CN1717319A - 特别是用于汽车的多层吸音轻型构件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及特别是用于汽车的多层吸音轻型构件。本发明的任务在于，制备一种用于汽车的吸音构件，其是较轻的和同时具有高的或相对于传统的这种类型的构件更好的声学效果。为了解决这一任务，提出了一种多层的构件，其具有空气可透过的覆盖层(17)和至少一层由热塑性纤维构成的空气可透过的无纺布层(10”)，其中覆盖层(17)是声音可透过地与无纺布层(10”)连接。根据本发明的构件的特征还在于，无纺布层(10”)在面密度为500－1500g/m2时其厚度为2－7mm和与覆盖层(17)不连接或只以它的朝向覆盖层(17)面积的少于20％面积份额部分地与覆盖层连接。

Description

特别是用于汽车的多层吸音轻型构件
本发明涉及一种多层的、吸音的、特别是用于汽车的轻型构件，其具有一个空气可透过的覆盖层和至少一层由热塑性纤维构成的空气可透过的无纺布层，其中覆盖层是声音可透过地与无纺布层连接。
已经研发出了许多材料和系统用来减少汽车发出的噪音，特别是用来减少汽车乘客室内的噪音水平。
为了轿车的隔音使用了许多所谓的谐振吸收器。其中涉及选择性的弹簧-物料-系统，其应该可以用来激起谐振和它的最佳的作用处于各自的谐振区域。作为弹簧使用在此通常弹性的无纺布材料和/或泡沫材料，其与由橡胶或弹性体作为物料构成的重层连接。传统的弹簧-物料-系统只具有窄频带的作用效果。然而特别的缺点是，其由于重层物料而具有较高的面密度，这对于汽车的总重量和充许的载重以及对于尽可能低的燃油消耗都是不利的。
在DE 199 60 945 A1中描述了一种用于汽车的底部衬板，其可在不损害声学效果的情况下具有特别低的面密度。这种已知的底部衬板主要由绒毯层、在其下设置的隔音层和柔软的聚氨酯泡沫材料层构成，其中隔音层由双层无纺布，也即由一层聚酯无纺布和一层在其下设置的聚丙烯无纺布构成。这种双层无纺布具有600-1000g/m2的面密度。绒毯层是一种聚酰胺簇绒-丝绒毯织物和由一层聚酰胺短纤维层、一层载体无纺布层和联结体构成。这种双层无纺布是通过聚乙烯烧结层完全平面地烧结到绒毯层的背面。在双层无纺布的反面层压上一层聚乙烯/聚酰胺密封薄膜，其密封双层无纺布不出现来自在后发泡过程中所形成的聚氨酯泡沫材料层的泡沫渗透。
本发明的任务在于，制备开头所述种类的构件，其是较轻的和同时具有高的或甚至改善了的声学效果。
这一任务根据本发明通过具有在权利要求1中所给出的特征的构件而解决。
根据本发明的吸音的构件具有一层空气可透过的覆盖层和至少一层由热塑性纤维构成的空气可透过的无纺布层，其中覆盖层声音可透过地与无纺布层连接。该构件的特征主要还在于，无纺布层在面密度为500-1500g/m2时具有2-7mm的厚度和与覆盖层是不连接的或只是以少于其朝向覆盖层的面积20％的面积份额部分地与覆盖层连接。
根据本发明的构件与传统的隔音衬板比较是非常轻的，传统的隔音衬板构成具有不透气的重层的弹簧-物料-系统。根据本发明无纺布层与覆盖层不连接或只部分连接。通过这种基本上是宽松的积层而在层之间至少在一些区域内形成一处或多处薄的空气层。在层与空气层的过渡区域有相应的密度差和与之相应的较高的阻抗转换，其给予根据本发明的轻型构件优越的声学效果。检测已经表明，根据本发明的构件尽管其较小的总面密度但是与传统的具有重层的构件比较具有良好的和在特殊的设计方案中甚至更好的隔音性能。检测已经特别地显示出，根据本发明的构件在中等和高的声频时具有较高的吸音和隔音作用效果。
根据本发明的构件的吸音和隔音的无纺布层优选由聚对苯二甲酸乙二酯纤维和/或聚丙烯纤维构成。无纺布层的空气透过性或流动阻力通过挤压而这样调节，即给出最佳的吸音和隔音效果。无纺布层的厚度在面密度为500-1300g/m2时优选为2-5mm。
一个根据本发明的轻型构件的优选的设计方案在于，在背着覆盖层的无纺布层的那面处设置另一层由热塑性纤维构成的空气可透过的无纺布层，其中两个无纺布层各自具有2-5mm的厚度和各自具有500-700g/m2的面密度。这两个无纺布层可以具有相同的厚度和相同的面密度，例如600g/m2的面密度和约3mm的厚度。这两个无纺布层也优选地主要是互相宽松地重叠或置放的，以致于它们互相相对着的层面间形成一薄的空气层或在此有密度差和有相应的阻抗转换。
根据本发明的另一个有利的设计方案，在由热塑性纤维构成的至少一个无纺布层中形成垫片。通过垫片在无纺布层和邻近的层或邻近的板之间生成薄的注满空气的空间。这种方案特别由于在无纺布层和空气层之间的过渡区域处存在的阻抗转换而在声学上是特别地起作用的。
用根据本发明的轻型构件，如果在覆盖层和无纺布层之间设置有开孔的泡沫材料层，就可以达到较高的吸音，该泡沫材料层在面密度优选为只有100-200g/m2时具有7-15mm的厚度。泡沫材料层可以特别由聚氨酯泡沫或蜜胺树脂泡沫构成。
根据本发明的轻型构件的覆盖层根据优越的方案可以由具有面密度为70-110g/m2的聚酯纤维无纺布或具有面密度为60-100g/m2的纺粘型无纺布构成。用这样一种方案而达到特别高的吸音系数，在其中直接在纺粘型无纺布后面设置具有面密度为70-110g/m2的聚酯纤维无纺布。在此纺粘型无纺布的流动阻力优选地是大于聚酯纤维无纺布的流动阻力。
根据本发明的轻型构件可以在汽车中特别地用作为发动机侧的车厢前壁衬板。另外或补充地其也可用于朝向乘客室的车厢前壁侧的衬板，其中它的覆盖层优选由绒毯层构成。
在一个特别优选的方案中绒毯层由簇绒毯构成，其具有声学上敞开的簇绒载体和空气可透过的、网状的簇绒联结。另一个优越的方案在于，簇绒联结带有矿物质的微物体和/或矿物质的微空心体。这样簇绒绒毯可以达到具有较低的面密度和同时具有出色的成形稳定性。绒毯层的面密度例如为只有200-400g/m2。
其他的根据本发明的轻型构件的优选的和优越的方案在从属权利要求中给出。
以下根据一个示意性示出了多个实施例的附图来更清楚地解释本发明：
图1一个简化了的第一种根据本发明的以汽车绒毯底板形式的轻型构件的断面横截面前视图；
图2一个简化了的第二种根据本发明的以汽车绒毯底板形式的轻型构件的断面横截面前视图；
图3一个简化了的第三种根据本发明的发动机一侧车厢前壁衬板形式的轻型构件的断面横截面前视图；
图4一个简化了的第四种根据本发明的发动机一侧车厢前壁衬板形式的轻型构件的断面横截面前视图；
图5一个简化了的第五种根据本发明的发动机一侧车厢前壁衬板形式的轻型构件的断面横截面前视图；
图6一个简化了的第六种根据本发明的发动机一侧车厢前壁衬板形式的轻型构件的断面横截面前视图；
图7一个简化了的第七种根据本发明的发动机一侧车厢前壁衬板形式的轻型构件的断面横截面前视图；
图8一个简化了的第八种根据本发明的发动机一侧车厢前壁衬板形式的轻型构件的断面横截面前视图；
图9表示对于一个在根据本发明的轻型构件中使用的空气可透过的无纺布层的作为频率函数的隔音性示例图，该无纺布层没有或具有与钢板相比的空气可透过的纺粘型无纺布作为覆盖层和由弹性体构成的、不透气的重层；
图10表示对于各种不同的根据本发明的作为发动机一侧的车厢前壁衬板确定的轻型构件与两种合适作为车厢前壁衬板的层结构比较的作为频率函数的吸音性示例图，层结构各自具有一个由弹性体构成的、不透气的重层；和
图11表示对于各种不同的根据本发明的作为乘客室侧的车厢前壁或底部衬板确定的轻型构件，与类似的绒毯底板结构相比的作为频率函数的吸音性示例图，轻型构件各具有作为覆盖层的一个绒毯层，绒毯底板结构各含有一个不透气的绒毯背面。
图1示出了一个对于汽车确定的绒毯底板结构1的断面，该结构与传统的汽车绒毯底板结构比较是轻型的构件，传统的汽车绒毯底板结构根据弹簧-物料-系统的种类具有一个作为隔音物料的重层。根据本发明的绒毯底板结构1是由经栽绒的丝绒毯层构成。用3表示簇绒载体，毛圈线4和绒毛粒结5置入其中。簇绒载体3由无纺布，例如由聚酯纺粘型无纺布构成。可以认识到的是，簇绒载体3具有许多确定绒毛粒结间隙6的穿孔7，其通过无绒毛针的簇绒针生成。绒毛粒结间隙6提高了在丝绒毯层2中的起声学效果的空气空间。以整个面积计丝绒毯层2具有基本上均匀的绒毛粒结密度。
为了联结置入簇绒载体3中的绒毛粒结5，在其反面首先涂覆上第一种粘结剂8，其在涂覆时基本上只涂覆于绒毛粒结5处和通过无绒毛针的簇绒针而生成的穿孔7基本上没有被涂覆的。在这种簇绒联结上烧结其他的粉末粘结剂9。第一种粘结剂8和/或经烧结的粉末粘结剂9优选含有矿物的微物体和/或矿物的微空心体(未图示出)。绒毯层2具有200-400g/m2，如350g/m2的面密度。
在绒毯层2上是由热塑性纤维构成的、空气可透过的无纺布层10。优选由PET纤维和/或PP纤维构成的无纺布层的流动阻力通过挤压而调节或最佳化。在面密度为500-1300g/m2时无纺布层10的厚度为2-7mm，特别地在面密度为大约600-1000g/m2时其厚度为2-5mm。
无纺布层10与绒毯层2是不连接的或只部分相连接的。部分的连接必要时通过焊接而进行并局限于边缘区域和必要时局限于一个或多个穿孔的边缘区域，该穿孔用于引入电缆、软管管道和/或机械的控制元件。无纺布层10的与绒毯层2有物料连接的面积份额为最大20％，然而优选为显著小于它的朝向绒毯层2的面积的20％。
在无纺布层10下面设置有一层由棉纤维无纺布构成的层11，其位于汽车的底部外板12的上面。棉纤维无纺布11具有约600-1100g/m2的面密度，特别为约700-1000g/m2的面密度。在约600-700g/m2的面密度时它的厚度为约6mm。相反，在1000-1100g/m2的面密度时棉纤维无纺布是约15-20mm厚。
可以确定的是，无纺布层10基本上是宽松地位于棉纤维无纺布11上，以致于在两个层10、11之间有薄的空气层或空气室13。这两个层10、11不互相连接或只部分地互相连接，其中连接必要时设置在通过层2、10和11构成的轻型构件的边缘区域和/或设置在其中形成的通孔(未图示出)的边缘区域。
在图2中示出了另一个根据本发明的汽车绒毯底板结构1’，其在很大程度上相应于根据图1的绒毯底板结构。其与根据图1的绒毯底板结构的区别在于，在无纺布层10下面设置一个基本上是泡沫材料层11’代替棉纤维无纺布。在这种绒毯底板结构中层2、10和11’也是基本上宽松地互相叠置的。而且在无纺布层10中可以压出凹陷或凸起14，这有利于薄的空气室13的形成。泡沫材料层11’优选由开孔的聚氨酯软泡沫，特别是由冷压泡沫构成。泡沫材料层11’在面密度为约900-1300g/m2时具有约15-22mm的厚度。
在图3-8中示出了发动机侧车厢前壁衬板的断面，其也各自被设计作为轻型构件。用12’表示为车厢前壁板。车厢前壁板12’的内侧至少部分地用根据图1或图2的绒毯底板结构1或1’覆盖(在图3-8中未图示出)。
在图3和4中示出的车厢前壁衬板各自具有一个空气可透过的无纺布层10，其基本上宽松地位于车厢前壁12’处和由热塑性纤维，优选由PET纤维和/或聚丙烯纤维构成。无纺布层10的流动阻力又是通过纤维无纺布的致密程度调节的。无纺布层10在面密度为约500-1100g/m2时其厚度为约2-5mm，如约3mm。无纺布层10是用开孔的泡沫材料层15覆盖的。对于泡沫材料涉及例如聚氨酯泡沫或蜜胺树脂泡沫。泡沫材料层15具有约100-200g/m2的面密度和约7-15mm的厚度，如约9mm。
朝着发动机舱方向车厢前壁衬板具有较薄的、空气可透过的无纺布层16作为覆盖层。在根据图3的实施方案中覆盖层由具有约70-110g/m2的面密度的聚酯纤维无纺布16构成。聚酯纤维无纺布16的厚度至少为1mm，优选至少0.8mm。
相反，在根据图4的实施方案中覆盖层由薄的纺粘型无纺布17构成，其中直接在纺粘型无纺布17的下面设置根据图3的聚酯纤维无纺布16。纺粘型无纺布17具有60-100g/m2，例如约80g/m2的面密度，和具有比聚酯纤维无纺布16高的流动阻力。
在图5和6中示出的根据本发明的车厢前壁衬板的断面与在图3和4中示出的实施方案的差别在于，在无纺布层10背着覆盖层的一侧设置有另一个由热塑性纤维构成的空气可透过的无纺布层10’。两个无纺布层10、10’各自具有2-5mm的厚度和其中各自具有500-700g/m2的面密度。
如在图7和8中所示的那样，优越地在无纺布层10”中也可以构成垫片18，特别是压铸出垫片，以在层10”、15之间或无纺布层10”和车厢前壁板12’之间形成一定的薄的空气室19、19’。
根据图3-8的车厢前壁衬板的层10、10’、10”、15、16和必要时17各自互相宽松地叠置，以致于在这些层之间形成薄的空气层。层10、10’、10”、15、16、17只是点状地或局部地固定在车厢前壁板12’上。例如用于冷暖空调、电器电缆、鲍登线、拉杆、手柄或转向轴的在车厢前壁板12’中存在的通孔(未图示出)，通过根据本发明的轻型构件的柔韧的、能匹配的层10、10’、10”、15、16、17而声学上密封。
图9示出了作为频率函数的隔音性的比较测量结果，其是对于在一个根据本发明的轻型构件中所应用的空气可透过无纺布层的测量结果，无纺布层没有或具有空气可透过的纺粘型无纺布作为覆盖层，相对于0.8mm厚的钢板和面密度为约3.25kg/m2的重层。测试曲线M1示出了对于钢板得出的隔音性。可以确定的是，在较高的声频时隔音性通常是较大的。测试曲线M2再次给出了重层的测试值。由于谐振影响，重层的隔音处于纯粹的钢板的隔音作用之下的约700-2500Hz的频率范围。测试曲线M3再次给出了挤压到约3mm厚的、具有约600g/m2的面密度的无纺布层的测试值。令人惊奇的是，用这种空气可透过的无纺布层达到的隔音性与重层比较相当高的。用虚线画出的测试曲线M4示出了对于相应的无纺布层的测试结果，这种无纺布在向着声音的一侧附加地用一具有约80g/m2的面密度的纺粘型无纺布覆盖。
图10示出了对于不同的根据本发明的、作为车厢前壁衬板确定的轻型构件与两个合适作为车厢前壁衬板的层结构比较的作为频率函数的吸音性，所述层结构各自具有面密度为3.2kg/m2的重层。
曲线K1再次给出了对于一种层结构的测试值，其由具有3.2kg/m2的不透气的重层、约9mm厚的开孔的PUR泡沫层和空气可透过的PES无纺布构成。用虚线画出的曲线K2涉及相应的层结构，然而其在PES无纺布上附加地具有面密度约为80g/m2的纺粘型无纺布作为覆盖层。
曲线K3相应于在根据本发明的层结构时的吸收测量结果，在该结构中代替上述的重层而使用经挤压的、空气可透过的无纺布层，其在约3mm的厚度时具有仅约600g/m2的面密度。用三角形表示的曲线K4涉及类似的层结构，然而在该结构中经挤压的、空气可透过的无纺布层的面密度为约1000g/m2。
曲线K5和K6涉及根据本发明的层结构，其又具有经挤压的、空气可透过的无纺布层、约9mm厚的开孔的PUR泡沫层和一较薄的空气可透过的PES无纺布层。此外属于曲线K5的层结构包括具有约80g/m2的面密度的薄的纺粘型无纺布作为覆盖层，其中经挤压的、空气可透过的无纺布层在约3mm的厚度时具有约600g/m2的面密度。曲线K6属于一种相应的层结构，其也具有作为覆盖层的具有约80g/m2的面密度的薄的纺粘型无纺布，然而其中在这种层结构中约3mm厚的、经挤压的、空气可透过的无纺布层的面密度为约1000g/m2。
曲线K7和K8涉及层结构，其与基于曲线K3和K5的层结构的差别在于，在经挤压的、空气可透过的无纺布层的背向覆盖层的一侧设置有另一层相应的无纺布层，也就是说宽松地叠放的两个无纺布层各自都具有约3mm的厚度和各自都具有约600g/m2的面密度。在此曲线K8属于这种层结构，其具有作为覆盖层的具有约80g/m2的面密度的薄的纺粘型无纺布。
如曲线K3、K5、K7和K8所示，薄的、非常轻的纺粘型无纺布以及两个宽松地叠放的、空气可透过的无纺布层的应用导致了吸音性的显著改善。
最后图11示出了对于不同的根据本发明的车厢前壁或底板衬板与各自带有不透气的绒毯背面的绒毯底板结构比较的作为频率函数的吸音性，车厢前壁或底板衬板各自具有绒毯层作为覆盖层和空气可透过的底部结构。
曲线10属于一种绒毯底板结构，其由具有重层背面的绒毯上部物料和在其下设置的冷铸泡沫层构成，其中冷铸泡沫层具有约1200g/m2的面密度。测试曲线K9是基于一种绒毯底板结构，其含有相应的冷铸泡沫层，然而具有其他的有薄膜背面的绒毯上部物料。
曲线V1示出了对于一种绒毯底板结构的测试结果，该绒毯底板结构由具有重层背面的绒毯上部物料、在其上覆盖的具有1000g/m2的面密度的无纺布层和在其上覆盖的具有700g/m2的面密度的棉纤维无纺布构成。相反，曲线V2又给出了对于一种绒毯底板结构的测量结果，其也具有面密度为1000g/m2的无纺布层和作为下层的具有700g/m2的面密度的棉纤维层，然而还具有其他的具有薄膜背面的绒毯上部物料。
曲线V3-V8各自涉及绒毯底板结构，具有作为上部物料的根据图1和2的具有约350g/m2的面密度的声学敞开的丝绒毯层和空气可透过的、约3mm厚的、经挤压的具有1000g/m2的面密度的无纺布层。
此外属于曲线V3和V4的绒毯底板结构还各自含有作为最底层的具有约700g/m2的面密度的棉纤维无纺布。相反，对于基于曲线V5和V6的绒毯底板结构，作为最低层应用的各自为具有约1000g/m2的棉纤维无纺布，和对于基于曲线V7和V8的绒毯底板结构，作为最底层应用的是各自为具有约1200g/m2的面密度的冷铸泡沫。最终所测量的绒毯底板结构的差别在于，在基于曲线V4、V6和V8的绒毯底板结构中各自在绒毯上部物料和约3mm厚的、空气可透过无纺布层之间设置一个约40μm厚的塑料薄膜。曲线V4、V6和V8与曲线V3、V5和V7比较显示出，设置有塑料薄膜的绒毯底板结构在较高频率下具有比根据本发明的没有塑料薄膜的绒毯底板结构明显小得多的吸音系数。

Claims (18)

1.一种特别是用于汽车的多层吸音构件，其具有空气可透过的覆盖层(2、16、17)和至少一层由热塑性纤维构成的空气可透过的无纺布层(10、10’、10”)，其中覆盖层(2、16、17)声音可透过地与无纺布层(10、10’、10”)连接，其特征在于，无纺布层(10、10’、10”)在面密度为500-1500g/m2时具有2-7mm的厚度和与覆盖层(2、16、17)不连接或只是以少于它的朝向覆盖层(2、16、17)面积的20％的面积份额部分地连接。
2.根据权利要求1的构件，其特征在于，无纺布层(10、10’、10”)在面密度为500-1300g/m2时具有2-5mm的厚度。
3.根据权利要求1或2的构件，其特征在于，无纺布层(10、10’、10”)由聚对苯二甲酸乙二酯纤维和/或聚丙烯纤维构成。
4.根据权利要求1-3之一的构件，其特征在于，覆盖层(2、16、17)和无纺布层(10、10’、10”)只在无纺布层的边缘区域和/或在覆盖层(2、16、17)以及无纺布层(10、10’、10”)中形成的通孔的边缘区域互相连接。
5.根据权利要求1-4之一的构件，其特征在于，在无纺布层(10)的背向覆盖层(2、16、17)的一侧设置有另一由热塑性纤维构成的空气可透过的无纺布层(10’)，其中两个无纺布层(10、10’)各自具有2-5mm的厚度和各自具有500-700g/m2的面密度。
6.根据权利要求1-5之一的构件，其特征在于，在覆盖层(16、17)和由热塑性纤维构成的无纺布层(10、10”)之间设置有开孔的泡沫材料层(15)。
7.根据权利要求6的构件，其特征在于，泡沫材料层(15)在面密度为100-200g/m2时具有7-15mm的厚度。
8.根据权利要求6或7的构件，其特征在于，泡沫材料层(15)由聚氨酯泡沫或蜜胺树脂泡沫构成。
9.根据权利要求1-8之一的构件，其特征在于，覆盖层通过具有70-110g/m2的面密度的聚酯纤维无纺布(16)或具有60-100g/m2的面密度的纺粘型无纺布(17)构成。
10.根据权利要求9的构件，其特征在于，直接在纺粘型无纺布(17)后面设置具有面密度为70-110g/m2的聚酯纤维无纺布(16)。
11.根据权利要求1-8之一的构件，其特征在于，覆盖层由绒毯层(2)构成。
12.根据权利要求11的构件，其特征在于，绒毯层(2)由簇绒绒毯构成，其具有声学开放的簇绒载体(3)和空气可透过的、网状的簇绒联接。
13.根据权利要求12的构件，其特征在于，簇绒联接具有矿物质的微物体和/或矿物质的微空心体。
14.根据权利要求11-13之一的构件，其特征在于，绒毯层(2)具有200-400g/m2的面密度。
15.根据权利要求1-14之一的构件，其特征在于，无纺布层(10)的背向覆盖层(2)的一侧设置有开孔的泡沫材料层(11’)或一层由棉纤维无纺布构成的层(11)。
16.根据权利要求15的构件，其特征在于，棉纤维无纺布(11)在面密度为600-1100g/m2时其厚度为5-20mm。
17.根据权利要求15的构件，其特征在于，泡沫材料层(11’)在面密度为900-1300g/m2时其厚度为15-22mm。
18.根据权利要求1-17之一的构件，其特征在于，在由热塑性纤维构成的无纺布层(10、10”)中形成凸起(14)或垫片(18)。
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