CN110869202B - 模制三维噪声衰减装饰部件及其用途和制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及模制三维噪声衰减装饰部件及其用途和制造方法，所述模制三维噪声衰减装饰部件用于交通工具，至少包括三层系统，所述三层系统由第一多孔纤维层和第二多孔纤维层以及位于所述第一多孔纤维层和第二多孔纤维层之间的透气中间膜层组成，并且其中所述三层系统内的相邻表面是相互连接的，其中，所述第二多孔纤维层具有在表面上变化的面积重量AW2，并且其中至少对于总厚度t在5到35mm之间的三层系统的区域来说，所述面积重量AW2与所述三层系统的总厚度t相关如下：25*t+175<AW2<45*t+475，其中t的单位为mm并且AW2的单位为g.m‑2，并且其中所述第二多孔纤维层的面积重量AW2随着所述三层系统的总厚度t的增加而增加。

Description

模制三维噪声衰减装饰部件及其用途和制造方法
技术领域
本发明涉及模制三维噪声衰减装饰部件及其用途和制造方法，特别是用于交通工具尤其是轿车中的噪声衰减的汽车内部装饰部件，比如内仪表板隔离物和底板地毯。
背景技术
交通工具中存在许多噪声源，比如来自动力传动系的噪声、轮胎噪声、制动噪声和风噪声。由这些不同的源生成的噪声进入到交通工具客室中并且可能覆盖相当宽的频率范围。
对于交通工具中特别是轿车和卡车中的噪声衰减，使用比如隔离物和吸收物等装饰部件来反射和耗散噪声并因此减小整体内部噪声水平是众所周知的。
噪声衰减装饰部件(这里也称为装饰部件，比如内仪表板隔离物和底板地毯系统)被模制为三维形状，以便在安装在交通工具中时遵循交通工具本体的形状。装饰部件的三维形状可以是非常坚固的，并且装饰部件的厚度可以从几毫米变化达到约100毫米。
除了声学性能要求之外，这些装饰部件还应该提供一定的整体刚度，以便例如在装配期间可以更容易操作部件，以及局部刚度比如踏板(tread)强度，从而例如不会在例如踏入或踏出交通工具时站立在装饰部件上的时候，在该装饰部件上按压时太过柔软或回弹过多。
这些装饰部件可以包括泡沫和/或织物毡层，并且通常由面向交通工具本体的解耦层和背离交通工具本体的至少顶层制成。
通常，通过将具有均匀面积重量的预制毡层放置在模具中并在压缩期间建立装饰部件的形状来制造这些装饰部件。
预制毡层(所谓的坯料)，在表面上具有更均匀或不太均匀的面积重量和厚度。至少在压缩以形成部件之后，层的密度在装饰部件的表面上变化。出于声学和重量节省的原因，可以选取非常低面积重量的至少解耦层。另一方面，为了提供足够的刚度和踏板强度，尤其是在装饰部件的一些较厚区域中，可能需要较高面积重量的至少解耦层。选择具有较高且均匀面积重量的层可能损害装饰部件的一些不需要高面积重量的较薄区域中的声学性能，于是对于可接受的声学性能而言过高。
使用根据现有技术水平的毡层还具有其它缺点。具体而言，在使用装饰部件期间和/或特别是在另外使用纤维的制造工艺期间，毡倾向于在其厚度上减小。包括这种纤维层以及还具有膜的装饰部件的噪声衰减因此被降低。
因此，本发明的目的是进一步优化现有技术水平的纤维噪声衰减装饰部件产品，并且特别是为了进一步优化部件的整体声学性能。
发明内容
本发明的目的通过本发明提供的用于交通工具的模制三维噪声衰减装饰部件来实现，该模制三维噪声衰减装饰部件至少包括三层系统，所述三层系统由第一多孔纤维层和第二多孔纤维层以及位于所述第一多孔纤维层和第二多孔纤维层之间的透气中间膜层组成，并且其中所述三层系统内的相邻表面是相互连接的，其中，所述第二多孔纤维层具有在表面上变化的面积重量AW2，并且其中至少对于总厚度t在5到35mm之间的三层系统的区域来说，所述面积重量AW2与所述三层系统的总厚度t相关如下：25*t+175<AW2<45*t+475，其中t的单位为mm并且AW2的单位为g.m-2，并且其中所述第二多孔纤维层的面积重量AW2随着所述三层系统的总厚度t的增加而增加。
三个层的相邻表面相互连接，其中层的相邻表面基本在整个表面上接合。
第二多孔纤维层具有面积重量AW2，其在表面上变化，并且应该被理解为在正常产品变化(其为约+/-10％)之外的表面上变化。
第二多孔纤维层(本文也称为第二层)可以在变化的厚度处具有基本上恒定的密度。恒定密度或恒定面积重量应该被理解为在正常产品变化之内恒定。
优选地，第二多孔纤维层是在安装在交通工具中时面向交通工具的本体的解耦层，也称为解耦器。第一多孔纤维层优选为三层系统的背离交通工具本体的顶层。透气中间膜层位于第一和第二多孔纤维层之间。
然而，其它额外的层可以位于第一多孔纤维层(顶层)的顶部上，比如覆盖稀松布层、声学稀松布层、装饰性顶层，例如簇绒地毯或非织造地毯。
三层系统是透气的，并且没有其它层定位在第一多孔纤维层和透气膜层之间或第二多孔纤维层和透气膜层之间。
在具有适合于在安装在交通工具中时遵循交通工具本体的形状的形状的意义上，装饰部件或三层系统因此是三维的。装饰部件和三层系统的厚度可以在表面上强烈地变化。
术语“在表面上(over the surface)”应该被理解为遍及相应层的和/或三层系统的主表面。
令人惊讶地，通过使用根据本发明的3层系统，尤其是通过第一纤维层、透气膜层和第二多孔纤维层(解耦器层)的组合(其中，第二纤维层的面积重量相对于根据本发明的完整3层系统的总厚度而得到优化)，可以改善装饰部件(例如用于交通工具的地毯系统)的噪声衰减性能。伴随在装饰部件的具有较低整体厚度的区域中对于第二纤维层具有较低的面积重量，在具有较高整体厚度的区域中第二纤维层具有较高的面积重量。此外，通过在具有较高厚度的某些区域中优化第二层的面积重量，可以改善踏板强度。令人惊讶地，这独立于第一纤维层的面积重量而增加声学性能，然而在所要求的作用之外，该层还可以对整体声学性能有影响。
第二多孔层的过低面积重量可能损害装饰部件的刚度，并且在低于一定的面积重量的情况下还可能无法进一步显著有助于更好的噪声衰减。第二多孔层的过高面积重量可能降低噪声衰减性能，并且还不必要地增加装饰部件的重量。
对于具有在5与35mm之间的三层系统的总厚度的区域来说，通过应用用于根据本发明的第二多孔纤维层的面积重量AW2的上限45*t+475和下限25*t+175(其中，t的单位为mm，并且AW2的单位为g.m-2)，可以避免过低和/或过高的面积重量，并且与第二多孔纤维层(解耦层)具有在这些限制之外的面积重量的装饰部件相比，可以实现根据本发明的具有良好噪声衰减性能的噪声衰减装饰部件。
这些面积重量-厚度关系引导技术人员寻找正确的面积重量，从而允许设计具有在噪声衰减性能和压缩刚度之间的平衡折衷的装饰部件。除了确保一定的最小压缩刚度之外，面积重量下限还指示适合于更好地填充解耦器的非常厚的区域的材料的最小量。
通过使用具有在根据本发明的AW2的上限和下限之内的面积重量的第二纤维层，特别可以避免薄区域中的过高面积重量，并且可以避免较厚区域中的过高和低面积重量。
如果要求第二层的一定最小压缩刚度，则应该例如通过根据具有如以下描述的修改的当前ASTM D3574-05测试C的测量来检查压缩刚度，并且如果过低，则可以增加该区域中的面积重量，以便增加压缩刚度。然而，增加的面积重量不应该在根据本发明的面积重量-厚度关系之外。
步骤可以是首先确保第二多孔纤维层的AW2在根据本发明的上限和下限之内，并且然后检查压缩刚度。如果需要，增加所需区域中的面积重量，并且重新检查压缩刚度以及面积重量处于根据分发明的上限和下限之内。如果需要，可以重复这些步骤。
通过在设计装饰部件时应用该面积重量-厚度关系，与根据现有技术水平的装饰部件相比，装饰部件的重量可以在相同的声学性能的情况下降低，或者对于相同重量来说增加声学性能。
可以对于三层系统的局部区域计算第二多孔纤维层的面积重量，其中三层系统的总厚度t被测量。三层系统的局部区域被垂直于层的方向切割，以获得三层系统的一部分。第一多孔纤维层和中间透气膜层可以从第二层被移除，并且第二层的面积重量可以被单独估算。对于三层系统的不同区域来说，可以重复对局部区域的面积重量的计算。
第一和第二纤维层中的每一个都优选地具有在300与4000g.m-2之间的面积重量，优选在300与3000g.m-2之间，优选在300与2050g.m-2之间。
通常，通过增加第一层的重量，噪声衰减可以被改善，但是是以更重的装饰部件为代价。然而，通过优化根据本发明的第二多孔纤维层(解耦层)，噪声衰减可以被进一步改善，或者顶层的重量可以在相同声学性能的情况下减小。
优选地，第二层被压缩较少和/或与第一层相比更厚，并且其中第二多孔纤维层紧紧遵循交通工具本体的形状。更薄的被压缩更多的第一层增加了三层系统的和装饰部件的空气流动阻力。
优选地，第二层的厚度为三层系统的总厚度的30-95％，优选为50-90％，并且其中第一层的厚度在1与15mm之间，优选在2与10mm之间。
噪声衰减装饰部件的刚度不仅取决于个体层的刚度，而且还取决于估算刚度之处的区域中的层的数量。然而，装饰部件的整体刚度的重要特征是第二多孔纤维层的压缩刚度。
优选地，至少第二多孔纤维层具有至少3.5kPa的压缩刚度，优选在5与25kPa之间，所述压缩刚度根据具有以下改进的当前ASTM D3574-05测试C而测得。ASTM D3574-05测试C涉及泡沫材料，但由于缺乏用于多孔纤维材料的合适测试方法，通常也在汽车工业内用于多孔纤维材料。
样品的尺寸和厚度也不同于ASTM D3574-05测试C的标准，并且使用了较小和较薄的样品尺寸。测量是在具有60mm的直径和降至5mm的厚度的盘形样品上完成的。
对于装饰部件的噪声衰减，可以进一步优化个体层的空气流动阻力(AFR)以及三层系统的和装饰部件的整体空气流动阻力。
为了具有高性能噪声衰减装饰部件，装饰部件的AFR应该优选不要过高，以便不反射大部分噪声，但是也应该优选也不要过低，因为层和部件于是可能不会吸收足够噪声。
优选地，三层系统的总空气流动阻力在500与10000Ns.m-3之间，优选在1000与7000Ns.m-3之间，优选在2000与6000Ns.m-3之间，这是根据使用直接空气流方法(方法A)的当前ISO 9053测得的。
使用直接空气流方法(方法A)的当前ISO 9053被用于所公开的所有AFR值。
优选地，至少对于总厚度t在5到35mm之间的三层系统的区域来说，所述三层系统的整体空气流动阻力和整体密度系如下：/>其中AFR整体的单位为Nsm-3并且/>单位为kg/m3。
优选地，至少对于整体密度高于160kg/m3的三层系统的区域来说，所述三层系统的整体空气流动阻力和整体密度系如下：/>其中AFR整体的单位为Nsm-3并且/>单位为kg/m3。
的关系以及/>的关系分别将整体AFR的最小和最大优化值表示为整体密度的函数。三维(3D)装饰部件的最佳整体AFR在这两个边界之间。
根据本发明的噪声衰减装饰部件还对于具有高密度的层保持开放，从而确保最佳声学性能。
部件的某个部分的整体密度被定义为该部分中的整体质量除以同一部分中的整体体积，其中整体质量是组合的三个层(三层系统)的质量，并且总体体积是组合的三个层的体积。
对于部件的在其中测量整体空气流动阻力的局部区域计算整体密度。所述部件的局部区域被垂直于层的方向切割，以获得部件的一部分，在其上测量整体面积重量和/或密度。
如所定义和所要求的密度与空气流动阻力之间的关系是区域相关的，并且因此不同部位的混合将导致不正确的数据集。
整体空气流动阻力(AFR)是在装饰部件的局部区域上测量的AFR。技术人员清楚的是，某个小区域上的平均值也将遵循如所公开的发明的教导，因为对密度和AFR的测量是在区域上而不是在单个点的水平处完成的。AFR是根据使用直接空气流方法(方法A)的ISO9053测得的。
由于部件的典型形状和所使用的材料，整体密度和整体AFR在部件或表面上是可变的。为了限定测量这些量的最小区域，ISO 9053限定了具有必须被使用的95mm直径的最小圆形区域。然而，当部件的3D形状在一些情况下特别显著时，在必要时，假如用于AFR的测量的工具适于提供穿过部件的该局部区域的适当空气流，技术人员可以偏离规范的极限并且测量具有不小于75mm直径的较小圆形区域的样品。对于这样的样品，建议的是样品的表面上的厚度变化保持在约20％的范围内。例如，可接受的是测量具有5mm的厚度且局部偏差在4与6mm之间(并且不在该范围之外)的样品，或者具有10mm的厚度且局部偏差在8与12mm之间的样品。
由于三层系统的三个层之间的阻抗差异，噪声衰减并且特别是噪声吸收得到改善。
优选地，第一多孔纤维层和中间膜层的空气流动阻力一起占三层系统的总AFR的至少55％，优选在65％至80％之间。
优选地，中间膜层的AFR高于第一和第二多孔纤维层的总AFR。
第一和第二多孔纤维层包括纤维和优选的热塑性粘合剂材料。
优选地，所述第一多孔纤维层和第二多孔纤维层包括纤维，其由选自以下材料所组成的组中的至少一种材料制成：聚酰胺(尼龙)，比如聚酰胺6或聚酰胺66；聚酯，比如聚酯的共聚物或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)；聚烯烃，比如聚丙烯或聚乙烯，比如聚乙烯的共聚物；和矿物纤维，优选为玻璃纤维或回收玻璃纤维或玄武岩纤维或碳纤维中的一种。
优选地，所述第一多孔纤维层和第二多孔纤维层中的至少一个，优选为至少所述第二多孔纤维层，包括自卷式卷曲纤维，优选为中空的自卷式卷曲纤维。
令人惊讶地，使用自卷式卷曲纤维与热塑性粘合剂的组合使得有可能在较低密度下增加厚度，同时维持或甚至改善声学性能。这允许更好地填充可用空间，而不需要对部件增加额外重量。
自卷式卷曲纤维是并列复合纤维，也称为双组分纤维。自卷式卷曲纤维，也称为卷曲、弯曲或自卷纤维，例如通过两侧由复合纤维制成，并且配置成使得一侧收缩不同于另一侧，从而导致纤维远离直线的永久弯曲成形，例如呈盘绕、欧米伽(Ω)或螺旋的形式。然而，在大多数情况下，形状并不一定规则结构，但是不规则3维形状的版本具有相同的优点。
优选地，复合材料被选取成使得在粘度上存在差异，从而在纤维中导致固有卷绕或卷曲。然而，也可以选择其它类型的复合纤维，其显示出与所限定的相似的效果。
令人惊讶地，将自卷式卷曲纤维添加到多孔纤维层会增强通过例如梳理方法或更优选地纤维注射方法获得的材料层的均匀性。自卷式卷曲纤维的回到随机卷曲形式的自然倾向赋予纤维额外的弹性。例如，开放纤维在加工过程期间不会再次形成团块，因此更好地分散遍布整个层。
令人惊讶地，如所要求的材料可以更精确地以3D形状热成型，此外该材料的弹性在固化或模制期间基本上不降低，表明自卷式卷曲纤维在实际部件的固化或模制过程期间不易于劣化。此外，包括自卷式卷曲纤维的多孔纤维层在使用期间保持其弹性，因此在模制之后直接获得的初始厚度被维持得更长。
自卷式卷曲纤维不同于机械卷曲的纤维，因为它们在纤维的纺丝期间获得作为该纤维的固有特征的卷曲能力。卷曲纤维的这种固有自卷在进一步制造过程步骤或材料的后续使用期间不太可能损失。自卷式卷曲纤维中的卷曲是永久的。
使用自卷式卷曲纤维而不是机械卷曲纤维的优点是多方面的。对于所公开的本发明，最重要的优点是从纤维层的制造开始起纤维就处于卷曲状态。呈随机3维形状纤维形式的卷曲状态是纤维的优选状态。令人惊讶地，在整个制造期间以及在装饰部件的使用寿命期间，纤维保持为该优选形状。机械卷曲本身强度较低，并且随时间推移将失去其特性。机械卷曲纤维将随时间推移而拉平，失去弹性和膨松性，使得装饰部件随时间推移在其用途上失效。
自卷式卷曲纤维也可以由聚合物比如不同聚酯的组合制成，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的组合。
优选地，自卷式卷曲纤维具有整体圆形的截面，更优选地具有中空芯，也称为中空复合纤维。然而，也可以使用本领域公知的其它截面来制作复合自卷式卷曲纤维。
所用卷曲纤维的短纤维长度优选在32与76mm之间，优选为32到64mm。纤维优选在2与28分特之间，优选在3与15分特之间，优选在3与10分特之间。
与制成自卷式卷曲纤维的聚合物相比，粘合剂材料应该具有较低的熔点，因此只有粘合剂在制造期间熔化，而不是自卷式卷曲纤维。
令人惊讶地，使用粘合剂纤维粘合在一起的棉纤维和自卷式卷曲纤维的优选组合在压缩刚度上显示出增加，从而改善整体性能。由于较高的压缩刚度，噪声衰减装饰部件在使用期间将不会在其厚度上减小。
优选地，所述第一多孔纤维层和第二多孔纤维层中的至少一个包括再制纤维，其由选自以下材料所组成的组中的至少一种材料制成：棉再生物、合成再生物、聚酯再生物、天然纤维再生物以及混合的合成纤维与天然纤维再生物。
再制纤维优选由纺织面料制成，优选为再生棉、再生合成物、再生聚酯或再生天然纤维。再生类型被定义为具有按重量计至少51％的所包括材料，49％可以是来自其它来源的纤维。因此，例如，再生聚酯包含按重量计至少51％的聚酯基材料。替代地，再生材料可以是不同的合成纤维和天然纤维的混合物，由此没有一种类型是占优势的。
纤维、自卷式卷曲纤维、粘合剂纤维、再制纤维、合成纤维、天然纤维或矿物纤维中的任何一种都是短纤维，并且可以由原始和/或回收材料制成。
优选地，所述第一多孔纤维层和第二多孔纤维层包括热塑性粘合剂材料，其由选自以下材料所组成的组中的至少一种材料制成：聚酯比如聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚酯的共聚物，聚烯烃比如聚丙烯或聚乙烯，聚乳酸(PLA)和聚酰胺比如聚酰胺6或聚酰胺66。
优选地，粘合剂材料呈纤维、薄片或粉末的形式。更优选地，粘合剂材料是单组分纤维或双组分纤维中的一种。
在粘合剂纤维的情况下，长度优选在32与76mm之间，优选为32到64mm。粘合剂纤维优选在2与5分特之间。
在根据本发明的一个实施例中，第一和第二多孔纤维层中的至少一个包括填料纤维和自卷式卷曲纤维，并且其中第一和第二多孔纤维层中的至少一个基本上由10到40％的热塑性粘合剂材料、10到70％的填料纤维和10到70％的自卷式卷曲纤维组成，并且其中总量按重量计增加到100％。
填料纤维应理解为不是自卷式卷曲纤维或粘合剂材料的任何纤维。
在根据本发明的另一个实施例中，第一和第二多孔纤维层中的至少一个包括填料纤维和自卷式卷曲纤维，并且其中第一和第二多孔纤维层中的至少一个基本上由10到40％的热塑性粘合剂、10到40％的填料纤维和10到60％的自卷式卷曲纤维以及10到50％的切碎泡沫片组成，并且其中总量按重量计增加到100％。
优选地，BICO纤维与中空复合自卷式卷曲纤维以及棉再生物一起使用。优选地，BICO纤维是聚酯/CoPET。
优选地，切碎泡沫是聚氨酯泡沫，优选为软质聚氨酯泡沫。泡沫的密度优选在10与100kg.m-3之间，优选在20与90kg.m-3之间，优选在25与85kg.m-3之间。切碎泡沫片的尺寸优选在2与20mm之间，优选在3与15mm之间，优选在4与10mm之间。
优选地，透气中间膜层(这里也称为膜层)包括至少一个层，其包括选自以下材料所组成的组中的聚合物或共聚物中的至少一种：聚酯，比如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或共聚酯(CoPES)；聚酰胺，比如聚酰胺6或聚酰胺66；聚烯烃，比如聚乙烯(PE)或低密度聚乙烯(LDPE)或线性低密度聚乙烯(LLDPE)或高密度聚乙烯(HDPE)；乙烯丙烯酸共聚物(EAA)；聚丙烯(PP)；热塑性弹性体(TPE)，比如热塑性聚烯烃(TPO)；热塑性聚氨酯(TPU)；聚醚酰亚胺；聚砜；聚醚砜；聚醚醚酮；以及共聚物，比如乙烯醋酸乙烯酯(EVA)，或者生物聚合物，比如聚乳酸。
透气中间膜层也可以称为中间膜层、膜层或箔片，并且应该被理解为薄层，优选具有至少15微米的厚度，优选在15与100微米之间，优选在15与50之间，优选在15与30微米之间。
优选地，膜层的面积重量低于200g.m-2，优选低于100g.m-2。
优选地，可以使用双层或多层膜，其中膜层还可以用作将第一和第二多孔纤维层层叠在一起的粘合层。优选地，膜层是三层膜，其具有与外层相比具有更高熔化温度的芯。外层在制造期间中熔化并将膜的芯层粘合到第一和第二多孔纤维层。
透气膜可以是预穿孔的，例如通过针穿孔，和/或在三层系统的模制期间例如通过热蒸汽的作用和/或通过集成在模制过程中的针来加工成透气的。
透气膜层可以是胶、粉末、箔片、膜、涂层等，其在噪声衰减部件的制造期间保持膜层或变为膜类型的层。膜层还可以在制造期间软化和/或熔化，并与第一和/或第二多孔纤维层的粘合剂混合。
对于纤维或膜层中的任一个，只要满足材料要求，所使用的聚合物可以是原始的或基于回收的材料。
优选地，根据本发明的三维噪声衰减装饰部件进一步包括至少覆盖稀松布层、声学稀松布层、装饰性顶层，例如簇绒地毯或非织造地毯。
根据本发明的模制三维噪声衰减装饰部件可以用作内部装饰部件比如内仪表板隔离物和/或底板地毯。
优选地，根据本发明的模制三维噪声衰减装饰部件如下所述地制造。
用于制造根据本发明的模制三维噪声衰减装饰部件的方法包括以下步骤：
a)制备具有在表面上变化的面积重量的至少一未固结或预固结的第二多孔纤维层，其中该层通过将纤维和粘合剂材料的混合物铺设到产品成形腔中而制得。
b)制备未固结或预固结的第一多孔纤维层。
c)将膜层和所述未固结或预固结的第一纤维层和第二纤维层堆叠在模具中，且所述膜层位于所述第一多孔纤维层和第二多孔纤维层之间。可选地，可以将附加的层放置在三个层的下方和/或顶部上。
d)通过固结处理，优选为热空气、蒸汽或红外加热，在模具中固结所述材料并使所述层层叠在一起，其中热塑性粘合剂软化和/或熔化、将所述纤维粘合在一起和/或可选地粘合到相邻层。
具有根据本发明变化的面积重量的未固结或预固结的第二多孔纤维层例如可以通过使用EP 2640881中所公开的机器来制造，其中包括粘合剂的纤维混合物以最终产品的形式供给到腔中，从而形成多孔纤维层形状，其包含在该层的表面上具有变化的面积重量所必需的厚度变化。多孔纤维层的密度可以在整个填充过程中保持基本恒定。该第二多孔纤维层可以直接预固结在机器上，如在引用的专利中所公开的，或者可以在之后固结。
第一纤维层可以使用本领域技术人员公知的方法(比如梳理交叉铺网或气流成网)制造为垫料或坯料。
术语“固结”或“固结的”应该被理解为在噪声衰减部件的和/或个体层的制造期间的过程，其中纤维层被加热并且热塑性粘合剂软化和/或熔化，从而将纤维粘合在一起和/或可选地粘合到相邻层。
预固结应该理解为上述固结过程已经开始但尚未完成的情况，以及纤维弱附接到彼此从而赋予多孔纤维层一些稳定性以进行处理并减少处理期间的纤维损耗的情况。固结可以在第二步骤中完成，其中纤维如上所述在固结期间适当地粘合。
可以使用本领域公知的标准方法来测量面积重量、密度和厚度。
任何给定的范围应该包括起点和终点以及测量中的正常预期的偏差。不同范围的起点和终点值可以组合。
本发明的再一些实施例可以还通过组合本发明的不同实施例和示例而从描述中得出，并且还可从附图中所示的实施例的描述中得出。附图是示意图，并且不必按比例绘制。
附图说明
图1是根据本发明的噪声衰减装饰部件的三层系统的示意性截面，示出了三层系统的变化的面积重量和厚度。
图2是根据本发明从上方观察到的具有在表面上变化的面积重量的三层系统(例如用于轿车(12)的地毯)的示意图。
图3示出了具有作为三层系统的总厚度的函数的根据本发明的面积重量的上限和下限以及三种不同构造(构造3是根据本发明)的面积重量-厚度关系的线图。
图4示出了三层系统的三种构造的估算插入损耗。
图5示出了三层系统的三种构造的估算吸收系数。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的噪声衰减装饰部件的三层系统(1)的示意性截面，示出了根据本发明的变化的面积重量和厚度。透气中间膜层(3)位于第一多孔纤维层(2)和第二多孔纤维层(4)之间，并且三层系统搁置在交通工具本体(5)例如钢或铝板上。三个层2、3和4层叠在一起并搁置在轿车本体上。具有不同面积重量和厚度的六个区域由数字6、7、8、9、10和11示出。
图2示出了根据本发明从上方观察到的面积重量在表面上变化的三层系统(例如用于轿车(12)的地毯)的示意图，以及第二多孔纤维层的表面上的面积重量分布的示例。示出了四种不同的面积重量：400g.m-2(13),550g.m-2(14),750g.m-2(15)和1100g.m-2(16)。
图3示出了根据本发明的面积重量上限(45*t+475)和面积重量下限(25*t+175)的线图，其中t的单位为mm并且AW2的单位为g.m-2。图3进一步示出了三层系统的三种构造的面积重量-厚度关系变化。
面积重量上限和下限可以用于识别作为三层系统的总厚度t的函数的用于解耦器的声学最佳面积重量的范围。声学最佳面积重量还可以与其它要求比较，比如用于压缩刚度要求的最小密度和填充空间容量。
全部三种构造都具有两个多孔纤维层，且中间透气膜层位于两个纤维层之间。对于全部三种构造来说，透气膜层是相同的，并且该膜层约20微米厚。全部三种构造都具有相同的厚度分布。
构造1是根据现有技术水平的三层系统，其中第二层(解耦层)具有在表面上为700g.m-2(克每平方米)的均匀面积重量。均匀应该被理解为在约为+/-10％的正常产品波动中为均匀的。
构造1的第一层(顶层)也具有在表面上为750g.m-2的均匀面积重量。
构造1的AFR在表面上在3500与5500Ns/m3之间变化。
构造2是三层系统，其中第二层(解耦层)具有在表面上变化并且随着三层系统的总厚度变化的面积重量，如图3中的线图所示，其中至少在15mm以上的较高厚度处，面积重量高于由本发明限定的上限。第一多孔纤维层(顶层)具有在表面上为400g.m-2的均匀面积重量。
构造2的AFR在表面上在3500与5000Ns/m3之间变化。
构造3是根据本发明的三层系统，其中第二层(解耦层)具有在表面上变化并且随着三层系统的总厚度变化的面积重量，所述面积重量处于根据本发明的如图3中线图所示的上限和下限之内。第一层(顶层)具有在表面上为750g.m-2的均匀面积重量。
构造3的AFR在表面上在4000与6000Ns/m3之间变化。
所有三种构造的第一纤维层(顶层)在2与8mm之间变化。
所有三种构造具有相同的总重量，并且第一和第二多孔纤维层的纤维混合是相同的并且对于所有三种构造也是相同的。所述纤维混合为约15％至30％PET/CoPET BICO纤维、约30％至40％中空复合自卷式卷曲纤维和约40％的再生棉。
图4示出了图3中示出的三种构造的估算插入损耗。扁平样品的插入损耗通过Autoneum市售的装置“Isokell”在不同厚度和面积重量处测得。
噪声衰减装饰部件的隔离性能可以通过测量被放置在某结构(例如钢板)上的装饰部件的传输损耗(TL)来评估。传输损耗被定义为以分贝表示的在该结构上入射的声功率(Wi)与被该结构传输至接收侧的声功率(Wt)的比率TL＝10log10(Wi/Wt)。反比Wt/Wi是传输系数。
由于重要的是评估汽车声学部件独立于它所安装在其上的钢结构的噪声隔离能力，所以引入了插入损耗。放置在某结构(例如扁平钢板)上的声学部件的插入损耗(IL)被定义为配备有该噪声衰减装饰部件的结构(TL部件+钢)的传输损耗与该结构单独的传输损耗(TL钢)的差值：IL部件＝TL部件+钢-TL钢(dB)。
三种构造具有对于这种部件来说典型的相同厚度分布，并且该厚度分布如下：
·低于7.5mm的厚度分布，33％，
·在7.5mm与12.5mm之间的厚度分布，19％，
·在12.5与17.5mm之间的厚度分布，15％，
·在17.5与22.5mm之间的厚度分布，11％，
·在22.5与27.5mm之间的厚度分布，11％，
·以及高于27.5mm的厚度分布，11％。
在Isokell中测量了具有根据所述三种构造的面积重量的厚度为5、10、15、20和30mm的扁平样品，并且估算了对于每种面积重量和厚度的传输系数。对于所述三种构造中的每一种，整个部件的传输系数被估算为扁平样品的传输系数的测量值的加权平均值，其中用于该平均值的加权因子取决于如上文公开的每种构造和厚度分布的面积重量-厚度关系。从每种构造的平均传输系数，计算出传输损耗和插入损耗。
插入损耗结果在图4中示出，其中即使所有三种构造具有相同重量，但是根据本发明的构造3与其它两种构造相比具有更高(更好)的插入损耗。
图5示出了与图3和4中描述的相同的三种构造的吸收系数估算。在Autoneum市售的装置“Alpha Cabin”中对于不同厚度和面积重量测量了扁平样品的吸收系数。
在Alpha Cabin中测量了具有根据所述三种构造的面积重量的厚度为5、10、15、20和30mm的扁平样品，并且估算了对于每种面积重量和厚度的吸收系数。
根据上文所述的相同原理来估算了每种构造的吸收系数，其中对于每种构造来说，对于不同面积重量和厚度的所测吸收系数根据上文公开的厚度分布进行平均化，以便得到每种构造的平均吸收系数。所有三种构造示出了很相似的吸收性能，然而因为构造3具有更高的插入损耗，所以根据本发明的构造3是优选解决方案。

Claims (32)

1.模制三维噪声衰减装饰部件，用于交通工具，至少包括三层系统，所述三层系统由第一多孔纤维层和第二多孔纤维层以及位于所述第一多孔纤维层和第二多孔纤维层之间的透气的中间膜层组成，并且其中所述三层系统内的相邻表面是相互连接的，特征在于，所述第二多孔纤维层具有在表面上变化的面积重量AW2，并且其中至少对于总厚度t在5到35mm之间的三层系统的区域来说，所述面积重量AW2与所述三层系统的总厚度t相关如下：25*t+175<AW2<45*t+475，其中t的单位为mm并且AW2的单位为g.m-2，并且其中所述第二多孔纤维层的面积重量AW2随着所述三层系统的总厚度t的增加而增加。
2.根据权利要求1所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述第一多孔纤维层和第二多孔纤维层中的每一个都具有在300与4000g.m-2之间的面积重量。
3.根据权利要求2所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述第一多孔纤维层和第二多孔纤维层中的每一个的面积重量在300与3000g.m-2之间。
4.根据权利要求3所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述第一多孔纤维层和第二多孔纤维层中的每一个的面积重量在300与2050g.m-2之间。
5.根据前述权利要求1-4中任一项所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，至少所述第二多孔纤维层具有至少3.5kPa的压缩刚度。
6.根据权利要求5所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述压缩刚度在5与25kPa之间。
7.根据前述权利要求1-4中任一项所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述三层系统的总空气流动阻力在500与10000Ns.m-3之间。
8.根据权利要求7所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述三层系统的总空气流动阻力在1000与7000Ns.m-3之间。
9.根据权利要求8所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述三层系统的总空气流动阻力在2000与6000Ns.m-3之间。
10.根据前述权利要求1-4中任一项所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，至少对于总厚度t在5到35mm之间的三层系统的区域来说，所述三层系统的整体空气流动阻力AFR整体和整体密度关系如下：/>其中AFR整体的单位为Nsm-3并且的单位为kg/m3。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，至少对于整体密度高于160kg/m3的三层系统的区域来说，所述三层系统的整体空气流动阻力AFR整体和整体密度关系如下：/>其中AFR整体的单位为Nsm-3并且/>的单位为kg/m3。
12.根据前述权利要求1-4中任一项所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述第一多孔纤维层和中间膜层一起的空气流动阻力占所述三层系统的总空气流动阻力的至少55％，和/或其中所述中间膜层的空气流动阻力高于所述第一多孔纤维层和第二多孔纤维层的总空气流动阻力。
13.根据权利要求12所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述第一多孔纤维层和中间膜层一起的空气流动阻力占所述三层系统的总空气流动阻力的65％到80％之间。
14.根据前述权利要求1-4中任一项所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述第一多孔纤维层和第二多孔纤维层包括纤维，其由选自以下材料所组成的组中的至少一种材料制成：聚酰胺即尼龙；聚酯；聚烯烃；和矿物纤维。
15.根据权利要求14所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述聚酰胺包括聚酰胺6或聚酰胺66；并且/或者所述聚酯包括聚酯的共聚物、或聚对苯二甲酸乙二醇酯即PET、或聚对苯二甲酸丁二醇酯即PBT、或聚对苯二甲酸丙二醇酯即PTT；并且/或者所述聚烯烃包括聚丙烯或聚乙烯；并且/或者矿物纤维包括玻璃纤维、玄武岩纤维或碳纤维中的一种。
16.根据前述权利要求1-4中任一项所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述第一多孔纤维层和第二多孔纤维层中的至少一个包括自卷式卷曲纤维。
17.根据权利要求16所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述自卷式卷曲纤维包括中空的自卷式卷曲纤维。
18.根据权利要求17所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述第二多孔纤维层包括自卷式卷曲纤维，该自卷式卷曲纤维包括中空的自卷式卷曲纤维。
19.根据前述权利要求1-4中任一项所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述第一多孔纤维层和第二多孔纤维层中的至少一个包括再制纤维，其由选自以下材料所组成的组中的至少一种材料制成：合成纤维再生物、天然纤维再生物以及混合的合成纤维再生物与天然纤维再生物。
20.根据权利要求19所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述合成纤维再生物包括聚酯再生物，并且/或者所述天然纤维再生物包括棉再生物。
21.根据前述权利要求1-4中任一项所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述第一多孔纤维层和第二多孔纤维层包括热塑性粘合剂材料，其由选自以下材料所组成的组中的至少一种材料制成：聚酯；聚酯的共聚物；聚烯烃；聚乳酸；和聚酰胺。
22.根据权利要求21所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯；并且/或者所述聚烯烃为聚丙烯或聚乙烯；并且/或者所述聚酰胺为聚酰胺6或聚酰胺66。
23.根据前述权利要求1-4中任一项所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述透气的中间膜层包括至少一个层，其包括选自以下材料所组成的组中的至少一种：聚酯；聚酰胺；聚烯烃；热塑性弹性体即TPE；热塑性聚氨酯即TPU；聚醚酰亚胺；聚砜；聚醚砜；聚醚醚酮；乙烯丙烯酸共聚物即EAA；乙烯醋酸乙烯酯即EVA；或者生物聚合物。
24.根据权利要求23所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述聚酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯即PET或聚对苯二甲酸丁二醇酯即PBT或共聚酯即CoPES；并且/或者所述聚酰胺包括聚酰胺6或聚酰胺66；并且/或者所述聚烯烃包括聚乙烯即PE；并且/或者所述热塑性弹性体包括热塑性聚烯烃即TPO；并且/或者所述生物聚合物包括聚乳酸；并且/或者所述聚烯烃包括聚丙烯即PP。
25.根据权利要求24所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述聚乙烯包括低密度聚乙烯即LDPE或高密度聚乙烯即HDPE。
26.根据权利要求25所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述低密度聚乙烯包括线性低密度聚乙烯即LLDPE。
27.根据前述权利要求1-4中任一项所述的模制三维噪声衰减装饰部件，进一步包括覆盖稀松布层、声学稀松布层、装饰性顶层中的至少一个。
28.根据权利要求27所述的模制三维噪声衰减装饰部件，其中，所述装饰性顶层包括簇绒地毯或非织造地毯。
29.根据前述权利要求1-28中任一项所述的模制三维噪声衰减装饰部件的用途，用作内部装饰部件。
30.根据权利要求29所述的模制三维噪声衰减装饰部件的用途，其中，所述内部装饰部件包括内仪表板隔离物和/或底板地毯。
31.用于制造根据前述权利要求1-28中任一项所述的模制三维噪声衰减装饰部件的方法，包括以下步骤：
a.制备具有在表面上变化的面积重量的至少一未固结或预固结的第二多孔纤维层，其中该第二多孔纤维层通过将纤维和热塑性粘合剂材料铺设到产品成形腔中而制得；
b.制备未固结或预固结的第一多孔纤维层；
c.将膜层和未固结或预固结的第一多孔纤维层和第二多孔纤维层与任何可选的附加层一起堆叠在模具中，且所述膜层位于所述第一多孔纤维层和第二多孔纤维层之间；
d.通过固结处理在模具中将所有的层固结在一起，其中所述热塑性粘合剂材料软化和/或熔化、将第一多孔纤维层和第二多孔纤维层中的纤维粘合在一起和/或粘合到相邻的层。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述固结处理包括热空气、蒸汽或红外加热。
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