關于頂襯材料結構與頂襯吸聲性能關系的研究

陳之健，李艷，王旭初

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關于頂襯材料結構與頂襯吸聲性能關系的研究

陳之健，李艷，王旭初

（北京汽車股份有限公司汽車工程研究院，北京 101300）

頂襯是整車上重要的聲學部件，頂襯吸聲性能的好壞直接影響到人員對車輛的主觀評價。流阻系數作為頂襯吸聲參數的一個重要指標，流阻系數的大小直接反映頂襯的吸聲性能。文章通過對頂襯各層材料流阻系數的試驗研究，尋找出吸聲性能最佳的頂襯材料結構。

頂襯；吸聲性能；流阻系數；防污膜

引言

隨著汽車行業的不斷向前發展，客戶對整車NVH性能的要求也越來越高，對汽車駕駛室內的噪聲環境進行優化顯得尤其重要。噪聲控制的主要方法是隔音和吸音，而這其中起到核心作用的是聲學材料的選擇。

頂襯作為乘員艙內最大的聲學部件，主要作用是提高車內的裝飾性，同時可以提高與車外的隔熱效果；降低車內噪聲，提升整車NVH性能，提高乘員乘坐的舒適性和安全性[1]。頂襯材料選擇的質量直接決定了整個乘員艙內的聲學質量。流阻系數作為聲學參數的一個重要指標，流阻系數的大小可以直觀反映頂襯材料的透氣性和吸音性，也決定著能否充分發揮頂襯材料潛能。

本文主要綜述了汽車用頂襯三明治結構與流阻系數的關系，通過總成級和材料級流阻系數實驗及數據分析，以流阻系數為突破口，總結出最理想的頂襯材料結構，為今后汽車頂襯材質及結構的選擇提供指導。

1 實驗材料選擇

為了驗證頂襯三明治結構與頂襯流阻系數的關系，本文采用了市面上常用頂襯三明治結構進行試驗，材料厚度為8.5mm。其中面料加背泡層厚度為3mm，PU玻纖板的厚度為5mm，防污膜厚度為0.5mm。其中防污膜的主要成分為PE+PP+PE材質。因現在頂襯的面料和PU玻纖板工藝已經趨于成熟，本次主要考究頂襯材料結構分布對流阻系數的影響。

本次實驗采用了市面上最為常見的兩種材料作為實驗標本，一種是防污膜在面料層與PU玻纖板之間，一種是防污膜在PU玻纖板背面。在相同的實驗條件下，分別采用相同的實驗設備進行試驗。實驗測量的流阻為流速在0.5mm/s時的流阻。

圖1 頂襯材料示意

2 實驗過程

2.1 頂襯片材流阻系數試驗

將兩種不同頂襯材料結構的頂襯在相同的實驗條件下，通過實驗可以看出在理想條件下，第一種頂襯的流阻系數為10732 Pa.s/m ，第二種頂襯的流阻系數為9116Pa.s/m。從試驗結果可以看出兩種材料結構的頂襯流阻系數相當，相差在10%以內。

圖2 頂襯片材流阻系數試驗照片

圖3 頂襯片材流阻系數試驗結果

在兩種材料結構頂襯流阻系數相當的前提下，接下來分別對頂襯各層材質進行流阻系數測試，找出對流阻系數貢獻最大的組分，并根據試驗結果找出最佳的頂襯材料結構。

2.2 面料及背泡層流阻系數試驗

圖4 面料及背泡層流阻系數測試照片

通過對面料及背泡層的流阻系數試驗可以看出面料及背泡層對流阻系數的貢獻值在16%，不是影響流阻系數的主要因素。

圖5 面料及背泡層流阻系數試驗結果

2.3 PU玻纖板流阻系數試驗

接下來對PU玻纖板進行流阻系數的測試。

圖6 PU玻纖板流阻系數試驗照片

從試驗結果可以看出PU玻纖板對頂襯流阻系數的貢獻在24%左右，不是影響流阻系數的關鍵要素。

2.4 防污膜流阻系數試驗

接下來對防污膜進行流阻系數的測試，采用與上面相同的實驗方法進行試驗。

圖8 防污膜流阻系數試驗照片

通過以上三組試驗可以看出，對頂襯流阻系數貢獻最大的為防污膜，大約占到64%。

頂襯采用的防污膜的材質為PE膜+PP膜+PE膜，該膜的主要作用為增加頂襯本體的剛性，防止透膠及雜質滲透。

既然以上三組試驗已經明確了頂襯流阻系數的最大影響材質，接下來就該材質在頂襯中的分布結構對頂襯吸音性進行探究。基于前期對頂襯材質的研究，頂襯在整車聲學中主要發揮吸聲作用，面料及背泡層、PU玻纖板為主要的吸聲材質。

圖9 水刺無紡布+防污膜流阻系數試驗結果

汽車上頂襯的安裝位置是在汽車頂部，背面對應著頂蓋鈑金，而鈑金本身具有很強的隔音能力，這些特點決定了頂襯起到的吸音功能只能是當聲音從頂棚的A面射進去的時候。所以在研究頂襯吸音性的時候就只能計算A面的吸音效果，而不能采用兩面吸音法；即只考慮頂襯吸收車內的噪音[2]。

2.5 兩種材料結構頂襯吸聲性能試驗

從試驗結果可以看出兩種材料結構頂襯的聲學曲線差異。第一種結構材料的頂襯因為防污膜的布置在面料層與PU玻纖板之間，對低頻段噪音的抵御能力較弱，導致PU玻纖板無法起到吸聲作用。而第二種材料結構，防污層在PU玻纖板的背面，對噪音有一定的抑制作用，可以充分發揮面料背泡層及PU玻纖板的吸聲性能。

圖10 兩種結構頂襯材料結構吸聲性能曲線對照

3 實驗結論

通過一系列的實驗數據對比，頂襯的流阻系數與頂襯材料結構有著密切關聯，材料結構直接影響著頂襯的吸聲性能。當防污膜布置在頂襯背面時，頂襯的吸聲性能，尤其是低頻段明顯優于防污膜布置在面料層和PU玻纖板層之間，且將防污膜布置在頂襯背面能夠充分發揮頂襯的所有材料的吸聲性能，是一種理想的材料結構。

[1] 余斌.汽車頂棚設計與生產工藝研究[J].科技經濟信息化,2017(24).

[2] 譚柳娜.長安福特B型車內飾件聲學性能研究.南京理工大學, 2010.

The Research of The Relationship Between Headliner Material Structure AndSound Absorption

Chen Zhijian, Li Yan, Wang Xuchu

( Beijing Automotive Technology Center, BAIC MOTOR Co., Ltd, Beijing 101300 )

As the most important sound absorption part,the automobile’s subjective evaluation of Consumer depdend on the performance of headliner’s sound absorption capability.Flow resistance coefficient as the most important index of the headliner’s sound absorption.We want to find out the best structure of headliner,depend on the research of material structure’s flow resistance coefficient level.

Headliner; Sound Absorption; Flow resistance coefficient; Antipollution Film

U462

B

1671-7988(2018)21-248-03

U462

B

1671-7988(2018)21-248-03

陳之健，男，碩士，現工作于北京汽車股份有限公司汽車研究院，任職內飾工程師。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.085