高速列车用隔音吸声材料及制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种高速列车用隔音吸声材料及制造方法，由耐磨层、纤维层、阻尼层及发泡层复合而成，所述纤维层作为所述耐磨层基布层，所述纤维层和阻尼层粘结在所述耐磨层及发泡层的中间，所述纤维层粘结在所述耐磨层及阻尼层的中间。本发明兼具隔声性能、吸声性能、保温性能等性能，隔音吸声复合材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，可应用于高速列车的车体内表面，起隔声，吸声和保温作用，如侧墙、地板隔音、隔热用等。该材料还具有易加工成形，耐踩踏，对环境污染小的特点，而且几种材料复合在一起，提高了材料的装配效率。
【专利说明】高速列车用隔音吸声材料及制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种隔音吸声材料，特别涉及一种在高速列车上使用的隔音吸声材料及制造方法。
【背景技术】
[0002]随着高速铁路技术的不断发展，高速列车的振动噪声问题日益到人们关注和重视。针对高速列车的振动和噪声控制问题，国内外先后进行过大量的研究。主要围绕振源与声源控制、振动与声传播控制以及材料和结构控制等三大方面。从理论上讲，控制振源与声源是最根本的方法，但目前就我国的实际情况来看，开展这一工作还存在一定困难。控制振动与噪声传播以及新型减振降噪材料的利用和声学结构设计就成了一种极为重要的手段，所以在国内外对于减振降噪材料的研究非常活跃。通过使用隔声材料和吸声材料对车内起到降噪的目的以提高高速列车车内的舒适性。
【发明内容】
[0003]本发明主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种高速列车用隔音吸声材料及其制造方法，能明显改善高速列车车体的隔音，吸声和保温效果。
[0004]为实现上述目的，本发明的技术方案是:
[0005]一种高速列车用隔音吸声材料，由耐磨层、纤维层、阻尼层及发泡层复合而成，所述纤维层作为所述耐磨层基布层，所述纤维层和阻尼层粘结在所述耐磨层及发泡层的中间，所述纤维层粘结在所述耐磨层及阻尼层的中间。
[0006]进一步，所述耐磨层具有凹凸表面。
[0007]进一步，所述耐磨层的凹凸表面为皱纹形状。
[0008]进一步，所述耐磨层、阻尼层及发泡层的材料为PVC及填加剂的组合物。
[0009]进一步，所述耐磨层、阻尼层及发泡层的材料中，所述PVC的重量比为80%_95%。
[0010]进一步，所述耐磨层、阻尼层及发泡层的材料中，所述PVC的重量比优选为85%-90%。
[0011]进一步，所述耐磨层、阻尼层及发泡层中的填加剂包括填料、阻燃剂、稳定剂、紫外线吸收剂、润滑剂、增塑剂或发泡剂中的一种或几种的组合物。
[0012]进一步，所述耐磨层中的填加剂为填料、阻燃剂、稳定剂、紫外线吸收剂和润滑剂的组合物，其中，填料为纳米碳酸钙，阻燃剂为三氧化二锑，稳定剂为抗氧剂双酚A，紫外线吸收剂为三嗪-5，润滑剂为硬脂酸和石蜡的组合物。
[0013]进一步，所述耐磨层中的填料的含量为35-160份，阻燃剂的含量为3-20份，稳定剂的含量为0.3-2.8份，紫 外线吸收剂的含量为0.1-1份，润滑剂的含量为1-3份。
[0014]进一步，所述阻尼层中的填加剂为填料、阻燃剂、增塑剂、稳定剂、紫外线吸收剂和润滑剂的组合物，其中，填料为纳米碳酸钙和硫酸钡的组合物，阻燃剂为三氧化二锑，增塑齐?为邻苯二甲酸酯类，稳定剂为抗氧剂双酚A，紫外线吸收剂为三嗪-5，润滑剂为硬脂酸和石蜡的组合物。
[0015]进一步，所述阻尼层中填料的含量为100-230份，阻燃剂的含量为3-15份，增塑剂的含量为15-45份，稳定剂的含量为1-4份，紫外线吸收剂的含量为0.1-1份，润滑剂的含量为1_3份。
[0016]进一步，所述发泡层中的填加剂为填料、阻燃剂、增塑剂、稳定剂、发泡剂、紫外线吸收剂和润滑剂的组合物，其中，填料为纳米碳酸钙，阻燃剂为三氧化二锑，增塑剂为邻苯二甲酸酯类，稳定剂为抗氧剂双酚A，发泡剂为发泡剂AC，紫外线吸收剂为三嗪_5，润滑剂为硬脂酸和石蜡的组合物。
[0017]进一步，所述发泡层中的填料的含量为25-55份，阻燃剂的含量为3-15份，增塑剂的含量为3-20份，稳定剂的含量为1-4份，发泡剂的含量为3-15份，紫外线吸收剂的含量为0.1-1份，润滑剂的含量为1-2份。
[0018]进一步，所述纤维层为热塑性聚酯层。
[0019]进一步,所述耐磨层的厚度在1-1.5 mm。
[0020]进一步，所述纤维层的厚度约为0.1-0.3 mm。
[0021]进一步，所述阻尼层的厚度约为3_5mm。
[0022]进一步,所述发泡层的厚度4-6 mm。
[0023]本发明的另一个技术方案是:
[0024]一种高速列车用隔音吸声材料的制造方法，包括如下步骤:
[0025]将耐磨层、纤维层、阻尼层及发泡层分别加工成片材；
[0026]在各层材料表面涂覆一层I父粘剂；
[0027]通过热压将各层逐层粘合，最终形成四层复合层材料。
[0028]综上内容，本发明所述的一种高速列车用隔音吸声材料及制造方法，将隔音材和吸声材复合而成，兼具隔声性能、吸声性能、保温性能等性能，隔音吸声复合材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，可应用于高速列车的车体内表面，起隔声，吸声和保温作用，如侧墙、地板隔音、隔热用等。该材料还具有易加工成形，耐踩踏，对环境污染小的特点，而且几种材料复合在一起，提高了材料的装配效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是本发明结构示意图；
[0030]图2是本发明复合材的吸声系数随频率的变化曲线；
[0031]图3是本发明复合材的隔声量随频率的变化曲线；
[0032]图4是本发明复合材阻尼性能随温度的变化曲线。
[0033]如图1至图4所示，耐磨层1，纤维层2，阻尼层3，发泡层4。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述:
[0035]如图1所示，本发明所述的高速列车用隔音吸声材料，由耐磨层1、纤维层2、阻尼层3及发泡层4复合而成，纤维层2作为耐磨层I的基布层，纤维层2和阻尼层3粘结在耐磨层I及发泡层4的中间，纤维层2粘结在耐磨层I及阻尼层3的中间。[0036]耐磨层1、阻尼层3及发泡层4的材料为PVC(聚氯乙烯)，为了使材料达到优良的性能，在主材料PVC中再填加有填加剂，是PVC和填加剂的组合物，纤维层2为热塑性聚酯层。耐磨层1、阻尼层3及发泡层4的材料中，PVC的重量占总重量的80%-95%，优选85%_90%。
[0037]其中，第一层的耐磨层I的主要成分为PVC，且优选使用聚合度为300的超低聚合度的PVC，耐磨层I的厚度在1-1.5 mm之间，密度0.5-1.2g/cm3，邵波尔磨耗(辊筒磨耗)载荷是5N。耐磨层I的填加剂为填料、阻燃剂、稳定剂、紫外线吸收剂和润滑剂的组合物，各组份的成份和含量如下:
[0038]填料:填料不仅仅影响这个配方体系的加工性能和材料的强度，也对材料的声学性能有重要影响，在选择填料时，根据材料的使用的环境和需要处理的噪声频率范围来确定，填料的种类和用量。本实施例优选用纳米碳酸钙，含量占35-160份，优选50份-150份。
[0039]阻燃剂:高速列车上的复合材料产品应该具有良好的阻燃性能，由于基材为聚氯乙烯，根据聚氯乙烯的阻燃剂选择要求和材料对阻燃性的要求，既要考虑阻燃性能，又要考虑材料的环保性能，本实施例优选用三氧化二锑，含量占3-20份，优选5份-15份。
[0040]稳定剂:考虑到高速列车使用材料的环保要求较高，选用不含铅的钙锌复合类热稳定剂，本实施例优选用抗氧剂双酚A，含量占0.3-2.8份，优选0.5份-2.5份。
[0041]紫外线吸收剂:本实施例优选用三嗪_5，含量占0.1-1份，优选0.1-0.8份。
[0042]润滑剂:本实施例优选用硬脂酸和石蜡的组合物，总份数为1-3份。
[0043]耐磨层I具有凹凸表面，即采用皱纹形状的凹凸表面，耐磨层I的主要作用是保护作用，增强材料耐磨性；同时，同时有一定的隔声作用，其表面凹凸机理在声学性能方面具有一定的优势，与平面材料相比，它对声音能形成不同角度的折射，从而增加噪声传播过程中的声衰减，减弱噪音传递。
[0044]第二层的纤维层2的成分为聚对苯二甲酸丁二醇酯，厚度约为0.1-0.3 mm，该层的主要作用应该是保护层的基布，主要是增强表层材料的作用，同时方便表层的成型。
[0045]第二层的阻尼层3是高密度层，阻尼层3的主要成分为PVC，优选聚合度为1200的PVC,阻尼层3的厚度约为3-5mm。阻尼层3中的填加剂为填料、阻燃剂、增塑剂、稳定剂、紫外线吸收剂和润滑剂的组合物，各组份的成份和含量如下:
[0046]填料选用纳米碳酸钙和硫酸钡的组合物，其中，纳米碳酸钙20份-60份，硫酸钡80-170 份；
[0047]阻燃剂选用三氧化二锑，3-15份，优选5份-10份；
[0048]增塑剂选用邻苯二甲酸酯类，15-45份，优选15-35份；
[0049]稳定剂选用抗氧剂双酹A, 1-4份，优选1.5份-3.5份；
[0050]紫外线吸收剂选用三嗪-5，0.1-1份，优选0.1-0.8份；
[0051]润滑剂选用硬脂酸和石蜡的组合物，总份数为I份-3份。
[0052]阻尼层3的主要作用是提供阻尼减震和隔声作用。
[0053]第四层的发泡层4的主要成分为PVC，优选聚合度为600的PVC，发泡层4的厚度4-6 mm，发泡层4中的填加剂为填料、阻燃剂、增塑剂、稳定剂、发泡剂、紫外线吸收剂和润滑剂的组合物，各组份的成份和含量如下:
[0054]填料选用纳米碳酸钙，25-55份，优选30份-50份；
[0055]阻燃剂选用三氧化二锑，3-15份，优选5份-10份；[0056]增塑剂选用邻苯二甲酸酯类，3-20份，优选5-15份；
[0057]稳定剂选用抗氧剂双酚A，1-4份，优选1.5份-3.5份；
[0058]发泡剂选用发泡剂AC，3-15份，优选5-12份；
[0059]紫外线吸收剂选用三嗪-5，0.1-1份，优选0.1-0.8份；
[0060]润滑剂选用硬脂酸和石蜡的组合物，总份数为1份-2份。
[0061]发泡层4采用闭孔结构，主要起到吸声隔热的作用。
[0062]该复合材料，具有易加工成形，耐踩踏，对环境污染小的特点，较适合于侧墙、地板隔音、隔热用。
[0063]以上述优选值的各组份含量做成样本，对其进行吸声、隔声音、阻尼、保温、磨耗及阻燃性等指标在不同温度条件(常温、常温环境、低温环境、交变湿热)下进行了实验，其在吸声、隔声及阻尼性方面的优良性能可从图2、图3和图4可见，该复合材料在3000Hz~6400Hz频域范围内吸声性能最好，隔声量在7dB~21dB，在阻尼性能方面，复合材料的损耗因子在20°C~40°C范围内出现峰值，达到0.37，复合材料的阻尼性能较高。在隔热保温性能方面，该复合材料的导热系数一般在0.04W m-1 K-1左右,基本低于0.05 ff/(m.Κ),属于高效保温材料。另外，该材料的磨耗性能方面，磨耗质量平均值都在190-195mg之间。在阻燃性方面，该复合材料的氧指数为30%，目前动车组上使用的高分子材料吸声保温材料的氧指数(数据为21%-36%之间)，数据处于目前动车组上使用的吸声保温材料的数值之间。经实验验证，该复合材料具有隔声、吸声、保温、阻燃、耐磨等性能，在性能上互相取长补短，产生协同效应，可应用于高速列车的车体内表面，起隔声，吸声和保温作用。
[0064]上述隔音吸声材料的制造方法，包括如下步骤:
[0065]1、各层成型，将耐磨层、纤维层、阻尼层及发泡层分别加工成片材:
[0066]将耐磨层、纤维层、阻尼层，通过塑化分散搅拌，挤出，压延和收卷过程加工成卷材。
[0067]将发泡层，通过塑化分散搅拌，挤出，压延，加热发泡和收卷过程加工成发泡卷。
[0068]2、将四层复合成型:
[0069]首先，将耐磨层、纤维层、阻尼层的三层片状材料的复合，即在各层材料表面涂覆一层胶黏剂，再通过热压粘合的方式复合成型。具体的，在第一层耐磨层挤出成型的同时，将第二层纤维层与第一层耐磨层一起通过热压辊，热压成型即可，再与第三层阻尼层进行刷胶加热热压粘合，做成三层复合层，
[0070]然后，将上述三层复合层和第四层发泡层进行刷胶，加热热压捏合，最终做成四层复合层材料。
[0071]如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种高速列车用隔音吸声材料，其特征在于:由耐磨层、纤维层、阻尼层及发泡层复合而成，所述纤维层作为所述耐磨层基布层，所述纤维层和阻尼层粘结在所述耐磨层及发泡层的中间，所述纤维层粘结在所述耐磨层及阻尼层的中间。
2.根据权利要求1所述的高速列车用隔音吸声材料，其特征在于:所述耐磨层具有凹凸表面。
3.根据权利要求2所述的高速列车用隔音吸声材料，其特征在于:所述耐磨层的凹凸表面为皱纹形状。
4.根据权利要求1所述的高速列车用隔音吸声材料，其特征在于:所述耐磨层、阻尼层及发泡层的材料为PVC及填加剂的组合物。
5.根据权利要求4所述的高速列车用隔音吸声材料，其特征在于:所述耐磨层、阻尼层及发泡层的材料中，所述PVC的重量比为80%-95%。
6.根据权利要求5所述的高速列车用隔音吸声材料，其特征在于:所述耐磨层、阻尼层及发泡层的材料中，所述PVC的重量比优选为85%-90%。
7.根据权利要求4所述的高速列车用隔音吸声材料，其特征在于:所述耐磨层、阻尼层及发泡层中的填加剂包括填料、阻燃剂、稳定剂、紫外线吸收剂、润滑剂、增塑剂或发泡剂中的一种或几种的组合物。
8.根据权利要求7所述的高速列车用隔音吸声材料，其特征在于:所述耐磨层中的填加剂为填料、阻燃剂、稳定剂、紫外线吸收剂和润滑剂的组合物，其中，填料为纳米碳酸钙，阻燃剂为三氧化二锑，稳定剂为抗氧剂双酚A，紫外线吸收剂为三嗪-5，润滑剂为硬脂酸和石蜡的组合物。
9.根据权利要求8所述的`高速列车用隔音吸声材料，其特征在于:所述耐磨层中的填料的含量为35-160份，阻燃剂的含量为3-20份，稳定剂的含量为0.3-2.8份，紫外线吸收剂的含量为0.1-1份，润滑剂的含量为1-3份。
10.根据权利要求7所述的高速列车用隔音吸声材料，其特征在于:所述阻尼层中的填加剂为填料、阻燃剂、增塑剂、稳定剂、紫外线吸收剂和润滑剂的组合物，其中，填料为纳米碳酸钙和硫酸钡的组合物，阻燃剂为三氧化二锑，增塑剂为邻苯二甲酸酯类，稳定剂为抗氧剂双酚A，紫外线吸收剂为三嗪_5，润滑剂为硬脂酸和石蜡的组合物。
11.根据权利要求10所述的高速列车用隔音吸声材料，其特征在于:所述阻尼层中填料的含量为100-230份，阻燃剂的含量为3-15份，增塑剂的含量为15-45份，稳定剂的含量为1-4份，紫外线吸收剂的含量为0.1-1份，润滑剂的含量为1-3份。
12.根据权利要求7所述的高速列车用隔音吸声材料，其特征在于:所述发泡层中的填加剂为填料、阻燃剂、增塑剂、稳定剂、发泡剂、紫外线吸收剂和润滑剂的组合物，其中，填料为纳米碳酸钙，阻燃剂为三氧化二锑，增塑剂为邻苯二甲酸酯类，稳定剂为抗氧剂双酚Α，发泡剂为发泡剂AC，紫外线吸收剂为三嗪_5，润滑剂为硬脂酸和石蜡的组合物。
13.根据权利要求12所述的高速列车用隔音吸声材料，其特征在于:所述发泡层中的填料的含量为25-55份，阻燃剂的含量为3-15份，增塑剂的含量为3-20份，稳定剂的含量为1-4份，发泡剂的含量为3-15份，紫外线吸收剂的含量为0.1-1份，润滑剂的含量为1-2份。
14.根据权利要求1所述的高速列车用隔音吸声材料，其特征在于:所述纤维层为热塑性聚酯层。
15.根据权利要求1所述的高速列车用隔音吸声材料，其特征在于:所述耐磨层的厚度在 1-1.5 mm η
16.根据权利要求1所述的高速列车用隔音吸声材料，其特征在于:所述纤维层的厚度约为 0.1-0.3 mm η
17.根据权利要求1所述的高速列车用隔音吸声材料，其特征在于:所述阻尼层的厚度约为3_5mm。
18.根据权利要求1所述的高速列车用隔音吸声材料，其特征在于:所述发泡层的厚度4-6 mmη
19.一种如权利要求1-18任一项所述的高速列车用隔音吸声材料的制造方法，其特征在于，包括如下步骤: 将耐磨层、纤维层、阻尼层及发泡层分别加工成片材； 在各层材料表面涂覆一层胶粘剂； 通过热压将各层逐层粘合`，最终形成四层复合层材料。
【文档编号】C08L27/06GK103863342SQ201210529025
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月8日 优先权日:2012年12月8日
【发明者】郭小峰, 谭亮红, 崔巍, 徐波, 王冰松, 刘伟, 魏小娟, 张克姝, 刘银生, 孔令明, 刘志勇, 于子寿, 郭礼建, 贾玉山, 窦同强, 陈郁, 李福正, 梁君海 申请人:南车青岛四方机车车辆股份有限公司