TW201841755A - 吸音多層裁剪部件及其製造方法及應用 - Google Patents

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Abstract

一種吸音多層裁剪部件，包括至少3個連續的層，其中包括一第一纖維層、一第二纖維層、及一氣流阻抗層位於第一纖維層及第二纖維層中間，其中氣流阻抗層為一針織布及一熱塑性樹脂材料的結合，使熱塑性樹脂材料至少部分滲入針織布，至少封閉針織布的部分的孔。

Description

用於車輛的吸音多層系統
本發明是有關於一種車輛的吸音多層系統，且特別是有關於一種用於車輛內部的裁剪部件(trim part)或包覆層(cladding)，例如是作為內部緩衝(inner dash)、覆蓋地板的部件或車輛的表面，例如是作為引擎室(engine bay)區域中的裁剪部件或包覆層，例如是作為外部緩衝(outer dash)或防火牆(fire wall)包覆層，以及在車輛中使用的此種裁剪部件及其製造方法。
已知利用薄膜來黏合兩個纖維層。因為此些薄膜為不透氣的，所以背層或多層無助於聲音吸收。因此已知切開或刺穿薄膜以得到一透氣黏合層，並增進此部分的整體吸收。
即使在平坦樣本上，理論及實踐上都可良好運作，但在三維形成的車輛部件上則會變得效果不佳。形成此些裁剪部件(trim part)的材料被壓入模具中，且某些區域會被拉伸超過薄膜的最大拉伸能力，導致原先形成的穿孔或切口有更進一步的開口，甚至是撕裂薄膜。這會減少氣流阻力，並使氣流阻力小於改良吸音的最小需求水準以下，從而局部性地惡化隔音效果。除此之外，在整體表現中，當產品製程成為非預期性因素，微調或維持整體氣流阻力會變得困難。
在三維模製步驟後，對於在裁剪部件上獲得一均勻隔音效果，薄膜與不織布的結合也失敗。不織布在模製過程中被拉伸時為無法預測的；不織布也易於撕裂，且甚至可能因為封閉不織布的黏著劑而使不織布變得無法滲透。
EP934180A揭露一種至少有兩層的多層隔音裁剪部件，其中頂層被壓縮以形成具有整體氣流阻抗在500Nsm-3 至2500 Nsm-3 之間，及面積重量在0.3 kg/m2 至2.0kg/m2 之間的細孔加強層(micro porous stiffening layer)
因此，本發明的目的在於獲得一種車輛吸音多層系統，可增強調整模製裁剪部件的整個表面的氣流阻力，且無多餘局部差異。
此目的根據本發明申請專利範圍第1項之用於車輛的吸音多層系統、本發明申請專利範圍第10項之製造此多層系統的方法、及本發明申請專利範圍第11項之用於車輛的此多層系統的應用來實現。
特別是，一種吸音多層系統，包括至少3個連續的層，也就是一第一纖維層、一第二纖維層、及一氣流阻抗層位於第一纖維層及第二纖維層中間，氣流阻抗層為一針織布(4)及一熱塑性樹脂材料(3)的結合，使熱塑性樹脂材料至少部分滲入針織布，至少封閉針織布的部分的孔。
在一優選的解決方法中，熱塑性樹脂材料也至少部分滲入第一纖維層及第二纖維層，將此些層接合或層疊(laminate)至氣流阻抗層。
層疊的定義為至少在接觸表面上黏合多個層。
令人驚奇的是，在針織布的應用中，利用樹脂材料部分滲入針織布的開口以形成的氣流阻抗層，在性能上有更加可預測及均勻的效果。由於被拉伸的針織物保持其形態且不會輕易撕裂，因此可獲得更均勻的氣流阻力。除此之外，在製程中，針織物的圖案會引導樹脂材料的分配，創造均勻且可預測氣流阻力的部件。
針織物、樹脂材料、第一纖維層、及第二纖維層的類型會影響在最終產品中獲得的氣流阻力。
優選的，樹脂材料在設定的製造溫度有一黏度(定義自熔體流動指數(melt flow index, MFI))，使其在被相鄰的纖維層透過毛細現象吸收之前，可以有效地滲入針織物中，所以主要材料可以遷移至針織物而非消失在相鄰的纖維層中。這可以利用優化針織物圖案及樹脂材料的熔體流動指數(MFI)和熔融溫度的組合，及/或優化使用的製程參數來實現。
有效的利用具有多個大開口與形成多個小開口的封閉或緊密針織區域的組合的針織物圖案。此針織物圖案會使被定義為大開口的區域中的樹脂材料可以更輕易的流過針織布，並黏合針織布另一面的纖維層。在其他被定義為小開口或緊密針織物圖案的區域中的樹脂材料在流動中較為限制，且更會停止於局部的區域，並黏合第二纖維層。由於樹脂材料停止在針織物附近但往垂直於平面的方向遷移，因而針織布與樹脂材料結合形成具有基本規則圖案之氣流阻抗層，創造出可滲透結構。
製程中，藉由樹脂材料均勻地分配在針織布的至少一表面上被進一步增強，優選的利用薄膜來當作樹脂材料的基礎。優選的，此薄膜置於針織布與第二纖維層中間。在產品製程中，加熱樹脂材料至至少接近其熔融溫度且能夠流動。在熔融階段，熱塑性材料滲入至少部分針織物的多個開口、第一纖維層及第二纖維層中。熱塑性樹脂的滲入，優選的不延伸超過第一纖維層及第二纖維層之厚度，使熱塑性樹脂在最終產品的可見表面著色(staining)。
優選的，針織布及一個或兩個纖維層有一熔融溫度，優選的是一高於樹脂材料、第一纖維層及/或第二纖維層或多個層的黏合劑的熔融溫度的軟化溫度。針織物和纖維材料的熔融溫度可大致相同。
優選的，黏合劑的熔融溫度低於熱塑性樹脂材料的熔融溫度。
優選的，裁剪部件的整體氣流阻力在500至6000 Ns.m-3 之間，優選的是在500至4000Ns.m-3 之間，優選的是在1000至4000 Ns.m-3 之間，根據現有的ISO9053量測，利用直接氣流方法(方法A)。
氣流阻抗層兩側的表面各有一個纖維層，分別是一第一纖維層及一第二纖維層。
優選的一被梳棉(carded)、交叉鋪網(cross lapped)以及最終針刺(needled)的氈(felt)材料，一氣流(air laid)類型氈、一紡絲(spun)黏合、或熔噴(meltblown)類型氈可能被用於第一纖維層及/或第二纖維層。
如果沒有任何相反的說明，可將優選的解決方法利用於第一纖維層及/或第二纖維層。
第一纖維層及/或第二纖維層包含填料(filler)纖維且最終一黏合劑，優選的是以黏合劑纖維的型態。填料纖維在此的定義為在最終產品中形成大部分纖維層的任何類型的纖維，且在裁剪部件的製程中不會熔融。
第一纖維層或第二纖維層可能為一短纖維(staple fibre)或一無縫長纖氈層(endless filament felt layer)。如果使用「纖維」這個詞，則指「短纖維」和「無縫長纖」兩種類型。
填料纖維包括由至少一種選自下組的材料製成，此組包括回收纖維(reclaimed fibers)、原始天然纖維(virgin natural fibers)像是棉(cotton)、礦物纖維(mineral fibers)優選的是玻璃纖維、回收玻璃纖維、玄武岩(basalt)纖維、或碳(carbon)纖維其中之一；或是選自下組的合成纖維，此組包括聚醯胺(polyamide)(尼龍(nylon))像是聚醯胺6或聚醯胺66、聚酯(polyester)像是聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate, PET)、聚對苯二甲酸丙二酯(Polytrimethylene terephthalate, PTT)、聚烯烴(polyolefin)、聚丙烯(polypropylene, PP)、及聚乙烯(polyethylene, PE)或是此類材料之混合物。
優選的，填料纖維可包括由至少一種選自下組的材料製成的回收纖維，此組包括再生棉(shoddy cotton)、再生合成物(shoddy synthetic)、再生聚酯(shoddy polyester)、及再生天然纖維(shoddy natural fibers)。
回收纖維優選的由紡織纖維製成，優選的是再生棉、再生合成物、再生聚酯、或再生天然纖維。再生類型的定義為具有包含重量至少51%的材料，49%可為其他來源的纖維。舉例來說，再生聚酯包含重量至少51%的基於聚酯的材料。此外，再生材料可為不同合成纖維及天然纖維的混合物，因此並沒有一種優勢的類型。
使用的纖維也可來自再生源(regenerated source)，例如是再生聚酯。
此些使用的纖維可有一固體截面(cross section)，優選的也可有一中空截面纖維，或是具有中空或固體截面的組合纖維(combination fibers)。例如是為了進一步增強耐用性及/或使纖維層更輕及/或更佳及/或為了微調吸音性能。
令人驚奇的是，利用捲曲纖維(frizzy fibers)的結合作為填料纖維的一部分，使填料纖維可以在低密度的情況下增加厚度，同時保持或甚至增進隔音效果。這使得可以更好的填充空間，而不需要為部件增加額外重量。這可能特別有利的被用於相鄰於氣流阻抗層背離聲音來源的表面的纖維層或多個層。
捲曲纖維為一種並列型(side by side)共軛纖維(conjugate fiber)，也稱為雙成分纖維(bi-component fiber)。捲曲纖維，也稱為彎曲(curved)纖維或自捲曲(self-crimped)纖維，例如是由共軛纖維的兩側製成，且被設置成使得一側與另一側不同地收縮，並由此引起長纖或纖維的永久彎曲成型且遠離直線，例如是纏繞彎曲(spiral)、歐米加(omega)、或螺旋(helical)的型態。然而在大多數情況下形狀不必是規則結構，但不規則的三維形狀版本具有相同的優點。
優選的選擇共軛材料，使導致纖維中固有的彎曲或捲曲的黏度有所不同。然而也可能選擇描述如定義的類似效果的其他類型共軛纖維。
優選的，任何使用的纖維，例如是捲曲纖維、黏合劑纖維、填料纖維、回收纖維、合成纖維、天然纖維、或礦物纖維，皆為短纖維。纖維長度優選的在28至76mm之間，優選的在32至64mm之間。
纖維優選的在1.7至28分特克斯(dtex)之間，優選的在3至15dtex之間，優選的在3至12dtex之間。
任何使用的纖維可能來自原始、回收、或再生纖維。
最後，發泡體碎片可與至少一纖維層混合，優選的是高至30%，更優選的是高至此層的總體面積重量的25%。優選的，此發泡體為聚氨酯發泡體(polyurethane foam)，優選的是軟質聚氨酯發泡體。發泡體的密度優選的在10至100kg.m-3 之間，優選的在20至90kg.m-3 之間，優選的在25至85kg.m-3 之間。切碎的發泡體碎片的大小優選的在2至20mm之間，優選的在3至15mm之間，優選的在4至10mm之間。
優選的，層中的纖維被熱塑性黏合劑黏合。優選的，此黏合劑材料為纖維、薄片、或粉末的形式。更優選的，此黏合劑材料為為單組分(mono-component)纖維或雙成分纖維其中一者。
作為熱塑性黏合劑，優選的可使用至少一種選自下組的材料，此組包括聚酯像是聚對苯二甲酸乙二酯、聚酯共聚物、聚烯烴、聚丙烯、聚乙烯、聚乳酸(polylactic acid, PLA)、及聚醯胺像是聚醯胺6或聚醯胺66或是其共聚物。
舉例來說，作為黏合劑，可使用熔點低於填料纖維的低熔點聚酯或聚烯烴。優選的，使用聚酯雙成分纖維，例如是具有聚對苯二甲酸乙二酯芯(core)和共聚酯(Co-Polyester)皮(sheath)的纖維，因此只有皮熔融以實現短纖維的黏合。
優選的，至少一纖維層不包含任何黏合劑。
優選的至少0-50%的黏合劑，優選的是在10至40%之間的黏合劑，甚至更優選的是在20至30%之間的黏合劑，例如是以黏合劑纖維的形式使用。
對於所有的纖維層，可使用相同類型且具有相似條件(comparable condition)的黏合劑。
優選的，第一多孔纖維層及/或第二多孔纖維層有一面積重量在80至2500g.m-2 之間，優選的高至1200g.m-2 ，優選的高至1000g.m-2 。
第一層及第二層可由相同材料組成。然而，第一纖維層及第二纖維層可基於此兩層在整體分層的最終功能來區分。
可在相鄰至少一纖維層且背離氣流阻抗層的表面上利用額外的層，例如是一發泡體(foam)層，不是板狀發泡體(slab foam)就是反應射出發泡體(reaction injected foam)，或是另一個纖維層，一個薄的不織布像是一稀鬆布(scrim)或是一封閉或開放的薄膜。
第一層或第二層，特別是背離聲音的層，可進一步包括捲曲中空共軛纖維以增進部件的抗壓剛性。此外，此些纖維有助於更佳的定義三維成形部件。
形成背離聲音來源的背層的纖維層，可具有基本上固定的面積重量及局部可變的密度和厚度。藉由在裁剪部件的模製過程中壓縮熱塑性纖維層以形成需要的形狀，這可被優選的實現，導致一整體透氣、重量輕、用作隔音吸音襯裡(lining)、且在產品的使用壽命期間保持其結構的產品。
另外，形成背離聲音來源的背層的纖維層，可具有基本上一固定的密度及一可變的面積重量，例如是多孔纖維層在可變厚度中具有基本上固定的密度。
形成背離聲音來源的背層且具有基本上固定密度的纖維層，優選的有一密度在45至75kg/m3 之間，優選的在40至60kg/m3 之間。
舉例來說，當在例如是EP2640881A中揭露的注射纖維機器(injection fibre machine)上製作纖維墊時，其中包含黏合劑的纖維混合物以最終產品的形式供入腔中，在整個填充過程中纖維密度保持固定，產生包含必要厚度變化且具有可變面積重量及基本上固定密度的多孔纖維層形狀。可如引用的專利中已揭露的，將此纖維層直接加固於機器上，或是可在之後藉由將模型送入模製裝置並加固模具中的氈來直接加固。
如此的纖維層可能被預黏合，以在將纖維層與其他層結合以形成根據本發明的多層吸音材料及/或部件之前保持纖維材料的整體分配。
優選的，第一纖維層有一面積重量在100至1700g/m2 之間，優選的在300至1500g/m2 之間，優選的在400至1300g/m2 之間。
裁剪部件的厚度主要是根據車輛內的空間限制。優選的，此厚度可在部件的區域變化以依循車輛內的可用空間。標準的內部緩衝的整體平均厚度一般在15至25mm之間。
優選的，第一纖維層或第二纖維層有一厚度在4至30mm之間，優選的在5至20mm之間。優選的，面向聲音的纖維層保持在一固定厚度，優選的在2至8mm之間，而背離聲音來源且較低的纖維層能夠補償以達到所製造的裁剪部件形成三維形狀所需要的厚度。 針織布
為了獲得根據本發明的氣流阻抗層，針織布、圖案、以及紗的粗糙度可能會影響最終氣流阻力，且可用來微調最終產品所需的氣流阻力。
利用針織布而非不織布或穿孔薄金屬層的優點為，織物的開口是在針織物的製程中產生的，且是基於針織物圖案、紗的粗糙度、及選擇的製程參數。這使得開口的數量及分配可控制，且不像不織布織物般隨機。此外，在針織過程中產生開口，因此在材料上創造開口時本身不會進一步受損。
針織布材料優選基於聚酯，像是基於聚對苯二甲酸乙二酯或是尼龍，優選的是聚醯胺6、聚醯胺6.6，或是此類材料之混合物。
針織物的圖案可為規則的，優選的可使用經編針織物(warp knit)，像是緯平針織物(plain knit)、雙羅紋組織針織物(interlock knit)、或是圓形針織物(circular knit)。更優選的可使用具有不同尺寸開口圖案的針織物，或是將大開口及緊密針織區域結合，例如是將大開口和小開口以規則圖案結合的孔洞類型針織物(ajour type knit)。孔洞針織物是基於移織邊針圈成形法(stitch transfer)技術，在針織物中創造開口圖案。也可使用其他花邊針織物(lace knitting fabrics)，像是創造出開口穩定配置在織物上的方眼花邊網(filet knits)。
可選擇圖案以進一步的優化需要的氣流阻力。舉例來說，若需要較低的氣流阻力可選擇更開放的針織物，若需要較高的氣流阻力則反之。然而，通過將具有大開口和緊密針織區域的圖案結合，可實現相同的效果。優選的，選擇將規則圖案中的大開口和小開口結合以獲得一基本氣流阻力，其可藉由選擇樹脂材料進行進一步的調整。
也可用訂製(custom made)針織物，其中藉由結合不同圖案，可改變圖案以獲得最終產品中不同區域的氣流阻力。
可使用不同類型的針織物、圖案、或編織(texture)，例如是經編(warp)、凸紋布(piqué)、雙羅紋組織、提花(jacquard)、及三維類型的針織物。此外，針織物的紗及紗的類型（光滑(sleek)或編織）的選擇，會影響到織物的表面開放性。
為了增進織物的整體拉伸效果，可包括彈性紗或由彈性纖維製成的紗。針織物可包括彈性紗，使織物可在平面的所有方向上以大致相等的量拉伸。
可處理使用的針織物以防止收縮和變形，例如是針織物的熱固著處理(thermo fixation treatment)及/或洗滌處理(washing treatment)。洗滌步驟也可消除針織物製程中可能干擾後續製程步驟的不必要的殘留物，特別是樹脂遷移(resin migration)步驟及/或多個層的層疊步驟。
優選的，針織物有一面積重量在10至150g/m2 之間，優選的面積重量是在20至100g/m2 之間。更優選的是針織物有一面積重量介於25至80g/m2 之間。
優選的，針織物是由15至150分特克斯（dtex）之間的紗製成，優選的是在20至100dtex之間。優選的，針織物是由3至80之間的針織量規製成，優選的是在10至50之間。 熱塑性材料
使用的熱塑性樹脂需要確定黏度，以使之能均勻地流經針織物的至少最大的孔，以到達針織物的另一面，並與第一纖維頂層黏合。這可藉由選擇並調整樹脂材料，以獲得吸音多層產品及/或包含此多層之部件的製程用的生產溫度中的必要黏度來實現。
應選擇熱塑性樹脂材料的熔體流動指數(MFI)，使樹脂在多層結構的生產溫度中完全熔融且流動。除此之外，熔體流動指數(MFI)取決於為針織物選擇的圖案。在生產溫度中，具有大開口圖案的針織物相較於基本上具有較小開口圖案的針織物，需要較低的熔體流動指數(MFI)。若多層結構的生產溫度中熔體流動指數(MFI)太低，樹脂將不會遷移至針織物及/或部分遷移進入第一纖維層及/或第二纖維層。當熔體流動指數(MFI)太高，樹脂會透過毛細現象完整的被第一層及第二層吸收，而非留在針織物圖案中。這甚至可導致部件表面的滲出(bleed)，從美觀的角度來看是多餘的。
除此之外，熔體流動指數(MFI)取決於目標整體氣流阻力(AFR)。再一給定的針織物圖案中，高的整體氣流阻力(AFR)會選擇較高的黏度或較低的熔體流動指數(MFI)，低的整體氣流阻力(AFR)則反之。
舉例來說，結合大開口及小開口的圖案，且生產溫度在230°C至240°C之間，可使用一熔融範圍在200°C至220°C之間，及在230°C量測時之熔體流動指數(MFI)為35左右的樹脂。然而，若使用在210°C量測時之熔體流動指數(MFI)為35左右的樹脂，生產溫度可設置於200至210°C之間。
舉例來說，結合小開口的圖案且生產溫度在230°C至240°C之間，可使用在210°C時量測熔體流動指數(MFI)為35左右的熱塑性樹脂。
熱塑性樹脂優選的熔點為至少20°C，優選的是40°C，較第一纖維層及第二纖維層使用的黏合劑熔點高。
熱塑性樹脂材料可包括至少一個從下組選出的聚合物(polymers)或共聚物(copolymers)，此組包括聚酯像是聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate, PTB)、或共聚酯、聚醯胺像是聚醯胺6或聚醯胺66、聚烯烴像是聚乙烯、低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、或聚丙烯、熱塑性彈性體(thermoplastic elastomers, TPEs)像是熱塑性聚烯烴(thermoplastic polyolefin, TPO)、熱塑性聚胺酯(thermoplastic polyurethane, TPU)、聚醚醯亞胺(polyetherimide)、聚碸(polysulfone)、聚醚碸(polyethersulfone)、聚醚醚酮(polyetheretherketone)、及共聚物像是乙烯/乙酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate, EVA)，或聚合物像是聚乳酸(polylactic acid)。
熱塑性樹脂材料優選的提供薄膜、熱熔塗層(hot melt coating)像是平輥熱熔塗層(plain roll hot melt coating)、或是黏合層形式，因此提供了均勻分配的樹脂材料。
優選的以單層、雙層、或多層薄膜的形式使用熱塑性樹脂。
優選的，在滲入針織布的製程步驟之前，樹脂層有一厚度在25至200微米(µm)之間，優選的在40至100µm之間。
在針織布及一個或兩個纖維層之間不充分黏合的情況下，可使用雙層或多層薄膜。
可調整薄膜的厚度使樹脂材料分布至纖維層及針織物中，且變得開放以與針織布一起形成氣流阻抗層。若薄膜太厚，可用的材料會足夠維持一個封閉層；若薄膜太薄，不會有足夠的樹脂滲入針織物且進入纖維層以形成根據本發明的層疊。
根據ISO標準1133-1測量熔體流動速率。決定熔體流動指數(MFI)的步驟如下：採取少量的聚合物樣本至專門設計的熔體流動指數(MFI)設備中。將具有通常直徑約2mm開口的模具置入設備。引入一活塞，作為引起熔融聚合物的擠製的介質。在指定的溫度下將樣品預熱一段特定的時間。預熱後，引入一特定重物至活塞上。此重物對熔融聚合物施加力，使熔融聚合物立即開始流經模具。在期望的時間段後取出熔體的樣本並精確稱重。熔體流動指數(MFI)是以測試期間每10分鐘的聚合物克數表示。熔體流動指數(MFI)的同義詞是熔體流動速率(Melt Flow Rate)和熔體指數(Melt Index)。更常用的是它們的縮寫：MFI、MFR和MI。
優選的，樹脂層及針織物的重量具有相同的數量級。
優選的，樹脂層的重量在25至200g/m2 之間，更優選的是在40至120g/m2 之間。
裁剪部件可進一步包括加入例如是發泡聚丙烯(expanded polypropylene, EPP)或發泡聚苯乙烯(expanded polystyrene, EPS)的膠塊。然而，由於此些膠塊用於其他功能，像是防撞墊，此些膠塊不該被視為根據本發明的內部緩衝裁剪部件的部件，且不一定有助於根據本發明的聲音衰減，且可能局部的減少吸音。
根據本發明的多層部件可用作內部裁剪部件，例如是作為內部緩衝、吸音板件(hush panel)、內部地板系統的部件、隔音包覆層、引擎室裁剪部件例如是引擎罩襯裡(hood liner)或外部緩衝(outer dash)、或是外部或內部輪拱罩襯裡(wheel arch liner)。
一根據本發明的多層隔音裁剪部件可進一步包括額外的層，像是一覆蓋稀鬆布層、一隔音稀鬆布層、一裝飾頂層例如是一簇絨或不織布地毯層。為了保持隔音衰減的好處，此些額外的層在至少朝向聲音來源的一側應為透氣。
另外，第一纖維層可作為具有不織布地毯的一表層。 第一實施例
在一第一實施例，面向聲音來源的第一纖維層或第二纖維層可能被進一步的調整以增進最終部件的整體吸音性能。
舉例來說，頂層可被壓縮以形成一第一纖維層也就是一第一氣流阻抗層，此第一氣流阻抗層具有一氣流阻力在500 Nsm-3 至2500Nsm-3 之間，及一面積重量在0.3kg/m2 至2.0kg/m2 之間，優選的在500至1200g/m2 之間。由一針織布及一熱塑性樹脂材料結合形成的氣流阻抗層，其中熱塑性樹脂材料至少部分滲入針織布，至少封閉針織布的部份的孔，此氣流阻抗層作為第一纖維層及第二纖維層之間的一第二氣流阻抗層及黏合層。第二纖維層在底部形成且形成去耦層(decoupling layer)。
舉例來說，頂層可能為一最終針軋氣流氈(needle punched airlay felt)，形成一第一纖維層。根據本發明的氣流阻抗層可利用具有孔洞類型針織圖案的聚酯針織物形成，結合規則板件及熱塑性樹脂中的大開口及小開口，形成以獲得在500至1500Nsm-3 之間的氣流阻力。形成第二纖維層的背層或去耦層再次自最終針軋氣流氈形成。此氈層可較第一纖維層佳，且可能有一氣流阻力在300至700Nsm-3 左右，及一面積重量優選的在300至2000g/m2 之間。
優選的，第一纖維層在部件的整體表面上有一均勻厚度，而第二纖維層可能根據最終部件所需的三維結構有一可變厚度。
第一纖維層及第二纖維層可能包括重量在20-60%之間的再生棉、重量在20-60%之間的捲曲纖維、及重量在10-30%之間的黏合劑纖維，優選的是雙成分黏合劑纖維，整體重量為100%。兩個層可能包括相同或相似的材料組成。
令人驚奇的是，由於針織布的規律性，使用根據本發明的氣流阻抗層會使部件的表面有一均勻的氣流阻力，同時，在針織布的各個表面黏合兩個纖維層。用先前技術中已知的方法黏合可能易於有缺陷，或在量測部件層的時候產生不規則的整體氣流阻力。
優選的所有層一起，第一纖維層、第二纖維層、及根據本發明形成的氣流阻抗層一起，有一可變厚度使至少一區域中有一厚度在4至12.5mm之間，整體氣流阻力(AFRoverall )及整體密度(ϱ)的關係式如下：1500 ＜ AFRoverall -10ϱ ＜ 3800，AFRoverall 的單位為Nsm-3 且ϱ的單位為kg/m3 。
以下關係式：AFRoverall = 10*ϱ +1500及AFRoverall =10*ϱ + 3800作為整體密度的函數，分別表示AFRoverall 的最小值及最大值的最佳值。三維多層部件的最佳AFRoverall 在此兩個邊界之間。
這意味著至少在具有厚度在4mm至12mm之間的部件區域的整體AFR會落在定義的範圍內，且此區域會有助於部件的整體隔音效果。
整體氣流阻力會是多個單層層疊在一起的氣流阻力值的結果。
第二實施例
車輛裁剪部件可能被置於車輛所有者或使用者看不到的區域。這些部件可沒有美觀表面的要求。在這些情況下，朝向聲音來源的頂纖維層的厚度及/或面積重量可能被最小化。例如是使用一較厚的稀鬆布層而不是氈層。例如是一紡絲黏合(spunbond)、熔噴(meltblown)、紡絲花邊不織布、或薄纖維氈層，優選的有一面積重量在100至300 g/m2 之間。此層應足夠薄以使氣流阻抗層能夠形成。特別是黏合一些通過針織物的樹脂，防止樹脂變成針織布頂端不滲透的「塑化」區域。
令人驚訝的是纖維層，優選的包括將捲曲纖維與根據本發明的氣流阻抗層結合，會增進聲音衰減。由於多孔纖維層及氣流阻抗層之間的阻抗不同，聲音衰減尤其是聲音吸收被改善。為了增進聲音吸收，氣流阻抗層不該具有過高的反射聲音的氣流阻力(AFR)，然而氣流阻抗層也不該具有太低的AFR，因為如此氣流阻抗層對於此吸收會沒有、或僅有非常小的影響。
優選的，裁剪部件的整體氣流阻力在500至7000Ns.m-3 之間，優選的在1000至4000Ns.m-3 之間，根據現有的ISO9053量測，利用直接氣流方法(方法A)。
優選的，第二纖維層有一面積重量在200至2000g.m-2 之間，優選的在400至1200g.m-2 之間，優選的在500至1000 g.m-2 之間。
優選的第二纖維層包含10至40%之間的黏合劑、10至70%的填料纖維、及10至70%的捲曲纖維，其中整體重量為100%。
第二纖維層可在部件上具有一可變密度及/或可變面積重量。
第二纖維層可有基本上固定的面積重量，及局部的可變密度和厚度。藉由在裁剪部件的模製過程中壓縮熱塑性纖維層以形成需要的形狀，這可被優選的實現，導致整體透氣、用作隔音吸音襯裡(重量輕)、且在產品的使用壽命期間保持其結構的產品。
另外，第二纖維層可具有一基本上固定的密度及一可變的面積重量，例如是多孔纖維層在可變厚度中具有基本上固定的密度。
第二纖維層優選的有一密度在45至75kg/m3 之間，優選的在40至60kg/m3 之間。
舉例來說，當在例如是EP2640881A中揭露的注射纖維機器上製作纖維墊時，其中包含黏合劑的纖維混合物以最終產品的形式供入腔中，在整個填充過程中纖維密度保持固定，產生包含必要厚度變化且具有可變面積重量及基本上固定密度的多孔纖維層形狀。可如引用的專利中已揭露的，將此纖維層直接加固於機器上，或是可在之後藉由將模型送入模製裝置並加固模具中的氈來直接加固。 產品製程
在下文中，會更詳細的解釋可能的產品製程。然而，也可能期望一技術人員知道如何利用替代的製程來達到類似的結果。
根據本發明教示的有利結合及特定部件所需的性能，不同纖維有利的混合，使纖維在整個形成的材料中均勻的混合。混合的纖維利用市場上已知的技術形成墊子。優選的，藉由使用提供一更定向(orientated)的纖維材料的一梳棉機(card)或打回絲機(garnet)，或藉由使用一氣流製程，例如是使用提供更隨機鋪設的網或墊子的藍多製網機(Rando-Webber)或其他已知氣流機器。這樣得到的網或墊子可以在一連續的製程中進一步加工。在後續的製程中如有需求，可加固形成的網及墊子(黏合纖維層以形成黏合纖維材料)，例如是在一熱處理步驟中或是藉由利用針刺。對於包含捲曲的自捲曲纖維的纖維網或墊子，針刺並非優選的，因為針刺對於獲得的層的較佳化及韌性有一負面影響。
因此形成的纖維氈材料可用於根據本發明的吸音多層系統。
一般的製程可包括至少下述的連續步驟： 1. 堆疊材料，特別是至少一纖維層、熱塑性樹脂層、及針織布。其中，熱塑性樹脂層置於此纖維層及針織布之間，並與其表面接觸。 2. 優選的，從針織布的面加熱堆疊的層，使至少樹脂薄膜層加熱至至少對應於期望黏度的溫度。 3. 在優選的單獨步驟中，加熱另一纖維層的至少一表面。 4. 將步驟1及步驟3中的加熱材料結合，使第一纖維層的加熱表面及針織布的加熱表面彼此接觸，並使這樣的堆疊層受到與表面垂直的壓力，使樹脂材料被迫滲入針織布的至少部分開口及部分第一纖維層及第二纖維層中，由此形成氣流阻抗層並層疊所有層，形成一多層材料。
優選的，利用壓製裝置，例如是一組輥(rollers)來完成步驟4，其中輥之間的距離小於層疊材料的高度。
來自步驟4的材料可製成捲材(roll goods material)，也被稱為半成品材料。此捲材在另外的步驟中可被切割及模製以形成車輛裁剪部件，最終與另外的層，例如是在第二纖維層的側面結合。
對於最終裁剪部件的生產，可使用熱及/或冷模製製程。此製程例如是在熱空氣烘箱中預熱材料，然後進行冷模製步驟以獲得三維形狀的裁剪部件的結合。優選的選擇使用的樹脂、黏合劑、及纖維的熔融溫度，使氣流阻抗層的最終氣流阻力在要求的範圍中。
第1圖繪示一吸音多層包括至少3個連續的層，其中包括一第一纖維層(1)、一第二纖維層(2)、及一氣流阻抗層位於該第一纖維層及該第二纖維層中間，其中氣流阻抗層為一針織布(4)及一熱塑性樹脂材料(3)的結合，熱塑性樹脂材料至少部分滲入針織布，至少封閉針織布的部分的孔。氣流阻力可微調，取決於堵塞的開口數量。開口可能被完全堵塞或是部分堵塞。
如圖所示，優選的，樹脂材料也部分滲入第一纖維層及第二纖維層，層疊(黏合)3個層。
第2圖及第3圖提供了針織物的範例。針織物圖案可影響樹脂遷移及因此獲得的氣流阻力。針織機器量規及紗的尺寸可影響針織布的開口。舉例來說，利用84dtex紗的32量規針織物可有平均在20至45%之間的開口面積。第2圖繪示織物中具有開口(5、6)的簡單針織物圖案。
第3A圖及第3B圖繪示可使用的針織物圖案範例。第3A圖繪示具有大開口(5)的經編網眼(tricot mesh)針織物，與具有小開口(6)的緊密針織物組合。樹脂材料可遷移至大開口，但遷移大部分受到緊密編織區域的限制。第3B圖繪示規則分配的大開口(7)與小開口(8)組合的網狀結構針織物的範例。
第4A至4C圖繪示可能的配置的範例。第4A圖繪示結合根據本發明的多層材料的一車輛裁剪部件的一基本配置，包括至少3連續層，一第一纖維層(1)、一第二纖維層(2)、及一氣流阻抗層位於第一纖維層及第二纖維層之間。氣流阻抗層為一針織布(4)及一熱塑性樹脂材料(3)的結合，使熱塑性樹脂材料至少部分滲入針織布，至少封閉針織布的部分的孔。
背向氣流阻抗層的第一纖維層的表面可具有至少一額外的透氣層(12)，優選的是一簇絨地毯、或是一不織布稀鬆布層像是熔噴、紡絲黏合、紡絲花邊、或薄氈層其中一者。另外，位於多層的相反側的表面可能被層疊至至少一額外層(13)上，額外層(13)與透氣層(12)、至少一封閉薄膜、開口薄膜、薄金屬層、一開孔發泡體層、或一額外的氈層其中一者相同。
第4B圖中的層可能與第4A圖相同，然而在這個情況下，第一纖維層被壓縮以獲得一額外的高氣流阻力，且以進一步增進及/或微調裁剪部件的隔音衰減性能。
第4C圖繪示與第4B圖相同的配置，然而在這個情況下，用一簇絨地毯系統替代額外的頂層，此簇絨地毯系統優選的在主要背層(backing)中由紗簇絨形成，且被一次要背層覆蓋，然而第一纖維層也可能在地毯結構中形成第二背層。令人驚訝的是，基於此結構的車輛地板系統的吸音被加強。
第5圖繪示根據本發明，可能的生產多層材料的製程及為了生產設置的機器。
可形成最終產品的背層的第二纖維層(2)、熱塑性樹脂材料(3)，例如是熱塑性樹脂薄膜(3)及針織布(4)經多個輥(6)被引導至一加熱至預設溫度的熱鼓輪(hot drum)(7)，以優選的加熱所有3個層，但至少針織布和樹脂層，優選的不加壓於多個層上。針織布的一表面直接接觸熱鼓輪，另一表面直接接觸熱塑性樹脂薄膜。薄膜的另一面直接接觸第二纖維層。加熱時間取決於鼓輪溫度及針織布和薄膜層的厚度，因為沒有必要加熱至第二纖維層的整體厚度。
僅需要加熱第二纖維層的一小厚度以允許熔體進入第二纖維層的表面，並實現第二纖維層對於其他2個層的至少初步黏著。在垂直於層表面的平面方向上以最小的壓力加熱多個層，以防止熱塑性樹脂材料的遷移。
應選擇熱鼓輪的溫度，使至少熱塑性樹脂材料被加熱以獲得對應期望黏度的溫度。黏度取決於熱塑性樹脂的熔體流動指數(MFI)與達到的溫度的組合。
最後，經由第二引導輥，引入第一纖維層(1)。優選的會加熱面向針織布的第一纖維層表面，例如是用一紅外線加熱器(9)或其他熱鼓輪。第二纖維層不需要對整體材料厚度加熱，僅需加熱與針織布接觸的區域以預防堆疊層，特別是樹脂材料中的堆疊層的即刻冷卻。
第一纖維層及此至少3個層直接接觸，其中針織布面向第一纖維層的加熱面，且被引導通過夾輥10和11。夾輥之間的間隙設置成使一定壓力施加在垂直於層表面的4個層上。藉由對多個層加壓，薄膜層的熔融樹脂被迫流動。對於樹脂，阻力最小的方法是通過針織物，主要通過圖案的較大開口；因此樹脂材料主要通過針織物遷移並滲入第一纖維層中。然而，少量也會滲入第二纖維層中。針織布的開口會被樹脂材料至少部分封閉，同時，因為樹脂的遷移，原本封閉的薄膜將會瓦解。因此，藉由樹脂及針織布結合，形成一氣流阻抗層。一些樹脂材料可滲入針織布的紗材料中，而不損害所提出的整體發明構想。通過夾輥後不再繼續加熱，材料會冷卻，且樹脂材料在完整滲入第一纖維層及/或第二纖維層前就停止進一步的遷移。所以部分的熱塑性樹脂材料會留在針織布中。
在第二步驟中，可加熱獲得的多層材料的至少一面，優選的在第二纖維層的表面，並冷模製(cold moulded)至一三維形狀，例如是形成車輛的地毯地板系統或內部緩衝板(inner dash panel)。另外，可藉由熱模製(hot moudling) 根據本發明的多層材料，來形成一地毯地板系統。可在第二纖維層沒有與氣流阻抗層接觸的表面上使用額外的材料，進一步加強裁剪部件的整體效果。舉例來說，可使用至少一個薄膜層、開孔發泡體(open cell foam)層、額外的氈(felt)層、不織布稀鬆布層。用於其他目的，像是碰撞的材料，可能被一體成形在地板中，例如是膠塊發泡體(block foam)形式的防撞墊(crash pads)。此多層系統也可用於，例如是與一硬塑膠殼形成的間隔物(spacer)結合，用於一架高地板系統。
由於使用針織物，形成的氣流阻抗層具有彈性及柔性，且可模製成三維形狀，或可能的話甚至是更極端的形式。令人驚奇的是，這不會削弱高拉伸區域的局部氣流阻力，且導致裁剪部件或包覆層(cladding)，例如是一車輛地板系統，在部件的基本上整個表面上有恆定的吸音。
不織布隔音材料可用於車輛的主要地板，作為寬鬆的墊子，作為腳部空間(foot-well)中內部緩衝區域的覆蓋物。然而，也可作為包裹貨架的隔音地毯層，在貨車或其他區域中，可一起使用隔音及吸音層，並與不織布地毯表層結合。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧第一纖維層
2‧‧‧第二纖維層
3‧‧‧熱塑性樹脂材料(薄膜)
4‧‧‧針織布
5‧‧‧大開口
6‧‧‧小開口
7‧‧‧大開口
8‧‧‧小開口
9‧‧‧紅外線加熱器
10、11‧‧‧夾輥
12‧‧‧透氣層
13‧‧‧額外層
15‧‧‧最終產品
16‧‧‧輥
17‧‧‧熱鼓輪
18‧‧‧3個層
第1圖繪示根據本發明之結構示意圖。 第2圖繪示一種簡單不織布結構。 第3圖繪示優選的針織布圖案的範例。 第4A-4C圖繪示根據本發明可能的配置(layouts)的範例。 第5圖繪示根據本發明的多層材料可能的生產過程。

Claims (11)

  1. 一種吸音多層裁剪部件，包括： 至少3個連續的層，其中包括一第一纖維層(1)、一第二纖維層(2)、及一氣流阻抗層位於該第一纖維層及該第二纖維層中間，其中該氣流阻抗層為一針織布(4)及一熱塑性樹脂材料(3)的結合，且該熱塑性樹脂材料至少部分滲入該針織布，至少封閉該針織布的部分的孔。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之吸音多層裁剪部件，其中該裁剪部件的整體氣流阻力在500至7000Ns.m-3 之間，優選的在1000至4000Ns.m-3 之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之吸音多層裁剪部件，其中所有層一起有一可變厚度，至少一區域有一厚度在4至12.5mm 之間，整體氣流阻力(AFRoverall )及整體密度(ϱ)的關係式如下：1500 ＜ AFRoverall - 10ϱ ＜ 3800，AFRoverall 的單位為Nsm-3 且ϱ的單位為kg/m3 。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之吸音多層裁剪部件，其中所有層一起有一可變厚度，至少一整體密度大於250kg/m3 ，整體氣流阻力(AFRoverall )及整體密度(ϱ)的關係式如下：1500 ＜ AFRoverall -10ϱ ＜ 3800，AFRoverall 的單位為Nsm-3 且ϱ的單位為kg/m3 。
  5. 如申請專利範圍第4或5項所述之吸音多層裁剪部件，其中面向聲音來源的該第一纖維層及該第二纖維層、及中間層的氣流阻力，一起表示為整體AFR，至少在該多層的55%，優選的整體AFR在該多層的65%至80%之間。
  6. 如申請專利範圍第1至5項其中一項所述之吸音多層裁剪部件，其中樹脂包括至少一個從以下群組選出的聚合物或共聚物，此群組包括聚酯像是聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PTB)、或共聚酯(CoPES)、聚醯胺像是聚醯胺6或聚醯胺66、聚烯烴像是聚乙烯、低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯丙烯酸(ethylene acrylic acid, EAA)共聚物、或聚丙烯(PP)、熱塑性彈性體(TPEs)像是熱塑性聚烯烴(TPO)、熱塑性聚胺酯(TPU)、聚醚醯亞胺、聚碸、聚醚碸、聚醚醚酮、及共聚物像是乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)，或聚合物像是聚乳酸。
  7. 如申請專利範圍第1至6項其中一項所述之吸音多層裁剪部件，其中至少一纖維層包括重量10至40%之間的黏合劑及重量10至70%的填料纖維的混合物，黏合劑優選的以纖維的形式，其中整體重量為100%。
  8. 如申請專利範圍第1至7項其中一項所述之吸音多層裁剪部件，其中至少一纖維層包括重量10至40%之間的黏合劑纖維、重量10至70%的短纖維、及重量10至70%的自捲曲纖維的混合物，其中上述纖維的整體重量為100%。
  9. 如申請專利範圍第1至8項其中一項所述之吸音多層裁剪部件，其中至少一纖維層包括重量10至40%之間的黏合劑纖維、重量10至70%的回收纖維、及重量10至70%的合成纖維的混合物，其中上述纖維的整體重量為100%。
  10. 一種製造如申請專利範圍第1至9項其中一項所述之吸音多層的方法，至少包括連續步驟如下： 堆疊材料，特別是至少該第二纖維層、該熱塑性樹脂層、及該針織布，其中該熱塑性樹脂層置於該第二纖維層及該針織布之間，並與該第二纖維層及該針織布表面接觸； 優選的，從該針織布的面加熱堆疊的層，使至少該樹脂薄膜層加熱至至少對應於期望黏度的溫度； 在一優選的單獨步驟中，加熱該第一纖維層的至少一表面，該第一纖維層作為該不織布地毯表層； 將步驟一及步驟三中的加熱材料結合，使該第一纖維層的加熱表面及該針織布的加熱表面彼此接觸，並使這樣的堆疊層受到與表面垂直的壓力，使該樹脂材料被迫遷移至該針織布的至少部分空隙及部分該第一纖維層及該第二纖維層中，由此形成該氣流阻抗層並層疊所有層。
  11. 一種如申請專利範圍第1至10項其中一項所述之吸音多層的應用，用作內部裁剪部件，例如是作為內部緩衝、作為內部地板系統的部件、作為內部輪罩襯裡、隔音包覆層、或是引擎室裁剪部件例如是引擎罩襯裡或外部緩衝。
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