AT394231B

AT394231B - Selbsttragendes sandwichartiges schallschutzelement

Info

Publication number: AT394231B
Application number: AT248585A
Authority: AT
Original assignee: Greiner Schaumstoffwerk
Priority date: 1985-08-27
Filing date: 1985-08-27
Publication date: 1992-02-25
Also published as: ATA248585A

Description

AT 394 231 B

Die Erfindung betrifft ein selbsttragendes, sandwichartiges Schallschutzelement mit zwei in Abstand voneinander angeordneten, unterschiedlichen Deckschichten und einer dazwischen angeordneten, aus Kunststoffschaum bestehenden Kemschicht.

Es sind bereits die unterschiedlichsten Schallschutzelemente zum Einsatz im Bauwesen bei der Luftschall-, Körperschall- und Trittschalldämmung sowie bei anderen Lärmquellen wie Motoren, Kompressor und dgl. bekannt. Eine bekannte Schalldämmauskleidung - gemäß DE-OS 33 34 273 - umfaßt eine Absorptionsschicht aus offenporigen Kunststoff, auf die beidseitig je eine Deckschicht aufgebracht ist. Innerhalb der Absorptionsschicht ist eine Masseschicht mit Perforationen angeordnet. Zwischen der einen Deckschicht und der Masseschicht ist das Material der Absorptionsschicht steifer, d. h. daß diese einen niederen Elastizitätsmodul aufweist als die wenig steifere Schicht zwischen dieser Masseschicht und der anderen Deckschicht, die somit einen höheren Elastizitätsmodul aufweist. Eine derartige Schalldämmauskleidung ist zum Vermeiden von Luft- und Körperschallabstrahlungen von Blechelementen vorgesehen. Dazu wird die Schalldämmauskleidung unmittelbar auf die Schall abgebenden Oberflächen aufgelegt, wobei eine der Absorptionsschicht zugeordnete Deckschicht durch dieses Blech gebildet ist. Derartige Schalldämmauskleidungen sind jedoch nur im begrenzten Umfang einsetzbar, da damit nur die Schallabgabe von Blechelementen verringert werden kann.

Weiters ist ein Schallschutzelement bekannt - gemäß DE-OS 28 18 252 - welches eine zwischen zwei Deckschichten angeordnete biegeweiche Zwischenschicht aufweist. Die beiden Deckschichten weisen eine unterschiedliche Härte auf und die weichere Deckschicht ist bei Anordnung des Schallschutzelementes zum Dämpfen der Weiterleitung der Schalleinwirkung auf Schall weiterleitende Flächen dieser Fläche, also auf der Schall abgewandten Seite des Schallschutzelementes, angeordnet. Zur zusätzlichen Verstärkung der Schallschutzelemente können in mindestens einer Deckschicht stellenweise oder ganzflächig Einlagen eingearbeitet sein. Damit kann zwar der auf Schall weiterleitende Flächen abgestrahlte Schall reduziert werden, der Einsatz dieser Schallschutzelemente konnte jedoch nicht in allen Anwendungsfällen den benötigten Anforderungen gerecht werden.

Ein weiteres bekanntes Schallabsorptionselement - gemäß AT-PS 373 948 - ist ein Schaumstoffkörper verbundenes und diesen mindestens an Randzonen unterstützendes Gitterwerk aus Draht vorgesehen.

Das Gitterwerk dient gleichzeitig zur Befestigung des Schallabsorptionselementes, in den die über die Schaumstoffkörper vorstehenden Enden des Gitterwerkes in Profile einer Aufhängekonstruktion eingehängt werden. Dadurch konnten zwar in vorteilhafter Weise Resonanzerscheinungen der das Schallabsorptionselement halternden Tragorgane vermieden werden, die erzielten Schalldämm werte waren jedoch nicht für alle Einsatzbereiche ausreichend.

Es ist auch ein Bauelement zur Raumschallisolierung bekannt - gemäß AT-PS 373 949 -, bei der eine Schaumstoffschicht mit einer harten Platte aus Mineralfaser verbunden ist. Die Mineralfaserplatte kann darüber-hinaus auf ihrer der Schaumstoffschicht zugekehrten Seite durch eine Lage Kraftpapier abgedeckt sein. Durch die Verwendung einer harten Mineralfaserplatte konnte zwar die mechanische Festigkeit des Bauelementes erhöht werden, eine Anpassung des Bauelementes an unterschiedliche Einsatzbedingungen war aber auch hier nicht immer im gewünschten Umfang möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde ein selbsttragendes, sandwichartiges Schallschutzelement zu schaffen, welches in einfacher Weise an unterschiedliche Einsatzbedingungen angepaßt werden kann. Darüberhinaus soll die Verwendung des Schallschutzelementes, insbesondere in Kraftfahrzeugen zur Dämmung der Schallweiterleitung zwischen den Motoren und den den Schall nach außen abstrahlenden Bauelementen möglich sein.

Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Kemschicht eine in Richtung der beiden Deckschichten zunehmende Dichte aufweist und aus einem Kunststoff mit überwiegend offenen Zellen besteht. Durch die Verdichtung der Zellstruktur in den beiden Randbereichen der Kemschicht wird eine gute Verankerung der Deckschichten und ein günstiges Schwingungsverhalten des mehrschichten selbsttragenden, sandwichartigen Schallschutzelementes erreicht. Durch die unterschiedliche Schwingungscharakteristik der dichteren Randbereiche gegenüber den weniger dichten Mittelbereich der Kemschicht kommt es zu einen mehrteiligen Schwingungssystem, welches jeweils Schall mit unterschiedlichen Frequenzen dämpft und es wird eine gute Gesamtwirkung, insbesondere beim Dämpfen des von Motoren bzw. Verdichtern abgegebenen Schalles erzielt

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kemschicht in den den beiden Deckschichten zugewandten Randbereichen eine verdichtete Zellstruktur umfaßt die einen höheren Anteil an geschlossenen Zellen aufweist als die Zellstruktur in einem Mittelbereich zwischen diesen Randbereichen. Durch den höheren Anteil an geschlossenen Zellen und die verdichtete Zellstruktur wird dem Durchtritt von Luftschall ein größerer Widerstand entgegengesetzt, wodurch die Ausbreitungsgeschwindigkeit verzögert und deren Dämpfung in den anschließend weniger dichten aber weicheren Bereichen der Kemschicht erleichtert wird.

Nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Raumgewicht der Randbereiche der Kemschicht etwa doppelt so hoch ist wie das Raumgewicht des Mittelbereiches derselben, da dadurch ein günstiges Dämmverhalten, vor allem bei der Schalldämmung von Betriebsgeräuschen bei Kraftfahrzeugen erreicht wird.

Weiters ist es aber auch möglich, daß der Mittelbereich aus einem Weichschaumstoff, insbesondere mit einem Raumgewicht von ca. 10 kg/m^ gebildet ist, da dadurch eine hohe elastische Flexibilität der Kemschicht erzielt -2- «

AT 394 231B und somit auch weniger energiereiche Schallschwingungen einwandfrei absorbiert werden können.

Von Vorteil ist es weiters, wenn der Weichschaumstoff durch aus einem, insbesondere MDI-getriebenen bzw. vernetzten Polyäther oder Polyester-Kunststoffschaum besteht und vorzugsweise die Kemschicht durch einen Teil eines Weichschaumstoffblockes gebildet ist, da dadurch eine exakte offenzellige Struktur mit geringem Raum-S gewicht erreichbar ist und eine gleichbleibend hohe Kontinuität der Zellstruktur über die Dicke der Kemschicht erzielt wird.

Weiters ist es auch möglich, daß die aus Mittel- und Randbereichen bestehende Kemschicht einstückig ausgebildet ist, wodurch die Anzahl der Einzelteile zur Herstellung der «findungsgemäßen Schallschutzelemente mit Vorteil verringert werden kann. 10 Es ist aber auch möglich, daß die Deckschicht feuchtigkeitsabweisend, insbesondere als eine Polyäthylen-Folie ausgebildet ist und die offenen Zellen des Randbereiches der Kemschicht über Öffnungen in der Deckschicht bzw. der Kleberschicht oder der Polyäthylen-Folie mit der Umgebungsluft verbunden sind, wodurch die Kapillarwirkung der Kemschicht mit offenen Zellen hintengehalten wird, in diese Kemschicht eingedrungene Feuchtigkeit jedoch als Wasserdampf aus dieser Kemschicht austreten kann. 15 Andererseits ist es aber auch möglich, daß der feuchtigkeitsäbweisenden Deckschicht bzw. der Polyäthylen-Folie auf der von der Kemschicht abgewendeten Seite eine Fasermatte mit gegen hohe Temperaturen beständigen Fasern vorgeordnet ist, die über die Fläche verteilt Öffnungen aufweist und insbesondere netzartig ausgebildet ist, wodurch die Schallschutzelemente auch in der Nähe von Schallerzeugem die höhere Temperaturen abgeben angeordnet werden können und überdies gegen mechanische Beschädigung der Schallschutzelemente ein besserer 20 Schutz besteht. Durch die Versteifung des dieser Fasermatte zugeordneten Randbereiches wird bereits beim Durchdringen dieses Teiles des Schallschutzelementes ein Großteil des auftreffenden Schalls absorbiert und es wird sichergestellt, daß auch durch die Zugänglichkeit bzw. Luftdurchlässigkeit dieser Fasermatte die Luft ungehindert in das Schallschutzelement zur Schalldämmung gelangen kann.

Von Vorteil ist es dabei, wenn die Fasern oder Fäden durch Glasfasern und bzw. oder Kohlefasem und bzw. 25 oder Metallfasem gebildet sind, da derartige Faser- bzw. Fadenmatten eine hohe mechanische und auch thermische

Beanspruchung erlauben und auch gegen den Einfluß von Ölen und Fetten resistent sind.

Nach einer anderen Ausführungsvariante ist vorgesehen, daß auf der von der Fasermatte abgewendeten Oberfläche der anderen Deckschicht eine Matte aus wasserabweisenden Faservlies und bzw. oder aus Schaumstoff, z. B. einen offenzeiligen Weichschaum angeordnet ist, deren Dicke einen Brachteil der Dicke der Kemschicht 30 beträgt, wodurch jene die offenzellige Struktur durchdrungenen Schallwellen des gegen die zu schützende Fläche vordringenden Schalles vor dem Auftreffen auf diese Fläche noch zusätzlich gedämpft werden.

Vorteilhaft ist es weiters, wenn die einzelnen Bereiche der Kemschicht untereinander und bzw. oder die Deckschicht mit der Kemschicht und bzw. oder die Deckschicht mit der diesen vorgeordneten Matte und bzw. oder Fasermatte über eine Kleberschicht, insbesondere mit dem Zellgerüst der Kemschicht verbunden sind und die 35 Kleberschicht luftdurchlässig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Kleberschicht die Deckschicht bildet, da dadurch die Absorptionsfähigkeit der Kemschicht durch die zwischen den einzelnen Schichten des sandwichartigen Schallschutzelementes vorhandenen Kleberschichten nicht behindert wird, wobei bei einer Verbindung der Schichten nur mit dem Zellgerüst der Zutritt zu den offenen Zellen in der Kemschicht zusätzlich erleichtert wird.

Von Vorteil ist es auch, wenn die Kleberschicht durch die als Schmelzfolie ausgebildete Polyäthylen-Folie 40 gebildet ist, da dadurch der Verbindungsvorgang der einzelnen Schichten durch den Wegfall des Kleberauftrages vereinfacht wird.

Es ist aber auch möglich, daß in der Kemschicht und bzw. oder im Bereich zwischen der Kemschicht und der Fasermatte oder der Matte ein elastisch verformbarer Tragkörper angeordnet ist, der in Richtung der Deckschichten luft- und bzw. oder schalldurchlässig ausgebildet ist. Derartig ausgebildete Schallschutzelemente können 45 einfach an komplizierte Raumformen, wie beispielsweise an die Innenform von Motorhauben oder dgl. angepaßt und über den die Formgebung ermöglichenden Tragkörper an solchen Teilen befestigt werden.

Weiters ist es auch möglich, daß die Kemschicht zweiteilig ist und aus je einer Platte besteht, zwischen welchen der elastisch verformbare Tragkörper angeordnet, insbesondere eingeklebt ist, da damit auch bei Anordnung des Tragkörpers innerhalb der Kemschicht diese aus zwei Platten gebildet werden kann, die jeweils aus einem Teil 50 eines Weichschaumblockes bestehen.

Nach einer anderen Ausführungsvariante wird vorgesehen, daß der Tragkörper und bzw. oder die Kleberschicht und bzw. oder die Deckschicht und bzw. oder die Fasermatte und bzw. oder die Matte wasserdampfdurchlässig ausgebildet sind. Damit werden Verschlechterungen im Wirkungsgrad des Schallschutzelementes durch Feuchtigkeit vermieden. 55 Erfindungsgemäß ist es auch möglich, daß die Fasermatte einer Schallquelle und die auf der gegenüberliegenden Oberseite angeordnete Matte dem zu schützenden Bauteil zugeordnet ist, wobei das Schallschutzelement zwischen der Schallquelle und einem diesen umgebenden Gehäuse, z. B. einer Motorhaube angeordnet und über den Tragkörper mit dieser verbunden ist, wodurch ohne zusätzliche Mittel eine schallisolierte Befestigung der Schallschutzelemente auf zu schützenden Flächen, wie beispielsweise Blechteilen einer Motorhaube oder dgl. 60 möglich ist.

Vorteilhaft ist es aber auch, wenn eine Dicke des Mittelbereiches im Verhältnis zur Dicke der beiden Randbereiche der Kemschicht unterschiedlich vorzugsweise jedoch dreimal so groß ist wie die der Randbereiche, da durch -3-

AT 394 231 B die Dicke der verschiedenen Bereiche der Kemschicht eine Anpassung an die Dämpfung unterschiedlicher Frequenzen von Schallwellen möglich ist.

Andererseits ist es aber auch möglich, daß das Raumgewicht des Kunststoffschaumes der Kernschicht im Mittelbereich und den Randbereichen unterschiedlich ist, vorzugsweise jedoch der Randbereich ein doppelt so hohes Raumgewicht aufweist wie der Mittelbereich, wodurch zusätzlich die Dämpfungscharakteristik des Schallschutzelementes hinsichtlich der dämpfenden Frequenzen angepaßt und gleichzeitig in einfacher Weise ein Schutz des sehr weichen Mittelbereiches vor mechanischen Beschädigungen erreicht wird.

Nach einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Anzahl der offenen Zellen im Mittelbereich und im Randbereich der Kemschicht unterschiedlich ist und insbesondere vom Randbereich in Richtung des Mittelbereiches zunimmt, wodurch labyrinthartige Gänge entstehen, in welchen die Schallenergie abgebaut wird.

Die Erfindung umfaßt aber auch ein Verfahren zur Herstellung von derartigen Schallschutzelementen bei dem eine aus Kunststoff bestehende Kemschicht mit unterschiedlichen Deckschichten kraftschlüssig verbunden wird.

Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaumblock aus Weichschaumstoff geschäumt und in Platten aufgeteilt wird, worauf den voneinander abgewendeten Oberflächen einer oder zweier unmittelbar benachbarter Platten, insbesondere gleichzeitig Wärme zugeführt und diese mit einer in Richtung der Mittelschicht gerichteten Druckkraft beaufschlagt werden und die Randbereiche der Platte plastisch verformt werden. Durch die Wärme- und Druckbehandlung der Schaumstoffplatten ist es möglich unterschiedliche Dichten und Zellstrukturen in einem einstückigen Element zu erzielen.

Gemäß einer anderen Verfahrensvariante ist vorgesehen, daß von der Wärmezufuhr zwischen den einander zugewandten Oberflächen zweier Platten eine Kleberschicht bzw. eine Klebefolie und gegebenenfalls ein Tragkörper, insbesondere ein Drahtgitter oder dgl. eingebracht wird. Durch das gleichzeitige Aufbringen der Deckschichten während dieser Wärmebehandlung kann ein zusätzlicher Klebevorgang zum Befestigen derselben auf den Oberflächen der Randbereiche der Kemschicht eingespart werden.

Vorteilhaft ist es aber auch wenn durch die Wärmeeinwirkung gleichzeitig Deckschichten auf die voneinander abgewendeten Oberflächen der Kemschicht aufgebracht und mit diesen kraftschlüssig verbunden werden, wobei eine Deckschicht durch eine Fasermatte und die andere Deckschicht durch eine Matte gebildet ist.

Weiters ist es auch möglich, daß die Kemschicht und der Tragkörper während der Wärme- und Krafteinwirkung räumlich verformt wird, da dadurch der Aufwand für die Herstellung der Kemschichten verringert und überdies ein gleichmäßigeres Zellgefüge über die gesamte Dicke der Platte sichergestellt werden kann als bei Einzelherstellung der Platten.

Von Vorteil ist es aber auch, wenn vor dem Erwärmen und Verdichten der Randbereiche der Platte auf die Oberflächen heißsiegelbare Kunststoff-Folien aufgelegt und durch die Wärme- und Krafteinwirkung mit den Randbereichen der Kemschicht verbunden werden, da durch die Wärmeeinwirkung beim Verdichten der Randbereiche gleichzeitig das Aufschmelzen bzw. Befestigen der feuchtigkeitsabdichtenden Kunststoffolien erzielt wird.

Es ist aber auch möglich, daß die Höhe und Dauer der Krafteinwirkung sowie die Höhe und Dauer der Temperatureinwirkung in Abhängigkeit von den gewünschten Dämpfungsverhalten der Platte veränderbar insbesondere in beiden Randbereichen gleich ist. Über die Steuerung der Verfahrenskriterien wie die Höhe und Dauer der Krafteinwirkung bzw. Temperatureinwirkung kann der Anteil der geschlossenen Zellen in den Randbereichen sowie die Dichte und das Raumgewicht an die gewünschten Dämpfungscharakteristiken angepaßt werden.

Schließlich ist es von Vorteil, wenn die der einen Deckschicht zugeordnete Fasermatte und die der anderen Deckschicht zugeordnete Matte gleichzeitig aufgebracht und mit den voneinander abgewendeten Oberflächen der Deckschichten kraftschlüssig verbunden werden, da dadurch ein Schüsseln der Platten sowie der Aufbau von inneren Spannungen vermieden wird.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert

Es zeigen:

Fig. 1 ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Schallschutzelement in schaubildlicher, vereinfachter, schematischer Darstellung;

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Randbereich einer Kemschicht eines erfindungsgemäßen Schallschutzelementes, aus der die Verbindungsstellen mit einer schematisch angedeuteten als Deckschicht dienenden Folie sowie die Bereiche des Kleberauftrags auf der Zellstruktur ersichtlich sind;

Fig. 3 eine Stimansicht eines Motorraums mit auf der Innenseite des Motorraums angebrachten, erfindungsgemäßen Schallschutzelementen sowie die Befestigungsanordnungen dieser Schallschutzelemente auf der Motorhaube.

In Fig. 1 ist ein selbsttragendes sandwichartiges Schallschutzelement (1) dargestellt. Dieses Schallschutzelement (1) umfaßt zwei Deckschichten (2), (3) und eine Kemschicht (4).

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die Kernschicht (4) aus zwei Platten (5), (6), aus einem Weichschaumstoff, der wie schematisch angedeutet, in einem Mittelbereich (7) der Kemschicht (4) eine geringere Dichte aufweist als in Randbereichen (8), (9) der Kemschicht (4). Im Mittelbereich (7) der Kemschicht (4) ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen den einander zugewandten Oberflächen der beiden Platten (5) und (6) ein Tragkörper (10), z. B. ein Drahtgitter oder ein Drahtnetz oder dgl. angeordnet. Der Tragkörper (10) ist bevorzugt elastisch und kann durch Druckeinwirkung zu beliebigen Raumformen bleibend verformt -4-

AT 394 231 B werden.

Zur Verbindung der beiden Platten (5), (6) und des Tragkörpers (10) ist eine Kleberschicht (11) vorgesehen, die beispielsweise auch durch eine Schmelzfolie, beispielsweise eine Polyäthylen-Folie oder dgl. gebildet sein kann.

In den Randbereichen (8), (9) ist ebenfalls über eine Kleberschicht (12), (13) eine Fasermatte (14) bzw. eine Matte (15), die die Deckschichten (2), (3) bilden, mit den Platten (5), (6) verbunden.

Die Kleberschicht (12), (13) kann wiederum durch Schmelzfolien, wie beispielsweise eine Polyäthylen-Folie oder dgl., gebildet sein. Bei Verwendung von Polyäthylen-Folien als Kleberschichten sind diese bevorzugt mit über die Fläche verteilten Öffnungen versehen, sodaß ein Luftdurchtritt zwischen den Platten (5), (6) bzw. diesen Platten (5), (6) und der Fasermatte (14) bzw. der Matte (15) gewährleistet ist. Durch die Anordnung der Öffnungen (16) kann die Luft in den Zellen der Platten pulsieren, sodaß die Luftschallschwingungen durch die labyrinthförmigen Gänge in der offenen Zellstruktur der Kemschicht (4) bzw. der diese bildenden Platten (5), (6) gedämpft werden. Überdies wird durch diese Öffnungen (16) sichergestellt, daß eventuell in das Schallschutzelement (1) eingedrungene Feuchtigkeit in gasförmigen Zustand austreten kann, wobei aber bei entsprechender Wahl der Größe und der Anzahl der auf einer Flächeneinheit angeordneten Öffnungen (16) ein Eindringen von Wasser in flüssiger Form möglichst vermieden werden kann.

Zur Befestigung des Schallschutzelementes (1) sind am Tragkörper (10) Halter (17) befestigt, die mit Verbindungsmitteln (18) Zusammenwirken, um die Schallschutzelemente (1) auf einem Bauteil (19), der von Schalleinwirkungen einer Schallquelle (20) geschützt werden soll, zu befestigen. Die Verbindungsmittel (18) können beispielsweise durch am Bauteil (19) befestigte Stehbolzen oder Schrauben oder dgl. gebildet sein.

Fasern bzw. Fäden (21) der Fasermatte (14) können je nach Einsatzzweck des Schalldämmelementes vor allem im Bereich von höheren Temperaturen abgebenden Schallquellen, wie Motoren, Verdichtern oder dgl., aus hoch Temperatur beständigen Glasfasern, Metallfasem oder Kohlefasem oder dgl. gebildet sein. Durch eine derartige Ausbildung der Fasermatte werden die Kleberschicht (12) sowie der Randbereich (8) vor der Einwirkung von zu hohen Temperaturen geschützt.

Die dem Bauteil (19) zugeordnete Matte (15) - welche auf der von der Schallquelle (20) abgewendeten Seite des Schallschutzelementes angeordnet ist - wird beispielsweise durch ein Faservlies oder durch eine Weichschaumstoffmatte gebildet. Die Deckschicht (2) bzw. Fasermatte (14) bzw. die Deckschicht (3) bzw. Matte (15) weisen eine Dicke (22) bzw. (23) auf, die einen Bruchteil einer Dicke (24) der Kemschicht (4) beträgt Die Matte (15) kann dabei durch ein wasserabweisendes Faservlies oder durch eine Schaumstoffmatte aus einem Weichschaumstoff mit überwiegend offenen Zellen gebildet sein.

Wie durch die schematische Darstellung des Mittelbereiches (7) und der Randbereiche (8) angedeutet, weist die Kemschicht (4) eine in Richtung der beiden Deckschichten (2), (3) zunehmende Dichte auf. Während die Mittelschicht bevorzugt ein Raumgewicht von 10 kg/m^ aufweist beträgt das Raumgewicht des Weichschaum-Stoffes in den Randbereichen (8), (9) ca. 18 bis 20 kg/m . Dadurch werden unterschiedliche Schalldurchgangswerte über die Dicke der Kemschicht (4) erzielt, sodaß etwa gleich gute Schalldämmwerte für unterschiedliche Frequenzen mit einem Schallschutzelement (1) erzielt werden. Darüberhinaus wird durch das höhere Raumgewicht in den Randbereichen (8), (9) eine höhere Festigkeit und Stabilität der Kemschicht (4) in den Randbereichen (8) und (9) erzielt Damit werden günstige Voraussetzungen für die Befestigung der Deckschichten (2), (3) auf der Kemschicht erzielt. Durch die höhere Festigkeit der Randbereiche (8), (9) kann das Schallschutzelement ohne zusätzliche Maßnahmen nur durch Verbindung mit den Deckschichten selbsttragend ausgebildet werden. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das unterschiedliche Raumgewicht der Randbereiche (8), (9) gegenüber den Mittelbereich (7) der Kemschicht (4) dadurch hergestellt wird, daß Platten gleicher Dichte durch Einwirkung von Druck und Temperatur in den Randbereichen verdichtet werden. Dabei kommt es durch das Zusammenbrechen der offenzelligen Zellstruktur aufgrund der Temperatureinwirkung in diesen verdichteten Bereichen zu einer höheren Anzahl von geschlossenen Zellen als im Mittelbereich (7). Durch eine entsprechende Veränderung der Dicke des Randbeieiches (8), (9) bzw. des Raumgewichtes im Verhältnis zu dem Raumgewicht des Mittelbereiches (7) kann eine Anpassung des Schallschutzelementes an unterschiedliche Schallquellen bzw. unterschiedliche Frequenzen der von derartigen Schallquellen abgegebenen Schallwellen abgestellt werden. Bevorzugt werden dafür für die Kemschicht Platten verwendet, die aus einem Weichschaumstoffblock herausgeschnitten sind. Bei den zur Herstellung der Platten verwendeten Weichschaumstoffen kann es sich um einen insbesondere MDI-getriebenen bzw. vernetzten Polyäther- oder Polyester-Kunststoffschaum handeln. Der Vorteil der Verwendung von Platten, die aus einem Kunststoffschaumblock herausgeschnitten werden, liegt darin, daß die Dichte und die Zellstruktur möglichst einheitlich ist

Es ist dabei im Rahmen der Erfindung unerheblich, ob die Kemschicht (4) aus einer einzigen Platte oder aus zwei Platten (5) und (6), wie in Fig. 1 dargestellt oder aus mehreren Platten unterschiedlicher Dichte oder Zellstruktur, z. B. einer Platte für die Mittelschicht (7) und je eine Platte für die Randschichten (8), (9) gebildet ist.

Zur Herstellung eines derartigen Schallschutzelementes (1), wie es in Fig. 1 dargestellt ist, kann nun nach folgenden Verfahren vorgegangen weiden:

Es werden Platten aus einem Weichschaumstoff mit im wesentlichen über die gesamte Dicke gleichbleibender -5-

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Dichte hergestellt, in welche z. B. ein aus Drahtgeflecht oder Drahtgitter bestehender Tragkörper (10) eingeschäumt ist. Alternativ ist es jedoch auch möglich, daß aus einem Kunststoffschaumblock aus Weichschaum herausgeschnittene Platten (5), (6) verwendet werden, zwischen welchen eine Kleberschicht (11) und der Tragkörper (10) angeordnet werden. Gleichzeitig wird in eine beheizte Presse zur Herstellung des Schallschutzelementes (1) unter Zwischenlage einer Kleberschicht (12) bzw. (13) die Deckschicht (2) und (3) eingelegt.

Daran anschließend wird die Presse im Bereich der Deckschichten (2), (3) auf eine Temperatur von ca. 100 bis 150 °C erwärmt und auf das in die Form eingelegte Schallschutzelement (1) eine entsprechende Flächenlast aufgebracht Durch die über die Fläche verteilte Last unter gleichzeitiger Temperatureinwirkung bricht in den Randbereichen (8), (9) die Zellstruktur zusammen und es kommt zu einer Verringerung der Dicke der Kem-schicht (4) aufgrund dieses Verdichtungsvorganges. Durch das Zusammenbrechen aufgrund der gleichzeitigen Einwirkung von Druck und Temperatur entsteht in den Randbereichen (8), (9) auch eine höhere Dichte und ein höheres Raumgewicht des Schaumstoffes. Durch geeignete Wahl der Temperatur und der Druckbelastung kann die Dicke der Randbereiche bzw. die Veränderung der Dichte und des Raumgewichtes einfach an unterschiedliche Einsatzfälle angepaßt werden.

Der für die Kleberschicht (11), (12) und (13) verwendete Kleber ist bevorzugt wasserabweisend jedoch luftdurchlässig, sodaß die Luft ungehindert in die dahinter liegenden Bereiche der Platten (5), (6) bzw. der Kem-schicht (4) eintreten kann.

Es ist aber auch möglich zur Feuchtigkeitsisolierung und zur Verklebung der einzelnen Schichten des sandwichartigen Schallschutzelementes (1) anstelle der Kleberschichten Schmelzfolien, beispielsweise Polyäthylen-Folien zu verwenden. Bei Erhitzung des Schallschutzelementes (1) schmilzt diese Folie und wirkt als wasserabweisende Schutzschicht und zugleich als Kleber zur Verbindung der einzelnen Schichten des Schallschutzelementes (1).

Durch die Verwendung offenporiger Schaumstoffe mit hoch elastischen Eigenschaften im Bereich der Kemschicht (4) und im Bereich der Deckschicht (3) kann das erfindungsgemäße Schallschutzelement (1) direkt an einem vor dem auftreffenden Schall zu schützenden Bauteil (19) montiert werden.

Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Verbindung zwischen den Verbindungsmitteln und dem Halter (17) am Tragkörper (10) über elastische Zwischenelemente erfolgt, sodaß eine Schwingungs- und somit Schallübertragung vom Schallschutzelement auf den Bauteil (19) zuverlässig vermieden ist.

In Fig. 2 ist ein Teil der Kemschicht (4) dargestellt. Wie ersichtlich, setzt sich diese Kemschicht aus geschlossenen Zellen (25) und den untereinander verbundenen offenen Zellen (26), die durch die Netzstruktur gebildet sind, zusammen.

Um nun einen Luftdurchgang durch die Kleberschicht zwischen der Deckschicht (3) und der Kemschicht (4) zu ermöglichen, wird ein Kleber (27) verwendet, der eine Konsistenz aufweist, die ein Überspannen von größeren Hohlräumen nicht ermöglicht, sodaß sich der Kleber (27) nur an der Netzstruktur der offenen Zellen (26) bzw. an den geschlossenen Zellen (25) anlegt. Dadurch wird sichergestellt, daß in der Verbindungsfläche zwischen der Deckschicht (3) und der Kemschicht (4) Luftdurchlässe verbleiben, durch die die Luft in die Kemschicht (4) eintreten bzw. von dieser austreten kann.

In Fig. 3 ist die Anordnung von erfindungsgemäßen Schallschutzelementen (1) auf der Innenseite einer Motorhaube (28), die aus Haubenteilen (29) und (30), die beispielsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen, zusammengesetzt ist. Innerhalb der Motorhaube (28) ist beispielsweise ein Dieselmotor (31) angeordnet, der Luft- und Körperschall, die symbolisch durch Pfeile (32) und (33) angedeutet sind, nach allen Richtungen abgibt. Die Schallschutzelemente (1) sind über die Tragkörper (10) und Verbindungsmittel (18) mit den Haubenteilen (29) und (30) verbunden.

Wie aus der Darstellung in Fig. 3 noch ersichtlich, ist es durch die Verformbarkeit der einzelnen Platten bzw. Elemente des erfindungsgemäßen Schallschutzelementes möglich, dieses an beliebige räumliche Verformungen der Haubenteile (29) bzw. (30) - wie insbesondere bei den dem Haubenteil (29) zugeordneten Schallschutzelement (1) gezeigt - anzupassen.

Selbstverständlich können erfindungsgemäß anstelle der MDI-getriebenen Kunststoffschäume auch TTI-getrie-bene Kunststoffschäume verwendet werden.

Auch die Wahl der Raumgewichte des Kunststoffschaumes in den Rand- bzw. den Mittelbereichen kann entsprechend variiert werden, um beispielsweise für energiereichere Energieschwingungen ein besseres Dämpfungsverhalten zu erzielen.

Weiters ist es auch möglich, für die Matte (14) ein Baumwollfaservlies oder ein Vlies aus synthetischen Fasern zu verwenden. Wird für die Kleberschicht ein Kleber verwendet, so ist darauf zu achten, daß dieser seine Klebewirkung auch nach einer Erwärmung auf ca. 150 °C noch beibehält bzw. in diesem Temperaturbereich verflüssigt, um beispielsweise während der Temperatur- und Druckbelastung des Schallschutzelementes gleichzeitig die Verklebung der einzelnen Platten bzw. Schichten vornehmen zu können und sicher zu stellen, daß eine dauerhafte Klebeverbindung im Sandwich erhalten wird. Für die Druck- und Temperaturbeaufschlagung des Schallschutzelementes während der Herstellung bzw. Verformung können die aus dem Stand der Technik bekannten beheizten Preßvomchtungen verwendet werden. -6-

Claims

AT 394 231 B PATENTANSPRÜCHE 1. Selbsttragendes, sandwichartiges Schallschatzelement mit zwei in Abstand voneinander angeordneten, unterschiedlichen Deckschichten und einer dazwischen angeordneten, aus Kunststoffschaum bestehenden Kemschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kemschicht (4) eine in Richtung der beiden Deckschichten (2, 3) zunehmende Dichte auf weist und aus einem Kunststoff mit überwiegend offenen Zellen (26) besteht
2. Schallschutzelement nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschicht (4) in den den beiden Deckschichten (2,3) zugewandten Randbereichen (8,9) eine verdichtete Zellstruktur umfaßt, die einen höheren Anteil an geschlossenen Zellen (25) aufweist, als die Zellstruktur in einem Mittelbereich (7) zwischen diesen Randbereichen (8,9).
3. Schallschutzelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Raumgewicht der Randbereiche (8,9) der Kemschicht (4) etwa doppelt so hoch ist wie das Raumgewicht des Mittelbereiches (7) derselben.
4. Schallschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelbereich (7) aus einem Weichschaumstoff, insbesondere mit einem Raumgewicht von ca. 10 kg/m^ gebildet ist.
5. Schallschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichschaumstoff durch aus einem, insbesondere MDI-getriebenen bzw. vernetzten Polyäther oder Polyester-Kunststoffschaum besteht und vorzugsweise die Kemschicht (4) durch einen Teil eines Weichschaumstoffblockes gebildet ist
6. Schallschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Mittel- und Randbereichen (7; 8,9) bestehende Kemschicht (4) einstückig ausgebildet ist
7. Schallschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (2, 3) feuchtigkeitsabweisend, insbesondere als eine Polyäthylen-Folie ausgebildet ist und die offenen Zellen (26) des Randbereiches (8,9) der Kemschicht (4) über Öffnungen in der Deckschicht (2,3) bzw. der Kleberschicht (12.13) oder der Polyäthylen-Folie mit der Umgebungsluft verbunden sind.
8. Schallschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der feuchtigkeitsabweisenden Deckschicht (2,3) bzw. der Polyäthylen-Folie auf der von der Kemschicht (4) abgewendeten Seite eine Fasermatte (14) mit gegen hohe Temperaturen beständigen Fasern oder Fäden (21) vorgeordnet ist, die über die Fläche verteilt Öffnungen (16) aufweist und insbesondere netzartig ausgebildet ist.
9. Schallschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern oder Fäden (21) durch Glasfasern und bzw. oder Kohlefasem und bzw. oder Metallfasem gebildet sind.
10. Schallschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der von der Fasermatte (14) abgewendeten Oberfläche der anderen Deckschicht (3) eine Matte (15) aus wasserabweisenden Faservlies und bzw. oder aus Schaumstoff, z. B. einen offenzelligen Weichschaum angeordnet ist, deren Dicke (22, 23) einen Bruchteil der Dicke (24) der Kemschicht (4) beträgt.
11. Schallschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bereiche der Kemschicht (4) untereinander und bzw. oder die Deckschicht (2,3) mit der Kemschicht (4) und bzw. oder die Deckschicht (2,3) mit der diesen vorgeordneten Matte (15) und bzw. oder Fasermatte (14) über eine Kleberschicht (11,12,13), insbesondere mit dem Zellgerüst der Kemschicht (4) verbunden sind und die Kleberschicht (11,12, 13) luftdurchlässig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Kleberschicht (12, 13) die Deckschicht (2, 3) bildet.
12. Schallschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleberschicht (11.12.13) durch die als Schmelzfolie ausgebildete Polyäthylen-Folie gebildet ist.
13. Schallschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kemschicht (4) und bzw. oder im Bereich zwischen der Kemschicht (4) und der Fasermatte (14) oder der Matte (15) ein elastisch verformbarer Tragkörper (10) angeordnet ist, der in Richtung der Deckschichten (2,3) luft- und bzw. oder schalldurchlässig ausgebildet ist. -7- AT 394 231 B
14. Schallschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kemschicht (4) zweiteilig ist und aus je einer Platte (5,6) besteht, zwischen welchen der elastisch verformbare Tragkörper (10) angeordnet, insbesondere eingeklebt ist.
15. Schallschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (10) und bzw. oder die Kleberschicht (11,12,13) und bzw. oder die Deckschicht (2, 3) und bzw. oder die Fasermatte (14) und bzw. oder die Matte (15) wasserdampfdurchlässig ausgebildet sind.
16. Schallschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermatte (14) einer Schallquelle (20) und die auf der gegenüberliegenden Oberseite angeordnete Matte dem zu schützenden Bauteil (19) zugeordnet ist, wobei das Schallschutzelement (1) zwischen der Schallquelle (20) und einem diesen umgebenden Gehäuse, z. B. einer Motorhaube (28) angeordnet und über den Tragkörper (10) mit dieser verbunden ist.
17. Schallschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dicke des Mittelbereiches (7) im Verhältnis zur Dicke der beiden Randbereiche (8,9) der Kemschicht (4) unterschiedlich vorzugsweise jedoch dreimal so groß ist wie die der Randbereiche (8,9).
18. Schallschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Raumgewicht des Kunststoffschaumes der Kemschicht (4) im Mittelbereich (7) und den Randbereichen (8, 9) unterschiedlich ist, vorzugsweise jedoch der Randbereich (8,9) ein doppelt so hohes Raumgewicht aufweist wie der Mittelbereich (7).
19. Schallschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der offenen Zellen (26) im Mittelbereich (7) und im Randbereich (8, 9) der Kemschicht (4) unterschiedlich ist und insbesondere vom Randbereich (8,9) in Richtung des Mittelbereiches (7) zunimmt.
20. Verfahren zur Herstellung eines Schallschutzelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei dem eine aus Kunststoff bestehende Kemschicht mit unterschiedlichen Deckschichten kraftschlüssig verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaumblock aus Weichschaumstoff geschäumt und in Platten aufgeteilt wird, worauf den voneinander abgewendeten Oberflächen einer oder zweier unmittelbar benachbarter Platten, insbesondere gleichzeitig Wärme zugeführt und diese mit einer in Richtung der Mittelschicht gerichteten Druckkraft beaufschlagt werden und die Randbereiche der Platte plastisch verformt werden.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß von der Wärmezufuhr zwischen den einander zugewandten Oberflächen zweier Platten eine Kleberschicht bzw. eine Klebefolie und gegebenenfalls ein Tragkörper, insbesondere ein Drahtgitter oder dgl. eingebracht wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Wärmeeinwirkung gleichzeitig Deckschichten auf die voneinander abgewendeten Oberflächen der Kemschicht aufgebracht und mit diesen kraftschlüssig verbunden werden, wobei eine Deckschicht durch eine Fasermatte und die andere Deckschicht durch eine Matte gebildet ist.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kemschicht und der Tragkörper während der Wärme- und Krafiteinwirkung räumlich verformt werden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Erwärmen und Verdichten der Randbereiche der Platte auf die Oberflächen heißsiegelbare Kunststoff-Folien aufgelegt und durch die Wärme- und Krafteinwirkung mit den Randbereichen der Kemschicht verbunden werden.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe und Dauer der Krafteinwirkung sowie die Höhe und Dauer der Temperatureinwirkung in Abhängigkeit von dem gewünschten Dämpfungsverhalten der Platte veränderbar insbesondere in beiden Randbereichen gleich ist.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die der einen Deckschicht zugeordnete Fasermatte und die der anderen Deckschicht zugeordnete Matte gleichzeitig aufgebracht und mit den voneinander abgewendeten Oberflächen der Deckschichten krafischlüssig verbunden werden. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -8-