一种具有阻燃和吸声功能的三层复合材料的制作方法

一种具有阻燃和吸声功能的三层复合材料的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有阻燃和吸声功能的三层复合材料，包括外层的两层多孔保温材料层和中间的一层硬质阻尼隔声材料层的三层复合结构，且所述的多孔保温材料层为开孔型多孔保温材料。本发明在提高声学性能的同时保证材料的阻燃、隔热等环保要求，并可以根据车厢壁板不同部位噪声频谱特性、材料厚度空间及使用要求进行声学优化设计。该方案为不同厚度的多孔材料和硬质阻尼材料的优化组合，从而综合利用了多孔性吸声隔热材料和粘弹性阻尼材料的不同功能，新型复合材料满足以下性能：(1)吸声性能，400-8000Hz范围内的平均吸声系数0.8以上；（2）防火阻燃，达到DIN?5510标准第2部分的S4，ST2，SR2级；（3）轻量，环保，无污染；（4）兼顾绝热、隔声减振等功能。
【专利说明】一种具有阻燃和吸声功能的三层复合材料
【技术领域】
[0001]本发明涉及吸声材料的结构，特别涉及一种具有阻燃和吸声功能的三层复合材料，可直接应用于交通领域或其它有环保要求的强噪声环境，尤其适用于高速列车车厢和汽车车内。如该多功能复合材料可以面向高速列车车厢壁板间使用，在提高声学性能的同时保证材料的阻燃等环保要求，并根据车厢壁板不同部位噪声频谱特性、材料厚度空间及使用要求进行声学优化设计。
【背景技术】
[0002]汽车或列车作为载有大量人员的封闭空间，其所用材料必须具有较好的防火、阻燃性能。复合材料的每层成分均按照德标DIN 54837:2007 (轨道车辆用材料、小型部件和组合部件的测试-用气体燃烧器测定燃烧特性)的要求测定样品的燃烧性能，根据DIN5510-2:2009(轨道车辆防火保护第2部分:材料及部件的燃烧特性和燃烧伴生现象；分级、要求和测试方法)进行了分级和测定样品烟气毒性的有效剂量。测试结果燃烧等级均为S4级，烟雾等级均为SR2级，滴落物等级均为ST2级，均符合车体大面积使用的要求，特别是其中的隔声橡胶垫，因为现在高铁或汽车行业采用的隔声垫均只能达到S3燃烧等级(个别进口材料除外，但价格昂贵)。
[0003]同时，相比纤维类材料，复合材料具有较高的阻湿能力(湿阻因子是纤维类材料的上百上千倍)，能有效地防止结露现象以及可能引起的腐蚀风险；自身的结构也避免了纤维类材料本身的粉化、耗散问题以及由于车体始终处于振动状态而引起的材料塌陷、变形问题；安装时也无需额外的防潮铝箔，不会造成工作人员的皮肤不适，工作时无需佩戴防护面具。

【发明内容】

[0004]本发明的目的在于，提供一种一种具有阻燃和吸声功能的三层复合材料，该多功能材料选择的多孔材料除了具有阻燃和保温性能外，可以作为一种高效的吸声材料，特别是对于开孔型多孔材料具备更佳的吸声效果，优选的三聚氰胺泡棉绝热材料本身有一定的吸声性能。
[0005]为实现上述发明目的，本发明提供了一种具有阻燃和吸声功能的三层复合材料，其特征在于，包括外层的两层多孔保温材料层和中间的一层硬质阻尼隔声材料层的三层复合结构，且所述的多孔保温材料层为开孔型多孔保温材料。
[0006]作为上述技术方案的一种优选，所述的开孔型多孔保温材料的孔隙率为80%?95%。
[0007]作为上述技术方案的一种优选，所述的开孔型多孔保温材料的孔隙率为95%。
[0008]作为上述技术方案的一种优选，所述的开孔型多孔保温材料层采用三聚氰胺泡棉。
[0009]作为上述技术方案的一种优选，所述的开孔型多孔保温材料层的总厚度小于50mmo
[0010]作为上述技术方案的一种优选，所述的硬质阻尼隔声材料层为橡胶垫。
[0011]作为上述技术方案的一种优选，所述的硬质阻尼隔声材料层的厚度为0.5?5mm。
[0012]本发明的优点在于，本发明的多功能多层复合材料，在提高声学性能的同时保证材料的阻燃、隔热等环保要求，并可以根据车厢壁板不同部位噪声频谱特性、材料厚度空间及使用要求进行声学优化设计。设计方案为不同厚度的多孔材料和硬质阻尼材料的优化组合，从而综合利用了多孔性吸声隔热材料和粘弹性阻尼材料的不同功能，新型复合材料研发满足以下性能:(I)吸声性能，400-8000HZ范围内的平均吸声系数0.8以上；(2)防火阻燃，达到DIN 5510标准第2部分的S4，ST2，SR2级；(3)轻量，环保，无污染；(4)兼顾绝热、隔声减振等功能。
【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1是本发明的多功能分层复合材料用于高速列车车厢内的原理示意图；
[0014]图2是本发明三层多功能分层复合材料的组成示意图；
[0015]图3是本发明三层多功能分层复合材料的加工示意图；
[0016]图4是本发明三层多功能分层复合材料的实施例1的吸声系数混响室测试结果；
[0017]图5是本发明三层多功能分层复合材料的实施例2的吸声系数混响室测试结果。
[0018]附图标识:
[0019]1、多孔保温材料层 2、硬质阻尼隔声材料层 3、车厢外部主体结构
[0020]4、车厢内部壁板 5、车厢内部空间
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明进行进一步说明，通过下面参照附图对本发明实施例的详细描述，本发明的上述和其他特点和优点将会变得更清楚，其中:
[0022]如图1所示，是本发明多功能分层复合材料用于高速列车车厢内的示意图。
[0023]本发明的多功能分层复合材料包括:多孔保温材料层I和硬质阻尼隔声材料层2，设置于车厢外部主体结构3 (比如:铝型材)和车厢内部壁板(包括:侧壁板、天花板和地板)4之间，以消除车厢内部空间5内的噪声。
[0024]鉴于多功能分层材料在高速列车车厢内部使用环境比较复杂，视具体情况也可以使用多孔保温材料和硬质阻尼隔声材料二者的复合，两层多孔保温材料层I与硬质阻尼隔声材料层2相连接，如图2所示。
[0025]多孔材料除了具有保温绝热功能外，可以作为一种高效的吸声材料，特别是对于开孔型多孔材料具备更佳的吸声效果，如三聚氰胺泡棉绝热材料本身有一定的吸声性能。
[0026]如图3所示，以三层复合材料为例简单说明其工艺流程:先将25mm三聚氰胺泡棉、PE打孔膜和2.0mmEPDM通蒸气热压成型得到半成品，然后再和20mm三聚氰胺泡棉喷胶、贴
入
口 o
[0027]如图4和图5所示，分别是三聚氰胺泡棉和橡胶垫复合后的三层复合材料的两个实施例的吸声系数混响室测试结果。
[0028]阻燃性能:[0029]复合材料的每层成分均按照德标DIN 54837:2007 (轨道车辆用材料、小型部件和组合部件的测试-用气体燃烧器测定燃烧特性)的要求测定样品的燃烧性能，根据DIN5510-2:2009(轨道车辆防火保护第2部分:材料及部件的燃烧特性和燃烧伴生现象；分级、要求和测试方法)进行了分级和测定样品烟气毒性的有效剂量。测试结果燃烧等级均为S4级，烟雾等级均为SR2级，滴落物等级均为ST2级，均符合车体大面积使用的要求。本发明的复合材料防火阻燃，达到DIN 5510标准的S4，ST2，SR2级。
[0030]实际应用中:两层多孔材料和硬质阻尼材料的特征参数和厚度的具体设计根据材料安装使用要求以及总体声学性能设计要求，为符合上述阻燃和烟毒性能多孔材料的总厚度需要控制在50mm以内。
[0031]本发明的多功能多层复合材料，在提高声学性能的同时保证材料的阻燃、隔热等环保要求，并可以根据车厢壁板不同部位噪声频谱特性、材料厚度空间及使用要求进行声学优化设计。设计方案为不同厚度的多孔材料和硬质阻尼材料的优化组合，从而综合利用了多孔性吸声隔热材料和粘弹性阻尼材料的不同功能，新型复合材料研发满足以下性能:
(I)吸声性能，400-8000HZ范围内的平均吸声系数0.8以上；(2)防火阻燃，达到DIN 5510标准第2部分的S4，ST2，SR2级；(3)轻量，环保，无污染；(4)兼顾绝热、隔声减振等功能。
[0032]复合材料的发明改变了以往分层安装的模式，可大大提高安装、生产效率。综上所述新型复合材料具备良好的应用价值，如能在高速列车车厢内部或汽车内部上得到应用，将会有效降低目前高速列车的噪声水平，同时进一步提高列车乘客的舒适度。
[0033]在本申请中，孔隙率大的多孔材料一般情况下吸声系数比较大，即吸声效果更好。但是不是越大越好，还要综合考虑使用目的所需要吸声的频段、材料的结构尺寸(便于安装、铺设等)。
[0034]最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种具有阻燃和吸声功能的三层复合材料，其特征在于，包括外层的两层多孔保温材料层和中间的一层硬质阻尼隔声材料层的三层复合结构，且所述的多孔保温材料层为开孔型多孔保温材料。
2.根据权利要求1所述的具有阻燃和吸声功能的三层复合材料，其特征在于，所述的开孔型多孔保温材料的孔隙率为80%?95%。
3.根据权利要求2所述的具有阻燃和吸声功能的三层复合材料，其特征在于，所述的开孔型多孔保温材料的孔隙率为95%。
4.根据权利要求1所述的具有阻燃和吸声功能的三层复合材料，其特征在于，所述的开孔型多孔保温材料层采用三聚氰胺泡棉。
5.根据权利要求1所述的具有阻燃和吸声功能的三层复合材料，其特征在于，所述的开孔型多孔保温材料层的总厚度小于50_。
6.根据权利要求4或5中所述的多功能分层复合材料，其特征在于，所述的硬质阻尼隔声材料层为橡胶垫。
7.根据权利要求6所述的具有阻燃和吸声功能的三层复合材料，其特征在于，所述的硬质阻尼隔声材料层的厚度为0.5?5mm。
【文档编号】G10K11/168GK103456292SQ201210171207
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年5月29日 优先权日:2012年5月29日
【发明者】周小咏, 白国锋, 隋富生 申请人:中国科学院声学研究所