隔熱和隔音的車輛地板系統的製作方法
2023-05-09 21:04:41 5
專利名稱：隔熱和隔音的車輛地板系統的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及隔熱和隔音領域，且尤其涉及車輛地板系統。
背景技術：
在本領域中，應用於車輛的隔熱和隔音裝置和襯墊是眾所周知的。為了提供聲音衰減，這些隔離裝置典型地依靠聲音的吸收，也就是吸收入射聲波的能力和傳播損失，以及反射入射聲波的能力。這些隔離裝置還依靠熱屏蔽特性以防止或者減少從各種熱源(例如發動機，傳動裝置以及排氣系統)向車輛的乘客車廂的熱傳播。經多年，很多粘合劑、粘合網和粘結纖維已進行特別地改進以使層疊件的各層可粘合起來；然而，層合的地板系統仍然具有層離和失效的內在風險。事實上，這種潛在風險相當主要是由於車輛地板系統所處的嚴酷的工作環境。很多車輛地板系統位於例如發動機、傳動裝置和排氣系統的高溫熱源附近和/或設計成屏蔽這些高溫熱源。結果，車輛地板系統常常需要經受極高的溫度，這種極高的溫度具有使粘合劑和粘結劑隨時間劣化的趨勢。因此，需要一種具有改進的熱特性和聲音特性的車輛地板系統，其不會不合理地增加地板系統的厚度和重量，也不會由於反覆經受高溫和寬範圍的溫度波動而發生斷裂。
發明內容
在最普通的構造中，本發明以多種新性能優於現有技術，並且通過新的和新穎的方式克服很多現有方法的缺陷。在最普通的意義中，本發明以許多通常有效的構造中的任一種構造克服現有技術的缺陷和限制。隔熱又隔音的車輛地板系統包括具有接觸層厚度和接觸層密度的接觸層，以及與接觸層連結的、具有襯底層厚度和襯底層密度的襯底層。車輛地板系統公認有獨特的接觸層密度與襯底層厚度比以獲得較佳的熱性能和聲音性能，同時還要確保車輛地板系統足夠柔韌以易於簡單地安裝，且不會對車輛中的其他設備產生幹擾，並且還特別地節約成本。襯底層包括輕質的多孔工程材料。這樣的襯底層可包括泡沫材料。在一特別實施例中，襯底層包括閉孔泡沫材料，而在另一實施例中，襯底層包括開孔泡沫材料。而在又一實施例中，襯底層是一撓性聚亞安酯泡沫。襯底層的另一實施例包括用粘結劑結合在一起的多片泡沫，或者通常所指的粘合泡沫或者再粘合泡沫。這樣的襯底層的外觀是粘合的撓性泡沫片的固體多孔團塊。因此，襯底層可包括純的或者原始的聚亞安酯，再粘合的聚亞安酯及其組合物。再粘合的聚亞安酯泡沫可以是特別較佳的材料以使表面遮蓋成分可包含相對高百分比的循環材料相結合。 襯底層的特性可以通過對基底材料的型號和級別、顆粒尺寸和切碎的泡沫的均勻性、完整的襯底層的密度、壓縮比率、粘結劑型號以及粘結劑的量進行仔細地選擇來在較寬的範圍內進行變化。可以理解的是，通常使用的再粘合泡沫和特別使用的再粘合聚亞安酯泡沫在以異氰酸鹽為基底的聚合泡沫的技術領域中是眾所周知的。特別地，已知泡沫用粘結劑混合各泡沫，該粘結劑用於將各泡沫彼此粘結。用於使聚亞安酯泡沫循環利用的再粘合技術已使用多年。然而，在另一個實施例中，襯底層包含至少10-100%的循環泡沫或者包含至少約 10-100%的循環泡沫碎片、塊、片、底、顆粒或者類似物的再粘合泡沫以及粘結劑、粘合劑或預聚物(以及一種或者多種添加物)。在附加的實施例中，還使用以水為基底的泡沫。在某些其它實施例中，可使用毛氈或者非織物軟墊來取代泡沫。無論襯底層的結構如何，通常這些實施例的特徵在於具有壓縮模塊，因而可以將相對柔軟的感覺傳遞給站在車輛地板系統上的人員。接觸層可以用以水為基底的粘結劑與襯底層粘合，該粘結劑設計成可經受住車輛地板系統中通常有的溫度和溫度波動。如在下面所詳細地討論，為了較佳的聲音性能和舒適度，也就是腳下的柔軟度，車輛地板系統的熱傳導性可以結合期望的接觸層密度與襯底層密度比來定義。很多的變化、修改、替換以及各個較佳實施例、過程和方法的替換可單獨使用或者彼此結合使用，如這參照以下較佳實施例的詳細描述和各所附的附圖對於本領域技術人員將會更加明顯那樣。
不會限制以下所要求的本發明的保護範圍，且現參見附圖圖1示出車輛地板系統的一個實施例的未按比例繪製的局部剖視圖；以及圖2示出用於車輛地板系統的一個實施例的SAE J11400聲音傳播損失分布圖的示意圖。提供這些附圖以輔助理解如以下更加詳細描述的本發明的示例性實施例，這些附圖不會理解為對本發明的不當限制。特別地，為了更清楚起見，在附圖中所示的各個元件的相對間隔、定位、尺寸和規格未按比例示出，並且可能被放大、縮小或者修改。本領域的技術人員還應理解的是，已省去了大量可替換的構造，僅以改善清楚度並且減少附圖的數量。
具體實施例方式本發明包括一種隔熱又隔音的車輛地板系統(100)。本發明在本領域中實現重要的發展。本裝置的較佳實施例可以通過新的和新穎的方法實現這種發展，這些都可通過獨特和新穎的方式來構造，並具有先前沒有但較佳的且期望有的性能。以下結合附圖所闡釋的說明僅僅作為本發明的目前較佳的實施例，而不會代表本發明可以構造或利用的唯一形式。該說明闡明本發明的設計、功能、方式以及結合例舉的實施例而實施本發明的方法。然而，應理解到，相同或等同的功能和特徵可以通過不同的實施例來實現，這些實施例也包含在本發明的精神和範圍內。如圖1中所示，隔熱又隔音的車輛地板系統(100)包括連結在一起的接觸層(200) 和襯底層(300)。接觸層(200)具有接觸層厚度(210)和接觸層密度。類似地，與接觸層 (200)連結的襯底層(300)具有襯底層厚度(310)和襯底層密度。在一實施例中，車輛地板系統(100)具有小於0.045瓦每米開爾文(W/(m*K))的熱傳導係數k值，同時還具有小於 40的接觸層密度與襯底層密度比，由此，提供一種期望的聲音傳播損失分布圖(profile)， 同時維持車輛地板系統(100)的可使用性。事實上，在一實施例中，車輛地板系統(100)具有SAE J1400聲音傳播的損失分布圖，即具有在125Hz時至少14dB，在250Hz時至少18dB， 在4000Hz時至少75dB以及在6300Hz時至少78dB的聲音傳播損失。圖2示出用於車輛地板系統(100)的一特定實施例的SAE J1400聲音傳播的損失分布圖，其具有示出1/3倍頻帶中心頻率的水平軸線和以dB示出相關的聲音傳播損失的垂直軸線。如本領域技術人員可以理解地，由於在穩態條件下存在單位溫度梯度，熱傳導係數是在垂直於單位區域的方向上經過單位厚度傳播的熱量。此外，所參照的SAE J1400聲音傳播損失分布圖是根據1990年5月SAE國際(SAE International)制訂的工業標準SAE J1400 「汽車材料及總成的空氣隔音性能的實驗室測量」所測量的聲音分布圖的一種參考。 這個SAE J1400標準包括用於確定通常安裝在地面車輛和航海用具中的材料和合成總成的空氣隔音性能的測試過程。這個方法便於在代表性的尺寸、邊緣約束和聲音入射的條件下對汽車材料及總成進行評價，以允許對使用中的聲障性能進行更好的校正。車輛地板系統(100)公認有獨特的接觸層密度與襯底層厚度比以獲得前述較佳的熱性能和聲音性能，同時還確保車輛地板系統(100)有足夠撓性以易於簡單的安裝，同時不會對車輛中的其它設備產生幹擾，還特別節約成本。襯底層(300)包括輕質多孔工程材料。在一實施例中，襯底層(300)具有至少為每立方英尺3. 5磅的密度並且包括泡沫材料。在一特定實施例中，襯底層(300)包括閉孔泡沫材料，而在另一個實施例中，襯底層 (300)包括開孔泡沫材料。而在又一實施例中，襯底層(300)是撓性聚亞安酯泡沫。襯底層(300)的另一實施例包括用粘結劑結合的多片泡沫，或者通常所指的粘合泡沫或者再粘合泡沫。這樣的襯底層(300)的外觀是粘結的撓性泡沫的固體多孔團塊。因此，襯底層(300)可包括純的或者原始的聚亞安酯，再粘合的聚亞安酯及其組合物。再粘合的聚亞安酯泡沫可以是特別較佳的材料以使表面遮蓋成分可與相對較高百分比的循環材料相結合。襯底層(300)可以通過對基底材料的型號和級別、顆粒尺寸和切碎的泡沫的均勻性、完整的襯底層(300)的密度、壓縮比率、粘結劑型號以及粘結劑的量進行仔細地選擇以在較寬範圍內作變化。如可以理解地，通常使用的再粘結泡沫和特別使用的再粘結聚亞安酯泡沫在以異氰酸鹽為基底的聚合泡沫的技術領域中是眾所周知的。特別地，已知用泡沫粘結劑使各泡沫混合，該粘結劑用於使各泡沫彼此粘結。用於使聚亞安酯泡沫循環利用的再粘結技術已經使用多年。在另一實施例中，襯底層(300)與至少10-100%的循環泡沫或者包含至少大約10-100%的循環泡沫碎片、塊、片、底、顆粒或者類似物的再粘結泡沫以及粘結劑、粘合劑或預聚物(以及一種或者多種添加物)。儘管上述的示例都涉及聚亞安酯，但還可以使用以水為基底的泡沫系統。例如，泡沫可以是丁苯橡膠(SBR)泡沫。儘管純的聚亞安酯或者聚亞安酯的再粘結泡沫或者壓縮顆
6粒泡沫(由可壓縮的顆粒、碎片、碎屑等構成)是較佳的，但應當理解的是，也可使用由其它泡沫(開放多孔，封閉多孔)或材料，例如SBR泡沫、PVC泡沫、聚乙烯泡沫、軟木塞、橡膠、 粒狀橡膠和/或類似物製成的其它可壓縮顆粒。特別地，可以考慮的是利用毛氈或者非織物軟墊來取代泡沫。無論襯底層(300)的結構如何，較佳地特徵是壓縮模塊，因而可以將相對柔軟的感覺傳遞給站在車輛地板系統(100)上的人員。在一特定實施例中，僅藉助例子可考慮的是，當單獨的緩衝材料根據ASTM規格D3574測試C (壓縮力撓曲測試)而進行測量時，較佳地，緩衝材料的特徵在於其在大約5psi至70psi之間的負載下50%的壓縮，且更為較佳的是在大約IOpsi至30psi之間的負載下50%的壓縮。接觸層(200)用以水為基底的粘合劑與襯底層(300)粘結，該粘結劑設計成可經受住車輛地板系統(100)中常有的溫度和溫度波動。在一實施例中，接觸層(200)可以是固體聚合物，其具有0. 1-0. 15英寸的接觸層厚度(210)，並且具有每平方英尺1. 0-1. 5磅的接觸層O00)的表面密度。在其它實施例中，接觸層(200)可以是固體聚合物，該固體的聚合物具有0. 08-0. 17英寸的接觸層厚度(210)，並具有每平方英尺0. 8-1. 5磅的接觸層 (200)的表面密度。在另一實施例中，固體的聚合物接觸層是PVC。在一特定實施例中，其中包含有具有0. 1英寸的接觸層厚度(210)和每立方英尺120磅的接觸層密度的PVC接觸層 000)，該接觸層與具有0. 75英寸的襯底層厚度(310)和每立方英尺3. 7磅的襯底層密度的再粘結泡沫襯底層(300)相粘結，隔熱和隔音的特性得到進一步地改善，因而車輛地板系統(100)的熱傳導係數小於0. 0410瓦每米開爾文(W/(m*K))。同時，為了較佳的聲音性能和舒適度，即腳下的柔軟度，可以保持期望的接觸層密度與襯底層密度比。事實上，在這個實施例中，密度比小於32. 5。這個實施例的改進的聲音性能可經用於車輛地板系統(100) 的SAE J1400聲音傳播損失分布圖得到證明，其還包括在500Hz時至少34dB，在1000Hz時至少52. 5dB，在4000Hz時至少78dB以及在6300Hz時至少80dB的聲音傳播損失。本領域技術人員可以認識到，上述講授內容僅考慮一組可能的本發明的參數，並且可以在一個實施例或者一系列實施例中要求很多其它性能描述和材料。例如，在一些實施例中，參見圖1，隔熱又隔音的車輛地板系統(100)可包括具有接觸層厚度(210)和接觸層密度的接觸層O00)以及與接觸層(200)連結的襯底層(300)， 其中，襯底層(300)包括輕質多孔工程材料並具有襯底層厚度(310)和襯底層密度。這種實施例的性能描述包括車輛地板系統(100)的熱傳導係數小於0. 0500瓦每米開爾文(W/(m*K))的實施例。附加地，接觸層密度與襯底層密度比可小於45。除此之外， 用於車輛地板系統(100)的SAE J1400聲音傳播損失分布圖可包括在125Hz時至少12dB， 在250Hz時至少14dB，在4000Hz時至少70dB以及在6300Hz時至少72dB的聲音傳播損失。在某些實施例中，隔熱又隔音的車輛地板系統(100)可包括襯底層(300)包括至少一個泡沫的實施例；並且在某些實施例中，至少一個泡沫是閉孔泡沫。在另一實施例中， 至少一個泡沫是開孔泡沫。在某些實施例中，襯底層(300)可以是具有密度至少為每立方英尺3. 2磅的再粘結泡沫；以及在不必與上述的描述完全相同的某些實施例中，再粘結泡沫可以是聚亞安酯泡沫。在一些實施例中，接觸層(200)可以是固體聚合物，在其它實施例中，接觸層 (200)可包括選自橡膠、合成橡膠、熱塑性聚烯烴纖維(TPO)以及聚氨酯的聚合物。在某些實施例中，接觸層O00)的密度至少為每立方英尺100磅。本領域的技術人員可以了解到，對上述材料進行描述是僅為了舉例的目的而不是作為限制，並且本領域技術人員能設想到適用於特定用途的其它材料及其組合物。在某些實施例中，車輛地板系統(100)的熱傳導係數小於0. 0480瓦每米開爾文 (W/(m*K))，而在其它的且不必完全相同的實施例中，接觸層密度與襯底層密度比可小於 45。又在其它實施例中，用於車輛地板系統(100)的SAE J1400聲音傳播損失分布圖可包括在500Hz時至少31dB，在IOOOHz時至少50dB，在4000Hz時至少70dB以及在6300Hz 時至少72dB的聲音傳播損失。在此公開的較佳實施例的多種替換、修改和變型對於本領域的技術人員是明顯的，並且這些都可以預期和設想是在本發明的實質和範圍內。例如，儘管已詳細地描述具體的實施例，但本領域技術人員應當理解的是，先前的實施例和變型可以修改成包含各種類型的替換物和/或附加或替換的製造過程和材料、元件的相對布置和尺寸構造。相應地，即使這裡僅描述了本發明很少的變型，但應當理解的是，這樣的附加修改、變型和其等同物的實施在如下述權利要求中所限定的發明的精神和範圍內。在下面權利要求書中的相應的結構、材料、動作和所有方式或步驟的等同物加上功能元素意在如具體要求保護地結合其它要求保護的元素包括任何結構、材料，或者用於執行各功能的動作。
權利要求
1.一種隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，所述車輛底板系統包括a)接觸層000)，所述接觸層具有接觸層厚度(210)和接觸層密度；b)襯底層(300)，所述襯底層與所述接觸層(200)連結，其中，所述襯底層(300)包括輕質多孔工程材料並且具有襯底層厚度(310)和襯底層密度；其中(i)所述車輛地板系統(100)的熱傳導性小於0.0450瓦每米開爾文(W/(m*K))； ( )所述接觸層密度與所述襯底層密度比小於40 ；以及(iii)用於所述車輛地板系統(100)的SAE J1400聲音傳播損失分布圖包括在125Hz 時至少14dB，在250Hz時至少18dB，在4000Hz時至少75dB以及在6300Hz時至少78dB的聲音傳播損失。
2.根據權利要求1所述的隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，其特徵在於，所述襯底層 (300)包括至少一個泡沫。
3.根據權利要求2所述的隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，其特徵在於，所述至少一個泡沫是閉孔泡沫。
4.根據權利要求2所述的隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，其特徵在於，所述至少一個泡沫是開孔泡沫。
5.根據權利要求1所述的隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，其特徵在於，所述襯底層 (300)是密度為至少為每立方英尺3. 5磅的再粘結泡沫。
6.根據權利要求5所述的隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，其特徵在於，所述再粘合泡沫是聚亞安酯泡沫。
7.根據權利要求1所述的隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，其特徵在於，所述接觸層 (200)是固體聚合物。
8.根據權利要求7所述的隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，其特徵在於，所述接觸層 (200)是PVC，且所述接觸層的密度為至少為每立方英尺100磅。
9.根據權利要求1所述的隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，其特徵在於，所述車輛地板系統(100)的所述熱傳導性小於0. 0410瓦每米開爾文(W/(m*K))。
10.根據權利要求1所述的隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，其特徵在於，所述接觸層密度與所述襯底層密度的所述比值小於32. 5。
11.根據權利要求1所述的隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，其特徵在於，用於所述車輛地板系統(100)的所述SAE J1400聲音傳播損失分布圖包括在500Hz時至少34dB，在 IOOOHz時至少52. 5dB,在4000Hz時至少78dB以及在6300Hz時至少80dB的聲音傳播損失。
12.一種隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，所述車輛地板系統包括a)接觸層000)，所述接觸層具有接觸層厚度(210)和接觸層密度；b)襯底層(300)，所述襯底層與接觸層(200)連結，其中，所述襯底層(300)包括輕質多孔工程材料並具有襯底層厚度(310)和襯底層密度；其中(i)所述車輛地板系統(100)的熱傳導性小於0.0500瓦每米開爾文(W/(m*K))； ( )所述接觸層密度與所述襯底層密度比小於45 ；以及(iii)用於所述車輛地板系統(100)的SAE J1400聲音傳播損失分布圖包括在125Hz 時至少12dB，在250Hz時至少14dB，在4000Hz時至少70dB以及在6300Hz時至少72dB的聲音傳播損失。
13.根據權利要求12所述的隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，其特徵在於，所述襯底層(300)包括至少一個泡沫。
14.根據權利要求13所述的隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，其特徵在於，所述至少一個泡沫是閉孔泡沫。
15.根據權利要求13所述的隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，其特徵在於，所述至少一個泡沫是開孔泡沫。
16.根據權利要求12所述的隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，其特徵在於，所述襯底層(300)是密度至少為每立方英尺3. 2磅的再粘結泡沫。
17.根據權利要求16所述的隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，其特徵在於，所述再粘結泡沫是聚亞安酯泡沫。
18.根據權利要求12所述的隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，其特徵在於，所述接觸層(200)是固體聚合物。
19.根據權利要求18所述的隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，其特徵在於，所述接觸層(200)包括選自橡膠、合成橡膠、熱塑性聚烯烴纖維(TPO)以及聚氨酯的聚合物；並且所述接觸層O00)的密度至少為每立方英尺100磅。
20.根據權利要求12所述的隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，其特徵在於，所述車輛地板系統(100)的所述熱傳導性小於0. 0480瓦每米開爾文(W/(m*K))。
21.根據權利要求12所述的隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，其特徵在於，所述接觸層密度與所述襯底層密度的所述比值小於45。
22.根據權利要求12所述的隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，其特徵在於，用於所述車輛地板系統(100)的所述SAE J1400聲音傳播損失分布圖包括在500Hz時至少31dB，在 IOOOHz時至少50dB，在4000Hz時至少70dB以及在6300Hz時至少72dB的聲音傳播損失。
23.一種隔熱又隔音的車輛地板系統(100)，所述車輛地板系統包括(a)接觸層000)，所述接觸層包括選自橡膠、合成橡膠、熱塑性聚烯烴纖維(TPO)以及聚氨酯的聚合物，其中，所述接觸層(200)具有接觸層厚度(210)和接觸層密度；(b)襯底層(300)，所述襯底層與所述接觸層(200)連結，所述襯底層(300)包括輕質多孔工程材料和密度至少為每立方英尺3. 2磅的再粘結泡沫，其中，所述襯底層(300)具有襯底層厚度(310)和襯底層密度；其中(i)所述車輛地板系統(100)的熱傳導性小於0.0500瓦每米開爾文(W/(m*K))；( )所述接觸層密度與所述襯底層密度比小於45 ；(iii)用於所述車輛地板系統(100)的所述SAE J1400聲音傳播損失分布圖包括在 125Hz時至少12dB，在250Hz時至少14dB，在4000Hz時至少70dB以及在6300Hz時至少 72dB的聲音傳播損失。
全文摘要
本發明提供了一種具有改善的熱性能和聲音性能的車輛地板系統，其不會不合理地增加地板系統的厚度和重量，並且不會由於反覆經受高溫和較寬範圍的溫度波動而斷裂。結合各種不同的材料和結構方法以提供一種具有優化的熱傳導性的系統，該系統具有不同的材料密度比以滿足特定的聲音傳播損失分布圖。這些材料包括大範圍的泡沫和其它材料。
文檔編號B32B27/40GK102328701SQ2011101873
公開日2012年1月25日 申請日期2011年5月12日 優先權日2009年5月13日
發明者D·L·費謝爾, P·G·梅 申請人:Cvg管理股份有限公司