CN108602473A - 用于噪音衰减的蓬松的热固性毡 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的发动机舱的吸音内衬，其包括由纤维和热固性粘结剂组成的至少一个纤维层，该至少一个纤维层被热成型以形成内衬，其特征在于，该纤维包括热塑性并列双组分纤维，并且其中，组分各方不同，使得纤维具有卷曲或弯曲的形状。

Description

用于噪音衰减的蓬松的热固性毡

技术领域

本发明涉及一种用于包覆的纤维材料、这种材料在优选地用于车辆的发动机隔室的装饰部件中的用途以及这种材料的制造。

背景技术

长期以来，树脂粘结纺织毡用作主要用于汽车工业的隔音材料。树脂粘结毡是多孔纤维材料，其由原生和/或再生织物纤维(主要是棉)加上用作粘结剂的热固性树脂制成。毡配方中还可以存在其它添加剂，比如阻燃剂、加工助剂、防水剂等。

树脂毡可以被固化并切割以形成例如发动机舱区域中的垫料，如用于防火墙的衬里或发动机舱中的小的局部衬垫，以改善声衰减。它们也可以用于填补塑料防护件，比如发动机下防护件或阀盖防护件。

还可以在热成型过程中固化和形成树脂毡，以获得硬质或半硬质板，其可以用作例如发动机防护件或盖、外仪表盘阀盖内衬板。

为了获得增加的刚度，可以在纤维组合物中使用玻璃纤维。

所用树脂粘结剂的示例是改性或未改性的酚醛清漆或甲阶酚醛树脂产品或环氧树脂。它们可以以丸状物、粉末、薄片、块状物和溶剂或水基液体的形式使用。

长期以来，这种树脂毡材料在汽车工业中使用，并且在过去的几十年中，所用的纤维组合物和/或材料没有真正的变化。然而，根据现有技术的这种毡层的使用受到限制。尤其是在制造过程期间，毡在厚度上趋于坍缩，而且即使在梳棉或气流成网工艺之后，所用的纤维(尤其是再生纤维)也趋于聚集在一起，从而产生作为形成部件的起始材料的不规则毡垫。此外，目前的毡垫材料不能遵循模具轮廓的强烈变化，从而使产品的角部变圆。因此，这些产品在用作声学衬里时在汽车中具有较差的适应性，从而降低了噪音衰减效果。由于所用的纤维材料的重量，垫的最大厚度在梳棉或气流成网之后也是有限的，有时不能达到所需的厚度。目前只能通过增加纤维的密度和/或垫的面积重量来实现调节。这将致使最终包层、垫料、内衬或装饰部件的重量增加。

因此，本发明的目的是进一步优化现有技术的树脂纤维吸收产品，尤其是进一步优化部件的整体声学和/或热性能。

发明内容

本发明的目的是通过根据权利要求1所述的声学内衬实现的，尤其是通过用于车辆的外部吸音内衬实现的，该外部吸音内衬包括由纤维和热固性粘结剂组成的至少一个纤维层，该至少一个纤维层被热固化以形成内衬，并且其中，纤维包括热塑性的并列双组分纤维，并且其中，组分各方不同，使得纤维具有卷曲或弯曲的形状。

令人惊讶的是，使用卷曲纤维与热固性粘结剂的组合使得可以以较低密度增加厚度，同时保持声学性能。这允许更好地填充可用空间，而无需给部件增加额外的重量。

卷曲纤维由热塑性双组分或共轭并列纤维形成，并且并列的各组分互不相同，使得纤维具有卷曲或弯曲的形状。例如，组分双方布置成使得一方与另一方不同地收缩，从而引起长丝偏离直线(例如，以漩涡形、Ω形或螺旋形的形式)的弯曲成形。然而，在大多数情况下，形状不一定是规则的结构：不规则的三维成形的版本具有相同的优点。

卷曲纤维是并列双组分或共轭纤维。优选地，选择共轭材料，使得存在造成纤维的固有卷绕或卷曲的粘度差异。然而，也可以选择显示出与所确定的类似效果的其它类型的共轭纤维。

令人惊讶的是，向热固性毡衬里材料中添加卷曲纤维增强了通过例如梳棉方法或更优选地气流成网方法获得的材料层的均匀性。卷曲纤维返回到随机卷绕形式的自然趋势使纤维具有额外的弹性。例如，松开的材料在加工期间不会再次聚结，并且更好地遍布整个层。

令人惊讶的是，所要求保护的材料可以更精确地热成形成3-D形状，并且此外，在固化或成型期间，材料的弹性不会显著降低，从而表明在实际部件的固化或成型期间，纤维不易劣化。此外，材料纤维垫在使用期间保持其弹性，因此在成型后直接获得的初始厚度被保持得更长久。

优选地，卷曲双组分纤维或共轭纤维由下述中的一种或其组合制成：

·聚酰胺(尼龙)，优选地为聚酰胺6或聚酰胺6,6，简称为PA；

·聚酯和/或其共聚物，例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯，简称为PET；聚对苯二甲酸丁二醇酯，简称为PBT，或者

·聚烯烃，例如，聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)

·或者如上所述的聚合物及其共聚物的组合，例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯和共聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET/CoPET)的组合。

聚酯的使用是最优选的，因为它们具有良好的再循环记录。所用的聚合物可以是原生的或来自再循环资源，只要满足材料要求即可。

优选地，卷曲纤维具有整体上圆形的截面，更优选地具有中空芯，也被称为中空共轭纤维。然而，也可以使用本领域中已知的制造共轭卷曲纤维的其它截面。

优选地，卷曲纤维是中空的。

所用的卷曲纤维的短纤维长度优选地在32与76mm之间。纤维优选地在2与20dtex之间、更优选地在2与10dtex之间。

应当在长丝线中分配两个方面、组分或聚合物，使得产生收缩差异。当纤维由相等份数的每个组分组成并且各组分在纤维的截面中分离并位于相对侧面上时，可以在两方之间产生最大收缩差异。

优选地，纤维层的纤维进一步包括再生纤维、矿物纤维、天然纤维或热塑性纤维中的至少一种。

再生纤维由纺织织物(优选地为棉软再生毛、合成软再生毛、聚酯软再生毛或天然纤维软再生毛)制成。因此，软再生毛类型被限定为具有所包括材料的重量的至少51％，49％可以是来自于其它来源的纤维。因此例如，聚酯软再生毛包含重量为至少51％的聚酯基材料。替代地，软再生毛材料可以是不同的合成纤维和天然纤维的混合物，因此不是一种类型占主导地位。

矿物纤维可以是例如玻璃纤维或再循环玻璃纤维、玄武岩纤维或碳纤维。

所用的热塑性纤维优选地是单组分纤维。纤维可以是以下材料中的至少一种：聚酰胺(尼龙)，优选地为聚酰胺6或聚酰胺6-6；聚酯和/或其共聚物，优选地为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯；或聚烯烃，优选地为聚丙烯或聚乙烯；或其中至少两种的混合物。

纤维层中的纤维可以例如是下述(给出的％是纤维的总重量的重量％)的组合：

1.80％棉软再生毛和20％卷曲纤维，其中％是纤维的总重量的重量％。

2.60％棉软再生毛、20％卷曲纤维和20％玻璃纤维

3.25％棉软再生毛、25％卷曲纤维和50％玻璃纤维。

纤维组合1可以例如用于抵靠壁或在待覆盖的器械周围的隔离垫料。固化可能足以将材料保持在一起而不需要加强。纤维组合2和3具有增加的玻璃纤维含量，并且可以在需要更硬的面板或装饰部件的区域(例如在电池盒周围或作为发动机盖或包层)中使用。

更一般地，用于纤维层的纤维组合可以是重量为0高至80％的再生或人造纤维、重量最高达40％的卷曲纤维以及重量为在0与60％之间的玻璃纤维。

对于热固性粘结剂，可以使用酚醛清漆树脂或甲阶型酚醛树脂或环氧树脂。优选地，基于纤维内衬的总重量，可以使用最高达40％的树脂，优选地至少10％，优选地在20至30％之间。示例纤维组合用总纤维层的重量的30％粘结，并且在固化后或固化并形成部件后产生良好的结果。

根据待制造的产品，纤维垫优选地具有在200与2000g/m³之间(优选地在400与1000g/m³之间)的面积重量。

该至少一个热固性纤维层可以以不同的方式进行局部压缩，以形成具有不同性质的区域。它们可能在下述中的至少一个方面不同：硬度、密度、空气流动阻力或这些性质的组合，以进一步优化衬里的吸收性能。

在优选的实施方案中，装饰部件将被放置在汽车中以覆盖车辆面板，以减少噪音。

所制造的部件可能具有基本上恒定的面积重量，但是局部具有可变密度。这可以优选地通过在装饰部件的成型期间压缩热固性纤维层实现，以形成所需的形状，从而获得整体上透气且用作吸音衬里的产品，该产品重量轻并且在产品的寿命期间保持其结构。

替代地，纤维垫可以具有基本上恒定的密度和可变的面积重量。例如，当在如在EP2640881中所公开的注射纤维机器(其中包括粘结剂的纤维混合物以产品的形式给送到腔体中)上制造纤维垫时，在整个填充过程中，纤维密度保持恒定，从而产生纤维垫形状，该纤维垫形状包含可变面积重量所需的厚度变化和基本上恒定的密度。该预成型垫可以在如所引用的专利中所公开的机器上直接固化，或者可以在将形成物给送至具有相同腔体的成型装置并在模具内固化毡之后直接固化。

包含卷曲纤维和热固性粘结剂的纤维垫可以是经梳棉或气流成网的垫，其可以被固化并切割以形成垫料或衬里。

替代地，经梳棉或气流成网的纤维垫可以可选地预固化、切割并成型，以形成装饰部件或面板。

如果需要，可以添加附加层。例如，热塑性或玻璃无纺纱布层，薄膜层、优选地为热塑性的或金属、例如铝，或塑料载体层中的至少一种。

用于纱布层、热塑性薄膜层或塑料载体的热塑性材料可以是聚酯的聚合物或共聚物、如PET、PBT，或聚烯烃、如聚丙烯或聚乙烯，聚酰胺、例如聚酰胺6或聚酰胺66。

具有卷曲纤维的热固性纤维垫也可以与泡沫层(优选地为聚氨酯开孔泡沫层)组合，以进一步增强声学性能。

一种汽车装饰部件、包层或面板，其至少包括成型且固化的热固性毡层，该热固性毡层包括共轭或双组分并列纤维形式的卷曲纤维，该卷曲纤维在各组分之间具有差异，使得纤维的形状是卷绕的或者卷曲的。

由根据本发明的经固化的热固性毡制成的衬里可以用作垫料或包层，该垫料或包层被直接切割成例如作为阀盖内衬中的垫料层的尺寸。作为防火墙或外仪表盘衬里，作为发动机下防护件或其它车身安装部件的衬里。在大多数这些情况下，该部件用作噪音吸收器。令人惊讶的是，所制造的部件的吸收是相似的，但是与没有卷曲纤维的部件相比，重量更轻。

具有卷曲纤维的经固化的热固性毡与至少一个附加层(尤其是泡沫层、重阻挡层、箔层或第二毡层)组合使用，以形成具有增强的声学性能的发动机盖或发动机包层。

装饰部件的其它用途可以是电池盖和/或侧面板以形成隔热件，优选地，在热固性毡纤维混合物中或前挡泥板绝缘体中包括玻璃纤维，其中具有卷曲纤维的热固性毡形成绝缘且密封的层。在这种情况下，材料在成型后的更好的适应性将增强部件的密封功能。

装饰部件的制造

在以下生产示例中将对工艺进行更详细的解释。然而，也可以预期技术人员知晓如何使用替代工艺来得到类似的结果。

根据本发明的教导以及特定部件所需的性质，以有利的组合共混不同的纤维，使得纤维在整个所形成的材料中均匀共混。通过市场上可获得的公知技术，在垫或絮垫(batt)中形成共混纤维。优选地，通过使用产生更具方向性的纤维材料的梳棉机或石榴石(garnet)，或者通过使用产生更随机的铺网或垫的气流成网工艺，例如使用Rando-Webber或其它已知的气流成网机，来形成纤维垫。

由此获得的垫可以在连续工艺中进一步固化。垫可以固化并切割成最终的垫料或衬里，或预固化以形成坯料。预固化使得粘结刚好足以运输并存储用于后续处理的坯料，但不足以使粘结剂树脂不能再次活化。

坯料可以热成型以形成装饰部件、包层或面板。例如，通过将包含卷曲纤维的热固性毡坯料放置在模具中，可选地包括附加层，例如无纺纱布形式的覆盖层，和/或例如玻璃纱形式的其它加强层，闭合模具并热固化纤维毡层，并且将所有层层压在一起。可选地，还在局部上而不是整个表面的玻璃纱上，可以将单向玻璃带和热塑性纤维毡优选地邻接放置，以在局部或整体上增加部件的弯曲刚度。

替代地，可以在热空气烘箱中预热坯料，然后进行冷成型步骤以获得3D形状的装饰部件。替代地，例如通过热流体(如热空气或蒸汽)，直接在模具中加热材料，以获得固结的部件。

树脂粘结毡的示例性制造工艺可以描述如下：

·将纺织材料切碎，得到纤维，长度约为1-6cm。

·经由多种定向工艺中的一种将纤维沉积到输送机上，从而在最终的毡垫中得到正确的纤维分布。

·在整个松散的纤维垫中分配粉末树脂和添加剂，树脂以每100份纺织纤维约为20-70份的水平来添加。

·然后将包含树脂的毡垫移入热空气或蒸汽烘箱或二者中，其中材料内的粘结剂首先软化，然后固化，以便将毡垫内的纤维机械地粘结在一起。

对于非成形的毡垫，烘箱温度通常在160-200℃的范围内，并且当材料从烘箱中出来时材料被完全固化。从烘箱中出来的成品材料在切割和包装之前进行冷却。加压蒸汽可以优选地在6-12bar之间使用以达到等效的温度范围。

对于成形(压制)产品，由于毡垫在烘箱中仅被部分固化，因此烘箱温度可以更低和/或停留时间将更短。材料仅在最终的压制操作之后才被完全固化。该压制操作以170-190℃在加热模具中进行，并且还可以包括将装饰表面应用至成形制品。在压制之后，在装饰/包装之前冷却毡制品。

替代地，可以使用直接加压蒸汽工艺在模具中制造成形产品。其中将毡垫放置在模具中，将模具闭合并将蒸汽注入模具中，以加热并固化粘结剂，并且从而固化成形产品。

附图说明

附图进一步详细地解释本发明，并且必须被视为具有可以与已经被公开和解释的那些特征自由组合的特征的示例。

图1示出了双组分纤维的示意性截面图。

图2示出了根据本发明的具有热固性毡材料的包层的示例。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的双组分或共轭并列纤维的截面图。纤维由聚合物不同的两种热塑性聚合物制成，使得纤维在纤维制造过程期间会卷绕，从而形成卷曲纤维。组分(2)和组分(3)可以如图A中所示对称布置，或者可以如图B中所示是不对称的。此外，纤维可以是中空的(4)，如针对作为示例的图C的并列纤维截面所示。

图2示出了由根据本发明的经固化的热固性毡制成的垫料或衬里。在该示例中，毡材料具有可变的厚度和面积重量，但是具有恒定的密度。孔(6)可以稍后切割或集成在所使用的模具中。由于包括卷曲纤维的热固性纤维毡材料的组合，可以制作用于汽车的垫料或衬里的复杂但确定的形状。复杂的形状意味着材料厚度的大的阶梯变化，例如填充面板中的较深区域，由于需要直线变化而不是弯曲的渐变，可能出现5与10mm之间的突然变化。部件的适应性将得以增强，并且因此提高部件的声学性能。此外，与没有卷曲纤维的纤维组合相比，现在可以以更小的重量获得相同形状的部件。由于材料更蓬松，因此对噪音的吸收提高。例如，对于相同的部件，通过在纤维层中包括卷曲纤维，可以减轻重量20％而不损失厚度或性能。

Claims (11)

1.一种用于车辆的发动机舱的吸音内衬，包括由纤维和热固性粘结剂组成的至少一个纤维层，所述至少一个纤维层被热成型以形成所述内衬，其特征在于，所述纤维包括热塑性的并列双组分纤维，并且其中，并列的各组分互不同，使得所述纤维具有卷曲或弯曲的形状。

2.根据前述权利要求中的一项所述的吸音内衬，其中，所述纤维进一步包括再循环纤维，优选地为棉软再生毛、合成软再生毛、聚酯软再生毛、天然纤维软再生毛或混合合成纤维和天然纤维软再生毛中的一种。

3.根据前述权利要求中的一项所述的吸音内衬，其中，所述纤维进一步包括矿物纤维，优选地为玻璃纤维或玄武岩纤维中的一种。

4.根据前述权利要求中的一项所述的吸音内衬，其中，所述纤维进一步包括热塑性纤维，优选地为聚酯、聚酰胺或聚丙烯中的一种。

5.根据前述权利要求中的一项所述的吸音内衬，其中，所述并列双组分纤维由以下材料中的至少一种制成：聚酰胺(尼龙)、优选地为聚酰胺6或聚酰胺6-6，聚酯和/或其共聚物、优选地为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯，或聚烯烃、优选地为聚丙烯或聚乙烯，或由聚合物及其共聚物、优选地为聚对苯二甲酸乙二醇酯及其共聚物制成。

6.根据前述权利要求中的一项所述的吸音内衬，其中，所述热固性粘结剂是来自环氧树脂或酚醛树脂中的一种。

7.根据前述权利要求中的一项所述的吸音内衬，其中，所述纤维层由重量在0至80％之间的再生或人造纤维、重量在10-40％之间的卷曲纤维以及重量在0与60％之间的玻璃纤维组成。

8.一种吸音装饰部件，其至少包括前述权利要求中的一项所述的吸音内衬，所述吸音内衬在车辆的发动机舱区域中用作声学和/或热垫料或内衬。

9.一种吸音装饰部件，其至少包括前述权利要求中的一项所述的吸音内衬，所述吸音内衬被热成型以形成三维形状的部件。

10.一种吸音装饰部件，其至少包括前述权利要求中的一项所述的吸音内衬，所述吸音装饰部件进一步包括选自由泡沫层、毡层、纱布层、无纺层、阻挡层、可选地穿孔的薄膜层、可选地穿孔的金属层、硬质载体层和玻璃纱层组成的组中的至少一附加层。

11.根据前述权利要求所述的吸音内衬或吸音装饰部件作为吸收内衬或装饰部件、发动机盖、发动机罩内衬或装饰部件、发动机下防护件、外仪表盘或电池盖或包层的用途。