CZ20033463A3

CZ20033463A3 - Způsob nanášení povrchové vrstvy z akusticky účinných pěnových materiálů, pěnový materiál a jeho použití

Info

Publication number: CZ20033463A3
Application number: CZ20033463A
Authority: CZ
Inventors: Stefan Janzen
Original assignee: Hp-Chemie Pelzer Research And Development Ltd.
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2004-07-14
Also published as: EP1409241A2; DE50207944D1; AU2002345064A1; DE10129858A1; JP2004533321A; US20040265567A1; WO2003000488A2; ES2266523T3; WO2003000488A3; EP1409241B1; PL368038A1; ATE337169T1

Description

Vynález se týká způsobu nanášení povrchové vrstvy z akusticky účinných pěnových materiálů, pěnového materiálu upraveného nanášením povrchové vrstvy, získaného způsobem podle vynálezu a použití pěnového materiálu podle vynálezu.

Dosavadní stav techniky

Povrchy akusticky účinných materiálů (tlumicí materiály nebo izolační materiály) k výrobě izolací, například v automobilové i stavební oblasti, zejména pěnových materiálů a vláknovin, musí být často z různých důvodů (stabilita, ochrana, optické důvody a podobně) zakrývány. K tomuto účelu se podle dosavadního stavu techniky používají například porézní textilní plošné formace jako krycí rouna nebo tkaniny.

Spis DE 197 34 532 AI se týká tlumicího elementu v kompozitním provedení a způsobu jeho výroby. Popisován je tlumicí element v kompozitním provedení s vrstvou laminované minerální vlny, kde průběh vláken je kolmý vůči směru hlavních os elementů, a způsob jeho výroby, přičemž úkolem je vytvořit způsob výroby tlumicího elementu a samotný tlumicí element, který kromě mnohostranné použitelnosti vykazuje rozsáhlé statické předpoklady, jako pevnost, velkou tvarovou stabilitu, dobré izolační vlastnosti proti zvuku i zvýšenou odolnost proti tepelným zatížením a zátěži podmíněné počasím. Úkol je vyřešen tlumicím elementem, jehož

• · laminovaná vrstva nebo vrstvy, vytvořené s kolmou orientací vůči průběhu vláken, je spojena s vrstvami stejného materiálu s odlišným průběhem vláken nebo s jinak strukturovaným materiálem, přičemž uspořádání vrstev elementu se v tomto elementu jednou nebo vícekrát opakuje. Způsob se vyznačuje tím, že přiváděná vláknovina se ve více vrstvách zavádí do zásobovacího dopravního zařízení, je vedena do vrcholu a oddělené laminy k sobě svedených struktur vrstev tvoří skupiny lamin na způsob můstku, s ohledem na množství a materiálové složení vrstev.

Spis DE 197 34 943 AI se týká způsobu výroby krycího elementu s tlumicími vlastnostmi a s profilovaným povrchem, jehož základní těleso, sestávající z vláknitého materiálu, zejména z minerální vlny má průběh vláken orientovaný kolmo k povrchu a jedno nebo vícevrstvou strukturu.

Úkolem je přitom vyrobit s vysokou produktivitou krycí a tlumicí element, který vykazuje vysokou užitnou hodnotu, jako je tvarová stabilita, tuhost v ohybu při vynikajících tlumicích vlastnostech. Úkol je vyřešen tím, že profil povrchu krycího a tlumicího elementu se za sucha vytlačuje pomocí tlaku orientovaného kolmo k vláknům probíhajícím svisle k profilovanému povrchu, bez vlastního přídavku tvarových stabilizátorů a kapalin, přičemž vlákna a oblasti vláken vystavené tlaku razícího nástroje v konkávně vyražených oblastech profilu jsou na povrchu zlomeny a/nebo nevratně deformovány.

Spis DE 36 29 222 AI se týká způsobu výroby potahovaného dílu a poté samotného potahovaného dílu připraveného tímto způsobem. Popisuje zejména způsob výroby, u kterého se vláknitý materiál v jedné nebo více vrstvách potahuje pojivém přednostně z modifikované polyesterové pryskyřice nebo podobně, z jedné strany • 4 • ·

4 se na něj pokládá deska z pěnového materiálu, pokrývá se netkanou textilií a lisuje ve vrstvícím lisu, přičemž jako vláknitý materiál se používá netkaná textilie z nejjemnějších skelných vláken.

Ve spise US-A-4,169,184 je popisována výroba lepicí pásky z pružné polyuretanové pěny s vysokou hustotou a otevřenými póry, prosycené impregnací s elastomerem obsahujícím chlór a potažené přilnavým lepidlem. Zde není povrch potahován ale impregnován.

Spis GB 1 029 407 A se týká výroby pěnového těsnicího materiálu a impregnování pomocí napouštění (při 90 % pěchování a následném odstranění pnutí) pro zvýšení odolnosti vůči vlivům prostředí. Také zde není popisováno nanášení povrchové vrstvy, ale napouštění povrchu.

Ve spise GB 984 300 A je popisováno napouštění polyuretanovou pěnou s izokyanátem pro výrobu tvrdých pěn s otevřenými póry a ke zvýšení odolnosti vůči vlivům prostředí. Analogicky k výše uvedenému stavu techniky není ani zde popisováno nanášení povrchové vrstvy, ale napouštění povrchu.

Spis DE 693 08 608 T2 se týká způsobu a zařízení na výrobu potahovaných vláknitých látek. V prvním kroku se na plochu vláknitého tkaniva nanášejí zpěněné nebo zpěňované síťovatelné vodné elastomerové emulzní nanášecí směsi, přičemž se vytváří povrchová vrstva.

Ve druhém kroku se provádí těsné přiložení horké hladké žehlicí plochy na povrchovou vrstvu pro vysušení této vrstvy a ke slisování a vytvoření vytvrzeného hladkého povrchového filmu na exponované oblasti povrchové vrstvy. Následně se žehlicí plocha z těsného přilnutí na povrchové vrstvě uvolní a tkanina povrchové • · • ·· · · vrstvy zahřívá, dokud není vrstva suchá a vytvrzená. V dalším kroku se pak získává tkanina (rouno), které má mít na povrchu hladký houževnatý elastomerový síťovaný povlak.

Úkol předkládaného vynálezu spočívá naproti tomu v tom, aby byl k dispozici zlepšený způsob nanášení povrchové vrstvy z akusticky účinných pěnových materiálů. Další úkol vynálezu spočívá zejména v připravení pěnových materiálů pro nanášení povrchové vrstvy, které zajišťují dobrou tvarovou stabilitu, malý průtokový odpor a co možná největší výběr barev povrchové vrstvy.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje způsob nanášení povrchové vrstvy z akusticky účinných pěnových materiálů, podle vynálezu, jehož podstatou je, že povrchová vrstva se nanáší pomocí stěrky, válce, pěny nebo reverzním způsobem při současném pěchování pěnových materiálů nanášecím nástrojem a po obnovení pěnového materiálu se povrchová vrstva vytvrzuje. Další úkol splňuje pěnový materiál upravený nanášením povrchové vrstvy, získaný způsobem podle vynálezu a použití pěnového materiálu podle vynálezu k výrobě akustických stropů v oblasti stavebnictví nebo jako náhrady krycího tkaniva v akusticky aktivních konstrukčních prvcích v oblasti vozidel, zejména automobilů.

Povrchová vrstva podle vynálezu má pokrývat povrchy materiálů jako jsou pěnové materiály, ale principiálně také vláknité materiály, porézní, ale současně pevnou vrstvou, přičemž výběr povrchové vrstvy vzhledem k požadovaným vlastnostem povrchu je díky volbě přísad do materiálu této povrchové vrstvy velmi variabilní. Výhodou povrchové vrstvy podle vynálezu je koncentrace požadovaných vlastností (jako je například odolnost proti působení

• · různých látek a/nebo ochrana proti požáru) na povrchu konstrukčního prvku a nikoliv do celého jeho objemu, což silně redukuje množství použitých přísadových látek.

Povrchová vrstva má mít přednostně následující vlastnosti:

- vyztužení krycích vrstev pružných materiálů pro zvýšení pevnosti v ohybu a pevnosti v tlaku. Požadovaná pevnost a/nebo pružnost může být nastavována vždy podle požadavku.

- stálá tvarová stabilita potažených a následně tvarovaných dílů díky použití termoplastických pojiv v krycí vrstvě,

- akustická účinnost (otevřená) díky otevřené struktuře podmíněná přísadami do skladby povrchové vrstvy a způsobem nanášení,

- volný výběr barev díky použití různých pigmentů a plniv,

- mechanické a akustické vlastnosti jsou variabilní díky vhodnému přizpůsobení receptur, například přidáním vláken a jiných plniv a pojiv do nanášecí hmoty,

- výběrem vhodných přísad do nanášecí hmoty se mohou nastavovat dodatkové charakteristické znaky povrchu výrobku, například hydrofobie, oleofobie, určitá odolnost vůči okolnímu prostředí nebo ochrana proti požáru.

Pěnový materiál, na který má být nanášena povrchová vrstva, se za působení přítlačné síly potahuje směsí, vysouší a, pokud je to žádoucí, následně tvaruje za odpovídajících podmínek (teplota/tlak).

Hmota pro nanášení vrstvy sestává například z pojiv, zejména termoplastického druhu jako jsou melaminové pryskyřice a z variabilních podílů přísad, jako jsou plniva, pigmenty, vlákna, zhušťovadla, ochranné látky proti požáru, hydrofobizační a/nebo

9 oleofobizační činidla ve vodných roztocích nebo disperzích. Výhodou melaminových pryskyřic jako pojiv jsou oheň zpomalující vlastnosti těchto materiálů, které jsou již velmi výrazné.

V závislosti na způsobu nanášení povrchové vrstvy jsou volitelně používány různé další pomocné látky, jako zpěňovadla nebo zhušťovadla.

Aplikace nanášení se může provádět běžnými a známými způsoby, jako je nanášení stěrkou, nanášení válcem, nanášení pěny nebo reverzním způsobem, přičemž receptura může být vhodně přizpůsobena. Podle vynálezu bylo zjištěno, že vysoce otevřeného porézního povrchu se dosáhne lehkým tlakem nanášecího nástroje na povrch potahovaného materiálu, je-li nanášení prováděno koncentrovanou nanášecí směsí. Rovněž je možné si představit aplikaci stabilizované pěnové vrstvy, přičemž složení pěny si má i po vysušení a vytvrzení zachovat vlastnost otevřených pórů.

Nejprve se provádí sušení při teplotách pod teplotou síťování pojivá, s výjimkou plochých součástí, které se dále netvarují, takže sušení a zhušťování se může provádět okamžitě.

Příprava tvarovaných částí se volitelně provádí ve tvarovacím nástroji za teplot a lhůt, které odpovídají pojivu a jiným přísadám.

Pěnové materiály podle vynálezu se mohou využívat v oblasti konstrukční, například pro akustické stropy nebo stěny nebo v oblasti automobilového průmyslu jako náhražka krycí tkaniny na akusticky aktivních konstrukčních částech.

Podle předkládaného vynálezu se jako pěnového materiálu zejména preferuje používání polotuhé pěny s otevřenými póry. Výraz • · 4 ·· ···· ·· . · ’ . ! ·’ ·* « · j > 4 · ·· · „polotuhý lehký“ používaný v souvislosti s předkládaným vynálezem zahrnuje zejména materiály, které mají napětí v tlaku v rozmezí od 20 do 40 kPa, zejména od 25 do 25 kPa a/nebo měrnou hmotnost od 10 do 25 kg/m³.

Napětí v tlaku pěnového materiálu je dalším měřitelným kritériem jakosti, který se dotýká schopnosti zajištění komfortu.

Zkoušení napětí v tlaku se obvykle provádí standardizovaným zkušebním přípravkem o velikosti 100 x 100 x 50 mm, který se před měřením napětí v tlaku nejprve třikrát předběžně stlačuje, při čtvrtém kompresním cyklu se stlačením 40 %.

Diagram průběhu síly znázorňuje různá napětí v tlaku při různých hodnotách tlaku, zejména mezi 10 a 55 %. Je zjištěno, že odlehčovací křivka probíhá pod křivkou zatížení, protože uvolnění pěny uvolňuje pouze část energie, která byla dříve použita pro zatížení.

Absorpce vnitřní energie pěny je měřítkem její pružnosti. Čím větší je rozdíl mezi napětím v tlaku při zatížení a odlehčení, tím je pružnost menší.

Výraz „polotuhé lehké pěny“ používaný v rámci předkládaného vynálezu zahrnuje zejména materiály s měrnou hmotností 12 až 17 kg/m³. Tato měrná hmotnost se může měřit například podle DIN 53420 nebo ISO 845.

Ve zvláštním provedení předkládaného vynálezu se jako pěnový materiál používá polyuretanová pěna. Podle vynálezu se však mohou kromě toho používat jakékoliv jiné pěnové materiály.

·· · ·· ·

Podle předkládaného vynálezu se přednostně používají jako povlak roztok nebo roztoky melaminové pryskyřice stejně jako disperze fenolových pryskyřic, polyuretanů nebo akrylátů, které volitelně obsahují plniva, vlákna, pojivá, látky zpomalující oheň, přísady zvyšující pružnost, hydrofobizační činidla, oleofobizační činidla, barviva, pigmenty, pěnicí činidla, emulgátory a/nebo zhušťovadla. Alternativně k roztokům a/nebo disperzím se mohou rovněž používat polyuretanové pěny.

Způsob podle vynálezu se vyznačuje zejména lisovací silou používaného nástroje. Tato lisovací síla je určena například seřízením zhuštění pěnového materiálu aplikačním nástrojem v rozsahu od 5 do 30 %, zejména od 5 do 10 % tloušťky pěnového materiálu.

Vytvrzování povlaku nanášeného podle vynálezu, zejména termosetického povlaku, se přednostně provádí v teplotním rozsahu nad 100 °C, zejména při teplotě nad 140 °C.

Podle předkládaného vynálezu se zejména doporučuje provádět tvarování pěnového materiálu před vytvrzením nanášené vrstvy. To platí zejména u termosetických nanášecích materiálů, které slouží jako výztuže pro pěnový materiál.

Jiné provedení předkládaného vynálezu zahrnuje pěnový materiál opatřený povrchovou vrstvou, kterou lze získat výše uvedeným způsobem.

Aplikací nánosu povrchové vrstvy se zvyšuje základní hmotnost pěnového materiálu o hmotnost povlaku. Pěnový materiál nanášený podle vynálezu se přednostně vyznačuje zvýšením základní hmotnosti ·· ···· z 20 na 1000 g/m², zejména ze 100 na 300 g/cm², pokud je povlak proveden na jedné straně.

Základním předmětem předkládaného vynálezu je poskytnutí pěnového materiálu s vynikajícími akustickými vlastnostmi. Průtokový odpor při proudění je znám jako charakteristická veličina porézních materiálů, pohlcujících zvuk. Vlastnost porézního materiálu pohlcovat zvuky závisí na průtokovém odpor. Podle předkládaného vynálezu se pro nepovrstvený pěnový materiál preferuje průtokový odpor podle DIN 52213 od 200 do 10000 Ns/m³, zejména od 500 do 5000 Ns/m³. Průtokový odpor potaženého pěnového materiálu by měl mít stejnou řádovou hodnotu.

Další provedení předkládaného vynálezu představuje použití výše uvedeného pěnového materiálu pro přípravu akustických stropů v oblasti konstrukcí nebo jako náhražka krycího tkaniva v akusticky aktivních konstrukčních prvcích v automobilovém průmyslu.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1:

Nanášena byla polotuhá polyuretanová lehká pěna s otevřenými •2 póry s měrnou hmotností okolo 16 kg/m . Příkladné složení nanášecí směsi bylo následující:

roztok melaminové pryskyřice 66 % (30 % Madurit® MW396, Solutia GmbH, ve vodě) barvivo (Faust Vollton-Abtónfarbe černá) 22 % akrylová disperze 11 % (směs připravená k použití, dodávaná Vegro, Kirschau zhušťovadlo (Raniegel® NK24D) 1 %

Plochy formátu DIN A4 o tloušťce 20 mm byly potaženy nanášecí směsí za použití zednické lžíce a zpracovány pod lehkou přítlačnou silou. Sušení a síťování se prováděly v oběžné vzduchové sušicí peci za teploty 150 °C. Odpovídající použitá množství jsou udána v tab. 1.

Určení poréznosti bylo provedeno pomocí různých tlakoměrných zařízení, dodaných firmou Schmohl, Eislingen (založeno na průtoku stlačeného vzduchu měřeným objektem a určení průtokového odporu v 100 Pa), ve 4 bodech každého ze vzorků před a po nanášení. Rovněž v tomto případě jsou odpovídající údaje v tab. 1.

Příklad 2:

Analogicky k příkladu 1 jsou stejné plochy opatřeny rozdílným použitým množstvím. Hodnoty jsou uvedeny v tab. 1.

Komparativní příklad 1:

Podle analogie s příkladem 1 byla plocha formátu DIN A4, potažená na jedné straně krycím tkanivem (Libeltex 01 14214010, 120 g/m²) o tloušťce 20 mm povlečena krycím tkanivem. V tab. 1 jsou uvedena získaná data.

Komparativní příklad 2:

Podle analogie s příkladem 1 bylo nanášení provedeno nanášecí stěrkou pouze povrchově, bez použití přítlačné síly která by stála za zmínku. Výsledky jsou uvedeny v tab. 1.

Příklad 3:

···· • · · • ····

Podle analogie s příkladem 1 bylo nanášení provedeno nanášecí stěrkou za použití zvýšené přítlačné síly pod úhlem okolo 45° ve směru pohybu aplikačního nástroje. Rovněž v tomto případě způsobuje přítlačná síla pěchování materiálu na asi 2 mm. Tab. 1 znázorňuje získané údaje.

Tab. 1: Průtokový odpor

Příklad	Aplikovaná hmotnost [g]	Nepovlečeno, 100 Pa (mbar)	Střední hodnota nepovlečeno, 100 Pa (mbar)	Povlečeno, 100 Pa	Střední hodnota povlečeno, 100 Pa (mbar)
1	11,7	250/225/340/325	285	160/165/160/220	176
2	10,9	220/260/250/290	255	170/130/210/290	200
3	13,4	245/240/200/230	229	195/440/315/280	307
komp. 1	krycí rouno	370/230/325/220	286	420/265/390/280	339
komp. 2	13,51	220/210/245/230	226	330/450/370/530	420

·· ··♦· • · • · ♦ · • · ···· · y\J λ 003- 3463

Claims

1. Způsob nanášení povrchové vrstvy z akusticky účinných pěnových materiálů, vyznačující se tím, že povrchová vrstva se nanáší pomocí stěrky, válce, pěny nebo reverzním způsobem při současném zhušťování pěnového materiálu nanášecím nástrojem a po obnovení pěnového materiálu se povrchová vrstva vytvrzuje.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako pěnový materiál se používá polotvrdá lehká pěna s otevřenými póry, zejména s napětím v tlaku v oblasti od 20 do 40 kPa, zejména 25 až 25 kPa a/nebo s objemovou hmotností od 10 do 25 kg/m³, zejména 12 až 17 kg/m³.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že jako pěnový materiál se používá polyuretanová pěna.

4. Způsob podle jednoho z nároků 1, vyznačující se tím, že jako nanášecí prostředek se používají termosety, které eventuálně obsahují plniva, vlákna, pojivá, ohnivzdorné prostředky, prostředky zvyšující ohebnost, hydrofobní prostředky, oleofobní prostředky, barviva, pigmenty, zpěňovací prostředky, emulgátory a/nebo zhušťovací prostředky.

5. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že jako nanášecí prostředek se používají melaminové pryskyřice, fenolové pryskyřice, polyuretanové pryskyřice a/nebo akrylátové pryskyřice.

6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že pěchování pěnového materiálu se nastavuje nanášecím nástrojem ·* ····

13 .....

v oblasti od 5 do 30 %, zejména 5 až 10 % tloušťky pěnového materiálu.

7. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že vytvrzování, zejména síťování povrchové vrstvy se provádí při teplotě nad 100 °C, zejména při teplotě nad 140 °C.

8. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že před vytvrzením povrchové vrstvy se provádí přetváření pěnových materiálů.

9. Pěnový materiál upravený nanášením povrchové vrstvy, získaný způsobem podle nároků 1 až 8.

10. Pěnový materiál podle nároku 9, vyznačující se tím, že má plošnou hmotnost povrchové vrstvy při jednostranném nanášení od 20 do 1000 g/m², zejména 100 až 300 g/m².

11. Pěnový materiál podle nároku 9 nebo 10, vyznačující se tím, že má průtokový odpor podle DIN 52213 od 200 až 10000 Ns/m³, zejména 500 až 5000 Ns/m³.

12. Použití pěnového materiálu podle jednoho z nároků 9 až 11 k výrobě akustických stropů v oblasti stavebnictví nebo jako náhrady krycího tkaniva v akusticky aktivních konstrukčních prvcích v oblasti vozidel, zejména automobilů.