专利名称：声障板构件和用于在空腔中应用声障板的方法
声障板构件和用于在空腔中应用声障板的方法本申请要求在2008年11月沈日提交的专利合作条约申请PCT/CN2008/073201 的优先权。本发明涉及具有可热膨胀材料的层的声障板，并且涉及用于在空腔中提供声障 (acoustic baffling)的方法。经常期望密封结构空腔，特别是汽车和其它车辆中的空腔，以减少噪声或振动通过空腔的传送，或防止流体进入空腔。这么做的一种途径是将可膨胀材料引入到空腔中，然后使得所述可膨胀材料膨胀以形成密封空腔的泡沫体。泡沫体通常将是声音或其它振动的良好吸收体，特别是如果其是稍微软的材料。通常首先将可膨胀材料涂敷到载体上，然后将其插入到空腔中。载体提供一些最初的结构支撑，并且可以提供将可膨胀材料固定到所想要的空腔部分中的位置的手段。此类型的声障板材料(baffle materials)的实例例如描述在WO 93/37506,WO 00/03894,WO 01/30906, WO 02/26549, WO 08/043385，美国专利 5，385，951，EP 452 527A1,EP 1 362 683 Bl 和 EP 457 928 Al 中。在典型插入物中使用的载体材料的反射性质可以导致空腔中的噪声被反射出载体，而非被泡沫材料吸收。许多声障板由硬聚合物或金属载体构成，其中载体边缘覆盖有可膨胀材料。通过固化，仅空腔壁的外部含有吸收性材料-空腔的中心横截面被可以反射声音的载体堵塞。更有效的声障板将包括在载体的整个表面上而非仅在边缘处的软聚合物。另一种类型的声障板包括在顶表面上覆盖有模切或注塑聚合物的载体。底载体表面是未被覆盖的，并且归因于噪声被未覆盖的载体表面的反射而将表现出差的声音吸收。 如果将可发泡材料附着到底表面，则它将在膨胀步骤过程中流挂掉(sag off)并且提供不均勻的泡沫体表面。更期望的提议(offering)将包括在载体的顶部和底部两者上的吸声泡沫体。在汽车应用中，典型将声障板插入到必须涂敷或刷漆的部件的空腔中。通常将这些汽车涂料烘焙，并且有效率的是在涂料经受烘焙固化的同时，使声障板中的可膨胀材料膨胀。这样做带来的问题是甚至在膨胀步骤发生之前，声障板就通常将空腔隔开。这阻止了涂料渗透到空腔中并且涂布空腔的内表面。因此需要一种允许使涂料渗透到空腔中并且仍密封空腔的方法。供此用的声障板的备选类型包括多孔蛤壳(clam shell)，所述多孔蛤壳在由蛤壳形成的空腔中保持可膨胀材料(EP 1 362 683 Bi)。通过膨胀，空腔变得被泡沫材料填充，所述泡沫材料还包封所述蛤壳载体。这些部件质量高。另外，组装工艺和制造成本的量高-蛤壳载体必须注塑，可膨胀材料必须注塑或模切，然后这些组成部分必须手工组装。声障板具有的另一个问题是可膨胀材料趋于不均勻地膨胀。结果，膨胀材料在一些区域相对于其它区域可能较厚。这导致声学性质的有效性的损失，因为声障板的声学性质趋于由膨胀材料的最薄区域确定。在一些情况中，膨胀变得稍微定向，这再次导致不一致性和有效性的损失。期望的是提供可膨胀材料在这些声障板中的更均勻膨胀。本发明在一个方面中是一种未固化吸声构件，所述未固化吸声构件包含热惰性载体和涂敷到所述载体上的可热膨胀材料，其中所述载体包括壁部分，所述壁部分具有第一和第二相反侧面以及从第一相反侧面至第二相反侧面贯穿所述壁部分的开口，其中所述开口具有0. 5至20mm的最大宽度，并且其中所述开口总计占所述壁部分的表面积的10至 85%，并且其中所述可热膨胀材料被涂敷到所述载体的两个所述相反侧面上，使得所述载体中的所述开口没有被所述可热膨胀材料填充，并且另外，其中所述可热膨胀材料当被加热到处于120至250°C范围内的温度时通过发泡而膨胀，以在所述载体的两个侧面上形成膨胀泡沫体，所述膨胀泡沫体覆盖所述载体中的所述开口的面积的至少99 %。第一方面的吸声构件中的开口优选具有最大尺寸为0.5至20mm的开口。因此，本发明的第一方面的一个优选实施方案是一种未固化吸声构件，所述未固化吸声构件包含热惰性载体和涂敷到所述载体上的可热膨胀材料，其中所述载体包括壁部分，所述壁部分具有第一和第二相反侧面以及从第一相反侧面至第二相反侧面贯穿所述壁部分的开口，其中所述开口具有0. 5至20mm的最大尺寸，并且其中所述开口总计占所述壁部分的表面积的10 至85 %，并且其中所述可热膨胀材料被涂敷到所述载体的两个所述相反侧面上，使得所述载体中的所述开口没有被所述可热膨胀材料填充，并且另外，其中所述可热膨胀材料当被加热到处于120至250°C范围内的温度时通过发泡而膨胀，以在所述载体的两个侧面上形成膨胀泡沫体，所述膨胀泡沫体覆盖所述载体中的所述开口的面积的至少99 %。在某些实施方案中，本发明还是一种对空腔应用声障的方法，所述方法包括a)将第一方面的所述未固化吸声构件横向安置在空腔内；和b)将所述吸声构件加热至120至250°C的温度，加热的时间足以使所述可热膨胀材料膨胀至其初始体积的至少400%并且在所述载体的每一个相反侧面上产生固化的泡沫体，所述固化的泡沫体基本上覆盖所述载体的所述相反侧面的整个表面积并且填充所述载体中的所述开口的面积的至少99%。膨胀材料优选密封空腔，这意味着其形成针对流体通过空腔渗透的屏障(barrier)。开口在将可热膨胀材料膨胀之前允许流体通过构件，同时在所述材料已经膨胀之后提供连续的声学屏障和良好的空腔密封。因此，在上述方法的特别优选的实施方案中，在步骤a)以后，通过下列方法对所述空腔的内部涂敷涂料或腐蚀处理剂(treatment)，并且所述涂料在步骤b)的过程中经受热固化使所述涂料的至少一部分通过所述声障板构件中的所述开口，或使涂料或腐蚀处理剂的至少一部分排放通过所述声障板构件中的所述开口，或使所述涂料的至少一部分通过所述声障板构件中的所述开口并且使涂料或腐蚀处理剂的至少一部分排放通过所述声障板构件中的所述开口。开口还允许在热膨胀步骤过程中气体通过构件的流动。这可以改进传热，其进而可以加速可热膨胀材料的膨胀并且促进膨胀的更大均勻性。本发明的另一个益处在于载体可以质量非常低并且具有简单设计。减小载体质量的有益之处在于在热膨胀固化(set)过程中，对加热载体花费较少能量。结果，可热膨胀材料可以在较短时间内并且更均勻地膨胀。简单的载体设计可以降低成本。在许多情况下， 载体可以采取具有开口以及任选的边沿和/或某些表面特征如凸起区域的简单平面形式， 如在以下更全面地描述的。在第二方面中，本发明是一种未固化吸声构件，所述未固化吸声构件包含以壁的形式的可热膨胀材料，所述壁具有第一和第二相反侧面以及从第一相反侧面至第二相反侧面贯穿所述壁的开口，其中所述开口具有0. 5至20mm的最大宽度，并且其中所述开口总计占壁部分的表面积的10至75%，并且其中所述可热膨胀材料当被加热到处于120至250°C 范围内的温度时通过发泡而膨胀，以形成其中所述开口由所述可热膨胀材料的膨胀而封闭的膨胀泡沫体。如之前，第二方面的吸声构件中的开口优选具有最大横截面尺寸为0. 5至20mm的开口。因此，本发明的第二方面的一个优选实施方案是一种未固化吸声构件，所述未固化吸声构件包含以壁的形式的可热膨胀材料，所述壁具有第一和第二相反侧面以及从第一相反侧面至第二相反侧面贯穿所述壁的开口，其中所述开口具有0. 5至20mm的最大尺寸，并且其中所述开口总计占壁部分的表面积的10至75%，并且其中所述可热膨胀材料当被加热到处于120至250°C范围内的温度时通过发泡而膨胀，以形成其中所述开口由所述可热膨胀材料的膨胀而封闭的膨胀泡沫体。在某些实施方案中，本发明还是一种对空腔应用声障的方法，所述方法包括a)将第二方面的所述未固化吸声构件横向安置在空腔内；和b)将所述吸声构件加热至120至250°C的温度，加热的时间足以使所述可热膨胀材料膨胀至其初始体积的至少400%并且产生固化的泡沫体，使得所述壁中的开口由所述可热膨胀材料的膨胀而封闭。在再另一个方面中，本发明是一种制备未固化吸声构件的方法，所述方法包括 将载体插入到模具中；封闭所述模具；和通过下列方式在模具中将所述载体重叠注塑 (overmold)将软化或熔融的可热膨胀材料引入到所述模具中，同时保持所述可热膨胀材料的温度低于其膨胀时的温度，然后冷却所述可热膨胀材料，其中；(i)所述载体包括壁部分，所述壁部分具有第一和第二相反侧面以及从第一相反侧面至第二相反侧面贯穿所述壁部分的开口，其中所述开口具有0. 5至20mm的最大宽度， 并且其中所述开口总计占所述壁部分的表面积的10至85%，并且另外，其中所述载体的所述第一和第二相反侧面包括凸起区域，使得所述载体的厚度等于所述封闭模具的厚度；(ii)所述可热膨胀材料被涂敷到所述载体的两个所述相反侧面上；(iii)所述载体中的所述开口没有被所述可热膨胀材料填充；并且(iv)所述可热膨胀材料的层的厚度近似等于在所述载体的各个相对侧面之上的凸起区域的高度。
图1是本发明的未固化吸声构件的正视图。图IA是本发明的未固化吸声构件的横向构件的细节图。图IB是本发明的未固化吸声构件的横向构件的一个备选实施方案的细节图。图2是本发明的未固化吸声构件的另一个实施方案的截面的正视图。图2A是在可热膨胀材料的层膨胀以后，如图2中所示的吸声构件的实施方案的正视图。图3是本发明的未固化吸声构件的第三实施方案的正视图。图3A是如图3中所示的未固化吸声构件的侧视图。图4是用于本发明的吸声构件的载体的第四实施方案的等距视图。图4A是包括在图4中所示的载体的吸声构件的实施方案的等距视图。图4B是图4A的吸声构件的横截面图。
图5是用于本发明的吸声构件的载体的第五实施方案的等距视图。图5A是包括在图5中所示的载体的吸声构件的实施方案的等距视图。转到图1、IA和1B，吸声声障板1包括载体8。在图1中，载体8处于格子(lattice) 形式，所述载体包括外围5，垂直构件2和横向构件4。垂直构件2和横向构件4限定载体8 的壁部分。垂直构件2和横向构件4在它们各自的交叉点彼此接触，并且与外围5 —起限定穿过载体8的开口 3。将可热膨胀材料6涂敷到由垂直构件2和横向构件4形成的壁的每一侧。图IA和IB示例用于对载体8涂敷可热膨胀材料6的备选途径。在图IA中示例的实施方案中，可热膨胀材料6包封示意性横向构件4，有效地将可热膨胀材料6形成到由垂直构件2和横向构件4限定的壁的每一个相反侧面上。在这样的实施方案中，可热膨胀材料6可以类似地包封垂直构件2。在备选的实施方案中，垂直构件2和横向构件4可以仅部分地涂布有可热膨胀材料6。这样的实施方案的一个实例显示在图IB中，其中横向构件 4的两个相反侧面(其对应于载体8的壁部分的第一和第二相反侧面)分别地涂布有可热膨胀材料6。在此实施方案中可以类似地涂布垂直构件6。在一个备选的实施方案中，载体8本身由可热膨胀材料制成。在此情况下，垂直构件2和横向构件4 (并且任选地，外围5)由可热膨胀材料制成，并且另外的层6不是必需的。转到图2，吸声声障板48包括覆盖有可热膨胀材料的层45的载体。载体仅在支脚42和夹子44从可热膨胀粘合剂的层45突出的点处可见。吸声声障板48包括外围部分 46，所述外围部分46固定有7根纵梁43，所述7根纵梁43粗略地彼此平行并且从外围部分46的一侧延伸到相反侧面。纵梁43限定声障板48的壁部分，并且与外围部分46 —起还限定开口 47。开口 47总计占声障板48的壁部分的表面积的10至85%。开口 47具有从0. 5至20mm的宽度。就本发明而言，开口的“宽度”是指开口如图4中的开口 47的最小横截面尺寸。在所示的实施方案中，除了夹子44并且除了支脚42的顶部以外，将可热膨胀材料45涂敷到纵梁43和载体外围部分46的所有表面上。以图IB中所示的一般方式，还可以将可热膨胀材料45仅涂敷到载体的顶部和底部表面上。图2A示例，一旦将可热膨胀材料加热到必需的活化温度并且将其保持在所述温度或高于所述温度历时足以使可热膨胀材料45膨胀的时间，图2中的可热膨胀材料45如何膨胀以完全填充吸声声障板48的开口 47。本发明的另一个实施方案显示在图3和3A中。吸声构件31据显示位于由结构构件39限定的空腔内。载体38包括壁32和外围34。壁32具有第一和第二侧面，所述第一和第二侧面的仅一个在图3中可见。如所显示的，壁32含有开口 33，所述开口 33在所示的实施方案中主要以规则几何图案排列。在图3和3A中所示的实施方案中，可热膨胀材料 40被涂敷到壁32的每一侧，基本上覆盖壁32的除开口 33和外围34以外的整个表面，所述开口 33保持未被填充。还在本发明的范围内的是将可热膨胀材料涂敷到载体38的外围 34上。图3和3A中所示的载体还含有凸起区域。在图3和3A中，凸起区域采取交叉脊36和凸起开口边沿35的形式。脊36和凸起开口边沿35 —起基本上限定不连续区段 (secti0ns)37。在所示的实施方案中，脊36和凸起开口边沿35的高度近似等于可热膨胀材料40的厚度。可热膨胀材料40可以具有小于或稍微大于脊36和凸起开口边沿35的高度的厚度。脊36将壁32的每一个表面分成基本上不连续区段37。基本上不连续区段37各自具有0. 25至400mm2的表面积。就本发明而言，区段例如图3中的区段37是“基本上不连续的”，条件是(1)它们通过凸起区域而完全从邻近区段分离，如在图3中所示，或(2)条件是它们通过沿所述区段的外围延伸至少50%、更优选至少75%的凸起区域而从邻近区段分离。在邻近区段之间的小的连接是可接受的，尽管邻近区段之间的完全分离通常是优选的。因而，例如，脊36在一些实施方案中可以是不连续的，从而形成例如交替凸起和平坦的区域的线，使得邻近区段在脊线中存在平坦区域的点处连接。当将可热膨胀材料涂敷到具有基本上不连续区段的载体上时，可热膨胀材料层本身趋于分成区段。以此方式将可热膨胀材料分成区段经常导致可热膨胀材料的更均勻膨胀。本发明的再另一个实施方案显示在图5、5A和5B中。在图5中，载体51包括壁 53。壁53具有第一和第二相反侧面，所述第一和第二相反侧面中的仅一个在图5中可见。 如所显示的，壁53含有开口 52，所述开口 52在所示的实施方案中主要以规则图案排列。凸起支持脊讨在壁53的表面之上延伸。在所示的实施方案中，凸起支持脊M完全围绕开口 52中的每一个。图5A描绘在将可膨胀材料的层55涂敷到壁53的一侧上以后的吸声屏障 57，所述吸声屏障57由如图5中所示的载体51组成。如在图5A中所示，可热膨胀材料的层55基本上覆盖除开口 52和凸起支持脊M的顶表面以外的壁53的整个表面，所述开口 52保持未被填充。图5B显示以横截面形式的同一吸声屏障57，从而揭示涂敷到载体51的相对壁53A的可热膨胀材料的第二层55A。在图5A和5B中所示的具体实施方案中，层55 和^A的厚度基本上与凸起支持脊M和54A的高度相同。凸起支持脊M和54A可以适用于在声障板的制造中发挥重要的作用，特别是在经由重叠注塑工艺将可热膨胀材料涂敷到载体的情况，如将在以下更全面地解释的。图4和4A描绘在图5、5A和5B中所示的实施方案的一种变体。在图4中，载体61 包括壁63。壁63具有第一和第二相反侧面，所述第一和第二相反侧面中的仅一个在图4中是可见的。如所显示的，壁63含有开口 62，所述开口 62在所示的实施方案中主要以规则几何图案排列。凸起支持脊64在壁63的表面之上延伸，但是在此情况下，凸起支持脊64没有完全地环绕开口 62中的每一个，而是在一个末端敞开。另外，如所显示的，凸起支持脊64 中的每一个稍微离开各个开口 62的边缘，尽管可以对此实施方案进行修改，使得凸起支持脊64各自位于相应开口 62的边缘。与图5实施方案相同，图4中的凸起支持脊64可以在用于涂敷可热膨胀材料的层的重叠注塑工艺过程中发挥重要的功能。图4A描绘在将可膨胀材料的层65涂敷到壁63的一侧上以后的吸声屏障67，所述吸声屏障67由如图6中所示的载体61组成。如在图4A中所示，可热膨胀材料的层65基本上覆盖除开口 62以外的壁63的整个表面，所述开口 62保持未被填充。具体地，可热膨胀粘合剂的层65填充每一个开口 62和相应的凸起棱64之间的区域，如在图4A中由参考数字67指示的。吸声构件中的开口如图1中的开口 3，图2中的开口 47，图3中的开口 33，图4中的开口 62和图5中的开口 52，各自具有0.5至20mm的最大宽度。在例如图1和3_5中所示的实施方案中，开口优选具有0. 5至20mm的最大尺寸，并且优选各自具有0. 8至320mm2 的面积。优选地，开口各自具有3至SOmm2的面积。开口的形状对于本发明而言通常是不关键的并且因此可以任意选择。因此，开口可以是圆形的、椭圆形的、多边形的，例如三边形的、矩形的、六边形的、“新月”形的、“星”形的或一些其它构造。在一个具体情况下的开口不需要全部具有相同的尺寸或相同的形状。开口总计可以覆盖声障板的壁的表面积的约10 至约85%，优选10至75%并且更优选20至60%。在图1中，开口 3总计覆盖载体8的壁部分的表面的约60-75%。在图3中，开口 33总计覆盖壁32的总表面积的约20-25%。在图4和5中，开口 62和52分别总计覆盖各个壁63和53的表面积的约40至50%。开口的具体排列也不是特别关键的。如在图1-5中所示，开口 3、47、33、62和52 以排列的行(columns)和/或列(rows)的图案排列。可以使用几乎任何备选图案，包括开口的随机排列，与在可热膨胀材料膨胀之前的声障板的机械整体性一致。在一些情况下可以有利的是将开口的至少一些设置在载体的壁部分上的限定位置中，以更好地提供流体排放或用于其它原因。将可热膨胀材料的层(例如，分别由图1A、2A、3A、4A和5A中的参考数字6、45、40、 65和55指示)中的每一个的厚度与开口的尺寸和数量以及可热膨胀材料的膨胀特性一起选择，使得通过膨胀，可热膨胀材料膨胀以填充开口(例如分别在图1和3中的开口 3和 33)的总面积(aggregate area)的至少99%，优选100%。在开口的尺寸和数量以及材料的膨胀特性给定的情况下，可热膨胀材料必须足够厚，使得当材料膨胀时，其可以填充开口的总表面积的至少99%。在本发明的所有方面中，在膨胀之前的可热膨胀材料的层中的每一个的厚度通常在0. 5至12mm的范围内，优选在1至6mm的范围内。本发明的任何方面的吸声声障板可以包括另外的功能特征。在它们中，有附着工具，例如图2中的夹子44和图3中的夹子41，其可以起到将声障板暂时保持在结构中的位置中直至如热膨胀材料膨胀这样时间的作用。在许多情况下，热膨胀材料将起到一旦它膨胀就将声障板附着到适当的位置的作用。在本发明的各个方面中使用的载体(例如，分别地，图1和3-5中的载体8、38、61 和51)可以由任何材料制成，所述任何材料具有足够的机械强度以保持其形状并且支撑可热膨胀材料的一层或多层的重量。用于制备载体的材料还是热惰性的，这是指它在可热膨胀材料膨胀所处的条件下不熔融、变形或分解。例如，载体可以由金属、陶瓷或有机聚合物制成。必要时，有机聚合物可以用纤维或其它增强材料增强以对其提供必需的机械和热性质。可以用于制备载体的有机聚合物包括高熔点热塑塑料，例如聚酰胺、聚酰亚胺、某些聚酯。“高熔点”是指热塑塑料所具有比在可热膨胀材料膨胀过程中遇到的最高温度高的熔融或软化温度。可热膨胀材料由聚合物的或树脂的组合物制成，所述组合物在室温( 25°C )是固体或高粘性材料，并且因此可以形成为自支撑(如果不使用载体)的层，或当使用载体时，粘附到载体或可以通过某中间粘合剂层粘附到载体。还可以将可热膨胀材料机械固定到载体上，但是这通常是不太优选的。聚合物的或树脂的组合物含有有机聚合物或聚合物形成前体，和当经受预定高温时产生气体的可热活化膨胀剂。通过加热至120至250°C的温度，聚合物的或树脂的组合物软化或熔融，并且膨胀剂产生气体。气体在软化或熔融的聚合物中形成泡孔，其使可热膨胀材料体积增加并且形成膨胀的微孔材料。膨胀通常伴随有固化或交联反应，以在膨胀材料中产生稳定的微孔结构。在膨胀过程中，可热膨胀材料可以膨胀至其初始体积的至少400% (即，达到未膨胀的层的体积的4倍的体积)至其初始体积的3500%那样多。优选的可热膨胀材料可以膨胀至其初始体积的1000至3000%，或至其初始体积的2000至3000%。用于制备可热膨胀材料的聚合物的或树脂的组合物可以含有另外的组分，例如活化剂，催化剂，固化剂，交联剂，填料，增塑剂，润湿剂，粘合改性剂或增粘剂，IR吸收剂，泡孔扩张剂(cell openers)等。用于制备可热膨胀材料的聚合物和树脂的组合物是已知的。一种类型的可热膨胀的树脂组合物包括一种或多种环氧树脂和一种或多种环氧树脂固化剂，此外还可以存在膨胀剂和其它组分。另一种类型的可热膨胀的树脂组合物反应并固化以形成聚氨酯或聚脲泡沫体；这样的组合物典型含有异氰酸酯封端的预聚物和一种或多种异氰酸酯反应性材料，此外还可以存在膨胀剂和其它组分。第三种类型的聚合物组合物基于热塑性橡胶， 例如苯乙烯-丁二烯共聚物。该类型的聚合物组合物描述例如在WO 2008/043385中。再另一种类型的有用聚合物组合物基于聚烯烃，例如聚乙烯或聚乙烯共聚物。这些类型的可热膨胀材料描述在美国专利 5，385，951，EP 452 527A1, EP 457 928 Al, WO 01/30906，WO 2007/117663, WO 2007/117664 和 WO 2007/249743 中。吸声构件方便地通过将载体预成型并且将可热膨胀材料涂敷到预成型的载体上而制备。在载体构造材料给定的情况下，载体可以使用合适的任何方法形成。金属载体方便地通过冲压方法形成，而聚合物载体更方便地通过模塑或挤出方法形成，随后需要时进行进一步的制造。可热膨胀材料最方便地通过重叠注塑工艺或挤出工艺涂敷，再次地，随后需要时进行进一步的制造。重叠注塑工艺是特别合适的，因为模具表面可以设计为提供可热膨胀材料所需的必需表面特征。当如所优选的，在重叠注塑工艺中涂敷可热膨胀材料时，载体上的凸起表面特征可以设计为发挥辅助重叠注塑工艺的特定功能。那些功能中的一种是支撑功能，其可以帮助阻止载体在重叠注塑工艺过程中变得变形。凸起区域如分别地，图2中的支撑体42，图3 中的脊36和图4和5中的支持脊64和M，可以进行设计，使得载体的总厚度并且特别是载体例如图2中的纵梁43的中心部分的厚度，与其中进行重叠注塑的模具的内部厚度匹配。 使得载体的厚度与模具的厚度一致的凸起区域有助于当将可热膨胀材料注射到模具中并且覆盖载体的表面时防止载体弯曲、扭曲或另外变得变形。在模具内的该类型的变形潜在地是在本发明中使用的该类型载体所具有的明显问题，因为将载体理想地制造得尽可能薄以最小化重量和费用。随着载体变得越薄，它就越可能在模塑过程中变得变形，并且如果载体在重叠注塑工艺过程中在模具中变得变形，则可热膨胀粘合剂通常将不形成均勻的层， 从而留下未被涂布的载体区域和其它的浓厚涂布的载体区域。因此，减小或者甚至消除此变形的能力是在载体表面上提供凸起区域的重要优点。凸起区域提供的另一个优点是它们可以帮助控制或者甚至可以确定可热膨胀材料的涂敷层的厚度。凸起区域还可以在载体的表面上限定通道或流动路径。当熔融的可热膨胀材料被引入到模具中并且处于载体的表面之上时，这样的通道或流动路径可以导引熔融的可热膨胀材料的流动。这可以允许例如可热膨胀材料流动到载体表面的特定区域中或避开载体表面的特定区域。图4的凸起支持脊64和图5的凸起支持脊M发挥这样的功能。在图4和5中分别从点B和C发出的箭头分别指示由凸起支持脊64和M限定的可能流动路径。在载体表面中的凸起区域优选限定用于可热膨胀材料在重叠注塑工艺过程中流动通过的连续流动路径。凸起区域应当不形成防止可热膨胀材料从载体表面的一部分流动到其中想要可热膨胀层的相邻区域的堵塞或“死端(dead ends)”。因而，在图2、4和5中， 布置各种凸起表面特征，使得在载体的每一个壁上都存在连续形成的可热膨胀材料的层， 并且在重叠注塑步骤过程中，可热膨胀材料可以从载体表面的任何区域流动到任何相邻区域，各个开口和凸起区域本身除外。在各个图中所示的各种类型的凸起区域中，完全围绕载体中的开口的那些凸起区域(例如，如图5中所示)倾向于在重叠注塑操作中表现最佳。没有围绕载体中的开口的小支脚如在图2中所示的那些倾向于在重叠注塑步骤过程中促进可热膨胀材料的良好流动的方面不太有利。仅部分地围绕载体中的开口的凸起区域如在图4中所示的那些倾向于在重叠注塑工艺中提供中间的益处。另外，图5的凸起支持脊M可以起到在重叠注塑步骤过程中防止可热膨胀材料流动到开口 52中的作用。从重叠注塑工艺的观点，与如图2中所示的简单支脚相比，图4和4A中所示类型的敞开的凸起区域是优选类型。从重叠注塑工艺的观点，再更优选的是例如在图5、5A和5B 中所示的封闭的凸起区域。本发明的各个方面的吸声构件可用于在结构空腔中形成声学和其它类型的障碍 (baffling)。特别感兴趣的结构空腔是车辆组成部分，其中需要声障以降低车辆的乘客区域中的噪声。这样的车辆结构空腔的实例包括汽车和卡车的所谓的A-，B-和C-支柱和车顶纵梁，以及类似结构。声障板通过下列方式形成将声障板构件插入到空腔内的位置中，然后将吸声构件加热到足以使可热膨胀材料膨胀的温度。吸声构件相对于空腔的纵向尺寸典型横向取向。在许多情况下，如果不是在大多数情况下的话，空腔在可热膨胀材料已经膨胀以后被声障板密封。声障板构件优选具有与其中要使用所述声障板构件的空腔的横截面形状大致相同的横截面形状。声障板构件可以在可热膨胀构件膨胀之前贴合地安置在空腔内。在那些实施方案中，简单的摩擦可以足以将声障板构件保持在适当的位置，直至膨胀步骤完成。在其它情况下，声障板构件在横截面方面可以小于空腔。在这样的情况下，通常期望将声障板构件固定到空腔以将其保持在适当的位置，直至膨胀步骤完成。可以使用机械工具如夹子、 钉和其它紧固件。粘合剂也可以用于该目的。可热膨胀材料通过将吸声构件加热到120至250°C的温度而膨胀。优选的膨胀温度为140至210°C。然而，在每一种具体情况下使用的温度将当然取决于构成可热膨胀材料的聚合物的或树脂的组合物的组成和膨胀特性。典型地，将这些组合物配制以在预定温度范围之内膨胀。使加热步骤继续，直至可热膨胀材料膨胀以形成泡沫体，所述泡沫体所具有的体积是可热膨胀材料的初始体积的至少400%。膨胀优选为初始体积的1000至3500%，更优选2000至3000%。如果可热膨胀材料在膨胀步骤过程中必须交联和/或固化，则加热步骤的温度和时间还足以使那些过程发生。典型地，加热步骤将需要5至60分钟，这取决于因素如所使用的具体温度，可热膨胀材料的组成，所需的膨胀度，可热膨胀材料的厚度，和载体的导热性。膨胀泡沫体在大多数情况下将基本上覆盖声障板的每一侧的整个表面积。在载体具有如本文中所述的开口的本发明实施方案中，膨胀泡沫体将覆盖这样的开口的总表面积的至少99%，优选100%。最优选地，膨胀泡沫体将形成将空腔的整个横截面密封的声障板。在许多汽车组装环境中非常方便和成本有效的是与需要烘焙固化的涂料如电泳涂料(electrocoating)或其它末道漆的热固化同时地进行热膨胀步骤。该涂料经常对组装体提供抵抗锈蚀和其它环境损害的保护。由于此原因，重要的是用涂布材料覆盖结构的所有表面，包括空腔的内部。当声障板构件具有如本发明的第一方面中的开口时，这得以促进。在这样的情况下，在空腔的组装过程中或在组装空腔以后，可以将声障板构件在期望的位置插入到空腔中。然后可以对得到的结构涂敷涂料。声障板构件中的开口允许涂料流动通过空腔并且接触空腔的内表面。当要将空腔的两个末端都密封或当空腔的仅一个末端敞开时，这是特别重要的。类似地，声障板构件中的开口允许过量的涂料在其经历烘焙固化之前从部件容易地排放。然后使涂布的材料经历加热步骤，在此过程中涂料被烘焙固化并且可热膨胀材料膨胀。如果在声障板构件中存在开口，则它们被膨胀的可热膨胀材料覆盖并且以此方式密封空腔。该密封在大多数情况下提供声障，并且还可以密封空腔以防止液体如雨水进入到空腔并且引起腐蚀。当声学屏障构件含有可热膨胀材料的基本上不连续区段时，经常看到的优点是 与可热膨胀材料是完整的一块的情况相比，可热膨胀材料更均勻地膨胀。已经发现，当将可热膨胀材料作为大的连续层涂敷到载体上时，经常经历一定量的非均勻膨胀。当将重叠注塑方法用于制备声学屏障构件时，这通常是所述的情况。已经发现，将可热膨胀材料破碎成各自具有0. 25至400mm2的表面积的不连续区段导致层的更均勻膨胀。尽管本发明不限于任何理论，但是据信所述非均勻膨胀是由在涂敷可热膨胀材料时发生的一定量的非均勻取向导致的。将材料破碎成不连续区段将材料中的该取向限制成离散区域，使得在区段内，取向的差别通常较小。当在膨胀步骤过程中加热不连续区段时，它们能够更好地消除膨胀剂活化之前的保留的取向，这导致更均勻的膨胀。膨胀的材料在大多数情况下起到声学屏障的功能，所述功能是吸收、反射或堵塞通过空腔传导的噪声和振动。膨胀的材料在其主要含有闭孔时通常很好地起到了作为声学屏障材料的作用。因此，优选所述膨胀的材料含有50至100%，优选75至100%的闭孔。
权利要求
1.本发明在一个方面中是一种未固化吸声构件，所述未固化吸声构件包含热惰性载体和涂敷到所述载体上的可热膨胀材料，其中所述载体包括壁部分，所述壁部分具有第一和第二相反侧面以及从所述第一相反侧面至所述第二相反侧面贯穿所述壁部分的开口，其中所述开口具有0. 5至20mm的最大宽度，并且其中所述开口总计占所述壁部分的表面积的10 至85 %，并且其中所述可热膨胀材料被涂敷到所述载体的两个所述相反侧面上，使得所述载体中的所述开口没有被所述可热膨胀材料填充，并且另外，其中所述可热膨胀材料当被加热到处于120至250°C范围内的温度时通过发泡而膨胀，以在所述载体的两个侧面上形成膨胀泡沫体，所述膨胀泡沫体覆盖所述载体中的所述开口的面积的至少99 %。
2.一种未固化吸声构件，所述未固化吸声构件包含热惰性载体和涂敷到所述载体上的可热膨胀材料，其中所述载体包括壁部分，所述壁部分具有第一和第二相反侧面以及从所述第一相反侧面至所述第二相反侧面贯穿所述壁部分的开口，其中所述开口具有0. 5至20mm的最大尺寸，并且其中所述开口总计占所述壁部分的表面积的10至75%，并且其中所述可热膨胀材料被涂敷到所述载体的两个侧面上，使得所述载体中的所述开口没有被所述可热膨胀材料填充，并且另外，其中所述可热膨胀材料当被加热到处于120 至250°C范围内的温度时通过发泡而膨胀，以形成膨胀泡沫体，所述膨胀泡沫体覆盖所述载体中的所述开口的面积的至少99%。
3.根据权利要求1或2所述的未固化吸声构件，其中所述可热膨胀材料当被加热到 140至220°C的温度时膨胀至其初始体积的2000至3000%。
4.根据权利要求1、2或3所述的未固化吸声构件，其中所述开口总计占所述壁部分的所述表面积的20至60%。
5.一种对空腔应用声障的方法，所述方法包括a)将根据权利要求1-4中任一项所述的未固化吸声构件横向安置在所述空腔内；和b)将所述吸声构件加热至120至250°C的温度，加热的时间足以使所述可热膨胀材料膨胀至其初始体积的至少400%并且在所述载体的每一个相反侧面上产生膨胀泡沫体，所述膨胀泡沫体基本上覆盖所述载体的所述相反侧面的整个表面积并且填充所述载体中的所述开口的面积的至少99%。
6.根据权利要求5所述的方法，其中在步骤a)之后并且在步骤b)之前，将涂料或腐蚀处理剂涂敷到所述空腔的内部，并且所述涂料或腐蚀处理剂在步骤b)过程中固化。
7.一种未固化吸声构件，所述未固化吸声构件包含以壁的形式的可热膨胀材料，所述壁具有第一和第二相反侧面以及从所述第一相反侧面至所述第二相反侧面贯穿所述壁的开口，其中所述开口具有0. 5至20mm的最大宽度，并且其中所述开口总计占壁部分的表面积的10至75%，并且其中所述可热膨胀材料当被加热到处于120至250°C范围内的温度时通过发泡而膨胀，以形成其中所述开口由所述可热膨胀材料的膨胀而封闭的膨胀泡沫体。
8.一种未固化吸声构件，所述未固化吸声构件包含以壁的形式的可热膨胀材料，所述壁具有第一和第二相反侧面以及从所述第一相反侧面至所述第二相反侧面贯穿所述壁的开口，其中所述开口具有0. 5至20mm的最大尺寸，并且其中所述开口总计占壁部分的表面积的10至75%，并且其中所述可热膨胀材料当被加热到处于120至250°C范围内的温度时通过发泡而膨胀，以形成其中所述开口由所述可热膨胀材料的膨胀而封闭的膨胀泡沫体。
9.根据权利要求7或8所述的未固化吸声构件，其中所述可热膨胀材料当被加热到 140至220°C的温度时膨胀至其初始体积的2000至3000%。
10.根据权利要求7、8或9所述的未固化吸声构件，其中所述开口总计占所述壁的所述表面积的20至60%。
11.一种对空腔应用声障的方法，所述方法包括a)将根据权利要求7-10中任一项所述的未固化吸声构件横向安置在所述空腔内；和b)将所述吸声构件加热至120至250°C的温度，加热的时间足以使所述可热膨胀材料膨胀至其初始体积的至少400%并且产生固化的泡沫体，使得所述壁中的开口由所述可热膨胀材料的膨胀而封闭。
12.根据权利要求11所述的方法，其中在步骤a)之后并且在步骤b)之前，将涂料或腐蚀处理剂涂敷到所述空腔的内部，并且所述涂料或腐蚀处理剂在步骤b)过程中固化。
13.一种制备未固化吸声构件的方法，所述方法包括将载体插入到模具中；封闭所述模具；和通过下列方式在所述模具中将所述载体重叠注塑将软化或熔融的可热膨胀材料引入到所述模具中，同时保持所述可热膨胀材料的温度低于其膨胀时的温度，然后冷却所述可热膨胀材料，其中；(i)所述载体包括壁部分，所述壁部分具有第一和第二相反侧面以及从所述第一相反侧面至所述第二相反侧面贯穿所述壁部分的开口，其中所述开口具有0. 5至20mm的最大宽度，并且其中所述开口总计占所述壁部分的表面积的10至85%，并且另外，其中所述载体的所述第一和第二相反侧面包括凸起区域，使得所述载体的厚度等于所述封闭模具的厚度；所述可热膨胀材料被涂敷到所述载体的两个所述相反侧面上；所述载体中的所述开口没有被所述可热膨胀材料填充；并且所述可热膨胀材料的层的厚度近似等于在所述载体的各个相对侧面之上的凸起区域的高度。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述凸起区域在所述载体的表面上限定一个或多个流动路径，所述一个或多个流动路径导引所述熔融或软化的可热膨胀材料在所述载体的表面上的流动。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中所述凸起区域的至少一些部分地或完全地环绕所述载体中的一个或多个开口。
全文摘要
本发明提供一种用于空腔密封的未固化吸声构件(1，31)，所述未固化吸声构件包含热惰性载体(8，38)和涂敷到所述载体上的可热膨胀材料(6，40)。所述载体(8，38)含有开口(3，33)，所述开口当使可热膨胀材料膨胀时被覆盖，从而密封所述空腔。所述吸声构件(1，31)特别用于密封汽车空腔以提供消声并且防止流体进入到空腔中。
文档编号C08J9/00GK102224540SQ200980147278
公开日2011年10月19日 申请日期2009年11月26日 优先权日2008年11月26日
发明者刘晓春, 尹逸歌, 托马斯·梅特莱尔, 杨晓军, 杰伊·迈克尔·图德, 蔡洁, 陈斌, 陈涛, 马修·J·特平, 马克·P·艾伦 申请人:陶氏环球技术有限责任公司