DE102006008946A1 - Verfahren zur Herstellung einer Wärmeabschirmung und nach diesem Verfahren hergestellte Wärmeabschirmung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Wärmeabschirmung und nach diesem Verfahren hergestellte Wärmeabschirmung Download PDF

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Wärmeabschirmung wird eine Isolierungsschicht (1) aus einem nicht-metallischen Isolierungsmaterial zwischen zwei Decklagen (2) aus Metall angeordnet und mit den beiden Decklagen (2) verklebt. Die beiden Decklagen (2) bestehen jeweils aus einer Metallfolie und werden wie auch die Isolierungsschicht (1) jeweils von einer zugeordneten Walze (3, 4) abgewickelt und miteinander verklebt. Im Anschluss daran werden aus dem dadurch erhaltenen bahnförmigen Wärmeabschirmungsmaterial (8) einzelne Wärmeabschirmungen herausgetrennt. Die Isolierungsschicht (1) und die Decklagen (2) werden nach dem Verkleben verpresst. Mindestens eine Decklage (2) kann vor oder nach dem Verkleben mit einer dreidimensionalen Strukturierung versehen werden. Eine Wärmeabschirmung weist eine Isolierungsschicht (1) aus einem nicht-metallischen Isolierungsmaterial auf, die zwischen zwei Decklagen (2) aus Metall angeordnet ist und mit diesen kraftflüssig verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Wärmeabschirmung mit einer Isolierungsschicht aus einem Isolierungsmaterial, die zwischen zwei Decklagen aus Metall angeordnet ist.
  • Derartige Wärmeabschirmungen werden beispielsweise im Bereich des Kraftfahrzeugbaus verwendet und dienen oftmals zum Schutz hitzeempfindlicher Bauteile, die konstruktionsbedingt in unmittelbarer Nähe zu einer Wärmequelle angeordnet sein müssen. Eine solche Wärmeabschirmung wird oftmals um den Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs herum angeordnet, um die benachbart zum Abgasstrang angeordneten Bauteile wie beispielsweise den Kraftstofftank vor einer übermäßigen Temperaturbeanspruchung zu schützen und eine lokale Überhitzung zu vermeiden.
  • Bekannte und in der Praxis häufig verwendete Wärmeabschirmungen weisen eine Isolierungsschicht sowie zwei zu beiden Seiten der Isolierungsschicht angeordnete Decklagen auf. Die Decklagen bestehen üblicherweise aus einem Metallblech oder einer Metallfolie, während die Isolierungsschicht oftmals aus einem nicht-metallischen Isolierungsmaterial wie beispielsweise Steinwolle besteht. Um eine solche Wärmeabschirmung herzustellen werden zunächst die Isolierungsschicht sowie die beiden Decklagen auf die gewünschte Form der Wärmeabschirmung zugeschnitten, beziehungsweise ausgestanzt und anschließend deckungsgleich übereinander angeordnet, um die beiden Decklagen aus Metall entlang des Umfangs formschlüssig miteinander verbinden zu können. Die beiden Decklagen werden dann beispielsweise entlang des Randes umgebördelt oder durch Falzen oder Umformen formschlüssig so miteinander verbunden, dass gleichzeitig die dazwischen angeordnete Isolierungsschicht in ihrer Lage fixiert wird. Um eine dreidimensionale Formgebung der Wärmeabschirmung zu ermöglichen werden die Decklagen aus Metall entweder vor dem deckungsgleich übereinander Anordnen und miteinander Verfügen oder im Anschluss daran in die gewünschte Gestalt verformt.
  • Die bekannten Verfahren zur Herstellung einer Wärmeabschirmung benötigen demzufolge mehrere Arbeitsschritte, wobei zunächst die einzelnen Bestandteile zugeschnitten, beziehungsweise ausgestanzt werden, um dann deckungsgleich übereinander angeordnet und entlang des Umfangrandes miteinander verbunden zu werden. Ein solches Herstellungsverfahren ist zeitaufwändig und kostenintensiv, zumal die einzelnen Decklagen, beziehungsweise Isolierungsschicht oftmals nicht mit einer ausreichenden Präzision von den verfügbaren Herstellungsautomaten gehandhabt werden können und eine manuelle Mitwirkung, beziehungsweise Kontrolle während des Herstellungsverfahrens erforderlich wird.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demzufolge, ein Verfahren zur Herstellung einer eingangs beschriebenen Wärmeabschirmung so auszugestalten, dass die Wärmeabschirmung schnell und kostengünstig herstellbar ist. Auch soll sich das Verfahren für eine Automatisierung eignen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die beiden Decklagen mit der Isolierungsschicht kraftschlüssig miteinander verbunden, beziehungsweise verklebt werden. Untersuchungen und Experimente haben ergeben, dass entgegen der in der Fachwelt vorherrschenden Ansicht die einzelnen Schichten, beziehungsweise Lagen einer Wärmeabschirmung auch durch Verkleben ausreichend zuverlässig miteinander verbindbar sind. Selbst wenn in einem räumlich beschränkten Bereich der Wärmeabschirmung eine übermäßige Erhitzung der Wärmeabschirmung und ein dadurch bewirktes partielles Ablösen des Klebermaterials, beziehungsweise der mit den Decklagen verklebten Isolierungsschicht auftritt, so führt dies nicht zu einer nachteiligen Beeinträchtigung der wärmeisolierenden Eigenschaften der Wärmeabschirmung. Werden die beiden Decklagen aus Metall ausreichend dick und formstabil hergestellt, so ist auch eine lokale Verformung der Wärmeabschirmung infolge einer übermäßigen Erhitzung nicht zu befürchten.
  • Es hat sich vielmehr herausgestellt, dass durch ein partielles Ablösen einer klebend mit der Isolierungsschicht verbundenen Decklage und den dadurch bewirkten Luftspalt die wärmeisolierenden Eigenschaften der Wärmeabschirmung in diesem Bereich eher verbessern als verschlechtern.
  • Durch das Verkleben der beiden Decklagen mit der Isolierungsschicht entfallen mehrere Verfahrensschritte, die üblicherweise für die Herstellung einer derartigen Wärmeabschirmung erforderlich sind. Die Isolierungsschicht sowie die Decklagen müssen nicht zuerst auf die Form der Wärmeisolierung zugeschnitten oder gestanzt werden. Auch müssen die einzelnen Zuschnitte nicht im Wesentlichen deckungsgleich übereinander angeordnet werden. Insbesondere entfällt die Notwendigkeit für ein aufwändiges Umbördeln oder Falzen entlang des Umfangs der Wärmeabschirmung.
  • Geeignete Klebematerialien können beispielsweise in flüssiger Form oder in Form einer Klebefolie auf die Isolierungsschicht, beziehungsweise auf die beiden Decklagen aufgebracht werden. Wird ein wärmeaktivierbarer Kleber verwendet, so können die Isolierungsschicht und die beiden Decklagen auch nach einer Beschichtung mit dem Klebermaterial relativ zueinander angeordnet und ausgerichtet werden, bevor durch eine ausreichende Erwärmung das Klebematerial aktiviert und die Decklagen mit der Isolierungsschicht kraftschlüssig miteinander verbunden, beziehungsweise miteinander verklebt werden.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die beiden Decklagen jeweils aus einer Metallfolie bestehen und die beiden Metallfolien und die Isolierungsschicht jeweils von einer zugeordneten Walze abgewickelt und miteinander verklebt werden und anschließend aus dem bahnförmigen Wärmeabschirmungsmaterial einzelne Wärmeabschirmungen herausgetrennt werden. Auf diese Weise kann quasikontinuierlich ein bahnförmiges Wärmeabschirmungsmaterial in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden. Die von den zugeordneten Walzen abgewickelten Metallfolien, beziehungsweise die ebenfalls abgewickelte Isolierungsschicht können in einfacher Weise mit einem Klebermaterial kaschiert werden.
  • Vorzugsweise wird dabei eine Isolierungsschicht aus einem nicht-metallischen Isolierungsmaterial verwendet.
  • Auch ist es denkbar, anstelle von einem flüssigen Klebermaterial, welches auf die abgewickelten Metallfolien oder die Isolierungsschicht aufgesprüht, beziehungsweise aufgetragen werden muss, jeweils eine ebenfalls bahnförmige Klebefolie von einer zugeordneten Walze abzuwickeln und kontinuierlich zwischen die beiden Metallfolien und die Isolierungsschicht einzuführen. Wird ein wärmeaktivierbarer Kleber verwendet, so können die einzelnen Bahnen der Metallfolien, der Isolierungsschicht und des Klebematerials nach dem Zusammenführen der einzelnen Bahnen erhitzt und dadurch verklebt, beziehungsweise kraftflüssig miteinander verbunden werden.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Isolierungsschicht und die Decklagen nach dem Verkleben verpresst werden. Um dies in einfacher Weise zu erreichen ist es denkbar, dass das bahnförmige Wärmeabschirmungsmaterial nach dem Verkleben durch zwei beabstandete Walzen hindurchgeführt wird, deren Abstand der Dicke des bandförmigen Wärmeabschirmungsmaterials entspricht oder gegebenenfalls etwas geringer ist. Durch die nachträgliche, gegebenenfalls unmittelbar nach dem Zusammenführen der einzelnen Schichten, bzw. Lagen bewirkte Druckbeaufschlagung kann bei geeigneten Klebermaterialien eine erhöhte Festigkeit und Zuverlässigkeit der Klebeverbindung herbeigeführt und begünstigt werden.
  • Das Heraustrennen der einzelnen Wärmeabschirmungen aus dem bahnförmigen Abschirmungsmaterial kann beispielsweise durch Zuschneiden oder Stanzen erfolgen. Da das bahnförmige Wärmeabschirmungsmaterial aus mehreren miteinander verbundenen Schichten, beziehungsweise Bahnen besteht, weist das bahnförmige Wärmeabschirmungsmaterial bereits eine Festigkeit, beziehungsweise eine Formstabilität auf, die das Heraustrennen einzelner Wärmeabschirmungen aus dem bahnförmigen Material erleichtert. Auch kann im Anschluss daran eine herausgetrennte Wärmeabschirmung nahezu beliebig verformt werden. Aufgrund der Formstabilität der aus mehreren, miteinander verklebten Schichten, beziehungsweise Decklagen kann die Wärmeabschirmung ausreichend widerstandsfähig ausgestaltet sein, um eine unbeabsichtigte Verformung oder Beschädigung der Wärmeabschirmung während der Herstellung oder während des nachfolgenden Einbaus in ein Kraftfahrzeug ausschließen zu können.
  • Einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass die Isolierungsschicht und/oder mindestens eine Decklage vor oder nach dem Verkleben mit einer dreidimensionalen Strukturierung versehen werden. Eine geeignete dreidimensionale Strukturierung einer Decklage aus Metall kann beispielsweise durch das Einprägen einer großen Anzahl von noppenförmigen oder halbkugelförmigen Ausformungen erreicht werden. Die einzelnen Ausformungen können dabei regelmäßig oder näherungsweise unregelmäßig angeordnet sein. Durch die dreidimensionale Strukturierung werden sowohl die Festigkeit und die Formstabilität der Wärmeabschirmung als auch die wärmeisolierenden, beziehungsweise gegebenenfalls die schallisolierenden Eigenschaften der Wärmeabschirmung verbessert.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Wärmeabschirmung mit einer Isolierungsschicht aus einem Isolierungsmaterial, die zwischen zwei Decklagen aus Metall angeordnet ist und die nach einem der vorangehend genannten Verfahren hergestellt wurde, so dass die Isolierungsschicht mit den beiden Decklagen klebend verbunden ist. Als eine klebende Verbindung wird dabei umfassend jede flächige, kraftschlüssige Verbindung mittels eines Klebemittels verstanden. Um die Formstabilität und die isolierenden Eigenschaften der Wärmeabschirmung zu verbessern ist vorgesehen, dass die Isolierungsschicht und/oder mindestens eine Decklage eine dreidimensionale Strukturierung aufweisen.
  • Einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass die Isolierungsschicht seitlich über die beiden Decklagen herausragt und eine wärmeisolierende Dichtlippe bildet. Es sind verschiedene Anwendungen denkbar, bei denen zwischen zwei Bauteilen eine Wärmeisolierung erfolgen soll, ohne dass die beiden Bauteile miteinander verbunden werden. In diesen Fällen kann eines der beiden Bauteile mit einer Wärmeabschirmung versehen werden, die eine überstehende Dichtlippe aus der Isolierungsschicht aufweist. Die überstehende Dichtlippe ist dabei zweckmäßigerweise so ausgestaltet und angeordnet, dass sie den Zwischenraum zwischen den beiden Bauteilen bedeckt, bzw. überbrückt.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Isolierungsschicht aus einem elastischen oder flexiblen Isolierungsmaterial besteht. Eine derart ausgestaltete Dichtlippe kann sich an eine gegebenenfalls auftretende Relativbewegung der beiden Bauteile zueinander anpassen und beispielsweise bei Vibrationen oder dergleichen eine zuverlässige Wärmedämmung ermöglichen.
  • Um bei einer starken mechanischen Beanspruchung der Wärmeabschirmung und insbesondere einer gegebenenfalls überstehenden Dichtlippe eine zuverlässige Verbindung der Isolierungsschicht zu gewährleisten kann vorgesehen sein, dass die Isolierungsschicht mit mindestens einer Decklage mittels einer Heftklammer oder eines Stifts formschlüssig verbindbar ist.
    •
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele für ein erfindungsgemäßes Verfahren sowie für verschiedene Wärmeabschirmungen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Wärmeabschirmung,
  • 2 eine vergrößerte Schnittansicht durch eine mit dem in 1 dargestellten Verfahren hergestellte Wärmeabschirmung,
  • 3 eine schematische Ansicht einer als Dichtlippe ausgestalteten Wärmeabschirmung,
  • 4 eine vergrößerte Schnittansicht durch die in 3 dargestellte Wärmeabschirmung längs der Linie IV-IV und
  • 5 eine Schnittansicht entsprechend 4 durch eine anders gestaltete Dichtlippe.
  • Bei dem in 1 schematisch dargestellten Herstellungsverfahren werden eine Isolierungsschicht 1 aus einem nicht-metallischen Isolierungsmaterial sowie zwei Decklagen 2 aus Metall von jeweils zugeordneten Rollen 3, 4 abgewickelt und kontinuierlich zusammengeführt, wobei die Isolierungsschicht 1 zwischen den beiden Decklagen 2 angeordnet ist. Es ist natürlich auch denkbar, eine Isolierungsschicht 1 aus einem metallischen Isolierungsmaterial wie beispielsweise einem Metallgestrick oder dergleichen zu verwenden. Zu beiden Seiten der Isolierungsschicht 1 wird jeweils eine Klebefolie 5 zugeführt, die ihrerseits kontinuierlich von einer zugeordneten Rolle 6 abgewickelt wird. Die in der Mitte angeordnete Isolierungsschicht 1, die beiden jeweils außen angeordneten Decklagen 2 sowie die beiden dazwischen angeordneten Klebefolien 5 werden einer Anordnung von zwei gegenläufig rotierenden Druckwalzen 7 zugeführt und bei dem Durchgang zwischen den beiden Druckwalzen 7 miteinander verpresst und verklebt.
  • Das auf diese Weise hergestellte bahnförmige Wärmeabschirmungsmaterial 8 kann anschließend einem Stanzwerkzeug oder einer Schneidvorrichtung zugeführt werden, um einzelne Wärmeabschirmungen aus dem quasi kontinuierlichen bahnförmigen Wärmeabschirmungsmaterial 8 herauszutrennen.
  • Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können eine oder beide Decklagen 2 nach dem Abwickeln von der zugeordneten Rolle 4 und vor der Zuführung zu den Druckwalzen 7 mit einer dreidimensionalen Strukturierung versehen werden. Es ist auch denkbar, dass die beiden Druckwalzen 7 oder lediglich eine der beiden Druckwalzen 7 eine dreidimensionale Oberflächengestaltung aufweist und während des Durchgangs und Verpressen des Wärmeabschirmungsmaterials 8 der äußeren Decklage 2 oder den beiden äußeren Decklagen 2 eine dreidimensionale Strukturierung einprägt.
  • In 2 ist exemplarisch eine vergrößerte Schnittansicht durch eine Wärmeabschirmung 9 dargestellt. Die Wärmeabschirmung 9 weist eine obere und eine untere Decklage 2 aus Metall auf. Die beiden Decklagen 2 sind mittels einer Kleberschicht mit einer dazwischen angeordneten Isolierungsschicht 1 verklebt.
  • Die obere Decklage 2 wurde vor dem Verkleben mit der Isolierungsschicht 1 mit einer dreidimensionalen Strukturierung versehen. Dazu wurde eine große Anzahl von regelmäßig angeordneten, halbkugelförmigen, nach oben vorspringenden Ausformungen 10 von der Unterseite der Decklage 2 aus eingeprägt. Im Bereich der halbkugelförmigen Ausformungen 10 befindet sich jeweils ein Hohlraum 11 zwischen der oberen Decklage 2 und der mit einer Klebefolie 5 beschichteten Isolierungsschicht 1. Durch die dreidimensionale Strukturierung der oberen Decklage 2 werden sowohl die Festigkeit und Formstabilität der Wärmeabschirmung 9 als auch die wärmeisolierenden Eigenschaften der Wärmeabschirmung 9 verbessert.
  • In den 3 und 4 ist schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel einer Wärmeabschirmung 12 dargestellt. Zwischen den beiden Decklagen 2 befindet sich eine seitlich überstehende Isolierungsschicht 13, deren über die Decklagen 2 herausragender Bereich eine elastische Dichtlippe 14 bildet.
  • Die Isolierungsschicht 13 ist beiderseitig klebend mit den beiden Decklagen 2 verbunden. Zusätzlich ist die Isolierungsschicht 13 mittels mehreren Heftklammern, bzw. Stiften 15 mit den Decklagen 2 verbunden und gesichert.
  • Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Wärmeabschirmung 16 erstreckt sich die zwischen den Decklagen 2 angeordnete Isolierungsschicht 13 bis in einen üblicherweise thermisch nicht belasteten Bereich 17 der Wärmeabschirmung. Zumindest in diesem Bereich 17 ohne thermische Belastung ist eine dauerhafte Verklebung der Isolierungsschicht 13 mit den beiden Decklagen 2 während der Verwendung der Wärmeabschirmung 16 auch bei einer hohen und gegebenenfalls übermäßigen thermischen Belastung in anderen Bereichen der Wärmeabschirmung 16 zuverlässig gewährleistet.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Wärmeabschirmung mit einer Isolierungsschicht aus einem Isolierungsmaterial, die zwischen zwei Decklagen aus Metall angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Decklagen (2) mit der Isolierungsschicht (1) verklebt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Decklagen (2) jeweils aus einer Metallfolie bestehen und die beiden Metallfolien und die Isolierungsschicht (1) jeweils von einer zugeordneten Walze (3, 4) abgewickelt und miteinander verklebt werden und anschließend aus dem bahnförmigen Wärmeabschirmungsmaterial (8) einzelne Wärmeabschirmungen (9) herausgetrennt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierungsschicht (1) und die Decklagen (2) nach dem Verkleben verpresst werden.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierungsschicht (1) und/oder mindestens eine Decklage (2) vor oder nach dem Verkleben mit einer dreidimensionalen Strukturierung versehen werden.
  5. Wärmeabschirmung mit einer Isolierungsschicht aus einem Isolierungsmaterial, die zwischen zwei Decklagen aus Metall angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierungsschicht (1) mit den beiden Decklagen (2) klebend verbunden ist.
  6. Wärmeabschirmung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierungsschicht (1) und/oder mindestens eine Decklage (2) eine dreidimensionale Strukturierung aufweist.
  7. Wärmeabschirmung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierungsschicht (1) seitlich über die beiden Decklagen (2) herausragt und eine wärmeisolierende Dichtlippe bildet.
  8. Wärmeabschirmung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierungsschicht (1) aus einem elastischen oder flexiblen Isolierungsmaterial besteht.
  9. Wärmeabschirmung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierungsschicht (1) mit mindestens einer Decklage (2) mittels einer Heftklammer oder eines Stifts formschlüssig verbindbar ist.
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WO2013068133A1 (de) * 2011-11-10 2013-05-16 Federal-Mogul Sealing Systems Gmbh Wärme-abschirmelement mit elastischem endbereich

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