CN101432117A - 用于制造汽车轻型隔音挡板的方法和相应的挡板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造汽车车身用轻型隔音挡板(1”)、尤其是轻型前壁挡板的方法以及这样的挡板(1”)。在一步工序中通过将含有多元醇和异氰酸酯的反应混合物喷射到发泡模具的型腔中制成作为发泡吸音成型件的挡板(1”)，其中在喷射之前和/或喷射过程中调温处理所述发泡模具的界定型腔(11)的至少一个预定表面区域，使得发泡成型件的一侧具有一体的、基本上无孔的、厚度为至少0.5mm的表皮(1.1)，并且发泡成型件的与所述表皮(1.1)相对的一侧具有开孔型的表面(1.2)和/或较薄的透声表皮(1.4)。

Description

用于制造汽车轻型隔音挡板的方法和相应的挡板
技术领域
本发明涉及一种用于制造汽车车身的轻型隔音挡板的方法以及相应的挡板，尤其是设置在乘客室中的前壁挡板形式的挡板。
背景技术
传统的汽车前壁挡板由消音硬质层和泡沫材料层或类纺织无纺布层组成，其中泡沫材料层或无纺布层作为声学弹簧质量系统的弹性弹簧，而重质层作为声学弹簧质量系统的质量。此类前壁挡板的单位面积重量通常在2kg/m2以上的范围中。
DE 27 35 153 A1公开了一种特别轻的双垫层构造的弹簧质量系统，该系统由开孔型聚氨酯软泡沫和覆盖层组成并且特别适合作为汽车前壁挡板，所述覆盖层由填充聚氨酯硬泡沫组成。在此，聚氨酯硬泡沫为一体泡沫，具有邵氏硬度A在80至90之间并且含有重量百分比在400至500之间的附加填充材料成分。为了实现覆盖层的所述硬度等级，使用由市场上常见的硬泡沫多元醇和市场上常见的软泡沫多元醇组成的多元醇混合物。覆盖层和聚氨酯软泡沫层通过泡沫加衬()彼此接合，其中，将覆盖层放入模型中并且用聚氨酯软泡沫进行泡沫加衬。这种已知的双垫层的制造比较耗时且不经济。
发明内容
本发明的目的在于提供一种重量轻且制造费用较低的消音或吸音挡板，尤其是汽车前壁挡板。同时给出一种用于经济地制造这种隔音挡板的方法。
就制造方法而言，所述目的根据本发明通过具有如权利要求1所述特征的方法实现。
根据本发明的方法的特征在于，在一步工序中通过将含有多元醇和异氰酸脂的反应混合物喷射到发泡模具的型腔中制成作为发泡吸音成型件的挡板，其中在喷射之前和/或过程中调温处理发泡模具界定型腔的至少一个预定表面区域，使得发泡成型件的一面具有一体的、基本上无孔的、厚度为至少0.5mm的表皮，并且发泡成型件的与所述表皮相对的一面具有开孔型的表面和/或较薄的透声表皮。
例如调温处理发泡模具，使得在发泡模具的两个表面区域之间，即在可以产生一体的、基本上无孔的表皮的表面区域以及可以产生开孔表面和/或较薄的透声表皮的表面区域之间产生至少15℃的温差，优选为25℃的温差。
通过根据本发明的方法可以仅由一种反应混合物在不更换上半模或下半模的情况下以单步工序制成既起消音作用又起吸音作用的轻型隔音挡板。所获得的挡板极大降低了乘客内室中的声平，由此改善了装有所述隔音挡板的汽车的行驶舒适性。另一方面，隔音挡板仅仅使汽车重量稍微增加，这有利于提高相关汽车的行驶功率尤其是加速度，并且有利于减少燃料消耗。
与DE 27 35 153 A1公开的方法相比，根据本发明的方法减少了所需材料组分的数量。减少或最小化所用材料组分对材料存储和材料费用有利。因为所需的存储容器和配套的设备部件相应减少。如果采购的总数相同，那么与采购较多种数的材料组分相比，以较大数量采购一种或较少材料组分更容易获得或获得更高的数量折扣。
另外，因为无需更换发泡模具的上半模和/或下半模，所以根据本发明的制造方法仅需较低投资成本。
此外，根据本发明的方法制造的挡板具有有利的回收性能，因为该挡板由单一的反应混合物制成。
本发明方法的一种优选的可选设计方案的特征在于，在被喷射到发泡模具中之前，将填充材料添加到由多元醇和异氰酸脂组成的反应混合物中，所述填充材料优选的是硫酸钡和/或碳酸钙。通过添加填充材料可以极大减少挡板的材料成本。就此而言，还可以将填充材料(硫酸钡和/或碳酸钙)和二氧化碳组合。通过这种组合可以进一步优化成本。
有时有利的是，发泡成型件的一体的、基本上无孔的表皮在外侧设有覆盖层。通过覆盖层可以改善发泡成型件的机械强度、消音效果、吸音能力和/或外观。因此，在根据本发明方法的另一种设计方案中，将塑料薄膜(特别是泡沫薄膜)或无纺布(特别是厚无纺布)的材料幅或下料放置在发泡模具中的至少一个表面区域上并且使用含多元醇和异氰酸脂的反应混合物进行喷射加衬，在所述至少一个表面区域上可以产生一体的、基本上无孔的表皮。通过这种方式使发泡成型件与覆盖层可靠而经济地连接。
就期望的挡板而言，上述目的根据本发明通过具有权利要求11的特征的挡板实现。
根据本发明所述的挡板主要由在单步工艺中发泡的开孔型聚氨酯软泡沫吸音成型件组成，所述成型件的一面具有一体的、基本上无孔的、厚度至少为0.5mm的表皮，并且在其与所述无孔表皮相对的一面具有开孔型表面和/或较薄透声表皮。基本上无孔的表皮起消音作用，而发泡成型件的其它部分具有吸音特性。基本上无孔的表皮的位置、面积和/或厚度根据隔音行为和要求确定。根据本发明的挡板在必要时可以具有多个彼此间隔开的一体的、基本上无孔的表皮区域。
因为根据本发明的挡板特别作为内前壁挡板，所以挡板在必要时可以具有一个或多个通孔，用于设置或穿过例如踏板、转向柱、电缆和/或流体管路组件。就这些通孔而言，根据本发明挡板的一种优选实施方式，通孔的一端与吸音成型件的一体的、基本上无孔的表皮间隔一定距离被包围，并且在所述表皮和通孔之间形成开孔型表面和/或较薄的透声表皮。可以发现，由此可以在通孔上获得最佳吸音效果。
在根据本发明的挡板的另一种优选设计方案中，基本上无孔的表皮在挡板边缘上形成柔性密封唇。所述柔性密封唇能补偿最终的加工公差，由此确保了挡板与相邻组件或车身部分的最佳匹配。因而使得根据本发明所述的挡板的消音效果最佳。
根据本发明所述的挡板及其制造方法的其它优选的和有利的设计方案在从属权利要求中给出。
附图说明
以下借助示出了多个实施例的附图来详细描述本发明。附图为：
图1是汽车前部的剖视图，该汽车具有设置在将乘客室从发动机室分隔开的前壁上的前壁挡板；
图2是前壁挡板的相对于图1放大的剖视图；
图3是根据本发明第二实施例的挡板的部分的剖视图；
图4是根据本发明的挡板的部分的另一剖视图；
图5是用于制造根据本发明挡板的发泡模具的剖视图；
图6是用于制造根据本发明挡板的另一种发泡模具的剖视图；
图7是根据本发明另一实施例的挡板的部分的剖视图；
图8是根据本发明另一实施例的挡板的部分的剖视图。
具体实施方式
根据本发明所述的隔音挡板优选为汽车2的内前壁挡板1。但是所述挡板原则上也可以是汽车其它车身件的隔音挡板，例如作为车辆地毯的底层结构。
如图1和2所示，挡板1与前壁3的轮廓匹配，所述前壁将乘客室4从发动机室5隔开。挡板1是自支承的并且重量较轻。挡板1的总单位面积重量优选小于900g/m2，例如小于800g/m2。所述挡板作为发泡成型件，由含有多元醇和异氰酸脂的软泡沫反应混合物借助发泡模具在一次喷射(一次喷射工艺)中即在单步工序中制成。
特别参照图5描述制造方法，图5中示出了多件式发泡模具9。其它附件例如储存箱、带有搅拌装置的容器、泵、管路、混合头等由于可以省略而没有示出。
将反应混合物的主要组分(多元醇和异氰酸脂)从储存箱输入工作容器中，调温处理到需要的温度并且经过计量组件输送至与发泡模具9的浇注口10对应的混合头。
优选的是在反应混合物或其主要组分中添加填充材料。但是也可以选择不添加填充材料。例如硫酸钡和/或碳酸钙适合作为填充材料。此外，填充材料(硫酸钡和/或碳酸钙)优选与二氧化碳组合。通过添加二氧化碳可以减少发泡挡板的体积密度。
发泡模具9具有下半模9.1和上半模9.2，下半模9.1和上半模9.2在模具闭合状态下共同限定与有待制造的成型件对应的型腔11。通过构造在上半模9.2中的输入和分配通道12将反应混合物喷射到型腔11中。发泡模具9配有调温处理装置，该调温处理装置具有可独立控制的、集成在所述半模9.1、9.2中的流体通道13、14、15，通过所述流体通道可以适当地调温处理(冷却)发泡模具9的界定型腔的预定表面区域。
在本文中，调温处理发泡模具的表面区域指的是相对于较热的软泡沫反应混合物而言相对地冷却相关表面区域。
上半模9.2具有第一组流体通道13，该第一组流体通道13连接到公共的用于输入流体的分配管路(未示出)和公共的用于输出流体的总管路(未示出)上。调节输入所述第一组流体通道13中的流体的温度，使得与所述流体通道13最接近的模具表面16的温度在50℃至90℃范围中(例如大约为70℃±15℃)或者在此调节出处于上述范围中的温度。
集成在下半模9.1中的流体通道14形成第二组流体通道，该第二组流体通道连接到另一个公共的用于输入流体的分配管路(未示出)和另一用于输出流体的总管路(未示出)上，其中，调节流体的温度，使得下半模9.1的与第二组流体通道14最接近的模具表面17的温度在15℃至60℃范围中(例如大约为35℃±15℃)或者在此调节出处于上述范围中的温度。
模具表面16和17之间的温差达到至少15℃，优选的是至少25℃。
单层成型件1的泡沫结构主要通过在反应混合物的化学交联中产生的燃气形成。此外，与填充材料组合的二氧化碳对所述发泡工序起辅助作用。
通过相对于上半模9.2的模具表面16相对地冷却下半模9.1的模具表面17，抑制与较冷模具表面相接区域中的反应混合物的发泡过程，从而在此产生一体的、基本上无孔的表皮1.1，所述表皮1.1的厚度至少为0.5mm，优选的是至少为0.8mm，特别优选的是至少1mm。表皮1.1起到隔音的消音层作用。优选的是，所述消音层是气密的或者至少基本上是气密的。
相反，在上半模9.2的较热模具表面16上通过发泡工序形成开孔型的吸音层，所述吸音层具有开孔型表面1.2或仅仅具有非常薄的表皮1.4，而所述非常薄的表皮是透声的或传声的。
透声表皮1.4的厚度小于400μm，优选的是小于250μm。所述透声表皮1.4例如薄于150μm并且也可以仅仅局部形成。
一体式挡板1必要时在边缘上具有柔性密封唇8，该密封唇8可以补偿最终的加工公差，由此确保了挡板1在邻接部件或车身部分上的密封匹配(见图2和3)。
为了实现密封唇8的基本上无孔的设计，在上半模9.2中，在与密封唇8对应的型腔部分附近设有流体通道15，所述流体通道15同样连接到与第二组流体通道14对应的流体分配管路(未显示)上。流过流体通道14和15的流体由此具有相同的温度。
此外，在下半模9.1中集成有顶杆18，借助该顶杆18可以在打开发泡模具9之后将最终的成型件即挡板1顶出。这种脱模件18在需要时也可以集成在上半模9.2中或者仅仅集成在上半模9.2中。
单层软泡沫挡板1的开孔型的吸音部分1.3的体积密度在0.02至0.06g/cm3的范围中。相反，基本无孔的不透气表皮1.1的体积密度在0.08至2.0g/cm3的范围中，优选的是在0.08至1.4g/cm3的范围中，特别优选的是在0.1至1.1g/cm3范围中。
在车身件的很多隔音挡板中必须构造通孔，所述通孔例如用于穿过电缆、软管和/或机械设备。如图3所示，在用于电缆或软管的通孔19上，优选的是在单层挡板1’的植皮侧上(即在具有一体的基本上无孔的表皮1.1的侧面上)构造有可弹性扩张的管口20，所述管口20用于所述电缆或软管(未显示)的密封穿过。
图4示出了汽车前壁3的剖面以及穿过前壁通孔3.1的踏板21。在前壁3的内侧上设有根据本发明所述的挡板1”，所述挡板1”具有用于踏板21的通孔19’。单层前壁挡板1”在其面向乘客室的一侧具有一体的、基本上无孔的表皮1.1。起消音层作用的表皮1.1以一定间隔围绕所述通孔19’。在不透气的表皮1.1和通孔19’之间是开孔型的表面区域1.2’，所述表面区域1.2’优化了挡板1”在通孔19’区域中的吸音效果。开孔型表面区域1.2’例如以环形的方式包围通孔19’.
如图5所示，发泡模具9可以具有至少一个设置在型腔11中的凸起22，所述凸起22在喷射反应混合物时在形成的成型件中产生通孔19’。此外如图5所示，下半模9.1中的流体通道14与凸起22间隔较宽。发泡模具9的能够形成成型件的一体的、基本上无孔的表皮1.1的表面区域17相应地以一定间隔包围凸起22。如图4所示，通过这种方式在挡板1”的基本上无孔的植皮侧上围绕通孔19’留下开孔型的环形区域1.2’。
图6示意性示出了用于制造根据本发明所述的挡板的另一种发泡模具9’。与图5所示的发泡模具不同，在此情况下，软泡沫反应混合物被施加或喷射到由下半模9.1’和上半模9.2’组成的发泡模具9’的开放式型腔中。借助喷射管路24完成软泡沫反应混合物的施加，所述喷射管路24优选通过机器人(未示出)控制。在施加软泡沫反应混合物之后，合上发泡模具9’以形成隔音挡板。
图7示出了根据本发明的挡板1”’的另一种实施例。与图3中示出的实施例不同，在此，一体的、基本上无孔的表皮1.1的外侧整个表面设有覆盖层23，或者仅仅在适当选出的部分区域中设有覆盖层23。覆盖层23有声学作用。覆盖层23可以由薄覆盖无纺布(Abdeckvlies)(无纺布)组成，覆盖无纺布增加了挡板1”’的观赏性和/或提高了机械强度，尤其是提高了抗撕裂强度。覆盖无纺布23的单位面积重量例如在20g/m2到250g/m2的范围中。
作为替代方式，覆盖层23由吸音厚无纺布组成，该厚无纺布的单位面积重量在200至700g/m2的范围中，特别是在200至500g/m2的范围中，厚无纺布的层厚在5至20mm的范围中，尤其是在5mm至10mm的范围中。
覆盖无纺布或者厚无纺布由例如聚酯纤维、棉花或者其它天然或合成纤维制成。
此外，覆盖层23也可以由塑料薄膜组成，尤其是由泡沫材料薄膜组成。此外，覆盖层23尤其可以起到阻挡层的功能。
在图8所示的实施例中，发泡成型件的一体的、基本上无孔的表皮1.1同样设有覆盖层23。
一体表皮1.1与覆盖层23以材料连接的方式相连。通过在根据图5或6的发泡模具中将薄膜或无纺布的材料幅或下料放置在发泡模具的表面区域17上建立材料连接，在所述表面区域17上可以产生发泡成型件的一体的、基本上无孔的表皮1.1。然后在薄膜或无纺布上喷射加衬含有多元醇和异氰酸脂的反应混合物，其中如上所述调温处理发泡模具9、9’使其局部温度不同。
本发明的实施方式并不限于上述实施例。而是可以想到各种变型方式，这些变型方式同样可以用于基本上从权利要求书反映的本发明构思不同的设计方式中。因而，根据本发明的挡板1、1’、1”或1”’例如也可以具有多个局部消音区域，即多个一体的、彼此间隔距离的、基本上无孔的、不透气的表皮区域1.1，所述表皮区域1.1根据消音要求而有针对性地设置在挡板1、1’、1”或1”’上。
应当理解的是，根据本发明方法的实施方式并不限于上述相对于上半模9.2相对地冷却下半模9.1。以下同样落在本发明的范围中，即为了在上半模的模具表面上形成一体的、基本上无孔的表皮，必要时相对于下半模的模具表面相应地冷却或调温处理上半模的模具表面。必要时也可以通过构造在下半模中的输入通道将反应混合物喷射到模具型腔中。

Claims (22)

1.一种用于制造汽车车身用轻型隔音挡板(1、1’、1”、1”’)、尤其是轻型前壁挡板的方法，其中在一步工序中通过将含有多元醇和异氰酸脂的反应混合物喷射到发泡模具(9)的型腔(11)中制成作为发泡吸音成型件的挡板(1、1’、1”、1”’)，其中在喷射之前和/或喷射过程中调温处理所述发泡模具(9)界定所述型腔(11)的至少一个预定表面区域(17)，使得发泡成型件的一侧具有一体的、基本上无孔的、厚度为至少0.5mm的表皮(1.1)，而发泡成型件的与所述表皮(1.1)相对的一侧具有开孔型的表面(1.2)和/或较薄的透声表皮(1.4)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将所述发泡模具(9)的能产生发泡成型件的一体的、基本上无孔的表皮(1.1)的至少一个表面区域(17)冷却到15℃至60℃的温度范围中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述发泡模具(9)的能产生开孔型表面(1.2)和/或较薄的透声表皮(1.4)的表面区域(16)调温处理到50℃至90℃的温度范围中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，调温处理所述发泡模具(9)，使得在所述发泡模具(9)能够产生发泡成型件的一体的、基本上无孔的表皮(1.1)的表面区域(17)和所述发泡模具(9)能够产生多孔表面(1.2)和/或较薄透声表皮(1.4)的表面区域(16)之间产生至少15℃的温差，优选为25℃的温差。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在喷射到所述发泡模具(9)中之前将填充材料添加到由多元醇和异氰酸脂组成的反应混合物中。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将硫酸钡和/或碳酸钙作为填充材料添加到所述反应混合物中。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，将二氧化碳添加到所述填充材料中。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，发泡模具(9)采用具有设在型腔中的至少一个凸起(22)的发泡模具，在喷射反应混合物时，所述凸起(22)在形成的成型件中限定出通孔(19’)，其中，所述发泡模具(9)能够形成成型件的一体的、基本上无孔的表皮(1.1)的至少一个表面区域(17)间隔距离地包围所述凸起(22)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，发泡模具(9)采用具有多个冷却的、彼此间隔距离的表面区域的发泡模具，从而制出具有多个一体的、彼此间隔距离的、基本上无孔的表皮区域的发泡成型件。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，将塑料薄膜、特别是泡沫薄膜或无纺布、特别是厚无纺布的材料幅或下料放置在发泡模具(9)中的所述至少一个表面区域(17)上并且使用含有多元醇和异氰酸脂的反应混合物进行喷射加衬，在所述至少一个表面区域(17)上能够产生一体的、基本上无孔的表皮(1.1)。
11.用于汽车车身件、特别是形式为轻型前壁挡板的轻型隔音挡板(1、1’、1”、1”’)，所述挡板(1、1’、1”、1”’)主要由在单步工艺中发泡的开孔型聚氨酯软泡沫吸音成型件组成，所述成型件在其一侧具有一体的、基本上无孔的、厚度至少为0.5mm的表皮(1.1)，在其与所述表皮(1.1)相对的一侧具有开孔型的表面(1.2)和/或较薄的透声表皮(1.4)。
12.根据权利要求11所述的挡板，其特征在于，所述挡板具有至少一个通孔(19’)，其中所述通孔(19’)的一端与一体的、基本上无孔的表皮(1.1)间隔距离地被包围，并且在所述表皮(1.1)和所述通孔(19’)之间形成开孔型表面(1.2’)和/或较薄的透声表皮(1.4’)。
13.根据权利要求11或12所述的挡板，其特征在于，所述挡板具有多个一体的、彼此间隔距离的、基本上无孔的表皮区域。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的挡板，其特征在于，所述一体的、基本上无孔的表皮(1.1)的厚度至少为1mm。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的挡板，其特征在于，所述挡板的总单位面积重量小于900g/m2。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的挡板，其特征在于，所述挡板的开孔型吸音部分(1.3)的体积密度在0.02至0.06g/cm3的范围中。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的挡板，其特征在于，所述挡板的一体的、基本上无孔的表皮(1.1)的体积密度在0.08至2.0g/cm3的范围中，优选的是在0.08至1.4g/cm3的范围中。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的挡板，其特征在于，所述挡板的透声表皮(1.4)的厚度小于400μm，优选的是小于250μm。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的挡板，其特征在于，所述挡板为一体式。
20.根据权利要求11至18中任一项所述的挡板，其特征在于，所述挡板的一体的、基本上无孔的表皮(1.1)部分表面或整个表面设有由塑料薄膜、尤其是泡沫薄膜或无纺布、尤其是厚无纺布组成的覆盖层(23)，其中，所述一体的表皮(1.1)通过所述覆盖层(23)的喷射加衬与所述覆盖层(23)以材料连接的方式连接。
21.根据权利要求20所述的挡板，其特征在于，所述无纺布的单位面积重量为20至150g/m2。
22.根据权利要求20所述的挡板，其特征在于，所述厚无纺布的单位面积重量为200至700g/m2，和/或厚度为5至20mm。
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