CN104590152B

CN104590152B - 一种环保轻量化隔音垫及其生产方法

Info

Publication number: CN104590152B
Application number: CN201410767924.4A
Authority: CN
Inventors: 张志龙; 龙踏青; 田光胜; 司旭仓; 吴凌波; 丁贝
Original assignee: North 3rd Ring Road Lake Automobile Engineering Plastics Co Ltd
Current assignee: North 3rd Ring Road Lake Automobile Engineering Plastics Co Ltd
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2014-12-12
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2034-12-12
Also published as: CN104590152A

Abstract

本发明公开了一种环保轻量化隔音垫，包括3层结构，从上到下依次为吸声层，隔声层，弹性层，弹性层与车身钣金接触。还公开了一种环保轻量化隔音垫的生产方法，切割隔声层并通过电弧放电处理；加热吸声层；将棉毡半成品放置到抽吸发泡冲切一体模的下模上定位；辐射加热隔声层；将隔声层抽吸到放置到发泡冲切一体模的下模的棉毡半成品上。加热融熔隔声层表皮；合上下模，浇注异氰酸酯和组合聚醚到隔声层上，隔声层形成弹性层；开模后，取出产品。采用此种结构的产品，单件产品的重量减少，产品的整体隔音水平提高，降低整车内的噪声。产品孔位精确度高，且具有气味强度低，VOC排放低等优点。

Description

一种环保轻量化隔音垫及其生产方法

技术领域

本发明涉及汽车零部件制造领域，更具体涉及一种环保型轻量化隔音垫，还涉及一种环保型轻量化隔音垫的生产方法，适用于汽车前围挡板隔音垫的生产制造，属于汽车零部件制造领域。

背景技术

前围挡板区域的隔音垫对于整车乘客舱内的噪声表现具有重要作用，同时随着汽车油耗排放标准以及车内空气质量标准的日趋严格，轻量化，低气味，低VOC排放也是需要重点考虑的目标。

为使整车车内噪声达到目标，前围挡板区域一般使用重质层隔音垫，隔音垫和前围钢板形成“隔音-吸音-隔音”的多层结构，能够很好的衰减发动机舱传递来的声音，达到较好的隔音水平。通常情况下，这种结构强调产品的“隔音”能力，需要使用较重的表皮，才能达到满意的效果，这直接导致产品重量较大。通常使用的表皮层为聚醋酸乙烯酯（EVA）表皮层，单位面积克重都在7kg/m²，单件产品重量在10kg左右，在整车以及零部件的轻量化的发展趋势下，这种结构的应用局限性越来越明显，尤其在更关注油耗表现的小排量经济型车上。聚醋酸乙烯酯（EVA）表皮层具有典型的醋酸味，在车内会导致乘客舱气味不环保。

轻量化设计理念，就是通过以“吸音”代替“隔音”的方式，强调隔音吸音性能的整体平衡。通过结构优化设计，在保证产品一定隔音性能的基础上，增加产品的吸声面积，尤其是面向驾驶舱的吸音面积，减少声波在驾驶舱内的反射次数，加快驾驶舱内声能衰减，达到降低车内噪声目的。并同时通过材料优化和替代，来降低乘客舱内的气味及可挥发性有机气体物质排放浓度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术上存在的上述问题，提供一种环保轻量化隔音垫，还提供一种环保型轻量化隔音垫的生产方法。所得到的产品不仅重量轻，而且能够增加面向乘客舱的吸声面积，整体声学性能好，材料及生产方法先进环保，不使用胶粘剂，能够有效的降低产品的气味及可挥发性有机气体（VOC）强度，提高产品质量。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种环保轻量化隔音垫，包括3层结构，从上到下依次为吸声层1，隔声层2，弹性层3，弹性层3与车身钣金接触。

吸声层1为可热压成型的阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)棉毡，燃烧速度≤100mm/min。单位面积质量为600~1000 g/m²，原材料厚度为10~20mm，做成成品后，吸声层1厚度为5~10mm。其吸声性能在alpha cabin中测试满足E级水平（1600Hz吸收系数超过0.8）。它具有优良的可成型性，能够成型复杂的形状，保证产品装车后能够进行精确的密封。

所述吸声层中使用细纤维来增强吸声系数。纤维细度：1~5dtex，纤维长度大于10mm。小于10mm短切纤维成毡后容易脱落，引起操作现场，装配现场以及车内空气中的漂浮纤维含量超标。

隔声层2使用聚烯烃弹性体（POE），隔声层的邵氏硬度（SHORE A ）70~85，单位面积质量为2000~3000g/m²，厚度1.2~1.8mm，耐高温尺寸变化率（85℃/4h）＜1%，拉伸断裂伸长率≥350%。主要为调节多层结构的流阻以及提高400~1000Hz段的隔声能力。聚烯烃弹性体（POE）隔声层相比于聚醋酸乙烯酯（EVA）隔声层，具有更低的气味强度，更温和的气味性质，VOC性能优异。

弹性层3，为各向同性的聚氨酯（PU）软质开孔泡沫，孔隙率为75%~95%，永久弹性变形率＜6%，泡沫体密度50~80kg/m³，厚度为8mm~30mm。主要起减震作用，并兼具一定的吸声作用。聚氨酯（PU）软质开孔泡沫通过异氰酸酯（~NCO）和组合聚醚(~ISO)两种发泡原料按照37~45：100的质量比例混合后通过化学反应形成，组合聚醚(~ISO)中使用大分子量的反应型催化剂来替代传统的低分子量胺类及有机锡类催化剂，以降低泡沫体系的气味，胺类物质及醛类物质排放。

如上结构的产品，将通过如下工艺过程来实现。

步骤1、原材料准备：根据产品的消耗定额要求，将隔声层2，切割成既定大小的原材料片材。隔声层通过电弧放电来打断表面的高分子链，从而增加表面张力，提高和PU泡沫的粘接性，防止脱层。放电电流1.5~2.5A，表面张力≥36达因。

步骤2、吸声层1由自动上料机构送入热风炉中加热。热风温度：230±20℃，热风喷射的风速为6~15m/s。出风口离加热面表面距离：10~20mm，加热时间10~20s。

步骤3、加热好的吸声层1，转移到热压冲切模中，进行压制成型，并同步冲切产品周边轮廓以及孔位，成为棉毡半成品。压制过程中，合模压力：15MPa~25MPa，加压下行距离50~100mm，加压下行速度：10~20mm/s，冲切过程中，冲刀冲切压力：15MPa~25MPa，保压时间20~40s。压制阶段和冲切阶段的缓冲时间：1~2s。得到棉毡半成品。棉毡半成品上孔位尺寸比实际定义尺寸直径大2~5mm，以利于后期的表皮抽吸切孔。

步骤4、将步骤3的棉毡半成品放置到抽吸发泡冲切一体模的下模上，通过型面进行定位。

步骤5、隔声层2在辐射加热炉中加热，辐射加热温度，240±20℃，加热时间：25±10s，加热后的隔声层通过真空抽吸方式，抽吸到放置到发泡冲切一体模的下模的棉毡半成品上。加热后的隔声层表皮表面呈现融熔态，在真空抽吸作用下，将会和棉毡粘结到一起并形成和棉毡一致的型面，并在棉毡切孔处，形成清晰的孔位。

抽吸时的真空压力：-0.06~-0.09MPa。抽吸发泡冲切一体模的下模中设有冷却水管，冷却水设定温度：30±10℃。然后合抽吸发泡冲切一体模的上下模，通过上模上的单注料口浇注高压混合均匀的异氰酸酯（NCO）和组合聚醚(ISO)两种原料到隔声层2上，混合压力：100~160bar，质量混合比例：NCO:ISO=37~45：100，NCO与ISO经过化学反应，在隔声层2形成弹性层3，熟化时间：80~120s。

如图2示，抽吸发泡冲切一体模的上模上安装有切孔刀具，在合模完成后，能够与抽吸发泡冲切一体模的下模过盈接触，完成对隔声层2的孔位冲切。因棉毡半成品的切孔比定义尺寸大2~4mm，此时能保证刀具仅用来切割表皮。采用这样的设计及工艺方式是因为接触式的切孔刀具对隔声层2有很好的切割能力，但不能切割断吸声层1.

步骤6、开模后，取出产品，清理孔位以及浇口处的料桩后，在专用定型架上冷却定型后，经检验员确认，成为成品。冷却定型时间：60±20s。

聚烯烃弹性体（POE）重质层可选用武汉双鸥高分子材料有限公司（HL08）；

阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)棉毡可选用常熟中意无纺制品有限公司；

异氰酸酯（~NCO）可选用亨斯迈聚氨酯（中国）有限公司（MDI 5300）；

组合聚醚（~ISO）可选用武汉宣诺威科技有限公司（FH7100）。

本发明的有益效果是：采用此种结构的产品，单件产品的重量能够减少50%，产品的整体隔音水平能达到15级，面向乘客舱面的吸声系数达到E级，能够得到很好的隔吸音性能平衡, 降低整车内的噪声。在整车上进行噪声评估，在怠速，2档4000转以及3档全加速工况下，驾驶员耳旁声压级在500Hz~8000Hz频率下，均优于原车的重质层隔音垫（约10kg）。其工艺过程简单环保，多层之间的结合不采用任何胶粘剂，实现了多层结构的轻松结合。产品孔位精确度高，且具有气味强度低，VOC排放低等优点。

附图说明

图1为本发明的一种环保轻量化隔音垫的生产方法的流程示意图；

图2为本发明的发泡冲切一体模示意图。

图中：1：吸声层1；2：隔声层2；3：弹性层3；4：发泡冲切一体模上模；5：刀具；6：发泡冲切一体模下模。

具体实施方式

以下对本发明的技术方案作进一步详细描述。

实施例1：

一种环保轻量化隔音垫，将通过如下工艺过程来实现。

步骤1、原材料准备：根据产品的消耗定额要求，将隔声层2，切割成既定大小的原材料片材。隔隔声层通过电弧放电来打断表面的高分子链，从而增加表面张力，提高和PU泡沫的粘接性，防止脱层。放电电流1.5A，表面张力达到36达因。

步骤2、吸声层1由自动上料机构送入热风炉中加热。热风温度：210℃，热风喷射的风速为6m/s。出风口离加热面表面距离：10mm，加热时间15s。

步骤3、加热好的吸声层1，转移到热压冲切模中，进行压制成型，并同步冲切产品周边轮廓以及孔位，成为棉毡半成品。压制过程中，合模压力：15MPa，加压下行距离50mm，加压下行速度：10mm/s，冲切过程中，冲刀冲切压力：15MPa，保压时间20s。压制阶段和冲切阶段的缓冲时间：1s。得到棉毡半成品。棉毡半成品上孔位尺寸比实际定义尺寸周圈大2mm，以利于后期的表皮抽吸切孔。

步骤4、将步骤3的棉毡半成品放置到抽吸发泡冲切一体模的下模6上，通过型面进行定位。

步骤5、隔声层2在辐射加热炉中加热，辐射加热温度，220℃，加热时间：20s，加热后的隔声层2通过真空抽吸方式，抽吸到放置到发泡冲切一体模的下模6的棉毡半成品上。加热后的隔声层表皮表面呈现融熔态，在真空抽吸作用下，将会和棉毡粘结到一起并形成和棉毡一致的型面，并在棉毡切孔处，形成清晰的孔位。

抽吸时的真空压力：-0.06MPa。抽吸发泡冲切一体模的下模中设有冷却水管，冷却水设定温度：20℃。然后合抽吸发泡冲切一体模的上下模，通过上模上的单注料口浇注高压混合均匀的异氰酸酯（NCO）和组合聚醚(ISO)两种原料到隔声层2上，混合压力：120bar，混合比例：NCO:ISO=37：100。NCO与ISO经过化学反应，在隔声层2上形成弹性层3，熟化时间：80s。

抽吸发泡冲切一体模的上模4上安装有切孔刀具5，在合模完成后，能够与抽吸发泡冲切一体模的下模过盈接触，完成对隔声层2的孔位冲切。

步骤6、开模后，取出产品，清理孔位以及浇口处的料桩后，在专用定型架上冷却定型后，经检验员确认，成为成品。冷却定型时间：40s。

按照如上工艺生产的一种环保轻量化隔音垫，包括3层结构，从上到下依次为吸声层1，隔声层2，弹性层3，弹性层3与车身钣金接触。

吸声层1为可热压成型的阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)棉毡，燃烧速度65mm/min。单位面积质量为600 g/m²，纤维细度5dtex，原材料厚度为10mm，做成成品后，吸声层厚度为6mm。其吸声性能在alpha cabin中测试满足E级水平（1600Hz吸收系数超过0.8）。

隔声层2使用聚烯烃弹性体（POE），隔声层的邵氏硬度（SHORE A ）70，单位面积质量为2000g/m²，厚度1.2mm，耐高温尺寸变化率（85℃/4h）0.8%，拉伸断裂伸长率400%。

弹性层3，为各向同性的聚氨酯（PU）软质开孔泡沫，孔隙率为75%，永久弹性变形率3%，泡沫体密度80kg/m³，厚度与模具随形。主要起减震作用，并兼具一定的吸声作用。聚氨酯（PU）软质开孔泡沫通过异氰酸酯（~NCO）和组合聚醚(~ISO)两种发泡原料按照45：100的比例混合后通过化学反应形成。

采用此工艺生产东风乘用车某车型前围隔音垫，产品单件重量约4.2kg，在怠速工况下，驾驶员左耳旁总声压级38.6dB，2档4000转工况下，总声压级69.8 dB，满足整车目标。产品气味强度2.4级，气味性质温和。按照2000L袋子法评估零部件VOC排放，甲醛20mg/m³，乙醛26mg/m³，苯7mg/m³，甲苯26mg/m³，TVOC(C16) 2807 mg/m³.吸声层1和隔声层2之间的分离力：4.6N/cm。

实施例2：

一种环保轻量化隔音垫，将通过如下工艺过程来实现。

步骤1、原材料准备：根据产品的消耗定额要求，将隔声层2，切割成既定大小的原材料片材。隔隔声层通过电弧放电来打断表面的高分子链，从而增加表面张力，提高和PU泡沫的粘接性，防止脱层。放电电流2.5A，表面张力达到38达因。

步骤2、吸声层1由自动上料机构送入热风炉中加热。热风温度：240℃，热风喷射的风速为15m/s。出风口离加热面表面距离：20mm，加热时间20s。

步骤3、加热好的吸声层1，转移到热压冲切模中，进行压制成型，并同步冲切产品周边轮廓以及孔位，成为棉毡半成品。压制过程中，合模压力：25MPa，加压下行距离100mm，加压下行速度：20mm/s，冲切过程中，冲刀冲切压力：25MPa，保压时间40s。压制阶段和冲切阶段的缓冲时间：2s。得到棉毡半成品。棉毡半成品上孔位尺寸比实际定义尺寸周圈大5mm，以利于后期的表皮抽吸切孔。

步骤5、隔声层2在辐射加热炉中加热，辐射加热温度，260℃，加热时间：10s，加热后的隔声层2通过真空抽吸方式，抽吸到放置到发泡冲切一体模的下模6的棉毡半成品上。加热后的隔声层表皮表面呈现融熔态，在真空抽吸作用下，将会和棉毡粘结到一起并形成和棉毡一致的型面，并在棉毡切孔处，形成清晰的孔位。

抽吸时的真空压力：-0.08MPa。抽吸发泡冲切一体模的下模中设有冷却水管，冷却水设定温度：40℃。然后合抽吸发泡冲切一体模的上下模，通过上模上的单注料口浇注高压混合均匀的异氰酸酯（NCO）和组合聚醚(ISO)两种原料到隔声层2上，混合压力：140bar，混合比例：NCO:ISO=45：100。NCO与ISO经过化学反应，在隔声层2上形成弹性层3，熟化时间：120s。

步骤6、开模后，取出产品，清理孔位以及浇口处的料桩后，在专用定型架上冷却定型后，经检验员确认，成为成品。冷却定型时间：80s。

吸声层1为可热压成型的阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)棉毡，燃烧速度65mm/min。单位面积质量为1000 g/m²，纤维细度1dtex，原材料厚度为20mm，做成成品后，吸声层厚度为10mm。其吸声性能在alpha cabin中测试满足E级水平（1600Hz吸收系数超过0.8）。

隔声层2使用聚烯烃弹性体（POE），隔声层的邵氏硬度（SHORE A ）85，单位面积质量为3000g/m²，厚度1.8mm，耐高温尺寸变化率（85℃/4h）0.7%，拉伸断裂伸长率375%。

弹性层3，为各向同性的聚氨酯（PU）软质开孔泡沫，孔隙率为95%，永久弹性变形率4.6%，泡沫体密度50kg/m³，厚度与模具随形。主要起减震作用，并兼具一定的吸声作用。聚氨酯（PU）软质开孔泡沫通过异氰酸酯（~NCO）和组合聚醚(~ISO)两种发泡原料按照37：100的比例混合后通过化学反应形成。

采用此工艺生产东风乘用车某车型前围隔音垫，产品单件重量约5.6kg，在怠速工况下，驾驶员左耳旁总声压级38.2dB，2档4000转工况下，总声压级68.6 dB，满足整车目标。产品气味强度2.4级，气味性质温和。按照2000L袋子法评估零部件VOC排放，甲醛25mg/m³，乙醛29mg/m³，苯10mg/m³，甲苯27mg/m³，TVOC(C16) 2977 mg/m³。吸声层1和隔声层2之间的分离力：4.6N/cm。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种环保轻量化隔音垫的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将隔声层(2)切割成预定大小的原材料片材，隔声层(2)通过电弧放电处理，放电电流1.5～2.5A，表面张力≥36达因；

步骤2、吸声层(1)由自动上料机构送入热风炉中加热，热风温度：230±20℃，热风喷射的风速为6～15m/s，出风口离加热面表面距离：10～20mm，加热时间10～20s；

步骤3、加热好的吸声层(1)，转移到热压冲切模中，进行压制成型，并同步冲切产品周边轮廓以及孔位，成为棉毡半成品；

步骤4、将步骤3的棉毡半成品放置到抽吸发泡冲切一体模的下模上，通过型面进行定位；

步骤5、隔声层(2)在辐射加热炉中加热，辐射加热温度，240±20℃，加热时间：25±10s，加热后的隔声层通过真空抽吸方式，抽吸放置到发泡冲切一体模的下模的棉毡半成品上，抽吸发泡冲切一体模的上模上安装有切孔刀具；然后合抽吸发泡冲切一体模的上下模，通过上模上的单注料口浇注高压混合均匀的异氰酸酯和组合聚醚两种原料到隔声层(2)上，高压混合的压力：100～160bar，质量混合比例：异氰酸酯：组合聚醚＝37～45：100，异氰酸酯和组合聚醚经过化学反应，在隔声层(2)形成弹性层(3)，熟化时间：80～120s；

步骤6、开模后，取出产品，清理孔位以及浇口处的料桩后，在定型架上冷却定型后，冷却定型时间：60±20s。

2.根据权利要求1所述的一种环保轻量化隔音垫的加工方法，其特征在于，

所述的步骤3中，压制过程中，合模压力：15MPa～25MPa，加压下行距离50～100mm，加压下行速度：10～20mm/s；冲切过程中，冲刀冲切压力：15MPa～25MPa，保压时间20～40s，压制阶段和冲切阶段的缓冲时间：1～2s，棉毡半成品上孔位尺寸比实际定义尺寸直径大2～5mm。

3.根据权利要求2所述的一种环保轻量化隔音垫的加工方法，其特征在于，所述的步骤5中，抽吸时的真空压力：-0.06～-0.09MPa，抽吸发泡冲切一体模的下模中设有冷却水管，冷却水设定温度：30±10℃。