一种用于交通工具上的吸声复合材料的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于交通工具上的吸声复合材料的制备方法，所述的吸声复合材料至少包括一层多孔保温材料层和一层硬质阻尼隔声材料层的两层复合结构，且多孔保温材料层与硬质阻尼隔声材料层交错层叠；所述的多孔保温材料层和硬质阻尼隔声材料层之间通过一层PE膜热压成型。所述的方法还包括喷胶粘合的步骤；所述热压成型得到的半成品之间、和多孔保温材料层之间、或和硬质阻尼隔声材料层之间喷胶、贴合。本发明适用于制造大型和复杂的部件，特别是适用于汽车和高速列车内用复合材料。
【专利说明】一种用于交通工具上的吸声复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于交通工具上的吸声复合材料的制备方法，该方法具有成本低廉、健康节能的特点，制成的复合材料兼顾保温绝热、防火阻燃和减振隔声的功能，可直接应用于交通领域或其它有环保要求的强噪声环境，如作为汽车内饰材料、高速列车车内材料和飞机材料。
【背景技术】
[0002]汽车或高速列车作为人们不可缺少的交通工具之一，带来便利的同时，也带来了能源消耗、噪声污染等方面的问题。各个国家纷纷制定一系列汽车排放标准，在不降低汽车安全、舒适度的前提下，控制环境污染。认识到这一需求，汽车制造商或高速列车纷纷开展清洁发动机的研究，提高驱动系统，减轻车身重量。制造工艺上开始大量使用新型复合材料，以满足轻质价廉、绿色节能的要求，同时复合材料的多功能兼顾到汽车或高速列车的NVH设计要求，实现隔振吸声、舒适耐用的功能。
[0003]汽车或高速列车作为载客工具，必须具有良好的吸声结构以提高乘坐舒适度，同时其所用材料必须具有较好的防火、阻燃性能，还必须兼顾隔振降噪、保温防寒的功能。在使用复合材料实现上述功能的过程中，工业界遇到几个主要的问题，即缺乏对复合材料设计的经验和知识，面临复合材料的原料成本和制造技术难题。因此改善多功能吸声复合材料的制造工艺具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提供一种全新结构的多功能分层复合材料的加工工艺，该多功能材料主要面向高速列车车厢内和汽车车内使用，在提高声学性能的同时保证材料的阻燃、隔热等环保要求，兼顾保温和吸隔声功能，并可以根据车厢壁板不同部位噪声频谱特性、材料厚度空间及使用要求进行加工制造。
[0005]车内噪声控制最有效的方法是通过内部声学材料与结构的优化来有效吸收和隔离内部主要结构振动与噪声源。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、物理化学性能优良等特点，已逐步取代木材和金属合金，广泛应用于汽车、高铁、航天等交通领域。
[0006]复合材料的性能对复合工艺具有依赖性。由于在复合材料结构件的成型过程中，其组分材料会发生物理和化学变化。而不同的成型工艺所用原材料的种类、敷设材料的形式、纤维体积含量和敷设方案也不尽相同，因此，决定了构件的性能对复合工艺方法、工艺参数和工艺过程等具有很大的依赖性。由此可见，科学地选择合理的复合材料制造工艺对满足复合材料部件的性能要求至关重要。通常，合理的结构设计应该充分考虑到制造工艺的可能性，而制造工艺设计则应最大限度地保证实现结构物的最优结构设计。
[0007]为实现上述发明目的，本发明的方案为兼顾吸声、隔热、阻燃等多功能的复合材料的加工成型工艺，该用于交通工具上的吸声复合材料的制备方法，所述的吸声复合材料至少包括一层多孔保温材料层和一层硬质阻尼隔声材料层的两层复合结构，且多孔保温材料层与硬质阻尼隔声材料层交错层叠；所述的多孔保温材料层和硬质阻尼隔声材料层之间通过一层PE膜热压成型。
[0008]作为上述技术方案的一种优选，所述的热压成型采用的温度为100°C?300°C，压力为0.5MPa?2MPa，时间为10?20分钟，使多孔保温材料层和硬质阻尼隔声材料层粘合固化成层状制品。
[0009]所述的热压成型采用的温度为220°C，使多孔保温材料层和硬质阻尼隔声材料层粘合固化成层状制品。
[0010]作为上述技术方案的一种优选，所述的方法还包括喷胶粘合的步骤；所述热压成型得到的半成品之间、和多孔保温材料层之间、或和硬质阻尼隔声材料层之间喷胶、贴合。
[0011]本发明的优点在于，蒸汽热压工艺可获得压制紧密，厚度公差范围小的高质量制件，方便冲压成任意形状，适用于制造大型和复杂的部件，特别是适用于汽车和高速列车内用复合材料；喷胶粘合的操作技术简单，适于多品种、小批量生产，不受制品尺寸和形状的限制，可根据设计要求用胶水粘合成形不同厚度、不同形状的制品，可用于制造形状复杂的复合材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的喷胶粘合工艺的流程示意图；
[0013]图2是本发明的三层复合材料成形的实施例的示意图；
[0014]图3是本发明的五层复合材料成型工艺的另一实施例的示意图；
[0015]图4是本发明上述两个采用两层复合的实施例的复合材料吸声性能混响室测试结果示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明进行进一步说明，通过下面参照附图对本发明实施例的详细描述，本发明的上述和其他特点和优点将会变得更清楚，其中:
[0017]复合材料的加工工艺是指，将两种或两种以上不同性质的材料组合在一起，构成的性能比其组成材料优异的一类新型材料。复合材料由两类物质组成:一类作为基体材料，形成几何形状并起粘接作用，如树脂、陶瓷、金属等；另一类作为增强材料，起提高强度或韧度作用，如纤维、颗粒、晶须等。
[0018]增强材料与基体材料的综合优越性只有通过成形工序才能体现出来，复合材料具有的可设计性以及材料和制品一致性的特点，都是由不同的成形工艺赋予的，因此应当根据制品的结构形状和性能要求来选择成形方法。
[0019]本发明涉及到汽车内复合材料的加工成形，包括具有阻燃隔热的硬质隔声材料和具有减振吸声性能的多孔吸声材料。工艺具有可模压成型，整体铺装节省人力成本的特点。
[0020]涉及到的【具体实施方式】包括热压成型和喷胶粘合。
[0021]1.热压成型
[0022]压制模压成形将模塑料、预浸料(布、片、带需经裁剪)等放入金属对模(由凸模和凹模组成)内，由压力机(大多为液压机)将压力作用在模具上，通过模具直接对模塑料、预浸料进行加压，同时加温，使其流动充模，固化成形。整个模压过程是在一定温度、压力、时间下进行的，所以温度、压力和时间是控制模压成形工艺的主要参数，其中温度的影响尤为重要。压制模压成形工艺简便，应用广泛，可用于成形船体、机器外罩、冷却塔外罩、汽车车身等制品。
[0023]蒸汽热压工艺对置放于模具上的铺层坯件加压(通过压缩空气实现)和加热(通过蒸汽产生的热量)，使其固化成形。蒸汽热压，可获得压制紧密，厚度公差范围小的高质量制件，方便冲压成任意形状，适用于制造大型和复杂的部件，特别是适用于汽车和高速列车内用复合材料。
[0024]2.喷胶粘合
[0025]先在涂有脱模剂的模具上均匀涂上一层树脂混合液，再将裁剪成一定形状和尺寸的纤维增强织物，按制品要求铺设到模具上，用刮刀、毛刷或压棍使其平整并均匀浸透树月旨、排除气泡。多次重复以上步骤层层铺贴，直至所需层数，然后固化成形，脱模修整获得坯件或制品，其工艺流程如图1所示。
[0026]这种工艺的操作技术简单，适于多品种、小批量生产，不受制品尺寸和形状的限制，可根据设计要求用胶水粘合成形不同厚度、不同形状的制品。可用于制造形状复杂的复合材料。
[0027]实施例1
[0028]以三层复合材料为例简单说明工艺流程:如图2所示，先将25mm三聚氰胺泡棉、PE打孔膜和1.2mmEPDM通蒸气热压成型得到半成品；然后再和20mm三聚氰胺泡棉喷胶、贴合。
[0029]如果空间允许，本发明也可采用如图3中的五层复合结构:先将15mm三聚氰胺泡棉、PE打孔膜和0.8mmEPDM通蒸气热压成型得到半成品A，再将15mm三聚氰胺泡棉、PE打孔膜和1.2mmEPDM通蒸气热压成型得到半成品B,最后两个半成品和20mm三聚氰胺泡棉喷胶、贴合。其实施例的复合材料吸声性能混响室测试结果被证明更为优良。
[0030]实际应用中:第一、三、五层多孔材料特征参数和厚度可不同，第二、四层材料特征参数和厚度亦可不同，每层多孔材料厚度可以选择3?50_，每层硬质阻尼材料可以选择
0.5?5mm，具体设计根据材料安装使用要求以及总体声学性能设计要求。
[0031]PE膜作用:
[0032]一种可以应用于汽车内饰等复合材料的热压一次成型工艺的辅助材料。可根据用户的样品及要求生产加工，实现材料要求的形状。具有良好的热稳定性。在多功能复合吸声材料中，实现多孔材料和硬质橡胶之间热压成型。
[0033]热压成型工艺:
[0034]热压成型是塑料加工业中简单、普遍之加工方法，主要是利用加热加工模具后，注入试料，以压力将模型固定于加热板，控制试料之熔融温度及时间，以达融化后硬化、冷却，再予以取出模型成品即可。热压成型具有模具便宜、成品厚度均匀等优点，产品涉及汽车内饰材料等。热压成型材料可以在较广范围下变成软质橡胶状，必须要注意其成型温度，在做热压成型时，最好在较小范围的时间及温度范围内操作。
[0035]本发明工艺采用的是层压成型。将浸溃过树脂的片状材料叠合至所需厚度后放入层压机中，在一定的温度和压力下使之粘合固化成层状制品，分为连续式层压成型和间歇式层压成型。层压成型制品质地密实，表面平整光洁，生产效率高。多用于生产增强塑料板材管材棒材和胶合板等层压材料。[0036]经过本发明工艺的多孔材料除了具有阻燃和保温性能外，可以作为一种高效的吸声材料，特别是对于开孔型多孔材料具备更佳的吸声效果，如三聚氰胺泡棉绝热材料本身有一定的吸声性能。
[0037]对本发明的三层实施例，测量得到的吸声系数曲线如图4所示，图4中标注P代表三聚氰胺泡棉，R代表硬质橡胶隔声垫。由图4可以看出，复合材料在400?8000Hz的频率范围内1/3倍频程平均吸声系数在0.8以上。
[0038]最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种用于交通工具上的吸声复合材料的制备方法，所述的吸声复合材料至少包括一层多孔保温材料层和一层硬质阻尼隔声材料层的两层复合结构，且多孔保温材料层与硬质阻尼隔声材料层交错层叠；所述的多孔保温材料层和硬质阻尼隔声材料层之间通过一层PE膜热压成型。
2.根据权利要求1所述的吸声复合材料的制备方法，其特征在于，所述的热压成型采用的温度为100°C?300°C，压力为0.5MPa?2MPa，时间为10?20分钟，使多孔保温材料层和硬质阻尼隔声材料层粘合固化成层状制品。
3.根据权利要求2所述的吸声复合材料的制备方法，其特征在于，所述的热压成型采用的温度为220°C，使多孔保温材料层和硬质阻尼隔声材料层粘合固化成层状制品。
4.根据权利要求1?3任一项中所述的吸声复合材料的制备方法，其特征在于，其特征在于，所述的方法还包括喷胶粘合的步骤； 所述热压成型得到的半成品之间、和多孔保温材料层之间、或和硬质阻尼隔声材料层之间喷胶、贴合。
【文档编号】G10K11/175GK103456294SQ201210171555
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年5月29日 优先权日:2012年5月29日
【发明者】周小咏, 白国锋, 隋富生 申请人:中国科学院声学研究所