淺析汽車降噪復(fù)合非織造材料的選用

趙曉宇 馮 亮 劉 康

（沈陽理工大學(xué) 遼寧沈陽 110159）

淺析汽車降噪復(fù)合非織造材料的選用

趙曉宇 馮 亮 劉 康

（沈陽理工大學(xué) 遼寧沈陽 110159）

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車制造業(yè)近些年也呈現(xiàn)出“井噴式”的火爆發(fā)展景象，一躍成為國民經(jīng)濟(jì)的“重要支柱產(chǎn)業(yè)”。但隨之引發(fā)的噪聲問題也逐漸滲入到城市的邊緣，危害著人類健康。所以，控制汽車噪聲到最低水平成為汽車設(shè)計(jì)者追求的方向。而非織造材料在具有吸盧、隔聲性能的同時(shí)，還具有生產(chǎn)工藝簡單、成本低、可回收等眾多特點(diǎn)成為汽車降噪領(lǐng)域的首選。

降噪材料；機(jī)動(dòng)車輛；非織造材料

非織造技術(shù)是20世紀(jì)40年代形成的一種纖維集合體材料的加工方法，目前已在世界范圍內(nèi)獲得了迅猛發(fā)展，并得以廣泛應(yīng)用。我國非織造材料經(jīng)過三十多年的發(fā)展，其產(chǎn)量從1996年的28.78萬噸增加到了2015年的200萬噸，與北美和歐洲地區(qū)呈三足鼎立之勢。從工藝特點(diǎn)上講，針刺工藝是一種傳統(tǒng)且長青的，具有很大發(fā)展前景的非織造技術(shù)，其中聚酯針刺非織造材料，以其優(yōu)良的降噪性能和物理機(jī)械性能、較低的生產(chǎn)成本、可循環(huán)利川且無污染等特點(diǎn)，備受汽車設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)商的青睞。

一、汽車用非織造材料概述

汽車用非織造材料一般是利用聚酯纖維、聚丙烯纖維、玻璃纖維和部分天然纖維等經(jīng)過針刺、水刺、紡粘、熔噴等成網(wǎng)方式制造的汽車結(jié)構(gòu)件、裝飾件及配套產(chǎn)品，包括空氣和油的過濾介質(zhì)、汽車內(nèi)飾材料、隔熱絕緣板材料和吸音隔音材料等。由于汽車配套所必需的非織造產(chǎn)品具有來源廣泛工藝流程短、成本低等性能，同時(shí)非織造材料還具有良好的使用性能，因此，近年來越來越受到汽車材料工業(yè)的重視，其發(fā)展勢頭異常迅猛。

汽車業(yè)已經(jīng)成為我國的重要支柱產(chǎn)業(yè)，汽車的平民化也為非織造材料帶米了巨大商機(jī)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，過去生產(chǎn)一輛轎車平均僅需1m2非織造材料，而今天則需20m2非織造材料，而且用量還在繼續(xù)增加。在日本，汽車用非織造材料做車項(xiàng)棚的裝飾已很普遍，幾乎70%的車頂裝飾都是用非織造材料，在歐洲，這一數(shù)字也已超過50%。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測，隨著汽車的逐漸普及，汽車用非織造材料的市場將進(jìn)一步擴(kuò)大，從而給產(chǎn)業(yè)用紡織品帶來了巨大市場。

1、非織造材料的結(jié)構(gòu)特征

所謂非織造材料，足指一種不經(jīng)過傳統(tǒng)的織布方法，而足用有方向忭的或雜亂的纖維網(wǎng)制成的布狀材料，它是用纖維問的摩擦力或者自身的粘合力，或者粘合劑的粘著力，或兩種以上的力使纖維結(jié)合在一起的方法，即通過摩擦加固、抱合加固或粘合加固的方法制成的纖維制品。非織造加工方法足一種不經(jīng)過傳統(tǒng)的紡紗織布方法，而是使用機(jī)械的、化學(xué)的、熱力的或其他方法，使纖網(wǎng)固結(jié)在一起而形成的材料的方法，纖維之間的聯(lián)結(jié)主要有三種方式：機(jī)械外力(針刺、水刺)，化學(xué)(粘合劑)，熱學(xué)(熱粘合)，或者這兒種方式的復(fù)合。因此，生產(chǎn)工藝原理也不同于傳統(tǒng)的紡織方法。所用纖維可以是大然纖維或化學(xué)纖維；也可以是短纖維、長絲或當(dāng)場形成的纖維狀物。非織造材料的加工過程主要是成網(wǎng)和加固，成網(wǎng)后再加固便成了具有一定力學(xué)性能的布。然而，成網(wǎng)和加固方式的不同，所形成的非織造材料的結(jié)構(gòu)和性能都會(huì)有很大差異。但從總體上講，非織造材料的主體都是纖維，這些纖維在纖維網(wǎng)中會(huì)以不同的形式存在，纖維與纖維之間呈二維或三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分布，形成彼此相通或不通的曲折的二維或三維通道。

2、非織造材料的吸聲原理

聲波是一種機(jī)械能。它的傳播必須借助一定定的媒質(zhì)，并且它住不同的媒質(zhì)中具有不同的傳播速度和損耗。吸音現(xiàn)象主要是將聲能或振動(dòng)能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量，通常是以熱能的形式耗散掉。紡織纖維及其非織造材料由于具有多孔性、柔軟性及彈性，屬于多孔材料的范疇，非常適合用作吸聲材料。當(dāng)聲波入射到非織造材料表面時(shí)，由于材料本身具有多孔性，因此，就會(huì)有一部分聲波透射到材料內(nèi)部，從而激起材料空隙中的空氣和纖維發(fā)生振動(dòng)，由于摩擦和粘滯阻力及纖維熱導(dǎo)效應(yīng)的存在，一部分聲能就會(huì)在傳遞的過程中轉(zhuǎn)化為熱能而耗散。這樣，就使非織造材料具有了吸聲效果。

二、汽車降噪用非織造材料所用纖維的選用

纖維是構(gòu)成非織造材料的最基本單元，由于非織造材料是南纖維原料直接構(gòu)成的纖維集合體，因此，纖維原料的性能對非織造材料的性能就有著直接影響。非織造材料應(yīng)用的纖維原料非常廣泛，要生產(chǎn)性能價(jià)格比合理的非織造產(chǎn)品，纖維的選擇就應(yīng)該給予以下兩個(gè)方面的考慮：非織造布使用性能、可加工性和成本等。

1、纖維原料性能方面

不同的非織造材料的使用性能對纖維原料的要求是不同的。非織造材料主要用于噪聲的吸收，要求材料具有強(qiáng)度高，性能穩(wěn)定，不易老化，耐氣候性好。適用于該用途的纖維主要有動(dòng)植物纖維、無機(jī)纖維和化學(xué)纖維這三大類。但是考慮到動(dòng)物纖維防火、防蛀和防潮性能差，且成本較高，因此，不適合在汽車上大規(guī)模使用。無機(jī)纖維雖具有良好的吸聲特性和化學(xué)穩(wěn)定性，但是遇水或受潮之后吸聲性能會(huì)明顯下降，而且無機(jī)纖維性脆，易折斷形成粉塵而污染環(huán)境，影響人體健康。因此，無機(jī)纖維的使用也受到了一定限制。而化學(xué)纖維性能穩(wěn)定、品種多；不易老化、耐氣候性能優(yōu)異，成本低廉且可以按照非織造生產(chǎn)工藝的要求進(jìn)行控制。因此非常適合做降噪材料，而麻纖維是天然纖維中長度最長、纖維結(jié)晶度、取向度、縱向彈性模量較高的一種纖維。很適合作為汽車內(nèi)飾復(fù)合材料的增強(qiáng)體。而且麻纖維具有良好的吸放濕性、防腐、絕熱、絕緣、隔音、吸音、防震性，因此，被越來越多的使用到汽車內(nèi)飾材料的生產(chǎn)中。

我國研究開發(fā)的黃麻/聚丙烯復(fù)合材料板，主要用于轎車內(nèi)飾件、噪音吸收板、備用輪罩等部位，該材料還可以有效的提高轎車的NVH性能。通過對苧麻、黃麻、大麻纖維針刺地毯的吸聲性能進(jìn)行分析可以看出指出，苧麻纖維針刺毯在500Hz以下的低頻范圍較好，黃麻纖維針刺毯的吸聲性能在中頻500～1000Hz的中頻范圍較好

2、纖維原料可加工性的方面

非織造材料是由纖維原料直接通過成網(wǎng)和固網(wǎng)兩道工序加工而成的，因此纖維原料的特性和纖維在纖網(wǎng)中的排列方式對最終制品的物理性能和力學(xué)性能有著直接的影響。

此外，加固工序?qū)w維原料的選擇也有一定影響。非織造材料的加固可分為機(jī)械加固、化學(xué)加固和熱粘合加固三大類。機(jī)械加固主要考慮纖維的機(jī)械強(qiáng)度、伸長、纖維的長度、細(xì)度、表面形態(tài)、摩擦系數(shù)和截面形狀及靜電性能等；化學(xué)加固主要考慮纖維的吸濕、長度、線密度、表面形態(tài)、粘合劑的粘合特性和耐熱性能；熱粘合加固中，對丁具有粘合特性的纖維，其熱熔溫度、時(shí)間及熱熔之后形態(tài)的變化都是要考慮到的囚素。

聚酯纖維由于其與紡織機(jī)械金屬部件之問的摩擦系數(shù)較低、纖維與纖維問的摩擦系數(shù)較高、纖網(wǎng)的強(qiáng)度高等特點(diǎn)，所以，聚酯纖維的可紡性很好。同時(shí)聚酯纖維物理機(jī)械性能也很好，而且米源廣泛，成本低廉，無特殊氣味，不危害人體健康，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，因此，外界環(huán)境濕度對其吸聲性能穩(wěn)定性的影響較小，同時(shí)聚酯纖維的彈性形變恢復(fù)能力很高，當(dāng)聲波進(jìn)入材料內(nèi)部后，會(huì)帶動(dòng)材料中空氣的振動(dòng)，由此消耗的聲能也多。因此與聚丙烯纖維相比，從可加工能及成本方面考慮，聚酯纖維更適合做吸聲材料。

[1]柯勤飛，靳向煜.非織造學(xué)[M].上海：東華大學(xué)出版社，2004

[2]本報(bào)記者 張邁建. 巨大“蛋糕”等你切[N]. 中國紡織報(bào),2007-02-27004.

[3]李晶.環(huán)境友好型非織造布吸聲材料的研究[D].天津工業(yè)大學(xué)，2007.

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1007-6344（2017）01-0261-01