DE102007037267A1

DE102007037267A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Schallschutz-Verbundbauteils

Info

Publication number: DE102007037267A1
Application number: DE200710037267
Authority: DE
Inventors: Matthias Sieverding; Marco Gruber; Jochen Mitzler
Original assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Current assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2009-02-19

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines besonders leichtgewichtigen Schallschutz-Verbundbauteils, wobei in einem ersten Schritt ein hochgefüllter Thermoplastträger hergestellt wird und wobei in einem zweiten Schritt dieser Thermoplastträger mit einem PUR-Weichschaum überflutet wird. Erfindungsgemäß wird der Schmelze für den Thermoplastträger ein Fluid zum Aufschäumen der Schmelze zugesetzt und/oder dem PUR-Weichschaum wird zusätzlich ein Fluid zum weiteren Aufschäumen zugesetzt.

Description

Aus dem Stand der Technik sind Schallschutz-Verbundbauteile in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt ( EP 0 316 744 A2 , DE 34 40 701 A1 ). Desweiteren ist die Verwendung von PUR-Weichschaumstoffen zur Schallschutzzwecken bekannt ( DE 37 10 731 A1 , DE 33 16 652 A1 , DE 8219731 U1 , DE 38 09 980 A1 ). Zur Körperschalldämpfung ist aus der JP 5132573 die Verwendung eines faserverstärkten Kunststoff-Bauteils bekannt, bei dem 5–70 vol.% an Verstärkungsfasern von 5 mm oder länger in einer Kunststoffmatrix eingebettet sind.
Die Herstellung von mit Fasern verstärkten Kunststoff-Formteilen mittels eines sogenannten Spritzgießcompounders, auch Injection Molding Compounder genannt, ist aus EP 1 306 187 B1 bekannt, wobei gemäß DE 10230331 B3 bedarfsweise auch ein Gas zum Aufschäumen der Kunststoff-Masse zugeführt werden kann.
Aus der WO 03/013824 A1 ist die Herstellung von mehrkomponentigen Kunststoff-Formteilen bekannt, die aus einer Thermoplastkomponente und einer PUR-Komponente bestehen, wobei die PUR-Komponente gegebenenfalls auch geschäumt sein kann. Aus der WO 2004/000525 A1 ist die Herstellung mehrkomponentiger Kunststoff-Formteile unter Verwendung eines Spritzgießcompounders bekannt, wobei mittels des Spritzgießcompounders eine hochgefüllte Formmasse zur Erzielung einer hochgefüllten Thermoplastkomponente hergestellt werden kann.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, um besonders leichte Schallschutz-Verbundbauteile auf einfache und kostengünstige Weise herstellen zu können.
Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt duch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen finden sich in den Unteransprüchen.
Dadurch, dass der Schmelze für den Thermoplastträger ein Fluid, beispielsweise ein Gas wie zum Beispiel CO₂, N₂, Butan, Pentan, Luft oder Gemische dieser Gase, zum Aufschäumen der Schmelze zugesetzt wird, wird das Raumgewicht der für die Körperschalldämmung bzw. -dämpfung verantwortlichen Thermoplastkomponente reduziert. Wenn man dem PUR-Weichschaum zusätzlich ein Fluid zum weiteren Aufschäumen zusetzt, beispielsweise in Form eines gasförmigen Treibmittels wie CO₂, N₂, Butan, Pentan, Luft oder Gemische dieser Gase, kann auch die für die Luftschalldämmung bzw. -dämpfung verantwortliche PUR-Weichschaumkomponente in ihrem Raumgewicht weiter reduziert werden.
Wenn beiden Komponenten ein Fluid zugesetzt wird, kann das Raumgewicht in besonders starkem Maße reduziert werden. In diesem Fall kann eine gemeinsame Fluidbeladungseinheit vorgesehen werden, mit der ein gasförmiges oder flüssiges Treibmittel in beide Komponenten einegeleitet werden kann.
Eine geeignete Vorrichtung zur Herstellung derartiger leichtgewichtiger Schallschutz-Verbundbauteile wird durch die Kombination eines Spritzießcompounders und einer PUR-Schäumanlage gebildet, wobei mindestens eine Fluidbeladungseinheit vorgesehen ist, um den Spritzgießcompounder und/oder die PUR-Schäumanlage mit einem Fluid zu versorgen. Wenn beide Komponenten mit einem Fluid beaufschlagt werden, kann eine gemeinsame Fluidbeladungseinheit vorgesehen werden. Als Fluidbeladungseinheit kommen an sich bekannte Gas- oder Flüssigkeitsbeladungseinheiten in Betracht.
Zum Anspritzen bzw. Anfügen der einen Komponente an die andere kommen an sich bekannte Werkzeugtechniken aus der Mehrkomponenten-Spritzgießtechnik in Betracht, beispielsweise Schiebetisch, Drehtisch, Wendeplatte oder Indexplatte.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die 1 näher beschrieben werden.
Auf einem Maschinenbett 10 ist ein Spritzgießcompounder 11 montiert, wie er für sich genommen bekannt ist, beispeilsweise aus der EP 1 306 187 B1 , so dass es einer näheren Beschreibung des Spritzgießcompounders vorliegend nicht bedarf. Zu erwähnen ist lediglich, dass für die vorliegende Erfindung die Zufuhr eines geeigneten Thermoplastmaterials A (z. B. PP, ABS, ...) und die Zugabe eines geeigneten Füllstoffes B (z. B. Schwerspat, Eisenoxid, ...) von Bedeutung sind. Auf dem Maschinenbett 10 befindet sich ferner eine Schließeinheit 12 nach Art einer Wendeplatten-Schließeinheit, d. h. zwischen einer feststehenden Formaufspannplatte 13 und einer beweglichen Formaufspannplatte 14 ist eine um eine vertikale Achse drehbare Wendeplatte 15 angeordnet. Die Mittel zum Verfahren der beweglichen Teile der Schließeinheit sowie zum Verriegeln und zum Schließkraftaufbau sind dem Fachmann bekannt und der besseren Übersicht halber vorliegend weggelassen worden. An der beweglichen Formaufspannplatte 14 ist ein Podest 16 befestigt, auf dem ein Mischkopf 17 mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit 18 an die bewegliche Formaufspannplatte herangefahren werden kann. Denkbar sind aber auch andere Verfahrvorrichtungen, z. B. ein Spindelsystem, oder auch ein manuelles Verfahren. Auf der Wendeplatte 15 sowie den Formaufspannplatten 13 und 14 sind geeignete Formhälften aufgespannt. Eine an sich bekannte PUR-Schäumanlage 19 versorgt den Mischkopf 17 über Leitungen 20 und 21 mit den jeweiligen PUR-Komponenten.
Für die Versorgung des Spritzgießcompounders 11 und der PUR-Schaumanlage 19 mit einem Fluid ist eine gemeinsame Treibmittelquelle 1 vorgesehen, die ein Treibgas wie beispielsweise CO₂, N₂, Butan, Pentan, Luft oder Gemische dieser Gase oder aber auch ein Treibfluid, wie beispielsweise Wasser, enthalten kann. Von dieser Fluid- bzw. Treibmittelquelle 1 geht eine Leitung C aus, die über eine Treibmittelpumpe 2 zunächst an einen Verzweigungspunkt 22 führt. Von dort führt eine erste Leitung C1 über ein erstes Regelventil 3 zu einer geeigneten Treibmitteleinbringungs-Vorrichtung 5 an dem Spritzgießcompounder 11. Eine zweite Leitung C2 führt über ein zweites Regelventil 4 zu einer geeigneten Treibmitteleinbringungs-Vorrichtung 6 im Bereich der Leitung 20 der PUR-Schäumanlage. Die Regelventile 3 und 4 können von einer zentralen Steuerung 7 über eine Steuerungsleitung 8 angesteuert werden, um den in der jeweiligen Komponente erwünschten Grad an Aufschäumung einzustellen und so das angestrebte niedrige Raumgewicht des Schallschutz-Verbundbauteils zu erhalten.
Die Vorrichtung arbeitet wie eine an sich bekannte Mehrkomponenten-Spritzgießanlage mit Wendeplatten-Schließeinheit. In der Arbeitsebene I wird unter Verwendung des Spritzgießcompounders 11 ein hochgefülltes Thermoplastformteil hergestellt, das später die Funktion der Körperschalldämmung bzw. -dämpfung übernehmen soll. Der Füllgrad kann für Schwerspat z. B. 5–95% betragen. Nach dem Verfestigen des Thermoplastformteils und dem Öffnen der Schließeinheit kann die Wendeplatte 15 um 180° gedreht werden, wobei das Thermoplastformteil in die Arbeitsebene II gebracht wird. Nachfolgend wird die Schließeinheit zugefahren und in der Arbeitsebene II kann der zusätzlich aufgeschäumte PUR-Weichschaum über den Mischkopf 17 an das Thermoplastformteil angespritzt werden, um die Komponente für die Funktion der Luftschalldämmung bzw. -dämpfung an die erste Komponente anzuformen. Wenn die PUR-Weichschaumkomponente ausreagiert hat, kann die Schließeinheit aufgefahren und das fertige, sehr leichtgewichtige Schallschutz-Verbundbauteil kann aus der Arbeitsebene II entnommen werden. Dieses leichtgewichtige Schallschutz-Verbundbauteil besteht somit aus einer hochgefüllten und aufgeschäumten Thermoplastkomponente für die Körperschalldämmung bzw. -dämpfung und einer zusätzlich aufgeschäumten PUR-Weichschaumkomponente für die Luftschalldämmung bzw. -dämpfung.
Neben der hier kurz geschilderten Wendeplattentechnik können auch andere an sich bekannten Techniken aus dem Bereich des Mehrkomponenten-Spritzgießens vorgesehen werden, um einen Vorspritzling aus einer ersten Komponente (Thermoplast oder PUR) in eine andere Position zu verbringen, in der die zweite Komponente angespritzt werden kann.
Insgesamt kann das leichtgewichtige Schallschutz-Verbundbauteil mittels der dargestellten Systemanlage aus Spritzgießcompounder, PUR-Schaumanlage und gemeinsamer Treibmittelversorgung auf einfache und kostengünstige Art und Weise hergestellt werden.

A: Thermoplast-Material
B: Füllstoff
C, C1, C2: Treibmittelleitung
1: Treibmittel
2: Treibmittelpumpe bzw. Verdichter
3: Erstes Regelventil bzw. Dosiervorrichtung
4: Zweites Regelventil bzw. Dosiervorrichtung
5: Vorrichtung zur Treibmitteleinbringung in die Themoplast-Schmelze
6: Vorrichtung zur Treibmitteleinbringung in die PUR-Komponente
7: Zentrale Steuerung
8: Steuerungsleitung für Treibmittelkomponenten
10: Maschinenbett
11: Spritzgießcompounder
12: Wendeplatten-Schließeinheit
13: Feststehende Formaufspannplatte
14: Bewegliche Formaufspannplatte
15: Wendeplatte
16: Podest
17: PUR-Mischkopf
18: Kolben-Zylinder-Einheit
19: PUR-Schäumanlage
20, 21: Leitungen für PUR-Komponenten
22: Verzweigungspunkt der Treibmittelleitung C

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0316744 A2 [0001]
- DE 3440701 A1 [0001]
- DE 3710731 A1 [0001]
- DE 3316652 A1 [0001]
- DE 8219731 U1 [0001]
- DE 3809980 A1 [0001]
- JP 5132573 [0001]
- EP 1306187 B1 [0002, 0011]
- DE 10230331 B3 [0002]
- WO 03/013824 A1 [0003]
- WO 2004/000525 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Schallschutz-Verbundbauteils, wobei in einem ersten Schritt ein hochgefüllter Thermoplastträger hergestellt wird, wobei in einem zweiten Schritt dieser Thermoplastträger mit einem PUR-Weichschaum überflutet wird, wobei der Schmelze für den Thermoplastträger ein Fluid zum Aufschäumen der Schmelze zugesetzt wird und/oder wobei dem PUR-Weichschaum zusätzlich ein Fluid zum weiteren Aufschäumen zugesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Fluidzufuhr in die Schmelze des Thermoplastträgers und in den PUR-Weichschaum eine gemeinsame Fluidquelle verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid ein gasförmiges Treibmittel verwendet wird, insbesondere CO₂, N₂, Butan, Pentan, Luft oder gemische dieser Gase.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid ein flüssiges Medium wie beispielsweise Wasser verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze für den Thermoplastträger in der Plastifizier- und Einspritzeinheit eines Spritzgießcompounders aufbereitet wird, wobei der Schmelze ein Schwermaterial zugesetzt wird, beispielsweise Schwerspat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoplastträger mit 5 bis 95% mit dem Schwermaterial gefüllt wird.
Vorrichtung zur Herstellung eines Schallschutz-Verbundbauteils, insbesondere nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend einen Spritzgießcompounder zur Herstellung eines hochgefüllten Thermoplastträgers, eine PUR-Schäumanlage zur Herstellung eines PUR-Weichschaums sowie wenigstens einer Fluidbeladungseinheit zur Versorgung des Spritzgießcompounders und/oder der PUR-Schäumanlage mit einem Fluid.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Versorgung des Spritzgießcompounders und der PUR-Schäumanlage eine gemeinsame Fluidbeladungseinheit vorgesehenist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluidbeladungseinheit eine Gasbeladungseinheit vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluidbeladungseinheit eine Flüssigkeitsbeladungseinheit vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schließeinheit mit Mehrkomponenten-Werkzeugtechnik vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schiebetisch, ein Drehtisch, eine Wendeplatte oder eine Indexplatte vorgesehen ist.