CN101275488A - 隔音罩 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种隔音罩，该隔音罩包括：具有透气性的吸声材料，以及用粘弹性材料浸渍的具有透气性的表皮材料，其中，所述表皮材料被设置在所述吸声材料的背向声源的表面上，并且其中所述的隔音罩具有与所述声源的外形相对应的三维形状。

Description

隔音罩
技术领域
本发明涉及一种隔音罩，该隔音罩可以减少诸如机动车发动机、传动装置、工业马达以及转换器等噪声源的噪音水平，尤其是可以减小既发出高音空气辐射噪声又发出固体噪声的噪声源的噪音水平。
背景技术
在机动车中，有大量的声源。而从要求车内和车外都要隔离噪音以获得安静的环境这样的角度出发，人们已经采取了多种隔音措施。尤其是对于那些能够产生很大声音的部件(声源)，诸如发动机、传动装置以及驱动系统，在这些声源附近的位置上需要有强有力的隔音措施。因此，人们采用了一种被称作隔音罩的专用隔音部件。在常规的隔音罩中，由金属、聚酰胺、聚丙烯等模制成型的高刚性壳被用作隔音材料，并且根据质量定律，从声源发出的直接噪音被所述刚性壳隔绝。此外，在刚性壳的情况下，由于声音在声源和刚性壳之间的反射而产生的内部混响声(驻波)增大，作为其应对措施，刚性壳具有这样一种结构，在该结构中，将吸声材料后附加于刚性壳的内表面上，或者后附加于刚性壳的面对声源的那部分上(例如，参见专利文献1和2)。然而，在这些隔音罩中，由于上述声源经常组合具有固体噪声(振动)，为了防止所述刚性壳成为新的声源(二次发声)，需要在刚性壳和声源之间设置一个间隙，通常是在两者之间介入诸如橡胶衬套等隔振材料，从而使刚性壳与声源不接触。但是，存在这样的问题：驻波从间隙中泄漏出来，从而使噪音水平增加，因此得不到预期的隔音效果。
此外，因为在高度紧凑的空间里(例如发动机室内部)难以提供具有足够厚度的吸声衬套材料，所以由刚性壳及吸声衬套材料构成的上述隔音罩就达不到足够的降低声音的效果。此外，在隔音罩内表面上反射的二次辐射声音在隔音罩和声源之间反复地发生复杂的漫反射，最终导致这样一种现象，所述现象为：在某些情况下，二次辐射声音会聚集在隔音罩的边缘和声源之间的狭缝中并作为更大的声音辐射。特别是在隔音罩具有大而深的R形的情况中，会出现这样一种情形：根据抛物面天线原理而收集的反射声会聚集在隔音罩的边缘并被反射，因此，安装隔音罩反而会使噪音水平恶化。但是，由于隔音罩和声源之间的间隙不大，致使待用的吸声衬套材料的厚度受到限制，因此难以对其采取措施。
专利文献1：JP-A-2003-254081
专利文献2：JP-A-2002-347535
发明内容
发明概述
因此，本发明的目的是提供一种隔音罩，该隔音罩具有优异的隔音性能和降低罩的内表面与声源之间的驻波的效果，并能够通过诸如热压成型之类的制造手段容易地模制成型为三维形状。
为了实现上述目的，本发明提供下述隔音罩：
(1)一种隔音罩，其包括：
具有透气性的吸声材料；以及
用粘弹性材料浸渍的具有透气性的表皮材料，
其中所述表皮材料被设置在所述吸声材料的背向声源的那侧表面上，并且
其中所述隔音罩具有与所述声源的外形相对应的三维形状。
(2)如上述(1)所述的隔音罩，所述隔音罩具有薄而平的部分，该薄而平的部分包括所述吸声材料和所述表皮材料的层压结构，并且该部分在所述隔音罩的具有预定宽度的外围上形成。
(3)如上述(1)或(2)所述的隔音罩，其中所述吸声材料包括多孔毛毡、开孔树脂泡沫(communicating resin foam)、开孔橡胶泡沫(communicating rubber foam)或无机短纤维集合体。
(4)上述(1)至(3)中任意一项所述的隔音罩，其中所述表皮材料包括机织织物或非织造织物。
(5)上述(1)至(4)中任意一项所述的隔音罩，该隔音罩可用于机动车或工业机器。
由于本发明的隔音罩不具有刚性壳，所以在隔音罩和声源之间不会产生声音反射，因此，所述隔音罩具有优异的减小驻波的效果，并且也能够减少由隔音罩的边缘所泄漏出来的声音，从而使得可以减小各个方向上的噪音水平。此外，不必将刚性壳粘结在吸声材料上并且仅通过模制成型即可制造该隔音罩，从而具有优异的生产性。
附图说明
图1为示出本发明的隔音罩的一个例子的立体图。
图2为图1的沿AA线的剖视图。
图3为示出各实例中所用的声学测量装置的示意图。
附图中使用的标号分别表示如下含义：
1：透气性吸声材料
2：透气性表皮材料
3：内表面
4：外周边沿部分
发明详述
下面将详细说明本发明。
本发明的隔音罩为这样一种隔音罩，在该隔音罩中，根据声源(例如在图1的立体图和图2的沿AA线的剖视图中所示的发动机)的外部形状，使通过将含有粘弹性材料(其预先涂布到表皮材料2上)的具有透气性的表皮材料2粘附在具有透气性的吸声材料1的表面(背向声源的表面)上而形成的叠层模制成型为三维形状。
对吸声材料1没有特别的限制，只要其具有透气性和隔音性即可，但是从可模制成型为三维形状的角度考虑，按照下列次序优选下列物质，所述物质为(1)热塑性有机纤维，例如，聚对苯二甲酸乙二酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维和聚酰胺纤维，(2)热塑性树脂泡沫，例如，聚乙烯泡沫和聚丙烯泡沫，(3)低密度树脂泡沫，例如，聚氨酯泡沫、酚醛树脂泡沫和三聚氰胺泡沫，(4)相对高密度橡胶泡沫，例如，NBR泡沫和EPDM泡沫以及(5)高度耐热的有机纤维(例如芳纶纤维)，无机短纤维(例如，玻璃绒、石绒、陶瓷绒)。在上述(1)和(2)的情况下，表皮材料层和吸声材料层在热压成型时可以更牢固地结合在一起；在上述(3)和(4)的情况下，通过涂敷在表皮材料上的树脂可以使表皮材料层和吸声材料层更加牢固地结合在一起，但是其强度以及模制成型条件的自由度均比上述(1)和(2)的情况稍差；在上述(5)的情况下，由于必须进行防散处理，所以这种情况在成本方面是不利的。
在上述各种物质中，优选其单位重量为200g/cm2至2,000g/cm2的物质，并且更优选其单位重量为500g/cm2至1,500g/cm2的物质。
此外，作为所述吸声材料1，也可以使用透气性树脂泡沫，例如聚氨酯泡沫、酚醛树脂泡沫、三聚氰胺泡沫、聚丙烯泡沫和聚乙烯泡沫。在这些物质中，优选密度为0.009g/cm3至0.1g/cm3的物质，更优选密度为0.025g/cm3至0.1g/cm3的物质。
此外，作为所述吸声材料1，也可以使用开孔橡胶泡沫，例如NBR泡沫和EPDM泡沫。在这些物质中，优选密度为0.1g/cm3至0.2g/cm3的物质，更优选密度为0.15g/cm3至0.2g/cm3的物质。
此外，也可以使用无机短纤维集合体，例如玻璃绒、石绒和陶瓷绒。在这些物质中，优选密度为0.05g/cm3至0.4g/cm3的物质，更优选密度为0.08g/cm3至0.25g/cm3的物质。
另外，可以用非织造织物或者机织织物来覆盖所述吸声材料1朝向声源一侧的内表面3，优选用空气透过量优选为100cc/cm2×sec或更高的非织造织物或者机织织物来覆盖，更优选用空气透过量为300cc/cm2×sec或更高的非织造织物或者机织织物或者用多孔涂膜来覆盖，其中所述多孔涂膜是通过将鳞片状粘土矿物(例如，泡沫蛭石片、白云母或者黑云母)与粘结剂进行粘结而形成的。
作为表皮材料2，可以使用通过利用诸如纺粘法、针刺法、热粘合法、化学粘合法或缝编法等制造方法由有机或无机纤维而制得的非织造织物，其中所述有机或无机纤维例如有合成树脂纤维(例如聚酯纤维或者聚丙烯纤维)、天然纤维(例如浆粕纤维或者红麻纤维)、玻璃纤维、金属纤维、陶瓷纤维、碳纤维等，表皮材料2也可以采用由上述任意一种纤维制造的机织织物。在这些物质中，优选单位重量为50g/cm2至600g/cm2的物质，更优选单位重量为150g/cm2至400g/cm2的物质。本发明的隔音罩是通过下述热压成型法或者利用缝纫或者粘合剂的三维加工方法而制造的。在采用热压成型法来形成本发明的隔音罩的情况中，当单位重量小于50g/cm2时，在进行热压成型工艺中，当隔音罩被挤出时，其容易破裂；当单位重量大于600g/cm2时，在进行热压成型时，隔音罩容易起皱。
将粘弹性材料涂布在表皮材料2上，以使表皮材料2粘附在吸声材料1上并赋予表皮材料2阻尼性能。作为所述粘弹性材料，可以使用具有阻尼性能的树脂，例如，乙酸乙烯基酯树脂、乙酸乙烯基酯-乙烯共聚物树脂、丙烯酸树脂、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物树脂、有机硅树脂、或湿固化性聚氨酯树脂。其上涂布有粘弹性材料的表皮材料2的空气透过量优选为0cc/cm2×sec至10cc/cm2×sec，更优选为0.01cc/cm2×sec至5cc/cm2×sec。为了形成这样的表皮材料2，粘弹性材料的涂布量优选为100g/cm2至600g/cm2，更优选为200g/cm2至600g/cm2。当粘弹性材料的涂布量小于100g/cm2时，粘结力不足，并且表皮材料2的空气透过量也不能落在上述范围内；当粘弹性材料的涂布量大于600g/cm2时，在隔音罩表面上形成由粘弹性材料所构成的厚膜，并且该厚膜起到与常规的刚性壳相似的作用，这会造成内部混响声水平的升高。
对粘弹性材料的涂布方法没有特别的限制，可以根据粘弹性材料的类型来选择涂布手段，例如辊涂、喷涂、幕涂或者浸渍。
使用一对上模具和下模具(它们形成与声源的外形相对应的空腔)进行热压成型，从而将吸声材料1和表皮材料2模制成型为上述层压结构。在热压成型时，由于涂布到表皮材料2上的粘弹性材料的作用，吸声材料1和表皮材料2相互粘合，并保持模制成型后的形状。因此，作为成型条件，温度要足够达到或高于粘弹性材料的固化温度，并且加压压力要根据目标吸声材料1的厚度来适当设置。此外，为了以一体化的方式提供外周边沿部分4，可以采用在其外周部分形成有平坦部分的模具。
此外，在隔音罩的外周通过压缩成型为厚度为0.5mm至3mm的珠缘或凸缘形式而以一体化的方式形成外周边沿部分4，由此可以进一步提高形状保持效果。同时，利用该外周边沿部分4，可以通过使用螺栓或树脂扣件将隔音罩固定在声源或声源的壳体上。
本发明的隔音罩的内表面3被模制成型为与声源形状相对应的形状，并且该隔音罩可以直接安装在声源上或者安装在靠近声源的位置上。这样，来自声源的声音在很大程度上被吸声材料1降低之后，穿过表皮材料2而发出到外部。因此，所述隔音罩具有与上述刚性壳相同或更高的隔音性能，而该隔音罩可以避免如在使用刚性壳时所发生的来自声源的声音在声源和刚性壳之间反射的情形。
具体实施方式
参考以下的例子将对本发明进行更详细的说明，但是，不能理解为本发明局限于此。
实施例1
作为表皮材料，将乙酸乙烯基酯乳液(Bond H1500N，由Konishi株式会社制造，固体含量为50％的水乳液)辊涂在非织造织物(220NI-SP，由Nippon Non-Woven Fabrics株式会社制造，单位重量：220g/m2)上并干燥以形成固体物质的量为400g/m2的乙酸乙烯基酯涂层，由此制得厚度为1mm、总单位重量为620g/m2的表皮材料。当采用动态粘弹谱仪来测定该表皮材料的阻尼性能时，发现该材料的损耗模量的峰值在20℃至80℃的范围内。此外，当采用声强(声音能量级别)法来测定其隔音性能时，发现该材料的传声损失(100Hz到5kHz之间的OA值)约为21dB。该值大于按照质量定律计算的刚性隔音材料的传声损失(约为18dB)(在常规产品中使用的由树脂制造的隔音材料显示出与此相似的传声损失值，该值随着重量的增加而增加)。因此，观察到该表皮材料的隔音效果大于按照质量定律预期的隔音效果。
作为吸声材料，制备这样的材料，该材料是通过将两张由聚对苯二甲酸乙二酯纤维为原料而制造的毛毡(F500-20T，由TeijinFibers Limited公司制造，单位重量：500g/m2)层叠而形成的(总单位重量：1,000g/m2)。将上述表皮材料覆盖在该吸声材料上，并将该叠层进行热压成型，形成预定的罩形状，以制造隔音罩。在此例中，热压条件如下：外表面一侧的模具温度设置为190℃，内表面一侧的模具温度设置为170℃；加压压力设置为120吨(表面压力：500t/m2)；加压时间设置为30秒。使用经过设计的模具来进行模制成型，以使得在上模具与下模具的相对面的分模线的整个外周处形成宽度为5毫米、厚度为1毫米的外周边沿。
采用图3所示的测试设备来评价隔音罩的隔音性能。图中所示的测试设备具有这样的结构，在该结构中，在隔音箱10的底部设置有扬声器12，在隔音箱10的上面具有开口11，扬声器12进一步被隔音墙13包围，从而使来自扬声器12的声音朝着覆盖在开口11上的隔音罩14辐射。此外，在隔音罩14的上方设置有声级计20以测定透射声音(传出声)的声级。此外，在隔音墙13的外面也设置有声级计21和22以测定被隔音罩14的内表面反射的声音(反射声)的声级。
通过调节扬声器的声级来进行测量，在未设置隔音罩时，将扬声器的声级调节为传出声为100dB、反射声为90dB。结果，在设置隔音罩之后，发现传出声为75dB、反射声为90dB。
实施例2
作为表皮材料，将湿固性聚氨酯热熔树脂(ARX-1288，由NittaGelatin Inc.制造)辊涂在非织造织物(220NI-SP，由Nippon Non-WovenFabrics株式会社制造，单位重量：220g/m2)并加湿固化以形成固体物质的量为250g/m2的聚氨酯树脂涂层，由此制得厚度为1mm、总单位重量为470g/m2的表皮材料。当采用动态粘弹谱仪测量表皮材料的阻尼性能时，发现该材料的损耗模量的峰值在30℃至70℃的范围内。此外，当采用声强(声音能量级别)法测定其隔音性能时，发现该材料的传声损失(100Hz到5kHz之间的OA值)约为26dB。该值大于按照质量定律计算的刚性隔音材料的传声损失(约为16dB)(常规产品中使用的由树脂制造的隔音材料显示出与此相似的传声损失值，该值随着重量的增加而增加)。因此，观察到该表皮材料的隔音效果大于按照质量定律预期的隔音效果。
采用与实施例1中使用的吸声材料相同的吸声材料，并在相同的成型条件下进行模制成型，从而制得隔音罩。
当采用图3所示的测试设备来评价该隔音罩的隔音性能时，发现传出声为73dB、反射声为89dB。
实施例3
采用与实施例2相同的方法来制造隔音罩，不同之处在于将吸声材料的单位重量变为500g/m2。当采用图3所示的测试设备来评价该隔音罩的隔音性能时，发现传出声为78dB、反射声为90dB。
实施例4
采用与实施例2相同的方法来制造隔音罩，不同之处在于将吸声材料的单位重量变为1,500g/m2。当采用图3所示的测试设备来评价隔音罩的隔音性能时，发现传出声为72dB、反射声为94dB。
实施例5
采用与实施例2相同的方法来制造隔音罩，不同之处在于将吸声材料的单位重量变为2,000g/m2，并将外周边沿的厚度变为3mm。当采用图3所示的测试设备来评价隔音罩的隔音性能时，发现传出声为70dB、反射声为98dB。
实施例6
采用与实施例2相同的方法来制造隔音罩，不同之处在于将吸声材料变为聚氨酯泡沫，并将该吸声材料的单位重量变为250g/m2。当采用图3所示的测试设备来评价该隔音罩的隔音性能时，发现传出声为82dB、反射声为91dB。
实施例7
采用与实施例6相同的方法来制造隔音罩，不同之处在于将吸声材料的单位重量变为500g/m2。当采用图3所示的测试设备来评价该隔音罩的隔音性能时，发现传出声为80dB、反射声为92dB。
实施例8
采用与实施例2相同的方法来制造隔音罩，不同之处在于将吸声材料变为EPDM泡沫，并将该吸声材料的单位重量变为900g/m2，以及将外周边沿的厚度变为2mm。当采用图3所示的测试设备来评价该隔音罩的隔音性能时，发现传出声为74dB、反射声为95dB。
实施例9
采用与实施例8相同的方法来制造隔音罩，不同之处在于将吸声材料的单位重量变为1,200g/m2。当采用图3所示的测试设备来评价该隔音罩的隔音性能时，发现传出声为73dB、反射声为95dB。
实施例10
采用与实施例1相同的方法来制造隔音罩，不同之处在于将表皮材料的单位重量变为50g/m2。当采用图3所示的测试设备来评价该隔音罩的隔音性能时，发现传出声为88dB、反射声为91dB。
实施例11
采用与实施例1相同的方法来制造隔音罩，不同之处在于将表皮材料的单位重量变为600g/m2。当采用图3所示的测试设备来评价该隔音罩的隔音性能时，发现传出声为82dB、反射声为93dB。
实施例12
采用与实施例1相同的方法来制造隔音罩，不同之处在于将粘弹性材料的涂布量变为100g/m2。当采用图3所示的测试设备来评价该隔音罩的隔音性能时，发现传出声为92dB、反射声为87dB。
实施例13
采用与实施例2相同的方法来制造隔音罩，不同之处在于将吸声材料的单位重量变为200g/m2。当采用图3所示的测试设备来评价该隔音罩的隔音性能时，发现传出声为76dB、反射声为90dB。
对比例1
将与实施例1中所使用的吸声材料相同的吸声材料粘附在由聚酰胺制成的刚性壳上，来制造隔音罩。
当采用图3所示的测试设备来评价该隔音罩的隔音性能时，发现传出声为72dB、反射声为104dB。
对比例2
采用与实施例1相同的方法来制造隔音罩，不同之处在于将由聚酯制成的非织造织物表皮材料的单位重量变为45g/m2。但是，由于该表皮材料的一部分破裂，所以未评价该隔音罩的隔音性能。
对比例3
采用与实施例1相同的方法来制造隔音罩，不同之处在于将由聚酯制成的非织造织物表皮材料的单位重量变为650g/m2。但是，由于该表皮材料的一部分起皱，所以未评价该隔音罩的隔音性能。
对比例4
采用与实施例1相同的方法来制造隔音罩，不同之处在于将表皮材料上的乙酸乙烯基酯乳液的涂布量变为95g/m2(固体物质)。
当采用图3所示的测试设备来评价该隔音罩的隔音性能时，发现传出声为95dB、反射声为87dB。
对比例5
采用与实施例1相同的方法来制造隔音罩，不同之处在于将表皮材料上的乙酸乙烯基酯乳液的涂布量变为650g/m2(固体物质)。但是，由于吸声材料不能粘附在表皮材料上，所以未评价该隔音罩的隔音性能。
对比例6
采用与实施例2相同的方法来制造隔音罩，不同之处在于将吸声材料的单位重量变为190g/m2。但是，由于吸声材料和表皮材料在罩的外周边沿部分发生部分剥离，所以未评价该隔音罩的隔音性能。
对比例7
采用与实施例2相同的方法来制造隔音罩，不同之处在于将吸声材料的单位重量变为2,100g/m2。但是，由于表皮材料的一部分起皱，所以未评价该隔音罩的隔音性能。
各实施例与对比例中的隔音罩的规格和性能如表1至表3所示。在各表中，表示等级的符号的意义分别如下：
A：良
B：中
C：差
Figure A20081008912400141
Figure A20081008912400151
Figure A20081008912400161
注释：
1)此处，损耗因子为在20℃至80℃下损耗因子的峰值，优选为0.1或更高，更加优选为0.5。
2)空白噪音水平为100dB。
3)空白噪音水平为90dB。
4)此处，该合计值为传出声与混响声的分贝之和，该和数为隔音效果的整体指数。
与常规的隔音罩(其中，刚性壳粘合在吸声材料上)相比，本发明的各实施例中的隔音罩对于传出声具有与之相同的或者稍逊的隔离性能，但本发明的隔音罩能够在很大程度上减小反射声音，这样使我们意识到本发明的隔音罩整体上具有出色的隔音性能。此外，它们的成型性也是令人满意的。
虽然已经参照其特定的实施方案对本发明进行了详细的说明，但是，对于本领域的技术人员而言，很显然可以对本发明做出不同的改变和改进而不脱离本发明的精神和范围。
本发明基于2007年3月30日提交的日本专利申请No.2007-094858，并且其内容以引用方式并入本文。

Claims (5)

1.一种隔音罩，其包括：
具有透气性的吸声材料；以及
用粘弹性材料浸渍的具有透气性的表皮材料，
其中，所述表皮材料被设置在所述吸声材料的背向声源的表面上，并且，
其中所述的隔音罩具有与所述声源的外形相对应的三维形状。
2.权利要求1所述的隔音罩，所述隔音罩具有薄而平的部分，该薄而平的部分包括所述吸声材料和所述表皮材料的层压结构，并且该部分在所述隔音罩的具有预定宽度的外围上形成。
3.权利要求1所述的隔音罩，其中，所述吸声材料包括多孔毛毡、开孔树脂泡沫、开孔橡胶泡沫或无机短纤维集合体。
4.权利要求1所述的隔音罩，其中，所述表皮材料包括机织织物或非织造织物。
5.权利要求1所述的隔音罩，该隔音罩可用于机动车或工业机器。
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