Способ получения поглощающего звукоизоляционного элемента, а также поглощающий звукоизоляционный элемент автомобильной облицовки - RU2744359C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к способу получения поглощающего звукоизоляционного элемента автомобильной облицовки, который далее разъясняется более подробно, включающего четырехслойную структуру из первого слоя пены, второго слоя пены, слоя пены с нетканым материалом и слоя нетканого материала.

Кроме того, изобретение относится к поглощающему звукоизоляционному элементу автомобильной облицовки, который здесь разъясняется более подробно, причем поглощение звука здесь является особенно высоким.

Из прототипа известны различные звукоизоляционные элементы, а также соответствующие им способы получения, посредством которых, в частности, могут быть созданы структуры, которые могут глушить возникающие шумы, например, в моторном отсеке, так, что шумы не распространяются в окружающую среду или в салон автомобиля, или попадают только в малой степени.

В прототипе известны очень многие и разнообразные составы звукоизоляционных элементов автомобильной облицовки, а также способы их получения, все из которых используют различные подходы и различаются в малых, но важнейших деталях. Далее будут приведены соответствующие решения согласно уровню техники.

Из описания к патентному документу DE 39 05 607 А1 известна облицовка днища со слоистой структурой для изготовления звукоизоляции для транспортного средства, которая состоит из акустически эффективного слоя из пены и по меньшей мере одного нетканого материала, причем по меньшей мере один акустически эффективный слой нанесен в форме промежуточной пленки.

Из описания к патентному документу DE 10 2013 104 715 А1 известен звукогасящий акустический элемент, который имеет по меньшей мере один звукопоглощающий слой нетканого материала, причем этот слой нетканого материала имеет регулирующий течение пены или препятствующий течению пены слой и слой звукопоглощающего пеноматериала, причем он неразъемно соединен с пористым нетканым материалом нанесенной с задней стороны пеной, и эта пропитка достигает регулирующего течение пены и, соответственно, препятствующего течению пены слоя.

Кроме того, из описания к патентному документу JP 2004 123090 А можно узнать о коврике для пола в автомобиле, причем он выполнен так, чтобы проявлять как свойства звукоизоляции, так и свойства звукопоглощения. При этом были объединены слой коврового покрытия и два или более слоев пористых корпусных слоев, причем между пористыми корпусными слоями предусмотрен соединительный слой, который включает материал, который образует смежные пористый корпусный слой и вспененную смолу, между которыми предусмотрены пористые корпусные слои.

Кроме того, из описания к патентному документу ЕР 2 251 231 А1 известна свето-, звукоизоляционная панель, которая имеет пористый слой и состоит из стабильного волокнистого полотна из термопластичного волокна, которое размещено между звукопоглотителями из вспененного синтетического материала, причем материал полотна из штапельного волокна и пеноматериал дополнительного звукопоглотителя образуют один или многие шумогасящие слои.

В обобщение можно констатировать, что в прототипе неизвестны две различных пенных системы с различными свойствами, которые, как это далее дополнительно разъясняется, объединяются или могут быть объединены.

Проблемы прототипа по существу состоят в том, что в настоящее время невозможно получить экономичный звукоизолирующий элемент с высокой поглощающей способностью, который удовлетворяет следующим требованиям:

- более высокое звукопоглощение, чем у известных из прототипа звукоизоляционных материалов для элементов автомобильной облицовки;

- простое изготовление и сокращение отдельных компонентов так, что возможно снижение затрат во время изготовления, так как до сих пор были необходимы сложные системы по меньшей мере из трех или четырех отдельных элементов, причем эти отдельные элементы нужно было сначала соединять друг с другом трудоемким путем, как, например, введением разделительной пленки в нетканый материал или подобные;

а также

- меньший вес слоистой структуры звукоизоляционного элемента автомобильной облицовки.

В общем и целом, описанные в прототипе конструкции характеризуются многослойной структурой, причем при этом всегда требовались очень сложный способ и защитные механизмы, чтобы при вспенивании с оборотной стороны пена не проникала в весь слой нетканого материала.

В частности, выяснилось, что имеющиеся согласно прототипу звукоизоляционные элементы автомобильной облицовки с высокой поглощающей способностью все вместе не могли удовлетворять всем этим требованиям.

В основу настоящего изобретения положена задача создания благоприятного и имеющего высокую поглощающую способность звукоизоляционного элемента, а также соответствующего этому способа получения, причем должны достигаться очень высокая акустическая эффективность и соответственно экономичное изготовление, причем простота процесса изготовления основывается на применении только меньшего количества отдельных компонентов, однако эффективность повышается и должна возрастать.

Эта задача решается посредством способа получения поглощающего звукоизоляционного элемента автомобильной облицовки согласно основному пункту формулы изобретения, и поглощающего звукоизоляционного элемента автомобильной облицовки согласно дополнительному независимому пункту формулы изобретения.

Способ получения поглощающего звукоизоляционного элемента автомобильной облицовки, включающего четырехслойную структуру из первого слоя пены, второго слоя пены, слоя пены с нетканым материалом и слоя нетканого материала, включает стадии:

I) получения нетканого материала с толщиной d;

II) сжатия нетканого материала до уплотненной толщины d';

III) вспенивания второй пены на верхней стороне уплотненного слоя нетканого материала с помощью первой половины формообразующей формы для вспенивания, причем вторая пена, по меньшей мере частично, диффундирует в слой нетканого материала и образует промежуточный слой, а именно, слой с повышенной плотностью, причем этот промежуточный слой состоит из части толщины слоя нетканого материала и второй пены,

IV) вспенивания первой пены на дальней от нетканого материала верхней стороне второй пены, причем на дальней от второй пены стороне первой пены формируется наружная поверхностная структура на первой пене,

причем

при вспенивании на стадии III) и/или IV) происходит образование/формирование поверхностной структуры из ребер, пузырей, выпуклостей и/или впадин на соответствующей дальней от нетканого материала стороне соответствующей пены (11, 12).

Существенным преимуществом оказалось то, что при вспенивании на стадии III) и/или IV) в особенно благоприятном варианте с образованием/формированием поверхностной структуры из ребер, пузырей, выпуклостей и/или впадин на соответствующей дальней от нетканого материала стороне соответствующей пены различные свойства первой и второй систем пены неожиданно приводят к явно усиленному снижению уровня так, что посредством изделия дополнительно впервые возможно глушение звука. Но в дополнение к этому глушение звука также усиливается структурой конструкционной детали благодаря различным пенам в сочетании со сформированной поверхностной структурой так, что эти два преимущества проявляют синергический эффект сверх всяких ожиданий.

Уплотнением нетканого материала с самого начала нетканый материал подготавливается таким образом, что вторая пена, которая сначала наносится на поверхность нетканого материала, только частично, и не полностью, может диффундировать в нетканый материал.

Кроме того, применением двух пеноматериалов с различными свойствами удовлетворяются требования в плане улучшенного поглощения звука и сниженного веса, но причем одновременно обеспечивается необходимая, правда, меньшая, прочность конструкционной детали.

В частности, можно отказаться от соответствующих изоляционных прокладок и разделительных слоев.

Вспенивание на стадии III) может проводиться в первой пресс-форме для вспенивания. Кроме того, вспенивание на стадии IV) выполняется во второй пресс-форме для вспенивания или в первой пресс-форме для вспенивания со сменной верхней половиной пресс-формы для вспенивания.

Когда структура поверхности пенной системы второй пены, в частности, при формировании ребристой структуры, соответствует поверхностной структуре первой пены, тогда вспенивание как первой, так и второй пенной структуры может выполняться в одной и той же пресс-форме для вспенивания. При вспенивании первой пенной системы изменяют только размер зазора; а именно, на толщину первой пенной системы. Это представляет значительные преимущества в отношении затрат, поскольку требуется только одна пресс-форма для вспенивания.

Звукоизолирующий элемент автомобильной облицовки с высокой поглощающей способностью, в частности, и предпочтительно получаемый раскрытым здесь способом получения звукоизолирующего элемента автомобильной облицовки с высокой поглощающей способностью, имеет четырехслойную структуру, причем эта структура включает:

- первый слой пены,

- второй слой пены,

- слой с повышенной плотностью, и

- слой нетканого материала,

причем

-слои пены имеют различные плотности, коэффициенты потерь и/или модули упругости,

и

- граничащая со слоем нетканого материала пена частично диффундирует в нетканый материал и образует слой с повышенной плотностью,

причем

поверхность первого и/или второго пеноматериала на дальней от нетканого материала стороне первого и/или второго слоя пены имеет структуру с ребрами, пузырями, выступами и/или впадинами.

В одном дополнительном предпочтительном варианте исполнения нетканый материал состоит из полиэтилентерефталатных (PET) волокон, или нетканый материал состоит из PET-волокон и двухкомпонентных (BiCo) волокон, причем тогда содержание BiCo-волокон в нетканом материале составляет от 1 до 50 вес.%, или от 8 до 20 вес.%, или 10 вес.%.

Кроме того, нетканый материал может

(а) включать синтетические волокна, которые выбраны из группы, включающей сложнополиэфирные волокна, в частности, полиэтилентерефталатные волокна, полиамидные волокна, в частности, нейлон 6 и/или нейлон 66, полиолефиновые волокна, в частности, полипропиленовые волокна и/или полиэтиленовые волокна, и акриловые волокна, а также их смеси волокон, в том числе двухкомпонентные волокна и многокомпонентные волокна,

(b) натуральные волокна, которые выбираются из группы, включающей волокна необработанного хлопка, конопляные волокна, кокосовые волокна, волокна кенафа, джутовые волокна и волокна сизаля, в том числе их смеси,

или

(с) содержать смеси синтетических волокон группы (а) и (b).

Кроме того, нетканый материал может иметь удельный вес в расчете на единицу площади от 400 г/м² до 1800 г/м², в частности, от 600 г/м² до 1200 г/м², и, соответственно, или слой с повышенной плотностью может иметь удельный вес в расчете на единицу площади в диапазоне от 300 г/м² до 1500 г/м², и/или, в частности, удельный вес в расчете на единицу площади от 350 г/м² до 800 г/м².

Дополнительно к этому, работа может проводиться с насыщенной СО₂ полиуретановой (PUR) пеной. Насыщение может выполняться в изоцианате или в полиоле, причем могут быть также насыщены оба из них. Кроме того, существует возможность насыщения в смесителе. Вместо СО₂-насыщения также могут быть использованы азот, пентан или сжатый воздух.

Первый и/или второй слой пены предпочтительно может содержать газовые пузыри.

Пенные системы в особенно предпочтительном варианте исполнения состоят из полиуретана (PUR). Первая пенная система может иметь плотность от 40 до 90 г/л, коэффициент потерь от 0,15 до 0,26, и/или модуль упругости от 45 до 180 кН/м². Кроме того, вторая пенная система может иметь плотность от 50 до 150 г/л, коэффициент потерь от 0,15 до 0,55, и/или модуль упругости от 20 до 300 кН/м².

В смысле этого изобретения, поглощающий звукоизоляционный элемент 1 автомобильной облицовки, в частности, вследствие своей очень высокой поглощающей способности в отношении его звукоизоляции, может обозначаться как звукоизолирующий элемент 1 автомобильной облицовки с высокой поглощающей способностью, и, соответственно, способ получения звукоизолирующего элемента автомобильной облицовки.

Далее примеры осуществления изобретения подробно описываются с помощью сопроводительных чертежа в Фиг. 1 и изображений (Abb.) Рис. 1-5 в Фигурах и описании фигур, причем они должны разъяснять изобретение и не толковаться как ограничивающие его.

Как показано:

Фиг. 1 схематически представляет пример исполнения раскрытого поглощающего звукоизоляционного элемента 1 автомобильной облицовки;

Рис. 1 представляет пример исполнения поверхностной структуры готового поглощающего звукоизоляционного элемента 1 автомобильной облицовки;

Рис. 2 представляет пример исполнения ребристой структуры поверхностей первой пены 11 крупным планом;

Рис. 3 представляет пример исполнения ребристой структуры поверхностей первой пены 11 согласно Рис. 2 в виде сверху;

Рис. 4 представляет первый вид поперечного сечения слоистой структуры примерного полученного поглощающего звукоизоляционного элемента 1 автомобильной облицовки, и

Рис. 5 представляет второй вид поперечного сечения слоистой структуры примерного полученного поглощающего звукоизоляционного элемента 1 автомобильной облицовки.

В Фиг. 1 схематически представлен пример исполнения раскрытого поглощающего звукоизоляционного элемента 1 автомобильной облицовки.

Этот поглощающий звукоизоляционный элемент 1 автомобильной облицовки имеет четырехслойную структуру 11, 12, 13, 14. Самый нижний слой представляет собой слой 14 чистого нетканого материала. Поверх него сформирован связанный с ним слой 13 с повышенной плотностью, который образован из части толщины нетканого материала 14 и размещенной над ним второй пеной 12, причем вторая пена 12 во время изготовления проникала внутрь в слой 14 нетканого материала и, соответственно, была намеренно нанесена, причем это проникновение происходит частично, то есть, не полностью. Самый верхний и тем самым четвертый слой представляет собой первую пену 11, которая имеет другие свойства, нежели вторая пена 12.

Кроме того, необязательно - здесь показано штриховкой - на поверхности второй пены 12 размещается сформированная ребристая структура 121 (сравни Рис. 3).

Поверхность первой пены 11 имеет углубления 111 и выступы 112. Поверхностная структура пенных систем 11 и 12 тем самым может быть или одинаковой, или, однако, сформированной также по-разному.

В Рис 1 показан пример исполнения поверхностной структуры готового поглощающего звукоизоляционного элемента 1 автомобильной облицовки.

При этом различимы необходимые выемки и выступы, а также углубления 111 и выступы 112, в варианте исполнения снабженной углублениями 111 и, соответственно, возвышениями 112 поверхностной структуры.

Рис 2 показывает пример исполнения ребристой структуры 121 поверхностей первой пены 11 в виде крупным планом.

Здесь в качестве примера была сформирована поверхностная структура, которая имеет ребра 121, которые имеют высоту около 8 мм и ширину около 5 мм. Эти ребра 121 как на поверхности первой пены 11, так и на поверхности второй пены 12, а именно, в граничном слое между первой пеной 11 и второй пеной 12, имеют свойство глушения шума так, что, например, шумы из моторного отсека дополнительно гасятся благодаря этому свойству, не попадая в салон автомобиля.

Кроме того, Рис 3 показывает пример исполнения ребристой структуры 121 на поверхности первой пены 11 согласно Рис. 2 в виде сверху.

В этом месте следует отметить, что в качестве промежуточного продукта поверхность второй пены 12 может быть сформирована сравнимой, например, с ребристой структурой 121, причем первая пена 11 в последующем процессе наносится на эту поверхность.

В Рис 4 показано первое поперечное сечение слоистой структуры примерного полученного поглощающего звукоизоляционного элемента 1 автомобильной облицовки.

Поглощающий звукоизоляционный элемент 1 автомобильной облицовки составлен четырехслойной структурой, которая в этом изображении хорошо различима, а именно, начиная с нижнего, в качестве первого, слоя 14 нетканого материала, поверх него слоя 13 с повышенной плотностью, который пропорционально состоит из нетканого материала 14 и второй пены 12, которая частично диффундировала в нетканый материал 14, с последующим фактическим слоем второй пены 12 и, наконец, самым верхним слоем, а именно, первой пены 11.

Эта представленная в качестве примера конструкционная деталь имеет общую толщину 20 мм, причем сначала нетканый материал из тонких PET-волокон с 15% BiCo-волокнами с первой толщиной d=25 мм был уплотнен, или, соответственно, спрессован с формованием до сокращенной толщины d'=5 мм. В последующем этот уплотненный слой 14 нетканого материала был уложен в пресс-форму для вспенивания и закрыт в форме для вспенивания, причем после проведенной герметизации формы на слое 14 нетканого материала было проведено вспенивание с помощью второй пенной системы 12, со следующими свойствами: плотностью 150 г/л, коэффициентом потерь 0,34, модулем упругости 85 кН/м². При этом слой 14 нетканого материала был пропитан с оборотной стороны второй пеной 12, причем во время односторонней пенной пропитки вторая пена 12 частично диффундирует в слой 14 нетканого материала.

По истечении времени реакции 50 секунд верхняя половина формы для вспенивания была заменена. Новая верхняя форма имела соответственно определенную ребристую структуру 121 со свойствами 50 мм×50 мм шага растра, высотой ребер 8 мм, а также шириной ребер 5 мм.

В заключение, было выполнено вспенивание с первой пенной системой 11 со свойствами: плотностью 75 г/л, коэффициентом потерь 0,17 и модулем упругости 45 кН/м², причем вторая пена была покрыта с оборотной стороны вспененной после нее первой пенной системой 11.

По истечении времени реакции 60 секунд форма для вспенивания была вновь открыта, и конструкционная деталь 1 извлечена, и затем отштампована до желательной конечной формы.

Во время вспенивания пена второй пенной системы 12 частично диффундирует в уплотненный слой нетканого материала и образует слой с удельным весом на единицу площади 500 г/м², так что этот слой 13 отличается от слоя 14 чистого нетканого материала, так как слой 14 нетканого материала имеет удельный вес единицы площади 800 г/м².

Рис. 5 показывает второе поперечное сечение слоистой структуры примерного полученного поглощающего звукоизоляционного элемента 1 автомобильной облицовки.

В этом поперечном сечении также различима раскрытая слоистая структура, причем опять друг поверх друга размещаются слои нетканого материала 14, слой 13 с повышенной плотностью, второй слой 12 пены и первый слой 11 пены.

Кроме того, в прилагаемых двух диаграммах представлены соответствующие измерения, которые дополнительно разъясняют изобретение:

В Диаграмме 1 представлено снижение шума (снижение уровня) двух пенных систем, причем при этом сопоставляются известная согласно прототипу система из нетканого материала и мягкого PUR-пеноматериала, А, с соответствующим изобретению нетканым материалом и многослойным PUR-пеноматериалом, D.

При этом различимо явно усиленное снижение уровня соответствующим изобретению элементом (D) облицовки сравнительно с просто покрытым пеной с оборотной стороны нетканым материалом (А) согласно прототипу.

Кроме того, в Диаграмме 2 представлено поглощение обоих известных из Диаграммы 1 элементов облицовки, причем при этом различимо различное поведение обеих систем (A и D).

Список ссылочных позиций

1 поглощающий звукоизоляционный элемент автомобильной облицовки

11 первая пена

111 углубления

112 выступы

12 вторая пена

121 ребра

13 слой нетканого материала с повышенной плотностью

14 нетканый материал

Реферат

Изобретение относится к способу получения поглощающего звукоизоляционного элемента автомобильной облицовки. Облицовка включает четырехслойную структуру из первого слоя пены, второго слоя пены, слоя пены с нетканым материалом и слоя нетканого материала. Способ включает следующие стадии: I) получение нетканого материала с толщиной d; II) сжатие нетканого материала до уплотненной толщины d'; III) вспенивание второй пены на верхней стороне уплотненного слоя нетканого материала с помощью первой половины формообразующей формы для вспенивания, причем вторая пена, по меньшей мере частично, диффундирует в слой нетканого материала и образует промежуточный слой, а именно слой с повышенной плотностью, причем промежуточный слой состоит из части толщины слоя нетканого материала и второй пены; IV) вспенивание первой пены на дальней от нетканого материала верхней стороне второй пены, причем на дальней от второй пены стороне первой пены формируется наружная поверхностная структура на первой пене, причем при вспенивании на стадии III) и/или IV) происходит образование/формирование поверхностной структуры из ребер, пузырей, выпуклостей и/или впадин на соответствующей дальней от нетканого материала стороне соответствующей пены. Изобретение обеспечивает технологичность получения звукоизоляционного элемента, имеющего высокую поглощающую способность. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Формула