎn)輥具有一外周面。外周面具有一在預(yù)定的旋轉(zhuǎn)角內(nèi)將纖維保持在外周面上的裝置。第一和第二供給機(jī)分別用于將粗纖維和細(xì)纖維的混合物提供到第一和第二輥的外周面上。第一傳送機(jī)設(shè)置在第一輥的下方，并且適于接納和運(yùn)送纖維。該纖維在第一輥旋轉(zhuǎn)時(shí)被拋離所述第一輥，從而在第一傳送機(jī)上形成一第一纖維墊，該第一纖維墊包括一主要由細(xì)纖維構(gòu)成的高密度層和一主要由粗纖維構(gòu)成的低密度層。一第二傳送機(jī)設(shè)置在第一傳送機(jī)和第二輥的下方。第二傳送機(jī)用于接納和傳送處于翻轉(zhuǎn)位置的第一纖維墊。第二傳送機(jī)還用于接納纖維，該纖維在第二輥旋轉(zhuǎn)時(shí)被拋離第二輥，從而在第一纖維墊的頂部上形成一第二纖維墊，所述第二纖維墊包括一主要由細(xì)纖維構(gòu)成的第二高密度層和一主要由粗纖維構(gòu)成的第二低密度層。第二纖維墊被構(gòu)成為使第一纖維墊的第一低密度層與第二纖維墊的第二低密度層直接相對(duì)。
采用該結(jié)構(gòu)，纖維墊制造機(jī)可以連續(xù)制造一由第一和第二纖維墊構(gòu)成的復(fù)合墊。該復(fù)合墊具有上、下外部高密度層，以及一內(nèi)嵌在外部高密度層之間的內(nèi)部低密度層。因此，復(fù)合墊可以方便地使用于諸如壓制成形制造法之中，以生產(chǎn)出具有一所要求的結(jié)構(gòu)形式的產(chǎn)品，例如適合于車頂材料的結(jié)構(gòu)。
較佳的是，第一和第二輥的纖維保持裝置包括多根從相應(yīng)輥的外周面向外延伸的針。
較佳的是，第一和第二輥的纖維保持裝置還包括若干輔助輥，所述輔助輥沿每根相應(yīng)輥的外周面設(shè)置。每根輔助輥均與每根相應(yīng)輥的外周面隔開一預(yù)定距離。
較佳的是，第一和第二傳送機(jī)均包括一以恒定速度驅(qū)動(dòng)的傳送帶。
較佳的是，第一和第二傳送機(jī)沿彼此相反的方向驅(qū)動(dòng)。因此，當(dāng)?shù)谝焕w維墊被傳送到第二傳送機(jī)時(shí)，第一纖維墊可以平穩(wěn)地翻轉(zhuǎn)。


圖1(A)是第一種典型的纖維墊制造機(jī)的側(cè)視示意圖，該圖示出了用于制造一適于形成纖維成形體的纖維墊的第一種典型的方法；以及圖1(B)是沿截面BB截取的纖維墊的垂直剖視示意圖；以及圖2(A)和2(B)是示出了通過(guò)使第一和第二纖維墊彼此疊合以制造纖維成形體的初始過(guò)程的垂直剖視示意圖；以及圖3(A)至3(C)是示出了用于制造纖維成形體的隨后過(guò)程的示意圖；以及圖3(D)是示出了由纖維成形體制成車頂材料的過(guò)程的示意圖；以及圖4(A)是第二種典型的纖維墊制造機(jī)的側(cè)視示意圖，該圖示出了用于制造一適于形成纖維成形體的纖維墊的第二種典型的方法；以及圖4(B)和4(C)是沿剖面BB截取的一第一纖維墊和沿剖面CC截取的、由第二典型方法制成的對(duì)比墊的垂直剖視示意圖；以及圖5是一種已知的纖維成形體的垂直剖視示意圖。
具體實(shí)施例方式
以上和以下將要揭示的附加特征和主旨均可以單獨(dú)應(yīng)用或與其它特征和主旨結(jié)合應(yīng)用，以提供用于制造纖維成形體的改進(jìn)方法和機(jī)器、以及由這種方法和機(jī)器制成的纖維成形體。現(xiàn)在將結(jié)合附圖來(lái)敘述本發(fā)明的示例，所述示例采用了許多單獨(dú)和彼此結(jié)合的附加特征和主旨。詳細(xì)說(shuō)明書僅僅教導(dǎo)了本技術(shù)領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員用于實(shí)施本主旨的較佳方面的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，而并非將其限制在發(fā)明的范圍之內(nèi)。只有權(quán)利要求書才限定了本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。因此，以下具體說(shuō)明中揭示的特征和步驟的結(jié)合并不是在最廣泛的意義上實(shí)施本發(fā)明所必需的，而是僅僅給出了本發(fā)明的特別說(shuō)明示例。此外，示例和從屬權(quán)利要求的多種特征可以未特別列舉的方式相結(jié)合，以形成本主旨的附加的有效實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)現(xiàn)在將結(jié)合圖1至4敘述第一種典型的纖維成形體和制造該纖維成形體的第一種典型的方法。第一種典型的纖維成形體被實(shí)施為一可用作車頂材料的基礎(chǔ)材料。圖1(A)示出了用于制造纖維墊的第一種典型的機(jī)器30。圖2(A)和2(B)示出了制造變?yōu)槔w維成形體材料的纖維墊的步驟。圖3(A)至3(D)示出了制造車頂構(gòu)件的步驟。
請(qǐng)參見圖2(B)，一纖維成形體10由兩張纖維墊20制成。每個(gè)纖維墊20由重量百分比約為25％的天然纖維、重量百分比約為25％的無(wú)機(jī)纖維和重量百分比約為50％的熱塑性纖維構(gòu)成。天然纖維最好是厚度約為150至160微米、長(zhǎng)度約為150毫米的劍麻纖維。劍麻纖維的平均重量大約為0.082克。
無(wú)機(jī)纖維最好是厚度(直徑)約為7微米、長(zhǎng)度約為100毫米的碳纖維。碳纖維的平均重量大約為0.0001克。
加入熱塑性纖維用以將無(wú)機(jī)纖維彼此粘合和將天然纖維與無(wú)機(jī)纖維相粘合。較佳地是，熱塑性纖維可以是厚度(直徑)約為15至17微米、長(zhǎng)度約為64毫米的聚丙烯纖維。聚丙烯纖維的平均重量約為0.00002克。
如圖1(B)、2(A)和2(B)所示，一高密度層22位于每個(gè)纖維墊20的頂側(cè)(上側(cè))，并且主要由細(xì)且輕的纖維緊密構(gòu)成，例如碳纖維和熱塑性纖維。一低密度層24位于每個(gè)纖維墊20的底側(cè)(下側(cè))，并且主要由粗且重的纖維粗制而成，例如劍麻纖維。高密度層22和底密度層24借助一中間層23彼此結(jié)合。中間層23未限定一明顯的邊緣，但具有一在層22和24之間各不相同的密度分布?？傊?，對(duì)于這一特定實(shí)施例，中間層23中的碳纖維和熱塑性纖維的百分比沿著朝高密度層22的方向增加。相反地，中間層23中的劍麻纖維的百分比沿著朝低密度層24的方向增加。
兩張纖維墊20可用于形成纖維成形體10。兩張纖維墊20彼此疊合，以使一纖維墊20的低密度層24直接與另一纖維墊20的低密度層24相對(duì)(如圖2(A)和2(B)所示)。然后由一針刺孔機(jī)(圖中未示出)對(duì)纖維墊20進(jìn)行刺孔。處于疊合狀態(tài)的纖維墊20的平均表面密度(每個(gè)單位面積的質(zhì)量)最好大致選擇為450克/米2至600克/米2的范圍。
現(xiàn)在將敘述用于制造纖維墊20的機(jī)器30。在敘述了機(jī)器30之后，將敘述制造由纖維墊20構(gòu)成的纖維成形體10的步驟、以及制造頂面材料的步驟。頂面材料可用于汽車，并且可由纖維成形體10構(gòu)成。
如圖1(A)所示，用于制造纖維墊20的機(jī)器30包括一主輥32，該主輥可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，而同時(shí)將劍麻纖維、碳纖維和熱塑性纖維(在下文中統(tǒng)稱為“纖維F”)臨時(shí)承載或捕獲在主輥32的外周面34上。最后，主輥32具有一水平旋轉(zhuǎn)軸和從用于承載纖維F的外周面34向外延伸的多根針36。
多根輔助輥38設(shè)置在主輥32周圍，并且沿主輥的周向、沿外周面34進(jìn)行布置。輔助輥38起著幫助主輥將纖維F保持承載在主輥32的外周面34上的作用。輔助輥38具有與主輥32的旋轉(zhuǎn)軸相平行的旋轉(zhuǎn)軸。每根輔助輥38的一外周面38r與主輥32的外周面34隔開一預(yù)定距離。另外，輔助輥38可以沿著與輥32的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，以使承載在主輥32的外周面34上的纖維F平穩(wěn)地通過(guò)周面34與輔助輥38之間的空間。
如圖1(A)中的箭頭所示，主輥32沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，并且將一旋轉(zhuǎn)力(該旋轉(zhuǎn)力包括纖維F的離心力和慣性力)施加于纖維F。一纖維供給機(jī)35設(shè)置在主輥32的左右兩側(cè)。供給機(jī)35包括一儲(chǔ)存罐35h和一供給裝置35f。儲(chǔ)存罐35h用于儲(chǔ)存劍麻纖維、碳纖維和熱塑性纖維的基本同類的混合物。供給裝置35f以每單位時(shí)間供給預(yù)定體積纖維的速率將儲(chǔ)存的纖維F供應(yīng)到主輥32的外周面34上。
一纖維傳送機(jī)3 1被構(gòu)造成一傳送帶，并且水平設(shè)置在主輥32的下方。驅(qū)動(dòng)纖維傳送機(jī)31，以使其與主輥32的旋轉(zhuǎn)相對(duì)應(yīng)。纖維傳送機(jī)31用于接納藉由主輥32的旋轉(zhuǎn)力(與其它力一起)從主輥32的外周面34下拋的纖維F。纖維傳送機(jī)31以相對(duì)恒定的速度沿向前方向(在圖1(A)中看到為向右方向)驅(qū)動(dòng)。其結(jié)果是纖維F堆積在纖維傳送機(jī)31上。纖維F形成一厚度大致均勻的纖維層。可以改變傳送機(jī)31的驅(qū)動(dòng)速度，以便調(diào)節(jié)纖維層的厚度。
在下文中將結(jié)合機(jī)器30的操作敘述制造纖維墊20的步驟以及制造纖維成形體10的步驟。
主輥32可以沿逆時(shí)針?lè)较蝌?qū)動(dòng)。輔助輥38可以沿順時(shí)針?lè)较蝌?qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)纖維傳送機(jī)31，以使其與主輥32的旋轉(zhuǎn)相對(duì)應(yīng)。一旦主輥32、輔助輥38和傳送機(jī)31均以其各自的預(yù)定速度驅(qū)動(dòng)，纖維供給機(jī)35以單位時(shí)間預(yù)定體積的速度將纖維F供給到主輥32的外周面34上。
供給到主輥32的外周面34上的纖維F由針36接合并保持，并且基本上與主輥32一起旋轉(zhuǎn)。設(shè)置在主輥32的外周面34周圍和附近的輔助輥38可將纖維F保持在主輥32的外周面34附近。因此，可防止纖維F被離心力拋離主輥32。當(dāng)承載在主輥32的外周面34上的纖維F到達(dá)主輥32的下側(cè)、不受另一輔助輥38約束時(shí)，纖維F主輥32的旋轉(zhuǎn)力(例如離心力和慣性力)可朝纖維傳送機(jī)31下拋纖維F。
如先前所述，粗且重的纖維(例如劍麻纖維)和相對(duì)細(xì)且輕的纖維(例如碳纖維和聚丙烯纖維)相混合以形成纖維F。主輥32作用在纖維F上的旋轉(zhuǎn)力可使粗且重的劍麻纖維更早地拋離主輥32，并因此在細(xì)且輕的纖維(例如碳纖維和聚丙烯纖維)之前到達(dá)纖維傳送機(jī)31。
如圖1(B)所示，結(jié)果是主要包括粗且重的劍麻纖維的粗織或低密度層24首先形成在傳送機(jī)31上。主要包括細(xì)且輕的碳纖維和聚丙烯纖維的緊密或高密度層22形成在低密度層24的頂部。過(guò)渡中間層23形成在低密度和高密度層的邊緣處。具有預(yù)定厚度的纖維墊20形成在傳送機(jī)31上，而且低密度層24位于下側(cè)(如圖1(B)所示)。較佳的是，可以調(diào)節(jié)傳送機(jī)的速度，以使纖維墊20具有約為450克/米2至600克/米2的平均表面密度(單位面積的質(zhì)量)。
任何將由機(jī)器30根據(jù)以上步驟制成的兩張纖維墊20彼此疊合，以使其中一纖維墊20的低密度層24與另一纖維墊20的低密度層24直接相對(duì)，如圖2(A)和2(B)所示。然后用一針刺孔機(jī)(圖中未示出)對(duì)疊合的纖維墊20刺孔，以使纖維墊20彼此結(jié)合。
然后，將刺好孔的纖維墊20加熱到聚丙烯纖維的熔化溫度。如圖3(A)所示，表皮材料26借助膠粘薄膜(圖中未示出)疊合在粘合的纖維墊20的頂面和底面上方。如圖3(A)和3(B)所示，一熱壓機(jī)43沖壓粘合的纖維墊20和表皮材料26。于是，熔化的聚丙烯纖維注入高密度層22的全部碳纖維和低密度層24的全部劍麻纖維。碳纖維彼此粘合，并且與劍麻纖維相粘合。另外，表皮材料26可借助熔化的聚丙烯纖維和膠粘薄膜粘合在粘合的纖維墊20的相應(yīng)高密度層22上。
如圖3(C)所示，然后釋放熱壓機(jī)43的壓力。粘合有表皮材料26的粘合的纖維墊20在一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)保持釋放狀態(tài)，以便獲得纖維成形體10。在該段時(shí)間內(nèi)，由于低密度層24產(chǎn)生了回復(fù)力，粘合的纖維墊20的厚度會(huì)有一定程度的恢復(fù)。在該段預(yù)定時(shí)間之后，可以完成用于制造纖維成形體10的最后步驟。
如圖3(D)所示，可將纖維成形體10傳送到一冷壓機(jī)以供最后定形。在該示例中，纖維成形體10被冷壓以具有一可用作車頂材料的結(jié)構(gòu)形式。
由纖維成形體10制成的頂面材料最好具有約450克/米2至600克/米2的平均表面密度(單位面積的質(zhì)量)。該示例可具有約3.5至4.5毫米的厚度。該厚度大于傳統(tǒng)纖維成形體的典型厚度(例如約3毫米)，這種傳統(tǒng)纖維成形體可具有與纖維成形體10相同的平均表面密度。然而，傳統(tǒng)纖維成形體具有遍及整個(gè)厚度的均勻密度，而纖維成形體10則具有若干個(gè)不同密度的層。
根據(jù)這種制造纖維成形體10的典型方法，可以通過(guò)使用簡(jiǎn)單的過(guò)程和單臺(tái)機(jī)器來(lái)制造包括低密度層24、中間層23和高密度層22的纖維墊20。將兩個(gè)纖維墊20疊合，以使其彼此相對(duì)的低密度層24裝配成纖維成形體10。與通常由機(jī)器單獨(dú)制造核心低密度層、上方的高密度層和下方的高密度層的傳統(tǒng)方法相比，可以減少這種典型方法的機(jī)器數(shù)量，以節(jié)約相關(guān)機(jī)器和其它費(fèi)用。另外，由于在單次過(guò)程中制造包括一低密度層24、中間層23和一高密度層22的纖維墊20，纖維成形體10的制造效率與傳統(tǒng)方法相比也得以提高。
另外，由于厚度大于或等于150微米的劍麻纖維被用作低密度層24的主原料，低密度層24可以提供纖維成形體10的必要厚度和剛度。另外，由于劍麻纖維的選定直徑小于或等于160微米，低密度層24相對(duì)易于變形，導(dǎo)致纖維成形體10相對(duì)易于成形。然而，如果劍麻纖維的直徑大約或等于80微米，則仍然可以在某種程度上保留纖維成形體的必要厚度和剛度。另外，如果劍麻纖維的直徑被選定為小于或等于250微米，則纖維成形體10在某種程度上仍然是可變形的。
此外，由于這種典型的纖維成形體10具有主要由粗纖維構(gòu)成的低密度層24，因此纖維成形體10的厚度可以比平均表面密度相同、但具有遍布其厚度的均勻密度的傳統(tǒng)纖維成形體的厚度大。因此，必須增加冷壓機(jī)45的模具之間的間隙，以使由典型的纖維成形體10通過(guò)冷壓機(jī)45所制成的車頂材料具有相對(duì)較大的厚度。
此外，由于可以在不影響平均表面密度的情況下增大車頂材料的厚度，因此可以增大車頂材料的剛度并且改進(jìn)車頂材料的吸音特性。
(第二種典型的實(shí)施例)圖4(A)是一第二種典型的纖維墊制造機(jī)1的示意圖，該制造機(jī)可以連續(xù)形成兩張纖維墊20，以使它們彼此以正確的定向自動(dòng)疊合。
機(jī)器1包括一用于制造兩張纖維墊20之一(在下文中稱為“第一纖維墊20”)的第一機(jī)器部30a和一用于制造兩張纖維墊中的另一張纖維墊(在下文中稱為“第二纖維墊20”)的第二機(jī)器部30b。第一機(jī)器部30a的基本構(gòu)造和第二機(jī)器部30b的構(gòu)造基本上與先前所述的第一種典型的機(jī)器30相同。因此，在圖4(A)中，第一和第二機(jī)器部的部件與第一種典型的機(jī)器30的部件相同，并標(biāo)注以相同的標(biāo)號(hào)。這些部件的重復(fù)說(shuō)明就不必要了。
第一機(jī)器部30a不同于第一種典型的機(jī)器30之處在于第一機(jī)器部30a的輥32沿順時(shí)針?lè)较蚩尚D(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)，以便將一旋轉(zhuǎn)力施加于纖維F1。由此，第一機(jī)器部30a的供給機(jī)35位于輥32的左側(cè)和上側(cè)。
用第一纖維傳送機(jī)31a(在下文中也稱為“第一傳送機(jī)31a”)和第二纖維傳送機(jī)31b(在下文中也稱為“第二傳送機(jī)31b”)代替?zhèn)魉蜋C(jī)31，第一和第二纖維傳送機(jī)被構(gòu)造成水平傳送帶。第一和第二傳送機(jī)31a和31b以其相應(yīng)的預(yù)定的、相對(duì)恒定的速度驅(qū)動(dòng)。
第一傳送機(jī)31a設(shè)置在第一機(jī)器部30a的輥32下方。自第一機(jī)器部的輥32下拋的纖維F1可由第一傳送機(jī)31a接納，以形成一第一纖維墊20。驅(qū)動(dòng)第一傳送機(jī)31a，以便沿一向后方向(在圖4(A)中看到為向左方向)傳送第一纖維墊20。
第二機(jī)器部30b位于第一機(jī)器部30a的前方(在圖4(A)中看到為右方)，并且具有一沿逆時(shí)針?lè)较蝌?qū)動(dòng)的主輥32，該主輥可將一旋轉(zhuǎn)力施加于纖維。
第二傳送機(jī)30b位于第一傳送機(jī)30a和第二傳送機(jī)30b的輥32的下方。第二傳送機(jī)30b可接納從第一傳送機(jī)30a沿相反定向傳送的第一纖維墊20。另外，第二傳送機(jī)30b可接納從第二機(jī)器部30b的主輥32下拋的纖維F2。這些纖維F2形成第二纖維墊20。第二纖維墊20形成在第一纖維墊20的頂部。第二傳送機(jī)30b沿向前方向(在圖4(A)中看到為右方)傳送結(jié)合在一起的第一和第二纖維墊20。
在運(yùn)行中，纖維F1從第一機(jī)器部30a的主輥32下拋，并且由先前所述的第一傳送機(jī)31a接納。因此，第一纖維墊20可以形成在第一傳送機(jī)31a上，其低密度層24位于下側(cè)。然后可以向后(在圖4(A)中看到為左方)傳送第一纖維墊20。在第一傳送機(jī)31a的后(左)端，可以將第一纖維墊20傳送到第二傳送機(jī)31b上。由于第二傳送機(jī)31b的傳送方向與第一傳送機(jī)31a的傳送方向相反，第一纖維墊20可以在其傳送到第二傳送機(jī)30b時(shí)上下翻轉(zhuǎn)。
換句話說(shuō)，可以將第一纖維墊20傳送到第二傳送機(jī)31b上，而且使其高密度層22位于下側(cè)。然后，第二傳送機(jī)31b使翻轉(zhuǎn)后的第一纖維墊20前進(jìn)(在圖4(A)中看為向右)。第一纖維墊20以相對(duì)恒定的速度通過(guò)第二機(jī)器部30b的下方。纖維F2從第二機(jī)器部30b的主輥32下拋，并且積存在第一纖維墊20上，從而具有一基本均勻的厚度。因此，第二纖維墊20直接布置在第一纖維墊20的上方，而且第二纖維墊20的低密度層24與第一纖維墊20的低密度層24相對(duì)。
然后，將彼此疊合在低密度層24處的第一和第二纖維墊20傳送到一針刺機(jī)(圖中未示出)，以便通過(guò)針刺使其結(jié)合在一起。針刺之后的步驟(制造纖維成形體10所必需的)與第一種典型的實(shí)施例相同。
以這種方式，根據(jù)第二種典型的實(shí)施例，可以連續(xù)制造第一和第二纖維墊20并使其自動(dòng)彼此疊合。由此可進(jìn)一步提高纖維成形體10的制造效率。
本發(fā)明并不限于以上典型的實(shí)施例，而還可作多種方式的變化。盡管劍麻纖維在以上典型的實(shí)施例中被用作形成低密度層24的天然纖維，但其它天然纖維，諸如洋麻、棕麻等，也可以用來(lái)代替劍麻纖維。
另外，盡管碳纖維被用作形成高密度層的無(wú)機(jī)纖維，但玻璃纖維、金屬纖維等也可以用來(lái)代替碳纖維。
此外，盡管聚丙烯纖維被用作熱塑性纖維，但石蠟樹脂纖維，例如聚乙烯、聚丁烯等，也可以用于代替聚丙烯纖維。
權(quán)利要求
1.一種用于制造纖維成形體的方法，其中，纖維成形體包括一主要由內(nèi)嵌在上、下高密度層之間的粗纖維粗制而成的低密度層，所述高密度層主要由細(xì)纖維緊密構(gòu)成，該方法包括(a)預(yù)制包括粗纖維和細(xì)纖維的纖維混合物，其中，細(xì)纖維的平均重量輕于粗纖維的平均重量；以及(b)由混合纖維制成一第一和第二纖維墊，其中，每張纖維墊包括一主要由粗纖維粗制而成的低密度層和一主要由細(xì)纖維緊密構(gòu)成的高密度層，并且其中，每張纖維墊由以下方法制成(b1)將混合纖維供給到一輥的外周面上，其中，所述輥被構(gòu)造成將混合纖維臨時(shí)保持在外周面上；以及(b2)旋轉(zhuǎn)所述輥，以使混合纖維與所述輥一起旋轉(zhuǎn)，并且自所述輥釋放混合纖維，以使混合纖維借助所述輥的旋轉(zhuǎn)力拋向一纖維接納面，從而在纖維接納面上形成一纖維墊；以及(c)翻轉(zhuǎn)第一纖維墊；以及(d)將翻轉(zhuǎn)后的第一纖維墊與第二纖維墊相疊合，以使每張纖維墊的低密度層彼此相對(duì)；以及(e)使彼此疊合的第一和第二纖維墊相結(jié)合；以及(f)將纖維粘合在一起。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用相同的輥和相同的纖維接納面形成第一和第二纖維墊。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，不同的輥形成第一和第二纖維墊。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，第一和第二纖維墊形成在不同的纖維接納面上，并且其中，步驟(c)包括將第一纖維墊放置在位于用來(lái)形成第二纖維墊的輥下方的一移動(dòng)面上，以使第一纖維墊的低密度層位于第一纖維墊的上側(cè)；以及其中，放置在位于用來(lái)形成第二纖維墊的輥下方的移動(dòng)面上的第一纖維墊的低密度層成為第二纖維墊的纖維接納面；其中，步驟(d)包括在第一纖維墊的頂部形成第二纖維墊，以使第二纖維墊的低密度層形成為與第一纖維墊的低密度層相對(duì)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，第一纖維墊的纖維接納面致使第一纖維墊沿位于用來(lái)形成第二纖維墊的輥下方的移動(dòng)面的相反方向移動(dòng)，并且其中，第一纖維墊的纖維接納面設(shè)置在位于用來(lái)形成第二纖維墊的輥下方的移動(dòng)面的上方，并且其中，步驟(c)中的放置第一纖維墊包括從第一纖維墊的纖維接納面的一端傳送第一纖維墊，并且將其布置在位于用來(lái)形成第二纖維墊的輥下方的移動(dòng)面上，以使第一纖維墊的低密度層位于第一纖維墊的上側(cè)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，細(xì)纖維包括無(wú)機(jī)纖維和熱塑性樹脂纖維，熱塑性樹脂纖維可作為用于將其它纖維粘合在一起的介質(zhì)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，熱塑性樹脂纖維包括聚丙烯纖維。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，聚丙烯纖維的直徑范圍在15微米至17微米之間。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，無(wú)機(jī)纖維包括碳纖維。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，碳纖維的直徑小于10微米。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，粗纖維包括劍麻纖維。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，劍麻纖維的直徑在80微米至250微米之間選擇。
13.一種纖維成形體，它包括一主要由粗纖維粗制而成的低密度層；主要由細(xì)纖維緊密制成的第一和第二高密度層，其中，低密度層內(nèi)嵌在第一和第二高密度層之間，其中，粗纖維的直徑在80微米與250微米之間選擇。
14.如權(quán)利要求13所述的纖維成形體，其特征在于，粗纖維包括劍麻纖維。
15.如權(quán)利要求13所述的纖維成形體，其特征在于，細(xì)纖維包括無(wú)機(jī)纖維和熱塑性樹脂纖維，熱塑性樹脂纖維可作為用于將其它纖維粘合在一起的介質(zhì)。
16.如權(quán)利要求15所述的纖維成形體，其特征在于，熱塑性樹脂纖維包括聚丙烯纖維。
17.如權(quán)利要求16所述的纖維成形體，其特征在于，聚丙烯纖維的直徑在15微米至17微米之間選擇。
18.如權(quán)利要求15所述的纖維成形體，其特征在于，無(wú)機(jī)纖維包括碳纖維。
19.如權(quán)利要求18所述的纖維成形體，其特征在于，碳纖維的直徑小于10微米。
20.一種纖維墊制造機(jī)，它包括一旋轉(zhuǎn)輥，所述旋轉(zhuǎn)輥具有一外周面和一用于將纖維臨時(shí)保持在外周面上的纖維保持裝置；一供給機(jī)，所述供給機(jī)被布置和構(gòu)造成將粗纖維和細(xì)纖維的混合物供給到所述輥的外周面上；以及一傳送機(jī)，所述傳送機(jī)設(shè)置在所述輥的下方，并且被布置和構(gòu)造成接納并傳送纖維，所述纖維在所述輥旋轉(zhuǎn)時(shí)被拋離所述輥，從而在所述傳送機(jī)上形成一纖維墊，所述纖維墊包括一主要由細(xì)纖維構(gòu)成的高密度層和一主要由粗纖維構(gòu)成的低密度層。
21.如權(quán)利要求20所述的機(jī)器，其特征在于，纖維保持裝置包括多根從所述輥的外周面向外延伸的針。
22.如權(quán)利要求21所述的機(jī)器，其特征在于，纖維保持裝置還包括若干輔助輥，所述輔助輥位于所述輥的外周面附近，每根輔助輥與所述輥的外周面隔開一預(yù)定距離。
23.如權(quán)利要求20所述的機(jī)器，其特征在于，所述傳送機(jī)包括一以恒定速度驅(qū)動(dòng)的傳送帶。
24.一種纖維墊制造機(jī)，它包括第一和第二旋轉(zhuǎn)輥，每根旋轉(zhuǎn)輥具有一外周面和用于將纖維臨時(shí)保持在外周面上的裝置；以及第一和第二供給機(jī)，所述供給機(jī)被布置和構(gòu)造成將粗纖維和細(xì)纖維的混合物供給到第一和第二輥的外周面上；一第一傳送機(jī)，所述第一傳送機(jī)設(shè)置在第一輥的下方，并且被布置和構(gòu)造成接納并傳送纖維，所述纖維在第一輥旋轉(zhuǎn)時(shí)被拋離所述第一輥，從而在所述第一傳送機(jī)上形成一第一纖維墊，所述第一纖維墊包括一主要由細(xì)纖維構(gòu)成的高密度層和一主要由粗纖維構(gòu)成的低密度層；一第二傳送機(jī)，所述第二傳送機(jī)設(shè)置在第一傳送機(jī)和第二輥的下方，以接納和傳送處于翻轉(zhuǎn)位置的第一纖維墊，并且在第二輥旋轉(zhuǎn)時(shí)接納被拋離第二輥的纖維，從而在第一纖維墊上形成一第二纖維墊，所述第二纖維墊包括一主要由細(xì)纖維構(gòu)成的第二高密度層和一主要由粗纖維構(gòu)成的第二低密度層，以使第一纖維墊的第一低密度層與第二纖維墊的第二低密度層相對(duì)。
25.如權(quán)利要求24所述的機(jī)器，其特征在于，纖維保持裝置包括多根從相應(yīng)輥的外周面向外延伸的針。
26.如權(quán)利要求25所述的機(jī)器，其特征在于，纖維保持裝置還包括若干輔助輥，所述輔助輥位于相應(yīng)輥的外周面附近，每根輔助輥與相應(yīng)輥的外周面隔開一預(yù)定距離。
27.如權(quán)利要求24所述的機(jī)器，其特征在于，所述第一和第二傳送機(jī)均包括一以恒定速度驅(qū)動(dòng)的傳送帶。
28.如權(quán)利要求27所述的機(jī)器，其特征在于，所述第一和第二傳送機(jī)沿彼此相反的方向驅(qū)動(dòng)。
全文摘要
用一種制造纖維成形體的方法預(yù)制一包括粗纖維和細(xì)纖維的纖維混合物，以形成纖維墊。將混合纖維供給到一輥的外周面上。當(dāng)該輥旋轉(zhuǎn)時(shí)，自該輥釋放混合纖維，并且將其拋向一纖維接納面。在纖維接納面上形成一纖維墊，其低密度層靠近纖維接納面，其高密度層位于低密度層的頂部。粗纖維主要形成低密度層，而細(xì)纖維主要形成高密度層。第一和第二纖維墊彼此疊合，以使其低密度層彼此相對(duì)。
文檔編號(hào)D04H1/70GK1550601SQ20041004562
公開日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月20日
發(fā)明者中村哲也, 棚部和雄, 雄, 太郎, 妹尾倫太郎, 彥, 石原知彥, 坂本達(dá)夫, 夫, 中川敬章, 章 申請(qǐng)人:豐田紡織株式會(huì)社, 豐田自動(dòng)車有限公司, 中川產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社