輕量化空氣流阻可調節式多層結構聲學部件的製備方法
2023-10-07 19:22:54 1
輕量化空氣流阻可調節式多層結構聲學部件的製備方法
【專利摘要】本發明涉及汽車聲學部件的製造方法，屬於汽車部件隔音降噪【技術領域】。所述聲學部件先將纖維氈、熱塑性不透氣EAA薄膜和纖維氈的次序疊放，送入成型模具內，利用穿透力強的高溫蒸汽對材料進行加熱，同時進行模壓成型，然後切割外形尺寸及孔位，經檢驗無缺陷後，即可獲得多層結構聲學部件。本發明上下兩層纖維氈之間的粘結是通過熱塑性薄膜在高溫下熔化後所具有的粘結性來實現的，而非在現場以人工塗布粘結劑，不但可節省人工提升產能，大幅度提高了生產效率，且確保製造現場的環境的安全和操作人員的健康。本發明還採用熱塑性不透氣EAA膜來調節隔音墊的空氣流阻，在不增加重量和製造成本的基礎上實現對聲學製品聲學性能的優化。
【專利說明】輕量化空氣流阻可調節式多層結構聲學部件的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及汽車聲學部件的製造方法，尤其是通過調節空氣流阻來達到實現不同聲學效果的多層結構聲學部件的控制方法，屬於汽車部件隔音降噪【技術領域】。
【背景技術】
[0002]聲學部件就是能對噪音起到衰減或隔離作用的部件，其作用機理包含兩個方面:吸音或隔音。吸音與隔音機理:吸音是將聲音能量吸收以使能量減弱直至消失，其原理是入射聲波必須進入材料結構中，聲波的能量使材料內的彈性纖維發生振動，或使材料孔隙中的空氣分子互相撞擊摩擦，在此過程中將聲波的能量轉化為熱能而使聲波的能量得以衰減；隔音則重在使聲波發生反射或折射，從而減少傳遞到接收點的聲能量，即通過隔離的方式減弱傳遞到「接收處」的聲音。二者在作用原理及使用方式上有所區別:為提升吸音效果，應使入射聲波容易進入材料結構內部，以與材料內部結構發生相互作用而使能量得以衰減；為提升隔音效果，則應該減少進入材料內部的聲波而使聲波得以阻絕。上述兩種作用機理經常會相互制約，因此單層材料難以兼顧吸音與隔音效果，必須由多層複合方式來實現特定吸隔音聲學性能要求。
[0003]近年來，在降低製造成本及提升燃油經濟性的強烈需求性下，在聲學部件領域，多層纖維氈製品正逐漸在取代傳統的EPDM+PU泡沫或EVA+PU泡沫製品，在此過程中，由於要將不同層的纖維層粘合在一起，引入了熱塑性熱熔膜，一般為PE或EAA單層膜或EAA/PA/EAA三層複合膜，採用這種纖維製品時，因為考慮更多的是製品的吸音功能，因此採用的原料膜一般為打孔膜(如圖2所示)，即膜上按一定間隔大小開了小孔，孔的直徑大小一般為20-30 μ m，通過這樣的方式來確保膜所連接的兩層纖維層之間有連通的通道，以利於聲波在進入表面纖維層後能穿過薄膜繼續進入底層纖維層，與表層和底層纖維層都能發生相互作用，從而使聲能量達到最大程度的消耗，即獲得良好的吸音性能。
[0004]但是單方面靠吸音，並不能滿足整車聲學降噪要求:儘可能的使乘客倉的聲壓級最小。吸聲結構的聲學部件對於降低整車噪音聲壓級的貢獻僅限於0.2?1 dB，要想更進一步的降低聲壓級，還需要該材料結構能發揮隔音作用。從前述隔音機理得知，多層結構中必須含有一層隔離層來阻隔或反射聲波。如果繼續使用傳統的EPDM或者EVA作為隔離層，一方面產品的重量增加了，無法達成輕量化的要求；另一方面，EPDM或EVA層與纖維層之間的連接也會出現問題:a)如果利用蒸汽加熱工藝，利用EPDM或EVA的背膠與纖維層粘合，由於在加熱過程中EPDM或EVA會被同時軟化，在脫模時容易出現粘模，進一步如果在脫模過程中，EPDM或EVA產生破裂，會形成廢品，隔音製品上的縫隙的會極大程度的降低隔音效果；b)如果採用噴膠的方式將EPDM層和纖維層粘合在一起，會增加製造工序，降低生產效率，同時膠水的使用也會帶來一定的VOC問題。那麼是否可以不使用傳統EPDM或EVA作為聲隔離層，而直接利用熱塑性薄膜作為聲隔離層，在保證一定的吸音性能的前提下，提升多層纖維製品的隔音性能呢？本發明就是為了解決這個課題而創作的一種高效、低成本的生產工藝。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於克服上述不足之處，提供一種可行的，低成本，輕量化的，空氣流阻可調節的聲學部件的製造方法，該方法主要通過對多層結構中所使用的熱塑性薄膜的流阻的控制，來分別實現對製品吸隔音功能的控制。
[0006]按照本發明提供的技術方案，輕量化空氣流阻可調節式多層結構聲學部件的製備方法，步驟為:
(1)鋪料:按由下至上的順序鋪放纖維氈、熱塑性不透氣薄膜和纖維氈(如附圖3)；
(2)壓製成型:將鋪好的材料置入成型模具內進行模壓，在模壓的同時下模通蒸汽，上模抽真空，通過高溫蒸汽對材料進行加熱，使上下層纖維中含有低熔點纖維絲熔化，在壓力的作用下，把周圍的纖維絲粘合在一起，同時熱塑性薄膜也被熔化，把上下兩層纖維層粘合在一起，得到壓制半成品；在此過程中，通過對蒸汽加熱時間及上下模具溫度的控制，來實現對薄膜熔化程度的控制，進而控制模壓成型後薄膜的流阻:如果需要提升製品的空氣流阻，則需要減少蒸汽加熱時間和上下模具溫度，從而減少薄膜的熔化，這樣可以得到大的空氣流阻，大的空氣流阻層即為聲傳遞的隔離層，反之亦然；
成型條件:蒸汽壓力:0.6-3MPa ;蒸汽溫度:170-220°C ;通蒸汽時間25_35s成型壓力:9-1觀pa ;成型時間:40-60s ;抽真空壓力:0.015-0.03Mpa ;抽真空時間:50-70s ;上下模模具溫度:170-200 0C ；
(3)冷卻定型:將所述壓制半成品放入冷卻治具進行冷卻定型；得定型半成品，冷卻時間:45-60s ；
(4)切割:用衝斷裝置或水刀對所述定型半成品進行外形尺寸及孔位的切割，得到聲學部件成品；衝斷裝置的衝斷壓力為5-10Mpa，衝斷時間為3-lOs ;水刀的切割壓力為40000-50000psi，切割氣壓為 0.6-0.8Mpa ；
(5)檢驗:所述聲學部件成品經檢驗無缺陷合格後，裝箱入庫。
[0007]所述熱塑性不透氣薄膜為EAA不透氣膜，密度為25_70g/m2。
[0008]所述產品輕量化空氣流阻可調節式多層結構聲學部件空氣流阻為2000-9000rayls(N.s/m3)。所述產品輕量化空氣流阻可調節式多層結構聲學部件流阻為5000-9000rayls (N.s/m3)。
[0009]所述熱塑性薄膜為EAA不透氣膜，克重為25?70g/m2。
[0010]所述纖維租成分為質量分數15%_20%的聚酯纖維，15%-25%的低熔點聚酯纖維和50%-65%的棉纖維及化學合成纖維的再生纖維；表面密度:500-2000g/m2。
[0011]具體製備過程為:a)原料單獨開松處理:稱取聚酯纖維f 2份、再生棉纖維5?7份、低熔點熱塑性纖維2?3份，首先對各種原料單獨進行開松處理，將團簇狀的纖維材料打散成蓬鬆的纖維束，打散後纖維的體密度為5(T80kg/m3，打散後的原料送入一個大倉進行混合；b)混開松及除雜:混合好以後的原料再通過進一步的混合開松處理及雜質處理得到開松均勻的混合料；c)氣流成網:將b)中得到的混合料通過鋪料設備在棉箱中鋪成設定厚度的纖維層，再輸入到氣流成網機中形成需要的纖維層；d)高溫定型:纖維層在烘箱中經高溫處理定型；e)裁片:高溫定型後再冷卻後，經裁剪處理，即可獲得設定尺寸與厚度的纖維氈。[0012]本發明的有益效果:利用高溫蒸汽傳熱的方式，在模壓成型時直接利用熱塑性薄膜進行粘結，而非在現場以人工塗布粘結劑，不但可節省人工提升產能，大幅度提高了生產效率，且確保了製造現場的環境的安全和操作人員的健康。
[0013]本發明還採用不透氣熱塑性薄膜EAA作為纖維層之間的粘合膜，通過選擇不同熔點、克重的薄膜，及通過對蒸汽加熱時間及上下模具溫度的控制，來調節聲學部件的空氣流阻，在不增加製品重量及製造成本的前提下為聲學性能的優化提供新的研究方向。
[0014]本發明所涉及的多層結構的聲學部件可以用作前圍駕倉隔音墊或汽車主地毯下
隔音墊。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1本發明工藝流程圖。
[0016]圖2本發明打孔膜示意圖。
[0017]圖3本發明材料鋪設圖。
[0018]附圖標記說明:1、纖維層；2、EAA膜；3、纖維層。
【具體實施方式】
[0019]本發明實施例工藝流程圖如圖1所示。
[0020]實施例1
(1)鋪料:按由下至上的順序鋪放纖維氈、熱塑性薄膜和纖維氈；其中上層纖維氈克重1000 g/m2，下層纖維氈克重為1200 g/m2，採用的薄膜克重為25g/m2 ;鋪料順序如圖3所示；
(2)壓製成型:將鋪好的材料置入成型模具內進行模壓，在模壓的同時下模通蒸汽，上模抽真空，通過高溫蒸汽對材料進行加熱，使上下層纖維中含有低熔點纖維絲熔化，在壓力的作用下，把周圍的纖維絲粘合在一起，同時熱塑性薄膜也被熔化，把上下兩層纖維層粘合在一起，得到壓制半成品；
成型條件:蒸汽壓力:0.6MPa ;蒸汽溫度:220°C;通蒸汽時間25s成型壓力:IOMpa ;成型時間:45s ;抽真空壓力:0.015MPa ;抽真空時間:50s ;上下模模具溫度:170°C ；
(3)冷卻定型:將壓制半成品放入冷卻治具進行冷卻定型，得定型半成品；冷卻時間:
45s ；
(4)切割:用衝斷裝置或水刀對定型半成品進行切割外形尺寸及孔位，得到聲學部件成品；衝斷裝置:衝斷壓力:8MPa，衝斷時間:10s ;水刀:切割壓力:40000psi，切割氣壓:
0.8MPa ；
(5)檢驗:聲學部件成品經檢驗無缺陷合格後，裝箱入庫。
[0021]最終聲學部件成品的總流阻為2000-3000raylS，所述聲學部件成品吸音性能比較好。
[0022]實施例2
(1)鋪料:按由下至上的順序鋪放纖維氈、熱塑性薄膜和纖維氈；其中上層纖維氈克重1200g/m2，下層纖維氈克重為1500g/m2，採用的薄膜克重為70g/m2 ;鋪料順序如圖3所示；
(2)壓製成型:將鋪好的材料置入成型模具內進行模壓，在模壓的同時下模通蒸汽，上模抽真空，通過高溫蒸汽對材料進行加熱，使上下層纖維中含有低熔點纖維絲熔化，在壓力的作用下，把周圍的纖維絲粘合在一起，同時熱塑性薄膜也被熔化，把上下兩層纖維層粘合在一起，得到壓制半成品；
成型條件:蒸汽壓力:3MPa ;蒸汽溫度:170°C ;通蒸汽時間35s成型壓力:12MPa ;成型時間:60s ;抽真空壓力:0.015Mpa ;抽真空時間:70s ;上下模模具溫度:200°C ；
(3)冷卻定型:將壓制半成品放入冷卻治具進行冷卻定型，得定型半成品，冷卻時間:
60s ；
(4)切割:用衝斷裝置或水刀對定型半成品進行切割外形尺寸及孔位，得到聲學部件成品；衝斷裝置:衝斷壓力:8Mpa，衝斷時間:IOs ;水刀:切割壓力:45000psi，切割氣壓:
0.7Mpa ；
(5)檢驗:聲學部件成品經檢驗無缺陷合格後，裝箱入庫。
[0023]最終聲學部件成品的總流阻為7000-9000raylS，所述聲學部件成品的隔音性能比較好。
[0024]實施例3
(1)鋪料:按由下至上的順序鋪放纖維氈、熱塑性薄膜和纖維氈；其中上層纖維氈克重1200g/m2，下層纖維氈克重為1200g/m2，採用的薄膜克重為35g/m2 ;鋪料順序如圖3所示；
(2)壓製成型:將鋪好的材料置入成型模具內進行模壓，在模壓的同時下模通蒸汽，上模抽真空，通過高溫蒸汽對材料進行加熱，使上下層纖維中含有低熔點纖維絲熔化，在壓力的作用下，把周圍的纖維絲粘合在一起，同時熱塑性薄膜也被熔化，把上下兩層纖維層粘合在一起，得到壓制半成品；
成型條件:蒸汽壓力:2MPa ;蒸汽溫度:200°C ;通蒸汽時間30s成型壓力:IIMPa ;成型時間:55s ;抽真空壓力:0.02Mpa ;抽真空時間:60s ;上下模模具溫度:190°C ；
(3)冷卻定型:將壓制半成品放入冷卻治具進行冷卻定型，得定型半成品，冷卻時間:
60s ；
(4)切割:用衝斷裝置或水刀對定型半成品進行切割外形尺寸及孔位，得到聲學部件成品；衝斷裝置:衝斷壓力:8Mpa，衝斷時間:5s ;水刀:切割壓力:50000psi，切割氣壓:
0.6Mpa ；
(5)檢驗:聲學部件成品經檢驗無缺陷合格後，裝箱入庫。
[0025]最終聲學部件成品的總流阻為3000-5000raylS，這種聲學部件成品具有良好的綜
合吸/隔音性能。
【權利要求】
1.輕量化空氣流阻可調節式多層結構聲學部件的製備方法，其特徵是步驟為: (1)鋪料:按由下至上的順序鋪放纖維氈、熱塑性不透氣薄膜和纖維氈； (2)壓製成型:將步驟(I)鋪好的材料置入成型模具內進行模壓，在模壓的同時下模通蒸汽，上模抽真空，通過高溫蒸汽對材料進行加熱，使上下層纖維中含有低熔點纖維絲熔化，在壓力的作用下，把周圍的纖維絲粘合在一起，同時熱塑性薄膜也被熔化，把上下兩層纖維層粘合在一起，得到壓制半成品； 成型條件:蒸汽壓力:0.6-3MPa ;蒸汽溫度:170-220°C ;通蒸汽時間25_35s成型壓力:9-1觀pa ;成型時間:40-60s ;抽真空壓力:0.015-0.03Mpa ;抽真空時間:50-70s ;上下模模具溫度:170-200 0C ； (3)冷卻定型:將所述壓制半成品放入冷卻治具進行冷卻定型，得到定型半成品；冷卻時間:45-60s ； (4)切割:用衝斷裝置或水刀對所述定型半成品進行外形尺寸及孔位的切割，得到聲學部件成品；衝斷裝置的衝斷壓力為5-10Mpa，衝斷時間為3-lOs ;水刀的切割壓力為40000-50000psi，切割氣壓為 0.6-0.8Mpa ； (5)檢驗:所述聲學部件成品經檢驗無缺陷合格後，裝箱入庫。
2.如權利要求1所述輕量化空氣流阻可調節式多層結構聲學部件的製備方法，其特徵是:所述熱塑性不透氣薄膜為EAA不透氣膜，密度為25-70g/m2。
3.如權利要求1所述輕量化空氣流阻可調節式多層結構聲學部件的製備方法，其特徵是:所述產品輕量化空氣流阻可調節式多層結構聲學部件空氣流阻為2000-9000raylsN.s/m3 ο
4.如權利要求1所述輕量化空氣流阻可調節式多層結構聲學部件的製備方法，其特徵是:所述纖維氈成分按重量份計為15%_20%的聚酯纖維，15%-25%的低熔點聚酯纖維和60%-65%的棉纖維及化學合成纖維的再生纖維；表面密度為500-2000g/m2。
【文檔編號】B32B37/06GK103692753SQ201310676385
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月12日 優先權日:2013年12月12日
【發明者】阮靜, 黃威, 田秀傑 申請人:無錫吉興汽車聲學部件科技有限公司