CN211917973U

CN211917973U - 一种车用轻量化声学隔音垫

Info

Publication number: CN211917973U
Application number: CN202020225060.4U
Authority: CN
Inventors: 杨杉苗; 鲁娟; 张曲
Original assignee: Ningbo Tuopu Group Co Ltd
Current assignee: Liuzhou Tuopu Auto Parts Co ltd
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2020-11-13
Anticipated expiration: 2030-02-28

Abstract

本实用新型公开了一种车用轻量化声学隔音垫，包括由上至下依次连接的上层棉毡、中间层阻隔膜以及下层棉毡，所述的上层棉毡与下层棉毡为LPET纤维和PET、PP、PA、PLA等纤维中的一种或多种混合配棉制备而成，且所述上层棉毡的硬度大于或等于所述下层棉毡；本实用新型的吸、隔音效果好，且质量较轻，阻燃性能、抗霉性能均较好，具有较高的商用价值。

Description

一种车用轻量化声学隔音垫

技术领域

本实用新型涉及汽车内饰件技术领域，特别涉及一种车用轻量化声学隔音垫。

背景技术

随着人们日常出行的愈加频繁，人们对于汽车的要求也越来越高，不仅对其行驶的速度、稳定性等基础性能有要求，对于汽车的舒适性也有了更多的要求，而汽车的隔音性能作为一个重要的指标也早已纳入了各大汽车生产商以及汽车车主的评估指标中。

而汽车隔音垫作为能够在汽车内有效地隔音、减震、隔热的重要汽车零部件，在汽车隔音领域中发挥着至关重要的作用，在传统的汽车零部件生产应用中，常用到EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）+PU（聚氨酯）泡沫材料或传统回纺棉类材料来制备汽车隔音垫。将PU发泡贴车身钣金，EVA在乘客舱一侧，尽管该结构能够取得较好的隔音降噪效果，然而该材料的缺点是因双墙共振原理使其具有较高的重量才能达到一定的隔声性能，并且EVA材料为非吸声材料，其对乘客舱提供的吸声性能较低；而回纺棉类材料的基材来源为回收纺织品，回纺棉中较高含量的天然棉纤维不具备阻燃特性，而外加阻燃剂会对零件气味带来负面影响，其次回纺棉纤维易发霉和出现棉霉味，不能满足用户对整车气味的要求。

实用新型内容

针对上述存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种隔音、降噪性能优良，且质地较轻（根据客户对整车轻量化和声学的需求，克重范围在1000~3000g/m²，可比传统EVA+PU发泡或回纺棉类材料减重15%~60%），无异味，且阻燃性、抗霉性都良好的车用轻量化声学隔音垫，可用于内前围、地毯、中通道、内轮罩、衣帽架、备胎仓等车用声学隔音垫类。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种车用轻量化声学隔音垫，包括由上至下依次连接的上层棉毡、中间层阻隔膜以及下层棉毡，所述的上层棉毡与下层棉毡为LPET纤维和PET、PP、PA、PLA等纤维中的一种或多种混合配棉制备而成，且所述上层棉毡的硬度大于或等于所述下层棉毡，本实用新型中的LPET纤维为低熔点的PET纤维。

作为优选的方案，所述上层棉毡与下层棉毡均由旦数0.1D~15D，质量配比为10%~80%：20%~90%的LPET纤维与PET、PP、PA、PLA等纤维中的一种或多种混合制备而成。

作为优选的方案，所述的上层棉毡厚度小于或等于所述下层棉毡，且所述上层棉毡的硬度大于或等于所述下层棉毡，采用如此的设计，可以在吸、隔声效果好的前提下减小隔音垫的重量，从而轻量化隔音板，也可以降低部分成本，下层棉毡的厚度较大也能较好的完成最终隔音的目的。（根据实际需求制定的侧重隔音或者吸音的方案，可以适当地改进上层以及下层棉毡的厚度分配以起到目的）

作为优选的方案，所述上层棉毡上还设有一层无纺布或吸音棉（由LPET、PET、PP、PA、PLA等纤维中的一种或多种混合制备而成），本实用新型通过棉毡+阻隔膜+棉毡的组合能够达到较好的隔音效果，进一步加入无纺布/吸音棉等声学面料能够进一步改善产品外观和加强吸、隔音效果。

作为优选的方案，所述中间层阻隔膜为无孔或开孔膜，克重为10~200g/m²，包括中间层和/或两侧粘结层，且所述中间层阻隔膜的材质为EAA、EVA、PE、PP、PA、TPU、PES等或其改性物中的一种或多种，所述粘结层的材质为EAA、EVA、PE、PP或改性低熔点PA、PES等中的一种或多种。采用EAA、EVA、PE、PP、PA、TPU、PES等膜为中间层阻隔膜主体能够较好地起到隔音的作用，而EAA、EVA、PE、PP或改性低熔点PA、PES等膜则能在隔音垫成型过程中起到较好的固定作用，通过高温蒸汽加热粘结层与棉毡，能够起到粘结定型的作用。

本实用新型还提供了该车用声学隔音垫的制作方法，具体步骤如下：

（1）按10%~80%：20%~90%的质量配比将LPET纤维与PET、PP、PA、PLA等纤维中的一种或多种纤维投料并经过针刺、梳理铺网或气流成网设备加工后，得到上下层棉毡（Micropro棉毡），并准备EAA、EVA、PE、PP、PA、TPU、PES等或其改性物材质的阻隔膜材料；

* Micropro即为本实用新型的隔音垫材料，是本实用新型中对该类棉毡的统一名称，下同

（2）按照上层棉毡+中间层阻隔膜+下层棉毡的顺序铺料，可以根据需求在上层棉毡上覆无纺布或吸音棉，得到铺料完成的产品；

（3）将步骤（2）所制得铺料完成后的材料放入至预热后的成型模具中，合模后通入高压蒸汽并保压一定时间完成隔音垫的组装，抽气至模腔内气压为一个大气压后开模。本步骤采用一次成型工艺得到软、硬层厚度区分的产品。通过对蒸汽系统阀门的开合控制，并结合真空辅助成型工艺，控制模具上、下模腔的压力差，可以得到软、硬层厚度区分的材料结构。

（4）将步骤（3）制得的产品转移至定型冲切模具中进行冷却定型，之后按需求进行水切或冲切零件的孔位和废边即得到车用声学隔音垫。

作为优选的方案，所述步骤（3）中，成型模具的温度为120~250℃，高压蒸汽的压力为2~20bar，通气时间为2~100s，保压时间为0~100s；步骤（3）为一次成型工艺，具体的设备及工艺如下：蒸汽模具设置有4个蒸汽连接阀（上、下模腔各2个），用于对接蒸汽控制系统的进出气口阀门。蒸汽控制系统每个阀门的开合可以通过PLC程序独立控制，每个进出气口都设置有一个压力传感器，用于实时反馈模腔内进出气端口附近的压力变化。通过对蒸汽系统阀门的开合控制，并结合真空辅助成型工艺。当控制模具上、下模腔形成一定的压力差，从而产生软、硬层的厚度差异，即硬层厚度小于软层厚度，作为侧重隔音的声学方案。当控制模具上、下模腔压力为相等时，得到硬层厚度基本等于软层厚度的材料结构，作为侧重吸音的声学方案。

本步骤（3）中采用一次成型工艺，使上下模腔内产生一定的压力差，得到硬层厚度小于软层厚度的产品。常规成型工艺（即两步成型法），是在步骤（2）之前将上层棉毡提前预压成较薄的厚度作为硬层，再进行步骤（2）之后的动作。一次成型工艺相比常规成型工艺，缩短了生产步骤，降低生产成本，提高生产效率。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过合理混合LPET纤维与PET、PP、PA、PLA等纤维中的一种或多种制得棉毡，并在两层棉毡之间添加阻隔层从而形成多层结构，通过第一层棉毡+吸音棉/无纺布对噪声进行初步吸收，之后噪声进入阻隔膜中，阻隔膜对其进行再次过滤，最后由下层棉毡对噪声进行最后处理，因此本实用新型的隔音效果较好；并且本实用新型中棉毡的原料采用超细纤维、中空纤维、三角形、十字形、三叶形、多叶形、扁平形、H形等异形的PET、PP、PA、PLA纤维以及粘合纤维LPET，能够有效地改善隔音垫的抗霉、阻燃性能；本实用新型制得的隔音垫上下棉毡软硬度可调，上下棉毡厚度分配可调，从而使得整体结构的声学性能更好，与常规的隔音垫相比可以使用更轻的材料达到相同的隔音效果，实现了轻量化、环保化的目的，且制备方法中采用一次成型的工艺，将上层棉毡和下层棉毡一次成型，相较于传统工艺需要使用两次或多次成型工艺更为简单，成型效果也较好。

附图说明

图1是本实用新型车用声学隔音垫的结构示意图；图2为实例中本实用新型一次成型压力-时间曲线图；

图1中，1、上层棉毡，2、中间层阻隔膜，3、下层棉毡，4、粘结层，5、吸音层。

图2中，一次成型压力时间曲线图中，0~8s时压力值较大的为上模腔曲线，较小的为下模腔曲线。

具体实施方式

以下对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，图1为本实用新型的结构示意图，包括上层棉毡1、中间层阻隔膜2以及下层棉毡3，上层棉毡1和下层棉毡3采用相同的材料制得，均由粘合纤维（10%~80%的LPET）与PET、PP、PA、PLA等纤维中的一种或多种（20%~90%的超细纤维、中空纤维、三角形、十字形、三叶形、多叶形、扁平形、H形等异形纤维）经共混制得，且上层棉毡1的硬度大于或等于下层棉毡3，上层棉毡1的厚度小于或等于下层棉毡3；所述上层棉毡1与下层棉毡3之间设置有一中间层阻隔膜2，该中间层阻隔膜2包括中间主体层和/或两侧粘结层4；

本实用新型中，上层棉毡1和下层棉毡3的原料配比优选如下：LPET纤维与PET、PP、PA、PLA等纤维的配比为10%~80%：20%~90%，通过如上的配比，能够使棉毡的软硬度可调节，从而隔音、吸音性能可调并达到最佳；

中间层的阻隔膜一般采用EAA、EVA、PE、PP、PA、TPU、PES等或其改性物中的一种或多种，而中间层两侧的粘结层4一般采用EAA、EVA、PE、PP或改性低熔点PA、PES等中的一种或多种；

在某些实施例中，本实用新型的上部，即上层棉毡1上还可以继续设置一层吸音层5，该吸音层5为吸音棉或无纺布（由LPET、PET、PP、PA、PLA等纤维中的一种或多种混合制备而成）。在实际生产过程中，将吸音层5置于上层棉毡1，与其他几层一同进行高温蒸汽加热即可成型。或者其他几层成型好后，将吸音层5通过粘结或焊接的方式与其连接起来。

本实用新型的制作工序如下：

（1）按适宜的质量配比将LPET纤维与PET纤维投料并经过针刺、梳理铺网或气流成网设备加工后，得到上层、下层棉毡，并准备EAA、EVA、PE、PP、PA、TPU、PES等或其改性物材质的阻隔膜材料；

（3）将步骤（2）所制得铺料完成后的材料放入至预热后的成型模具中，合模后通入高压蒸汽并保压一定时间完成隔音垫的组装，抽气至模腔内气压为一个大气压或负压后开模。

具体地，隔音垫产品的制造过程：将依次铺料的上层棉毡+膜+下层棉毡材料放入预热好的蒸汽模具中（模具温度120~250℃，依产品造型要求，蒸汽模下模设为硬层，上模设为软层）。上模进气口打开并进气（2~100s），同时下模进气口、上下模出气口关闭同等时间。进气完成后所有阀门关闭进行保压（0~100s），相应的时间压力曲线如图2所示。然后下膜和/或上模进行抽气，并结合真空系统辅助，使模腔内的压力迅速降为一个大气压或负压后开模。得到预成型的前围半成品，再转移至定型冲切模具中进行冷却定型，之后按需求进行水切或冲切零件的孔位和废边即得到内前围隔音垫产品。

由于材料结构中阻隔层的存在，将模腔内的铺层材料分为上、下两个独立的模腔。第一个进气阶段，上下模腔内的压力差最大，即上模腔的压力大于下模腔压力，使得材料被加热的同时，下模腔材料被压薄。第二个保压阶段，由于阻隔层受热逐渐融化出微孔，上下模腔内的压力差下降并趋于平衡。此时上下模腔的材料已加热完全。第三个抽气阶段，上、下模腔同时抽气或单独控制一侧抽气，进一步控制或保持软硬层的厚度分配。

实例：

采用LPET纤维和PET、PP、PA、PLA等纤维质量配比为10%~80%：20%~90%所制得的棉毡应用至本实用新型的车用声学隔音垫中，并与常规方法所生产的EVA+PU材料以及传统回纺棉材料的隔音垫作为对比例进行了相关数据的测试与对比如下：

对2种多层平板隔音垫进行吸声系数测试（测试标准ISO 354），结果显示本实用新型的隔音垫材料-Micropro材料（2500g/m2）比传统EVA(2000g/m2)+PU(65kg/m3)材料的吸声性能更优。

对2种多层平板隔音垫进行隔声量测试（测试标准ASTM E2249），结果显示本实用新型的Micropro材料（2500g/m2）在与传统EVA(2000g/m2)+PU(65kg/m3)材料的隔声性能相当的同时，重量可降低约24%。

对2种多层平板隔音垫进行阻燃性能测试（测试标准GB 8410-2006）。在相同试验条件下，传统回纺棉材料（1000g/m2）燃烧速率为51.7mm/min，本实用新型的Micropro材料（1000g/m2）燃烧速率为0 mm/min。结果显示本实用新型的隔音垫材料与传统回纺棉材料相比，阻燃性能更优。

对2种多层平板隔音垫进行生霉试验测试（测试标准GMW 3259），在相同试验条件下，传统回纺棉材料（2500g/m2）出现生霉现象及有重霉味，而本实用新型的Micropro材料（2500g/m2）不生霉且无霉味。结果显示本实用新型的隔音垫材料相比传统回纺棉材料，抗霉性能更优。

对2种多层平板隔音垫进行气味性能测试（测试标准VDA 270）。在相同试验条件下，传统回纺棉材料常温下有棉霉味和油剂味，气味评级为在23℃下3级、40℃下3.5级、80℃下4级，本实用新型的Micropro材料常温下无明显气味，气味评级为在23℃下2级、40℃下2.5级、80℃下3级。结果显示本实用新型的隔音垫材料相比传统回纺棉材料，气味性能更优。

从上述实验以及数据对比可以得知，本实用新型的车用轻量化声学隔音垫相较于传统EVA+PU以及传统回纺棉材料的隔音垫各方面性能均较优，无论是吸声性能、阻燃性能、抗霉性能，还是气味性能以及轻量化程度，本实用新型的车用声学隔音垫都有着较大的优势，因此本实用新型具备足够的实用价值以及商用价值。

上述说明示出并描述了实用新型的若干优选实施例，但如前述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种车用轻量化声学隔音垫，其特征在于，包括由上至下依次连接的上层棉毡、中间层阻隔膜、下层棉毡、粘结层以及吸音层组成，所述的上层棉毡与下层棉毡的由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，且所述上层棉毡的硬度大于或等于所述下层棉毡。

2.根据权利要求1所述的一种车用轻量化声学隔音垫，其特征在于，所述上层棉毡与下层棉毡总克重为1000~3000 g/m²。

3.根据权利要求1所述的一种车用轻量化声学隔音垫，其特征在于，所述的上层棉毡厚度小于或等于所述下层棉毡。

4.根据权利要求1所述的一种车用轻量化声学隔音垫，其特征在于，所述吸音层为无纺布或吸音棉。

5.根据权利要求1所述的一种车用轻量化声学隔音垫，其特征在于，所述中间层阻隔膜为无孔或者开孔膜，克重为10~200g/m²。