CN108263300B - 隔音隔热组合物、材料及其制备方法以及汽车前围隔音隔热垫和车用地毯 - Google Patents

隔音隔热组合物、材料及其制备方法以及汽车前围隔音隔热垫和车用地毯 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车前围隔热垫技术领域，公开了一种隔音隔热组合物、材料及其制备方法以及汽车前围隔音隔热垫和车用地毯。所述用于形成隔音隔热材料的组合物包括异氰酸酯、聚醚多元醇和硫酸钡。所述隔音隔热材料的制备方法包括：(1)将聚醚多元醇和硫酸钡进行混合得到第一混合物；(2)将所述第一混合物与异氰酸酯进行接触得到第二混合物；(3)将所述第二混合物喷涂至模具表面。本发明的隔热隔音材料的隔音效果好，成本低，能够实现汽车前围等密度不等厚度、等厚度不等密度等柔性设计，增加汽车前围隔音隔热垫的设计自由度。

Description

隔音隔热组合物、材料及其制备方法以及汽车前围隔音隔热 垫和车用地毯
技术领域
本发明涉及汽车前围隔热垫技术领域，特别涉及一种用于形成隔音隔热材料的组合物、一种隔音隔热材料及其制备方法、以及一种汽车前围隔音隔热垫和一种车用地毯。
背景技术
随着汽车产业的发展，整车NVH(噪声、振动与声振粗糙度)性能日愈被关注，对汽车零部件的NVH性能要求也越来越高。汽车前围隔热垫作为发动机舱与驾驶室内的枢纽，其NVH性能整车中起着主要作用；
行业内前围隔热垫生产工艺主要分为三大工艺：重层+发泡(重层成型工艺又分为吸塑与注塑工艺)吸塑成型前围隔热垫、注塑成型前围隔热垫及硬毡+软毡前围隔热垫，之下对三大工艺进行简述：
1、吸塑成型前围隔热垫：主要为EVA片材加热后(材料表面温度为120-130℃)，经产品吸附模具负压作用吸塑成型(模具温度≤30℃，成型时间为40-50s)，形成EVA表皮，后经过发泡模具在EVA成型表皮后进行发泡(发泡又分为开模发泡及闭模发泡)，依据产品的需求发泡背面粘结不同克重的吸音棉保证总成的吸音性能。但是，吸塑前围受限于型面变化的影响，导致拉伸大的型面出现局部EVA较薄，不能实现按照整车的需求实现产品总成不同的吸隔音设计；且由于吸塑手法限制，半成品间产品厚度一致性差，导致发泡工序易出现缺料/溢料等问题发生。
2、注塑成型前围隔热垫：通过对原材料如填料(主要成分为BASO4或CACO3)、弹性体(主要为SEBS或POE)及助剂等)进行混合，通过挤出机与造粒机进行造粒，造粒完成后通过注塑机将熔融状态粒子注入模具内部成型为注塑前围表皮，后经火焰处理(增加表皮极性)与后工序发泡工序或吸音棉粘结，完成产品总成的制作。但是，注塑前围的模具设变费用及模具保养费用高，模具开发费用≥200万，依据成本盈亏分析，如整车生命周期内产能＜11万，注塑前围成本则高于吸塑前围成本，成本难以把控；其次由于注塑前围无孔位预留，在发泡工序易出现错位问题，导致产品出现溢料/缺料问题发生。
3、硬毡+软毡前围隔热垫：通过对硬毡层原材料(主要成分为PP+PET)与软层材料(主要成分为PP+L-PET)通过胶膜/胶粉进行粘结，通过烘烤后在成型模具上进行保压成型，完成隔热垫总成的制作。(注：硬毡一般选用克重为1600g/㎡，厚度为5mm，软毡一般选用克重为900g/㎡，厚度为20mm，依据产品不同需求进行调整软层及硬层的克重及厚度)，依据产品总成隔音量需求不同，通过硬毡与软毡之间增加不同克重EVA增加总成隔音性能。但是，硬毡+软毡的隔音性能较差，由于材料特性原因，易出现变形问题，导致与钣金型面不贴合，出现配合位置“空腔”，影响整车NVH性能。
因此，开发一种隔音隔热效果好且成本低的汽车前围隔音隔热垫是非常必要的。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种隔音隔热组合物，以该隔音隔热组合物制备得到的隔音隔热材料，隔音隔热效果好，成本低。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于形成隔音隔热材料的组合物，该组合物包括异氰酸酯、聚醚多元醇和硫酸钡。
进一步的，相对于100重量份的异氰酸酯，所述聚醚多元醇的含量为185-210重量份，所述硫酸钡的含量为600-660重量份。
进一步的，所述聚醚多元醇在25℃下的粘度为700-1000cps，所述异氰酸酯在25℃下的粘度为2500-3000cps。
进一步的，所述组合物中还包括发泡料。
相对于现有技术，本发明所述的用于形成隔音隔热材料的组合物具有以下优势：
采用本发明的用于形成隔音隔热材料的组合物制备得到的汽车前围隔音隔热垫以及车用地毯，吸隔音的性能具有较大提升，能结合整车噪音源，实现前围隔热垫最优成本和最佳性能设计。具体地，本发明重涂层前围具有较好的隔音性能，能根据整车不同的隔音分布，对重涂层实现不等厚设计，实现重层的性能最优、成本最低的设计理念，而相比之下，现有技术中的吸塑前围只可选用相同厚度的片材，在吸塑后，厚度的均匀性无法保证。此外，本发明的重涂层线体柔性较高，无需像注塑前围需注入高成本的注塑模具，本发明只需开发建议模具，且单间工时较短(由之前的70秒提升至40秒)。
将组合物中的各种组分和组分的相关性能控制在特定范围内，能够更好的实现隔音、吸音和隔热的性能，同时能够最大程度降低成本。
本发明的另一目的在于提出一种隔音隔热材料的制备方法，以该方法制备得到的隔音隔热材料，能够实现汽车前围等密度不等厚度、等厚度不等密度等柔性设计，增加汽车前围隔音隔热垫的设计自由度。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种隔音隔热材料的制备方法，该方法包括：
(1)将聚醚多元醇和硫酸钡进行混合得到第一混合物；
(2)将所述第一混合物与异氰酸酯进行接触得到第二混合物；
(3)将所述第二混合物喷涂至模具表面。
相对于现有技术，本发明所述的隔音隔热材料的制备方法具有以下优势：
采用本发明的喷涂工艺，能够实现汽车前围等密度不等厚度、等厚度不等密度等柔性设计，增加汽车前围隔音隔热垫的设计自由度，克服了现有技术存在的厚度一致性差、成本高、隔音效果差等缺陷。
进一步的，所述方法还包括：
(4)将步骤(3)喷涂后得到的重涂层使用发泡料进行发泡。
喷涂工艺得到的产品可以起到良好的隔音作用，在喷涂工艺得到的重图层的单面或双面进行发泡，发泡工艺可以使产品具有良好的吸音功能。喷涂和发泡工艺结合，使得到的产品同时具有良好的吸音隔音功能。
本发明的另一目的在于提出由上述方法制备得到的隔音隔热材料。
本发明的另一目的在于提出一种汽车前围隔音隔热垫，所述汽车前围隔音隔热垫由上述用于形成隔音隔热材料的组合物或隔音隔热材料制备而成。
本发明的另一目的在于提出一种车用地毯，所述车用地毯由上述用于形成隔音隔热材料的组合物或隔音隔热材料制备而成。
所述汽车前围隔热垫和车用地毯与上述用于形成隔音隔热材料的组合物和隔音隔热材料相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为隔音隔热材料的隔音性能测试图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
本发明提供了一种用于形成隔音隔热材料的组合物，该组合物包括异氰酸酯、聚醚多元醇和硫酸钡。
在本发明中，所述用于形成隔音隔热材料的组合物中的各组分含量可以在较大范围内变动。例如，相对于100重量份的异氰酸酯，所述聚醚多元醇的含量可以为185-210重量份，所述硫酸钡的含量可以为600-660重量份。
尽管将各组分含量控制在上述范围内即可实现本发明的目的，但是为了得到更好隔音隔热性能的材料，优选地，相对于100重量份的异氰酸酯，所述聚醚多元醇的含量为190-205重量份，所述硫酸钡的含量为610-650重量份。
在本发明，所述异氰酸酯的含义为本领域技术人员所熟知，俗称聚氨酯黑料。所述异氰酸酯指的是含有-N＝C＝O(简写为-NCO)基团的异氰酸的各种酯的总称。其中，所述异氰酸酯可以根据-NCO的个数分为单异氰酸酯、二异氰酸酯和多异氰酸酯等。本发明所使用的异氰酸酯可以为单异氰酸酯、二异氰酸酯和多异氰酸酯中的至少一种，常见的为含有一定量较高官能度的异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的混合物，官能度约为2.6-2.7。本发明使用的异氰酸酯的粘度在25℃下可以为700-1000cps。“cps”为“厘泊”，为动力粘度单位。本发明的粘度的测试方法可以根据GB2794-2013进行。所述异氰酸酯可以商购获得，例如可以购自万华、亨斯迈或巴斯夫等厂家的聚氨酯黑料。
在本发明中，所述聚醚多元醇的种类可以为本领域的常规选择。所述聚醚多元醇指的是主链含有醚键(-R-O-R-)，端基或侧基含有大于两个羟基的低聚物。本发明所使用的聚醚多元醇的种类可以为聚氧化丙烯多元醇和/或聚四氢呋喃醚多元醇。所述聚醚多元醇的聚合度或分子量可以通过粘度进行展现，本发明使用的聚醚多元醇的粘度在25℃可以为2500-3000cps。
在本发明中，所述组合物中还可以有含有聚氨酯助剂例如匀泡剂、交联剂和催化剂中的一种或多种，上述聚氨酯助剂的种类和用量均为本领域的常规选择。所述聚氨酯助剂与聚醚多元醇共同称为聚氨酯白料，所述聚氨酯白料可以根据所需比例自行配制，也可以通过商购获得，例如可以购自万华、亨斯迈或巴斯夫等厂家的聚氨酯白料。
在本发明中，所述硫酸钡的含义为本领域技术人员所熟知。所述硫酸钡的堆积密度可以为3.5-4.5g/cm3。所述硫酸钡的来源可以为重晶石(成分即为硫酸钡)，也可以是本领域的其他常规来源。本发明所使用的硫酸钡优选为重晶石粉末，所述重晶石粉末的粒度可以为23-38μm，优选为25-38μm。所述粒度可以通过筛分进行控制，具体为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
在本发明中，所述用于形成隔音隔热材料的组合中还可以包括发泡料。所述发泡料又称为聚氨酯发泡料，是一种将聚氨酯预聚物﹑发泡剂﹑催化剂等组分装填于耐压气雾罐中的特殊聚氨酯产品。当物料从气雾罐中喷出时，沫状的聚氨酯物料会迅速膨胀并与空气或接触到的基体中的水分发生固化反应形成泡沫。所述聚氨酯发泡料可以自行配制，也可以通过商购获得，例如可以为，例如可以购自亨斯迈的发泡料。所述发泡料的含量没有特别的限定，可以根据需要进行选择。选择的标准可以为：按照产品背面发泡贴合钣金设计，根据发泡层的形状和厚度在三维软件中计算体积，根据需要的发泡密度计算发泡料的重量，该重量即为组合物中发泡料的含量。
本发明还提供了一种隔音隔热材料的制备方法，该方法包括：
(1)将聚醚多元醇和硫酸钡进行混合得到第一混合物；
(2)将所述第一混合物与异氰酸酯进行接触得到第二混合物；
(3)将所述第二混合物喷涂至模具表面。
在本发明中，所述聚醚多元醇、硫酸钡和异氰酸酯的用量可以在较大范围内变动，例如，相对于100重量份的异氰酸酯，所述聚醚多元醇的用量可以为185-210重量份，所述硫酸钡的用量可以为600-660重量份。为了得到性能更加的隔音隔热材料，优选地，相对于100重量份的异氰酸酯，所述聚醚多元醇的用量为190-205重量份，所述硫酸钡的用量为610-650重量份。
在本发明，所述异氰酸酯的含义为本领域技术人员所熟知，俗称聚氨酯黑料。所述异氰酸酯指的是含有-N＝C＝O(简写为-NCO)基团的异氰酸的各种酯的总称。其中，所述异氰酸酯可以根据-NCO的个数分数单异氰酸酯、二异氰酸酯和多异氰酸酯等。本发明所使用的异氰酸酯可以为单异氰酸酯、二异氰酸酯和多异氰酸酯中的至少一种，常见的为含有一定量较高官能度的异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的混合物，官能度约为2.6-2.7。本发明使用的异氰酸酯的粘度在25℃下可以为700-1000cps。
在本发明中，所述聚醚多元醇的种类可以为本领域的常规选择。所述聚醚多元醇指的是主链含有醚键(-R-O-R-)，端基或侧基含有大于两个羟基的低聚物。本发明所使用的聚醚多元醇的种类可以为聚氧化丙烯多元醇和/或聚四氢呋喃醚多元醇。所述聚醚多元醇的聚合度或分子量可以通过粘度进行展现，本发明使用的聚醚多元醇的粘度在25℃可以为2500-3000cps。
在本发明中，第一混合物中还可以有含有聚氨酯助剂例如匀泡剂、交联剂和催化剂中的一种或多种，上述聚氨酯助剂的种类和用量均为本领域的常规选择。所述聚氨酯助剂与聚醚多元醇共同称为聚氨酯白料，所述聚氨酯白料可以根据所需比例自行配制，也可以通过商购获得。
在本发明中，所述硫酸钡的含义为本领域技术人员所熟知。所述硫酸钡的堆积密度可以为3.5-4.5g/cm3。所述硫酸钡的来源可以为重晶石(成分即为硫酸钡)，也可以是本领域的其他常规来源。本发明所使用的硫酸钡优选为重晶石粉末，所述重晶石粉末的粒度可以为23-38μm，优选为25-38μm。所述粒度可以通过筛分进行控制，具体为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
在步骤(1)中，所述聚醚多元醇与硫酸钡进行混合的条件没有特别的限定，只要能够将其混合均匀即可。例如，步骤(1)中混合的条件包括：温度可以为75-80℃，时间可以为15-20min。
在步骤(2)中，所述第一混合物与异氰酸酯进行接触的条件包括：温度可以为25-75℃，时间可以为1-5s。第一混合物的温度可以为75-80℃，异氰酸酯的温度可以为室温例如25℃，上述接触的温度指的是以两种温度的原料各自的温度进行接触。需要说明的是，异氰酸酯和聚醚多元醇接触之后会发生聚合反应，为避免反应导致的喷涂设备出现堵塞问题，所以步骤(2)可以采用并流加料的方式尽快将第一混合物与异氰酸酯混合均匀，即将第一混合物与第二混合物同时加入储罐中，并且尽量保证两种物料同时加完，控制在5s内完成加料。
在步骤(3)中，所述喷涂的条件包括：喷涂时间可以为70-120s，优选为80-100s，喷涂速度可以为70-150g/s，优选为85-110g/s。所述喷涂时间包括中间的停顿时间。所述喷涂可以采用机械臂将第二混合物喷涂至模具表面。所述模具可以根据实际情况制作成需要的形状。所述模具的材质没有特别的限定，例如可以为铝材。
在本发明中，所述方法还包括步骤(3)的喷涂过程结束之后的熟化过程。所述熟化的条件包括：温度可以为25-35℃，时间可以为3-8s。熟化结束后得到重涂层表皮。
在本发明中，所述方法还可以包括：
(4)将步骤(3)喷涂后得到的重涂层表皮使用发泡料进行发泡。
根据一种优选的实施方式，在步骤(4)的发泡之前，将重涂层表皮放至发泡冲切模具上进行合模，然后将发泡料通过发泡模具注入模具型腔，发泡结束之后进行模具开模。发泡可以为单面或双面发泡。所述单面/双面发泡指的是在重涂层表皮的一侧/两侧进行发泡，具体可以根据整车需求进行确定。
在本发明中，所述发泡料的用量没有特别的限定，可以根据需要进行选择。选择的标准可以为：按照产品背面发泡贴合钣金设计，根据发泡层的形状和厚度在三维软件中计算体积，根据需要的发泡密度计算发泡料的重量，该重量即为发泡料的用量。
在本发明中，所述发泡的条件包括：发泡剂的加入速度可以为200-300g/s，保压时间可以为70-90s，模具温度可以为55-65℃。
本发明还提供了由上述方法制备得到的隔音隔热材料。
本发明还提供了一种汽车前围隔音隔热垫，所述汽车前围隔音隔热垫由上述用于形成隔音隔热材料的组合物或者上述隔音隔热材料制备而成。
本发明还提供了一种车用地毯，所述车用地毯由上述用于形成隔音隔热材料的组合物或者上述隔音隔热材料制备而成。
在本发明中，所述汽车前围隔音隔热垫和车用地毯可以根据实际情况使用特定模具制成，具体可以为本领域的常规选择，在此不再赘述。
另外，可以根据产品的需要确定是否需要进行吸音棉的粘结工序，具体为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
在实施例和对比例中，异氰酸酯(聚氨酯黑料)、聚醚多元醇(聚氨酯白料)和发泡料均为购自亨斯迈的产品。所述硫酸钡为重晶石粉末，实施例1的硫酸钡粒度为25μm，实施例2的硫酸钡粒度为23μm，实施例3的硫酸钡粒度为38μm。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的隔音隔热材料及汽车前围隔热垫
将21.3重量份的聚醚多元醇与68重量份的硫酸钡进行混合均匀，混合温度为75℃，混合时间为20分钟。然后将上述混合物与10.7重量份的异氰酸酯(温度25℃)进行混合得到待喷涂混合物，混合时间为5s。随后将待喷涂混合物实施喷涂。使用机械臂喷涂至模具表面，喷涂时间为80s，喷涂速度为100g/s。喷涂结束后在25℃下熟化5s，得到重涂层表皮。随后将重涂层表皮放入发泡冲切模具上进行合模，然后以200g/s的速度加入发泡料，在模具温度为60℃的条件下进行发泡，保压时间为80s。然后进行模具开模，即可得到汽车前围隔热垫。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的隔音隔热材料及汽车前围隔热垫
将20.3重量份的聚醚多元醇与69.6重量份的硫酸钡进行混合均匀，混合温度为80℃，混合时间为15分钟。然后将混合物与10.7重量份的异氰酸酯(25℃)进行混合得到待喷涂混合物，混合时间为5s。随后将待喷涂混合物实施喷涂。使用机械臂喷涂至模具表面，喷涂时间为100s，喷涂速度为110g/s。喷涂结束后在25℃下熟化5s，得到重涂层表皮。随后将重涂层表皮放入发泡冲切模具上进行合模，然后以300g/s的速度加入发泡料，在模具温度为℃的55条件下进行发泡，保压时间为85s。然后进行模具开模，即可得到汽车前围隔热垫。
实施例3
本实施例用于说明本发明提供的隔音隔热材料及车用地毯
将21.9重量份的聚醚多元醇与65.3重量份的硫酸钡进行混合均匀，混合温度为75℃，混合时间为15分钟。然后将混合物与10.7重量份的异氰酸酯(温度25℃)进行混合得到待喷涂混合物，混合时间为5s。随后将待喷涂混合物实施喷涂。使用机械臂喷涂至模具表面，喷涂时间为90s，喷涂速度为85g/s。喷涂结束后在35℃下熟化5s，得到重涂层表皮。随后将重涂层表皮放入发泡冲切模具上进行合模，然后以250g/s的速度加入发泡料，在模具温度为65℃的条件下进行发泡，保压时间为75s。然后进行模具开模，即可得到车用地毯。
对比例1
本对比例用于说明参比的隔音隔热材料及汽车前围隔热垫
将与实施例1等厚度的EVA片材加热至120℃，在吸塑模具上进行负压吸塑成型，其中负压为2bar。随后进行与实施例相同的发泡过程。
测试例
本测试例用于说明实施例和对比例的汽车前围隔热垫的隔音隔热性能。
按照GB/T 18696.1-2004进行隔音性能测试。结果表示于图1中。在图1中，横坐标表示声音的频率，纵坐标表示可以隔绝的声音的分贝。纵坐标越大表示可以隔绝的声音的分贝越大。从图1的结果可以看出，在相同厚度下，采用本发明的方法得到的喷涂+软泡材料的隔音效果优于EVA+软泡材料。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种隔音隔热材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：
(1)将聚醚多元醇和硫酸钡进行混合得到第一混合物；
(2)将所述第一混合物与异氰酸酯进行接触得到第二混合物；
(3)将所述第二混合物喷涂至模具表面；
其中，相对于100重量份的异氰酸酯，所述聚醚多元醇的用量为185-210重量份，所述硫酸钡的用量为600-660重量份；
步骤(1)中混合的条件包括：温度为75-80℃，时间为15-20min；步骤(2)中接触的条件包括：温度为25-75℃，时间为1-5s；步骤(3)中喷涂的条件包括：喷涂时间为80-100s，喷涂速度为85-110g/s。
2.根据权利要求1的制备方法，相对于100重量份的异氰酸酯，所述聚醚多元醇的用量为190-205重量份，所述硫酸钡的用量为610-650重量份。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述方法还包括：
(4)将步骤(3)喷涂后得到的重涂层表皮使用发泡料进行发泡；
所述发泡的条件包括：发泡剂的加入速度为200-300g/s，保压时间为70-90s。
4.由权利要求1-3中任意一项所述的方法制备得到的隔音隔热材料。
5.一种汽车前围隔音隔热垫，其特征在于，所述汽车前围隔音隔热垫由权利要求4所述的隔音隔热材料制备而成。
6.一种车用地毯，其特征在于，所述车用地毯由权利要求4所述的隔音隔热材料制备而成。
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