CN107459780B - 用于汽车空调的风管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于汽车空调的风管及其制备方法，风管包括进风接口、出风接口和管本体，管本体包括第一管体和第二管体，第一管体和第二管体均包括由外到内依次叠设的防冲击层、吸音层、密封层和阻尼减震层。一种用于汽车空调的风管的制备方法，包括按由上至下分别将防冲击层、吸音层等顺序堆叠铺料；进行模压成型，以形成预成型件；将预成型件进行冷却定型；对预成型件进行切割得到第一管体和第二管体；将得到的第一管体和第二管体通过超声波焊接侧边的方式得到管本体。本发明具有重量轻、强度高、不容易变形、成本低、可回收、高吸音等特点，克服目前热塑性塑料注塑类空调通风管在基础性能、环境适应性、轻量低成本、吸音降噪方面的不足。

Description

用于汽车空调的风管及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于汽车空调的风管及其制备方法。

背景技术

汽车空调系统是实现对车厢内空气进行制冷、加热、换气和空气净化的装置。它可以为乘车人员提供舒适的乘车环境，降低驾驶员的疲劳强度，提高行车安全。空调系统由制冷系统、供暖系统、通风管路和空气净化装置及控制系统组成。而现有技术中的通风管主要包括左通风管、右通风管和中央通风管。

在越来越追求高性能、环保型、节能型、轻量化、个性化的时代，同样的对汽车内空调系统部件的要求也越来越高。在现有技术中，空调通风管低重量、高强度、耐久性、吸音降噪性等性能指标成为瓶颈。现有汽车的空调通风管技术所采用的是以热塑性塑料PP、XPE等注塑或吹塑成型，所采用PP材料具有以下缺陷：耐候性差，且对铜离子极为敏感，在铜离子的存在下会加连PP的降解老化；同时它具有后收缩现象，PP材料的收缩率一般是1.4-1.8％，所以其模具的开发制作需要按照材料的收缩率来计算，非常繁琐；脱模后，易老化、变脆易破碎、易变形、不耐磨；注塑产品重量重、密度高，成本高不够环保，同时表面光滑，吸音效果非常差，不符合现代汽车轻量化、性能化、环保化的发展要求。

在车载空调系统中，风机转速的变化造成气体压力的变化，气流从风机叶轮的压出、涡壳内产生的涡流，通风管口气流的紊流等都是噪声源。特别是在气体循环流过空调器的通风管道时，经过内部的隔板、调节风门、格栅等障碍物所产生的声音，以及由于通风管路的扩大或缩小所造成的空气紊流而产生的声音，都是气流声。由于调节气流的风门结构种类繁多，通风管路管路复杂，所以极易产生气流噪声，以现有产品技术很难予以减少或消除。

多孔吸声材料的物理结构特征是材料内部有大量的、互相贯通的、向外敞开的微孔，即材料具有一定的透气性。当声波入射到多孔材料时，引起孔隙中的空气振动。由于摩擦和空气的粘滞阻力，使一部分声能转变成热能；此外，孔隙中的空气与孔壁、纤维之间的热传导，也会引起热损失，使声能衰减。多孔材料的吸声系数随声频率的增高而增大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的用于汽车空调的风管存在耐候性差、具有后收缩现象、易老化、吸音效果差的缺陷，提供一种用于汽车空调的风管及其制备方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种用于汽车空调的风管，包括一进风接口与一出风接口，其特点在于，所述风管还包括管本体，所述管本体连接于所述进风接口与所述出风接口之间，所述管本体包括相互连接的第一管体和第二管体，所述第一管体和所述第二管体的两端均分别连接于所述进风接口与所述出风接口，且所述第一管体和所述第二管体围绕形成一容置腔，所述容置腔的两端分别与所述进风接口与所述出风接口连通；

其中，所述第一管体和所述第二管体均包括由外到内依次叠设的防冲击层、吸音层和阻尼减震层。

较佳地，所述第一管体的所述防冲击层、吸音层和阻尼减震层通过热压成型形成一整体，所述第二管体的所述防冲击层、吸音层和阻尼减震层通过热压成型形成一整体。

较佳地，所述防冲击层由聚丙烯纤维、天然麻纤维和聚酯纤维组成，所述聚丙烯纤维的质量百分比为20％-30％，所述天然麻纤维的质量百分比为30％-40％，所述聚酯纤维的质量百分比为50％-30％。

较佳地，所述吸音层由聚丙烯纤维、聚酯纤维和天然麻纤维组成，所述聚丙烯纤维的质量百分比为65％-45％，所述聚酯纤维的质量百分比为30％-45％和所述天然麻纤维的质量百分比为5％-10％。

较佳地，所述阻尼减震层由低熔点聚酯纤维和聚酯纤维组成，所述低熔点聚酯纤维的质量百分比为20-40％，所述聚酯纤维的质量百分比为80％-60％。

较佳地，所述第一管体和所述第二管体均还包括密封层，所述密封层位于相应的所述吸音层和所述阻尼减震层之间。

较佳地，所述密封层的材质为聚乙烯。

较佳地，所述抗冲击层的厚度为2-5mm；所述吸音层的厚度为5-8mm；所述密封层的厚度为0.03-0.05mm；所述阻尼减震层的厚度为5-10mm。

一种如上所述的用于汽车空调的风管的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S₁、按由上至下分别将所述防冲击层、所述吸音层、所述密封层和所述阻尼减震层顺序堆叠铺料；

S₂、将铺设好的所述防冲击层、所述吸音层、所述密封层和所述阻尼减震层置入热压成型机模具内进行模压成型，以形成预成型件；

S₃、将所述预成型件放入冷却治具，在常温下进行冷却定型；

S₄、用冲切装置对冷却定型后的所述预成型件进行外形尺寸及孔位的切割，得到所述第一管体和所述第二管体；

S₅、将得到的所述第一管体和所述第二管体通过超声波焊接侧边的方式得到所述管本体。

较佳地，在步骤S₂中，将铺设好的所述防冲击层、所述吸音层、所述密封层和所述阻尼减震层置入热压成型机模具内时，使所述防冲击层、所述吸音层、所述密封层和所述阻尼减震层由上至下依次完全覆盖住模具型腔；

在步骤S₅中，将得到的所述第一管体和所述第二管体通过超声波焊接侧边的方式得到所述管本体，再将所述进风接口与所述出风接口焊接于所述管本体的两端，形成完整的所述风管。

本发明的积极进步效果在于：

1、本发明具有重量轻、强度高、不容易变形、成本低、可回收、高吸音等特点，克服目前热塑性塑料注塑类空调通风管在基础性能、环境适应性、轻量低成本、吸音降噪方面的不足。

2、本发明制备的吸音降噪织物风管多层次组合外观结构保证风管材料具有，包括高强度、阻燃隔热、耐久性、环境适应性等优良的基础使用性能；并且多密度的内部微孔结构使材料吸音降噪的频率范围拓宽，作为乘用车空调零部件时，能够提高乘客的舒适性体验。

3、本发明完全由各种纤维类材料组成，不含有其他的塑料成分以及有害化学制剂，因此是一种轻量化、低成本、多性能、环境友好型的复合材料。

4、本发明除了应用于汽车空调风管外，还可通过更换不同的模具制造用于不同的车用零部件或是其他的吸音降噪环境场所等。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的用于汽车空调的风管的结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的风管中防冲击层、吸音层、密封层和阻尼减震层的结构示意图。

附图标记说明

防冲击层 1

吸音层 2

密封层 3

阻尼减震层 4

进风接口 5

出风接口 6

第一管体 7

第二管体 8

容置腔 9

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

请结合图1和图2予以理解，本实施案例提供一种用于汽车空调的风管，包括一进风接口5与一出风接口6，所述风管还包括管本体，所述管本体连接于所述进风接口与所述出风接口之间，所述管本体包括相互连接的第一管体7和第二管体8，第一管体7和第二管体8的两端均分别连接于进风接口5与出风接口6，且第一管体7和第二管体8围绕形成一容置腔9，容置腔9的两端分别与进风接口5与出风接口6连通；其中，第一管体7和第二管体8均包括由外到内依次叠设的防冲击层1、吸音层2、密封层3和阻尼减震层4。

所述第一管体的所述防冲击层、吸音层和阻尼减震层通过热压成型形成一整体。所述第二管体的所述防冲击层、吸音层和阻尼减震层通过热压成型形成一整体。

所述防冲击层由聚丙烯纤维、天然麻纤维和聚酯纤维组成，所述聚丙烯纤维的质量百分比为20％-30％，所述天然麻纤维的质量百分比为30％-40％，所述聚酯纤维的质量百分比为50％-30％。所述防冲击层为热轧或纺粘无纺织物。

由于汽车空调风管安装在底盘下部，需要经常经受因雨水、泥沙、石子等引起的刚性冲击，所以对风管的特性要求具备高强度、不易破损、不易老化、硬挺度、抗冲击等。本实施例的防冲击层通过开松、混合、梳理、铺网、针刺等工序后，再经过烘箱，通过聚丙烯纤维的粘合作用，纤维之间可相互粘接在一起，将聚丙烯纤维、作为主体纤维的聚酯纤维和高韧性耐冲击的天然麻纤维，三种纤维成分之间成为相互交织、彼此粘合的状态，由此形成多孔结构。而材料内部具有的这些无数细微孔隙，孔隙间彼此贯通，且通过表面与外界相通，当声波入射到材料表面时，一部分在材料表面反射掉，另一部分则透入到材料内部向前传播。在传播过程中引起孔隙的空气运动，与形成孔隙的固体筋络发生摩擦，由于粘滞性和热传导效应，将底盘施加给风管以及风管本身的噪声转化成热能而耗散掉。通过在材料中添加高韧性耐冲击的天然麻纤维，则是在保证材料具备一定的吸音降噪功能的同时还拥有优异的抗冲击、耐磨损、高强度的使用要求。

为了发挥很好的降噪性能，同时很好地保持耐久性能的方面来考虑，将所述抗冲击层针刺材料模压定型后的密度设计在：0.2-0.8g/cm³，在针刺材料层的密度不足0.2g/cm3的情况下，可能无法获得很好的抗击打的耐久性能以及磨损等其他性能。如果密度超过0.8g/cm³的情况下，材料结构密度过高，可能会损坏抗冲击层针刺材料的多孔结构，声音不能有效的穿过材料内部，影响其吸收噪音性能。

所述抗冲击层的材料的厚度尺寸设定在2-5mm的范围内。如果厚度过低的情况下，形成的所述抗冲击层针刺材料的密度会过高，虽然发挥了很好的耐于冲击的耐久使用性能，但是可能无法很好的发挥降噪性能。同样，如果厚度尺寸过大，针刺材料的密度较低，紧密度不够的话，可能无法负担很好的耐久使用性能。

所述吸音层由聚丙烯纤维、聚酯纤维和天然麻纤维组成，所述聚丙烯纤维的质量百分比为65％-45％，所述聚酯纤维的质量百分比为30％-45％和所述天然麻纤维的质量百分比为5％-10％。所述吸音层为热风粘和无纺织物吸音棉。

所述吸音层用于对噪声的更深层次的吸收过滤。一般来说构成吸音材料的纤维直接越细，其内部微孔结构越复杂，吸音效果越好。故使用了纤维直径更加纤细的聚丙烯纤维作为吸音主体纤维，聚酯纤维作为骨架纤维，再加入天然麻纤维的结构，通过特殊的吹熔丝技术，将聚丙烯纤维的直径控制在2-15微米，并且缠绕在直径为50-100nm的聚酯纤维上。当声音通过时，极细聚丙烯纤维及其形成的微小孔隙的振动与粘滞消耗将动能转化为热能，其对噪声的吸收效率是所述针刺材料的2-3倍以上。作为骨架纤维的聚酯粗纤维使用了三维中空卷曲的结构作为材料支撑，即使在经过压缩成型工序后依然能保证是一个三维立体的多孔吸声体。

所述吸音层的密度设计在：0.02-0.04g/cm³，所述吸音层的厚度尺寸设定在5-8mm的范围内。吸音层需要一定量的厚度以及较小的空隙密度才能保证起到足够的吸音效果。

所述密封层的材质为聚乙烯。由于风管要求结构本身具备良好的密封性不能透气漏声，因此增加一层材质为聚乙烯膜的所述密封层，在四层材料热压复合在一起的同时，这层聚乙烯膜因熔点低会融化在材料内部形成一道密封的聚乙烯隔断层，使风管内部的声音不会泄露出去。所述密封层的密度设计在：0.92-0.96g/cm³，所述密封层厚度尺寸设定在0.03-0.05mm的范围内。即常规使用的聚乙烯薄膜。

所述阻尼减震层由低熔点聚酯纤维和聚酯纤维组成，所述低熔点聚酯纤维的质量百分比为20-40％，所述聚酯纤维的质量百分比为80％-60％。所述阻尼减震层为厚型针刺无纺织物毡。

在风管内部，所述阻尼减震层由低熔点聚酯纤维作为热粘和纤维、聚酯纤维作为主体纤维组成，通过开松、混合、梳理、铺网、针刺等工序后，再经过烘箱，纤维之间相互粘接在一起成相互交织的状态，也形成多孔的结构。对比所述抗冲击层，设计使所述阻尼减震层的针刺材料的面密度变低，及纤维之间的紧密度相较于所述抗冲击层之间的紧密度來说，所述阻尼减震层的纤维之间比较疏松，使其本身蓬松性能提高，提高风管对由石子、泥、巧石、雨水、冰雪等的碰撞击打以及自身噪音振动下引起的冲击的减震缓和性能。

所述阻尼减震层的密度设计在0.05-0.1g/cm³，所述阻尼减震层厚度尺寸设定在5-10mm的范围内。相较于抗冲击层的刚性要求，所述阻尼减震层需要的是较为柔软蓬松，这种特性可以保证材料相对于由噪音产生的振动难以变形，并且发挥柔软地吸收振动的效果，降低以车身等固体作为介质传播的噪音。

一种如上所述的用于汽车空调的风管的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S₁、按由上至下分别将所述防冲击层、所述吸音层、所述密封层和所述阻尼减震层顺序堆叠铺料；

S₂、将铺设好的所述防冲击层、所述吸音层、所述密封层和所述阻尼减震层置入热压成型机模具内进行模压成型，以形成预成型件；

S₃、将所述预成型件放入冷却治具，在常温下进行冷却定型，冷却时间：30-55s；

S₄、用冲切装置对冷却定型后的所述预成型件进行外形尺寸及孔位的切割，得到所述第一管体和所述第二管体；

S₅、将得到的所述第一管体和所述第二管体通过超声波焊接侧边的方式得到所述管本体。

在步骤S₂中，将铺设好的所述防冲击层、所述吸音层、所述密封层和所述阻尼减震层置入热压成型机模具内时，使所述防冲击层、所述吸音层、所述密封层和所述阻尼减震层由上至下依次完全覆盖住模具型腔。

在步骤S₅中，将得到的所述第一管体和所述第二管体通过超声波焊接侧边的方式得到所述管本体，再将所述进风接口与所述出风接口焊接于所述管本体的两端，形成完整的所述风管。

制作前设置热压机的参数：成型时间：40±5s，成型压力：5±0.5MPa，保压时间：10±3s，主缸原位点：500-700mm，前气缸延时：10±2s，后气缸延时：5±2s，油温：135±10℃，上模温度：110±10℃，下模温度：120±10℃。

本实施例具有多层次组合外观结构，多密度的内部微孔结构，对不同频段的噪音都具备优良的吸收效果，同时内部纤维组分自身不同的分子链具有不同的玻璃化转变温度，因此在较宽的温度区间都具备一定的隔热性能。并且所选用的材料完全由合成纤维与天然纤维类构成，属于轻量化及环境友好的复合材料。

本实施例的所述抗冲击层可提高风管表面的刚性。本实施例特有的吸隔音降噪功能在于其多密度的内部微孔结构，通过不同直径细度的聚酯纤维，低熔点纤维、天然纤维的交织搭配以及吸音层特殊工艺形成的超细纳米级聚丙烯纤维，形成自上而下不同密度差异的噪声过滤层。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于汽车空调的风管，包括一进风接口与一出风接口，其特征在于，所述风管还包括管本体，所述管本体连接于所述进风接口与所述出风接口之间，所述管本体包括相互连接的第一管体和第二管体，所述第一管体和所述第二管体的两端均分别连接于所述进风接口与所述出风接口，且所述第一管体和所述第二管体围绕形成一容置腔，所述容置腔的两端分别与所述进风接口与所述出风接口连通；

其中，所述第一管体和所述第二管体均包括由外到内依次叠设的防冲击层、吸音层和阻尼减震层；

所述第一管体的所述防冲击层、吸音层和阻尼减震层通过热压成型形成一整体，所述第二管体的所述防冲击层、吸音层和阻尼减震层通过热压成型形成一整体；

所述防冲击层由聚丙烯纤维、天然麻纤维和聚酯纤维组成；

所述吸音层由聚丙烯纤维、聚酯纤维和天然麻纤维组成；

所述阻尼减震层由低熔点聚酯纤维和聚酯纤维组成。

2.如权利要求1所述的风管，其特征在于，所述第一管体和所述第二管体均还包括密封层，所述密封层位于相应的所述吸音层和所述阻尼减震层之间。

3.如权利要求2所述的风管，其特征在于，所述密封层的材质为聚乙烯。

4.如权利要求3所述的风管，其特征在于，所述防冲击层的厚度为2-5mm；所述吸音层的厚度为5-8mm；所述密封层的厚度为0.03-0.05mm；所述阻尼减震层的厚度为5-10mm。

5.一种如权利要求4所述的用于汽车空调的风管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

S₁、按由上至下分别将所述防冲击层、所述吸音层、所述密封层和所述阻尼减震层顺序堆叠铺料；

S₂、将铺设好的所述防冲击层、所述吸音层、所述密封层和所述阻尼减震层置入热压成型机模具内进行模压成型，以形成预成型件；

S₃、将所述预成型件放入冷却治具，在常温下进行冷却定型；

S₄、用冲切装置对冷却定型后的所述预成型件进行外形尺寸及孔位的切割，得到所述第一管体和所述第二管体；

S₅、将得到的所述第一管体和所述第二管体通过超声波焊接侧边的方式得到所述管本体。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤S₂中，将铺设好的所述防冲击层、所述吸音层、所述密封层和所述阻尼减震层置入热压成型机模具内时，使所述防冲击层、所述吸音层、所述密封层和所述阻尼减震层由上至下依次完全覆盖住模具型腔；

在步骤S₅中，将得到的所述第一管体和所述第二管体通过超声波焊接侧边的方式得到所述管本体，再将所述进风接口与所述出风接口焊接于所述管本体的两端，形成完整的所述风管。

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