ПАНЕЛЬ, ПОГЛОЩАЮЩАЯ АКУСТИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ В ОБЛАСТИ НИЗКИХ, СРЕДНИХ И ВЫСОКИХ ЧАСТОТ, В ЧАСТНОСТИ ЭНЕРГИЮ ЧАСТОТ В ДИАПАЗОНЕ 400 - 5000 ГЦ Российский патент 1998 года по МПК G10K11/16 

Изобретение касается области изготовления звукопоглощающих панелей или прокладок, в частности, для изготовления крыш автомобилей, и имеет своим предметом панель, поглощающую акустическую энергию низких, средних и высоких частот, в частности, диапазоне от 400 до 5000 Гц.

Плоские или формованные (литые) панели, в частности, используемые для обшивки крыш автомобилей, обычно изготавливаются из пластин пенополиуретана с открытыми и сообщающимися между собой порами, толщиной от 5 до 25 мм.

Под воздействием акустических волн эти панели ведут себя следующим образом:
в диапазоне низких и средних частот от 400 до 1000 Гц пенополиуретан поглощает акустические волны в малой степени, а именно менее 10% акустической энергии, в диапазоне средних и высоких частот от 1000 до 5000 Гц, он поглощает значительную часть акустической энергии от 50 до 70%
Однако для получения оптимального акустического комфорта необходимо, чтобы обшивка крыши автомобиля поглощала низкие, средние и высокие частоты в диапазоне от 400 до 5000 Гц.

Известно применение с этой целью обшивки крыши, описанной в патенте Франции ФР-А-2 516 034, в которой предусмотрены местные утоньшения в разных местах пластины, образующей обшивку, для образования полостей (пустот), дно которых двойное дублируется диафрагмой из материала с меньшей звукопроницаемостью.

Сочетания утоньшенных участков обшивки крыши, диафрагм и воздушных прослоек в полостях образуют резонаторы, поглощающие только низкие частоты в относительно узком диапазоне, число которых равно числу полостей.

Обшивка согласно этому документу ФР-А-2 516 034 имеет, однако, ряд недостатков: ее промышленное изготовление затруднено и она обеспечивает эффективное поглощение низких и средних частот только в местах расположения утоньшенных зон, так что для звукопоглощения используется лишь малая часть имеющейся поверхности обшивки.

Кроме того, на уровне этих утоньшенных зон средние и высокие частоты диапазона 1000-5000 Гц не поглощаются.

Целью настоящего изобретения является устранение этих недостатков.

Его предметом является панель, поглощающая звуковую энергию низких, средних и высоких частот, в частности, в диапазоне от 400 до 5000 Гц, отличающаяся тем, что она по существу состоит из пластины полужесткого пенопласта с открытыми и сообщающимися между собой порами (ячейками) и слоя связанных волокон или гибкого эластичного ячеистого материала, сочетание этих слоев работает при этом по принципу системы масса-пружина.

На фиг. 1 представляет собой частичный вид сбоку и в разрезе панели согласно изобретению; и фиг. 2 график, представляющий собой кривую звукопоглощения для обшивки согласно изобретению и аналогичную кривую для панели известного типа.

Согласно изобретению и как показано на фиг. 1 панель, поглощающая акустическую энергию на низких, средних и высоких частотах, в частности в диапазоне от 400 до 5000 Гц, по существу состоит из пластины 1 полужесткого пеноматериала с открытыми и сообщающимися порами и слоя 2 связанных волокон или мягкого ячеистого материала, сочетание этих слоев работает по принципу масса-пружина.

На фиг. 1 показано использование панели согласно изобретению в качестве обшивки крыши автомобиля. Для такого применения панель снабжена внешним отделочным покрытием 3, которое может состоять из нетканого материала, из полотна джерси или ткани из основы и утка, воздухопроницаемого; между покрытием 3 и пластиной 1 из полужесткого пеноматериала с открытыми и сообщающимися между собой порами, а также между этой пластиной 1 и слоем 2 связанных волокон или мягкого пористого материала, располагаются тонкие слои стекловолокна 4, все эти различные слои прочно соединяются между собой с помощью воздухопроницаемого клея, например полиуретанового клея.

В панели такой структуры пластина 1 из полужесткого пеноматериала с открытыми и сообщающимися порами играет роль массы этого комплекта слоев работающего по принципу масса-пружина, а слой 2 связанных волокон или мягкого пористого материала служит пружиной этого комплекта.

Согласно одному из признаков изобретения, пеноматериал, из которого состоит пластина 1, предпочтительно представляет собой полужесткий пенополиуретан плотностью от 20 кг/м³ до 50 кг/м³ толщиной от 5 мм до 15 мм, воздухопроницаемость которого составляет 5 л/мин и 45 л/мин для образца диаметром 80 мм.

Волокнистый слой 2, образующий пружину (пружинящий элемент), образован пластиной из связанных волокон или из мягкого пористого материала, имеющего предпочтительно жесткость, равную 0,007 0,05 МПа, и толщину, составляющую 4-10 мм.

Согласно одному из признаков изобретения пружинящий слой 2 может состоять из пористого материала, такого, как мягкий пенополиуретан, пенолатекса или пенорезины.

Согласно другому признаку изобретения пружинящий слой 2 может также состоять из связанных растительных, животных или синтетических волокон. Предпочтительно, слой 2 состоит на 40-80% из волокон типа полиэфирных титр или номер которых составляет от 4 до 20 децитекс, эти волокна сочетаются с волокнами, плавящимися при нагреве с номером 4-20 децитекс, добавленными в пропорции 20-60% Состав слоя 2 предпочтительно представляет собой 70% полиэфирных волокон с номером 6,7 децитекс с добавлением 30% термоплавких волокон с номером 4 децитекс.

Сочетание <масса-пружина>, образованное обшивкой, согласно изобретению действует следующим образом.

В области высоких и средних частот от 1000 до 5000 Гц масса, образованная пластиной 1 из полужесткого пенополиуретана с открытыми и сообщающимися порами, поглощает известным образом от 50 до 70% акустических волн. Однако благодаря тому, что на пластину 1 наложен слой 2, образующий пружину, в области частот 400-1000 Гц, под одновременным воздействием акустических волн и пружинящего слоя 2, пластина 1 ведет себя как вибропанель, так как одновременно эти акустические волны вызывают прогиб пластины 1, а пружинящий слой 2 препятствует ему.

Результатом этого является то, что, когда обшивка крыши автомобиля подвергается воздействию низких и средних частот, то есть частот диапазона 400-1000 Гц, масса, образованная пластиной 1 из пеноматериала, начинает вибрировать и преобразует акустическую энергию в механическую, так что акустические волны поглощаются на 30-60% Таким образом, обшивка автомобильной крыши или панель согласно изобретению позволяет по всей своей поверхности обеспечивать поглощение всех акустических волн в диапазоне частот от 400 до 5000 Гц на 30-70%
Фиг.1 иллюстрирует применение панели согласно изобретению в качестве обшивки автомобильной крыши. С этой целью панель снабжается внешним отделочным покрытием 3, которое может состоять из нетканого материала, из полотна джерси или из обычной ткани из основы и утка, проницаемой для воздуха; между покрытием 3 и пластиной 1 из полужесткого пеноматериала с открытыми и сообщающимися порами, а также между этой пластиной 1 и слоем 2 из связанных волокон или мягкого пористого материала, имеются тонкие слои стекловолокна 4. Эти различные слои соединяются друг с другом и формируются с помощью воздухопроницаемого клея, например полиуретанового, и сжатия комплекта этих слое в устройстве пуансон-матрица известного типа, установленного в прессе. Панель согласно изобретению, используемая в качестве обшивки автомобильной крыши, устанавливается на листе 5, образующем крышу автомобиля путем крепления этой обшивки к этому листу 5, могущему осуществляться с помощью клея или клипсами или любым другим механическим способом.

Акустические волны, направленные в сторону панели или крыши, пронизывают отделочное покрытие 3 и первый тонкий слой стекловолокна 4. Масса, образованная пластиной из пенополиуретана 1, поглощает эти акустические волны в диапазоне частот 1000-5000 Гц за счет своих собственных звукопоглощающих свойств. Однако акустические волны диапазона частот от 400 до 1000 Гц не могут поглощаться пластиной из пенополиуретана 1, образующей массу, и поэтому стремятся ее прогнуть. Одновременно этому изгибанию пластины 1 препятствует слой 2, образующий пружину, так, что происходит вибрация пластины 1, образующей массу, и, следовательно, преобразование акустической энергии в механическую, в результате чего также происходит поглощение акустических волн с частотами в диапазоне от 400 до 1000 Гц.

На фиг. 2 представлена графически кривая звукопоглощения 6 для панели, образующей обшивку автомобильной крыши, согласно изобретению, и кривая звукопоглощения 7 для автомобильной крыши известного типа, отражающая зависимость степени поглощения звука в процентах от частоты.

Из этого графика следует, что в диапазоне от 400 до 1000 Гц поглощение звуковой энергии панелью согласно изобретению значительно выше, чем панелью известного типа разница отображена заштрихованным участком графика 8.

Благодаря изобретению, стало возможным изготовление звукопоглощающих панелей для автомобильных крыш или других плоских или формованных деталей, таких, как например задняя стенка кузова, дверные панели, обшивка багажников автомобилей и т.п. эти панели могут поглощать акустическую энергию в диапазоне частот от 400 до 5000 Гц.

Разумеется, изобретение не ограничивается описанным способом его осуществления, показанным на прилагаемых фигурах. Остаются возможными изменения различных элементов либо замена их технически эквивалентными, не выходящие за пределы объема настоящего изобретения.

Использование: панель, поглощающая акустическую энергию в области низких, средних и высоких частот, в частности в диапазоне от 400 до 5000 Гц. Сущность изобретения: панель состоит из пластины полужесткого пеноматериала с открытыми и сообщающимися порами и слоя 2 связанных волокон или мягкого пористого материала, причем комплект этих слоев работает по принципу "масса-пружина". 3 с. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Панель, поглощающая акустическую энергию в области низких, средних и высоких частот, в частности энергию частот в диапазоне от 400 до 5000 Гц, которая содержит пластину (1) из полужесткого пеноматериала с открытыми и сообщающимися порами и слой (2) связанных волокон или мягкого пористого материала, наложенный или присоединенный к пластине (1), образуя при этом комплект, работающий по принципу масса пружина, отличающаяся тем, что пеноматериал, из которого выполнена пластина (1), представляет собой полужесткий пенополиуретан, плотность которого от 20 до 50 кг/м³, толщина от 5 до 15 мм и воздухопроницаемость для образца диаметром 80 мм от 5 до 45 л/мин. 2. Панель по п.1, отличающаяся тем, что пластина (1) из полужесткого пеноматериала с открытыми и сообщающимися порами образует массу комплекта, работающего по принципу масса пружина, а слой (2) связанных волокон или мягкого пористого материала образует пружину указанного комплекта. 3. Панель по п.1, отличающаяся тем, что слой (2), образующий пружину, представляет собой пористый материал, выбранный из группы, состоящей из мягкого пенополиуретана, пористого каучукового латекса и пенорезины. 4. Панель по п.1, отличающаяся тем, что слой (2), представляющий собой пружину, образован связанными волокнами. 5. Панель, поглощающая акустическую энергию в области низких, средних и высоких частот, в частности в диапазоне от 400 до 5000 Гц, которая содержит пластину (1) из полужесткого пеноматериала с открытыми и сообщающимися порами и слой (2) связанных волокон или мягкого пористого материала, наложенный или присоединенный к пластине (1), образуя при этом комплект, работающий по принципу масса пружина, отличающаяся тем, что слой (2), образующий пружину и представляющий собой пластину из связанных волокон или из мягкого пористого материала, имеет жесткость, от 0,007 до 0,05 МПа, и толщину от 4 до 10 мм. 6. Панель по п.5, отличающаяся тем, что слой (2), образующий пружину, представляет собой пористый материал, выбранный из группы, состоящей из мягкого пенополиуретана, пористого каучукового латекса и пенорезины. 7. Панель по п.5, отличающаяся тем, что слой (2), представляющий собой пружину, образован связанными волокнами. 8. Панель, поглощающая акустическую энергию в области низких, средних и высоких частот, в частности в диапазоне от 400 до 5000 Гц, которая содержит пластину (1) из полужесткого пеноматериала с открытыми и сообщающимися порами и слой (2) связанных волокон или мягкого пористого материала, наложенный или присоединенный к пластине (1), образуя при этом комплект, работающий по принципу масса пружина, отличающаяся тем, что слой (2) состоит на 40 80% из полиэфирных волокон, имеющих титр от 4 до 20 дтекс, и на 20 60% из термоплавких волокон, имеющих титр от 4 до 20 дтекс. 9. Панель по п.8, отличающаяся тем, что слой (2) состоит по существу на 70% из полиэфирных волокон, имеющих титр 6,7 дтекс и по существу 30% из термоплавких волокон, имеющих титр 4 дтекс.