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做座汽车用非织造复合衬垫材料的相关性能研究

发布时间:2021-10-09 19:04:48 阅读: 来源:礼品盒厂家
做座汽车用非织造复合衬垫材料的相关性能研究

汽车用非织造复合衬垫材料的相关性能研究

摘要:对汽车用非织造复合衬垫材料生产工艺和产品结构进行分析,对材料的隔热、隔音性能进行了研究,实验结果说明汽车用非织造布复合衬垫材料具有良好的隔热、隔音性能。

随着汽车工业的发展,人们对于汽车的舒适感要求越来越高,非织造布以其特有的优势迅速发展,成了汽车用纺织品的主角,具有成本低、强度高、减震、隔热、吸音、手感好、外观佳、重量轻,还具有优良的延伸性,适合模压成型,达到与车型匹配的造型要求,非织造布已成为理想的车用材料,取代传统纺织品和塑料制品。

1、汽车用复合衬垫材料的生产

汽车用的衬垫材料一般用在车顶部、车门、车身行李仓和箱体,要求有隔热、隔音、减震、密封、材料要有延伸性能,以满足模塑成形的要求。

汽车顶部非织造布复合材料一般为:主体、覆盖材料为针刺加工定形处理的非织造布,原料可以是纤维或废纺材料,规格为g/m2。另2 种材料分别是65g/m2 涤纶热轧非织造布和规格为25g/m2 的丙纶长丝非织造布。涤纶非织造布用作加强筋增强材料起增强定型作用,丙纶非织造布则作为热熔材料起粘合作用[1] ,3 种材料经复合后,再模压成型。

汽车用隔音毡:使用针刺工艺加工,产品规格在g/m2,主体原料为废纤维,包括纺织生产的下脚料,加入部分热熔粉或热熔纤维加热模压加工而成。也可由浸渍法加化学粘合剂经烘干、模压而成。采用2 层薄型针刺或热轧的非织造布与聚氨酯泡沫塑料复合成三明治结构,经模压后成型。

2、材料经过复合前后的结构变化

无论是废纺材料构成,还是纤维原料为主体的非织造布或是聚氨脂泡沫塑料,虽然已具备汽车用衬垫的一般性能,但其内在性能和外观均可以通过复合得到改变。未经复合的非织造布材料,虽然也具备了车用材料的一般性能,但其内在性能和外观均不如复合后的非织造布。

2.1 废纺材料复合后的性能改变

(1)表面覆盖一层较为致密的非织造布,对里面的废纺材料,特别是短绒等起了保护作用,并使粘合剂不致漏出。对露在外表面的纱筋等硬杂物有遮盖作用,并使复合后材料的手感不粗硬。(2)未经复合的废纺车用非织造布,其纤维虽随机排列,但纠集程度不一,在不少纤维接合处无明显粘结点;由于热加工过程中整块非织造布内出现的热收缩和内聚力2.与夹具接触部份的织物用固化胶加固;,致使密度和厚度不匀,有的地方紧密,有的地方疏松,因此强力较低。(3)在纤维的络交叉点上,热固性材料形成了粘合点,这种结构的存在,当材料受压缩弹性变形时,由于纤维间的内部摩擦产生一定的阻尼,因此具有良好的抗振性能。(4)随机分布的纤维间形成了无数曲折连通的微孔并通至表面,从而成为多孔吸声材料。(5)表面复合致密材料有利于内部形成静止空气层,提高了隔热性能。

2.2 聚氨脂泡沫塑料复合后的性能改变

(1)改变聚氨脂泡沫塑料的外观和手感;(2)纤维材料的多孔性和孔隙的阻尼性及连通性,有利于提高隔音吸音效果;(3)复合后材料强力有提高。

3、隔热性能的研究

汽车用的非织造布必须是隔热材料,要有良好的隔热性能,夏天要防止车外的热量传进来,冬天要不使车内热量散出去。车内隔热衬垫材料一般由纤维材料、泡沫材料等组成。材料的传热方式包括强迫和自然对流,热量由材料的一个表面传向另一个表面,隔热效应主要是通过织物中充满空气的孔隙、纤维本身及纤维之间的空隙体现的。因为空隙内的空气基本是静止的,导热系数很低。热传递以传导、对流、辐射3 种形式进行,热在传递过程中,受到隔热材料的厚度、平方米重量、透气性、蓬松率及外界空气运动等多种因素影响。不同隔热材料在不同条件下,各种传递方式传递的热量是不一样的。如废纺材料中各种纤维混杂,短绒比例高,纱筋、布筋多,材料比表面积小,因此分析材料各种因素的影响较困难,这里仅分析厚度对传热量、热阻的影响。实验仪器:KES 护热平板热传导仪。热板温度设定为33.5℃。

q=(0.01 I V)-(漏泄电流 △T)

式中:q—单位面积传热量(W/m2);

I—加热系统的电流值(A);

V—加热系统的电压值(V);

△T—材料两面的温差。

热阻: R= △T/q (m2 ℃/W)

两种材料的热阻随着材料厚度增加而增加。实际上,材料内空气层并非处于绝对静止状态,随着空气层的厚度增加,加之非织造布具有孔洞,自然对流随之产生。从图中曲线可以看出,曲线开始时斜率较大,以后逐渐减小,这就是自然对流换热所引起的。但由于材料一个面紧贴着汽车内壁,故对流很少。同时,空气的导热系数很小(λ =0.026W/m ? k),而隔热材料的导热系数比它大得多。当空气层厚度小时,衬垫材料中的空隙全部被静止的贴壁空气层占据,对流不占主要地位,而以热传导为主,故衬垫材料的厚度引起热阻变化较显著。

经测定,复合废纺非织造布(复合型)的导热系数λ =0.0379(W/m k)左右。

两种材料比较:聚氨脂泡沫塑料具有大量的泡孔,而这些泡孔又有许多处于闭孔状态,也就是说可有效防止对流传热;而纤维材料由于纤维的形状、分布等因素,细孔亦有可能贯通,这时就有可能产生微小的对流,因此总体比卧式拉力试验机怎么用较其隔热性能不如聚氨脂泡沫塑料。

4、吸声隔音性能

汽车在运动时,来自外界的交通嘈杂声和车本身发生的噪音,如发动机、传动系统、车轮与地面的摩擦产生的噪音等多种声源产生的噪音直接进入车内,影响乘车的舒适性。同时车内音响也要有良好的吸音环境,因此,汽车内饰材料要有吸声隔音的功能。

非织造布是一种多孔吸声材料,随机分布的纤维间形成了无数曲折连通的微孔并通至表面,当声波射到非织造布上时,能量被反射、散射、折射、绕射,一部分能量进入孔隙,引起孔隙中的空气和废纺材料的细小纤维的振动,由于摩擦和粘滞阻力以及纤维的导热性能,使大部分声能转化为热能被吸收掉, 从而减弱了反射声,使车内噪声明显降低。

材料的吸声性能以11、安全装置 Safety device: 电子限位保护吸声系数a 表示:a=E吸/E入

式中:E吸:材料吸收的声能; E入:入射到材料表面的声能。

一般材料的吸声系数的数值在0 和1 之间。材料的吸声系数与材料的厚度、密度、孔隙率、流阻、声波的频率、纤维种类、含水率等有关。通过对废纺非织造布做试验,了解材料的厚度和声波的频率对吸声系数的影响。可以分析得到:

(1)从测试材料的厚度和吸声系数的关系来看,在密度相同的情况下,增加材料的厚度可以提高低频吸声效果,但也不能为此而大量增加厚度,造成不经济。

(2)随着频率的增高吸声系数逐渐较大,这说明了这种多孔吸声材料对高频声波吸收比低频好,但增加材料的厚度对高频吸声性能影响不大。

(3)两种材料比较:非织造材料有大量空隙,空隙之间有连通性,通过纤维,孔隙深入内部,声波能深入内部振动摩擦。聚氨脂泡沫也有许多空隙,但部分空隙没有连通性,有的闭孔, 声波深入材料内部产生振动摩擦的效果就差些,因此吸声效能比非织造布差。

5、结论

(1)汽车用非织造衬垫材料,具有成本低、强度高、减震、隔热、吸音等功能,经复合、模压等工艺,能达到使用要求。(2)在废基本上都在1吨以上纺纤表面复合2 层较为致密的非织造布,使其性能改善,不仅手感变软,且强力、隔热、隔音效果提高,也便于模压成型。(3)实验分析得出,汽车用废纺非织造布的隔热性能较好,非织造布厚度对传热率、热阻等的影响, 随着厚度增加,传热率q下降,热阻R上升。其导热系数λ为=0.0379(瓦/米·度)。(4)隔音吸声性能:从测试材料厚度和吸声系数的关系来看,增加材料的厚度,可以提高低频吸声效果。增加厚度对高频吸声性能影响不大。(end)

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