CN105216414A - 一种新型车用吸声材料与结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新型车用吸声材料与结构，材料由两层组成，一层为针刺非织造材料与中空短纤，另一层为氢化羧基丁腈橡胶与中空涤纶短纤复合材料；其制备方法：将HXNBR基体在双辊开炼机上开炼形成薄膜，再分多次将称量好的中空涤纶短纤加入到薄膜上，再予以混炼，得HXNBR/中空涤纶短纤混合体；将混炼均匀的HXNBR/中空涤纶短纤混合体放入特定的模具中，在平板硫化机上压制成型；压制成型取出后，将针刺非织造材料放置在HXNBR/中空涤纶短纤复合材料上，冷却后，即得一种新型车用吸声材料与结构。该新型车用吸声材料与结构制取方法简单，材料轻薄，性能优异，能根据使用方法不同改变材料吸声性能而实现不同的用途，且所制材料厚度和性能可根据实际需要进行调整。

Description

一种新型车用吸声材料与结构及其制备方法
技术领域
本发明属于吸声材料及其制备、车辆应用工程领域，特别涉及一种新型车用吸声材料与结构及其制备方法。
背景技术
随着生活水平的提高，人们对环境的要求也越来越高，对周边的噪声也越来越重视。但在现有的降噪吸声材料中，应用频率范围比较单一，比如要在中高频段有较好的吸声效果则在中低频段吸声效果较差，或者反之亦然。且现有材料中对于中高频段容易取得较好吸声效果的较多，而要在中低频取得较好的吸声效果则往往需要采取较为复杂的措施或制造技术方可实现。而且为了取得中低频较好的吸声效果，材料也往往很厚、结构复杂或是制取工艺较难掌握。为此提供一种制取简便、结构简单且可以实现在中高频有较好吸声效果同时改变用法又可以在中低频具有较好吸声效果的车辆用轻薄化吸声材料与结构显得十分有益与必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新型车用吸声材料与结构及其制备方法，该材料在较轻薄下能根据实际需要通过使用方法改变实现在多个不同频段的具有较好的吸声效果，当HXNBR/中空涤纶短纤复合材料一面作为声波入射层时，材料在中低频具有较好的吸声效果。当针刺非织造材料一面作为入射层时，材料在中高频具有较好的吸声效果。从而实现了一种材料能根据实际需要在安装时采取不同入射面而满足不同频段吸声的需求，且材料制取方法和结构简单，所制材料厚度和性能可根据实际需要进行调整，具有很好的经济价值。
本发明的一种新型车用吸声材料与结构由两层组成，一层为针刺非织造材料；一层为氢化羧基丁腈橡胶（HXNBR）与中空涤纶短纤复合材料。
所述的HXNBR/中空涤纶短纤复合材料按照质量比，HXNBR占比在90%~50%，中空涤纶短纤占比在10%~50%，中空涤纶短纤可采用单孔、四孔、七孔中的任一种，材料厚度可根据需要在1~3mm。
所述的针刺非织造材料其所用中空短纤为木棉纤维、中空涤纶短纤，所用加工方法为针刺法，非织造材料厚度可根据需要在1~20mm。
所述的针刺非织造材料可以是中空涤纶短纤单独使用也可以是木棉纤维与中空涤纶短纤混合使用，采取木棉纤维与中空涤纶短纤混合使用时，按照质量比，木棉纤维占比在10%~90%，中空涤纶短纤占比在90%~10%。
所述针刺非织造材料中所用中空涤纶短纤为单孔中空涤纶短纤。
该新型车用吸声材料与结构，其制备方法包括：
⑴按照质量比加入90%~50%的HXNBR作为基体先在双辊开炼机上辊温为30±5℃下混炼5~10分钟形成一块厚薄较均匀的薄膜；
⑵分多批次将10%~50%的中空涤纶短纤加入到薄膜上，铺放均匀，随后把薄膜折叠将纤维包裹于内，再予以混炼3~5分钟，重复这一过程，直至将称量好的中空涤纶短纤完全加入并混炼均匀，得到HXNBR/中空涤纶短纤混合体；
⑶将HXNBR/中空涤纶短纤混合体铺放入特定的模具中，将模具放置于两块30cm×30cm厚3mm的不锈钢板之间，且不锈钢板与模具之间需加入一层防粘耐高温PET膜，然后将装好的钢板放入平板硫化机，在120~140℃泄压状态下预热5~10分钟，然后调节气压至10~20MPa，在120~140℃下压制15~20分钟成型；
⑷压制成型取出后，立即将上层不锈钢板取下，再缓慢揭开取下耐高温PET膜，将针刺非织造材料放置在HXNBR/中空涤纶短纤复合材料上，再加上一块30cm×30cm厚1mm的不锈钢平板置于其上轻压，使两层材料粘合牢固，待完全冷却后，去除上压钢板以及在材料下方的防粘耐高温PET膜及钢板，即得一种新型车用吸声材料与结构（见附图1）。
由于HXNBR/中空涤纶短纤复合材料是一种薄膜材料形式，因此将其与针刺非织造材料层粘合，起到了一种共振的效果，促使本发明所述的一种两用吸声材料与结构，在采用HXNBR/中空涤纶短纤复合材料一面作为声波入射层时，材料在中低频具有较好的吸声效果。而当中空短纤非织造材料一面作为入射层时，基于针刺非织造材料为多孔性材料在中高频具有较好的吸声效果，加上一层在中高频已具有较好吸声效果的HXNBR/中空涤纶短纤复合材料，使得本发明的一种两新型车吸声材料与结构在中高频具有更优的吸声效果。实现了一种材料能根据实际需要在安装时采取不同入射面而满足不同频段吸声的需求，且材料制取方法和结构简单，所制材料厚度和性能可根据实际需要进行调整，具有很好的经济价值。
与现有技术相比，本发明的优点（创新点）如下：
⑴发明的吸声材料能根据需要在安装使用时采取不同入射面，使材料既能作为在中低频具有较好吸声效果的材料被使用，也可以作为在中高频具有较好吸声效果的材料而使用，实现一材多用，且材料轻薄、制备方法与结构简单。
⑵本发明的吸声材料其在中低频、中高频的吸声性能可根据HXNBR/中空涤纶短纤复合材料的厚度、HXNBR与中空涤纶短纤的比例、所用中空涤纶短纤的品种和针刺非织造材料厚度及其所用中空短纤品种的比例来实现调整，从而制取满足不同频率范围需要的吸声材料。
⑶本发明制备方法操作简单，材料结构简单，生产成本低，环境污染小，符合可持续发展的要求，且一材多用，具有很好的经济和环保价值。
附图说明
附图1为本发明所述材料的结构示意图；
附图2为实施例1所述材料的吸声性能；
附图3为实施例2所述材料的吸声性能；
附图4为实施例3所述材料的吸声性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
HXNBR与四孔中空涤纶短纤按照质量比80/20称取，先将HXNBR在双辊开炼机上30±5℃下开炼5分钟，形成一块厚薄较均匀的薄膜。再加入一定量的四孔中空涤纶短纤到薄膜上，铺放均匀，随后把薄膜折叠将纤维包裹于内，再予以混炼3~5分钟，重复这一过程，直至将称量好的四孔中空涤纶短纤完全加入并混炼均匀，得到HXNBR/四孔中空涤纶短纤混合体；将HXNBR/四孔中空涤纶短纤混合体放入1mm厚的模具中，模具上下以30cm×30cm厚3mm的不锈钢板夹持，且在模具与钢板之间放有一层防粘耐高温PET膜，然后将装好的钢板放入平板硫化机，在130℃泄压状态下预热5分钟，然后调节气压至10MPa，在130℃下压制15分钟成型；压制成型取出后，立即将上层不锈钢板取下，再缓慢揭开取下耐高温PET膜，将一层采用针刺法制取的木棉纤维与单孔中空涤纶短纤按照质量比70/30混合厚度为10mm的非织造材料放置在HXNBR/四孔中空涤纶短纤复合材料上，再加上一块30cm×30cm厚1mm的不锈钢平板置于其上轻压，使两层材料粘合牢固，待完全冷却后，去除上压钢板以及在材料下方的防粘耐高温PET膜及钢板，即得一种如附图1所示一种新型车用用吸声材料与结构，厚度为11mm。
根据实际应用当采取不同面作为声波入射层时，材料的吸声性能如附图2所示。在采用HXNBR/四孔中空涤纶短纤复合材料一面作为声波入射层时，材料在中低频具有很好的吸声性能，160~660Hz范围吸声系数均在0.2以上，其中在330Hz处达最大值吸声系数为0.845。在采用木棉与单孔中空涤纶短纤按70/30混合制取非织造材料一面作为声波入射层时，材料在中高频具有很好的吸声性能，280~2500Hz范围内吸声系数均在0.2以上，其中在2500Hz处达最大值吸声系数为0.797。
实施例2
HXNBR与单孔中空涤纶短纤按照质量比70/30称取，先将HXNBR在双辊开炼机上30±5℃下开炼5分钟，形成一块厚薄较均匀的薄膜。再加入一定量的单孔中空涤纶短纤到薄膜上，铺放均匀，随后把薄膜折叠将纤维包裹于内，再予以混炼3~5分钟，重复这一过程，直至将称量好的单孔中空涤纶短纤完全加入并混炼均匀，得到HXNBR/单孔中空涤纶短纤混合体；将HXNBR/单孔中空涤纶短纤混合体放入1mm厚的模具中，模具上下以30cm×30cm厚3mm的不锈钢板夹持，且在模具与钢板之间放有一层防粘耐高温PET膜，然后将装好的钢板放入平板硫化机，在130℃泄压状态下预热10分钟，然后调节气压至10MPa，在130℃下压制20分钟成型；压制成型取出后，立即将上层不锈钢板取下，再缓慢揭开取下耐高温PET膜，将一层采用针刺法制取的单孔中空涤纶短纤厚度为3mm的非织造材料放置在HXNBR/单孔中空涤纶短纤复合材料上，再加上一块30cm×30cm厚1mm的不锈钢平板置于其上轻压，使两层材料粘合牢固，待完全冷却后，去除上压钢板以及在材料下方的防粘耐高温PET膜及钢板，即得一种如附图1所示一种新型车用用吸声材料与结构，厚度为4mm。
根据实际应用当采取不同面作为声波入射层时，材料的吸声性能如附图3所示。在采用HXNBR/单孔中空涤纶短纤复合材料一面作为声波入射层时，材料在中低频具有很好的吸声性能，520~1660Hz范围吸声系数均在0.2以上，其中在750Hz处达最大值吸声系数为0.761。在采用单孔中空涤纶短纤非织造材料一面作为声波入射层时，材料在中高频具有很好的吸声性能，1210~2500Hz范围内吸声系数均在0.2以上，其中在2500Hz处达最大值吸声系数为0.675。
实施例3
HXNBR与七孔中空涤纶短纤按照质量比70/30称取，先将HXNBR在双辊开炼机上30±5℃下开炼5分钟，形成一块厚薄较均匀的薄膜。再加入一定量的七孔中空涤纶短纤到薄膜上，铺放均匀，随后把薄膜折叠将纤维包裹于内，再予以混炼3~5分钟，重复这一过程，直至将称量好的七孔中空涤纶短纤完全加入并混炼均匀，得到HXNBR/七孔中空涤纶短纤混合体；将HXNBR/七孔中空涤纶短纤混合体放入1mm厚的模具中，模具上下以30cm×30cm厚3mm的不锈钢板夹持，且在模具与钢板之间放有一层防粘耐高温PET膜，然后将装好的钢板放入平板硫化机，在130℃泄压状态下预热10分钟，然后调节气压至10MPa，在130℃下压制20分钟成型；压制成型取出后，立即将上层不锈钢板取下，再缓慢揭开取下耐高温PET膜，将一层采用针刺法制取的单孔中空涤纶短纤厚度为3mm的非织造材料放置在HXNBR/七孔中空涤纶短纤复合材料上，再加上一块30cm×30cm厚1mm的不锈钢平板置于其上轻压，使两层材料粘合牢固，待完全冷却后，去除上压钢板以及在材料下方的防粘耐高温PET膜及钢板，即得一种如附图1所示一种新型车用用吸声材料与结构，厚度为4mm。
根据实际应用当采取不同面作为声波入射层时，材料的吸声性能如附图4所示。在采用HXNBR/七孔中空涤纶短纤复合材料一面作为声波入射层时，材料在中低频具有很好的吸声性能，430~1400Hz范围吸声系数均在0.2以上，其中在740Hz处达最大值吸声系数为0.64。在采用单孔中空涤纶短纤非织造材料一面作为声波入射层时，材料在中高频具有很好的吸声性能，1300~2500Hz范围内吸声系数均在0.2以上，其中在2500Hz处达最大值吸声系数为0.653。

Claims (6)

1.一种新型车用吸声材料与结构，其特征在于：材料由两层组成，一层为针刺中空短纤非织造材料，一层为氢化羧基丁腈橡胶（HXNBR）与中空涤纶短纤复合材料。
2.根据权利1所述的一种新型车用吸声材料与结构，其特征在于：按照质量比，HXNBR占比在90%~50%，中空涤纶短纤占比在10%~50%，中空涤纶短纤可采用单孔、四孔、七孔中的任一种，材料厚度可根据需要在1~3mm。
3.根据权利1所述的一种新型车用吸声材料与结构，其特征在于：用于加工成针刺非织造材料的中空短纤为木棉纤维、中空涤纶短纤，所用加工方法为针刺法，非织造材料厚度可根据需要在1~20mm。
4.根据权利3所述的一种新型车用吸声材料与结构，其特征在于：所述的针刺非织造材料可以是中空涤纶短纤单独使用，也可以是木棉纤维与中空涤纶短纤混合使用，采取木棉纤维与中空涤纶短纤混合使用时，按照质量比，木棉纤维占比在10%~90%，中空涤纶短纤占比在90%~10%。
5.根据权利3所述的一种新型车用吸声材料与结构，其特征在于：所述的中空涤纶短纤为单孔中空涤纶短纤。
6.根据权利1所述的一种新型车用吸声材料与结构的制备方法，其特征在于：
⑴按照质量比加入90%~50%的HXNBR作为基体先在双辊开炼机上辊温为30±5℃下混炼5~10分钟形成一块厚薄较均匀的薄膜；
⑵分多批次将10%~50%的中空涤纶短纤加入到薄膜上，铺放均匀，随后把薄膜折叠将纤维包裹于内，再予以混炼3~5分钟，重复这一过程，直至将称量好的中空涤纶短纤完全加入并混炼均匀，得到HXNBR/中空涤纶短纤混合体；
⑶将HXNBR/中空涤纶短纤混合体铺放入特定的模具中，将模具放置于两块30cm×30cm厚3mm的不锈钢板之间，且不锈钢板与模具之间需加入一层防粘耐高温PET膜，然后将装好的钢板放入平板硫化机，在120~140℃泄压状态下预热5~10分钟，然后调节气压至10~20MPa，在120~140℃下压制15~20分钟成型；
⑷压制成型取出后，立即将上层不锈钢板取下，再缓慢揭开取下耐高温PET膜，将中空短纤非织造材料放置在HXNBR/中空涤纶短纤复合材料上，再加上一块30cm×30cm厚1mm的不锈钢平板置于其上轻压，使两层材料粘合牢固，待完全冷却后，去除上压钢板以及在材料下方的防粘耐高温PET膜及钢板，即得一种新型车用吸声材料与结构。
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