一種環(huán)保輕量化隔音墊及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車零部件制造領(lǐng)域，更具體涉及一種環(huán)保型輕量化隔音墊，還涉及一種環(huán)保型輕量化隔音墊的生產(chǎn)方法，適用于汽車前圍擋板隔音墊的生產(chǎn)制造，屬于汽車零部件制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]前圍擋板區(qū)域的隔音墊對(duì)于整車乘客艙內(nèi)的噪聲表現(xiàn)具有重要作用，同時(shí)隨著汽車油耗排放標(biāo)準(zhǔn)以及車內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，輕量化，低氣味，低VOC排放也是需要重點(diǎn)考慮的目標(biāo)。
[0003]為使整車車內(nèi)噪聲達(dá)到目標(biāo)，前圍擋板區(qū)域一般使用重質(zhì)層隔音墊，隔音墊和前圍鋼板形成“隔音-吸音-隔音”的多層結(jié)構(gòu)，能夠很好的衰減發(fā)動(dòng)機(jī)艙傳遞來的聲音，達(dá)到較好的隔音水平。通常情況下，這種結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的“隔音”能力，需要使用較重的表皮，才能達(dá)到滿意的效果，這直接導(dǎo)致產(chǎn)品重量較大。通常使用的表皮層為聚醋酸乙烯酯(EVA)表皮層，單位面積克重都在7kg/m2，單件產(chǎn)品重量在1kg左右，在整車以及零部件的輕量化的發(fā)展趨勢(shì)下，這種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用局限性越來越明顯，尤其在更關(guān)注油耗表現(xiàn)的小排量經(jīng)濟(jì)型車上。聚醋酸乙烯酯(EVA)表皮層具有典型的醋酸味，在車內(nèi)會(huì)導(dǎo)致乘客艙氣味不環(huán)保。
[0004]輕量化設(shè)計(jì)理念，就是通過以“吸音”代替“隔音”的方式，強(qiáng)調(diào)隔音吸音性能的整體平衡。通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保證產(chǎn)品一定隔音性能的基礎(chǔ)上，增加產(chǎn)品的吸聲面積，尤其是面向駕駛艙的吸音面積，減少聲波在駕駛艙內(nèi)的反射次數(shù)，加快駕駛艙內(nèi)聲能衰減，達(dá)到降低車內(nèi)噪聲目的。并同時(shí)通過材料優(yōu)化和替代，來降低乘客艙內(nèi)的氣味及可揮發(fā)性有機(jī)氣體物質(zhì)排放濃度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的上述問題，提供一種環(huán)保輕量化隔音墊，還提供一種環(huán)保型輕量化隔音墊的生產(chǎn)方法。所得到的產(chǎn)品不僅重量輕，而且能夠增加面向乘客艙的吸聲面積，整體聲學(xué)性能好，材料及生產(chǎn)方法先進(jìn)環(huán)保，不使用膠粘劑，能夠有效的降低產(chǎn)品的氣味及可揮發(fā)性有機(jī)氣體(VOC)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
[0006]本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種環(huán)保輕量化隔音墊，包括3層結(jié)構(gòu)，從上到下依次為吸聲層1，隔聲層2，彈性層3，彈性層3與車身鈑金接觸。
[0007]吸聲層I為可熱壓成型的阻燃聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)棉氈，燃燒速度< 100mm/min。單位面積質(zhì)量為600~1000 g/m2，原材料厚度為10~20mm，做成成品后，吸聲層I厚度為5~10mm。其吸聲性能在alpha cabin中測(cè)試滿足E級(jí)水平(1600Hz吸收系數(shù)超過0.8)。它具有優(yōu)良的可成型性，能夠成型復(fù)雜的形狀，保證產(chǎn)品裝車后能夠進(jìn)行精確的密封。
[0008]所述吸聲層中使用細(xì)纖維來增強(qiáng)吸聲系數(shù)。纖維細(xì)度:l~5dtex，纖維長度大于10mm。小于1mm短切纖維成氈后容易脫落，引起操作現(xiàn)場(chǎng)，裝配現(xiàn)場(chǎng)以及車內(nèi)空氣中的漂浮纖維含量超標(biāo)。
[0009]隔聲層2使用聚烯烴彈性體(POE)，隔聲層的邵氏硬度(SHORE A )70~85，單位面積質(zhì)量為2000~3000g/m2，厚度1.2-1.8mm，耐高溫尺寸變化率(85°C /4h)< 1%，拉伸斷裂伸長率多350%。主要為調(diào)節(jié)多層結(jié)構(gòu)的流阻以及提高400~1000Hz段的隔聲能力。聚烯烴彈性體(POE)隔聲層相比于聚醋酸乙烯酯(EVA)隔聲層，具有更低的氣味強(qiáng)度，更溫和的氣味性質(zhì)，VOC性能優(yōu)異。
[0010]彈性層3，為各向同性的聚氨酯(PU)軟質(zhì)開孔泡沫，孔隙率為75%~95%，永久彈性變形率< 6%，泡沫體密度50~80kg/m3，厚度為8mm~30mm。主要起減震作用，并兼具一定的吸聲作用。聚氨酯(PU)軟質(zhì)開孔泡沫通過異氰酸酯(~NC0)和組合聚醚(~IS0)兩種發(fā)泡原料按照37~45:100的質(zhì)量比例混合后通過化學(xué)反應(yīng)形成，組合聚醚(~IS0)中使用大分子量的反應(yīng)型催化劑來替代傳統(tǒng)的低分子量胺類及有機(jī)錫類催化劑，以降低泡沫體系的氣味，胺類物質(zhì)及醛類物質(zhì)排放。
[0011]如上結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，將通過如下工藝過程來實(shí)現(xiàn)。
[0012]步驟1、原材料準(zhǔn)備:根據(jù)產(chǎn)品的消耗定額要求，將隔聲層2，切割成既定大小的原材料片材。隔聲層通過電弧放電來打斷表面的高分子鏈，從而增加表面張力，提高和PU泡沫的粘接性，防止脫層。放電電流1.5-2.5A，表面張力彡36達(dá)因。
[0013]步驟2、吸聲層I由自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)送入熱風(fēng)爐中加熱。熱風(fēng)溫度:230±20°C，熱風(fēng)噴射的風(fēng)速為6~15m/s。出風(fēng)口離加熱面表面距離:10~20mm，加熱時(shí)間10~20s。
[0014]步驟3、加熱好的吸聲層1，轉(zhuǎn)移到熱壓沖切模中，進(jìn)行壓制成型，并同步?jīng)_切產(chǎn)品周邊輪廓以及孔位，成為棉氈半成品。壓制過程中，合模壓力:15MPa~25MPa，加壓下行距離50~100mm,加壓下行速度:10~20mm/s，沖切過程中，沖刀沖切壓力:15MPa~25MPa，保壓時(shí)間20~40s。壓制階段和沖切階段的緩沖時(shí)間:l~2s。得到棉氈半成品。棉氈半成品上孔位尺寸比實(shí)際定義尺寸直徑大2~5mm，以利于后期的表皮抽吸切孔。
[0015]步驟4、將步驟3的棉氈半成品放置到抽吸發(fā)泡沖切一體模的下模上，通過型面進(jìn)行定位。
[0016]步驟5、隔聲層2在輻射加熱爐中加熱，輻射加熱溫度，240±20°C，加熱時(shí)間:25± 10s，加熱后的隔聲層通過真空抽吸方式，抽吸到放置到發(fā)泡沖切一體模的下模的棉氈半成品上。加熱后的隔聲層表皮表面呈現(xiàn)融熔態(tài)，在真空抽吸作用下，將會(huì)和棉氈粘結(jié)到一起并形成和棉氈一致的型面，并在棉氈切孔處，形成清晰的孔位。
[0017]抽吸時(shí)的真空壓力:-0.06~-0.09MPa。抽吸發(fā)泡沖切一體模的下模中設(shè)有冷卻水管，冷卻水設(shè)定溫度:30±10°C。然后合抽吸發(fā)泡沖切一體模的上下模，通過上模上的單注料口澆注高壓混合均勻的異氰酸酯(NCO)和組合聚醚(ISO)兩種原料到隔聲層2上，混合壓力:100~160bar，質(zhì)量混合比例:NC0:1S0=37~45:100，NCO與ISO經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，在隔聲層2形成彈性層3，熟化時(shí)間:80~120s。
[0018]如圖2示，抽吸發(fā)泡沖切一體模的上模上安裝有切孔刀具，在合模完成后，能夠與抽吸發(fā)泡沖切一體模的下模過盈接觸，完成對(duì)隔聲層2的孔位沖切。因棉氈半成品的切孔比定義尺寸大2~4mm，此時(shí)能保證刀具僅用來切割表皮。采用這樣的設(shè)計(jì)及工藝方式是因?yàn)榻佑|式的切孔刀具對(duì)隔聲層2有很好的切割能力，但不能切割斷吸聲層1. 步驟6、開模后，取出產(chǎn)品，清理孔位以及澆口處的料粧后，在專用定型架上冷卻定型后，經(jīng)檢驗(yàn)員確認(rèn)，成為成品。冷卻定型時(shí)間:60±20s。
[0019]聚烯烴彈性體(POE)重質(zhì)層可選用武漢雙鷗高分子材料有限公司(HL08);
阻燃聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)棉氈可選用常熟中意無紡制品有限公司；
異氰酸酯(~NC0)可選用亨斯邁聚氨酯(中國)有限公司(MDI 5300)；
組合聚醚(~IS0)可選用武漢宣諾威科技有限公司(Π17100)。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:采用此種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，單件產(chǎn)品的重量能夠減少50%，產(chǎn)品的整體隔音水平能達(dá)到15級(jí)，面向乘客艙面的吸聲系數(shù)達(dá)到E級(jí)，能夠得到很好的隔吸音性能平衡，降低整車內(nèi)的噪聲。在整車上進(jìn)行噪聲評(píng)估，在怠速，2檔4000轉(zhuǎn)以及3檔全加速工況下，駕駛員耳旁聲壓級(jí)在500Hz~8000Hz頻率下，均優(yōu)于原車的重質(zhì)層隔音墊(約10kg)。其工藝過程簡單環(huán)保，多層之間的結(jié)合不采用任何膠粘劑，實(shí)現(xiàn)了多層結(jié)構(gòu)的輕松結(jié)合。產(chǎn)品孔位精確度高，且具有氣味強(qiáng)度低，VOC排放低等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的一種環(huán)保輕量化隔音墊的生產(chǎn)方法的流程示意圖；
圖2為本發(fā)明的發(fā)泡沖切一體模示意圖。
[0022]圖中:1:吸聲層I ；2:隔聲層2 ；3:彈性層3 ；4:發(fā)泡沖切一體模上模；5:刀具；6:發(fā)泡沖切一體模下模。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0024]實(shí)施例1:
一種環(huán)保輕量化隔音墊，將通過如下工藝過程來實(shí)現(xiàn)。
[0025]步驟1、原材料準(zhǔn)備:根據(jù)產(chǎn)品的消耗定額要求，將隔聲層2，切割成既定大小的原材料片材。隔隔聲層通過電弧放電來打斷表面的高分子鏈，從而增加表面張力，提高和PU泡沫的粘接性，防止脫層。放電電流1.5A，表面張力達(dá)到36達(dá)因。
[0026]步驟2、吸聲層I由自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)送入熱風(fēng)爐中加熱。熱風(fēng)溫度:210°C，熱風(fēng)噴射的風(fēng)速為6m/s。出風(fēng)口離加熱面表面距離:10mm，加熱時(shí)間15s。
[0027]步驟3、加熱好的吸聲層1，轉(zhuǎn)移到熱壓沖切模中，進(jìn)行壓制成型，并同步?jīng)_切產(chǎn)品周邊輪廓以及孔位，成為棉氈半成品。壓制過程中，合模壓力:15MPa，加壓下行距離50mm，加壓下行速度:10mm/s，沖切過程中，沖刀沖切壓力:15MPa，保壓時(shí)間20s。壓制階段和沖切階段的緩沖時(shí)間:1s。得到棉氈半成品。棉氈半成品上孔位尺寸比實(shí)際定義尺寸周圈大2mm,以利于后期的表皮抽吸切孔。
[0028]步驟4、將步驟3的棉氈半成品放置到抽吸發(fā)泡沖切一體模的下模6上，通過型面進(jìn)行定位。
[0029]步驟5、隔聲層2在輻射加熱爐中加熱，輻射加熱溫度，220°C，加熱時(shí)間:20s，加熱后的隔聲層2通過真空抽吸方式，抽吸到放置到發(fā)泡沖切一體模的下模6的棉氈半成品上。加熱后的隔聲層表皮表面呈現(xiàn)融熔態(tài)，在真空抽吸作用下，將會(huì)和棉氈粘結(jié)到一起并形成和棉氈一致的型面，并在棉氈切孔處，形成清晰的孔位。
[0030]抽吸時(shí)的真空壓力:-0.06MPa。抽吸發(fā)泡沖切一體模的下模中設(shè)有冷卻水管，冷卻水設(shè)定溫度:20°C。然后合抽吸發(fā)泡沖切一體模的上下模，通過上模上的單注料口澆注高壓混合均勻的異氰酸酯(NCO)和組合聚醚(ISO)兩種原料到隔聲層2上，混合壓力:120bar，混合比例:NC0:1S0=37:100o NCO與ISO經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，在隔聲層2上形成彈性層3，熟化時(shí)間:80sο
[0031]抽吸發(fā)泡沖切一體模的上模4上安裝有切孔刀具5，在合模完成后，能夠與抽吸發(fā)泡沖切一體模的下模過盈接觸，完成對(duì)隔聲層2的孔位沖切。
[0032]步驟6、開模后，取出產(chǎn)品，清理孔位以及澆口處的料粧后，在專用定型架上冷卻定型后，經(jīng)檢驗(yàn)員確認(rèn)，成為成品。冷卻定型時(shí)間:40s。
[0033]按照如上工藝生產(chǎn)的一種環(huán)保輕量化隔音墊，包括3