專利名稱：由軟木顆粒和熱反應的粘結劑構成的多孔吸聲體及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種吸聲體，尤其是用于汽車的吸聲體，它由一個由軟木顆粒和熱反應的粘結劑制成的多孔的模制件構成，本發明還涉及這種吸聲體的制造方法，其中將軟木顆粒與熱反應的粘結劑加入到一個模具中并且通過熱作用促使粘結劑的凝結。
背景技術：
為了減小由汽車發出的聲輻射已經研制出許多聲抑制或聲衰減的結構部件。在此尤其涉及發動機室和輪罩中的在聲學上起作用的襯里，它們由于碎石打擊承受相對較高的溫度和機械應力負荷。由塑料例如膨脹的聚丙烯制成的結構部件在壓應力或碎石打擊時只具有小的復位能力。鑒于隨著汽車重量的增加通常增加燃料的消耗，對于這種結構部件通常還還要求盡可能輕的重量和經濟的制造性，并且這一點分別與高的聲學有效性相關。
由DE 37 30 208 A1已知一種多孔的模制體，它由一個在低的環境壓力下在輸入熱量條件下烘烤的由軟木顆粒和粘結劑組成的混合物制成，其中所述混合物含有鋸末和松針或松針粒。所述軟木顆粒由顆粒尺寸為1至2mm的軟木粒和軟木粉組成。作為粘結劑使用尿素縮合產品。該模制體中的粘結劑含量為25％重量百分比。該模制體還具有一個由冷膠制成的覆層。該模制體尤其作為植栽部件的插接底層。也可以選擇使這個模制體也能夠作為隔熱和隔音的結構板。但是這個模制體的隔音效果是很一般的。
發明內容
本發明的目的是，實現一種在聲學上起作用的汽車用結構部件，它除了高的消音效果以外還具有耐熱性以及在壓力負荷沖擊下的高的復位性。此外該結構部件應該具有相對輕的重量并且可以經濟地制造。
這個目的通過按照本發明的具有權利要求1特征的吸聲體得以實現。按照本發明的吸聲體由一個由軟木顆粒和熱反應的粘結劑制成的多孔的模制件組成，它敞開式多孔地構成，其中模制件中粘結劑的含量最多為1至20％重量百分比。
所述軟木材料賦予吸聲體一個高的耐熱性，它遠高于許多塑料尤其是高于由EPP(膨脹聚丙烯)制成的吸聲體。此外軟木具有一個突出的復位性。當按照本發明的吸聲體例如以一個輪罩襯里的形式構成的時候，這種復位性尤其對于碎石打擊是有利的。此外軟木顆粒作為再生的原料可以成本低廉地獲得并且能夠無廢料地制造成在這里經濟形式的結構部件。軟木具有通常在聲學上起作用的氣孔、尤其是微孔。
所述軟木顆粒與熱反應的粘結劑在按照本發明的吸聲體中這樣選擇和設計尺寸，使得由其構成的模制體是敞開式多孔和粗孔的。由此實現一個良好的消音效果。該模制件中粘結劑的含量最好只為1至10％重量百分比、且尤其是只為1至5％重量百分比。
本發明的目的還在于，給出一種用于制造這種吸聲體的方法。這個目的通過具有權利要求25特征的方法得以實現。
按照本發明的方法的主要特征是，將所述軟木顆粒與熱反應的粘結劑加入到一個按照注塑模具形式構成的模具的空腔中，其中這樣選擇軟木顆粒與粘結劑的比例，使得加工完成的多孔的模制件中粘結劑的含量最多為1至20％重量百分比。最好由此促使所述粘結劑的凝結，使在模具空腔中的粘結劑用水蒸汽加載。
本發明的一個有利的擴展結構是，使用一個模具，它具有多個可相互獨立控制的抽吸管，它們分別通過一個抽吸孔與模具的空腔連通，其中所述抽吸孔相互間隔距離地設置并，且可以將抽吸管的抽吸功率分別調節到不同的程度，因此在模具空腔的不同區段中的軟木顆粒不同程度地被壓縮。通過這種方式能夠使加工完成的按照本發明的模制件具有不同密度和/或孔隙度的區段。因此能夠使模制件并因此使吸聲體適配于相應局部的聲強分布以及頻譜并因此實現最佳的消音。
與此相關，本發明的一個優選的擴展結構規定，為了制造一個按照本發明的模制件使用一個模具，它具有多個相互間隔距離設置的輸入管，通過它們可以有選擇地將軟木顆粒輸送到模具的空腔中，這些軟木顆粒在其平均顆粒尺寸和/或顆粒尺寸分布方面是不同的。
按照本發明的吸聲體的另一優選的擴展結構規定，它具有至少一個由無紡布、泡沫材料、重層材料和/或紡織織物制成的覆層。這個覆層或這些覆層最好可以通過多孔模制件的粘結劑與這個模制件連接。
按照本發明的吸聲體尤其可以構成為輪罩襯里、底板襯墊、車頂頂蓬、車門內襯、車身支柱蓋板、發動機室襯里、發動機罩內襯、行李廂內襯、行李廂蓋板、車底內襯、尤其是構成地毯基層、傳動軸通道襯里或后窗臺板。
本發明的其它優選和有利的擴展結構在從屬權利要求中給出。
下面借助于示出多個實施例的附圖詳細描述本發明。附圖中圖1至4示出通過為此適用的模具制造一個按照本發明的吸聲體的不同工作步驟，圖5示出按照第二實施例的本發明吸聲體的截面圖，圖6示出按照第三實施例的本發明吸聲體的截面圖，圖7示出按照第四實施例的本發明吸聲體的截面圖，圖8示出用于制造按照第五實施例的本發明吸聲體的另一模具的截面圖，圖9示出按照第六實施例的本發明吸聲體的截面圖，圖10示出按照第七實施例的本發明吸聲體的截面圖。
具體實施例方式
在圖1至4中示出的模具1按照注塑模具的形式構成并且包括一個下模具2和一個可以升降的上模具3。所述下模具2具有一個單側敞開的空腔4，它可以通過上模具3封閉。所述上模具3的底面配有一個成型輪廓5，它與下模具2的成型輪廓6一起確定待制造的模制件7的形狀或輪廓。
所述上模具3具有一個通向其成型輪廓5區域的輸入管8，通過它可以將造型材料加入到封閉的模具1的空腔4中。在下模具2中構成一個分配腔9，它通過多個、具有相對小直徑的通道10與模具的容納造型材料的空腔4連通。
在圖1中示出這種狀況，其中模具通過下降上模具3被封閉。在模具1的封閉狀態下通過輸入管8將一種由軟木顆粒和熱反應的粘結劑組成的造型材料11加入到空腔4中(參見圖2)。所述造型材料的加入氣動地實現，例如通過送風。也可以選擇或附加地將由軟木顆粒和粘結劑組成的造型材料11吸入到空腔4中。在這種情況下在下模具2的分配腔9上連接一個抽氣機(未示出)或類似設備。
所述軟木顆粒具有一個平均顆粒尺寸，它位于2至8mm的范圍內。平均顆粒尺寸在3至6mm范圍內的軟木粒料尤其能夠得到良好的結果。
所述軟木顆粒和粘結劑可以作為混合物加入到模具1中。在此粘結劑基本上干燥地作為顆粒或粉末出現。但是也可以使用這些軟木顆粒，它們在加入到模具1的空腔4中之前已經至少部分地用粘結劑包裹。
熱反應的粘結劑最好是一種基于尿素、三聚氰胺或聚丙烯酸酯的粘結劑。作為粘結劑尤其可以使用一種熱反應的丙烯酸樹脂形式的熱固性粘結劑，它在交聯前可以熱塑性變形。例如由BASF股份公司的Acrodur名稱可以得到這種丙烯酸樹脂。所述粘結劑最好是無甲醛的。
在模具1的空腔4用由軟木顆粒和熱反應的粘結劑組成的造型材料11充滿后，關閉輸入管8通向空腔4的入口并且將還位于輸入管8里面的造型材料11排出或吸出到至少緊鄰空腔4的區域內。但是也可以通過輸入管8以配料的方式輸入一個對應于待制造模制件7的造型材料11的量。
接著對分配室9并由此對位于空腔4中的造型材料11用熱水蒸汽加載，由此促使熱反應的粘結劑的凝結(參見圖3，其中深色示出的水蒸汽以附圖標記20表示)。
在粘結劑完全或者至少絕大部分凝結之后，通過抬起上模具3打開模具1并且將加工完成的敞開式多孔的模制件7從模具1中取出來(參見圖4)。該敞開式多孔的模制件7的固化可以借助冷卻流體例如用冷的空氣來冷卻模具1和/或模制件7得到支持。
模制件7中粘結劑的含量最多為1至20％重量百分比。在模制件7的孔隙度和穩定性方面，在試驗中在粘結劑含量為1至10％重量百分比、尤其是1至5％重量百分比的粘結劑時已經得到良好的結果。
所述凝結的粘結劑是彈性的。它具有至少90℃、尤其是至少120℃的耐熱性。尤其可以使用一種粘結劑，它在凝結狀態下具有約180℃的耐熱性。
按照本發明的吸聲體原則上可以只由一種由軟木顆粒和熱反應的粘結劑制成的敞開式多孔的模制件7組成。該模制件7的孔隙度是比較高的。最好為至少20％，尤其至少為30％。這樣選擇所述軟木顆粒的平均顆粒尺寸以及顆粒尺寸分布，使得加工完成的多孔模制件7具有一個5kPas/m2至50kPas/m2范圍內的單位長度的通流阻力。最好這樣選擇顆粒尺寸分布，使得模制件7的單位長度的通流阻力在8kPas/m2至20kPas/m2的范圍內。
圖5至7示出按照本發明吸聲體的三個不同的實施例，它們分別具有一個敞開式多孔的、由軟木顆粒和熱反應的粘結劑制成的模制件7。
對于在圖5中示出的吸聲體，所述敞開式多孔的模制件單側地用一個由重層材料制成的覆層12覆蓋。在這里基本上板形構成的吸聲體可以以一個工作步驟制造，其中由重層材料制成的覆蓋層或襯底12置入到一個相應模具的空腔中或者在其中通過注塑產生。接著通過吹入和/或抽吸由軟木顆粒和粘結劑組成的造型材料來涂覆覆蓋層或襯底12。代替由重層材料制成的覆層也可以通過這種方式同樣用軟木顆粒和粘結劑涂覆由無紡布、泡沫材料和/或紡織織物制成的覆層。在此所述模制件7和由無紡布、泡沫材料、紡織織物或重層材料制成的覆層12通過包含在造型材料中的熱反應粘結劑相互粘接。覆蓋層或襯底12不僅可以是一個敞開式多孔或透氣的材料層而且可以是一個基本上氣密尤其是水密的材料層。
在圖6中示出的吸聲體與圖5所示實施例的不同之處在于，在敞開式多孔的模制件7的外露側面上構成隆起13。這些隆起13在這里具有半球形榫頭的形狀，它們基本上網目形地設置。不言而喻，所述隆起13也可以不同地構成，例如以棱錐體、錐體、圓柱體、長方六面體、立方體和/或橋形接片的形狀。所述隆起13以不同的密度和/或幾何尺寸設置或構成，這也屬于本發明的范圍。
對于在圖7中所示的實施例，在墊子形的多孔模制件7與重層材料(Schwerschichtmaterial)的覆蓋層12之間設置一個由無紡布或泡沫材料制成的中間層14。該無紡布最好含有熔融纖維和/或熱塑性纖維。
在圖8中簡示出于制造按照本發明的吸聲體的另一用模具的實施例。該模具1’仍然按照注塑模具形式設計，其中在這里可以升降的上模具3’具有多個相互間隔距離設置的輸入管8’、8”，通過它們可以將由軟木顆粒和熱反應的粘結劑組成的造型材料有選擇地輸入到模具1’的空腔4中。所述下模具2’配有多個抽吸管15、15’，它們分別通過至少一個抽吸孔16與模具1’的空腔4連通。在此，所述抽吸孔16相互間隔距離地設置。所述抽吸管15、15’配有機電的滑閥17，它們可以相互獨立地控制。通過滑閥17可以不同程度地調節抽吸管15、15’的抽吸功率，使得用粘結劑包裹的軟木顆粒局部不同程度地在模具1’內部被壓縮。通過這種方式產生敞開式多孔的模制件7’，它們具有不同的孔隙度和通流阻力的區段18、19。
在圖8中給出一種制造方法，其中在中間的抽吸管15上調節一個比兩個外部的抽吸管15’更高的抽吸功率。因此在模制件7’的中間區段18內比位于外部的模制件區域19產生更強烈的軟木顆粒壓縮。
也能夠通過輸入管8’、8”有選擇地輸入軟木顆粒，它們在其平均顆粒尺寸和/或顆粒分布方面是不同的。因此例如可以通過中間的輸入管8’輸入具有相對較小的平均顆粒尺寸的軟木顆粒，例如平均顆粒尺寸為2至4mm的軟木顆粒，而通過其它的輸入管8”同時或者在時間上先后地輸入具有較大平均顆粒尺寸的軟木顆粒，例如平均顆粒尺寸為5至8mm的軟木顆粒。通過這種方法可以產生敞開式多孔的模制件7’、7”，如同在圖8至10中簡示的那樣。
按照圖10的消音的模制件7”與按照圖9的多孔模制件7’的不同之處在于，存在一個由多孔無紡布或泡沫材料構成的覆蓋層12。該覆蓋層12如上所述可以置入到模具1’中，并且用由軟木顆粒和熱反應的粘結劑組成的造型材料隨后吹入或涂覆。在圖9和10中用附圖標記18和19表示區段或區域，它們具有不同的軟木顆粒分布并因此具有不同的孔隙度。
按照本發明的吸聲體尤其確定作為用于安裝在汽車上的消音結構部件。由于其高耐熱性，它可以例如構成為變速器蓋板以及發動機側的端壁襯里。另一優選的應用領域是用作為吸音的輪罩襯里。不言而喻，按照本發明的吸聲體還適用于汽車中的其它應用領域，例如它也可以作為發動機蓋板、發動機罩隔音體、底板襯墊、地毯襯底、車門內蓋板、車頂頂蓬、頂柱蓋板、后窗臺板和/或行李廂內襯。如果按照本發明的模制件暴露于水分或潮濕，則可以使其最好具有一個水密的、但是透聲的涂層和/或配有一個疏水的浸漬劑，它尤其可以與粘結劑混合。作為水密的覆層例如可以使用一個薄的塑料膜或鋁箔。
本發明的實施不局限于上述的實施例。而是可以設想許多變化，它們在基本偏離于權利要求中給出的本發明思想的構造中也得到應用。
權利要求
1.一種尤其是用于汽車的吸聲體，它由一個由軟木顆粒和熱反應的粘結劑制成的多孔的模制件(7、7’、7”)構成，其特征在于，所述多孔的模制件(7、7’、7”)敞開式多孔地構成，其中，模制件中粘結劑的含量最多為1至20％重量百分比。
2.如權利要求1所述的吸聲體，其特征在于，模制件(7、7’、7”)中的粘結劑含量為1至10％重量百分比。
3.如權利要求1所述的吸聲體，其特征在于，模制件(7、7’、7”)中的粘結劑含量為1至5％重量百分比。
4.如權利要求1至3中任一項所述的吸聲體，其特征在于，所述多孔的模制件(7、7’、7”)具有一個至少為20％的孔隙度。
5.如權利要求1至4中任一項所述的吸聲體，其特征在于，所述多孔的模制件(7、7’、7”)具有一個至少為30％的孔隙度。
6.如權利要求1至5中任一項所述的吸聲體，其特征在于，所述多孔的模制件(7、7’、7”)由一個平均顆粒尺寸在2至8mm范圍內的軟木粒料構成。
7.如權利要求1至6中任一項所述的吸聲體，其特征在于，所述多孔的模制件(7、7’、7”)由一個平均顆粒尺寸在3至6mm范圍內的軟木粒料構成。
8.如權利要求1至7中任一項所述的吸聲體，其特征在于，所述多孔的模制件(7、7’、7”)具有一個5kNs/m4至50kNs/m4范圍內的單位長度的通流阻力。
9.如權利要求1至7中任一項所述的吸聲體，其特征在于，所述多孔的模制件(7、7’、7”)具有一個8kNs/m4至20kNs/m4范圍內的單位長度的通流阻力。
10.如權利要求1至9中任一項所述的吸聲體，其特征在于，所述多孔的模制件(7’、7”)具有不同密度和/或孔隙度的區段。
11.如權利要求1至10中任一項所述的吸聲體，其特征在于，所述多孔的模制件(7’，7”)具有由不同的顆粒尺寸分布的軟木粒料制成的區段。
12.如權利要求1至11中任一項所述的吸聲體，其特征在于，所述多孔的模制件(7、7’、7”)具有不同通流阻力的區段。
13.如權利要求1至12中任一項所述的吸聲體，其特征在于，所述粘結劑在凝結狀態下是彈性的。
14.如權利要求1至13中任一項所述的吸聲體，其特征在于，所述粘結劑是一種可通過水蒸汽(20)促使其凝結的粘結劑。
15.如權利要求1至14中任一項所述的吸聲體，其特征在于，所述粘結劑具有一個至少120℃的耐熱性。
16.如權利要求1至15中任一項所述的吸聲體，其特征在于，所述粘結劑具有一個至少約180℃的耐熱性。
17.如權利要求1至16中任一項所述的吸聲體，其特征在于，所述粘結劑是一種熱固性的粘結劑，它在交聯前可熱塑性變形。
18.如權利要求1至17中任一項所述的吸聲體，其特征在于，所述多孔的模制件(7)具有榫頭、棱錐體、錐體、圓柱體、長方六面體、立方體和/或橋形接片形狀的隆起(13)。
19.如權利要求18所述的吸聲體，其特征在于，所述隆起(13)網目形地設置。
20.如權利要求18所述的吸聲體，其特征在于，所述隆起(13)以不同的密度設置。
21.如權利要求1至20中任一項所述的吸聲體，其特征在于，所述多孔的模制件(7)板形或墊子形地構成。
22.如權利要求1至21中任一項所述的吸聲體，其特征在于，所述吸聲體具有至少一個由無紡布、泡沫材料、重層材料和/或紡織織物構成的覆層(12、14)。
23.如權利要求22所述的吸聲體，其特征在于，所述多孔模制件(7、7”)與由無紡布、泡沫材料、重層材料和/或紡織織物構成的覆層(12、14)通過粘結劑相互連接。
24.如權利要求1至23中任一項所述的吸聲體，其特征在于，所述多孔的模制件(7、7’、7”)具有一個水密的、透聲的涂層和/或配有一種疏水的浸漬劑。
25.一種用于制造尤其是用于汽車的多孔的吸聲體的方法，其中，將軟木顆粒與熱反應的粘結劑加入到一個模具(1、1’)中，并且通過熱作用促使所述粘結劑的凝結，其特征在于，將所述軟木顆粒與粘結劑加入到按照注塑模具形式構成的模具(1、1’)的一個空腔(4)中，并且這樣選擇軟木顆粒與粘結劑的比例，使得加工完成的多孔的模制件(7、7’、7”)中粘結劑的含量最多為1至20％重量百分比。
26.如權利要求25所述的方法，其特征在于，這樣選擇軟木顆粒與粘結劑的比例，使得模制件(7、7’、7”)中粘結劑的含量最多為1至10％重量百分比。
27.如權利要求26所述的方法，其特征在于，這樣選擇軟木顆粒與粘結劑的比例，使得模制件(7、7’、7”)中粘結劑的含量最多為1至5％重量百分比。
28.如權利要求25至27中任一項所述的方法，其特征在于，在模具(1、1’)的空腔(4)中的所述粘結劑用水蒸汽(20)加載。
29.如權利要求25至28中任一項所述的方法，其特征在于，所述模具(1’)具有多個可相互獨立控制的抽吸管(15、15’)，它們分別通過一個抽吸孔(16)與模具(1’)的空腔(4)連通，其中所述抽吸孔(16)相互間隔距離地設置，并且所述抽吸管(15、15’)的抽吸功率不同程度地調節，使得所述軟木顆粒在模具(1’)空腔(4)的不同區段中被不同程度地壓縮。
30.如權利要求25至29中任一項所述的方法，其特征在于，所述模具(1’)具有多個相互間隔距離設置的輸入管(8、8”)，通過它們將不同平均顆粒尺寸的軟顆粒料有選擇地輸入到模具(1’)的空腔(4)中。
31.如權利要求25至30中任一項所述的方法，其特征在于，作為軟木顆粒使用平均顆粒尺寸在2至8mm范圍內的軟木粒料。
32.如權利要求25至31中任一項所述的方法，其特征在于，作為軟木顆粒使用平均顆粒尺寸在3至6mm范圍內的軟木粒料。
33.如權利要求25至32中任一項所述的方法，其特征在于，作為粘結劑使用一種在凝結狀態下是彈性的的粘結劑。
34.如權利要求25至33中任一項所述的方法，其特征在于，作為粘結劑使用一種具有約180℃的耐熱性的粘結劑。
35.如權利要求25至34中任一項所述的方法，其特征在于，作為粘結劑使用一種在交聯前可熱塑性變形的熱固性粘結劑。
36.如權利要求25至35中任一項所述的方法，其特征在于，所述多孔的、由軟木顆粒和粘結劑構成的模制件(7、7”)配有至少一個由無紡布、泡沫材料、重層材料和/或紡織織物構成的覆層或基底(12、14)。
37.如權利要求25至35中任一項所述的方法，其特征在于，將一個由無紡布、泡沫材料、重層材料和/或紡織織物構成的覆層或基底(12、14)加入到模具(1、1’)的空腔(4)中或者在其中產生，接著將該覆層或基底(12、14)通過吹入和/或抽吸軟木顆粒和粘結劑進行涂覆。
38.如權利要求25至37中任一項所述的方法，其特征在于，所述模制件(7、7’、7”)的固化通過冷卻模具(1、1’)和/或通過用一種冷卻流體模制件得到支持。
39.如權利要求25至38中任一項所述的方法，其特征在于，這樣選擇所述軟木顆粒的顆粒尺寸以及軟木顆粒與粘結劑的比例，使得加工完成的多孔的模制件(7、7’、7”)具有一個5kNs/m4至50kNs/m4范圍內的單位長度的通流阻力。
40.如權利要求25至38中任一項所述的方法，其特征在于，這樣選擇所述軟木顆粒的顆粒尺寸以及軟木顆粒與粘結劑的比例，使得加工完成的多孔的模制件(7、7’、7”)具有一個8kNs/m4至20kNs/m4范圍內的單位長度的通流阻力。
全文摘要
本發明涉及一種尤其是用于汽車的吸聲體，本發明還涉及這種吸聲體的制造方法。本發明的目的是，實現一個在聲學上起作用的用于汽車的結構部件，它除了一個良好的消音效果以外還具有耐熱性以及在壓力負荷沖擊下的高的復位性。此外該結構部件應該具有相對輕的重量并且可以經濟地制造。為了實現這個目的建議一種吸聲體，它由一種敞開式多孔的、由軟木顆粒與熱反應的粘結劑制成的模制件(7)構成，其中模制件(7)中粘結劑的含量最多為1至20％重量百分比。所述吸聲體的制造按照本發明以這種方式實現，即，將所述軟木顆粒與粘結劑加入到一個按照注塑模具形式構成的模具的空腔(4)中。最好由此促使所述粘結劑的凝結，使得粘結劑在模具(1)的空腔(4)中用水蒸氣(20)加載。
文檔編號B29C43/00GK1809870SQ200480010387
公開日2006年7月26日 申請日期2004年2月25日 優先權日2003年4月17日
發明者海因茨·布勒梅林, 約翰內斯·許斯基 申請人:卡庫斯蒂克斯技術中心股份有限公司