CN109263157A - 一种声功能部件及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种声功能部件及其应用，所述声功能部件包括装饰层A和至少一个声功能区域I，所述声功能区域I包括依次设置的多孔纤维层B、透气粘结层E和多孔纤维层D，所述装饰层A一侧设置有透气胶粘层P，所述多孔纤维层B通过透气胶粘层P与装饰层A相连。本发明提供的声功能部件兼具优异的吸声和降低共振的功能，在有效控制吸隔声平衡的同时，能够显著改善160Hz‑630Hz的低频共振现象。所得声功能部件可作为装饰部件或声功能部件广泛应用于轨道交通或汽车领域，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于汽车及轨道交通零部件技术领域，具体涉及一种声功能部件及其应用。
背景技术
车辆内的噪声一般分为低、中、高频噪声。低频噪声通常从100Hz到630Hz，中高频噪声从800Hz到10000Hz。通常使用“质量-弹簧”隔离系统可以获得很好的隔声性能，但是其吸声性能非常差并接近于零。很多车厂要求系统同时有很好的吸声性能与较高的隔声量，追求吸隔声的平衡，这种传统的隔离系统显然无法满足要求。
另外，传统隔离系统中，典型的质量层由EPDM、EVA等面积重量很高的材料组成，导致隔离系统的整体面积重量过高，往往超过4kg/m2，也不能很好地满足车辆轻量化的需求。
为了应对车厂日益提升的声学与轻量化要求，供应商纷纷开始研制轻量化的声功能部件，期待用多孔材料取代EVA、EPDM等隔离性的质量层，降低面积重量的同时达成吸隔声性能平衡，由此多孔毛毡类的前围、地毯等声学部件应运而生。虽然与传统隔离系统相比，轻量化部件的隔声性能有所下降，不过能提供很好的吸声功能，初步满足了车辆整体声学性能的要求。
CN86203032A公开了一种可隔声吸声的多层复合结构材料，该复合结构材料采用一面涂有阻尼材料的阻燃玻璃钢和超细玻璃棉等软硬隔声吸声材料交替排列后再覆盖一层玻璃布和软铁丝网或多孔板所构成，可以达到良好的吸声效果。CN103144564A公开了一种PVC材质的高隔声车辆用地毯及其制备方法，具有五层结构，从表面层到底层依次是上防滑层、上隔声层、发泡层、下隔声层和下防滑层；各层材料均为PVC材料。CN201931666U公开一种能提高轨道交通车辆吸声降噪性能的复合板，该复合板包含：轨道车辆车体隔音部件(1)及粘接固定在隔音部件(1)表面的防火吸音层(30)，所述的防火吸音层(30)包含：吸音泡沫层(31)及包覆在吸音泡沫层(31)上的防火层(32)，该吸音泡沫层(31)与防火层(32)之间的接缝通过胶水粘结固定。CN107033393A公开了一种具有低频吸声隔声功能的纤维材料的制备方法，将天然纤维用碱和氧化剂处理，然后与胶黏剂溶液混合制成混悬液；浇注或者在浇注的过程中插入弹性薄膜，即得到具有低频吸声隔声功能的纤维材料。
上述轻量化的声功能部件用于乘客车厢中时，具有良好的吸声隔声性能，尤其在800Hz到10000Hz的中高频范围内隔声性能非常出色，但是在低频100Hz到630Hz范围内往往存在非常严重的共振现象，导致低频隔声出现绝对值很大的负值，影响零件整体的声学性能。随着车辆中对乘客的舒适性要求越来越高，低频噪声的减弱，尤其是降低低频共振现象显得尤为重要。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种声功能部件，所得声功能部件兼具优异的吸声和降低共振的功能，在有效控制吸隔声平衡的同时，能够显著改善低频共振，具有良好的应用前景。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种声功能部件，所述声功能部件包括装饰层A和至少一个声功能区域I，所述声功能区域I包括依次设置的多孔纤维层B、透气粘结层E和多孔纤维层D，所述装饰层A一侧设置有透气胶粘层P，所述多孔纤维层B通过透气胶粘层P与装饰层A相连。
本发明必须控制声功能区域I的流阻≤10000rayl，在该流阻范围内，上述声功能部件可以有效改善低频共振，当流阻超过10000rayl时，将导致整个声功能部件的流阻过载，低频共振严重，出现绝对值很大的负值。
本发明必须控制所述声功能部件的的流阻≤13000rayls，在该流阻范围内，所述声功能部件可有效控制吸隔声平衡的同时，改善低频共振，当流阻超过13000rayls时，低频出现深谷。
本发明提供的透气胶粘层P既可以使装饰层A单独发挥吸声功能，又能和声功能区域I协同发挥最大吸声功能；还能够与多孔纤维层B耦合，发挥最大隔声功能，同时减弱低频共振，进而达到维持整个系统吸隔声平衡的效果。
对于本发明而言，由于声功能部件的透气胶粘层P和透气粘结层E均为透气层，因此装饰层A、多孔纤维层B以及多孔纤维层D具有组合调节吸声的功能，其中装饰层A与多孔纤维层D对吸声贡献最大，装饰层A与多孔纤维层B的组合主要提供隔声性能。
对于本发明而言，透气粘结层E和透气胶粘层P的选择，使得声波更容易透过材料而引发大量耗散，从而提升了吸声性能。通过对透气粘结层E、透气胶粘层P、装饰层A以及多孔纤维层B、D位置关系以及具体参数的控制，使声功能区域I的流阻≤10000rayl，声功能部件的的流阻≤13000rayls，整个声功能部件获得了优异的改善低频共振的功能。上述部件协同作用，使本发明提供的声功能部件兼具优异的吸声和降低共振的功能，具有良好的应用前景。
当本发明所述声功能部件包含两个或两个以上的声功能区域I时，定义一个第一声功能区域I，其多孔纤维层B通过透气胶粘层P和装饰层A连接，其他声功能区域I中的多孔纤维层B依次与前一个声功能区域I中的多孔纤维层D连接。其中，各个功能区域I的流阻之和同样不超过10000rayl，所述声功能部件整体的流阻仍然不超过13000rayls。
本发明提供的声功能部件各层之间通过热压粘合的形式连接在一起。
根据本发明，所述装饰层A的材质为簇绒地毯或非纺织地毯。
根据本发明，所述装饰层A的面积重量≤1000g/m2，例如可以是100g/m2、300g/m2、500g/m2、800g/m2或1000g/m2等，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
当装饰层A的总面积重量超过1000g/m2时，会影响其透气性，进而引起低频共振加剧。
根据本发明，所述透气胶粘层P的材质为PP、EVA、PE、聚酰胺、聚丙烯酸酯或PA中的至少一种；例如可以是PP、EVA、PE、聚酰胺、聚丙烯酸酯或PA中的任意一种，典型但非限定性的组合为：PP和EVA，聚酰胺和聚丙烯酸酯，PE和PA，PP、EVA和PE，聚酰胺、聚丙烯酸酯和PA等，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，所述粘结层P的面积重量为20-400g/m2，例如可以是20g/m2、100g/m2、150g/m2、200g/m2、250g/m2、300g/m2、350g/m2或400g/m2，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
当粘结层P的面积重量大于400g/m2时，会使其变成不透气的隔离层，导致声功能部件的的流阻变大，低频共振加剧。
根据本发明，所述多孔纤维层B的厚度为3-14mm，例如可以是3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm或14mm，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，所述多孔纤维层B的面积重量为200-1500g/m2，例如可以是200g/m2、500g/m2、800g/m2、1000g/m2、1200g/m2或1500g/m2，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，所述多孔纤维层B的材质为PET、聚酰胺、聚丙烯晴、腈纶纤维、涤纶纤维、棉纤维、PE、PP或低熔点PET纤维中的至少一种，例如可以是PET、聚酰胺、聚丙烯晴、腈纶纤维、涤纶纤维、棉纤维、PE、PP或低熔点PET纤维中的任意一种，典型但非限定性的组合为：PET和聚酰胺，聚丙烯晴和腈纶纤维，涤纶纤维和棉纤维，PE和PP等，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，所述多孔纤维层B是透气的。
对于本发明而言，所述多孔纤维层B必须是透气的，否则会导致声功能区域I的流阻＞10000rayl，引起共振加剧。
根据本发明，所述透气粘结层E的材质为聚烯烃类、氯丁橡胶、丁晴橡胶、PP、聚酰胺、PE或丁苯橡胶中的至少一种，例如可以是聚烯烃类、氯丁橡胶、丁晴橡胶、PP、聚酰胺、PE或丁苯橡胶中的任意一种，典型但非限定性的组合为：聚烯烃类和氯丁橡胶，丁晴橡胶和PP，聚酰胺和PE，聚烯烃类、氯丁橡胶和丁晴橡胶，PP、聚酰胺、PE和丁苯橡胶等，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，所述透气粘结层E的面积质量为20-200g/m2，例如可以是20g/m2、50g/m2、80g/m2、100g/m2、130g/m2、150g/m2、180g/m2或200g/m2，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
本发明通过对材质的选择以及面积质量的控制，使透气粘结层E具有透气性，进而才能保证使整个结构发挥出最大的吸声功能，同时有效降低低频共振，
根据本发明，所述多孔纤维层D的厚度为3-40mm，例如可以是3mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm或40mm，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，所述多孔纤维层D的面积重量为400-1500g/m2，例如可以是400g/m2、500g/m2、800g/m2、1000g/m2、1200g/m2或1500g/m2，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，所述多孔纤维层D的材质为PET、聚酰胺、聚丙烯晴、腈纶纤维、涤纶纤维、棉纤维、PE、PP或低熔点PET纤维中的至少一种，例如可以是PET、聚酰胺、聚丙烯晴、腈纶纤维、涤纶纤维、棉纤维、PE、PP、低熔点PET纤维中的任意一种，典型但非限定性的组合为：PET和聚酰胺，聚丙烯晴和腈纶纤维，涤纶纤维和棉纤维，PE和PP，聚酰胺、聚丙烯晴和腈纶纤维，涤纶纤维、棉纤维和PE，PE、PP和低熔点PET纤维等，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，所述多孔纤维层B超过60％的面积区域的厚度小于所述多孔纤维层D的厚度，目的是通过改变阻抗调节吸隔声性能。
本发明所选用的透气胶粘层P、透气粘结层E中的材料以粘结态存在，多孔纤维层B和多孔纤维层D中的材料以纤维态存在。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的声功能部件的应用，所述声功能部件可应用于吸声器和/或隔声器，或用作轨道交通或汽车领域的装饰部件或声功能部件。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供的声功能部件能够有效改善现有隔声材料中存在的低频共振问题，大大降低了车辆中备受关注的低频范围(160Hz-630Hz)的隔声量的绝对值，使得共振谷明显变浅。
(2)本发明提供的声功能部件兼具优异的吸声和降低共振的功能，在有效控制吸隔声平衡的同时，能够显著改善低频共振，尤其对160Hz、200Hz、315Hz、400Hz、500Hz或630Hz等频率下的共振现象改善效果最佳。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的声功能部件的结构示意图；
图中：A-装饰层，P-透气胶粘层，I-声功能区域，B-多孔纤维层，E-透气粘结层，D-多孔纤维层；
图2是各实施例和对比例得到的样品在不同频率下的吸声曲线，图中横坐标为频率(Hz)，纵坐标为吸声系数Abs(-)；
图3是各实施例和对比例得到的样品在不同频率下的插入损失(IL)曲线，图中横坐标为频率(Hz)，纵坐标为插入损失(dB)。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供了一种声功能部件，如图1所示，所述声功能部件包括装饰层A和一个声功能区域I，所述声功能区域I包括依次设置的多孔纤维层B、透气粘结层E和多孔纤维层D，所述装饰层A一侧设置有透气胶粘层P，所述多孔纤维层B通过透气胶粘层P与装饰层A相连。
其中，所述装饰层A为簇绒地毯，面积重量为1000g/m2；所述粘结层P的面积重量为200g/m2；所述多孔纤维层B的厚度为5mm，面积质量为1000g/m2；所述透气粘结层E面积质量为100g/m2；所述多孔纤维层D的厚度为10mm，面积重量为1200g/m2。
通过上述调节，所述声功能区域I的流阻≤10000rayls；所述声功能部件的的流阻≤13000rayls。
本实施例中所得声功能部件标为样品a。
实施例2
本实施例提供了一种声功能部件，所述声功能部件包括装饰层A和两个声功能区域I，所述声功能区域I包括依次设置的多孔纤维层B、透气粘结层E和多孔纤维层D，所述装饰层A一侧设置有透气胶粘层P。
定义一个第一声功能区域I，相应的另一个为第二声功能区域I；其中，第一声功能区域I中的多孔纤维层B通过透气胶粘层P与装饰层A相连，第二声功能区域I中的多孔纤维层B与第一声功能区域I中的多孔纤维层D相连。
其中，所述装饰层A为簇绒地毯，面积重量为800g/m2；所述粘结层P的面积重量为200g/m2；所述第一声功能区域I中的多孔纤维层B的厚度为3mm，面积质量为500g/m2，透气粘结层E面积质量为50g/m2，多孔纤维层D的厚度为5mm，面积重量为600g/m2；所述第二声功能区域I中的多孔纤维层B的厚度为3mm，面积质量为500g/m2，透气粘结层E面积质量为50g/m2，多孔纤维层D的厚度为5mm，面积重量为600g/m2。
通过上述调节，所述声功能区域I的流阻≤10000rayls；所述声功能部件的的流阻≤13000rayls。
本实施例中所得声功能部件标为样品b。
实施例3
本实施例提供了一种声功能部件，所述声功能部件包括装饰层A和一个声功能区域I，所述声功能区域I包括依次设置的多孔纤维层B、透气粘结层E和多孔纤维层D，所述装饰层A一侧设置有透气胶粘层P，所述多孔纤维层B通过透气胶粘层P与装饰层A相连。
其中，所述装饰层A为簇绒地毯，面积重量为500g/m2；所述粘结层P的面积重量为300g/m2；所述多孔纤维层B的厚度为8mm，面积质量为1200g/m2；所述透气粘结层E的面积质量为150g/m2；所述多孔纤维层D的厚度为15mm，面积重量为1500g/m2。
通过上述调节，所述声功能区域I的流阻≤10000rayls；所述声功能部件的的流阻≤13000rayls。
本实施例中所得声功能部件标为样品c。
对比例1
与实施例1相比，除了将所述粘结层P的面积重量调整为500g/m2外，其他部件以及参数与实施例1完全相同。
本对比例中所得声功能部件标为样品d。
对比例2
与实施例1相比，除了去掉透气胶粘层P外，其他部件和参数与实施例1完全相同，即将多孔纤维层B和装饰层A直接热压相连。
本对比例中所得声功能部件标为样品e。
对比例3
与实施例1相比，除了去掉透气粘结层E外，其他部件和参数与实施例1完全相同，即将多孔纤维层B和多孔纤维层D直接热压相连。
本对比例中所得声功能部件标为样品f。
对比例4
与实施例1相比，除了将所述装饰层A的面积重量调整为1200g/m2外，其他部件和参数与实施例1完全相同。
结果显示，所得声功能部件的透气性变差，流阻超过13000rayls，低频共振现象加剧。
性能测试
按照标准GMW14177-2014和GMW14618-2015测试实施例1-3和对比例1-3得到的样品在不同频段下的吸声系数和插入损失。
如图2和图3所示，本发明提供的声功能部件的吸声性能出现不同程度地提升。其在低频范围内同样具有优异的吸声和隔声性能，同时显著改善低频共振。尤其对160Hz、200Hz、315Hz、400Hz、500Hz或630Hz等频率下的共振现象改善效果最佳。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种声功能部件，其特征在于，所述声功能部件包括装饰层(A)和至少一个声功能区域(I)，所述声功能区域(I)包括依次设置的多孔纤维层(B)、透气粘结层(E)和多孔纤维层(D)，所述装饰层(A)一侧设置有透气胶粘层(P)，所述多孔纤维层(B)通过透气胶粘层(P)与装饰层(A)相连。
2.如权利要求1所述的声功能部件，其特征在于，所述声功能区域(I)的流阻≤10000rayls。
3.如权利要求1或2所述的声功能部件，其特征在于，所述声功能部件的的流阻≤13000rayls。
4.如权利要求1-3任一项所述的声功能部件，其特征在于，所述装饰层(A)的材质为簇绒地毯或非纺织地毯；
优选地，所述装饰层(A)的面积重量≤1000g/m2。
5.如权利要求1-4任一项所述的声功能部件，其特征在于，所述透气胶粘层P的材质为PP、EVA、PE、聚酰胺、聚丙烯酸酯或PA中的至少一种；
优选地，所述粘结层P的面积重量为20-400g/m2。
6.如权利要求1-5任一项所述的声功能部件，其特征在于，所述多孔纤维层(B)的厚度为3-14mm；
优选地，所述多孔纤维层(B)的面积重量为200-1500g/m2；
优选地，所述多孔纤维层(B)的材质为PET、聚酰胺、聚丙烯晴、腈纶纤维、涤纶纤维、棉纤维、PE、PP或低熔点PET纤维中的至少一种；
优选地，所述多孔纤维层(B)是透气的。
7.如权利要求1-6任一项所述的声功能部件，其特征在于，所述透气粘结层(E)的材质为聚烯烃类、PP、PE、PU、EVA、聚酰胺、氯丁橡胶、丁晴橡胶或丁苯橡胶中的至少一种；
优选地，所述透气粘结层(E)的面积质量为20-200g/m2。
8.如权利要求1-7任一项所述的声功能部件，其特征在于，所述多孔纤维层(D)的厚度为3-40mm；
优选地，所述多孔纤维层(D)的面积重量为400-1500g/m2；
优选地，所述多孔纤维层(D)的材质为PET、聚酰胺、聚丙烯晴、腈纶纤维、涤纶纤维、棉纤维、PE、PP或低熔点PET纤维中的至少一种。
9.如权利要求1-8任一项所述的声功能部件，其特征在于，所述多孔纤维层(B)超过60％的面积区域的厚度小于所述多孔纤维层(D)的厚度。
10.如权利要求1-9任一项所述的声功能部件的应用，其特征在于，所述声功能部件可应用于吸声器和/或隔声器，或用作轨道交通或汽车领域的装饰部件或声功能部件。
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