一種用于交通工具上的吸聲復(fù)合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于交通工具上的吸聲復(fù)合材料的制備方法，所述的吸聲復(fù)合材料至少包括一層多孔保溫材料層和一層硬質(zhì)阻尼隔聲材料層的兩層復(fù)合結(jié)構(gòu)，且多孔保溫材料層與硬質(zhì)阻尼隔聲材料層交錯層疊；所述的多孔保溫材料層和硬質(zhì)阻尼隔聲材料層之間通過一層PE膜熱壓成型。所述的方法還包括噴膠粘合的步驟；所述熱壓成型得到的半成品之間、和多孔保溫材料層之間、或和硬質(zhì)阻尼隔聲材料層之間噴膠、貼合。本發(fā)明適用于制造大型和復(fù)雜的部件，特別是適用于汽車和高速列車內(nèi)用復(fù)合材料。
【專利說明】一種用于交通工具上的吸聲復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于交通工具上的吸聲復(fù)合材料的制備方法，該方法具有成本低廉、健康節(jié)能的特點，制成的復(fù)合材料兼顧保溫絕熱、防火阻燃和減振隔聲的功能，可直接應(yīng)用于交通領(lǐng)域或其它有環(huán)保要求的強(qiáng)噪聲環(huán)境，如作為汽車內(nèi)飾材料、高速列車車內(nèi)材料和飛機(jī)材料。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車或高速列車作為人們不可缺少的交通工具之一，帶來便利的同時，也帶來了能源消耗、噪聲污染等方面的問題。各個國家紛紛制定一系列汽車排放標(biāo)準(zhǔn)，在不降低汽車安全、舒適度的前提下，控制環(huán)境污染。認(rèn)識到這一需求，汽車制造商或高速列車紛紛開展清潔發(fā)動機(jī)的研究，提高驅(qū)動系統(tǒng)，減輕車身重量。制造工藝上開始大量使用新型復(fù)合材料，以滿足輕質(zhì)價廉、綠色節(jié)能的要求，同時復(fù)合材料的多功能兼顧到汽車或高速列車的NVH設(shè)計要求，實現(xiàn)隔振吸聲、舒適耐用的功能。
[0003]汽車或高速列車作為載客工具，必須具有良好的吸聲結(jié)構(gòu)以提高乘坐舒適度，同時其所用材料必須具有較好的防火、阻燃性能，還必須兼顧隔振降噪、保溫防寒的功能。在使用復(fù)合材料實現(xiàn)上述功能的過程中，工業(yè)界遇到幾個主要的問題，即缺乏對復(fù)合材料設(shè)計的經(jīng)驗和知識，面臨復(fù)合材料的原料成本和制造技術(shù)難題。因此改善多功能吸聲復(fù)合材料的制造工藝具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，提供一種全新結(jié)構(gòu)的多功能分層復(fù)合材料的加工工藝，該多功能材料主要面向高速列車車廂內(nèi)和汽車車內(nèi)使用，在提高聲學(xué)性能的同時保證材料的阻燃、隔熱等環(huán)保要求，兼顧保溫和吸隔聲功能，并可以根據(jù)車廂壁板不同部位噪聲頻譜特性、材料厚度空間及使用要求進(jìn)行加工制造。
[0005]車內(nèi)噪聲控制最有效的方法是通過內(nèi)部聲學(xué)材料與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化來有效吸收和隔離內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)振動與噪聲源。由于復(fù)合材料具有重量輕、強(qiáng)度高、加工成型方便、物理化學(xué)性能優(yōu)良等特點，已逐步取代木材和金屬合金，廣泛應(yīng)用于汽車、高鐵、航天等交通領(lǐng)域。
[0006]復(fù)合材料的性能對復(fù)合工藝具有依賴性。由于在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的成型過程中，其組分材料會發(fā)生物理和化學(xué)變化。而不同的成型工藝所用原材料的種類、敷設(shè)材料的形式、纖維體積含量和敷設(shè)方案也不盡相同，因此，決定了構(gòu)件的性能對復(fù)合工藝方法、工藝參數(shù)和工藝過程等具有很大的依賴性。由此可見，科學(xué)地選擇合理的復(fù)合材料制造工藝對滿足復(fù)合材料部件的性能要求至關(guān)重要。通常，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該充分考慮到制造工藝的可能性，而制造工藝設(shè)計則應(yīng)最大限度地保證實現(xiàn)結(jié)構(gòu)物的最優(yōu)結(jié)構(gòu)設(shè)計。
[0007]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的方案為兼顧吸聲、隔熱、阻燃等多功能的復(fù)合材料的加工成型工藝，該用于交通工具上的吸聲復(fù)合材料的制備方法，所述的吸聲復(fù)合材料至少包括一層多孔保溫材料層和一層硬質(zhì)阻尼隔聲材料層的兩層復(fù)合結(jié)構(gòu)，且多孔保溫材料層與硬質(zhì)阻尼隔聲材料層交錯層疊；所述的多孔保溫材料層和硬質(zhì)阻尼隔聲材料層之間通過一層PE膜熱壓成型。
[0008]作為上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選，所述的熱壓成型采用的溫度為100°C?300°C，壓力為0.5MPa?2MPa，時間為10?20分鐘，使多孔保溫材料層和硬質(zhì)阻尼隔聲材料層粘合固化成層狀制品。
[0009]所述的熱壓成型采用的溫度為220°C，使多孔保溫材料層和硬質(zhì)阻尼隔聲材料層粘合固化成層狀制品。
[0010]作為上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選，所述的方法還包括噴膠粘合的步驟；所述熱壓成型得到的半成品之間、和多孔保溫材料層之間、或和硬質(zhì)阻尼隔聲材料層之間噴膠、貼合。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點在于，蒸汽熱壓工藝可獲得壓制緊密，厚度公差范圍小的高質(zhì)量制件，方便沖壓成任意形狀，適用于制造大型和復(fù)雜的部件，特別是適用于汽車和高速列車內(nèi)用復(fù)合材料；噴膠粘合的操作技術(shù)簡單，適于多品種、小批量生產(chǎn)，不受制品尺寸和形狀的限制，可根據(jù)設(shè)計要求用膠水粘合成形不同厚度、不同形狀的制品，可用于制造形狀復(fù)雜的復(fù)合材料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的噴膠粘合工藝的流程示意圖；
[0013]圖2是本發(fā)明的三層復(fù)合材料成形的實施例的示意圖；
[0014]圖3是本發(fā)明的五層復(fù)合材料成型工藝的另一實施例的示意圖；
[0015]圖4是本發(fā)明上述兩個采用兩層復(fù)合的實施例的復(fù)合材料吸聲性能混響室測試結(jié)果示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，通過下面參照附圖對本發(fā)明實施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他特點和優(yōu)點將會變得更清楚，其中:
[0017]復(fù)合材料的加工工藝是指，將兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料組合在一起，構(gòu)成的性能比其組成材料優(yōu)異的一類新型材料。復(fù)合材料由兩類物質(zhì)組成:一類作為基體材料，形成幾何形狀并起粘接作用，如樹脂、陶瓷、金屬等；另一類作為增強(qiáng)材料，起提高強(qiáng)度或韌度作用，如纖維、顆粒、晶須等。
[0018]增強(qiáng)材料與基體材料的綜合優(yōu)越性只有通過成形工序才能體現(xiàn)出來，復(fù)合材料具有的可設(shè)計性以及材料和制品一致性的特點，都是由不同的成形工藝賦予的，因此應(yīng)當(dāng)根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)形狀和性能要求來選擇成形方法。
[0019]本發(fā)明涉及到汽車內(nèi)復(fù)合材料的加工成形，包括具有阻燃隔熱的硬質(zhì)隔聲材料和具有減振吸聲性能的多孔吸聲材料。工藝具有可模壓成型，整體鋪裝節(jié)省人力成本的特點。
[0020]涉及到的【具體實施方式】包括熱壓成型和噴膠粘合。
[0021]1.熱壓成型
[0022]壓制模壓成形將模塑料、預(yù)浸料(布、片、帶需經(jīng)裁剪)等放入金屬對模(由凸模和凹模組成)內(nèi)，由壓力機(jī)(大多為液壓機(jī))將壓力作用在模具上，通過模具直接對模塑料、預(yù)浸料進(jìn)行加壓，同時加溫，使其流動充模，固化成形。整個模壓過程是在一定溫度、壓力、時間下進(jìn)行的，所以溫度、壓力和時間是控制模壓成形工藝的主要參數(shù)，其中溫度的影響尤為重要。壓制模壓成形工藝簡便，應(yīng)用廣泛，可用于成形船體、機(jī)器外罩、冷卻塔外罩、汽車車身等制品。
[0023]蒸汽熱壓工藝對置放于模具上的鋪層坯件加壓(通過壓縮空氣實現(xiàn))和加熱(通過蒸汽產(chǎn)生的熱量)，使其固化成形。蒸汽熱壓，可獲得壓制緊密，厚度公差范圍小的高質(zhì)量制件，方便沖壓成任意形狀，適用于制造大型和復(fù)雜的部件，特別是適用于汽車和高速列車內(nèi)用復(fù)合材料。
[0024]2.噴膠粘合
[0025]先在涂有脫模劑的模具上均勻涂上一層樹脂混合液，再將裁剪成一定形狀和尺寸的纖維增強(qiáng)織物，按制品要求鋪設(shè)到模具上，用刮刀、毛刷或壓棍使其平整并均勻浸透樹月旨、排除氣泡。多次重復(fù)以上步驟層層鋪貼，直至所需層數(shù)，然后固化成形，脫模修整獲得坯件或制品，其工藝流程如圖1所示。
[0026]這種工藝的操作技術(shù)簡單，適于多品種、小批量生產(chǎn)，不受制品尺寸和形狀的限制，可根據(jù)設(shè)計要求用膠水粘合成形不同厚度、不同形狀的制品。可用于制造形狀復(fù)雜的復(fù)合材料。
[0027]實施例1
[0028]以三層復(fù)合材料為例簡單說明工藝流程:如圖2所示，先將25mm三聚氰胺泡棉、PE打孔膜和1.2mmEPDM通蒸氣熱壓成型得到半成品；然后再和20mm三聚氰胺泡棉噴膠、貼合。
[0029]如果空間允許，本發(fā)明也可采用如圖3中的五層復(fù)合結(jié)構(gòu):先將15mm三聚氰胺泡棉、PE打孔膜和0.8mmEPDM通蒸氣熱壓成型得到半成品A，再將15mm三聚氰胺泡棉、PE打孔膜和1.2mmEPDM通蒸氣熱壓成型得到半成品B,最后兩個半成品和20mm三聚氰胺泡棉噴膠、貼合。其實施例的復(fù)合材料吸聲性能混響室測試結(jié)果被證明更為優(yōu)良。
[0030]實際應(yīng)用中:第一、三、五層多孔材料特征參數(shù)和厚度可不同，第二、四層材料特征參數(shù)和厚度亦可不同，每層多孔材料厚度可以選擇3?50_，每層硬質(zhì)阻尼材料可以選擇
0.5?5mm，具體設(shè)計根據(jù)材料安裝使用要求以及總體聲學(xué)性能設(shè)計要求。
[0031]PE膜作用:
[0032]一種可以應(yīng)用于汽車內(nèi)飾等復(fù)合材料的熱壓一次成型工藝的輔助材料?？筛鶕?jù)用戶的樣品及要求生產(chǎn)加工，實現(xiàn)材料要求的形狀。具有良好的熱穩(wěn)定性。在多功能復(fù)合吸聲材料中，實現(xiàn)多孔材料和硬質(zhì)橡膠之間熱壓成型。
[0033]熱壓成型工藝:
[0034]熱壓成型是塑料加工業(yè)中簡單、普遍之加工方法，主要是利用加熱加工模具后，注入試料，以壓力將模型固定于加熱板，控制試料之熔融溫度及時間，以達(dá)融化后硬化、冷卻，再予以取出模型成品即可。熱壓成型具有模具便宜、成品厚度均勻等優(yōu)點，產(chǎn)品涉及汽車內(nèi)飾材料等。熱壓成型材料可以在較廣范圍下變成軟質(zhì)橡膠狀，必須要注意其成型溫度，在做熱壓成型時，最好在較小范圍的時間及溫度范圍內(nèi)操作。
[0035]本發(fā)明工藝采用的是層壓成型。將浸潰過樹脂的片狀材料疊合至所需厚度后放入層壓機(jī)中，在一定的溫度和壓力下使之粘合固化成層狀制品，分為連續(xù)式層壓成型和間歇式層壓成型。層壓成型制品質(zhì)地密實，表面平整光潔，生產(chǎn)效率高。多用于生產(chǎn)增強(qiáng)塑料板材管材棒材和膠合板等層壓材料。[0036]經(jīng)過本發(fā)明工藝的多孔材料除了具有阻燃和保溫性能外，可以作為一種高效的吸聲材料，特別是對于開孔型多孔材料具備更佳的吸聲效果，如三聚氰胺泡棉絕熱材料本身有一定的吸聲性能。
[0037]對本發(fā)明的三層實施例，測量得到的吸聲系數(shù)曲線如圖4所示，圖4中標(biāo)注P代表三聚氰胺泡棉，R代表硬質(zhì)橡膠隔聲墊。由圖4可以看出，復(fù)合材料在400?8000Hz的頻率范圍內(nèi)1/3倍頻程平均吸聲系數(shù)在0.8以上。
[0038]最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種用于交通工具上的吸聲復(fù)合材料的制備方法，所述的吸聲復(fù)合材料至少包括一層多孔保溫材料層和一層硬質(zhì)阻尼隔聲材料層的兩層復(fù)合結(jié)構(gòu)，且多孔保溫材料層與硬質(zhì)阻尼隔聲材料層交錯層疊；所述的多孔保溫材料層和硬質(zhì)阻尼隔聲材料層之間通過一層PE膜熱壓成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸聲復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的熱壓成型采用的溫度為100°C?300°C，壓力為0.5MPa?2MPa，時間為10?20分鐘，使多孔保溫材料層和硬質(zhì)阻尼隔聲材料層粘合固化成層狀制品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸聲復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的熱壓成型采用的溫度為220°C，使多孔保溫材料層和硬質(zhì)阻尼隔聲材料層粘合固化成層狀制品。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一項中所述的吸聲復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，其特征在于，所述的方法還包括噴膠粘合的步驟； 所述熱壓成型得到的半成品之間、和多孔保溫材料層之間、或和硬質(zhì)阻尼隔聲材料層之間噴膠、貼合。
【文檔編號】G10K11/175GK103456294SQ201210171555
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月29日
【發(fā)明者】周小詠, 白國鋒, 隋富生 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所