专利名称：宽频带吸声器的制作方法
宽频带吸声器本发明涉及一种宽频带吸声器，包括一种吸声填充材料，可任选地包含一种重型填料，在两个以完整相互圆周接触的微穿孔板之间。车辆内部的低噪音水平有助于轻松的驾驶体验，和因此有助于机动车辆被动安全性的增强。对于减少空气传播声音的吸声和隔音的基本物理原理是众所周知的。一个最佳的解决方案是两个系统的耦合，其可以不同于每个单独的应用。可以使用材料的合适组合，例如，用于汽车地毯/地板镶板系统，舱壁模块或在车顶衬里，都基本上有助于降低车辆内部的背景噪声。引起隔音的零部件有一种封闭的结构，即，它们没有声音或空气的传播，它们在质量-弹簧结构中是最有效的。除了一种灵活的重层外，这样的系统还包括一种弹性的和柔软的吸收底层。该弹性层导致各个部件的局部振动解耦，从而减少背景噪声。该隔音是由重层的质量和吸收层的弹簧刚度来决定的。然而，良好的吸声不仅在车辆的结构中是必要的。而且在航空航天技术，铁路运输，家用电器的生产，或在房屋建设中同样重要。吸声器的这些应用必须以这样一种方式进行优化，即，在一个特定的频率范围内，该频率范围根据应用可变化，通过适当选择材料来使声音被吸收。在现有技术中，由纤维物采用黏合的形式制成的吸声器，例如，像无纺布，特别是在汽车领域，是已知的。聚合物，除了天然纤维，无机或金属纤维可用来作为纤维。因此，EP
I182087 A2描述了一种含有纤维素纤维和合成树脂的吸声器。EP O 909 680 Al采用聚酯纤维作为吸声器。所采用纤维的直径，厚度和阻力决定了声音能被吸收的效率和频率范围。DE 20 2004009726 Ul包括一种用于机动车辆的吸声自支撑的隔板包层，用于乘客室对引擎室的屏蔽，包括由至少部分压制的无纺材料形成的一种吸声器，其特征在于，在压制的无纺材料上设置有一个通过背面注入或背面成型的塑料框架，和具有至少一个集成的紧固装置。由泡沫制成的相同或相似的零部件，优选聚氨酯或三聚氰胺，具有不同的密度不同于纤维材料也是已知的。描述为弹簧-质量的结构是从重层具有不同材料(聚氨酯，聚乙烯/乙烯，三元乙丙橡胶和基于重层的常规聚烯烃热塑性弹性体)的文献中能了解到，这些材料是被深拉，发泡，注塑，喷涂，无纺层压，或后发泡而作为薄板。一种用于机动车辆的主体的轻量级的隔音包层和它的生产方法在DE102007020832 Al中有描述。该包层，上述所描述的，尤其是，以一种轻量级隔板包层的形式，包括一个吸声器层，一个直接黏合到所述吸声器层的基本气密的隔音层，和一个相邻的泡沫层，所述吸声器层是由多孔吸声器形成，优选无纺布或泡沫。隔音层由一个泡沫层厚度至少为0.5mm的完整表层组成，是通过一个整体节点和多孔吸声器黏合而成的，即后发泡，多孔吸声器基本上没有泡沫的渗透。从DE 34 48259 C2中可知由塑料材料制成的车辆内饰部件也有隔音。这种塑料内饰部件包括聚烯烃和/或聚苯乙烯，合成橡胶，和一种填料。如果泡沫用作吸声器，在这种情况下预制部件也往往被制备了。这些部件在组成方面被优化，以展示车辆中相应的位置所需的频率相关的吸声作用。DE 20 2004 008 165 Ul描述了一种由高度填充的基于苯乙烯的热塑性弹性体制成的隔音零部件。这种隔音零部件适用于，特别是，传输隧道和/或隔板包层，并另外包含填料。根据声学的弹簧-质量系统的一种多层吸声器在DE19909046 Al中有描述。重层作为质量被应用在不同层的厚度和/或重层作为弹簧被应用在具有每单位面积不同质量的原位多孔柔层，特别是喷射或注入于此，或通过一种平板模铺设。DE 10 2004 054 646 Al涉及一种用于机动车辆的主体的轻量级的隔音包层，特别是以隔板包层形式，和用于生产这样包层的方法。该包层包括以发泡成型的聚氨酯泡沫的隔音层和以发泡成型的开孔聚氨酯柔性泡沫的吸声层。一种隔音部件，特别是用于机动车辆，包括至少一个吸声层和由一个整体节点直接与它黏合的至少一个重层，和生产它的方法在DE 10 2005 056 840 B3中有描述。在一个相应的隔音部件中，重层设计为 至少有一个透气的部分表面区域和至少有一个不透气的部分表面区域的微孔喷射表层。DE 10 2004 037 767 Al描述了一种用于机动车辆的乘客室的隔音器。在相应的隔音器中包括一种气垫，其由在声发射零部件和内部隔间之间的由弹性材料制成的阻尼套筒组成，一个隔音层适用于零部件的形状和作为一个弹簧-质量系统，其是由一个重量级的薄膜密封结合，从而形成一种面向内部隔间的侧面上的气垫的第一壳体，和气垫的第二壳体，该气垫包含弹性的，优选预成型的，和所述的重量级的薄膜密封在一起成片状的，其中气垫设置在所述第一和第二壳体之间。
DE103 24 257 B3包括一种吸声器，包含两种相互连接的有热塑性和/或热定形的粘合剂的纺织无纺布。这两种纺织无纺布具有不同层的厚度和密度，用以提高吸声作用。一种特殊形式的吸声器是开放的两层吸声器，其中的阻力和这两层的阻抗是不同的。在一般情况下，这表示了两层的组合；无纺布/无纺布，无纺布/泡沫和泡沫/泡沫具有不同阻力是众所周知的。声学性能是在吸声和隔音之间一个平衡点的基础上，
103 24 257 B3; EP O 934 180 B2 (W0 98/18657) ; WO 98/18656; US6，145，617; WO 99/44817。在DE 197 54 107 Cl和现有技术的参考文献中有调查过微穿孔零部件的吸收行为。这里调查的是由微穿孔薄板层制成的挡板结构，悬挂在天花板或车顶作为小型吸声器。这种微穿孔薄板适用于非常有效从环境中吸收从一侧或两侧，垂直地，倾斜地或临界地入射的声波，特别是对于较高频率的声波。用于机动车辆的零部件，除了一个或两个微穿孔薄板，在一个薄板后面或两个薄板之间提供的纤维的或泡沫吸声器从现有技术中是已知的，通过举例的方式可以涉及下列文件:DE 100 22 902 A1,DE 10 2005 041 707 A1,DE 296 23 602 U1,DE 196 33 839 C2,EP O 751 044 BI, EP O 439 432 Al, EP I 062 124 BI, WO 99/46147，EP I 188 547 Al,DE 198 49 366 Al, DE 199 32 175 Al, DE 199 20 969 B4, DE 199 20 969 Al, EP I 161360 BI, WO 00/68039, DE 299 15 428 Ul, DE 299 15 429 Ul。用于隔音的无纺布层的使用可从DE 10 2007 036 952 Al中进一步得知。这里描述的隔音包括泡沫层和阻挡层(吸收垫)，其特征在于:任选一个微穿孔无纺布层，一个微穿孔薄膜，或部分或完全位于泡沫层和阻挡层之间的微穿孔无纺布膜。一种吸声器也可有一个泡沫层，而不是无纺布层。例如，在DE 100 22902 Al中有描述。如本文所述的用作运输的覆盖件或模制件，包括至少一个微穿孔膜吸声器，至少一种泡沫和/或无纺布的吸声器和/或对回响壁有一定距离的间隙。这些零部件可以在最大吸声方面的相应频率得到优化。吸声器，当吸声相应高时具有低隔音，是已知的。找到一种低的吸声，尤其是在技术上受关注的从500至2500 Hz的频率范围。通过施加质量使得吸声减少到隔音增加的范围内。这通常涉及用于模制附加质量的附加模具的需求，这当然会增加零部件的成本。几乎所有的部件都是相对于汽车车身的真实轮廓，从而引起模具的高成本。本发明的目的是提供一种吸声器，避免了现有技术的上述缺点。因此，吸声器展示它的最大吸收时的频率应该是可调的。没有吸声的基本损失，将会实现几乎能达到弹簧-质量系统的程度的一种隔音。相比于传统的系统，本发明的吸声器应具有低的重量和非常低的生产成本，可以循环使用，并包括回收材料本身。本发明的目的是通过一个具有高隔音的宽频带吸声器I来实现的，包括一种吸声填充材料，任选地包含一个重型填料(质量份)，在以完整圆周接触的两个薄板2之间，有一个完整或依赖于区域的微穿孔4，在一个或两个薄板2内具有横跨整个区域的相同厚度，或与薄板2相同或不同材料组成的局部突起(3，5)。吸声器I是本发明的含义内的“宽频带”的，如果可能的话，在频率范围为400Hz至10,000 Hz内时吸声高。通过调整微穿孔薄板2的填充材料来实现频率改变的吸声。除了选择合适的薄板2和其中可控的微穿孔4，填充材料和重型填料的选择对吸声器I的质量也是很关键。获得的吸声器I中的频率通过适当地组合各个部件来适用于现有的条件。在本发明的含义内的一种高隔音，是指一种以压制形式，在宽的频率范围，高于通常的填充材料能的隔音。微穿孔薄板是完整圆周接触而形成一空腔。该空腔填充有一种填料，作为两个薄板2之间的垫片，或优选具有吸声效果。合适的填料包括能产生薄板之间的距离的所有材料，另外，如果可能的话，能吸声，特别是纤维，泡沫片，羽毛，空心体，发泡聚合物，木屑，或木粉。天然的和合成的纤维均可用作所述的纤维。除了塑料纤维，植物、动物或无机纤维也可以使用。聚氨酯泡沫、聚酯泡沫和/或聚烯烃泡沫的薄片，例如，可以用于填充薄板2之间的空腔。选自聚烯烃或玻璃的中空体可适用于作为填料，如木屑或木粉，其中后者可以松散形式或成型为木板来使用。EPS (发泡聚苯乙烯)，EPP (发泡聚丙烯)，或PEPP (多孔发泡聚丙烯)也适合作为填料。上述提到的填充材料，可以作为单独的材料和/或共混物来使用，其中可以使用两种或多种材料的共混物。
填充材料可以在吸声器I的区域上具有不同的厚度，重量，组成和/或密度。根据本发明的吸声器1，可以通过在单独的位置选择性地引入规定数量的填料在其效果方面进行优化。另外，也可以选择性将不同的填充材料放置在特殊的区域，特别是在大面积或大体积的吸声器内，以便实现一种改进的吸声。本申请的含义内的“区域”，在这里应当理解不仅是一个二维范围的意义。它也可能是填充材料组分在厚度、重量和/或密度方面在空间的所有三个方向变化。除了吸声填充材料，吸声器I还可任选地包括一种重型填料。根据本发明，这样重型填料含有高填充的热塑性或热固性塑料材料，选自=PE (聚乙烯)、PP (聚丙烯)、EVA (乙烯-乙酸乙烯酯)，和/或它们单独或混合的共聚物，填充有选自白垩、重晶石、沉积岩、硅酸盐，和/或磁铁矿的矿物颗粒。一种相应的重型填料可作为弹簧-质量系统的质量组件。填充材料的质量组件可以在该区域具有不同的重量。另一个事实是，根据需要能使得重型填料得到使用。特别是在声音暴露的位置，根据本发明在相应的位置引入更高水平的重量可能是必要的。总之，这会导致必需的重型填料的节省，从而降低了生产成本。在这种情况下也一样，在本申请的含义内的“区域”应理解不仅作为一个二维范围。也有可能是填充材料的每单位面积的质量在空间的所有三个方向变化。因为每单位面积的质量在必需的位置可以选择性地增加，所以根据本发明的吸声器I具有低的总重量。所在的区域的每单位面积的质量可以保持较低，也将在填料的每单位面积有较低的质量。由于其较低的重量，吸声器在其装配期间可以更容易地处理，一方面，相应隔音的机动车辆的总重量保持在较低水平，因此，另一方面，它的能量消耗被降低。通过选择性地引入和定位的填料和质量组件，相应的原材料可以被节省。因此，生产成本可以保持在较低水平，而不影响隔音的质量。根据本发明的吸声器1，吸声填充材料的每单位面积的质量是从0.2 kg/m2至8kg/m2,尤其是从0.5 kg/m2至3 kg/m2。人们已经发现,这种吸声填充材料的每单位面积的质量确保了足够的吸声作用，同时，重量可以保持较低。如果填充材料的每单位面积的质量低于0.2 kg/m2，不能确保足够的隔音。然而，如果填料的每单位面积的质量超过8 kg/m2,在没有吸声能得到提高的情况下，吸声器的总重量变高。特别好的结果是达到每单位面积的质量范围在0.5 kg/m2至3 kg/m2。在此范围内，具有低重量的吸声器,能实现良好的吸声。微穿孔薄板2影响确定的穿孔的阻力。一个或两个微穿孔薄板2可以在整个区域具有相同的厚度。因此，在整个区域上均匀流动和吸声能被实现。然而，根据本发明的特定条件下，为了适应吸声器，可能为，如在
图1至图3中示出的薄板2具有局部突起3，5。这些突起可以是由与该薄板材料相同的或不同的材料制成的。优选地，这些突起3，5放置在声音增加水平的位置，从而增加隔音是必要的。图2的突起3包括非穿孔材料，尤其是与薄板2具有相同的化学组成。在这种情况下也一样，突起3，5的厚度可以根据情况进行调整，如下面的图3中所示。用于制备吸声器与突起的一种可能性是黏合在薄板2到该突起之间，有或没有粘合剂。如果只有在薄板2和突起3黏合后微穿孔性能才能得到体现，那么微穿孔4是可连续的和可简单制备。因此，例如，突起3，5可以由与薄板2相同的微穿孔材料制成，如图3所示。
两个微穿孔薄板，是完整圆周接触的，可以由相同的材料制成。它们也可以由不同材料制成。薄板2本身包括一种或多种塑料材料，一层或多层的塑料材料和/或纸张，其中两层的塑料材料是优选的。此外，金属箔或金属薄膜也可以使用。根据本发明，薄板2，是完整圆周接触的，有微穿孔4。为了利用微穿孔4在现有技术中所描述的在吸声方面的优势，薄板2的微穿孔4具有一个或多个在范围为0.05 mm至2.5 mm内的直径,特别是从0.1 mm至1.8 mm的范围内。薄板2的穿孔总面积的范围是从
0.1%至15%，尤其是从0.2%至7%。如果直径小于0.05 mm，穿孔的百分比函数的吸收变得太低。然而，如果穿孔的直径超过2.5 mm的值,微穿孔4的优势就消失。特别是,直径范围从0.1 mm至1.8 mm。在此范围内，能在吸声方面实现特别好的结果。此外，要注意到薄板2的总穿孔面积不超过15%的值。对于>15%的总穿孔面积，微穿孔的优势就消失。然而，总穿孔面积必须不低于0.1 %，因为对于一个较低的值，薄板几乎是封闭的，且吸收变得太低。如果薄板2的总穿孔面积范围是从0.2%至7%，能实现特别好的吸收值。人们已发现微穿孔4的独特性，特别是，在具有突起3，5和/或质量组件3，5的薄板所在的位置。在这些区域中，这些薄板优选为没有微穿孔4(对于仅仅增加隔音)。如果第二种材料应用于微穿孔薄板2,它具有一个穿孔4 (隔音与吸声),有一个或多个在大于2.5mm至50 mm的范围内的直径,尤其是从5 mm至20 mm。如果在突起的区域内的穿孔4的直径小于2.5 mm，吸声器I的耦合变得过低，且总的结构有太少的吸收效果。然而，如果穿孔4的直径超过50 _的值，那么突起3，5就损失了太多的取决于穿孔密度的质量，且预期的效果(附加隔音)是不能再察觉到。特别是，突起
3的区域内的穿孔的直径是在从5 mm到20 mm的范围内。在此范围内，能在吸声方面实现特别好的结果。在突起3，5和/或质量组件3，5的区域内，穿孔面积为0.1 %至30%，尤其是从
0.2%M 10%。相对于吸声，突起3,5和/或质量组件3,5的区域中的薄板2的总穿孔面积应不超过30%的值。对于在这些区域内的>30%的总穿孔面积，突起3，5的隔音效果变得可以忽略不计。然而，总穿孔面积必须不低于0.1%，因为吸声对于一个较低的值减少得太多。突起3，5和/或质量组件3，5的区域中的薄板2的总穿孔面积为从0.2%至10%，能实现特别好的吸收值。特别是在具有大的空间范围的吸声器I内，填充材料在吸声器内移位。为了避免这种情况，两个薄板2优选为连接(增强)腹板形成隔间和/或外周区域中的分区。该腹板形成单个的隔间，在其中填充材料被保持在所需的位置。此外，该腹板有助于增强整个吸声器。为了形成吸声器1，，两薄板必须是完整圆周接触。连接缝必须不能解开，即使是在升高或降低的温度下，在操作过程中可能会发生。该连接必须确保有一个安全的填料和质量组件的外壳。为了实现完整圆周接触，薄板2可焊接，夹紧，粘接，扣住，缝制，装订，铆接或在现有技术中已知的其他方式黏合在一起。
根据需要的一种质量分布，通过选择填充材料的性质和数量，并通过改变薄板2的材料成为可能。因此，根据本发明的吸声器I可以取代从现有技术中已知的任何吸声器。例如，可以采用该系统，位于车辆的仪表板和隔板面板之间作为隔板隔音的空腔内，在支柱内，在装饰件背后，在引擎室内，或作为一个车顶内衬。然而，可能的应用不限于车辆。相反，可能的应用领域是可变的。根据本发明的吸声器I在吸声和隔音系统有必需的地方是能采用的，例如，在航空航天领域，在航运，在国内家电的生产，在工厂建设，在建筑声学，或类似领域。根据本发明的吸声器I具有灵活的结构，从而可三维地适应于现有结构。变形过程不是必需的。此外，这样的吸声器I可以回收利用。填充材料在一种新的吸声器I的生产中重复使用。这又降低了生产成本。在空腔中和与壁间隙结合，能实现一种特别增强的效果。相应的壁间隙能影响声波的吸收能力是已知的。根据本发明的示例的方式，下面的实施例示出了生产吸声器的可能性。实例:
在两个市售的微穿孔聚乙烯/聚酰胺薄板2之间的有效表面积为1.2 m2和有相同的厚度(100 Mm, 240 E/cm2，穿孔直径约为0.14 mm，穿孔面积百分比约为3.4% )，再生棉/聚对苯二甲酸乙二醇酯混合纤维(960克)与每单位面积的质量为800 g/m2均匀分布。矩形薄板通过超声波焊接以完整圆周接触黏合在一起；同样操作在周边区域的内部，即和两个短边之间的中部的一个接缝，并和两个长边之间的三分之一和三分之二的一个接缝。周边区域内的接合形成六个单独的隔间，其中的填料根据需求可具体定位和避免移位。接合腹板提供了有内在稳定性的吸声器。图4和图5显不出在根据本发明的吸声器(I )、一种有相同填料材料的相应的吸声器(II)和一种有相同填料材料的弹簧-质量系统(III)之间的比较，其中，吸声器(I)的填料的厚度为20mm，其对应的一个零部件的重量为917 g/m2，吸声器(II)的填料的厚度为18mm，每单位面积的质量为958 g/m2，弹簧-质量系统(III)有总厚度为19mm和每单位面积的质量为2600 g/m2的一个市售的重型薄板。根据本发明的吸声器I的吸收系数，在低于3000 Hz的范围内明显优于与之做比较的吸声器。
权利要求
1.一种具有高隔音的宽频带吸声器(1)，包括吸声填充材料，任选地包含一种重型填料(质量份)，在以完整圆周接触的两个薄板(2)之间，具有一个完整的或依赖于区域的微穿孔(4)，其中一个或两个微穿孔薄板(2)具有相同的厚度贯穿它们的区域或部分突起(3，5)，其由与薄板(2)相同或不同的材料组成。
2.根据权利要求1所述的吸声器(1)，其特征在于，所述填料包括纤维，选自塑料纤维，植物纤维，动物纤维，无机纤维；泡沫薄片，选自聚氨酯泡沫薄片，聚酯泡沫塑料薄片和/或聚烯烃泡沫薄片；羽毛；中空体，选自聚烯烃，玻璃；发泡聚苯乙烯，发泡聚丙烯，多孔发泡聚丙烯；木屑；以松散形式或成型为木板的木粉，作为单独的材料和/或的两种或多种材料的共混物 。
3.根据权利要求1或2所述的吸声器(1)，其特征在于，所述填充材料在吸声器的区域具有不同的组成，不同的厚 度，重量和/或密度。
4.根据权利要求1至3任一项所述的吸声器(1)，其特征在于，所述重型填料含有高填充的热塑性或热固性塑料材料，选自聚乙烯，聚丙稀，乙烯和/或它们的共聚物，以及单独或混合的聚氨酯和环氧树脂，填充有选自白垩，重晶石，沉积岩，硅酸盐，和/或磁铁矿的矿物颗粒。
5.根据权利要求1至4任一项所述的吸声器(1)，其特征在于，这种填充材料的质量组成在其区域上有不同的重量。
6.根据权利要求1至5任一项所述的吸声器(1)，其特征在于，所述吸声填充材料的每单位面积的质量是从0.2 kg/m2至8 kg/m2，尤其是从0.5 kg/m2至3 kg/m2。
7.根据权利要求1至6任一项所述的吸声器(1)，其特征在于，所述薄板(2)包括一种或多种塑料材料，一层或多层塑料材料，金属，金属化塑料膜，陶瓷，和/或纸张，尤其是两层的塑料材料。
8.根据权利要求1至7任一项所述的吸声器(1)，其特征在于，所述两个薄板(2)是由相同或不同的材料制成的。
9.根据权利要求1至8任一项所述的吸声器(1)，其特征在于，所述薄板(2)的微穿孔(4)具有一个或多个在0.05 mm至2.5 mm范围内的直径,尤其是在0.1 mm至1.8 mm的范围内。
10.根据权利要求1至9任一项所述的吸声器(1)，其特征在于，所述薄板的穿孔面积是从0.1%至15%，尤其是从0.2%至7%。
11.根据权利要求1至10任一项所述的吸声器(1)，其特征在于，所述薄板(2)具有和薄板一样的微穿孔，或在突起和/或质量组件的区域中没有微穿孔。
12.根据权利要求1至11任一项所述的吸声器(1)，其特征在于:所述突起(3，5)和/或质量组件(3, 5)有一个微穿孔(4),具有一个或多个在大于2.5 mm至50 mm的范围内的直径，尤其是从5 mm至20 mm。
13.根据权利要求1至12任一项所述的吸声器(1)，其特征在于:所述突起(3，5)和/或质量组件(3，5)的区域内的穿孔面积是从0.1 %至30%，尤其是从0.2%至10%。
14.根据权利要求1至13任一项所述的吸声器(1)，其特征在于，所述两个薄板(2)之间的完整的圆周结合是通过焊接，夹紧，粘接，钉钮，缝制，装订或铆接来实现。
15.根据权利要求1至14任一项所述的吸声器(1)，其特征在于，所述两个薄板(2)在外围区域内是通过焊接，粘接，夹紧， 钉钮，缝制，装订或铆接部分接合在一起。
全文摘要
本发明涉及一种宽频带吸声器(1)，包括在两个微穿孔膜腹板(2)之间的一种吸声填充材料，腹板的边缘是连续的，所述填充材料任选地含有重型填料。实现优异的隔音的宽频带吸声器(1)包括两个膜腹板(2)之间的吸声填料，腹板的边缘是连续的，并在所有或部分区域内有微穿孔(4)，所述填充材料任选地含有重型填料(质量密度)和一个或两个横跨其表面具有相同厚度的微穿孔膜腹板(2)，或在部分区域由相同或不同材料的加厚部分(3，5)。
文档编号G10K11/00GK103098122SQ201180041080
公开日2013年5月8日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年8月25日
发明者马可·施奈德, 德克·雅德尔, 沃尔克·库尔施, 埃德蒙·休曼, 诺贝特·尼科莱, 福尔克马尔·舒尔茨 申请人:Hp佩尔泽控股有限公司