浅析汽车降噪复合非织造材料的选用

赵晓宇 冯 亮 刘 康

（沈阳理工大学 辽宁沈阳 110159）

浅析汽车降噪复合非织造材料的选用

赵晓宇 冯 亮 刘 康

（沈阳理工大学 辽宁沈阳 110159）

随着我国国民经济的飞速发展，汽车制造业近些年也呈现出“井喷式”的火爆发展景象，一跃成为国民经济的“重要支柱产业”。但随之引发的噪声问题也逐渐渗入到城市的边缘，危害着人类健康。所以，控制汽车噪声到最低水平成为汽车设计者追求的方向。而非织造材料在具有吸卢、隔声性能的同时，还具有生产工艺简单、成本低、可回收等众多特点成为汽车降噪领域的首选。

降噪材料；机动车辆；非织造材料

非织造技术是20世纪40年代形成的一种纤维集合体材料的加工方法，目前已在世界范围内获得了迅猛发展，并得以广泛应用。我国非织造材料经过三十多年的发展，其产量从1996年的28.78万吨增加到了2015年的200万吨，与北美和欧洲地区呈三足鼎立之势。从工艺特点上讲，针刺工艺是一种传统且长青的，具有很大发展前景的非织造技术，其中聚酯针刺非织造材料，以其优良的降噪性能和物理机械性能、较低的生产成本、可循环利川且无污染等特点，备受汽车设计者和生产商的青睐。

一、汽车用非织造材料概述

汽车用非织造材料一般是利用聚酯纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维和部分天然纤维等经过针刺、水刺、纺粘、熔喷等成网方式制造的汽车结构件、装饰件及配套产品，包括空气和油的过滤介质、汽车内饰材料、隔热绝缘板材料和吸音隔音材料等。由于汽车配套所必需的非织造产品具有来源广泛工艺流程短、成本低等性能，同时非织造材料还具有良好的使用性能，因此，近年来越来越受到汽车材料工业的重视，其发展势头异常迅猛。

汽车业已经成为我国的重要支柱产业，汽车的平民化也为非织造材料带米了巨大商机。据统计，过去生产一辆轿车平均仅需1m2非织造材料，而今天则需20m2非织造材料，而且用量还在继续增加。在日本，汽车用非织造材料做车项棚的装饰已很普遍，几乎70%的车顶装饰都是用非织造材料，在欧洲，这一数字也已超过50%。据权威机构预测，随着汽车的逐渐普及，汽车用非织造材料的市场将进一步扩大，从而给产业用纺织品带来了巨大市场。

1、非织造材料的结构特征

所谓非织造材料，足指一种不经过传统的织布方法，而足用有方向忭的或杂乱的纤维网制成的布状材料，它是用纤维问的摩擦力或者自身的粘合力，或者粘合剂的粘着力，或两种以上的力使纤维结合在一起的方法，即通过摩擦加固、抱合加固或粘合加固的方法制成的纤维制品。非织造加工方法足一种不经过传统的纺纱织布方法，而是使用机械的、化学的、热力的或其他方法，使纤网固结在一起而形成的材料的方法，纤维之间的联结主要有三种方式：机械外力(针刺、水刺)，化学(粘合剂)，热学(热粘合)，或者这儿种方式的复合。因此，生产工艺原理也不同于传统的纺织方法。所用纤维可以是大然纤维或化学纤维；也可以是短纤维、长丝或当场形成的纤维状物。非织造材料的加工过程主要是成网和加固，成网后再加固便成了具有一定力学性能的布。然而，成网和加固方式的不同，所形成的非织造材料的结构和性能都会有很大差异。但从总体上讲，非织造材料的主体都是纤维，这些纤维在纤维网中会以不同的形式存在，纤维与纤维之间呈二维或三维网状结构分布，形成彼此相通或不通的曲折的二维或三维通道。

2、非织造材料的吸声原理

声波是一种机械能。它的传播必须借助一定定的媒质，并且它住不同的媒质中具有不同的传播速度和损耗。吸音现象主要是将声能或振动能转换成其他形式的能量，通常是以热能的形式耗散掉。纺织纤维及其非织造材料由于具有多孔性、柔软性及弹性，属于多孔材料的范畴，非常适合用作吸声材料。当声波入射到非织造材料表面时，由于材料本身具有多孔性，因此，就会有一部分声波透射到材料内部，从而激起材料空隙中的空气和纤维发生振动，由于摩擦和粘滞阻力及纤维热导效应的存在，一部分声能就会在传递的过程中转化为热能而耗散。这样，就使非织造材料具有了吸声效果。

二、汽车降噪用非织造材料所用纤维的选用

纤维是构成非织造材料的最基本单元，由于非织造材料是南纤维原料直接构成的纤维集合体，因此，纤维原料的性能对非织造材料的性能就有着直接影响。非织造材料应用的纤维原料非常广泛，要生产性能价格比合理的非织造产品，纤维的选择就应该给予以下两个方面的考虑：非织造布使用性能、可加工性和成本等。

1、纤维原料性能方面

不同的非织造材料的使用性能对纤维原料的要求是不同的。非织造材料主要用于噪声的吸收，要求材料具有强度高，性能稳定，不易老化，耐气候性好。适用于该用途的纤维主要有动植物纤维、无机纤维和化学纤维这三大类。但是考虑到动物纤维防火、防蛀和防潮性能差，且成本较高，因此，不适合在汽车上大规模使用。无机纤维虽具有良好的吸声特性和化学稳定性，但是遇水或受潮之后吸声性能会明显下降，而且无机纤维性脆，易折断形成粉尘而污染环境，影响人体健康。因此，无机纤维的使用也受到了一定限制。而化学纤维性能稳定、品种多；不易老化、耐气候性能优异，成本低廉且可以按照非织造生产工艺的要求进行控制。因此非常适合做降噪材料，而麻纤维是天然纤维中长度最长、纤维结晶度、取向度、纵向弹性模量较高的一种纤维。很适合作为汽车内饰复合材料的增强体。而且麻纤维具有良好的吸放湿性、防腐、绝热、绝缘、隔音、吸音、防震性，因此，被越来越多的使用到汽车内饰材料的生产中。

我国研究开发的黄麻/聚丙烯复合材料板，主要用于轿车内饰件、噪音吸收板、备用轮罩等部位，该材料还可以有效的提高轿车的NVH性能。通过对苎麻、黄麻、大麻纤维针刺地毯的吸声性能进行分析可以看出指出，苎麻纤维针刺毯在500Hz以下的低频范围较好，黄麻纤维针刺毯的吸声性能在中频500～1000Hz的中频范围较好

2、纤维原料可加工性的方面

非织造材料是由纤维原料直接通过成网和固网两道工序加工而成的，因此纤维原料的特性和纤维在纤网中的排列方式对最终制品的物理性能和力学性能有着直接的影响。

此外，加固工序对纤维原料的选择也有一定影响。非织造材料的加固可分为机械加固、化学加固和热粘合加固三大类。机械加固主要考虑纤维的机械强度、伸长、纤维的长度、细度、表面形态、摩擦系数和截面形状及静电性能等；化学加固主要考虑纤维的吸湿、长度、线密度、表面形态、粘合剂的粘合特性和耐热性能；热粘合加固中，对丁具有粘合特性的纤维，其热熔温度、时间及热熔之后形态的变化都是要考虑到的囚素。

聚酯纤维由于其与纺织机械金属部件之问的摩擦系数较低、纤维与纤维问的摩擦系数较高、纤网的强度高等特点，所以，聚酯纤维的可纺性很好。同时聚酯纤维物理机械性能也很好，而且米源广泛，成本低廉，无特殊气味，不危害人体健康，经济环保，因此，外界环境湿度对其吸声性能稳定性的影响较小，同时聚酯纤维的弹性形变恢复能力很高，当声波进入材料内部后，会带动材料中空气的振动，由此消耗的声能也多。因此与聚丙烯纤维相比，从可加工能及成本方面考虑，聚酯纤维更适合做吸声材料。

[1]柯勤飞，靳向煜.非织造学[M].上海：东华大学出版社，2004

[2]本报记者 张迈建. 巨大“蛋糕”等你切[N]. 中国纺织报,2007-02-27004.

[3]李晶.环境友好型非织造布吸声材料的研究[D].天津工业大学，2007.

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1007-6344（2017）01-0261-01