一种汽车用复合层状吸音材料的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种汽车用复合层状吸音材料，该材料包括热粘合无纺布层（1），所述热粘合无纺布层（1）的上下面至少一面附着高密度织物层（2），所述高密度织物层（2）是由机织物、针织物或无纺布构成，所述高密度织物的体积密度为0.005～2g/cm3。本发明的汽车用复合层状吸音材料不仅能保持高频吸音效果，同时还能提高中低频吸音效果。
【专利说明】一种汽车用复合层状吸音材料
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种汽车用复合层状吸音材料。
【背景技术】
[0002] 随着现代工业和交通运输事业的发展，环境污染也随着产生，噪声污染成为当今 世界污染的三大问题之一，噪声不仅危害人的听觉系统，使人疲倦、耳聋，而且还会加速建 筑物和机械结构的老化，影响设备及仪表的精度和使用寿命。因此，需要使用吸音材料来吸 收空气中的噪音。
[0003] 吸音材料可以分为多孔吸声材料和共振吸声结构材料两大类。市场上汽车用吸音 材料的种类主要为多孔吸声材料，主要是因为多孔材料的取材广泛，加工简单。一般的多孔 吸声材料都具有高频吸声系数大、比重小等优点，而这种材料不太适用于吸收较低频率的 声音。而且常用的多孔吸音材料有玻璃纤维吸音棉、岩棉、橡塑吸音棉、海绵、泡沫等，具有 不环保，吸音性能不稳定的劣势。
[0004] 如中国公开专利CN1851187公开了一种由低熔棉、纤维棉和阻燃棉构成的热固型 吸音棉，由于吸音棉的重量大，用在汽车等交通工具上增大能耗，并且针刺后纤维之间的空 隙率下降，特别是破坏了纤维材料的多孔性结构，从而导致吸音棉的吸音系数降低。 如中国公开专利CN101189381公开了一种包含共振薄膜和至少另一层纤维材料的层 状吸声非纺织物，该发明虽然解决了不能吸收较低频率声音这个问题，但该材料是在纤维 层的表面经过静电旋涂一层纳米级的纤维制成，目前静电纺丝工艺都是在实验室阶段，未 实现大规模工业化生产，同样不利于企业生产。
[0005] 人们的听觉范围是20Hz-20000Hz，在保持对高频噪音的吸收的同时，开发中低频 范围的吸首材料和环保的新型吸首材料具有广阔的如景。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种不仅能保持高频吸音效果，同时还能提高中低频吸音 效果的汽车用复合层状吸音材料。
[0007] 本发明的技术解决方案如下：一种汽车用复合层状吸音材料包括热粘合无纺布 层，所述热粘合无纺布层的上下面至少一面附着高密度织物层，所述高密度织物层是由机 织物、针织物或无纺布构成，所述高密度织物的体积密度为〇. 005?2g/cm3。本发明的目的 通过包含体积密度为0. 005?2g/cm3高密度织物层和热粘合无纺布层的复合层状吸音材 料来实现高频吸音效果，同时提高对中低频噪音的吸收，由于体积密度为〇. 005?2g/cm3 高密度织物层首先接触声波，在中低频时波长较长，声波在接触高密度织物层界面时，高密 度织物层孔径的大小及其正态分布使声波更容易发生衍射，衍射后声波能量快速衰减，部 分声波透过高密度织物层后，声波遇到多孔纤维材料后引起细纤维震动、摩擦，声能再次减 弱，所以在中低频的吸音性能提高。在高频时，声波接触到高密度织物层，声波更容易透射， 高密度织物层背后的热粘合无纺布层中的细纤维使得高频声波大部分被吸收，因此，该层 状吸音材料在高频的吸音性能得以维持。从原料的加工性以及吸音效果考虑，高密度织物 层优选无纺布。该高密度织物层的体积密度在0. 005?2g/cm3范围之内，如果高密度织物 层的体积密度小于〇. 〇〇5g/cm3,噪音很容易穿透该高密度织物层，这样就不利于吸收低频 噪音；如果高密度织物层的体积密度高于2g/cm3,噪音大部分会被反射，只有少部分的噪音 穿透该高密度织物层，从而降低材料的吸音系数。考虑到吸音效果和加工便利，该高密度织 物层的体积密度优选0.1?lg/cm3。
[0008] 上述高密度织物层是由聚苯硫醚纤维、碳纤维或芳纶纤维中的一种构成。由于聚 苯硫醚纤维、碳纤维或芳纶纤维的高模量特点能够赋予高密度织物层良好的硬挺度，从而 保持织物层孔径的稳定性，另外上述三种纤维具有较高的极限氧指数，从而使吸音材料具 有阻燃效果。
[0009] 上述高密度织物层的平均孔径为0. 1?50iim，且孔径在2?20iim之间的孔占 全部孔的25?95%。高密度织物层的孔径大小和孔径数对吸音效果有明显的影响，如果 高密度织物层的平均孔径小于〇. 1Um的话，会阻止声音穿透该高密度织物层，使更多的声 音反射，从而降低吸音效果；如果高密度织物层的平均孔径大于50ym的话，会使声音极易 穿透该织物层，织物层的衍射作用降低，不能产生对低频噪音的较好吸收，考虑到对高频和 低频噪音的较好的吸收，发挥该高密度织物层的最大效果，高密度织物层的孔径优选2? 25ym。如果孔径在2?20ym之间的孔占全部孔的比例小于25%的话，会降低优选孔径， 从而使吸音效果下降；孔径一般呈正态分布，如果2?20ym之间的孔占全部孔的比例很难 做到大于95%，因此，本发明选择2?20iim的孔隙占比为25?95%。
[0010] 本发明的汽车用复合层状吸音材料，上述热粘合无纺布层是由30?70重量％的 普通聚酯纤维和70?30重量％的熔点在70?220°C之间的低熔点纤维构成。热粘合无纺 布为多孔纤维材料，对透射过高密度织物层的高频噪音具有较好的吸收，主要起到吸收高 频噪音的效果。热粘合无纺布由30?70重量％的普通聚酯纤维和70?30重量％的低熔 点纤维组成，如果低熔点纤维的含量低于30重量％的话，受热时纤维之间的粘合点少，就会 造成材料不易成型；如果低熔点纤维的含量高于70重量％的话，受热时熔融纤维过多，这样 材料厚度无法控制，因此选择合适的比例。低熔点纤维的作用是用来粘合普通聚酯纤维，其 熔点在70?220°C之间。这里的低熔点纤维包括皮芯复合纤维和单一组分的低熔点纤维。
[0011] 本发明的汽车用复合层状吸音材料，上述普通聚酯纤维是由直径结构在2? 20iim之间的普通聚酯细纤维和直径在20?50iim之间的普通聚酯粗纤维构成。其中聚酯 粗纤维主要起支撑作用，用于控制热粘合无纺布的厚度，从而控制吸音材料的厚度；聚酯细 纤维主要起吸音作用，由于噪音引起摩擦和振动，此时聚酯细纤维将声能转化为热能，从而 消除噪音。
[0012] 本发明的汽车用复合层状吸音材料，上述普通聚酯细纤维与普通聚酯粗纤维的混 合比例为30?70 :70?30。如果聚酯细纤维与聚酯粗纤维的混合比例高于70 :30的话， 起支撑作用的粗纤维含量少，受热加工时材料的厚度不易控制，常常低于设计厚度，影响材 料的吸音效果；如果聚酯细纤维与聚酯粗纤维的混合比例低于30 :70时，起吸音作用的细 纤维含量少，吸音效果也会降低。
[0013] 本发明低熔点纤维的作用是将聚酯细纤维和聚酯粗纤维受热粘合在一起，为了使 制得的热粘合无纺布受热粘合均匀，低熔点纤维的熔点应低于普通聚酯纤维熔点的纤维， 因此上述低熔点纤维为聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乳酸纤维或聚乙烯纤维。
[0014] 本发明的汽车用复合层状吸音材料的平均吸音系数大于0. 6,1000Hz时其吸音 系数达到0. 7以上。平均吸音系数是表征吸音材料吸音效果的指标，125, 250, 500,1000， 2000,4000Hz六个倍频程的吸声系数的平均值，称为平均吸声系数心一般认为，吸音系数 大于〇. 2的材料为吸音材料，吸音系数大于0. 5的为良好的吸音材料。而本发明吸音材料 的吸音系数大于〇. 6,其吸音性能明显高于其他吸音材料。
[0015] 本发明的汽车用复合层状吸音材料的厚度为5?50mm。随着厚度增加，吸音材料 的吸音系数也会增大，但当材料的厚度增大到一定程度时，吸音系数不再增大。如果该材料 的厚度低于5_，吸音系数会明显降低；如果该材料的厚度高于50_，会增加材料的重量和 安装不方便，吸音系数并没有明显增加，这样反而会浪费资源，生产成本增加。考虑到吸音 效果以及生产成本，本发明的吸音材料的厚度优选10?30_。
[0016] 本发明的汽车用复合层状吸音材料的克重为50?1000g/m2。如果该材料的克重 低于50g/m2,其吸音效果会很低；如果该材料的克重高于1000g/m2,吸音材料的重量增大， 加重汽车重量，从而增大能耗。考虑到吸音效果以及材料实际应用，本发明的吸音材料的克 重优选100?800g/m2,更优选300?600g/m2。
[0017] 本发明的汽车用复合层状吸音材料不仅在维持高频吸音效果，同时还能显著提高 中低频的吸音性能，而且该吸音材料还具有生产工艺简单的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1、图2为本发明吸音材料的结构示意图，其中1表示热粘合无纺布层、2表示高 密度织物层。
【具体实施方式】
[0019] 通过以下实施例，对本发明作进一步说明。但本发明的保护范围并不限于实施例， 实施例中的各物性由下面方法测定。
[0020] 【吸音系数】 根据国标《GB/T18696. 1-2004声学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第1部分： 驻波比法》测试材料的吸音系数。该设备的测试范围为100Hz飞300Hz，将试样分别裁剪成 直径为9. 6cm和直径为3cm的圆形式样，9. 6cm用于测试低频吸音系数，3cm用于测试高频 吸音系数。其平均吸音系数为125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz的算出平均系 数。
[0021] 【厚度】 按照《GBT24218. 2-2009纺织品非织造布试验方法第2部分：厚度的测定》中规定 的蓬松类无纺布进行厚度测试，将吸音材料放在水平基准板上，用于基准板平行的压脚对 式样施加规定的压力，此时压脚与基准板之间的距离为式样的厚度。
[0022] 【克重】 按照《GBT24218. 1-2009纺织品非织造布试验方法第1部分：单位面积质量的测 定》进行测试，裁剪250mmX200mm的方形式样，称其重量再除以面积得到克重。
[0023] 实施例1 将直径为3ym普通聚酯细纤维、直径为22ym的普通聚酯粗纤维以及熔点为110°C低熔点聚酯纤维按照20 :30 :50的比例进行开松、梳理、铺网加工成纤维网，将制得的纤 维网进行热粘合、加固得到热粘合无纺布作为热粘合无纺布层；再采用100重量％的直径 为50ym聚苯硫醚纤维采用抄纸法进行溶液分散、脱水成网、热风干燥，制得体积密度为 0. 6g/cm3的聚苯硫醚无纺布作为高密度织物层，该聚苯硫醚无纺布层的平均孔径为14ym、 且孔径在2?20ym之间的孔占全部孔的75%，然后在热粘合无纺布层的其中一个表面复合 克重为l〇g/m2的共聚酰胺热熔胶网膜，将制得的聚苯硫醚无纺布层热压在热熔胶网膜上， 热压温度为130°C、热压时间为10s，最后得到本发明的汽车用复合层状吸音材料。评价该 吸音材料的特性，并示于表1中。
[0024] 实施例2 将直径为3ym普通聚酯细纤维、直径为22ym的普通聚酯粗纤维以及熔点为110°C低熔点聚酯纤维按照20 :30 :50的比例进行开松、梳理、铺网加工成纤维网，将制得的纤 维网进行热粘合、加固得到热粘合无纺布作为热粘合无纺布层；再采用100重量％的直径 为50ym聚苯硫醚纤维采用抄纸法进行溶液分散、脱水成网、热风干燥，制得体积密度为 0.Olg/cm3的聚苯硫醚无纺布作为高密度织物层，该聚苯硫醚无纺布层的平均孔径为7ym、 且孔径在2?20 之间的孔占全部孔的92%，然后在热粘合无纺布层的两个表面分别复合 克重为l〇g/m2的共聚酰胺热熔胶网膜，将制得的聚苯硫醚无纺布层热压分别在热熔胶网膜 上，热压温度为130°C、热压时间为10s，最后得到本发明的汽车用复合层状吸音材料。评价 该吸音材料的特性，并示于表1中。
[0025] 实施例3 将直径为10ym普通聚酯细纤维、直径为22ym的普通聚酯粗纤维以及熔点为170°C低 熔点聚乳酸纤维按照15 :35 :50的比例进行开松、梳理、铺网加工成纤维网，将制得的纤维 网进行热粘合、加固得到热粘合无纺布作为热粘合无纺布层；再采用20s/6的的芳纶纱线 进行织造，设计经纱密度为180根/10cm、纬纱密度为100根/10cm，制得体积密度为2g/cm3 的芳纶机织物作为高密度织物层，该芳纶机织物层的平均孔径为3ym、且孔径在2?20ym 之间的孔占全部孔的90%，然后在热粘合无纺布层的其中一个表面复合克重为10g/m2的共 聚酰胺热熔胶网膜，将制得的芳纶机织物层热压在热熔胶网膜上，热压温度为130°C、热压 时间为l〇s，最后得到本发明的汽车用复合层状吸音材料。评价该吸音材料的特性，并示于 表1中。
[0026] 实施例4 将直径为20ym普通聚酯细纤维、直径为30ym的普通聚酯粗纤维以及熔点为150°C低 熔点聚丙烯纤维按照35 :15 :50的比例进行开松、梳理、铺网加工成纤维网，将制得的纤维 网进行热粘合、加固得到热粘合无纺布作为热粘合无纺布层；再采用20s/6的聚苯硫醚纱 线进行编织，制得体积为2g/cm3的聚苯硫醚针织物作为高密度织物层，该聚苯硫醚针织物 层的平均孔径为5ym、且孔径在2?20ym之间的孔占全部孔的90%，然后在热粘合无纺布 层的其中一个表面复合克重为l〇g/m2的共聚酰胺热熔胶网膜，将制得的聚苯硫醚针织物层 热压在热熔胶网膜上，热压温度为130°C、热压时间为10s，最后得到本发明的汽车用复合 层状吸音材料。评价该吸音材料的特性，并示于表1中。
[0027] 实施例5 将直径为20ym普通聚酯细纤维、直径为50ym的普通聚酯粗纤维以及熔点为150°C低熔点聚乙烯纤维按照20 :20 :60的比例进行开松、梳理、铺网加工成纤维网，将制得的纤 维网进行热粘合、加固得到热粘合无纺布作为热粘合无纺布层；再采用100重量％的直径 为16iim碳纤维采用抄纸法进行溶液分散、脱水成网、热风干燥，制得体积密度为lg/cm3的 碳纤维无纺布作为高密度织物层，该碳纤维无纺布层的平均孔径为18ym、且孔径在2? 20iim之间的孔占全部孔的70%，然后在热粘合无纺布层的其中一个表面复合克重为10g/ m2的共聚酰胺热熔胶网膜，将制得的碳纤维无纺布层热压在热熔胶网膜上，热压温度为 130°C、热压时间为10s，最后得到本发明的汽车用复合层状吸音材料。评价该吸音材料的特 性，并示于表1中。
[0028] 实施例6 将直径为15ym普通聚酯细纤维、直径为50ym的普通聚酯粗纤维以及熔点为150°C低熔点聚乙烯纤维按照20 :20 :60的比例进行开松、梳理、铺网加工成纤维网，将制得的纤 维网进行热粘合、加固得到热粘合无纺布作为热粘合无纺布层；再采用100重量％的直径 为14pm碳纤维采用抄纸法进行溶液分散、脱水成网、热风干燥，制得体积密度为lg/cm3的 碳纤维无纺布作为高密度织物层，该碳纤维无纺布层的平均孔径为18ym、且孔径在2? 20iim之间的孔占全部孔的70%，然后在热粘合无纺布层的两个表面分别复合克重为10g/ m2的共聚酰胺热熔胶网膜，将制得的碳纤维无纺布层热压分别在热熔胶网膜上，热压温度 为130°C、热压时间为10s，最后得到本发明的汽车用复合层状吸音材料。评价该吸音材料 的特性，并示于表1中。
[0029] 实施例7 将直径为3ym普通聚酯细纤维、直径为50ym的普通聚酯粗纤维以及熔点为110°C低熔点聚酯纤维按照20 :30 :50的比例进行开松、梳理、铺网加工成纤维网，将制得的纤 维网进行热粘合、加固得到热粘合无纺布作为热粘合无纺布层；再采用100重量％的直 径为14pm聚苯硫醚纤维采用抄纸法进行溶液分散、脱水成网、热风干燥，制得体积密度 为0. 06g/cm3的聚苯硫醚无纺布作为高密度织物层，该聚苯硫醚无纺布层的平均孔径为 18ym、且孔径在2?20ym之间的孔占全部孔的70%，然后在热粘合无纺布层的其中一个表 面复合克重为l〇g/m2的共聚酰胺热熔胶网膜，将制得的聚苯硫醚无纺布层热压在热熔胶网 膜上，热压温度为130°C、热压时间为10s，最后得到本发明的汽车用复合层状吸音材料。评 价该吸音材料的特性，并示于表1中。
[0030] 比较例1 将直径为3ym普通聚酯细纤维、直径为50ym的普通聚酯粗纤维以及熔点为110°C低熔点聚酯纤维按照20 :30 :50的比例进行开松、梳理、铺网加工成纤维网，将制得的纤 维网进行热粘合、加固得到热粘合无纺布作为热粘合无纺布层；再采用100重量％的直径 为14pm聚苯硫醚纤维采用抄纸法进行溶液分散、脱水成网、热风干燥，制得体积密度为 2. 5g/cm3的聚苯硫醚无纺布作为高密度织物层，该聚苯硫醚无纺布层的平均孔径为2ym、 且孔径在2?20ym之间的孔占全部孔的95%，然后在热粘合无纺布层的其中一个表面复合 克重为l〇g/m2的共聚酰胺热熔胶网膜，将制得的聚苯硫醚无纺布层热压在热熔胶网膜上， 热压温度为130°C、热压时间为10s，最后得到吸音材料。评价该吸音材料的特性，并示于表 1中。
[0031] 比较例2 将纤度为5. 3dtex的聚酯纤维在梳毛机上制作成表面权重为llg/m2的普梳纤维网层， 将表面权重为2g/m2的薄膜涂覆在该纤维网层互上。然后将这两层织物通过交叉铺网为总 厚度为35mm且表面权重为450g/m2的吸声织物，该吸声织物在140°C的流通空气的温度 下穿过热空气室，制成吸音材料。评价该层状吸音材料的特性，并示于表1中。
[0032]表1
【权利要求】
1. 一种汽车用复合层状吸音材料，其特征在于：该吸音材料包括热粘合无纺布层，所 述热粘合无纺布层的上下面至少一面附着高密度织物层，所述高密度织物层是由机织物、 针织物或无纺布构成，所述高密度织物的体积密度为0. 005?2g/cm3。
2. 根据权利要求1所述的汽车用复合层状吸音材料，其特征在于：所述高密度织物层 是由聚苯硫醚纤维、碳纤维或芳纶纤维中的一种构成。
3. 根据权利要求1或2所述的汽车用复合层状吸音材料，其特征在于：所述高密度织 物层的平均孔径为〇. 1?50 ii m，且孔径在2?20 ii m之间的孔占全部孔的25?95%。
4. 根据权利要求1所述的汽车用复合层状吸音材料，其特征在于：所述热粘合无纺布 层是由30?70重量％的普通聚酯纤维和70?30重量％的熔点在70?220°C之间的低熔 点纤维构成。
5. 根据权利要求4所述的汽车用复合层状吸音材料，其特征在于：所述普通聚酯纤维 是由直径在2?20 iim之间的普通聚酯细纤维和直径在20?50 iim之间的普通聚酯粗纤 维构成。
6. 根据权利要求5所述的汽车用复合层状吸音材料，其特征在于：所述普通聚酯细纤 维与普通聚酯粗纤维的混合比例为30?70 :70?30。
7. 根据权利要求4所述的汽车用复合层状吸音材料，其特征在于：所述低熔点纤维为 聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乳酸纤维或聚乙烯纤维。
8. 根据权利要求1或2所述的汽车用复合层状吸音材料，其特征在于：该吸音材料的 平均吸音系数大于〇. 6,1000Hz时其吸音系数达到0. 7以上。
9. 根据权利要求1所述的汽车用复合层状吸音材料，其特征在于：该吸音材料的厚度 为5?50mm〇
10. 根据权利要求1所述的汽车用复合层状吸音材料，其特征在于：该吸音材料的克重 为 50 ?1000g/m2。
【文档编号】B32B27/08GK104441876SQ201310441184
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】张月庆, 杨丽丽 申请人:东丽纤维研究所（中国）有限公司