微米級超細(xì)纖維在汽車內(nèi)飾件系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢，等離子表面處理設(shè)備幫了大忙！
文章導(dǎo)讀：分析了超細(xì)纖維聲學(xué)包部件的市場需求和前景，在當(dāng)前汽車電動化背景下，超細(xì)纖維材料在聲學(xué)包部件領(lǐng)域具有廣闊的市場前景。而這些新材料的表面處理等離子表面處理設(shè)備可以提供幫助，帶來潔凈的表面，更好的親水性以及粘接涂覆的效果。
近年來，汽車車內(nèi)空氣質(zhì)量和噪聲問題成為影響消費者駕乘舒適度的兩個主因，車內(nèi)聲學(xué)包部件對車內(nèi)空氣質(zhì)量和靜音性起到了主要作用。本文介紹了車內(nèi)聲學(xué)包部件VOC和NVH特性的影響因素；闡述了微米級超細(xì)纖維在汽車聲學(xué)包的應(yīng)用動態(tài)，指出了超細(xì)纖維材料同時具有低氣味、低VOC、優(yōu)異的吸、隔聲特性以及質(zhì)輕等優(yōu)點；分析了超細(xì)纖維聲學(xué)包部件的市場需求和前景，在當(dāng)前汽車電動化背景下，超細(xì)纖維材料在聲學(xué)包部件領(lǐng)域具有廣闊的市場前景。而這些新材料的表面處理等離子表面處理設(shè)備可以提供幫助，帶來潔凈的表面，更好的親水性以及粘接涂覆的效果。
聲學(xué)包部件的 NVH 性能一般受零件設(shè)計、原材料性能和鋪層結(jié)構(gòu)影響，而且要結(jié)合整車的聲學(xué)目標(biāo)進行開發(fā)。
在設(shè)計上，內(nèi)飾產(chǎn)品需要較大的覆蓋率和厚度來實現(xiàn)較高的吸聲或隔聲性能，與周邊環(huán)境部件配合時留有足夠的搭接量和干涉量[3]，有利于NVH性能；要使隔音墊覆蓋盡可能多的區(qū)域，比如加強筋上方、通風(fēng)管道周圍、中通道兩側(cè)等；減少不必要的孔洞面積；隔音墊厚度盡可能厚且分布均勻。
近年來對纖維類多孔材料的聲學(xué)性能研究主要集中在非織造布的總表面積、纖維直徑、纖維截面、特殊制造工藝，填充密度和厚度等因素方面。纖維比表面積是影響零部件聲學(xué)性能的關(guān)鍵因素之一。同異形度時，纖維越細(xì)，吸聲性能越好，業(yè)內(nèi)通常使用單位旦來描述纖維直徑，其數(shù)值為9千米長度的纖維對應(yīng)的重量克數(shù)。2015 年，Youngjoo Na 等人[8]測試了超細(xì)纖維制作的織物的吸收系數(shù)，其結(jié)果表明所用纖維越細(xì)，氈體內(nèi)部纖維界面和孔隙越多，聲波在毛氈中的傳播路徑阻力越大，對聲能的耗散越多，從而吸聲性能也越優(yōu),實現(xiàn)了更少的原材料達(dá)到了相同的吸聲水平，也有利于生態(tài)環(huán)境。木棉纖維直徑約18~45微米，是一種天然的微米超細(xì)纖維，其高中空率（中空率高達(dá)80~90%）目前尚難人工復(fù)制。該結(jié)構(gòu)具有良好的聲學(xué)阻尼性能，是可被應(yīng)用在汽車聲學(xué)部件上的輕質(zhì)環(huán)保型吸聲材料。2015年Xueting Liu 等人研究了木棉纖維無紡布的垂直入射聲波下的100~1100Hz下的吸聲特性。研究表明，木棉纖維的氣孔直徑、孔隙率和背部空腔對研究頻段的吸聲系數(shù)影響較大，采用雙層結(jié)構(gòu)的鋪層材料能夠顯著提升吸聲性能。因此，將超細(xì)纖維應(yīng)用在汽車聲學(xué)包部件，為更優(yōu)的聲學(xué)要求提供了解決方案。傳統(tǒng)汽車聲學(xué)零部件中使用較為普遍的回收廢紡棉，尤其是具有代表性的牛仔棉 （由牛仔布邊角料回收而得的纖維），存在纖維旦數(shù)分布寬、吸聲性能一般，以及棉霉味、染料味等氣味差的問題。超細(xì)纖維比表面積大、聲學(xué)性能優(yōu)異，且原材料來源純凈，避免因染料和化學(xué)助劑帶來的氣味VOC問題。超細(xì)纖維替代回收廢紡棉應(yīng)用在汽車聲學(xué)包材料成為未來趨勢。隨著電動化趨勢的發(fā)展，具備輕量化、低VOC低氣味的超細(xì)纖維氈材料的應(yīng)用前景較好。目前，超細(xì)纖維已開始被應(yīng)用在一些中高端車型的聲學(xué)包部件上，主要應(yīng)用部位有：主地毯隔音墊、內(nèi)前圍隔音墊、中通道隔音墊、備胎艙隔音墊，以及貼棉墊塊等聲學(xué)包部件，如圖 2 所示。
2.2 單層超細(xì)纖維氈吸聲性能
單層纖維氈主要起到吸聲的作用，鑒于目前回收牛仔棉纖維已經(jīng)在汽車聲學(xué)包領(lǐng)域得到了大量使用， 因此，使用牛仔棉纖維和超細(xì) 0.89dtexPET 纖維分別制成克重 1000g/m2、厚度20mm的單層的牛仔棉纖維氈和超細(xì)纖維氈，測試其隨機入射吸聲系數(shù)，測試標(biāo)準(zhǔn)ISO 354。吸聲性能對比結(jié)果見下頁圖3，相同克重、厚度下，超細(xì)纖維氈的吸聲系數(shù)優(yōu)于牛仔棉纖維氈。
2.3 多層復(fù)合超細(xì)纖維氈隔聲性能
多層復(fù)合的汽車聲學(xué)部件主要起到隔聲的作用。以牛仔棉纖維和0.89dtex PET纖維為原材料，分別制成牛仔棉多層復(fù)合氈和超細(xì) PET 纖維多層復(fù)合氈 （以下分別簡稱為牛仔棉復(fù)合氈和超細(xì)復(fù)合氈），兩者總克重2200g/m2、總厚度（15mm）以及各層級的克重、厚度均相同，如下頁圖 4 所示。對以上材料進行插入損失測試（參考測試標(biāo)準(zhǔn)ASTM E2249）。由下頁圖5對比結(jié)果表明，超細(xì)復(fù)合氈的隔聲性能比牛仔棉復(fù)合氈的更高。
2.4 超細(xì)纖維材料氣味/VOC性能
對以上制得的超細(xì)纖氈和牛仔棉氈進行 VOC 測試 （參考測試標(biāo)準(zhǔn) Q/JLY J7110274B） 和氣味性評價 （參考測試標(biāo)準(zhǔn) VDA 270）。VOC 結(jié)果顯示，超細(xì)纖氈與牛仔棉氈對比，VOC性能兩者相當(dāng)，二者VOC問題主要體現(xiàn)在起粘合、成型作用的低熔點纖維生產(chǎn)后處理中乙醛殘留量的批次穩(wěn)定性。牛仔棉氈常溫下有棉霉味、染料味和油劑味，超細(xì)纖氈常溫下無明顯氣味。氣味評價結(jié)果顯示，相同實驗溫度下，超細(xì)纖氈比牛仔棉氈氣味優(yōu)1~1.5個等級。綜上所述，超細(xì)纖維應(yīng)用在汽車內(nèi)飾件中，相比已廣泛使用的牛仔棉，聲學(xué)性能更優(yōu)的同時，也具有較好的VOC性能和優(yōu)異的氣味性，其應(yīng)用與車內(nèi)聲學(xué)包部件，可提升車內(nèi)乘駕人員的感官舒適度。
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昆山普樂斯電子13年專注研制等離子清洗機，等真空離子清洗機，等離子清洗設(shè)備，常壓大氣和低壓真空型低溫等離子表面處理設(shè)備，大氣低溫等離子表面處理系統(tǒng)，大氣常壓收放卷等離子表面 設(shè)備處理的國家高新技術(shù)企業(yè)，普樂斯嚴(yán)格執(zhí)行ISO9001質(zhì)量體系管理，生產(chǎn)的等離子清洗機通過歐盟CE認(rèn)證，為電子、半導(dǎo)體封裝、汽車、yi療等領(lǐng)域的客戶提供清洗、活化、刻蝕、涂覆的等離子表面處理解決方案，是行業(yè)內(nèi)值得信賴的等離子清洗機廠家。如果您想要了解關(guān)于產(chǎn)品的詳細(xì)內(nèi)容或在設(shè)備使用中存在疑問，歡迎點擊普樂斯的在線客服進行咨詢，或者直接撥打全國統(tǒng)一 服務(wù)熱線400-816-9009，普樂斯隨時恭候您的來電！
1.車內(nèi)聲學(xué)包部件NVH和VOC性能的影響因素
NVH 是 Noise（噪音）、Vibration（振動）、Harshness（平順性）的簡稱。汽車聲學(xué)包是指與汽車NVH 性能相關(guān)的各類吸音、隔音、減震和密封相關(guān)部件的總稱[2]，其可以在各類噪聲源由車外至車內(nèi)的傳遞路徑上進行密封、阻隔、吸收和衰減，以降低車內(nèi)噪聲，實現(xiàn)車內(nèi)靜音的環(huán)境。汽車軟內(nèi)飾是聲學(xué)包的重要組成部分，主要起到吸聲和隔聲的作用，主要的產(chǎn)品如下頁圖1所示。在設(shè)計上，內(nèi)飾產(chǎn)品需要較大的覆蓋率和厚度來實現(xiàn)較高的吸聲或隔聲性能，與周邊環(huán)境部件配合時留有足夠的搭接量和干涉量[3]，有利于NVH性能；要使隔音墊覆蓋盡可能多的區(qū)域，比如加強筋上方、通風(fēng)管道周圍、中通道兩側(cè)等；減少不必要的孔洞面積；隔音墊厚度盡可能厚且分布均勻。
2.超細(xì)纖維在汽車聲學(xué)包的應(yīng)用與研究
2.1 超細(xì)纖維在汽車上的應(yīng)用近年來對纖維類多孔材料的聲學(xué)性能研究主要集中在非織造布的總表面積、纖維直徑、纖維截面、特殊制造工藝，填充密度和厚度等因素方面。纖維比表面積是影響零部件聲學(xué)性能的關(guān)鍵因素之一。同異形度時，纖維越細(xì)，吸聲性能越好，業(yè)內(nèi)通常使用單位旦來描述纖維直徑，其數(shù)值為9千米長度的纖維對應(yīng)的重量克數(shù)。2015 年，Youngjoo Na 等人[8]測試了超細(xì)纖維制作的織物的吸收系數(shù)，其結(jié)果表明所用纖維越細(xì)，氈體內(nèi)部纖維界面和孔隙越多，聲波在毛氈中的傳播路徑阻力越大，對聲能的耗散越多，從而吸聲性能也越優(yōu),實現(xiàn)了更少的原材料達(dá)到了相同的吸聲水平，也有利于生態(tài)環(huán)境。木棉纖維直徑約18~45微米，是一種天然的微米超細(xì)纖維，其高中空率（中空率高達(dá)80~90%）目前尚難人工復(fù)制。該結(jié)構(gòu)具有良好的聲學(xué)阻尼性能，是可被應(yīng)用在汽車聲學(xué)部件上的輕質(zhì)環(huán)保型吸聲材料。2015年Xueting Liu 等人研究了木棉纖維無紡布的垂直入射聲波下的100~1100Hz下的吸聲特性。研究表明，木棉纖維的氣孔直徑、孔隙率和背部空腔對研究頻段的吸聲系數(shù)影響較大，采用雙層結(jié)構(gòu)的鋪層材料能夠顯著提升吸聲性能。因此，將超細(xì)纖維應(yīng)用在汽車聲學(xué)包部件，為更優(yōu)的聲學(xué)要求提供了解決方案。傳統(tǒng)汽車聲學(xué)零部件中使用較為普遍的回收廢紡棉，尤其是具有代表性的牛仔棉 （由牛仔布邊角料回收而得的纖維），存在纖維旦數(shù)分布寬、吸聲性能一般，以及棉霉味、染料味等氣味差的問題。超細(xì)纖維比表面積大、聲學(xué)性能優(yōu)異，且原材料來源純凈，避免因染料和化學(xué)助劑帶來的氣味VOC問題。超細(xì)纖維替代回收廢紡棉應(yīng)用在汽車聲學(xué)包材料成為未來趨勢。隨著電動化趨勢的發(fā)展，具備輕量化、低VOC低氣味的超細(xì)纖維氈材料的應(yīng)用前景較好。目前，超細(xì)纖維已開始被應(yīng)用在一些中高端車型的聲學(xué)包部件上，主要應(yīng)用部位有：主地毯隔音墊、內(nèi)前圍隔音墊、中通道隔音墊、備胎艙隔音墊，以及貼棉墊塊等聲學(xué)包部件，如圖 2 所示。
單層纖維氈主要起到吸聲的作用，鑒于目前回收牛仔棉纖維已經(jīng)在汽車聲學(xué)包領(lǐng)域得到了大量使用， 因此，使用牛仔棉纖維和超細(xì) 0.89dtexPET 纖維分別制成克重 1000g/m2、厚度20mm的單層的牛仔棉纖維氈和超細(xì)纖維氈，測試其隨機入射吸聲系數(shù)，測試標(biāo)準(zhǔn)ISO 354。吸聲性能對比結(jié)果見下頁圖3，相同克重、厚度下，超細(xì)纖維氈的吸聲系數(shù)優(yōu)于牛仔棉纖維氈。
多層復(fù)合的汽車聲學(xué)部件主要起到隔聲的作用。以牛仔棉纖維和0.89dtex PET纖維為原材料，分別制成牛仔棉多層復(fù)合氈和超細(xì) PET 纖維多層復(fù)合氈 （以下分別簡稱為牛仔棉復(fù)合氈和超細(xì)復(fù)合氈），兩者總克重2200g/m2、總厚度（15mm）以及各層級的克重、厚度均相同，如下頁圖 4 所示。對以上材料進行插入損失測試（參考測試標(biāo)準(zhǔn)ASTM E2249）。由下頁圖5對比結(jié)果表明，超細(xì)復(fù)合氈的隔聲性能比牛仔棉復(fù)合氈的更高。
對以上制得的超細(xì)纖氈和牛仔棉氈進行 VOC 測試 （參考測試標(biāo)準(zhǔn) Q/JLY J7110274B） 和氣味性評價 （參考測試標(biāo)準(zhǔn) VDA 270）。VOC 結(jié)果顯示，超細(xì)纖氈與牛仔棉氈對比，VOC性能兩者相當(dāng)，二者VOC問題主要體現(xiàn)在起粘合、成型作用的低熔點纖維生產(chǎn)后處理中乙醛殘留量的批次穩(wěn)定性。牛仔棉氈常溫下有棉霉味、染料味和油劑味，超細(xì)纖氈常溫下無明顯氣味。氣味評價結(jié)果顯示，相同實驗溫度下，超細(xì)纖氈比牛仔棉氈氣味優(yōu)1~1.5個等級。綜上所述，超細(xì)纖維應(yīng)用在汽車內(nèi)飾件中，相比已廣泛使用的牛仔棉，聲學(xué)性能更優(yōu)的同時，也具有較好的VOC性能和優(yōu)異的氣味性，其應(yīng)用與車內(nèi)聲學(xué)包部件，可提升車內(nèi)乘駕人員的感官舒適度。
3.總結(jié)
隨著汽車電動化的發(fā)展，行業(yè)對聲學(xué)包裝材料的重量、環(huán)保和靜音特性的要求越來越高。在輕量化的同時，還要求材料具有優(yōu)良的 NVH 和VOC性能，這將是汽車行業(yè)的一個新的機遇和挑戰(zhàn)，也將引導(dǎo)內(nèi)飾零部件和原材料供應(yīng)商加大研發(fā)投入，開發(fā)出輕質(zhì)、低 VOC 和優(yōu)異 NVH 性能的聲學(xué)包部件和材料。本文來源于AutoNewTech，僅供分享，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除！
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