一种轨道车辆用新型轻质隔音地板及其制备方法与流程

本发明属于轨道车辆，具体涉及一种轨道车辆用新型轻质隔音地板及其制备方法。

背景技术：

1、为降低轨道车辆的密度，轨道车辆地板常用的轻质材质有铝合金型材、复合树脂和纤维等材料。但铝合金型材的隔音效果较差，为了提高隔音效果，现有技术中提供了多种隔音板材。

2、专利申请号为201910386565.0的中国发明专利申请提供了一种轨道车辆地板结构，包括车体边梁、底架横梁、内饰地板、车体地板，其车体边梁和底架横梁下表面连接车体地板，车体地板上表面连接绝缘材，绝缘材上面连接保温材，车体边梁和底架横梁上表面铺装减震垫，车体边梁和底架横梁上表面连接内饰地板，所述的内饰地板从下往上由玻璃纤维表皮、泡沫芯材、人造大理石层及镶嵌在大理石层的荧光条复合而成，其荧光条是hppl材质的标准件；其玻璃纤维表皮为1.5mm厚的酚醛玻璃纤维；泡沫芯材为7mm厚的防火轻质热固性泡沫芯材；人造大理石层厚度4.5mm；荧光条由高性能光致发光材料制成，厚度4.5mm。其所述的保温材采用玻璃纤维棉或预氧丝棉或聚酯纤维棉，厚度在20mm-50mm之间，表面包覆铝箔或黑色玻纤布。该项技术相对于现有技术隔声隔热性能得到提高，具有机械性能高、耐冲击、不易产生变形、阻燃、低烟低毒、耐化学腐蚀、耐水耐湿、低的导热系数、表面防滑、表面装饰性强、抗滚轮压痕、易清洁等特性。但是该技术根据厚度越大隔声隔热性能越好的原理，将地板夹层的总厚度设置为传统结构的4倍以上；而其中玻璃纤维棉或预氧丝棉或聚酯纤维棉的作用是保温。

3、专利号为201020292928.9 的中国实用新型专利提供了一种轨道车辆门扇内部填充材料结构，其中间带酚醛发泡的三维中空玻璃纤维增强酚醛树脂板与沥清板粘结，沥清板与另一块中间带酚醛发泡的三维中空玻璃纤维增强酚醛树脂板粘结。该技术具有承载能力大，增加了压缩强度，提高了刚度强度高；隔音、隔热和安全性能好，重量相对较轻。但是该项技术中沥青板起到隔热、隔音的作用，而沥青板会大大增加板材结构的密度，不利于实现轻质化。

4、可见，因为地板的厚度越大、采用的材质坚硬，隔音效果就越好，但是这将大大提高地板的重量或密度，无法满足轨道车辆领域对车辆组件减重的要求。

5、同时，地板在轨道车辆中使用时，会在地板表面铺设一层地板布。现有技术中铝合金型材地板或者其他内层孔洞外层强化的多层结构地板，如出现外力导致的凹坑，则需要首先将凹坑处涉及的材料全部挖取去除，然后补上胶粘剂、盖上表层盖板，最后打磨表面、用胶粘剂粘结地板布。因为其结构内部为孔洞，所以因外力导致出现凹坑时，涉及的位置会出现孔洞的挤压、变形，因此必须采取补胶甚至补料的修补措施，后要盖上盖板，再用胶粘剂粘结地板布，步骤复杂，用时长、用料多，不便于在使用中的车辆上现场修补。

6、专利申请号为201810335181.1的中国发明专利申请提供了一种轻质汽车盖板及其制备方法，其轻质汽车盖板，包括内芯和涂覆在内芯表面的涂层，所述内芯由原料制成，以原料酚100重量份为基准，所述原料组合物包括：原料酚100重量份、原料醛30～120重量份、短纤维10～48重量份、长纤维10～30重量份、改性二氧化硅12～40重量份、发泡剂6～20重量份、表面活性剂2～10重量份、催化剂10～30重量份、有机溶剂200～360重量份；所述短纤维的长度为0.3～2微米的短纤维和长度为5～20微米的长纤维。其制备方法，包括以下步骤：(1)将原料酚、第一部分原料醛、催化剂、长度为5～20微米的长纤维、改性二氧化硅、发泡剂和表面活性剂在有机溶剂中混合均匀后，在80～120℃下回流3～5h，得到预聚物；向预聚物中加入长度为0.3～2微米的短纤维和第二部分原料醛，超声分散30～60min，然后在90～110℃下回流1～2h，形成凝胶；(2)凝胶热处理：将凝胶在压力为150～500kpa、温度为130～200℃的蒸气中放置1～ 3h，然后冷却至室温，得到阻燃高强度轻质酚醛树脂；(3)将阻燃高强度轻质酚醛树脂热冲压一体成型，得到内芯；(4)涂层喷涂：将改性环氧树脂、甲基丙烯酸丁酯、还原氧化石墨烯、流平剂、润湿剂、固化剂在有机溶剂中混合均匀，形成涂层乳液，然后将涂层乳液喷涂在芯材表面，固化后，形成涂层。该项技术的轻质汽车盖板、强度高的特点，且具有减震隔音的作用，提高了汽车在行驶过程中的稳定性和舒适性。

7、但该项现有技术的缺陷在于：（1）其通过酚醛树脂与发泡剂混合使用，产生酚醛树脂泡沫，以降低体系质量并起到缓冲外力和隔音的作用；其通过长纤维和短纤维用于增强强度，因此其内部结构具有不稳定、差异化等缺陷，其隔音效果和强度也有限，不适用于轨道车辆的使用。（2）其制备原料种类较多、配料复杂，工艺耗时，不适合推广使用。

技术实现思路

1、为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种轨道车辆用新型轻质隔音地板，使其具有轻质、隔音且结构简单、制备方法简单的特点；本发明的另一目的在于提供该新型轻质隔音地板的制备方法。

2、为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：一种轨道车辆用新型轻质隔音地板，包括树脂基体、吸音层单元和增强层单元，吸音层单元和增强层单元交替设置，树脂基体贯穿吸音层单元和增强层单元。

3、优化的，吸音层单元包括1-5层吸音层，增强层单元包括1-5增强层；树脂基体采用酚醛发泡树脂，吸音层采用微孔复合纤维材料，增强层采用玻璃纤维。

4、优化的，从下到上依次设置增强层单元、吸音层单元、增强层单元、吸音层单元，直到增强层的数量总数为36-90层，吸音层的数量总数为36-90层。

5、优化的，增强层单元中增强层的数量为1，吸音层单元中吸音层的数量为1。

6、优化的，所述玻璃纤维的密度为1.5-2g/cm3；微孔复合纤维材料为尼龙或聚酯复合纤维，微孔直径为0.1-0.3mm；酚醛发泡树脂密度为450-800kg/m3。

7、优化的，每平方米重量≤13kg，隔音性能≥28db。

8、本发明提供的上述一种轨道车辆用新型轻质隔音地板的制备方法，包括以下步骤：

9、步骤一：配置复合层：将1-5层吸音层和1-5层增强层叠加形成复合层；

10、步骤二：浸胶；配置树脂基体，将复合层浸入树脂基体；树脂基体包括酚醛树脂和发泡剂；

11、步骤三：烘干：将浸胶后的复合层烘干；

12、步骤四：裁切：按照需要的长、宽裁切复合层；

13、步骤五：排列半成品：根据厚度要求将复合层叠加排列成半成品；

14、步骤六：压制成型：用热压机将半成品压制成型。

15、优化的，步骤一中配置复合层时，将1-5层吸音层和1-5层增强层分别从吸音层卷和增强层卷上引出，叠加形成复合层；复合层在动力的牵引下，依次经过浸胶、烘干步骤后进行自动裁切。

16、优化的，步骤一中一层增强层的厚度为0.2-0.5mm，一层吸音层的厚度为0.1-0.25mm；步骤四中复合层裁切后的长为2-3.5m，宽为1-1.5m。

17、优化的，步骤二发泡剂采用氢氟烯烃，酚醛树脂和发泡剂的重量比为（5-10）：1；树脂基体的量应浸没复合层后，高出至少0.1mm；浸胶时间0.5-1分钟，温度常温；步骤三烘干时间为0.5-1分钟，温度为 60-80℃；步骤六压制压力为4-10mpa，温度为120-150℃，时间为20-60分钟。

18、本发明中玻璃纤维采用市售的缝边毡，其是选用通长玻璃纤维编织而成，提高了地板的机械性能等指标；微孔复合纤维材料采用市售的微孔尼龙或聚酯纤维；本发明原材料均选用市售的材料，取材简单易得，不需要经过复杂的配料和制造工艺。制成产品后，每层吸音层和增强层均成为一体的板材结构，既具有吸音、增强的功能，又使整个产品具有整体性和强度，便于加工成品。

19、本发明提供的新型轻质隔音地板包括树脂基体、吸音层单元和增强层单元。原材料本身具有较高的强度和耐用性，增强层起到提高地板强度的作用，吸音层起到隔音的作用，树脂基体将吸音层单元和增强层单元固化为一体，在提高地板整体强度的同时，能够使整个地板具有轻质隔音的特点。

20、吸音层单元和增强层单元交替设置，既能起到逐步隔音的效果，又具有层层加强的特点。

21、交替设置的方式为从下到上依次设置1-5层增强层、1-5层吸音层、1-5层增强层、1-5层吸音层，直到增强层的数量总数为36-90层，吸音层的数量总数为36-90层。其中当增强层单元为一层增强层，吸音层单元为一层吸音层时，即从下到上依次设置增强层、吸音层、增强层、吸音层，直到增强层的数量总数为36-90层，吸音层的数量总数为36-90层。此种设置方式，产品的逐步隔音、层层加强的性能最好，制备过程也因为复合单元为一层吸音层和一层增强层而使得配置复合层、浸胶、烘干、裁切等步骤更易操作，便于生产。

22、树脂基体采用酚醛发泡树脂，吸音层采用微孔复合纤维材料层，增强层采用玻璃纤维，复合纤维和玻璃纤维能够通过酚醛树脂结合为一体并具有足够的强度，酚醛发泡树脂具有的泡沫还能起到降低地板质量和隔音的效果。

23、本发明通过采用优选的吸音层、增强层、酚醛发泡树脂的种类和参数、设置方式，使得制得的地板不需要提高厚度且每平方米重量更低的情况下，隔音性能更高，具有轻质隔音的特点。

24、本发明提供的新型轻质高隔音地板，良好的可维护性，后期如果出现不可预见的外力导致的地板凹坑等缺陷，可直接用胶粘剂进行修补。且由于酚醛树脂与聚氨酯胶粘剂良好的结合性，现车粘接地板布时只需把表面清洁干净即可粘接地板布，无需打磨表面，从而方便现车维护。

25、本发明提供的新型轻质高隔音地板的制备方法，采用流水线化操作，制备方法简单。首先从卷轴上引出1-5层吸音层和1-5层增强层叠加形成复合层，继而进行浸胶、烘干（实际为半烘干）、裁切的操作，然后再按照需要的规格排列半成品，最后压制成型，步骤设置科学，便于操作，生产效率高。其一，首先配置单个吸音层单元和增强层单元叠加的复合层，既便于进行复合层、浸胶、烘干、裁切的操作，又可以复合层为单位浸胶、烘干，在制备出半成品、成品之前将复合层进行初步结合。其二，本发明提供的产品制备方法无须在全部增强层和吸音层排列叠加后浸胶，仅通过复合单元浸胶即可最终通过压制成型制得具备优异隔音、轻质、强度性能的产品，简化了浸胶以及烘干、裁切操作，提高了生产效率。其三，根据厚度要求将复合层叠加排列成的半成品，经过烘干后，酚醛发泡树脂并未全干，而是处于半干状态，这样既能方便后续叠加、压制的操作，又能最后通过压制成型制得具备要求隔音、轻质、强度性能的产品。

26、步骤一中配置复合层时，将1-5层吸音层和1-5层增强层分别从吸音层卷和增强层卷上引出，叠加形成复合层；复合层在动力的牵引下，依次经过浸胶、烘干步骤后进行自动裁切，即浸胶和烘干操作在流水线中进行，提高了生产效率。

27、本发明通过设置科学的增强层厚度、吸音层厚度、发泡剂的种类、酚醛树脂和发泡剂的重量比、压制压力、压制温度和时间，制得优异隔音、轻质、强度性能的产品。

28、树脂基体的量应浸没步骤一单层吸音层和增强层后高出至少0.1mm，浸胶时间0.5-1分钟，温度常温；此设置可以节约能源、简化步骤，又能满足制备合格成品对浸胶量的需求。烘干时间为0.5-1分钟，温度为 60-80度，此实际为半烘干操作，便于进行后续裁切、排列，最后压制成型的操作。吸音层和增强层长宽设置可以调整，以满足地板使用环境需求。

29、本发明的有益效果在于：

30、1、本发明提供的新型轻质高隔音地板，与现有技术相比，具有轻质隔音性能优异的特点，无需提高产品厚度或每平方米重量，隔音效果至少提高3db；即产品每平方米重量低至13kg以下的同时隔音性能达到28db以上，大大提高了车内的舒适度。

31、2、本发明通过采用微孔复合纤维材料和玻璃纤维，层层交替设置，逐步隔音、层层加强，通过酚醛树脂结合为一体，酚醛发泡树脂进一步降低地板质量和隔音。本发明即便于制造，又具有轻质、隔音、高强度等特点。

32、3、本发明提供的新型轻质高隔音地板，具有良好的隔热性能，可抵消车内外温差的耗能，达到节能减排的效果；同时强度高，抗压、抗冲击性能优异，有效的提高了地板的可靠性；耐酸碱腐蚀、耐老化性能优异，避免了地板的腐蚀、老化等问题需要修补、更换等问题，从而降低了全寿命周期成本。

33、4、本发明提供的制备方法，无需复杂的配料，采用一体成型技术，不会存在开胶、鼓泡等缺陷，保证了地板质量的稳定性。

34、5、本发明提供的制备方法创造性的将卷轴流水线工艺引入地板制造领域，巧妙的运用先配置单复合层、进行浸胶和烘干（半烘干）、再裁切、排列，最后压制成型的工序，从吸音层和增强层卷轴出发，经过流水线操作，且浸胶仅仅是复合层，简化了操作难度、提高了操作效率。