專利名稱：汽車隔聲裝飾件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于車輛中的減聲的汽車隔聲裝飾件。
背景技術：
車輛中噪聲源是很多的，其包括傳動系、動力傳動系統(tǒng)、輪胎接觸印跡(由道路表面引起)、制動器以及風，等等。由車輛駕駛艙中的這些源所產(chǎn)生的噪聲覆蓋了較大的頻率范圍，對于一般柴油和汽油車輛來說，該頻率范圍可以大到6. 3kHZ(在該頻率以上，由車輛中的噪聲源所福射的聲功率一般是可忽略的)。車輛噪聲一般分成低、中和高頻率噪聲。通常，低頻率噪聲可被認為覆蓋從50Hz到500Hz的頻率范圍，并由“結構”噪聲占首要地位振動通過多個結構路徑傳遞到環(huán)繞乘客駕駛艙的面板，這些面板然后將噪聲發(fā)散到駕駛艙自身。另一方面，通常高頻率噪聲被認為覆蓋2kHz以上的頻率范圍。高頻率噪聲通常由“氣載”噪聲占首要地位；在這種情形下，振動通過空氣路徑傳遞到環(huán)繞乘客駕駛艙的面板。人 們認識到存在灰色區(qū)域，在該灰色區(qū)域中這兩種效應結合并且任一種都不占主導地位。但是，對于乘客的舒適度來說，使噪聲在中頻率噪聲中減弱應當同使噪聲在低頻率、高頻率噪聲中減弱同等重要。眾所周知，為了諸如汽車和卡車等車輛中的減聲，隔聲器、減聲器以及吸聲器等被用來反射和消散聲音，并由此減少了整體的內部聲音水平。通常使用“質量-彈簧”隔離系統(tǒng)來獲得隔聲，由此，質量元件由一層高密度的不可滲透的材料形成，一般稱作重層；彈簧元件由一層低密度的材料形成，例如不可壓縮的毛租或泡沫。術語“質量-彈簧”通常用來限定隔離系統(tǒng)，其通過稱為“質量”和“彈簧”的兩元件的結合來提供聲音隔離。如果部件或裝置的物理行為可由質量元件和彈簧元件的結合來表現(xiàn)，那么該部件或裝置被稱為作為“質量-彈簧”工作。理想的質量-彈簧系統(tǒng)用作隔聲器，這主要是由于其結合在一起的元件的機械特性。質量-彈簧系統(tǒng)一般放在汽車內的鋼層的頂部上，其彈簧元件與鋼層相接觸。如果看作一個整體，整個系統(tǒng)(質量-彈簧加上鋼層)具有雙重隔離的特性。插入損耗是用來描述當放在鋼層的頂部上時質量-彈簧系統(tǒng)的作用的有效的程度，其獨立于由鋼層本身所提供的隔離。因此，該插入損耗顯示了質量-彈簧系統(tǒng)的隔聲性能。描述質量-彈簧系統(tǒng)的理論插入損耗曲線(IL，以dB測量)特別具有下列特征。在頻率范圍的大部分上，曲線隨著頻率以近似線性方式增加，增長率為大約12dB/倍頻程；這種線性趨勢被認為是非常有效地保證對傳入聲波的良好隔離；為此，質量-彈簧系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地用于汽車工業(yè)。這種趨勢僅在稱作“質量-彈簧系統(tǒng)的諧振頻率”的特定頻率值以上才能實現(xiàn)，在該特定頻率值，系統(tǒng)不能有效地用作隔聲器。該諧振頻率主要取決于質量元件的重量(重量越大，諧振頻率越低)和彈簧的剛度(剛度越大，諧振頻率越高)。在質量-彈簧系統(tǒng)的諧振頻率上，彈簧元件將底層結構的振動以非常高效的方式傳遞到質量元件。在該頻率，質量元件的振動比底層結構的振動更大，因此由質量元件所傳播的噪聲比沒有質量-彈簧系統(tǒng)的底層結構所傳播的噪聲更大。因此，在質量-彈簧系統(tǒng)的諧振頻率周圍，IL曲線具有負的最小值。吸聲和隔聲系統(tǒng)都各自有它們最佳工作的小頻帶。吸聲器一般在高頻率下更好地工作，而隔聲器一般在低頻率下更好地工作。而且，這兩個系統(tǒng)對于用在現(xiàn)代車輛中都是次優(yōu)選的。隔聲器的效率很強地依賴于其重量，隔聲器的重量越大，效率越高。另一方面，隔聲器的效率很強地依賴于材料的厚度，越厚越好。但是，厚度和重量都越來越受到限制。例如，重量影響車輛的燃油經(jīng)濟性，材料的厚度影響車輛的空間。近來，一種典型質量-彈簧系統(tǒng)的質量層或重層的更小重量的趨勢將平均重量從大約3kg/m2減小到大約2kg/m2。面積重量(areaweight)的減少還意味著比普通技術使用更少的材料，因此花費更少的成本。即使小至lkg/m2的更低質量在市場上是可能的并且是存在的，但是獲得這種效果的技術是昂貴的，并具有缺點，特別是針對于小批量的量產(chǎn)。典型的質量層由諸如EPDM、EVA、PU、PP等高填充密度材料制成。由于這些材料具有一般在1000kg/m3以上的高密度，因此需要制成非常薄的層來獲得低面積重量。這可能增加了產(chǎn)品 成本并引起例如材料在模制中容易磨損等生產(chǎn)問題。聲學隔板的隔聲性能通過聲音傳輸損耗(TL)來評定。聲學隔板減少被傳遞的噪聲的強度的能力依賴于形成隔板的材料的性質。一種重要的控制聲學隔板的聲音TL的物理特性是其組分層的每單位面積的質量。為了獲得最好的隔聲性能，質量-彈簧系統(tǒng)的重層將通常具有將聲波的反射最大化的平滑的高密度表面、非多孔結構和將振動最小化的特定材料剛度。在這一點上，眾所周知，薄的和/或結構上有孔的許多紡織織物對于隔聲而言都是不理想的。JP2001310672公開了一種包括兩個吸聲層的多層結構,兩個吸聲層之間具有聲音反射薄膜層。該薄膜層將穿過頂部吸收層的聲音反射回同一層，由此增加了多層結構的吸聲效果。該系統(tǒng)可通過優(yōu)化薄膜的厚度和密度來進行調整。JP2001347899公開了一種典型的質量-彈簧系統(tǒng)，其具有在質量層的頂部上的附加吸聲層。由于附加吸聲層保證了減聲的提高，質量層的厚度和/或密度能夠減少。EP 1428656公開了包括泡沫層和纖維層的多層結構，在兩個層之間具有薄膜。該纖維層由壓縮毛氈制成，用作吸聲層，其氣流阻力(AFR)在大約500和2500Nsm_3之間，面積重量在200和1600g/m2之間。所公開的泡沫層具有低的壓應力變形，其剛度在100到IOOOOOPa之間，這與一般用作解耦器的毛氈層的剛度相當。使用的薄膜優(yōu)選被穿孔，或者很薄，使得其不會影響兩個吸聲層的吸聲。該薄膜在聲學上是透明的，以表示聲波能夠穿過該薄膜。為此目的，公開的薄膜的厚度在O. Olmm或更小的范圍內。通常，為了降低乘客座艙中的聲壓等級，車輛需要由聲學裝飾部件來提供隔聲和吸聲的良好平衡。不同的部件可具有不同的功能(例如，隔聲可設置在內部控制板，而吸聲可設置在地毯上)。但是，當前趨勢是用各種方式在單個區(qū)域上獲得聲學性能的更精確的劃分，以優(yōu)化整體的聲學性能。作為例子，內部控制板可被分成兩部分，一部分提供高吸聲，而另一部分提供高隔聲。一般地，由于穿過下部區(qū)域的來自發(fā)動機以及前輪的噪聲更相關，所以控制板的下部分更適合隔聲，而由于一些隔聲已經(jīng)由于汽車的其它元件(例如，儀表板)來提供，所以控制板的上部分更適合吸聲。另外，儀表板的背面將反射通過隱藏在儀表板后的控制板的上部分傳來的聲波。這些反射的聲波通過使用吸聲材料被有效地消除。相似的考慮還適用到汽車的其它聲學部分。例如，地板隔聲主要用在腳部區(qū)域和通道區(qū)域，而吸聲主要用在前座下和后底板中。出于上述原因，車輛制造商通常使用貼片，即在局部上應用附加材料(US20040150128)。例如，US5922265公開了在裝飾部件的特定區(qū)域上應用附加的重層材料的方法，不具有重層材料的區(qū)域將用作吸聲器。這些混合型的產(chǎn)品具有缺點，它們仍然增加了面積重量，以獲得結合的吸聲和隔聲方案。它們還是勞力和成本密集。此外，用作聲學質量-彈簧系統(tǒng)的解耦器的材料一般不優(yōu)選用作吸聲器。此外，不同類型的材料的使用使得部件和被丟棄的材料的回收變得更困難。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于獲得一種隔聲裝飾部件，特別是獲得在聲學質量-彈簧系統(tǒng)中使用的由諸如EPDM、EVA、PU、PP等高填充密度材料制成的典型質量層的一個替換方案。所述隔聲裝飾部件工作在對于車輛中的減聲很重要的頻率范圍上，而不具有現(xiàn)有技術的缺點。 該目的是通過根據(jù)權利要求I的裝飾部件實現(xiàn)的。具有聲學質量-彈簧特性的隔聲裝飾部件包括質量層和解耦層，其特征在于，所述質量層包括有孔纖維層和薄的不可滲透的隔離層，其中隔離層位于所述有孔纖維層和所述解耦層之間，所有的層被層壓在一起，其中所述有孔纖維層的動態(tài)楊氏模量為至少96AW-t (Pa) ,Aff是面積重量(g/m2)，以及t是所述有孔纖維層的厚度(mm)。高傳輸損耗對于質量-彈簧系統(tǒng)是可預期的，其中質量層包括常規(guī)的重層，其是不可滲透的。不可滲透意味著不透氣。出乎意料地，人們發(fā)現(xiàn)借助于在薄的不可滲透的隔離層上的有孔纖維材料可能形成用于質量-彈簧系統(tǒng)的質量層。但是，為了獲得滿意的隔聲，有孔的纖維材料的動態(tài)楊氏模量需要為至少96AW -t(Pa)，以獲得至少4900 (Hz)的這種有孔纖維材料的輻射頻率，從而在所關心的全部頻率范圍上獲得良好的隔聲性能，而不會在聲音TL頻譜內形成干擾頻率下降。在引言中所描述的質量-彈簧系統(tǒng)的諧振頻率和在本發(fā)明中所描述的纖維頂層的輻射頻率對IL曲線產(chǎn)生不同且獨立的影響。兩者出現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明的多層結構的IL曲線中，并對隔聲性能產(chǎn)生不利的影響，都使IL曲線出現(xiàn)下降。通常觀察到這兩個下降位于IL曲線的兩個分開的部分。對于考慮過的類型的多層結構，通常觀察到質量彈簧的諧振頻率處于200到500Hz的范圍內，而有孔纖維層的輻射頻率處于1000Hz以上的范圍內。為了清楚，選擇使用兩個不同的詞語來區(qū)分這兩個不同的頻率。薄隔離層在有孔纖維層和解耦層之間的薄隔離層必須是不透氣的，但是它本質上不具有質量-彈簧系統(tǒng)的質量元件的功能，這同一般在典型的質量-彈簧系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的重層隔離層相同。這種功能僅通過所述有孔纖維層和薄隔離層的組合來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，只要薄隔離層是不可透氣的，有孔纖維層與薄隔離層就將用作典型質量-彈簧系統(tǒng)的質量層。盡管在示例中給出了薄膜，但是也可使用替換的不可透氣的薄材料。如果使用薄膜用作薄隔離層，那么該薄膜的厚度優(yōu)選為至少40 μ m，更優(yōu)選為大約60到80 μ m。盡管更厚的薄膜也起作用，但是它們并沒有增加功能，而只是增加了這部分的價格。此外，更薄的隔膜可能影響毛氈的形成。薄隔離層，特別是薄膜，可以由諸如PV0H、PET、EVA、PE、或PP等熱塑性材料或諸如PE/PA箔片層壓的雙層材料制成。隔離材料的選取取決于有孔纖維層和解耦層，并應該能夠形成將所有層結合到一起的層壓材料。還可以使用例如以薄膜或粉末用作粘合劑的材料。但是，在裝飾部件結合和/或成形以后，成形的隔離層應該在最終的產(chǎn)品中是不可透氣的。還可以使用最初以粉末或其它形式應用的材料來作為薄隔離層，只要這些材料在加工后形成不可滲透的隔離層。有孔纖維層使用諸如毛氈和非紡織物等有孔纖維材料來構建吸聲部件是已知的。 纖維層越厚，吸聲效果越好。這種類型的材料用在質量-彈簧系統(tǒng)中來獲得質量層在本領域是未知的。人們發(fā)現(xiàn)動態(tài)楊氏模量與有孔纖維層的福射頻率有關，E = AW · 4t V2，E表示動態(tài)楊氏模量(Pa), V表示福射頻率(Hz), Aff表示面積重量(kg/m2), t表示厚度(m)。根據(jù)該關系式，動態(tài)楊氏模量的適當值允許設計具有在所關心的頻率范圍以外的輻射頻率的裝飾部件，并因此允許在所關心的頻率范圍內的無擾動的插入損耗。特別是，如果動態(tài)楊氏模量大于由Emin = AW · 4 · t · v02, V0 = 4900Hz所限定的最小值，那么有孔纖維層的輻射頻率將在裝飾部件的應用的頻率范圍以上。因此，動態(tài)楊氏模量應該至少為96 · AW · t(Pa)，其中AW為g/m2，t為_。這可以提供材料不再被輕易壓縮的高動態(tài)楊氏模量。該裝飾部件包括動態(tài)楊氏模量至少為96 · AW · t(Pa)的有孔纖維層、解耦層和在有孔纖維層和解耦層之間的薄的不可滲透的隔離層(例如不可滲透的薄膜層等)，所有的層被層壓在一起來形成一個部件，用作聲學質量-彈簧系統(tǒng)。有孔纖維層和薄的不可滲透的隔離層是可替換的質量層，并可替代通常使用的重層材料。相比使用典型填充的重層材料的質量-彈簧系統(tǒng)，這種材料更便宜，而且整個部件更易于回收。有孔纖維層可以是任何類型的毛氈，其可通過任何可熱成形的纖維材料制成，包括那些來自天然和/或合成纖維的材料。優(yōu)選地，該毛氈由回收的多孔材料制成，例如翻造棉或例如聚酯纖維等其它回收的纖維。纖維毛氈材料優(yōu)選包括例如熱塑聚合物的粘合材料，可以是在粘合纖維中或在樹脂材料中。至少30%的環(huán)氧樹脂或至少25%的雙組分粘合纖維是優(yōu)選的。能夠獲得根據(jù)本發(fā)明的有孔纖維層的其它粘合纖維或材料也是可能的，并不排除。優(yōu)選地，該面積重量在500到2000g/m2之間，更優(yōu)選地，在800到1600g/m2之間。一個增加的限制通常是汽車內能夠放置聲學裝飾部件的可用空間。該限制通常是由汽車制造商給出的，并在最大值為20到25mm的范圍內。裝飾部件的所有層必須共用這一空間。因此，有孔纖維層的厚度優(yōu)選在I到IOmm之間，更優(yōu)選在I到6mm之間。這為解耦層留出了足夠的空間。特別地，解耦層在厚度上變化來符合該部件的三維形狀，該部件必須與汽車內的可用空間相配合。在現(xiàn)有技術中，高壓縮區(qū)域存在于裝飾部件上供電纜或安裝裝置穿過的孔周圍。由于這些孔的聲學缺陷損害了它們周圍區(qū)域的任意隔聲特性，所以這些后面的區(qū)域通常不用于隔聲。解稱層
作為解耦層，用于典型聲學質量-彈簧系統(tǒng)中的彈簧層的標準材料可根據(jù)相同的原理用在根據(jù)本發(fā)明的裝飾部件中。該層可由任何類型的熱塑性和熱固性泡沫形成，閉孔或開孔的泡沫，例如聚氨酯泡沫等都可以。其例如由可熱成形的纖維材料等纖維材料形成，包括來自天然和/或合成纖維的那些材料。該解耦層優(yōu)選具有小于IOOkPa的較低壓縮剛度。優(yōu)選地，該解耦層還可有孔或開孔，以增強彈簧效應。原則上，該解耦層應該在該部件的整個表面上被連接到薄膜層，以具有最優(yōu)化的效應。但是，由于生產(chǎn)技術的局部性，這可能并非如此。因為該部件整體上用作聲學質量-彈簧系統(tǒng)，一些小的局部區(qū)域上，多個層沒有被耦接，這不會損壞整體的衰減效應。解耦層的厚度能夠被優(yōu)化，但是，它主要依賴于汽車內的空間限制。優(yōu)選地，該厚度在該部件的區(qū)域上變化，以符合汽車內的可用空間。通常，該厚度在I到100之間，在大多區(qū)域內為5到20mm。附加層根據(jù)本發(fā)明的裝飾部件包括如所要求的至少3層，并用作聲學質量-彈簧系統(tǒng)。但 是，可以通過在有孔纖維層上增加具有吸聲特性的附加層來優(yōu)化該部件。至少部分上增加附加的吸聲材料。附加層的面積重量優(yōu)選在500到2000g/m2。該吸聲層可以由任何類型的熱塑性和熱固性泡沫形成，例如，聚氨酯泡沫。但是，為了吸收噪聲，泡沫必須開口和/或有孔，以根據(jù)聲音吸收原理來允許聲波進入，這在本領域是已知的。該吸聲層還可由纖維材料制成，例如，可熱成形的纖維材料，包括來自天然和/或合成纖維的那些材料。該吸聲層可由與有孔纖維質量層相同或更好的材料制成。該吸聲層的氣流阻力(AFR)優(yōu)選為至少500Nsm_3，更優(yōu)選為500到2500Nsm_3。并且，具有一個以上吸聲層的吸聲系統(tǒng)可被放置在有孔纖維層的頂部。并且，附加的網(wǎng)布可放置在吸聲材料或有孔纖維層的頂部，來進一步增強吸聲和/或保護底層，例如防水。網(wǎng)布是薄的非紡織物，其厚度在O. I到大約1_之間，優(yōu)選在O. 25到O. 5mm之間，并具有增強的氣流阻力，其氣流阻力(AFR)優(yōu)選在500到3000NsnT3之間，更優(yōu)選在1000和1500Nsm_3之間。借此，該網(wǎng)布和底部吸收層優(yōu)選具有不同的AFR，以獲得增強的吸聲。優(yōu)選地，網(wǎng)布的AFR不同于有孔纖維層的AFR。該網(wǎng)布層的面積重量可以在50到250g/m2之間，更優(yōu)選在80到150g/m2之間。該網(wǎng)布可由連續(xù)或短纖維或纖維混合物制成。該纖維可以通過熔噴或紡粘技術制成。它們還可混有天然纖維。該網(wǎng)布例如由聚酯纖維或聚烯烴纖維或例如聚酯纖維和纖維素、或聚酰胺和聚乙烯、或聚丙烯和聚乙烯等纖維的混合物形成。根據(jù)下面結合附圖作為非限制性示例給出的優(yōu)選實施方式的說明，本發(fā)明的這些和其它特征將變得清楚。生產(chǎn)方法根據(jù)本發(fā)明的裝飾部件可以通過本領域中公知的冷和/或熱模塑方法生產(chǎn)。例如，具有或不具有薄隔離層的有孔纖維層可被形成來獲得所需的動態(tài)楊氏模量，并同時形成所需3D形狀的部件，以及在第二步驟中，解耦層可以是注塑成型，或者泡沫或纖維層可以被添加到薄隔離層的背面。機械和壓縮剛度的限定和測量機械剛度是指材料(材料層)對外部壓縮刺激的反應。壓縮剛度涉及壓縮刺激，而彎曲剛度涉及彎曲刺激。彎曲剛度將施加的彎曲力矩與引起的偏斜相關聯(lián)。另一方面，壓縮或法向剛度將施加的法向力與引起的應變相關聯(lián)。對于由各向同性材料制成的均勻板，法向力是材料的彈性模量E和板的表面A的乘積。對于由各向同性材料制成的均勻板，壓縮和彎曲剛度直接關聯(lián)材料的楊氏模量，可能根據(jù)一個來計算另一個。但是，如果材料不是各向同性的，如對于大多毛氈情形，所解釋的關系將不再適用，這是因為彎曲剛度主要涉及平面內材料的楊氏模量，而壓縮剛度主要涉及平面外的楊氏模量。因此，根據(jù)一個計算另一個將不再可能。此外，壓縮剛度和彎曲剛度都可在靜態(tài)或動態(tài)條件下進行測量，并且原則上在靜態(tài)和動態(tài)條件下是不同的。這層材料的輻射來自垂直于其平面的該層的振動，并主要與材料的動態(tài)壓縮剛度相關。有孔材料的動態(tài)楊氏模量使用商業(yè)上可獲得的“Elwis-S”裝置(Rieter AutomotiveAG)來測量，其中，樣品被壓縮力來刺激。例如在2008年12月布拉德福德關于多孔彈性材料的聲學石開討會(Symposium on acoustics of poro-elastic materials (SAPEM) ,Bradford,Dec. 2008)上，在BERT0LINI等人的“用于確定多孔彈性材料的依賴于頻率的楊氏模量、泊松比以及阻尼損耗因素的基于轉移函數(shù)的方法(Transfer function based method to identifyfrequency dependent Young' s modulus,Poisson' s ratio and damping lossfactor ofporoelastic materials) ” 中描述了使用 “Elwis-S” 裝置進行的測量。由于這些類型的測量方法通常不用于有孔材料，所以不存在荷蘭國家標準或ISO標準。但是，基于相似的物理原理，其它相似的測量方法是已知的并被使用，如在2001年第10冊第6期美國科學技術期刊的第3032到3040頁(J. Acoustical Soc. Am. 2001, vol. 10，no. 6，p. 3032-3040)，在LANGL0IS等人的“各向同性的多孔彈性材料的準靜態(tài)機械特性的多項式關系(Polynomial relations for quasi-static mechanical characterizationof isotropic poroelastic materials)”。使用靜態(tài)方法測量的楊氏模量和使用動態(tài)方法測量的楊氏模量并不是直接相關的，并且在大多數(shù)情形下是毫無意義的，這是因為動態(tài)楊氏模量是在預定頻率范圍(例如，300-600Hz)的頻域內測量，而楊氏模量的靜態(tài)值對應于OHz的極限情況，這并不能根據(jù)動態(tài)測量方法直接獲得。對于本發(fā)明，重要的是壓縮剛度，而不是在本領域中通常使用的機械剛度。其它測量根據(jù)IS09053測量氣流阻力。使用本領域已知的標準方法來測量面積重量和厚度。結構的傳輸損耗(TL)是對其隔聲的測量。傳輸損耗被定義為結構上的聲功率和由結構傳輸?shù)浇邮諅鹊穆暪β实谋嚷?，由分貝來表示。在配有聲學部件的汽車結構中，傳輸損耗不僅取決于該部件的存在，還取決于安裝該部件的鋼結構。因為獨立于安裝汽車聲學部件的鋼結構來評估該汽車聲學部件的隔聲性能是重要的，所以引入插入損耗。安裝在結構上的聲學部件的插入損耗(IL)被定義為配備有聲學部件的結構的傳輸損耗和單獨結構的傳輸損耗的差ILpart = TLpart+steel-TLsteel (dB)插入損耗和吸收系數(shù)是使用基于轉移矩陣方法來計算聲學部件的聲學性能的數(shù)值模擬軟件SISAB來模擬的。該轉移矩陣方法是用來模擬分層媒質中的聲音傳播，并在例如1995年第193冊第I期聲音和振動期刊的第129-142頁(Journal of Sound andVibration. 1995，vol. 193，no. I, p. 129-142.)，BROUARD B 等的“用于模仿分層媒體中的聲音傳播的一般方法(A general method for modelling sound propagation in layeredmedia) ”中有所描述。


圖I示出了樣品A-C的插入損耗；圖2示出了隔聲裝飾部件的層的示意圖；圖3示出了樣品A和C的吸聲的比較，樣品與圖I中相同。圖4示出了具有隔聲區(qū)域和吸聲區(qū)域的內控制板的裝飾部件的示例；
圖5不出了與有孔纖維層的面積重量和厚度相關的動態(tài)系數(shù)E的圖表；以及圖6示出了不同樣品的插入損耗的比較圖表。圖例說明I隔聲層II組合的隔聲和吸聲區(qū)域A質量層，至少包括I有孔纖維層2薄隔離層B彈簧層，至少包括3解稱層其它層4吸聲層5網(wǎng)布層
具體實施例方式圖I示出了比較樣品A-B和樣品C的插入損耗的曲線。所示的模擬插入損耗是由多層和多層所應用在的鋼板所構成的系統(tǒng)的傳輸損耗減去鋼板本身的傳輸損耗。本領域的不同減聲多層結構的插入損耗和吸聲使用測量的材料參數(shù)來模擬，并與根據(jù)本發(fā)明的減聲多層結構的插入損耗和減聲對比。所有的樣品具有相同的總厚度25mm。比較樣品A是典型的質量-彈簧系統(tǒng)，其具有由lkg/m2的EPDM重層材料形成的質量層以及作為解耦層的注塑泡沫。樣品A的總面積重量是2370g/m2。比較樣品B根據(jù)EP 1428656的原理來制造，EP 1428656公開了一種多層結構，其包括泡沫解耦層和頂部纖維層，兩層之間設有薄膜。頂部纖維層是氣流成網(wǎng)(air-laid)軟毛氈層，其面積重量為1000g/m2，厚度為6mm，AFR為1000Nsm_3。該多層結構的總面積重量為2150g/m2。纖維層的動態(tài)楊氏模量被測量，且為大約70000Pa。根據(jù)給定的方程式，纖維層具有在大約1700Hz范圍內的輻射頻率。使用的薄膜為0.06mm且不可滲透。解耦層是注塑泡沫，其面積重量為1100g/m2。樣品C根據(jù)本發(fā)明來制造，并包括與比較樣品B相同的解耦層和薄膜層。在薄膜層頂部上的有孔纖維層由壓縮的剛性毛氈層制成，該毛氈層的面積重量為900g/m2，厚度為3mm,以及動態(tài)楊氏模量為550000Pa。根據(jù)給定的方程式，有孔纖維層將具有在大約7100Hz范圍內的輻射頻率。樣品A為典型的質量-彈簧系統(tǒng)，其重層的面積重量為lkg/m2。該絕緣性能在大部分頻率范圍上是高的，因此該樣品表示用于汽車中減聲的優(yōu)選系統(tǒng)，但是該系統(tǒng)非常重。此夕卜，通常用于重層的材料(在本實施例中為EPDM)是難以回收的。關于整體的減聲，由于在比較樣品B中，頂部毛氈層的輻射頻率為大約1700Hz，其損壞多層結構的隔聲特性，所以典型的質量-彈簧系統(tǒng)A仍是較好的。在圖I中可以看出，比較樣品B的IL曲線在以1600Hz為中心1/3倍頻程的頻帶內下降，該頻帶包括用于該樣品的頂部毛氈層的輻射頻率?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過增加構成頂部有孔纖維層的材料的動態(tài)剛度，特別是通過增加該層的平面外方向的壓縮剛度，該層的輻射頻率可以轉移到較高的頻率上。通過這樣選取構成有孔纖維層的纖維材料的動態(tài)楊氏模量，使得 該層的輻射頻率在需要減聲的頻率范圍之外，當放置在薄隔離層的頂部上時，該層將表現(xiàn)為在所需頻率范圍上的質量-彈簧系統(tǒng)的質量層。樣品C例如具有在薄膜層的頂部上的有孔纖維層，其由壓縮的剛性毛氈層制成，該毛氈層的面積重量為900g/m2，厚度為3mm，以及動態(tài)楊氏模量為550000Pa。樣品C展示了與比較樣品A相當?shù)幕蚋玫牟迦霌p耗，以及具有Ikg重層的典型質量-彈簧系統(tǒng)。并且，福射頻率僅表現(xiàn)為在以6300Hz為中心的1/3倍頻帶中的插入損耗曲線的下降。這遠在高于通常為車輛中的減聲所考慮的頻率范圍。與具有至少96 · AW · t Pa的動態(tài)楊氏模量的有孔纖維層相耦合的薄隔離層能夠形成典型的聲學質量-彈簧系統(tǒng)的質量層，這種效果不僅依賴于有孔纖維層的壓縮，還依賴于用于這種有孔纖維層的材料的類型以及在材料組分之間例如在纖維之間或在樹脂和纖維之間的粘合劑的量。因此，方程式只是引導如何根據(jù)本發(fā)明設計裝飾部件。有孔纖維層的輻射頻率實際發(fā)生的實際頻率可能偏離計算值，然而只要其在至少4900Hz以上，就不再會干擾車輛中所需并通常想要的減聲。對于其它應用，所需的最小動態(tài)楊氏模量會不同，但是本領域技術人員將能夠根據(jù)本發(fā)明的引導來調整方程式。如本技術領域所給出的，裝飾部件的隔聲的所有優(yōu)化方式都涉及限定至少吸聲層的氣流阻力。人們發(fā)現(xiàn)對于根據(jù)本發(fā)明的裝飾部件，整體輻射以及特別是上部有孔纖維層的輻射頻率不會顯著地依賴于其氣流阻力。人們發(fā)現(xiàn)該氣流阻力在測量的整個頻率范圍上對傳輸損耗的斜率主要具有衰減影響。該衰減效果隨著氣流阻力增大而變大。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的裝飾部件的示意性橫截面。根據(jù)本發(fā)明，質量層A包括薄隔離層2和有孔纖維層3的組合，彈簧層B包括解耦層1，其共同形成聲學質量-彈簧系統(tǒng)。因此，在區(qū)域I中，僅僅可以期望隔聲特性。在區(qū)域II中，附加吸聲層4被放置在有孔纖維層3的頂部上，為該區(qū)域提供結合的隔聲和吸聲特性。優(yōu)選地，附加的網(wǎng)布層5可被放置在吸聲層4的頂部上，來進一步增強吸聲效果。正如圖3中所示，與在第三倍頻帶中的比較樣品A和C的吸聲相比，纖維層3依然是有孔的這一事實本身將提供一些吸聲效果。圖4示出了包括具有兩個不同聲學功能的兩個單獨區(qū)域的內控制板部件的示例，目的是獲得隔聲和吸聲的優(yōu)化折中。一般地，因為通過下部區(qū)域來自發(fā)動機和前輪的噪聲路徑是更相關的，所以內控制板的下部分(I)更適合隔聲；因為通過例如儀表板等其它汽車部件已經(jīng)提供了一些隔聲，所以控制板的上部分(II)更適合吸聲。為了借助內控制板的裝飾部件獲得整體更好的減聲，整個部件可被構造成具有根據(jù)本發(fā)明的質量層的隔聲器。在圖中裝飾部件的區(qū)域I中，隔聲功能將是主要的一個功能。另一方面，區(qū)域II還包括頂部吸聲層，用來增加該部件的整體減聲效果。為了進一步增強噪聲衰減，還可以在區(qū)域II中的吸聲器上放置附加的網(wǎng)布。該附加的吸聲器可以作為一個部件或分離的貼片放置在內控制板上。通常，纖維材料被制造成毛坯，即半成品，纖維在其中組裝在一起。毛坯是一種合理的均質近似。毛坯由一片具有最初厚度的材料組成，并且以其面積重量為特征，這是因為纖維均勻地分布在該區(qū)域上。當毛坯例如通過壓縮形成時，其表現(xiàn)最后的形狀。最終，獲得具有一定厚度的層。在成型過程之后維持面積重量，即每單位面積內的材料的重量。從同一毛坯可以獲得數(shù)個最終的厚度，這依賴于壓縮程度。纖維材料的楊氏模量依賴于數(shù)個參數(shù)。首先，材料本身的特性，即材料組分、纖維類型和數(shù)量、粘合劑的類型和數(shù)量等。此外，對于相同的纖維制法，這依賴于材料的密度，材料的密度與層的厚度相關。因此，對于一定組分的毛氈，楊氏模量可以在不同的厚度下測 量，并因此表現(xiàn)出不同的值，當厚度減少時，該值通常增加(對于相同的初始毛坯)。如果有孔纖維層測得的動態(tài)楊氏模量至少等于或大于高于使得其在對車輛中噪聲衰減重要的頻率范圍上作用為剛性質量所必需的最小值，將獲得根據(jù)本發(fā)明的特定的有孔纖維層，該頻率范圍由公式96 · AW · t確定。根據(jù)本發(fā)明，若滿足該條件，當放置在薄的不可滲透的隔離層上時，該層將作為剛性質量，并將具有最佳的隔聲性能。因此，根據(jù)本發(fā)明的作為剛性質量的有孔纖維層的設計包括下面的步驟。I.選取毛氈組分和面積重量。2.然后，材料形成特定的厚度。3.測量形成的材料的面積重量(AW，g/m2)和厚度(t，mm)。4.通過Elwis-S測量厚度t的成型樣品的楊氏模量(測得的楊氏模量Emeas)。5.通過公式96 *AW *t計算最小必需的楊氏模量(Emin),其中AW是面積重量(g/m2)，t是厚度(mm)，兩者都被測量。6.需要證實已經(jīng)滿足條件Emeas > Emin。根據(jù)本發(fā)明，如果滿足該條件，那么材料的選擇是符合要求的，纖維材料能夠在確定的厚度下使用，作為剛性隔聲質量。否則，需要改變選擇，并重復，從I到4重新開始，其中必須改變參數(shù)(纖維組分和/或面積重量和/或厚度)。在下面，通過示例來進一步描述上述設計步驟。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的隔聲質量層的動態(tài)楊氏模量隨厚度變化的圖表。在這種情形下，使用主要由具有30%酚醛樹脂的回收棉線制成的毛氈層。直到不久前，這種材料才被作為解耦層或吸聲層主要用于多層結構中。現(xiàn)在，由于汽車內部關于水蒸氣的規(guī)定，苯酚粘合劑不再適用于車輛的內部部件。但是，這種材料還能夠用于汽車的外部構件上、發(fā)動機艙區(qū)域中或卡車中。它在這里沒有被選作限制性的樣品，而更多地是顯示怎樣設計根據(jù)本發(fā)明的材料的例子。在圖5中，線LlOOOgsm顯示了作為層的厚度的函數(shù)，根據(jù)本發(fā)明的具有IOOOg/Hi2的面積重量的有孔纖維層需要具有的最小動態(tài)楊氏模量。這是根據(jù)公式E = AW · 4t V 2計算的，V為4900Hz，然后在圖5中被表示為直線。同一圖中的線L1200gsm、LHOOgsm和L1600gsm表示關于1200、1400和1600g/m2的面積重量的相似數(shù)據(jù)。具有給定厚度和這些面積重量中的一個的有孔纖維層的動態(tài)楊氏模量應該在對應于其面積重量的線的上方，以確保該層的輻射頻率被轉移到至少4900Hz，并因此在車輛中的減聲所關心的頻率范圍以外。在圖5中，線AlOOOgsm顯示了作為層的厚度的函數(shù)，主要是具有30%酚醛樹脂的棉織毛氈、面積重量為1000g/m2的層的測得的動態(tài)楊氏模量。在同一圖中，線A1200gsm、A1600gsm示出了分別關于1200g/m2和1600g/m2的面積重量的相似數(shù)據(jù)。對于某些點，動態(tài)楊氏模量被測量并且所示出的性能是根據(jù)這些測量外推的。該材料顯示了動態(tài)楊氏模量的急速增加，已經(jīng)示出了在面積重量為1000g/m2且厚度為大約8mm處輻射頻率在4900Hz以上。但是，由于空間限制，該厚度在例如內控制板等汽車內部不是優(yōu)選的。盡管在理論上可以獲得具有非常低的密度的恰當?shù)膭討B(tài)楊氏模量，但是裝飾部件的有孔纖維層將不再足以確保該部分用作良好的隔聲部件。在圖5中，線B 1200gsm顯示了作為層的厚度的函數(shù)，主要是具有30%酚醛樹脂的 棉織毛租、面積重量為1200g/m2的層的動態(tài)楊氏模量。線B 1600gsm顯不了關于面積重量為1600g/m2的相似數(shù)據(jù)。對于某些點，動態(tài)楊氏模量被測量并且所示出的性能是根據(jù)這些測量外推的。如果有人將這些數(shù)據(jù)與前面描述的酚醛樹脂毛氈的數(shù)據(jù)進行對比，可以清楚地看到粘合材料對材料的壓縮剛度具有影響，并由此影響特定面積重量和厚度的動態(tài)楊氏模量。線C 1400gsm顯示了作為層的厚度的函數(shù)，主要粘結有15%雙組分粘合纖維的棉織毛氈、面積重量為1400g/m2的層的動態(tài)楊氏模量。對于某些點，動態(tài)楊氏模量被測量并且所示出的性能是根據(jù)這些測量外推的。在第二組樣品中，可以更詳細地觀察粘合劑材料的影響，特別是粘合劑的類型和數(shù)量。30%環(huán)氧樣品，其由具有30%環(huán)氧樹脂的棉毛氈構成，所測得的面積重量為1090 (g/m2)，厚度為2. 7mm，該樣品被發(fā)現(xiàn)測量的動態(tài)楊氏模量為5. 55E5 (Pa)，因此高于根據(jù)本發(fā)明計算的所需楊氏模量。3O %環(huán)氧樣品，其由具有2O %環(huán)氧樹脂的棉毛氈構成，所測得的面積重量為1450 (g/m2)，厚度為4mm，該樣品被發(fā)現(xiàn)測量的動態(tài)楊氏模量為2. 2E5 (Pa)，因此低于根據(jù)本發(fā)明計算的所需楊氏模量。25%雙組份，其由具有25%雙組分粘合纖維的棉毛氈構成，所測得的面積重量為1040 (g/m2)，厚度為2. 1mm，該樣品被發(fā)現(xiàn)測量的動態(tài)楊氏模量為5. 08E5 (Pa)，因此非常高于根據(jù)本發(fā)明計算的所需楊氏模量。25%雙組份樣品，其由具有25%雙組分粘合纖維的棉毛氈構成，所測得的面積重量為1280 (g/m2)，厚度為4mm，該樣品被發(fā)現(xiàn)測量的動態(tài)楊氏模量為9. 91E4 (Pa)，因此非常低于根據(jù)本發(fā)明計算的所需楊氏模量。對于這些樣品，另外模擬了插入損耗。圖6示出了樣品的模擬插入損耗，對比具有限定的頂層、70 μ m薄膜以及剩余厚度覆蓋有泡沫來作為解耦層的25_厚的樣品。樣品A的隔聲曲線也在這里用作參考樣本，樣本A是先前介紹的典型質量-彈簧系統(tǒng)，其重層的面積重量為lkg/m2。樣品的頂部有孔纖維層的測量和計算的輻射頻率在IL曲線中表現(xiàn)為下降D。對于25%環(huán)氧樣品和15%雙組分樣品，發(fā)現(xiàn)輻射頻率為3150Hz (D2)，1600Hz (D I)，都處于汽車內的減聲所關心的區(qū)域內。盡管發(fā)現(xiàn)30%環(huán)氧樣品和20%雙組分樣品的輻射頻率都為大約6300Hz (D3和D4)，但是處于汽車工業(yè)所關心的區(qū)域以外。令人驚訝的是，獲得了與頂層的AFR并不是很相關的隔聲效應。另一方面，根據(jù)本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)想要獲得一致的隔聲而不在例如汽車應用所關心的頻率范圍內產(chǎn)生下降效應的驅動因素是頂層的楊氏模量。當上部層的厚度改變時，AFR和楊氏模量也改變，并且通常是當層的厚度減小時，楊氏模量增加。然而，這些參數(shù)的每一個的值與材料的性質相關。有孔材料的AFR和楊氏模量以及其它聲學和機械參數(shù)不僅僅是厚度的函數(shù)。作為例子，比較兩個具有相同厚度的相當?shù)拿珰植牧?。通常用于汽車應用的、具?000g/m2的面積重量的“氣流成網(wǎng)”毛氈在大約2. 5mm的厚度表現(xiàn)出3200Nsm_3的AFR。相同的材料在6mm的厚度表現(xiàn)出1050Nsm_3的AFR。相比之下，通常用于汽車應用的、大致具有1000g/m2的相同面積重量的“針織”毛氈在大約6mm的厚度表現(xiàn)出220NsnT3的AFR。在相同的厚度，兩材料具有不同的AFR。這兩種毛氈主要不同在纖維被處理形成一層材料的方式，并且這種方式對AFR會有影響。對于楊氏模量也有相同的考慮對于每種材料，當厚度減小時，楊氏模量增加，然而，兩種不同的材料在相同的厚度不需要具有相同的楊氏模量，并可表現(xiàn)出非常不同的楊氏模量，這主要依賴于它們的組分及其生產(chǎn)方式。此夕卜，AFR和楊氏模量是獨立的參數(shù)，AFR與材料的聲學特性相關,而楊氏模量與材料的機械特性相關。作為示例，具有相同AFR(例如，與材料中的纖維的相似分布相關)的兩種材料可能具有不同的楊氏模量(例如，與材料中的粘合劑的不同的量相關)，并因此具有不同的性能(見圖5和6中示例)。從所述材料中可以看出，某些材料不適合形成根據(jù)本發(fā)明的質量層，這本質上是因為它們必須被壓縮到不再可能完成的厚度或耗費非常高的壓力，這使得工藝不再劃算。但是，通過調整粘合材料和纖維材料的比率、使用的粘合材料和面積重量和/或厚度，可能設計出適合用作根據(jù)本發(fā)明的有孔纖維質量層的材料。該隔聲裝飾部件或用作隔聲器或用作組合的隔聲器和吸聲器，其具有聲學質量彈簧特性，包括在不可滲透的薄隔離層上的由有孔纖維層構成的質量層，該有孔纖維層的動態(tài)楊氏模量E至少為96 · AW · t (Pa)，由此薄隔離層位于纖維層和解耦層之間，所有的層被層壓在一起，該隔聲裝飾部件可用于汽車中，例如用作前面描述的內控制板。但是，該裝飾部件還可用作最終在頂部上具有裝飾層或地毯層的地板覆蓋層，因此該地毯層有選為有孔系統(tǒng)，例如簇絨地毯或非紡織地毯。該裝飾部件還可用于外部或內部車輪襯墊。所有的應用都處于諸如汽車或卡車等車輛中。權利要求
1.一種隔聲裝飾部件，其具有聲學質量彈簧特性，所述隔聲裝飾部件包括質量層和解耦層，其特征在于，所述質量層包括有孔纖維層(I)和不可滲透的薄隔離層(2)，其中所述不可滲透的薄隔離層(2)布置在所述有孔纖維層(I)和所述解耦層(3)之間，并且所有的層被層壓在一起，其中所述有孔纖維層(I)的動態(tài)楊氏模量為至少96AW· t Pa，AW表示面積重量g/m2，t表示所述有孔纖維層的厚度mm。
2.根據(jù)權利要求I所述的隔聲裝飾部件，其中，所述有孔纖維層(I)的面積重量AW在500 到 2000g/m2 之間。
3.根據(jù)前述任一權利要求所述的隔聲裝飾部件，其中，所述有孔纖維層(I)的厚度t在I到IOmm之間。
4.根據(jù)前述任一權利要求所述的隔聲裝飾部件，其中，在所述有孔纖維層上至少部分地放置附加吸聲層。
5.根據(jù)權利要求4所述的隔聲裝飾部件，其中，至少所述吸聲層被覆蓋有網(wǎng)布層。
6.根據(jù)前述任一權利要求所述的隔聲裝飾部件，其中，所述不可滲透的薄隔離層的厚度為至少40 μ m,優(yōu)選為大約60到80 μ m。
7.根據(jù)前述任一權利要求所述的隔聲裝飾部件，其中，所述有孔纖維層(I)至少部分被覆蓋有網(wǎng)布層。
8.根據(jù)前述任一權利要求所述的隔聲裝飾部件，其中，裝飾層或地毯層被放置在所述有孔纖維層(I)上，所述地毯層優(yōu)選為簇絨地毯或非紡織地毯。
9.根據(jù)前述任一權利要求所述的隔聲裝飾部件的用途，所述隔聲裝飾部件用作隔聲器或組合的隔聲器和吸聲器，用作例如汽車或卡車等車輛中的例如內控制板、地板覆蓋層或車輪襯板等汽車裝飾部件。
全文摘要
一種具有聲學質量彈簧特性的隔聲裝飾部件，其包括質量層和解耦層，其中，所述質量層包括有孔纖維層(1)和不可滲透的薄隔離層(2)，所述不可滲透的薄隔離層布置在所述有孔纖維層和解耦層(3)之間，所有的層被層壓在一起，所述有孔纖維層的動態(tài)楊氏模量為至少96AW·t Pa，其中AW表示所述有孔纖維層的面積重量g/m2，t表示所述有孔纖維層的厚度mm。
文檔編號B60R13/08GK102792366SQ201180013340
公開日2012年11月21日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權日2010年3月9日
發(fā)明者克勞迪奧·卡斯塔格內蒂, 克勞迪奧·貝托里尼 申請人:歐拓管理公司