关于顶衬材料结构与顶衬吸声性能关系的研究

摘 要：顶衬是整车上重要的声学部件，顶衬吸声性能的好坏直接影响到人员对车辆的主观评价。流阻系数作为顶衬吸声参数的一个重要指标，流阻系数的大小直接反映顶衬的吸声性能。文章通过对顶衬各层材料流阻系数的试验研究，寻找出吸声性能最佳的顶衬材料结构。

关键词：顶衬；吸声性能；流阻系数；防污膜

中图分类号：U462 文献标识码：B 文章编号：1671-7988（2018）21-248-03

The Research of The Relationship Between Headliner Material Structure And

Sound Absorption

Chen Zhijian， Li Yan， Wang Xuchu

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

Abstract： 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.

Keywords： Headliner； Sound Absorption； Flow resistance coefficient； Antipollution Film

CLC NO.： U462 Document Code： B Article ID： 1671-7988（2018）21-248-03

引言

随着汽车行业的不断向前发展，客户对整车NVH性能的要求也越来越高，对汽车驾驶室内的噪声环境进行优化显得尤其重要。噪声控制的主要方法是隔音和吸音，而这其中起到核心作用的是声学材料的选择。

顶衬作为乘员舱内最大的声学部件，主要作用是提高车内的装饰性，同时可以提高与车外的隔热效果；降低车内噪声，提升整车NVH性能，提高乘员乘坐的舒适性和安全性[1]。顶衬材料选择的质量直接决定了整个乘员舱内的声学质量。流阻系数作为声学参数的一个重要指标，流阻系数的大小可以直观反映顶衬材料的透气性和吸音性，也决定着能否充分发挥顶衬材料潜能。

本文主要综述了汽车用顶衬三明治结构与流阻系数的关系，通过总成级和材料级流阻系数实验及数据分析，以流阻系数为突破口，总结出最理想的顶衬材料结构，为今后汽车顶衬材质及结构的选择提供指导。

1 实验材料选择

为了验证顶衬三明治结构与顶衬流阻系数的关系，本文采用了市面上常用顶衬三明治结构进行试验，材料厚度为8.5mm。其中面料加背泡层厚度为3mm，PU玻纤板的厚度为5mm，防污膜厚度为0.5mm。其中防污膜的主要成分为PE+PP+PE材质。因现在顶衬的面料和PU玻纤板工艺已经趋于成熟，本次主要考究顶衬材料结构分布对流阻系数的影响。

本次实验采用了市面上最为常见的两种材料作为实验标本，一种是防污膜在面料层与PU玻纤板之间，一种是防污膜在PU玻纤板背面。在相同的实验条件下，分别采用相同的实验设备进行试验。实验测量的流阻为流速在0.5mm/s时的流阻。

2 实验过程

2.1 顶衬片材流阻系数试验

将两种不同顶衬材料结构的顶衬在相同的实验条件下，通过实验可以看出在理想条件下，第一种顶衬的流阻系数为10732 Pa.s/m ，第二种顶衬的流阻系数为9116Pa.s/m。从试验结果可以看出两种材料结构的顶衬流阻系数相当，相差在10%以内。

在两种材料结构顶衬流阻系数相当的前提下，接下来分别对顶衬各层材质进行流阻系数测试，找出对流阻系数贡献最大的组分，并根据试验结果找出最佳的顶衬材料结构。

2.2 面料及背泡层流阻系数试验

通过对面料及背泡层的流阻系数试验可以看出面料及背泡层对流阻系数的贡献值在16%，不是影响流阻系数的主要因素。

2.3 PU玻纤板流阻系数试验

接下来对PU玻纤板进行流阻系数的测试。

从试验结果可以看出PU玻纤板对顶衬流阻系数的贡献在24%左右，不是影响流阻系数的关键要素。

2.4 防污膜流阻系数试验

接下来对防污膜进行流阻系数的测试，采用与上面相同的实验方法进行试验。

通过以上三组试验可以看出，对顶襯流阻系数贡献最大的为防污膜，大约占到64%。

顶衬采用的防污膜的材质为PE膜+PP膜+PE膜，该膜的主要作用为增加顶衬本体的刚性，防止透胶及杂质渗透。

既然以上三组试验已经明确了顶衬流阻系数的最大影响材质，接下来就该材质在顶衬中的分布结构对顶衬吸音性进行探究。基于前期对顶衬材质的研究，顶衬在整车声学中主要发挥吸声作用，面料及背泡层、PU玻纤板为主要的吸声材质。

汽车上顶衬的安装位置是在汽车顶部，背面对应着顶盖钣金，而钣金本身具有很强的隔音能力，这些特点决定了顶衬起到的吸音功能只能是当声音从顶棚的A面射进去的时候。所以在研究顶衬吸音性的时候就只能计算A面的吸音效果，而不能采用两面吸音法；即只考虑顶衬吸收车内的噪音[2]。

2.5 两种材料结构顶衬吸声性能试验

从试验结果可以看出两种材料结构顶衬的声学曲线差异。第一种结构材料的顶衬因为防污膜的布置在面料层与PU玻纤板之间，对低频段噪音的抵御能力较弱，导致PU玻纤板无法起到吸声作用。而第二种材料结构，防污层在PU玻纤板的背面，对噪音有一定的抑制作用，可以充分发挥面料背泡层及PU玻纤板的吸声性能。

3 实验结论

通过一系列的实验数据对比，顶衬的流阻系数与顶衬材料结构有着密切关联，材料结构直接影响着顶衬的吸声性能。当防污膜布置在顶衬背面时，顶衬的吸声性能，尤其是低频段明显优于防污膜布置在面料层和PU玻纤板层之间，且将防污膜布置在顶衬背面能够充分发挥顶衬的所有材料的吸声性能，是一种理想的材料结构。

参考文献

[1] 余斌.汽车顶棚设计与生产工艺研究[J].科技经济信息化，2017（24）.

[2] 谭柳娜.长安福特B型车内饰件声学性能研究.南京理工大学， 2010.