CN111267751B - 一种轻量化电机包裹声学隔音材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻量化电机包裹声学隔音材料，包括无纺布、MicroPro、PE淋膜和成型毡。所述无纺布通过单面撒粉并经过热处理附在MicroPro的表面上，PE(3)经过淋膜工艺直接粘附在成型毡的表面上。所述成型毡的硬度明显大于MicroPro，与此同时成型毡比MicroPro的厚度更薄，本发明还进一步地公开了该隔音材料的制备方法，包括各层的制备与最终的成型工艺。通过上述设计，能提供一种新型轻量化且能提高电机声波传递的流阻，以达到降低噪音目的汽车电机声学包裹件。该零件综合性能优异，拥有很广阔的应用前景和发展潜力。

Description

一种轻量化电机包裹声学隔音材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及汽车零部件技术领域，尤其是一种轻量化电机包裹声学隔音材料及其制备方法。

背景技术

随着汽车行业的发展带来的汽车逐渐普及化，车主对于更低的油耗，更静谧的车内氛围以及更清新健康的车厢环境的呼声越来越强烈，因此，汽车零部件的轻量化、车内降噪、车内气味环境的提升显得尤为重要。

隔声效果是衡量汽车制造质量的一个重要因素，是带给车主最直接的感官效果之一。 新能源汽车一般使用电机作为驱动，其噪声大，尤其中高频的阶次噪声非常突出，易传入车内从而影响汽车用户的驾乘体验，电机包裹是一种降低电机噪声非常有效的的解决方案。更低的油耗倡导了绿色环保，节约能源的理念，响应了国家节能减排的号召。而车内气味更是与驾乘人员的健康和舒适度息息相关。

上述零件是包裹在电机周围主要用于减弱噪音的结构，作为内饰件的一部分，对综合性能的影响更是不能忽略。当前的汽车电机包裹通常采用的是EPDM/EVA+PU 发泡结构，该结构的气味和VOC性能不够理想，而且声学性能也比较一般，与此同时，采用上述结构会增加零件整体的重量，在当前汽车零件整体轻量化的趋势下，车主们需求的是隔音性能强且轻质化的隔音材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻量化电机包裹声学隔音材料，以解决目前市面上大部分隔音材料隔音效果一般，且气味和VOC性能不理想，同时无法达到轻质化的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种轻量化电机包裹声学隔音材料，其特征在于，所述声学隔音材料由依次叠加的无纺布、MicroPro、PE淋膜以及成型毡组成，且相邻两层之间互相粘结；所述的Micropro材料由LPET纤维和PET、PP、PA、PLA纤维中的一种或多种混合配棉制备而成。

作为优选的方案，所述成型毡的硬度大于MicroPro，成型毡的体积密度也高于MicroPro。

作为优选的方案，成型毡的面密度约为800~1500g/㎡，厚度约为2-5mm，MicroPro的面密度约为800~1500g/㎡，厚度约为10-25mm，成型毡的硬度和体积密度都要高于MicroPro，结构更加紧凑，从而成型毡拥有较好的隔声性能； 而MicroPro显得更加蓬松和柔软，所以MicroPro层拥有出色的吸声性能。

作为优选的方案，所述无纺布通过单面撒粉并经过热处理附在MicroPro的表面上，所述PE淋膜通过淋膜工艺直接粘附在成型毡的表面上。

作为优选的方案，所述PE淋膜组为为闭孔结构，同构使用蒸汽加热后会形成微孔结构，使得声音只能通过微孔传递到成型毡层，所以PE膜可以起到较好声学效果。

作为优选的方案，所述成型毡的配方为50% PET纤维+50%低熔点纤维。

作为优选的方案，本发明的加热方式采用蒸汽加热的方式，而不采用常规的烘箱加热方式，蒸汽拥有很高的穿透性，所以加热效率大大提高，显著提升了零件的成型节拍。

作为优选的方案，所述的PE成分的熔点适宜，加热后可以起到很好的粘合各层的作用。

本发明还提供了该隔音材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将组分为10%~70%组分的LPET纤维与30%-90%组分的PET、PP、PA、PLA等纤维中的一种或多种纤维作为原材料，在混棉设备中充分混合均匀，接着经过针刺、梳理铺网或气流成网等相应的无纺流水线进行不同工艺处理，分别得到硬层成型毡和软层MicroPro材料， 硬层成型毡的工艺流程中使用固体PE粒子作为原料，加热熔融后通过相应的设备对成型毡单面进行淋膜操作，并最终得到单面淋膜的成型毡片材；

（2）将组分为10%~30%组分的LPET纤维与70%-90%组分的PET、PP、PA、PLA等纤维中的一种或多种纤维作为原材料，在混棉设备中充分混合均匀，接着经过梳理铺网、烘箱、针刺等相应配套设备进行工艺处理最后制得无纺布；

（3）从下至上依次按照成型毡、PE淋膜，MicroPro、无纺布的顺序铺料，得到铺料半成品；

（4）将步骤（3）的铺料半成品放入至加热到指定温度的成型模具中（模具安装在压机设备上，通过油加热设备实现对模具的加热，通过连接蒸汽系统来实现蒸汽的工艺，以确保整个工艺过程能够顺利的完成），合模后依据压机PLC设定的工艺参数，通过模具连接的蒸汽进气管道自动通入高压蒸汽，并保压一定时间完成电机声学包裹的热压成型，接着程序控制蒸汽系统中的抽气管路泄压至设定的开模压力后自动开模；

（5）将步骤（4）制得的半成品转移至定型冲切模具中进行冷却定型（模具同样安装在压机设备上，并通过压机PLC设定的参数自动完成整个进程），如模具配备刀口则可以自动切除废料否则需进行水切割操作去除废边和孔位废料。

（6）废料全部清理完成后进行人工装配，在产品上安置其装车所必备的蘑菇搭扣，扎带等配件。

作为优选的方案，所述步骤（4）的具体工艺如下：将铺料半成品置入预热后温度为120~250℃的热模中，依据压机PLC设定的工艺参数自动完成整个工艺进程，合模操作后程序控制模具上模蒸汽进气阀打开并进气2~100s，进气完毕模具型腔保压，之后程序控制模具下模抽气阀打开进行抽气，抽气过程中借助抽气管路连接的抽真空系统，加大模具了内部和所连真空罐的压力差，提高了抽气的效率。

作为优选的方案，所述步骤（4）中，高压蒸汽的蒸汽压力为5~16 bar，通气时间为2~100s，保压时间为0~100s。

本发明的工作原理：本发明电机声学包裹可以有效地减弱电机噪音传递到车厢。在实际安装过程中，无纺布这一面紧贴电机，而成型毡则外露在电动机仓内。首先，电机发出的噪音会先传递到无纺布，噪音通过无纺布层被层之间不规则的间隙分割成断断续续的声波 ；然后，断断续续的声波继续传递到MicroPro ，由于MicroPro更为蓬松和柔软，声波通过其内部疏松多孔的结构时，发生频繁震荡和摩擦，以至于声波能量被明显的削减，所以MicroPro可以较好地吸收噪音，进而可以减弱该声波的传播 ；紧接着，声波通过PE膜的微孔，PE膜可以起到一定的声学作用 ；随后，声波通过PE膜通孔传递到成型毡，由于成型毡的密度大于MicroPro，所以成型毡拥有更高的流阻，具有较好的隔声作用，能够很好地阻隔噪声，最终实现了有效的降噪。

该技术方案具有以下有益的技术效果：

（1）本发明通过构架多层材料组成轻量化电机包裹声学隔音材料，通过设定不同厚度、硬度以及密度的MicroPro材料以及成型毡材料，使得各层之间的间隙不规则，所以空气不能流畅地通过该结构，发动机噪音传递到层面上时会被结构中不规则间隙打断，迫使噪音变得断断续续，从而起到较好的声学效果；并且，结构中采用的多种每种组分的质量都较轻，进而降低了电机包裹材料整体的重量，综上所述，本发明具有轻量化且能有效降噪的优点。

（2）本发明通过结合MircoPro、PE膜、成型毡以及无纺布多重隔音层进行隔音，实现最终的降噪效果，在实测中通过本发明的材料包裹电机后在大部分频率噪声范围内都能起到较好的降噪效果，对于48阶噪声的降低效果显著。

（3）本发明的电机包裹声学隔音材料能在质量更低的前提下提供和常规EVA+PU发泡隔音材料相同甚至在普通频率下更好的隔音效果，真正意义上实现了轻量化且隔音效果佳的目的，且相较于常规EVA+PU发泡的隔音材料，本发明的隔音材料VOC含量更低，同时也更为环保。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是实施例中对同一款车在统一测试条件下进行安装电机/发动机的相关噪声测试图；

图3是实施例中电机包裹本发明声学隔音材料前的电机噪声频谱图；

图4是实施例中电机包裹本发明声学隔音材料后的电机噪声频谱图；

图5是实施例中电机包裹本发明声学隔音材料前/后的电机噪声折线图；

图6是实施例中电机包裹本发明声学隔音材料前的电机噪声频谱图（24阶噪声、48阶噪声、近场声压级）；

图7是实施例中电机包裹本发明声学隔音材料后的电机噪声频谱图（24阶噪声、48阶噪声、近场声压级）；

图8是实施例中对常规材料（EVA+PU发泡）与本发明的隔音材料的混响-全消隔声噪声测试图。

标注说明：图1中：1、无纺布，2、MicroPro，3、PE淋膜，4、成型毡；

图5中：rpm为7000时，纵坐标较大的为未包裹隔音材料的侧视图，纵坐标较小的为包裹了本发明的侧视图；

图6与图7中，rpm为3000时，纵坐标从大到小依次为电机近场声压级、电机24阶噪声、电机48阶噪声；

图8中，初始纵坐标较大的为传统方案（EVA+PU发泡）的折线，较小的为本发明方案的折线。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明做进一步描述。

以下所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，所描述的步骤也不是用以限制其执行顺序。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的改进，亦落入本发明要求的保护范围之内。

实施例一：轻量化电机包裹声学隔音材料

如图1所示，图1是本发明的结构示意图，本发明的轻量化电机包裹声学隔音材料包括从上至下依次设置的无纺布1、MicroPro2、PE淋膜3以及成型毡4，且无纺布1通过单面撒粉并经过热处理附在 MicroPro2的表面上，PE淋膜3经过淋膜工艺直接粘附在成型毡4的表面上，成型毡4的面密度约为800~1500g/㎡，厚度约为2-5mm，MicroPro 2的面密度约为800~1500g/㎡，厚度约为10-25mm，所述成型毡4的硬度明显大于MicroPro2，且成型毡4的厚度显著薄于MicroPro2。

作为本发明的一种改进，成型毡4和MicroPro2之间的PE淋膜3组分是闭孔结构，使用蒸汽加热后会形成微孔结构，使得声音只能通过微孔传递到成型毡4层，所以PE淋膜3可以起到较好声学效果。

作为本发明的另一种改进，所述的PE淋膜3成分熔点适宜，加热后可以起到很好的粘合各层的作用。

作为本发明的一种创新，材料加热方式一改常规的烘箱加热方式，变为蒸汽加热，而蒸汽拥有很高的穿透性，所以加热效率大大提高，显著提升了零件的成型节拍。

作为本发明的补充，本发明的制备方法包括以下步骤：

（1）将组分为10%~70%组分的LPET纤维与30%-90%组分的PET、PP、PA、PLA等纤维中的一种或多种纤维作为原材料，在混棉设备中充分混合均匀，接着经过针刺、梳理铺网或气流成网等相应的无纺流水线进行不同工艺处理，分别得到硬层成型毡和软层MicroPro材料， 硬层成型毡的工艺流程中使用固体PE粒子作为原料，加热熔融后通过相应的设备对成型毡单面进行淋膜操作，并最终得到单面淋膜的成型毡片材；

（2）将组分为10%~30%组分的LPET纤维与70%-90%组分的PET、PP、PA、PLA等纤维中的一种或多种纤维作为原材料，在混棉设备中充分混合均匀，接着经过梳理铺网、烘箱、针刺等相应配套设备进行工艺处理最后制得无纺布；

（3）从下至上依次按照成型毡、PE淋膜，MicroPro、无纺布的顺序铺料，得到铺料半成品；

（4）将步骤（3）的铺料半成品放入至加热到指定温度的成型模具中（模具安装在压机设备上，通过油加热设备实现对模具的加热，通过连接蒸汽系统来实现蒸汽的工艺，以确保整个工艺过程能够顺利的完成），合模后依据压机PLC设定的工艺参数，通过模具连接的蒸汽进气管道自动通入高压蒸汽，并保压一定时间完成电机声学包裹的热压成型，接着程序控制蒸汽系统中的抽气管路泄压至设定的开模压力后自动开模；

（5）将步骤（4）制得的半成品转移至定型冲切模具中进行冷却定型（模具同样安装在压机设备上，并通过压机PLC设定的参数自动完成整个进程），如模具配备刀口则可以自动切除废料否则需进行水切割操作去除废边和孔位废料。

（6）废料全部清理完成后进行人工装配，在产品上安置其装车所必备的蘑菇搭扣，扎带等配件。

所述步骤（4）的具体工艺如下：将铺料半成品置入预热后温度为120~250℃的热模中，依据压机PLC设定的工艺参数自动完成整个工艺进程，合模操作后程序控制模具上模蒸汽进气阀打开并进气2~100s，进气完毕模具型腔保压，之后程序控制模具下模抽气阀打开进行抽气，抽气过程中借助抽气管路连接的抽真空系统，加大模具了内部和所连真空罐的压力差，提高了抽气的效率，且所述步骤（4）中，高压蒸汽的蒸汽压力为5~16 bar，通气时间为2~100s，保压时间为0~100s。

实施例2：电机NVH分析

1、对同一款车在统一测试条件下进行安装电机/发动机的相关噪声测试，测试图2所示，可以从图中得知，安装传统发动机的汽车（燃油车）的噪声主要集中在100-2000Hz的低频阶次噪声中，而安装电机的汽车（纯电动车）的噪声则主要集中在1000-8000Hz的高频噪声中，整体而言，发动机运动感强，电机运动感弱，传统的发动机噪声大于电机。

2、对同一电机在包裹本发明的轻量化电机包裹声学隔音材料前/后进行一般电机噪声特性和电机包裹效果测试，测试的结果如图3/4/5所示，可以从图3、图4中看出，在包裹隔音材料前/后噪声吸收有了很大的改进，在48阶噪声的检测中更为明显；图5中，X=7000时，纵坐标较大的曲线为未裹隔音材料的曲线，下面一条为包裹了隔音材料的曲线，可以看出在大部分范围下，包裹了隔音材料后电机的噪声减小显著。

3、对同一电机在包裹本发明的轻量化电机包裹声学隔音材料前/后进行电机近场声压级、电机24阶噪声以及电机48阶噪声进行条件相同的测试，测试的结果如图6、图7所示，图6为电机包裹隔音材料前的噪声测试图，图7为电机包裹隔音材料后的噪声测试图，纵坐标=5000时，折线从上到下依次为电机近场声压级、电机24阶噪声以及电机48阶噪声，可以从二图中比较得出，包裹隔音材料后电机近场声压级峰值点明显降低，48阶噪声显著降低，24阶噪声得到改进。

4、对本发明制备的轻量化电机包裹声学隔音材料以及市面上常见的隔音材料（EVA+PU发泡）进行隔音性能的比较，选取的样本为本发明实施例1所制得的产品（2476gsm）以及EVA+PU发泡组成的隔音材料（4794gsm），将二者包裹至同一型号的电机上进行混响-全消隔声的测试，测试结果如图8所示。从图8中可以看出，在本发明的隔音材料重量减轻了近50%的前提下，在1000-5000Hz的范围内，通过本发明包裹的电机的消声效果依旧优于对比例传统材料包裹的电机，而上述电机噪声测试中表明电机的噪声也主要集中在1000-8000这个高频范围内，也直观的表明了本发明的隔音材料正好能应用于电机上；而在其他范围内本发明的隔声效果与对比例相差无几，因此通过本发明真正的实现了隔声效果强+轻质化这一目的。

通过以上实施例的比较以及测试，通过本发明的轻量化电机包裹声学隔音材料能够有效地降低大部分电机在大部分频率下产生的噪声，且本发明相对于市面上常规的EVA+PU发泡材料制作的隔音材料来说VOC含量更低，且在同等质量下隔音效果大大优于常规隔音材料，符合目前轻量化的趋势，是具备较高的推广价值和实用价值的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的保护范围。凡在本发明权利要求之内，所作的任何修改、等同替换及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种轻量化电机包裹声学隔音材料的制备方法，其特征在于，所述声学隔音材料由依次叠加的无纺布、MicroPro、PE淋膜以及成型毡组成，且相邻两层之间互相粘结；所述的MicroPro材料由LPET纤维和PET、PP、PA、PLA纤维中的一种或多种混合配棉制备而成；

所述的制备方法包括以下步骤：

S1：将组分为10％～70％组分的LPET纤维与30％-90％组分的PET、PP、PA、PLA纤维中的一种或多种纤维作为原材料，在混棉设备中充分混合均匀，接着经过针刺、梳理铺网或气流成网相应的无纺流水线进行不同工艺处理，分别得到硬层成型毡和软层MicroPro材料，硬层成型毡的工艺流程中使用固体PE粒子作为原料，加热熔融后通过相应的设备对成型毡单面进行淋膜操作，并最终得到单面淋膜的成型毡片材；

S2：将组分为10％～30％组分的LPET纤维与70％-90％组分的PET、PP、PA、PLA纤维中的一种或多种纤维作为原材料，在混棉设备中充分混合均匀，接着经过梳理铺网、烘箱、针刺相应配套设备进行工艺处理最后制得无纺布；

S3：从下至上依次按照成型毡、PE淋膜，MicroPro、无纺布的顺序铺料，得到铺料半成品；

S4：将步骤S3的铺料半成品放入至加热到指定温度的成型模具中，合模后依据压机PLC设定的工艺参数，通过模具连接的蒸汽进气管道自动通入高压蒸汽，并保压一定时间完成电机声学包裹的热压成型，接着程序控制蒸汽系统中的抽气管路泄压至设定的开模压力后自动开模；

S5：将步骤S4制得的半成品转移至定型冲切模具中进行冷却定型，当模具配备刀口则自动切除废料否则需进行水切割操作去除废边和孔位废料；

S6：废料全部清理完成后进行人工装配，在产品上安置其装车所必备的蘑菇搭扣，扎带配件；

所述成型毡的硬度大于MicroPro；

所述成型毡的面密度为800～1500g/㎡，厚度为2-5mm，MicroPro的面密度为800～1500g/㎡，厚度为10-25mm，所述成型毡的厚度小于MicroPro；

所述成型毡的配方为50％PET纤维+50％低熔点纤维。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无纺布通过单面撒粉并经过热处理附在MicroPro的表面上，所述PE淋膜通过淋膜工艺直接粘附在成型毡的表面上。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述PE淋膜为闭孔结构。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4的具体工艺如下：将铺料半成品置入预热后温度为120～250℃的热模中，依据压机PLC设定的工艺参数自动完成整个工艺进程，合模操作后程序控制模具上模蒸汽进气阀打开并进气2～100s，进气完毕模具型腔保压，之后程序控制模具下模抽气阀打开进行抽气，抽气过程中借助抽气管路连接的抽真空系统，加大模具了内部和所连真空罐的压力 差，提高了抽气的效率。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，高压蒸汽的蒸汽压力为5～16bar，通气时间为2～100s，保压时间为0～100s。

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