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视频71688彩票:微米级超细纤维在内饰系统的应用前景广阔

发稿时间:2021-08-17 10:11:00 来源:巨华彩票官网 中国青年网

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  近年来,中国消费者越来越重视汽车驾乘的舒适度。2020年J.D.Power发布的《中国新能源汽车体验研究报告》显示,车内异味和噪声两个问题分别跃居汽车行业前20个问题的第一位和第二位。无论是新能源乘用车,还是传统动力汽车,这两大问题都是车主抱怨的主要问题。

典型汽车声学包部件分布图

  车内的声学包部件对车内空气质量和噪声有至关重要的影响。作为吸声介质,纤维类非织造材料具有多孔、柔软、轻质、吸收频率范围广、吸声性能优异和来源广泛等特点,在汽车声学包部件领域得到广泛应用。车用非织造材料中常用纤维种类为合成纤维和回收废纺棉。纤维一般较粗,其声学性能一般,主要用在主地毯、行李箱饰板等部位。回收废纺棉为多种纤维的混合物,纤维直径范围分布宽,常被作为垫块,起装配支撑和吸声、隔声作用。纤维越细,吸声性能越好。微米级超细纤维可提供更优的声学性能。

  回收废纺棉中高占比的棉纤维易滋生霉菌,且生产和回收过程中混入油剂、染料、脏污。

  超细纤维原材料来源纯净,避免染料和分散剂、添加剂等化学助剂的VOC问题。因此,将超细纤维应用在汽车声学包材料中,相比当前广泛使用的回收废纺棉,前者具有更优的气味和声学性能,为解决车内异味和噪声大的问题提供了方案。

  车内声学包部件NVH和VOC性能的影响因素

  汽车声学包是指与汽车NVH性能相关的各类吸声、隔声、减振和密封相关部件的总称。汽车软内饰是声学包的重要组成部分,主要起到吸声和隔声的作用。

  声学包部件的NVH性能一般受零件设计、原材料性能和铺层结构影响,而且要结合整车的声学指标进行开发。

  在设计上,内饰产品需要较大的覆盖率和厚度来实现较高的吸声或隔声性能,与周边环境部件配合时留有足够的搭接量和干涉量,有利于NVH性能;应当让隔音垫覆盖尽可能多的区域;隔音垫厚度尽可厚且分布均匀。

  内饰原材料主要分为多孔材料和密实材料。多孔材料有纤维类和发泡类。其中,纤维类材料应用更广,可调整空间更大。两类材料可灵活组合成不同结构,结构的性能由各层的顺序、厚度、材料参数等决定。车内VOC浓度是衡量车内空气质量的重要指标。车内VOC的散发量主要与汽车内饰件有关,包括顶棚、地毯隔音垫、前围隔音垫、行李箱饰件、仪表板、座椅和脚垫等部件。内饰产品的VOC性能主要受材料、工艺、后处理、仓储等方面的影响。

  汽车声学包材料主要分为PET纤维、PU发泡、塑料、皮革和橡胶等几大类。

  PET纤维原料中的瓶片料、再生料和泡泡料为回收料,来源不稳定,VOC性能较差。对于牛仔棉类产品,棉毡中回收牛仔棉纤维存在较为刺鼻的染料味,进而造成总成部件气味刺鼻的问题。

  后处理能有效改善地毯的VOC性能。大部分零部件的VOC含量在下线7天内衰减速率较快,7天后衰减速率变缓,有条件的情况下尽可能延长零部件存放时间,可有效改善零部件VOC性能。

  主地毯是车内的重要部件,由表层毯面和下层的隔声垫组成,毯面+纤维毡+双阻抗棉毡为最常见结构。当前,市场上广泛应用的地毯材料在VOC性能方面还仍有较大的改善空间。

  超细纤维在汽车声学包的应用研究

  近年来对纤维类多孔材料的声学性能研究主要集中在非织造布的总表面积、纤维直径、纤维截面、特殊制造工艺、填充密度和厚度等方面。

  业界研究成果表明,超细纤维非织造材料具有很好的吸声性能。

  直径18微米至45微米的木棉纤维是一种天然的微米超细纤维,其高中空率(中空率高达80%~90%)难以人工复制。该结构具有良好的声学阻尼性能,是可被应用在汽车声学部件上的轻质环保型吸声材料。研究成果表明,木棉纤维的气孔直径、孔隙率和背部空腔对研究频段的吸声系数影响较大,采用双层结构的铺层材料能够显著提升吸声性能。

  超细纤维替代回收废纺棉应用在汽车声学包材料成为未来趋势。

  随着汽车电动化发展,超细纤维毡材料的应用前景广阔。当前,超细纤维已经开始被应用在一些中高端车型的声学包部件上,主要应用部位有主地毯隔音垫、内前围隔音垫、中通道隔音垫、备胎舱隔音垫以及贴棉垫块等声学包部件。宁波拓普集团股份有限公司的杨杉苗等人在专利(专利号202010127916.9)中采用超细的、低VOC的PET纤维,开发了多层复合结构的超细纤维隔音垫材料方案,该材料同时具有低气味、低VOC和优异的吸声、隔声特性以及质轻等优点。

  多层复合的汽车声学包部件主要起到隔声的作用。超细复合毡相比牛仔棉复合毡的隔声更高。

  VOC测试结果显示,超细纤维毡与牛仔棉毡对比,两者VOC性能相当,两者VOC问题主要体现在起粘合、成型作用的低熔点纤维生产后处理中乙醛残留量的批次稳定性。

  综上所述,超细纤维应用在汽车内饰件中,相比已经广泛使用的牛仔棉,声学性能更优,同时也具有较好的VOC性能和优异的气味性,其应用在车内声学包部件,可提升车内驾乘人员的感官舒适度。

  超细纤维声学包部件市场需求与前景分析

  声学包部件市场需求主要来自整车企业配套。

  在乘用车配套市场上,按市场平均水平来估算,声学包部件的单车价值在2500元左右。

  在政策驱动下,随着新能源汽车逐步被认可,中国汽车市场将迎来未来十年的二次增长期。

  声学包部件制造企业奋力抢占市场,将进一步加大市场竞争强度。同时,为了降低研发成本、提高新车型研发速度,整车企业逐渐放弃传统的分散供货模式,即声学包部件供应模式从多家供应商分散供货模式向单一供应商集成供货模式转变。这将要求零部件企业承担更多设计、研发任务,需具备整车声学包的集成与设计开发能力。未来,具备模块化配套供货能力及全球同步研发与系统集成设计能力的零部件企业无疑具有更大的竞争优势;没有建立此类能力的企业将受到严峻挑战。

  消费者对驾乘舒适度的诉求越来越高,将促使汽车企业严格管控车内空气质量和车内噪声。这将是汽车声学包部件相关供应链企业面临的新机遇和新挑战。集中资金投入基础研发、大力攻关VOC和NVH难题的技术型零部件企业未来可以获得更高的行业地位。

  国际上大型声学包零部件企业有瑞士欧拓、德国博格斯、德国佩尔泽等,国内知名大型声学包零部件企业有拓普集团、无锡吉兴、上海申达、烟台正海等。其中,拓普集团是中国汽车NVH部件行业龙头企业,从创立37年以来一直从事汽车NVH部件研发与制造,投入了大量费用开展技术和材料创新,练就了以技术创新求生存的企业文化,具备模块化配套供货、全球同步研发与系统集成设计能力。此类企业将有更大机会从全球市场竞争中胜出。

  总之,随着汽车电动化发展,汽车行业对声学包材料轻量化、环保和静音特性的要求越来越高。这将是汽车行业面临的新机遇和新挑战,也将引导内饰零部件供应商和原材料供应商加大研发投入,开发出轻质、低VOC和优异NVH性能的声学包部件和材料。

  (图片由本文作者提供,作者上官文斌系华南理工大学机械与汽车工程学院教授)

责任编辑:张丽艳
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