[发明专利]用于隔热和隔声的模制的多层衬垫

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于隔热和隔声的模制的多层衬垫，尤其用于机动车辆的发动机舱，以及多层衬垫作为汽车装饰部件的使用。

背景技术

应用于车辆的声学和热量衬垫在本领域中是众所周知的。为了提供声音衰减，这些衬垫通常依赖于吸声和传输损耗，吸声即吸收入射声波的能力，传输损耗即反射入射声波的能力。这些衬垫还依赖于热屏蔽性能，以防止或减少来自各种热源(发动机、变速箱和排气系统)的热量传输到车辆的乘客舱。这种衬垫尤其用于车辆的发动机舱区域，例如用作发动机罩，从而衰减更接近其声源的发动机的声音。

在包括客车和商用车的机动车辆的发动机舱中，吸声器形式的隔音部件越来越多地被用来降低发动机的噪音。在一般情况下，这些吸声器被设计成模制品，以减少车辆的外部噪音和内部噪音。所述模制品可由织物(如棉)或聚氨酯泡沫制成，并通常具有高达约160℃的热稳定性。

在某些区域，如排气岐管、热空气回流区或在发动机周围，模制品可能经受高的热负载。因此，这些模制品往往是部分地或完全地层压有铝箔来用作热反射器，以保护底层的非织物。通常，铝箔足够厚以作为载体层，使得部件的机械性能是自支撑的。吸声材料被保持为松散材料并尽可能厚来优化部件的声学特性。例如DE8700919公开了这样一种铝叠层，其具有胶接到内侧的用于隔离目的的泡沫。其它的例子是由夹持在两个金属箔层之间的松散的纤维材料垫制成，由此金属层具有结构载体特性。

近年来，复合热量衬垫部分地取代了典型的热屏蔽装饰部件。这些复合衬垫一般都形成为多层组件。这些组件被构建有热暴露层以及复合层，热暴露层具有反射和不渗透的功能，复合层具有良好的隔热性、机械和结构特性，有时组件还具有附加的顶部层用于外表和抗渗透性能。这些类型的衬垫利用注射成型或压缩成型来制得。这些复合热量衬垫的缺点是它们是不渗透的和重的结构部件。虽然它们具有良好的热性能和结构性能，在大多数情况下仍然缺乏声学和热量衰减特性。

虽然多年来已有许多粘合剂、粘合剂织物和粘接纤维被专门开发用来确保叠层件的各个层固定在一起，层叠衬垫和隔离器在分层和失效方面具有固有的风险。这种潜在的风险主要是由于衬垫和隔离器所经受的恶劣的工作环境。大多衬垫和隔离器位于热源附近和/或被设计用于屏蔽热源，如发动机、变速箱和排气系统的组件等热源。其结果是，衬垫和隔离器往往经受超过180℃的温度，在该温度下粘接剂或粘合剂随着时间的推移显示出强烈而快速的劣化。

此外，直接邻近发动机安装的部件有可能由于从发动机传递的振动而振动并引起噪音。这些振动的部件可能形成不期望的附加的噪音。另一个方面涉及衬垫的疲劳性能，振动的频率可能对衬垫的整体寿命产生负面影响。

现有技术的另一个缺点是获得最终复合物所需的高温。所要达到的加热温度取决于基体聚合物。通常，为形成复合物，基体和加强纤维利用如热空气、接触加热或红外线加热等干性加热方法来加热。为了补偿例如从加热装置到模制装置的温度损失，产品通常被加热到高于基体聚合物的实际熔点或高于粘合树脂的活性温度。聚合物的高于熔点的加热加速了退化。

使用接触式加热器具有另外的缺点，产品必须被压缩以在产品的整个厚度上获得良好的热传递。热空气通常在粘合剂聚合物的熔融温度以上的温度下使用，因此聚合物受到热损伤，而红外线加热仅适用于薄的材料。较厚的材料中加热内部材料所需的能量会损伤聚合物的外表面。此方法通常只用于至多4-5mm的厚度。

在多层衬垫中使用接触式加热器包括使用开孔板坯泡沫层，这会导致泡沫破裂，特别是板坯泡沫的表层，从而使其对于空气传播的声波是不渗透的，由此恶化该部件的整体吸声。

另一个缺点是用作基质纤维和用作加强纤维的大多数热塑性聚合物的熔融温度彼此接近，例如，根据ISO11357-3使用差示扫描量热仪(DSC)测得的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的熔融温度为230-260℃，聚丙烯的熔融温度在140-170℃之间，聚酰胺-6(PA6.6)的熔融温度在170-225℃之间，以及聚酰胺-6.6的熔融温度在220-260℃之间。基质纤维和加强纤维均使用热塑性聚合物，例如PA6.6作为基体而PET作为加强纤维，需要将它们加热至基质纤维的熔融温度以上，这同样会导致加强纤维开始熔化或软化。这将导致结构破裂，形成非常紧凑的复合物。