用于机动车辆的隔音部件以及相关的制造过程的制作方法

本发明涉及用于机动车的隔音部件，所述隔音部件包括：

-基座主体，所述基座主体由泡沫或毡制品制成，所述基座主体具有成形的浮雕；

-表面层，所述表面层被施加于所述基座主体上，所述表面层包含多个穿孔以及位于所述穿孔之间的气密区域。

所述隔音部件尤其既定形成机动车的隔音组件的全部或部分。

所述组件意在解决在例如是机动车的乘客舱(地板、车顶、防火墙等)的基本上封闭的空间中出现的声学问题、附近的噪声源，例如引擎、与公路的气胎接触等。

背景技术：

一般来说，在低频域中，由前述噪声源产生的声波会由于呈单片材或双片材(预加应力的夹层)的形式的材料或者由于多孔和弹性质量弹簧系统的声学衰减而经历“阻尼”。

在本发明的含义内，隔音组合件在其实质上通过朝向噪声源或被隔音的空间之外反射波来防止中频和高频声波进入被隔音的空间中时提供“隔离”。

当来自声波的能量在吸收性材料中消散时，隔音组合件通过“声音吸收”(在中频和高频域中)进行操作。

高性能隔音组合件必须通过提供良好的隔离和良好的吸收而起作用。为了表征此类组合件的性能，使用降噪(nr)指数的概念，所述降噪指数考虑到隔离和吸收的概念。此指数可以使用以下方程进行相关：

nr(db)＝tl-10log(s/a)，

其中，tl是反映隔离的声音传输损耗指数(在下文称为损耗指数)。此指数越高，隔离越好。

a是等效的吸收表面。a越高，吸收越好。s是组合件的表面面积。

在机动车中使用的隔音组合件一般包括多孔基座主体，例如开孔泡沫层或毡制品层。

基座主体有时与其它层相关联，以便提高吸收或隔离性质。这些层尤其是具有较重质量以便增加隔离的层，和/或用于增加吸收的非编织层。

使用对空气通过毡制品层或多孔层具有高阻力的非编织物使得有可能产生具有宽带吸收的可渗透的复合物。然而，非编织物是昂贵的。

此外，通过在模具中频繁发泡来制成泡沫层导致在基座主体上形成与所述模具的壁接触的紧密表面层。

此类紧密层不利于所要的吸收性能，因为所述紧密层会产生穿过泡沫的架构而传输的声波。此外，所述紧密层使得非编织物的使用无效。

为了弥补此问题，已知在发泡模具中在模具的壁上布置剥离剂。存在于所述剥离剂中的添加剂会与泡沫的前体材料反应，从而防止形成表层。

此类方法并非完全令人满意。实际上，添加剂一般与溶剂基础反应，并且因此产生对人的健康有害的挥发性有机化合物。它们在许多国家也被禁止生产。

此外，添加非编织物需要额外的工艺步骤，所述工艺步骤与非编织物的材料成本的组合会显著增加部件的生产成本。

技术实现要素：

本发明的一个目的是获得一种非常有效的隔音部件，所述部件具有适配机动车的内部的复杂形状，同时制造起来不贵并且安全。

为此，本发明涉及一种前述类型的隔音部件，其特征在于，每个穿孔具有小于1.5mm、有利地小于1mm、尤其处于0.1mm与0.5mm之间的横向尺寸。

根据本发明的部件可以包含单独考虑或者根据任何技术上可能的组合的以下特征中的一者或多者：

-穿孔的表面密度大于每平方厘米20个穿孔，并且特别地，穿孔的表面密度处于每平方厘米50个穿孔与每平方厘米600个穿孔之间，特别地，穿孔的表面密度处于每平方厘米50个穿孔与每平方厘米500个穿孔之间；

-每个穿孔在其穿过所述表面层的整个高度上具有恒定的横截面；

-每个穿孔是通过激光切除而形成；

-空气通过具备所述穿孔的所述表面层的阻力大于250n.m.s^-3，并且特别地，所述阻力处于250n.m.s^-3与1000n.m.s^-3之间；

-所述表面层的最大厚度小于基座主体的最大厚度的10％；

-所述基座主体是泡沫层，尤其是聚氯酯泡沫层，所述表面层是与所述泡沫层单件形成的表层；

-所述基座主体是毡制品层，尤其是由选自天然纤维和合成纤维的纤维混合物构成的层，所述表面层是组装于所述毡制品层上的膜层。

本发明还涉及一种用于制造用于机动车的隔音部件的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供由泡沫或毡制品制成的基座主体，将表面层施加于所述基座主体上，所述表面层无法让空气通过：

-将所述基座主体和所述表面层定位在维持表面上，所述基座主体具有成形的浮雕；

其特征在于以下步骤：

-在将所述基座主体和所述表面层布置在所述维持表面上之后，产生穿过所述表面层的多个穿孔，在所述穿孔之间界定气密通道，每个穿孔具有小于1.5mm、有利地小于1mm、尤其处于0.1mm与0.5mm之间的横向尺寸。

根据本发明的方法可以包含单独考虑或者根据任何技术上可能的组合的以下特征中的一者或多者：

-通过激光切除来制成所述穿孔；

-在保持所述基座主体支承于所述维持表面上时制成所述穿孔；

-所述基座主体是泡沫层，所述方法包含以下预备步骤：通过在发泡模具中使前体混合物发泡来形成所述基座主体和所述表面层；

-所述发泡模具具有带有所述表面层的接触面，所述接触层没有可以与所述前体混合物起化学反应的剥离剂，

-所述基座主体是毡制品层，所述方法包含以下在前步骤：在所述毡制品层上组装由膜层构成的所述表面层。

附图说明

在阅读了以下描述之后将更好地理解本发明，以下描述仅作为实例并且是参考附图而提供，附图中：

-图1是包括泡沫基座主体的根据本发明的第一隔音部件的俯视图；

-图2是图1的部件的细节的截面图；

-图3是图1的部件的细节的放大俯视图；

-图4是在形成图1的部件的泡沫基座主体期间的发泡模具的示意性截面图；

-图5是在生产表面层中的穿孔期间的图1的部件的成形物的示意性截面图；

-图6和图7是示出根据本发明的隔音部件和根据现有技术的隔音部件分别在两种类型的泡沫下的随频率而变的吸收率的曲线；

-图8是示出毡制品基座主体的根据本发明的第二隔音部件的类似于图2的视图；

-图9示出根据本发明的隔音部件和根据现有技术的部件的与图6的曲线类似的曲线。

具体实施方式

在图1和图2中示意性地示出根据本发明的第一隔音部件10。

隔音部件10既定被安装在机动车内部。在此实例中，隔音部件10形成既定插入在车辆的乘客舱与引擎舱之间的隔音组合件。

替代地，既定将隔音部件10放置在机动车的地板上、驾驶室上，或更一般地，应用在机动车的壁上以执行隔音。

隔音部件10具有成形的浮雕12。这些浮雕12例如是布置在部件10的内部面或外部面上或者布置在于部件10中布置的开口14附近的凹陷和/或凸起部。

所述凹陷或凸起部例如分别源自存在于部件10中的具有较小或较大的厚度的区域或者在制造部件10期间在表面上成形的区域。

将浮雕12界定成适应在上面将部件10放置在机动车中的表面。

参考图2，部件10包含基座主体16和施加在基座主体16上的至少一个表面层18。

在此实例中，基座主体16是泡沫层。所述泡沫层优选是开孔泡沫层。

所述泡沫层例如是通过在于图4中示意性地示出的发泡模具20中由前体混合物发泡来生产。

所述泡沫层例如是由聚氯酯制成。所述聚氯酯是从包括异氰酸酯和多元醇的前体混合物而获得。

基座主体16的厚度大于表面层18的厚度。基座主体16的厚度例如大于5mm，并且尤其处于5mm与15mm之间。

空气通过基座主体16的阻力低于空气通过表面层18的阻力。在此实例中，空气通过基座主体16的阻力处于100n.s/m³与300n.s/m³之间。

使用在米歇尔·亨利(michelhenry)的论文“表征多孔介质的参数的测量。低频泡沫的声学性质的实验研究(measurementofparameterscharacterizingaporousmedium.experimentalstudyoftheacousticbehavioroflow-frequencyfoams)”(曼斯大学在1997年10月3日辩护(defendedoctober3，1997universityofmans))中所描述的方法来测量空气流动的阻力或其阻系数。

在于图1和图2中示出的实例中，表面层18是由与基座主体16相同的材料形成。此处，所述表面层与基座主体16呈单件的形式。

表面层18因此形成通过在发泡模具20中模制基座主体16而得到的表层。

表面层18的最大厚度小于基座主体16的最大厚度的20％。此厚度例如小于1mm，并且特别地，处于0.1mm与1mm之间。

根据本发明，表面层18具有多个穿孔22，所述多个穿孔穿过表面18而布置，并且布置在穿孔22、气密区域24之间。

每个穿孔22出现在被组装于基座主体16上的表面层18的接触面26中以及与所述接触面26相对的面28中。

每个穿孔22具有小于1.5mm、有利地小于1mm、尤其处于0.1mm与0.5mm之间的最大横向尺寸dt。

在此实例中，每个穿孔22具有圆形横截面，穿孔22的最大横向尺寸dt对应于穿孔22的最大直径。

替代地，至少一个穿孔22具有非圆形横截面。

有利的是，每个穿孔22的横截面具有在接触面26与相对的面28之间的恒定面积。

在下文将看到，可以使用在图5中示意性地示出的穿孔装置30通过激光切除来制成每个穿孔22。

分离两个相邻的穿孔22的最小距离dm小于两个相邻的穿孔22的最大横向尺寸dt的3倍。

举例来说，最小距离dm小于0.5mm并且处于0.1mm与0.3mm之间。

因此，表面层18中的穿孔22的表面密度大于每平方厘米20个穿孔，并且特别地，所述表面密度处于每平方厘米50个穿孔与每平方厘米600个穿孔之间，有利地，所述表面密度处于每平方厘米50个穿孔与每平方厘米500个穿孔之间。

在通过图3说明的实例中，穿孔22有利地布置成规则的几何图案，例如呈多边形、尤其是正方形的形式，从而界定穿孔22的行和列。

因此，空气通过具备穿孔22的表面层18的阻力大于空气通过基座主体16的阻力的110％。

空气通过具备穿孔22的表面层18的阻力大于250n.m.s^-3，并且特别地，所述阻力处于250n.m.s^-3与1000n.m.s^-3之间。

在下文将看到，部件10因此在此实例中形成单件制成的双透复合物。

根据本发明的部件10是在一种设施中制造的，所述设施包括在图4中示意性地说明的发泡模具20、在图5中示意性地说明的界定维持表面15的成形物32，以及也在图5中示出的穿孔装置30。

发泡模具20包含第一半部模具34和第二半部模具36，从而在它们之间界定发泡腔38。发泡模具20包含注入组合件40，用于将发泡的前体混合物注入到发泡腔38中。

每个半部模具34、36具有限定发泡腔38的相应的接触表面42、44。

成形物32包含模子46，所述模子在维持表面15上界定与部件10的浮雕12互补的浮雕48。

穿孔装置30包含激光源52、聚焦透镜54，以及装置30相对于维持表面15的相对定位布置56。

激光源52能够产生发送到聚焦透镜54的激光射线。聚焦透镜54能够将所发射的能量集中于远离装置30而定位的在表面层18处的选定点上。

聚焦透镜54能够依据功率和位置受到控制，以便执行表面层18中的选定的和可再生产的材料切除。此切除产生具有上文界定的几何特性的每个穿孔22，同时在每个穿孔22周围维持气密区24。

定位布置56能够沿着至少两条轴线、并且优选沿着至少三条轴线相对于维持表面15来移动聚焦透镜54，并且沿着至少一条轴线、优选沿着至少三条轴线相对于维持表面15来枢转聚焦透镜54。

因此，穿孔装置30能够在将其施加于维持表面15上时基于存在于表面层18上的局部浮雕12来定向施加于此层18上的激光射线。

具体来说，穿孔装置30能够在激光射线与表面层18之间的接触点处相对于表面层18的法线来维持激光射线的选定定向。

现在将描述用于制造在图1和图2中可见的隔音部件10的方法。

起初，通过将组合件40引入到发泡模具20的发泡腔38中来引入泡沫前体混合物。

将发泡模具20闭合，前体混合物通过发泡来填充腔38，从而在固化之后形成基座主体16。

与相应的半部模具32、34的表面42、44接触，由与构成基座主体16的材料相同的材料形成表面层18。

表面层18于是不具有穿孔。其优选为完全气密的。

在发泡模具20中有利地不使用能够与前体混合物起化学反应的剥离剂，这将易失性有机化合物的排放限制至严格最小。因此特别安全地实施根据本发明的方法。

接下来从模具20移除在发泡模具20中形成的组合件，并且将所述组合件带到成形物32的维持表面15上。

将组合件放置成与维持表面15接触。部件10的浮雕12与维持表面15的互补的浮雕48配合。

使穿孔装置30跨越维持表面15。

使基座主体16保持压在维持表面15上，启动穿孔装置30以布置穿过表面层18的具有在上文界定的特征的穿孔22。

为此，对于将要布置的每个穿孔22，定位布置56跨越表面层18的必须在上面制成穿孔22的点移动并且相对于表面层18的法线成角度地定向。随后，启动激光源52，并且对聚焦透镜54进行调整，以根据所要的特性来布置穿孔22。

因此，由于对聚焦透镜54的精确调整而制成具有高几何精度并且与所要的深度一致的穿孔22，而不会使相邻区域24劣化，所述相邻区域因此保持气密。

通过激光切除在非常高的速度下制成穿孔，从而使得有可能在几十分之一秒内扫过整个部件10。这对应于模制所述部件所需的时间。因此在隐藏时间期间完成穿孔操作。

根据本发明的方法使得有可能依据空气通过表面层18的阻力而获得非常精确的特性。这些特性通过双透效应而提供显著提高的吸声性质。

举例来说，图6说明针对不同部件的随频率而变的吸收率曲线。

曲线60对应于现有技术的部件，其中表面层18完全致密。同样地，曲线62对应于现有技术的部件，其中已经完全去除表面层18而仅保留基座主体16。

令人惊讶的是，相对于现有技术的部件，对应于穿孔直径22分别等于0.8mm、1mm、1.2mm的根据本发明的部件10的曲线64、66和68具有显著提高的声吸收率，甚至在已经完全移除表面层18时也如此。

对于构成基座主体16的另一聚氯酯泡沫，这在图7中也可以观察到，其示出相同的结果。

在通过图8说明的一个替代方案中，基座主体16包含由毡制品制成并且没有泡沫的至少一个多孔层70、72。基座主体16尤其是毡毯。

在此实例中，基座主体16包含由基础毡制品制成的多孔层70，所述基础毡制品例如是通过“气流成网”并且在热风炉中通过而形成。所述基座主体还包含例如由针刺毡制成的毡装饰层72。

毡制品例如是由天然纤维(例如，棉纤维)与合成纤维(例如，聚烯烃纤维(尤其是聚丙烯)，以及聚酯纤维(尤其是聚对苯二甲酸乙二醇酯))的混合物的基体制成。

表面层18是由连续膜的基体制成，所述连续膜例如通过使用聚烯烃粉末、尤其是聚乙烯进行胶合而被组装于基座主体16上。

所述膜优选具有小于基座主体16的厚度的10％的厚度。所述膜的厚度例如小于50微米并且一般处于20微米与100微米之间。

所述膜具有小于200g/m2、尤其处于20g/m2与100g/m2之间的表面密度。

所述膜是由聚丙烯、聚乙烯或聚酯对苯二酸酯的基体制成。

与之前一样，形成表面层18的膜具备穿孔22。其限定穿孔22之间的气密区域24。

在此实例中，空气通过由所述膜形成的表面层18的阻力大于250n.m.s^-3，并且特别地，所述阻力处于500n.m.s^-3与1000n.m.s^-3之间；

为了生产部件10，将起初在没有穿孔22的情况下提供的形成表面层18的膜预先组装于毡制品层70上。随后，将由基座主体16和表面层18形成的组合件带到维持表面15上。

接下来，使穿孔装置30跨越表面层18并且启动所述穿孔装置，如先前描述，从而连续地生产所有穿孔22。

令人惊讶的是，通过具备穿孔22的简单的膜而形成的表面层18具有与吸收性毡毯背侧的吸收性质类似的吸收性质，而且具有相对于此类背侧的显著减小的表面密度。

然而，由于根据本发明的方法，部件10制造起来仍然很容易，并且可以通过所制成的穿孔22的大小和表面密度来调整其声学性质。在使部件10成形之后制成穿孔22，堵塞穿孔22的风险得以显著减小。

举例来说，图9说明针对不同部件的随频率而变的吸收率曲线。

曲线80说明针对现有技术的部件的随频率而变的吸收率，所述部件包含由厚度为15mm并且表面密度等于1200g/m2的毡制品制成的基座主体16。曲线82说明针对另一部件的随频率而变的吸收率，所述部件包含被施加于基座主体16上的由针刺第娄毯(dilourmat)(表面密度等于600g/m2的“tritec”型吸收性毡毯)形成的基础层，以及厚度为15mm并且表面密度等于1200g/m²的毡制品。

曲线84说明针对根据本发明的部件的随频率而变的吸收率，所述部件包括：基础层16，其包含针刺第娄毯；表面层18，其由穿孔膜制成，所述表面层被施加于基座主体16上；以及毡制品，其厚度为15mm并且表面密度等于1200g/m²。穿孔的表面密度等于每平方厘米500个穿孔并且每个穿孔的大小是0.1mm。空气通过表面层18的阻力于是为500n.s/m3。

曲线82和84示出在低频到中频中的显著提高的吸收率，根据本发明的部件比现有技术的部件显著更轻，因为根据本发明的部件不包含“tritec”毡制品。