JP2009527378A - 防音成形品を生産するプロセス - Google Patents

Abstract

本発明は、質量／ばね構造の騒音に対する防音成形品を生産する方法に関する。前記質量（４）は少なくとも深い延伸工程を経、他の領域と異なる単位面積当たりの重量を有する局部的に限定された少なくとも一つの領域（５）を有する。深い延伸工程後、二成分ポリウレタン発泡体または混紡不織布のような弾性軽量材料から成るばね層が被覆される。前記質量（４）の局部的に異なる単位面積当たりの重量は、粒状物（３）のベース質量層（１）への局部的に異なる量および／または厚みでの被覆によって達成され、前記粒状物（３）は、焼結により、それ自体、また、ベース質量層（１）に固着する。深い延伸後、延伸の程度とは独立して、所望の質量（４）の単位面積当たりの重量が達成される。前記粒状物（３）は、局部的に必要とされる量と厚みで薄い軽量の裏地層上に被覆することもできる。

Description

本発明は、質量／ばね構造体を有する防音成形品を生産するプロセスに関し、そのプロセスにおいて、二成分ポリウレタン発泡体または混紡不織布のような弾性軽量材料から成るばね層、およびカーペット上に積層されるか、または積層されない質量層が形成され、それにより、音が減衰されることになる表面の輪郭へ適応する目的のために、質量層が、対応する熱成形プロセスを受け、引続いて、ばね層が、そのような防音成形品へ被覆されるものである。

上述の型式の防音成形品は、トランスミッショントンネルの領域における自動車のフロア領域の被覆用、および／または、機関へ向けた領域の、および／または自動車の足下空間における平坦な領域の被覆用に、特に自動車業界において使用される。したがって、一方では、そのような防音成形品の大量生産およびそれにより生じる問題、ならびに他方では、不必要な材料の節減、より正確には、重量の減少が重要である。

最新技術から知られているものとして、質量／ばねの形態での構造が一体化されたカーペットと共に成形された防音体があり、その防音体において、ポリウレタン発泡体から成る発泡裏地が、ばね層用に形成される。プレス加工されたパネルから成る車体用の多層音減衰構造成形品が、ＤＥ−ＡＳ−２００６７４１から知られている。この音減衰構造成形品は、例えば、浮動方式で車体上に支承される、発泡材料または混紡不織布のような動的に軟質の材料の層と、および、その軟質層上に配置される重い層と、ならびに、その重い層上に被覆されているカーペットまたは何らかの他の被覆材とから構成される。この層状化された配置により、音減衰が向上され、また、車体から車両の乗員室中への構造体媒介音の伝達も減少される。

自動車に使用できる成形された発泡裏地カーペット構造体は、ＵＳ４，５７９，７６４から知られている。この構造体は、被覆される成形可能な熱可塑性ポリマ層を有するカーペット層と、熱可塑性ポリマ層へ接続される音減衰発泡層とから成る。屈曲自在の発泡減衰材料としては、例えば、折り曲げプロセスまたは圧縮プロセスの支援により適切な形状に加工される、主に連続気泡構造を有するポリウレタン発泡体、または混紡不織布から作られるものが使用される。そのような防音成形品の重量を減少するために、および音が減衰されることになる構造体への一層良い適応を得るために、ポリウレタン発泡体または不織布（または同等な材料）が、好ましくは、熱可塑性ポリマ層の真下の数箇所の選択された領域においてのみ形成される。

質量／ばねシステムに基づいた防音成形品が従う物理的法則は、文献に詳細に説明されており、例えば、１９８７年９月１１日〜２０日に開催されたフランクフルト（マイン）での第５２回国際モータショーのために刊行された、Ｓｔａｎｋｉｅｗｉｃｚ ＧｍｂＨにより作成された「Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ＮＬ １３０」（「Ｆｏｒｔｓｃｈｒｉｔｔｌｉｃｈｅ Ｓｃｈａｌｌｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｆuｒ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ」）[情報 ＮＬ１３０、自動車用の最新の防音体]という題名の会社刊行物において説明されている。

この既知の最新技術に従う防音成形品の場合、３００Ｈｚ未満の振動数範囲において、むき出しのボデーフレームパネルの減衰に比べて、音の減衰の低下は、質量／ばねシステムの手段により避けられるという事実に今まで重要性が置かれた。この３００Ｈｚ未満の振動数範囲は、特に、速度依存点火頻度の理由で４シリンダ機関車両の場合において、頻繁に励振されて、こもり音を生じる。

最新世代の４シリンダ機関車両、および６シリンダ機関のような多シリンダ機関を有する車両は、もはや、こもり騒音を生じないか、または多シリンダ機関車両は、非常に減少された程度にのみ生じる。代わりに、３００Ｈｚから始まる振動数範囲内の高振動数騒音は、妨害する仕方で益々出現する。

原則として、音響系負荷は、検討される全体領域、例えば、フロア領域にわたり均一に生じないが、むしろ、高い音響系負荷の領域と低い音響系負荷の領域に生じる。図３は、車両のフロア領域用の代表的な防音成形品に基づいて、トランスミッショントンネルの領域、あるいは、エンジンに向いて置かれた領域におけるような高い音響系負荷の領域に対応する濃い領域と、足下空間における平坦な領域のような低い音響系負荷に対応する薄い領域とを示す。

そのような型式の防音成形品は、図３に示される、そのフロアライニングが典型的な例であるが、熱成形プロセスを使用して最新技術に従って生産される。特に、防音成形品が製造されるときに目視できる側の面を構成する、カーペット上に積層されるか、または積層されない質量層は、熱成形プロセスにおいて変形される。質量層用の均一な厚さの平面状半製品（「ブランク」）から開始して、フロアライニングの代表的な実施の形態の場合に熱成形後に、図４に示されるように、単位面積当たり初期重量の７０％〜９０％が保存される浅い深さの延伸（ｄｒａｗ）を有する領域、および単位面積当たり初期重量の５０％〜６０％が保存される深い深さの延伸を有する領域が生じる。図４は、金型内で熱成形手順後に発泡体で裏地された質量層を有する代表的な領域を断面で示す。重い層すなわち質量層Ｓは、可変厚さのばね層Ｆを使用しているにもかかわらず、熱成形後に可変の音響的有効性を有することが明らかになる。図５から明らかなように、単位面積当たり一定の均一な重量の半製品すなわちブランクから熱成形された防音成形品を使用した代表的なフロアライニング内で、延伸の深さに応じて、１５ｄＢまでの音減衰の相違が生じることがある。しかしながら、他方では、熱成形の際に大幅に薄くされる（延伸の深い深さ）領域で、かつその結果、音響的有効性が大きく限定される領域は、特に高い音響的励振を有する音響的に減衰されることになるボデーの一部分、例えば、車両のボデーの場合にトランスミッショントンネルの領域と一致することが多い。

これは、目的の不一致を表す。

この目的の不一致の解決を考慮して、今まで幾つかの方法が遂行されてきた。最新技術に従う１つの手順は、単位面積当たりの十分な重量が、熱成形後に音響的に重要な領域に存在し、かつ望ましい減衰を達成できるように、熱可塑性半製品（ブランク）の単位面積当たり初期重量をできるだけ増加することにある。しかしながら、これは、明らかに多すぎる質量が、延伸の浅い深さを有し、かつ低い音響的励振を有する領域に存在するという欠点を有する。しかしながら、質量の材料は、コストを高め、かつ車両の重量を不必要に増加する。このために、燃費も増加する。

他の既知の手順は、熱可塑性の重い層と同一の材料から成るインサートを使用することであり、そのインサートは、熱成形作業前に、半製品すなわちブランクの関連領域上に被覆され、および局部的に単位面積当たりの重量を増加する。これは、熱成形前の単位面積当たり初期重量を、非常に粗いステップにおいてのみ区別できるという基本的な欠点を有する。さらに、そのようなインサートの別個の製造のために、および挿入の際のインサートの取扱いに、かなりのコストが生じる。これらのコストは、局部的な区分の程度と共に直線的に増加する。

最後に、別の手順は、ＤＥ１０１６１６００ Ａ１から知られており、その特許において、充填剤入りポリウレタンが、選択された仕方で局部的に噴霧され、その結果、追加の局部的質量が、防音成形品の既に変形された（熱成形された）質量層上に選択的に生じる。非常に良好な区別であれば、好都合である。しかしながら、不都合には、充填剤入りポリウレタンと比較して、ポリウレタン（質量層用の）の極めて高い材料コスト、および装置に関しての高い出費である。プロセス時間、すなわち大量生産の場合における防音成形品を生産する時間も、単位時間当たり送出できる追加質量の量に、および防音成形品に必要な質量に大幅に左右される。

これからの手続きとして、本発明の目的は、有利なコストで実施でき、かつ音響的に重要な領域における質量層の質量を、望ましい区別できる程度で増加できる防音成形品を生産するプロセスを明記することにある。

対応する防音成形品を明記することも本発明の目的である。

その目的は、請求項１または請求項３の特徴によるプロセスの場合に達成される。その目的は、請求項１０または請求項１２の特徴による防音成形品の場合に達成される。

本発明は、従属請求項の特徴によりさらに発展される。

質量層の単位質量当たりの、局部的または部分的に増加する重量は、カーペットから、または目視可能な側の面から離れて面する質量層の側の面上に、熱成形前に、中実の形態で被覆されている熱可塑性材料から成る粒状材料により、本発明に従って発生される。使用されるものは、質量層のものと同一の熱可塑性材料から、または融点と密度に関して同様な熱可塑性材料から成る粒状材料から好都合には製造される。

粒状材料は、有利には、０．５ｍｍ〜６ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜４ｍｍの粒径を有し、その理由のために、望ましい層厚さ、すなわち層高さ、およびそのために、望ましい追加質量を、非常に正確に調整できる。粒状材料の被覆は、ダイ、ガイドバー、係合される型板、または粒状材料の局部的被覆の際に望ましい精度を得ることができる他のプロセスの支援で好都合には実施される。

全体として、質量層の単位面積当たりの音響的に望ましい局部的重量の調整は、被覆される粒状材料の高さの限定（調整）を経て、または単位面積あたり被覆される粒状材料の量の手段により実施される。

被覆される粒状材料は、引続いて、例えば、１個以上の加熱区画において残りの構造体と共に加熱される。引続いて、質量層上の粒状材料の固化が、熱成形中に行われ、その際に、粒状材料は、圧力と温度を受けて共に焼結され、このようにして、質量層へ（または裏地層へ）確実に接続される均質な層を形成する。音響的効果のために、粒状材料から焼結される追加の質量は、プロセスシーケンスの理由により、同一の材料から製造され、かつ上述のように、ブランクのような連続的に同一の厚さを示す半製品から熱成形されたベース質量層よりも、明確に屈曲自在であるということは、意外にも好都合である。

熱成形前に、ベース質量層は、単位面積当たりの局部的に望ましい最低の質量が熱成形後に有する必要がある厚さのみを示さなければならないことが明らかになる。その結果、非常に軽量の防音成形品が形成可能である。

ベース質量層の代わりに、使用されるものが、必要な剛性（熱成形プロセス用の）を有する薄い軽量の裏地層から製造されるならば、より幾分軽い防音成形品さえも生産できることが明らかになる。圧縮または刺し縫いされた混紡不織布、もしくは同等な材料であるかが、検討すべき問題となることがある。ついで、それぞれの場合に、局部的に必要な量で、上述の仕方で、この裏地層上に、粒状材料を被覆および焼結できるので、非常に薄い質量層を、このようにして、局部的に形成することもできる。この手順は、音響的理由のために、表面領域において、質量層さえも不要にできるときに、特に好都合である。

本発明を、図面に概略示される代表的な実施の形態に基づいて説明する。

図１には、ベース質量層１が示され、その層上の一方側の面、すなわち目視可能な側の面に、カーペット２が積層されており、その層の他方側の面に、粒状材料の層３が被覆されている。粒状材料層３とベース質量層１は、全体的に質量／ばね構造体の質量４を構成し、そのばねは、二成分ポリウレタン発泡体または混紡不織布のような弾性軽量材料により構成され、かつ、そのように知られるように、熱成形後に、ベース質量層１から離れて面する粒状材料層３側の面上に形成にされる。

粒状材料３に、一方では、確実な相互接続が、および他方では、ベース質量層１への確実な接続が与えられるために、粒状材料３は、特に圧力および／または熱を加えることにより、例えば、加熱区画において加熱することにより、被覆後に焼結される。図１に示される構造体は熱成形可能であり、それにより、熱成形自体で、さらに焼結を達成するので、熱成形後に、硬質で強固な質量４が形成され、その質量４上に、ついでばね層が、そのように知られるように別の作業ステップにおいて被覆され、例えば、発泡構造にされる。

ベース質量層１の厚さを非常に薄くすることもでき、その場合に、ついで粒状材料の層３の厚さは、対応して、より厚くなることが明らかになる。重要なことは、質量４が、全体として形成されることである。

図２は、ここではカーペット上に積層されない、質量４の同等の構造体を示し、その構造体において、一定の領域５内で、粒状材料３の層厚さは、明確に領域５の外側の２倍も厚い。このようにして、質量４の単位質量当たり、かなり異なる重量を、粒状材料３の層厚さを適応することにより、熱成形作業前に局部的に達成できる。

代わりに、表面領域５において使用されるものを、単位質量あたり可変重量の粒状材料３から製造してもよい。

図１と２において、粒状材料３が、粒状形態で概略示されいる。実際には、粒状材料が、０．５ｍｍ〜６ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜４ｍｍの粒径を有するならば、好都合である。このようにして、領域５における、望ましい層高さ、およびそのために、局部的に高い望ましい質量を、非常に正確に形成できる。このようにして、質量４の単位質量当たりの局部的に大きい可変重量および厚さが、熱成形前に達成される。

図３乃至５は、明細書の導入部において既に検討された。図３は、音響的理由のために、単位面積当たり多い質量の質量層を局部的に設ける必要がある濃い領域と、および局部的に単位面積当たり少ない質量の質量層が音響的要件を満足する薄い領域とを示す。

図４は、熱成形後に、かつばね層Ｆを使用して発泡体で裏地付け後にフロアライニングとして形成される防音成形品の詳細を断面で示す。一定厚さの平面状半製品、すなわちブランクから製造された、すなわち熱成形された重い層Ｓは、延伸の深さに応じて、熱成形後に、単位面積当たりの大きい可変厚さと質量を有する。延伸の深い深さの領域Ｈにおける１００％のブランクの初期重量から開始して、重い層すなわち質量層Ｓは、例えば、５０％〜６０％のみの単位面積当たり重量を占める（および通常は、５ｍｍ〜１０ｍｍの発泡体の厚さを示す）。他方では、延伸の浅い深さの領域Ｎにおいて、重い層すなわち質量層Ｓは、ほぼ９０％の単位面積当たり重量を示し、実際には、発泡体層すなわちばね層は、２０ｍｍ〜４０ｍｍの層厚さを示す。

領域ＨとＮにおける異なる状態は、音響的作用にかなりの影響を有し、その接続において、図５に示されるように、領域ＨとＮとの間の音減衰は、重い層Ｓ用の一定厚さの初期材料から常に開始して（初期重量１００％）、１５ｄＢだけ異なることがある。

本発明によれば、例えば、特に図２に示されるように、質量４を、熱成形後の望ましい質量に従って熱成形前に局部的に適応できる。

延伸の深さは、構造的に事前に決められるので、異なる層厚さ、ここでは厚い方の層厚さの領域５を、非常に正確に決めることができる。

さらに、局部的に可変な音減衰作用を、上述の作用に適応される粒状材料３の量の局部的に可変な被覆の手段により、さらに考慮することもできる。一連の生産から生じるボデー構造体が、一連の生産を通して非常に均一な音響的作用を有することが明らかになっているので、１個以上のボデー部品の適切な音響的測定後に、熱成形後の質量４の単位面積当たり異なる質量が望ましい位置を正確に決めることができる。

このことから、さらに、ベース質量層１の厚さを、単位面積当たり最小の質量に応じた仕方で決めることができることが分かる（これにより、熱成形できるの容量のみを考慮すればよい）。

さらに、ベース質量層１は、熱成形後にばね層へ接続できる薄い軽量の裏地層により置換されるならば、不要にさえでき、その質量層は、二成分ポリウレタン発泡体の場合に発泡体で裏地付けされることができ、かつ任意選択的には、カーペットを設けることができる。この実施態様において、望ましい質量を、音響的理由のために、そのような質量が特定の場所に必要ないならば、質量４が局部的に不要なときにでも、局部的に被覆できる。

粒状材料３は、下記のような従来の手順の任意の仕方でベース質量層１または裏地層上に被覆でき、特に適切な手順は、被覆される粒状材料３の領域５と高さを非常に正確に決めることができる手順で、例えば、粒状材料３を、ダイ、ガイドバー、または係合される型板などの手段により被覆できる手順である。

特に好都合なのは、ベース質量層１のものと同一の熱可塑生材料から成る粒状材料、または融点と密度に関して同様である熱可塑性材料から成る粒状材料であり、というのは、この場合、そのプロセスは、焼結、およびベース質量層１への確実な接続の理由で、単純化され、かつ容易にされるからである。

本発明に従う質量層構造体の断面図である。 粒状材料の局部的可変量を有する本発明に従う質量層の断面図である。 本発明が適用される防音成形品の平面図である。 最新技術に従う防音成形品の詳細の断面図である。 熱成形中の延伸の浅い深さと深い深さの場合における可変音減衰を示す特性図である。

符号の説明

１ ベース質量層
２ カーペット
３ 粒状材料
４ 質量
５ 一定領域
Ｆ ばね層
Ｈ 延伸の深さの深い領域
Ｎ 延伸の深さの浅い領域
Ｓ 重い層

Claims (19)

1. 質量／ばね構造体を有する防音成形品を生産するプロセスにおいて、二成分ポリウレタン発泡体または混紡不織布のような弾性軽量材料から成るばね層、およびカーペット（２）上に積層されるか、または積層されない質量層が形成され、それにより、音が減衰されることになる表面の輪郭へ適応する目的のために、前記質量層が、対応する熱成形プロセスを受け、引続いて、前記ばね層が被覆されるプロセスであって、
   熱成形の際の延伸の深さに応じて、追加的に熱可塑性粒状材料（３）が、熱成形後に局部的に望ましい質量（４）が前記質量層内に得られる程度まで、ベース質量層（１）上に適切に局部的に限定された仕方で、かつ熱成形の前に被覆されること、および熱成形前に、前記被覆された粒状材料（３）が、前記ベース質量層（１）への接続の目的のために先ず加熱されることを特徴とするプロセス。
2. 前記ベース質量層（１）のものと同一の熱可塑性材料から成るか、または融点および密度に関して同様な熱可塑性材料から成る粒状材料（３）が被覆されることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
3. 質量／ばね構造体を有する防音成形品を生産するプロセスにおいて、二成分ポリウレタン発泡体または混紡不織布のような弾性軽量材料から成るばね層、およびカーペット（２）上に積層されるか、または積層されない質量層が形成され、それにより、音が減衰されることになる表面の輪郭へ適応する目的のために、前記質量層が、対応する熱成形プロセスを受け、引続いて、前記ばね層が被覆されるプロセスであって、
   熱成形の際の延伸の深さに応じて、熱可塑性粒状材料（３）が、熱成形後に局部的に望ましい質量（４）が前記質量層内に得られる程度まで、適切に局部的な仕方で、前記質量層の形成の目的のために熱成形前に薄い軽量の裏地層上に被覆されること、および熱成形前に、前記被覆された粒状材料（３）が、前記裏地層への接続の目的のために先ず加熱されることを特徴とするプロセス。
4. 前記裏地層として、圧縮または刺し縫いされた混紡不織布などから作られたものが使用されることを特徴とする請求項３に記載のプロセス。
5. 前記粒状材料（３）は、０．５ｍｍ〜６ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜４ｍｍの粒径を有するものが被覆されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプロセス。
6. 前記粒状材料（３）は、ダイ、ガイドバー、またはラスタライズされた型板などの手段により被覆されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプロセス。
7. 前記粒状材料（３）の被覆は、前記粒状材料の床の局部的に形成される高さに従って、または単位面積当たりの前記粒状材料の局部的に被覆される量に従って実施されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプロセス。
8. 前記粒状材料（３）は、圧力を受け、かつ加熱されて焼結されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプロセス。
9. 前記焼結は、前記熱成形中に実施されることを特徴とする請求項８に記載のプロセス。
10. 質量／ばね構造体から成る防音成形品において、二成分ポリウレタン発泡体または混紡不織布のような弾性軽量材料から成るばね層、およびカーペット（２）上に積層されるか、または積層されない質量層が形成されており、それにより、音が減衰されることになる表面の輪郭へ適応する目的のために、前記質量層が、対応して熱成形されている防音成形品であって、
    ベース質量層（１）上に、追加的に熱可塑性粒状材料（３）が被覆されており、前記材料は、熱成形の際の延伸の深さに応じて、適切に局部的に限定された仕方（５）で、かつ熱成形の前に、ある程度まで被覆されており、それにより、熱成形前に、前記被覆された粒状材料（３）が、熱成形後に局部的に望ましい質量（４）が、前記質量層内に得られるように、前記質量層への接続の目的のために加熱されていることを特徴とする防音成形品。
11. 前記粒状材料（３）は、前記ベース質量層（１）のものと同一の熱可塑性材料から成るか、または融点および密度に関して同様な熱可塑性材料から成ることを特徴とする請求項１０に記載の防音成形品。
12. 質量／ばね構造体から成る防音成形品において、二成分ポリウレタン発泡体または混紡不織布のような弾性軽量材料から成るばね層、およびカーペット（２）上に積層されるか、または積層されない質量層が形成され、それにより、音が減衰されることになる表面の輪郭へ適応する目的のために、前記質量層が、対応して熱成形されている防音成形品であって、
    薄い軽量の裏地層上に、熱可塑性粒状材料（３）が、質量層を形成する目的のために被覆されており、前記材料は、熱成形の際の延伸の深さに応じて、適切に局部的に限定された仕方で、かつ熱成形の前に、ある程度まで被覆されており、それにより、熱成形前に、前記被覆された粒状材料（３）が、熱成形後に局部的に望ましい質量（４）が、前記質量層内に得られるように、前記質量層への接続の目的のために先ず加熱されていることを特徴とする防音成形品。
13. 前記裏地層は、圧縮または刺し縫いされた混紡不織布などであることを特徴とする請求項１２に記載の防音成形品。
14. 前記粒状材料（３）は、０．５ｍｍ〜６ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜４ｍｍの粒径を有することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の防音成形品。
15. 前記粒状材料（３）は、ダイ、ガイドバー、またはラスタライズされた型板などの手段により被覆されていることを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の防音成形品。
16. 前記粒状材料（３）の被覆は、前記粒状材料の床の局部的に形成される高さに従っていること、または単位面積当たりの前記粒状材料（３）の局部的に被覆される量に従っていることを特徴とする防音成形品。
17. 前記粒状材料（３）は、圧力を受け、かつ加熱されて焼結されていることを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれか１項に記載の防音成形品。
18. 熱成形中の焼結により特徴づけられる請求項１７に記載の防音成形品。
19. トランスミッショントンネルの領域における自動車のフロア領域の被覆用の、および／または、機関へ向けた領域の、および／または足下空間における平坦な領域の被覆用の請求項１０乃至１８のいずれか１項に記載の防音成形品。

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