CN109263214A - 一种汽车前围隔音复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车前围隔音复合材料，包括中间层的吸音棉层和吸音棉层两侧的第一高分子片材和第二高分子片材，在第一高分子片材朝向吸音棉层的一面上均设置有连续布满表面的凸起障碍物，且另一面为光面，第二高分子片材两面均为光面。在第一高分子片材和第二高分子片材之间形成声波夹层通道，凸起障碍物能够使声波发生折射而大幅度改变方向，增加了声波在吸音棉层中的传输距离，使吸音棉更有效的吸收声波。本发明的汽车前围隔音复合材料具有物理结构隔音，具有隔音效果好、轻薄、支撑性好等优点，由其对高频声波的隔音效果好；主要用于汽车前围隔音。
Description
技术领域
本发明涉及隔音复合材料技术领域，特别是涉及一种汽车前围隔音复合材料。
背景技术
随着汽车工业的迅速发展和产品升级，汽车的声学性能也越受重视。汽车在高速行驶时，发动机的震动噪音、风噪和路噪通过前围直接传入车内，由其是各种机械零部件摩擦产生的高频声波，为了更好改善汽车声学性能，高性能的隔音前围是不可或缺的汽车部件之一。并且现在消费者对汽车内部空间的需求越来越高，因此，厚重的前围隔音材料逐渐被市场所淘汰。
现有的汽车前围隔音材料多为单层EVA片材+PET热压纤维，或压花杂棉+PET热压纤维。单层EVA片材+PET热压纤维结构由于采用单层EVA片材和PET热压纤维，因而产品的整体隔音性能较差，由其对高频声波的隔音效果差。
压花杂棉+PET热压纤维结构由于这两种材料的隔音性能都很差，导致整体隔音效果很差，而且厚度薄时无法起到良好的隔音效果，并且对高频声波的隔音效果差。并且，汽车前围面积较大，上述隔音材料自身的强度低不足以支撑其较好的固定在汽车前围上，往往需要设置额外的支撑材料，增加了成本和重量。
上述材料需要达到较高的厚度时候才能起到较好的隔音效果，但是汽车的空间是有限的，而且往往需要控制车重。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种汽车前围隔音复合材料，具有隔音效果好、阻燃或不燃、轻薄、强度良好等优点，由其对高频声波的隔音效果好；并且汽车前围隔音复合材料的加工只需热贴合不涉及化学反应工艺因而可以回收，节能环保。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种汽车前围隔音复合材料，包括中间层的吸音棉层和吸音棉层两侧的第一高分子片材和第二高分子片材，其特征在于，在第一高分子片材（2）朝向吸音棉层的一面上均设置有连续布满表面的凸起障碍物，且另一面为光面，第二高分子片材两面均为光面。
所述的光面的表面粗糙度为RZ10以下。
凸起障碍物是连续布满高分子层的，如果稀疏分布或者凸起障碍物之间间隔过大，则衰减、衍射的效果不足，隔音效果较差。第一高分子片材具有两个作用，一是反射大部分声波，二是当声波从汽车前围隔音复合材料的第一高分子片材一侧传来并穿过该层时，声波在凸出障碍物发生衍射而大幅度改变方向进入声波夹层通道，增加了声波在吸音棉层中的传输距离，使吸音棉更有效的吸收声波。
安装汽车前围隔音复合材料时，第一高分子片材面对音源方向能最大限度的发挥本发明的隔音性能。
优选的，第一高分子片材的厚度大于第二高分子片材的厚度。
第一高分子片材厚，可以反射更多的声波，在第一高分子片材和第二高分子片材总厚度相同的情况下，第一高分子片材相对厚一些可以更有效的隔音。
所述的第一高分子片材的凸起障碍物的高度为第一高分子片材厚度的20-80%；凸起障碍物太高则高分子片材底层的厚度过低，导致强度下降并且反射外界声音的能力下降。
所述的凸起障碍物的高度和/或形状是不规则的。凸起障碍物的高度和/或形状不规则的，能够更无规则的反射声波，促使声波被吸音棉所吸收。其形状不规则可以是棱锥型、棱台型、圆锥型、圆台型的凸起障碍物的混合，也可以相同形状但是不同顶夹角大小。
所述的第一高分子片材和第二高分子片材的厚度为1-4mm；在该厚度范围内，高分子片材既可以起到形成声音夹层通道的效果，又能得到较小的总体厚度，厚度低于1mm时不能得到声音夹层通道的效果。当高分子片材厚度大于4mm后重量增加不宜在车上使用。
所述的第一高分子片材和第二高分子片材的材料选自EVA、PP、PE、PVC或者其改性材料的至少一种，密度为0.9-2.5g/mm3。
所述的第一高分子片材的凸起障碍物为棱锥型、棱台型、圆锥型、圆台型中的至少一种；所述的棱锥型为六棱锥、五棱锥、四棱锥、三棱锥中的至少一种。
上述形状的障碍物对声波的衍射效果较好，同时更容易量产。
所述的第一高分子片材的凸起障碍物的顶夹角或斜边的延长线相交的夹角为20-120度；优选的，顶夹角或斜边的延长线相交的夹角为20-70度。在20-120度范围内，当顶夹角角度越小，声波的衰减效果越好。当凸起障碍物为棱台型或者圆台型时，顶夹角为斜边向上延长线的夹角；但是顶夹角太小，对声音消减的作用增加不明显，而且凸起障碍物的高度太高，会导致材料整体的厚度增加。
所述的热塑性树脂纤维棉中纤维的细度在0.3旦-30旦范围内分布；吸音棉纤维细则增加吸音效果，粗能增加棉的反弹能力，不容易将棉压扁影响吸音效果。本发明使用上述范围内的吸音棉纤维的混合，即具有好的吸引效果，也具有良好的支撑性，保证材料的长期隔音效果。
所述的吸音棉层的材质选自热塑性树脂复合纤维棉；所述的热塑性树脂复合纤维棉选自聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚丙烯（PP）和聚酰胺（PA）中的至少一种为基体制备成的纤维棉。
所述的吸音棉层的重量范围为200-600g/m2。吸音棉必须是蓬松的，以便于声波能够容易地在吸音棉内部穿梭被吸收，但是过于蓬松的吸音棉填充不足，也不能起到较好的吸音效果。满足上述重量范围的吸音棉才能达到所需的吸引效果。
优选的，所述的吸音棉层、高分子片材为阻燃或者不燃材料。由于本发明主要用于汽车前围隔音，因此需要具有一定的阻燃性或者不燃。
本发明具有如下有益效果：
本发明的汽车前围隔音复合材料，其两侧的第一高分子片材和第二高分子片材的密度远高于中层的吸音棉层，因此，在第一高分子片材和第二高分子片材之间形成声波夹层通道。当声波从汽车前围隔音复合材料的第一高分子片材一侧传来并穿过该层时，声波在凸出障碍物发生衍射而大幅度改变方向进入声波夹层通道。而到达第二高分子片材的声波被反射回来，因此声波就被困在声波夹层通道中来回反射。由于第一高分子片材设置有连续布满表面的凸起障碍物，通过反复的声波衍射能够衰减平行通过的声波（声波的频率越高，衰减越严重），并且形成众多的声音衍射点，各自以半球状向外衍射声波，从而大幅度的改变声波的传播方向，使大部分声波在声音夹层通道中水平穿行，大幅增加了有效吸音距离，更有利于吸音棉吸收声波。因此本发明的汽车前围隔音复合材料能够在较薄的情况下具有优良的隔音效果。同时，两高分子片材结构在加工成产品时与部分支撑垫形成了双骨架结构，在不增加材料用量情况下提高了成品的支撑性能，还保护了较为蓬松的吸音棉。综上，本发明的汽车前围隔音复合材料具有隔音效果好、轻薄、支撑性能好的优点，由其对高频声波的隔音效果好。并且，本发明的材料为阻燃或不燃材料，加工只需热贴合不涉及化学反应工艺，可以回收再利用，节能环保。
附图说明
图1：汽车前围隔音复合材料结构示意图，其中，标号2为第一高分子片材、标号3为第二高分子片材、标号1为吸音棉层；
图2：第一高分子片材凸起障碍物为四棱锥时示意图；
图3：第一高分子片材凸起障碍物为四棱锥时顶夹角示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
材料隔音性能测试：检测方法遵循ISO 10534-1。
实施例1：
汽车前围隔音复合材料具有3层材料高温贴合而成，第一高分子片材和第二高分子片材的材料为EVA，密度为1.7g/mm3；靠噪音源一边的第一高分子片材厚度为1.7mm，其中，第一高分子片材面向吸音棉的一面的连续凸起障碍物为四棱锥型，四棱锥的尺寸为1.0×1.0×1.0mm（高）（第一高分子片材底层厚度为0.7mm，理论计算将第一高分子片材压平后的材料厚度为1mm），面向噪音源的一面为光面；第二高分子片材厚度为1.0mm，两面都为光面；吸音棉层的材料为PET/PP双组分蓬松的纤维棉，纤维细度为3-30旦，重量为400g/m2。
实施例2：
本实施例的汽车前围隔音复合材料与实施例1的区别在于，靠噪音源一边的第一高分子片材的四棱锥型凸起的障碍物尺寸为1.5×1.5×1mm（高），其他方面一样。
实施例3：
本实施例的汽车前围隔音复合材料与实施例1的区别在于，靠噪音源一边的第一高分子片材的四棱锥型凸起的障碍物尺寸为0.5×0.5×1mm（高），其他方面一样。
实施例4：
本实施例的汽车前围隔音复合材料与实施例1的区别在于，靠噪音源一边的第一高分子片材的底层厚度为0.6mm，凸起的障碍物为四棱锥型、圆锥型的混合，高度为1.0mm-2.0mm，四棱锥型底座的长宽为1.5×1.5mm，圆锥型的底座直径为1.5mm，理论计算将第一高分子片材压平后的材料厚度为1mm。其他方面一样。
对比例1：
本对比例的汽车前围隔音复合材料与实施例1的区别在于第一高分子片材和第二高分子片材都采用双面光面的EVA，密度为1.7g/mm3，厚度为1.0mm，其他方面相同；
对比例2：
汽车前围隔音材料只用一层双表面光滑的EVA片材和一层吸音棉贴合而成，其中高分子片材处于靠近噪声源一面，EVA片材的密度为1.7g/mm3，厚度为2.0mm。吸音棉层的材料为PET/PP双组分蓬松的纤维棉，纤维细度为3-30旦，重量为400g/m2，吸音棉处于远离噪声源的一面。
对比例3：
本对比例与对比例2的区别只是将EVA片材与吸音棉的位置对调，使吸音棉靠近噪声源一面，EVA片材处于远离噪声源一面，其他方面不变。
对比例4：
本对比例的汽车前围隔音复合材料与实施例1的区别在于，第二高分子片材面向吸音棉层的一面也布满了连续的凸起障碍物，障碍物的分布与第一高分子片材相同。
表1：实施例和对比例各性能测试结果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | |
| 平均隔音系数（dB） | 36.6 | 35.4 | 37.2 | 37.5 | 30.9 | 22.5 | 17.0 | 25.8 |
| 大于2kHz高频隔音系数（dB） | 54.7 | 52.2 | 55.4 | 55.8 | 42.8 | 31.1 | 27.2 | 37.2 |
上述实施例和对比例中，为了便于比较高分子片材凸起障碍物对于隔音的作用，因此每一片高分子片材的单位面积重量是相同的（用理论计算将第一高分子片材压平后的材料厚度为1mm来表示）、材料也相同。
从实施例1-3可以看出，第一高分子片材的凸起障碍物的顶夹角或斜边的延长线相交的夹角在20-70度的范围内，隔音效果由其是高频隔音效果较好。
从实施例4可以看出，混合型的突出障碍物的隔音效果较好。
从对比例1-3可以看出，传统的隔音板的隔音效果不好。
从对比例4可以看出，两片高分子片材内侧测都具有连续凸起的障碍物，隔音效果较差，原因是同样理论计算厚度下，有凸出障碍物一面便于声波的进入高分子片材，光面对于声波的反射更好。
Claims (10)
1.一种汽车前围隔音复合材料，包括中间层的吸音棉层（1）和吸音棉层两侧的第一高分子片材（2）和第二高分子片材（3），其特征在于，在第一高分子片材（2）朝向吸音棉层的一面上均设置有连续布满表面的凸起障碍物，且另一面为光面，第二高分子片材两面均为光面。
2.根据权利要求1所述的汽车前围隔音复合材料，其特征在于，所述的光面的表面粗糙度为RZ10以下。
3.根据权利要求1所述的汽车前围隔音复合材料，其特征在于，第一高分子片材的厚度大于第二高分子片材的厚度。
4.根据权利要求1所述的汽车前围隔音复合材料，其特征在于，所述的第一高分子片材的凸起障碍物的高度为第一高分子片材厚度的20-80%；所述的凸起障碍物的高度和/或形状是不规则的。
5.根据权利要求1所述的汽车前围隔音复合材料，其特征在于，所述的第一高分子片材和第二高分子片材的厚度为1-4mm；所述的第一高分子片材和第二高分子片材的材料选自EVA、PP、PE、PVC或者其改性材料的至少一种，密度为0.9-2.5g/mm3。
6.根据权利要求1所述的汽车前围隔音复合材料，其特征在于，所述的第一高分子片材的凸起障碍物为棱锥型、棱台型、圆锥型、圆台型中的至少一种；所述的棱锥型为六棱锥、五棱锥、四棱锥、三棱锥中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的汽车前围隔音复合材料，其特征在于，所述的第一高分子片材的凸起障碍物的顶夹角或斜边的延长线相交的夹角为20-120度；优选的，顶夹角或斜边的延长线相交的夹角为20-70度。
8.根据权利要求1所述的汽车前围隔音复合材料，其特征在于，所述的热塑性树脂纤维棉中纤维的细度在0.3旦-30旦范围内分布；所述的吸音棉层的材质选自热塑性树脂复合纤维棉；所述的热塑性树脂复合纤维棉选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰胺中的至少一种为基体制备成的纤维棉。
9.根据权利要求8所述的汽车前围隔音复合材料，其特征在于，所述的吸音棉层的重量范围为200-600g/m2。
10.根据权利要求1所述的汽车前围隔音复合材料，其特征在于，所述的吸音棉层、高分子片材为阻燃或者不燃材料。
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