DE102012218319A1 - Geräuschabsorbierendes Gewebe für ein Fahrzeug und Verfahren zum Herstellen desselben - Google Patents

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Keun Yong Kim
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Kia Corp
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Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
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Abstract

Ein geräuschabsorbierendes Gewebe für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Herstellen desselben sind offenbart. Das geräuschabsorbierende Gewebe für das Fahrzeug enthält einen einschichtigen Vliesstoff und ein Bindemittel. Der einschichtige Vliesstoff ist aus einer Superfaser, wie beispielsweise eine Aramidfaser, mit einer Feinheit von ca. 1 Denier bis ca. 15 Denier und einer Dicke von ca. 3 mm bis ca. 20 mm gebildet. Das Bindemittel befindet sich in der gleichen Ebene wie der Vliesstoff, um eine dreidimensionale Form des Vliesstoffes beizubehalten.

Description

  • HINTERGRUND
  • (a) Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein geräuschabsorbierendes Gewebe für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Herstellen des geräuschabsorbierenden Gewebes. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung ein geräuschabsorbierendes Gewebe für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Herstellen des geräuschabsorbierenden Gewebes, welches für Hochtemperaturanwendungen mit ca. 200°C oder mehr geeignet ist, wie beispielsweise Kraftmaschinen und Abgassysteme von Fahrzeugen.
  • (b) Hintergrund der Erfindung
  • Im Allgemeinen werden verschiedene Arten von schallschluckenden und sperrenden bzw. dämmenden Materialien auf verschiedenen Bauteilen einer Fahrzeugkarosserie angebracht, um ein Geräusch zu sperren bzw. zu dämmen und zu absorbieren. Beispielsweise können Materialien mit schallschluckenden oder dämmenden Eigenschaften zum Dämmen und/oder Absorbieren eines Geräusches verwendet werden, welches in einem Maschinenraum oder Kraftübertragungssystem eines Fahrzeugs erzeugt wird, um zu verhindern, dass das Geräusch in den inneren Fahrgastraum eines Fahrzeugs durchgelassen wird. Die Ausgestaltung dieser schallschluckenden und dämmenden Materialien ist ein sehr wichtiger Faktor bei der Fahrzeugausgestaltung.
  • Der wichtigste Faktor bei der Ausgestaltung der schallschluckenden und dämmenden Materialien für Fahrzeuge ist die Anbringung von geeigneten schallschluckenden und dämmenden Materialien mit ausreichenden schallschluckenden und dämmenden Charakteristiken an geeigneten Stellen.
  • Gegenwärtig werden Polyethylenterephthalat (PET), Polyurethan, Glaswolle und Harzfilz vielfach als schallschluckende und dämmende Materialien verwendet.
  • Die oben erwähnten Materialien sind jedoch nur zur Verwendung bei Temperaturen von ca. 200°C und weniger geeignet. Insbesondere wird die Haltbarkeit dieser Materialen bei Hochtemperaturzuständen von ca. 200°C oder mehr schnell verringert, was die Anwendung derselben auf Teile untersagt, welche sich nahe Geräuschquellen, wie zum Beispiel eine Kraftmaschine und ein Abgassystem, befinden. Die obigen Informationen, welche in diesem Hintergrund-Abschnitt offenbart sind, dienen nur zur Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, welche nicht den Stand der Technik bilden, welcher jemanden mit gewöhnlichen technischen Fähigkeiten hierzulande bereits bekannt ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
  • Die vorliegende Erfindung liefert ein geräuschabsorbierendes Gewebe für ein Fahrzeug und ein verfahren zum Herstellen des geräuschabsorbierenden Gewebes. Das geräuschabsorbierende Gewebe der vorliegenden Erfindung kann auf Teile angewendet werden, welche an Geräuschquellen angrenzend sind, wie beispielsweise Kraftmaschinen und Abgassysteme, und liefert eine zuverlässige schallschluckende Leistung durch Beibehalten der Haltbarkeit bei Hochtemperaturzuständen. Insbesondere verwenden geräuschabsorbierende Gewebe nach der vorliegenden Erfindung anstelle von typischen Materialien, wie beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET), eine Superfaser mit einer ausreichenden Wärmebeständigkeit.
  • In einem Aspekt liefert die vorliegende Erfindung ein geräuschabsorbierendes Gewebe für ein Fahrzeug, welches Folgendes enthält: einen einschichtigen Vliesstoff, welcher aus einer Superfaser gebildet ist, und ein Bindemittel, welches sich in der gleichen Schicht wie der Vliesstoff befindet, um eine dreidimensionale Form des Vliesstoffes beizubehalten. Die Superfaser kann aus jeden bekannten Superfasern ausgewählt werden, wie beispielsweise Aramid, Polybenzoxazol (PBO), Polybenzimidazol (PBI), Polyimid (PI) und Kohlenstofffaser. Nach verschiedenen Ausführungsformen ist die Superfaser eine Faser mit einer Feinheit von ca. 1 Denier bis ca. 15 Denier und einer Dicke von ca. 3 mm bis ca. 20 mm. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Superfaser eine Aramidfaser mit einer Feinheit von ca. 1 Denier bis ca. 15 Denier und einer Dicke von ca. 3 mm bis 20 mm.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform weist der Vliesstoff eine Massenbelegung von ca. 200 g/m2 bis ca. 1200 g/m2 auf.
  • In einem anderen Aspekt liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines geräuschabsorbierenden Gewebes für ein Fahrzeug, welches Folgendes enthält: Bilden eines Vliesstoffes unter Verwendung einer Superfaser, Imprägnieren des Vliesstoffes mit einer Lösung aus einem duroplastischen Harz, Trocknen des imprägnierten Vliesstoffes und Aushärten des getrockneten Vliesstoffes bei einer hohen Temperatur, um als Fahrzeugbauteile verwendet zu werden. Der Vliesstoff kann aus jeder bekannten Superfaser gebildet werden, wie beispielsweise Aramid, Polybenzoxazol (PBO), Polybenzimidazol (PBI), Polyimid (PI) und Kohlenstofffaser. In verschiedenen Ausführungsformen weist die Superfaser eine Feinheit von ca. 1 Denier bis ca. 15 Denier und eine Dicke von ca. 3 mm bis 20 mm auf. Nach einer beispielhaften Ausführungsform ist die Superfaser ein Aramidvlies mit einer Feinheit von ca. 1 Denier bis ca. 15 Denier und einer Dicke von ca. 3 mm bis ca. 20 mm. Der Vliesstoff kann durch jedes geeignete bekannte Verfahren zum Bilden von Vliesstoffen und beispielsweise durch einen Vernadelungsprozess gebildet werden.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Vliesstoff durch kontinuierliches Durchführen des Vernadelns von oben nach unten, Vernadelns von unten nach oben und Vernadelns von oben nach unten gebildet.
  • In einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird der Vliesstoff in einem Vernadelungsprozess mit Nadelhüben von ca. 30 Mal/cm2 bis ca. 350 Mal/cm2 gebildet.
  • In noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform enthält die Lösung aus einem duroplastischen Harz eine Kombination aus einem Epoxydharz, einem Aushärtungsmittel, einem Katalysator, einem Flammschutzmittel und kann ferner einen Lösemittelrest enthalten. Insbesondere kann die Lösung aus einem duroplastischen Harz ein Epoxydharz mit ca. 10 Gew.-% bis ca. 60 Gew.-%, ein Aushärtungsmittel mit ca. 2 Gew.-% bis ca. 10 Gew.-%, einen Katalysator mit ca. 1 Gew.-% bis ca. 5 Gew.-%, ein Flammschutzmittel mit ca. 10 Gew.-% bis ca. 40 Gew.-% und einen Lösemittelrest enthalten.
  • Andere Aspekte und beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden unten erörtert.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die oben erwähnten und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun in Bezug auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen derselben detailliert beschrieben werden, welche in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht sind, welche nachstehend nur zur Veranschaulichung dienen und die vorliegende Erfindung folglich nicht beschränken und in welchen:
  • 1 eine Ansicht ist, welche eine wärmedämmende Funktion eines geräuschabsorbierenden Gewebes für ein Fahrzeug nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 2 eine Ansicht der Strukturformel einer meta-Aramidfaser ist;
  • 3 eine Ansicht einer Strukturformel einer para-Aramidfaser ist;
  • 4 ein Graph ist, welcher ein Evaluierungsergebnis einer schallschluckenden Leistung eines geräuschabsorbierenden Gewebes für ein Fahrzeug nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
  • 5 ein Graph ist, welcher ein Vergleichsergebnis einer wärmedämmenden Leistung eines geräuschabsorbierenden Gewebes für ein Fahrzeug nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • Es sollte klar sein, dass die beiliegenden Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener bevorzugter Merkmale darstellen, welche für die grundlegenden Prinzipien der Erfindung veranschaulichend sind. Die spezifischen Ausgestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, die hierin offenbar sind und beispielsweise bestimmte Maße, Orientierungen, Plätze und Formen enthalten, werden zum Teil durch die bestimmte vorgesehene Anwendung und Einsatzumgebung bestimmt werden.
  • In den Figuren beziehen sich die Bezugsnummern überall in den verschiedenen Figuren der Zeichnung auf gleiche oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Nachstehend wird nun auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert Bezug genommen werden, deren Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht und unten beschrieben sind. Zwar wird die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben werden, aber es wird klar sein, dass die vorliegende Beschreibung die Erfindung nicht auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränken soll. Im Gegenteil soll die Erfindung nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen decken, welche innerhalb des Wesens und Bereiches der Erfindung enthalten sein können, die durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist.
  • Es sollte klar sein, dass der Ausdruck „Fahrzeug” oder „Fahrzeug-” oder ein anderer ähnlicher Ausdruck, der hierin verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen enthält, wie beispielsweise Personenkraftwagen, welche Geländefahrzeuge (engl. Sports Utility Vehicle, SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene Geschäftswagen enthalten, Wasserfahrzeuge, welche eine Vielzahl an Booten und Schiffen enthalten, Luftfahrzeuge und Ähnliches, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, elektrische Plug-In-Hybridfahrzeuge, Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb und andere Fahrzeuge mit alternativen Brennstoffen enthält (z. B. Brennstoffe, welche aus anderen Rohstoffen als Erdöl gewonnen werden). Wie hierin bezeichnet, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, welches zwei oder mehr Leistungsquellen aufweist, wie beispielsweise sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch betriebene Fahrzeuge.
  • Die hierin verwendete Terminologie dient nur zum Zweck des Beschreibens bestimmter Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine” und „der/die/das” auch die Pluralformen enthalten, sofern der Kontext dies nicht anderweitig klar erkennen lässt. Es wird zudem klar sein, dass die Ausdrücke „weist auf” und/oder „aufweisend”, wenn in dieser Beschreibung verwendet, das Vorhandensein der genannten Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder den Zusatz von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Bauteilen und/oder Gruppen derselben ausschließen. Wie hierin verwendet, enthält der Ausdruck „und/oder” irgendeine oder alle Kombinationen aus einem oder mehreren der assoziierten, aufgelisteten Gegenstände.
  • Sofern nicht speziell angegeben oder aus dem Kontext offensichtlich, ist der Ausdruck „ca.”, wie hierin verwendet, als innerhalb eines Bereiches einer normalen Toleranz in der Technik, beispielsweise innerhalb von 2 Standardabweichungen der Einrichtung, zu verstehen. „Ca.” kann als innerhalb von 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% des genannten Wertes verstanden werden. Wenn nicht anderweitig aus dem Kontext klar, sind alle hierin gelieferten numerischen Werte durch den Ausdruck „ca.” modifiziert.
  • Die hierin gelieferten Bereiche gelten für alle Werte innerhalb des Bereiches als Kurzbezeichnung. Beispielsweise ist ein Bereich von 1 bis 50 zu verstehen jede Zahl, Kombination von Zahlen oder jeden Unterbereich von der aus 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49 oder 50 bestehenden Gruppe sowie alle dazwischenliegenden Dezimalwerte zwischen den zuvor genannten ganzen Zahlen zu enthalten, wie beispielsweise 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8 und 1,9. In Bezug auf die Unterbereiche werden „verschachtelte Unterbereiche”, welche sich von einem der beiden Endpunkte des Bereiches erstrecken, speziell betrachtet. Beispielsweise kann ein verschachtelter Unterbereich eines beispielhaften Bereiches von 1 bis 50 1 bis 10, 1 bis 20, 1 bis 30 und 1 bis 40 in der einen Richtung oder 50 bis 40, 50 bis 30, 50 bis 20 und 50 bis 10 in der anderen Richtung aufweisen.
  • Die oben erwähnten und andere Merkmale der Erfindung werden unten erörtert.
  • Nachstehend wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben werden.
  • 1 ist eine Ansicht, welche eine wärmedämmende Funktion eines geräuschabsorbierenden Gewebes für ein Fahrzeug nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 2 ist eine Ansicht der Strukturformel einer meta-Aramidfaser. 3 ist eine Ansicht einer Strukturformel einer para-Aramidfaser.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein geräuschabsorbierendes Gewebe für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Herstellen des geräuschabsorbierenden Gewebes, welches eine schallschluckende Leistung selbst bei hohen Temperaturen von ca. 200°C oder mehr gewährleisten kann.
  • Das geräuschabsorbierende Gewebe für das Fahrzeug kann in Bereichen angewendet werden, welche hohen Temperaturen von ca. 200°C oder mehr ausgesetzt sind. Insbesondere können durch das Verwenden einer Superfaser in einem geräuschabsorbierenden Gewebe eine Vibration und ein Geräusch von Teilen, wie beispielsweise eine Kraftmaschine und ein Abgassystem eines Fahrzeugs, absorbiert und gedämmt werden.
  • Das geräuschabsorbierende Gewebe, welches unter Verwendung der Superfaser hergestellt wird, kann auch eine wärmedämmende Funktion aufweisen. Wenn, wie in 1 gezeigt wird, Wärme mit einer erhöhten Temperatur einer Seite des geräuschabsorbierenden Gewebes zugeführt wird, kann die Wärme durch das geräuschabsorbierende Gewebe gedämmt werden, was zu einer verringerten Wärme auf einer gegenüberliegenden Seite führt. Wie gezeigt, führt die Zuführung von Wärme mit ca. 1000°C auf einer Seite eines 25 mm dicken geräuschabsorbierenden Gewebes der Erfindung zu einer Temperaturabsenkung auf ca. 250°C auf der gegenüberliegenden Seite, wohingegen das Zuführen von Wärme mit ca. 1000°C auf einer Seite eines 50 mm dicken geräuschabsorbierenden Gewebes der Erfindung zu einer Temperaturabsenkung auf ca. 120°C auf der gegenüberliegenden Seite führt. Folglich nimmt ferner bei zunehmender Stärke des geräuschabsorbierenden Gewebes im Allgemeinen die wärmedämmende Leistung zu.
  • Der Ausdruck „Superfaser”, wie hierin verwendet, bezeichnet im Allgemeinen jedes Material, welches im Vergleich zu einem üblichen Material (z. B. Polyethylenterephthalat (PET)) eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit, Wärmebeständigkeit und Feuerbeständigkeit aufweist. Beispiele einer Superfaser können Aramid, Polybenzoxazol (PBO), Polybenzimidazol (PBI), Polyimid (PI) und Kohlenstofffaser enthalten, sind aber nicht darauf beschränkt.
  • Insbesondere ist Aramid eine aromatische Polyamidfaser, bei welcher Amidbindungen (-CONH-) an aromatische Ringe, wie beispielsweise Benzolringe, gebunden sind, um ein Polymer Polyamid zu bilden, und unterscheidet sich folglich von aliphatischem Polyamid (Nylon).
  • Nach verschiedenen Ausführungsformen kann die Aramidfaser durch das Spinnen von aromatischem Polyamid hergestellt werden und in meta-Aramid und para-Aramid unterteilt werden. Die Aramidfaser kann auch handelsübliche Produkte, wie z. B. Nomex® bzw. Kevlar®, enthalten.
  • Insbesondere ist in Bezug auf die meta-Aramidfaser Nomex® eine Marke einer meta-Aramidfaser, welche 1967 von Dupont Inc. entwickelt wurde. Meta-Aramid ist auch als Conex® von Teijin im Handel erhältlich. Diese meta-Aramide werden üblicherweise für Produkte bereitgestellt, wie beispielsweise Filament, Fiber, Garn und Papier. Meta-Aramid, das häufig auch als m-Aramid bezeichnet wird, kann auch hierin als solches bezeichnet werden.
  • M-Aramid wird vielfach auch für Isolierprodukte (Isolierpapier und Isolierband), wärmebeständige Fasern (Feuerbekämpfungskleidung und feuerfeste Handschuhe) und Hochtemperaturfilter verwendet.
  • M-Aramid kann durch das Schmelzen von Isophthaloylchlorid (IPC) und m-Phenylendiamin (MPD) in DMAc zur Reaktion hergestellt werden. Bei Nomex® und anderen m-Aramiden kann Trockenspinnen nach der Reaktion ausgeführt werden. Die Strukturformel von m-Aramid wird in 1 gezeigt.
  • M-Aramid kann aufgrund seiner gebogenen Polymerstruktur eine relativ hohe Bruchdehnung von ca. 22% bis ca. 40% aufweisen.
  • An sich ist m-Aramid zum Färben besser geeignet, welches zur Zerfaserung vorteilhaft sein kann.
  • In Bezug auf para-Aramidfasern ist Kevlar® eine Marke eines p-Aramids, welche in den frühen 1970er von Dupont Inc. entwickelt wurde. P-Aramid ist unter den Namen Kevlar® (Dupont), Twaron® (Teijin) und Technora® (Copolymer, Teijin) im Handel erhältlich. P-Aramid wird üblicherweise für Produkte, wie z. B. Filament, Fiber und Garn, bereitgestellt.
  • P-Aramid weist eine ca. drei- bis siebenfach höhere Festigkeit und Dehnung als m-Aramid auf. Folglich kann p-Aramid als Verstärkungsmaterialien oder Schutzmaterialien geeignet verwendet werden.
  • P-Aramid kann durch das Schmelzen von Terephthaloylchlorid (TPC) und p-Phenylendiamin (PPD) in NMP gefolgt von Nassspinnen hergestellt werden. Die Strukturformel von p-Aramid wird in 2 gezeigt.
  • P-Aramid zeigt aufgrund seiner linearen, hochorientierten Molekularstruktur Charakteristiken einer hohen Festigkeit auf. Da p-Aramid im Allgemeinen eine geringe Bruchdehnung und steife Struktur aufweist, kann ferner die Dehnung und elektrische Leitfähigkeit desselben gering sein. P-Aramid weist im Allgemeinen auch eine hohe Wärmebeständigkeit, Strukturstabilität und Reißfestigkeit auf und kann eine geringe thermische Kontraktion aufweisen. P-Aramid zeigt auch eine Flammfestigkeit (wird durch eine Flamme nicht verbrannt oder verändert) und Selbstlöschfähigkeit (Flamme wird gelöscht und das Brennen gestoppt, wenn Feuer entfernt bzw. gelöscht wird) auf.
  • Da Aramidfasern, wie oben beschrieben wurde, im Vergleich zu PET und Nylon Vorteile, wie beispielsweise eine hohe Wärmebeständigkeit und Feuerbeständigkeit, aufweisen, können Aramidfasern für Wärmeschutzausrüstungen, wie beispielsweise Spezialkleidung, industrielle Vliesstoffe, Isoliermaterialien und in der Festigkeit verstärkte Transformatoren und Motoren verwendet werden.
  • Nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein geräuschabsorbierendes Gewebe für ein Fahrzeug einen einschichtigen Vliesstoff enthalten, welcher aus einer Aramidfaser gebildet ist. Auf diese Weise können auf das geräuschabsorbierende Gewebe die vorteilhaften Eigenschaften übertragen werden, welche von Aramidfasern aufgezeigt werden.
  • Nachstehend wird ein Verfahren zum Herstellen des geräuschabsorbierenden Gewebes für das Fahrzeug nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben werden.
  • Eine Vliesstoffschicht kann durch jedes herkömmliche Verfahren zum Bilden von Vliesfasern gebildet werden und wird vorzugsweise durch das Durchführen der Vernadelung unter Verwendung eines Aramidfilaments gebildet.
  • Nach bestimmten Ausführungsformen wird nur meta-Aramid beim Herstellen des Vliesstoffes verwendet. Nach anderen Ausführungsformen wird nur para-Aramid beim Herstellen des Vliesstoffes verwendet. Nach noch anderen Ausführungsformen wird eine Kombination aus sowohl meta-Aramid als auch para-Aramid zum Herstellen des Vliesstoffes verwendet.
  • Die Feinheit des Aramidfilaments, welches als Garn für den Vliesstoff verwendet wird, kann variieren und liegt üblicherweise zwischen ca. 1 Denier und ca. 15 Denier.
  • Wenn die Feinheit weniger als ca. 1 Denier oder mehr als ca. 15 Denier beträgt, kann in diesem Fall nicht den verschiedenen Eigenschaften entsprochen werden, welche im Vliesstoff erfordert werden, und/oder die notwendige Bindekraft nicht erfüllt werden. Folglich sollte die Feinheit des Garns für den Vliesstoff im Bereich von ca. 1 Denier bis ca. 15 Denier liegen.
  • Die Dicke der Vliesstoff-Florlage kann variieren und liegt üblicherweise zwischen ca. 3 mm und ca. 20 mm. Wenn die Dicke der Vliesstoff-Florlage weniger als ca. 2 mm beträgt, kann es schwierig werden die Eigenschaften einer angemessenen Haltbarkeit und Formbarkeit zu liefern, welche für Innen- und Außenmaterialien von Fahrzeugen geeignet sind. Wenn die Dicke der Vliesstoff-Florlage andererseits mehr als ca. 20 mm beträgt, können die Produktivität des Gewebes verringert werden und die Herstellungskosten steigen.
  • Zwar kann das Gewicht des Vliesstoffes variieren, aber es wird in Anbetracht der Leistung und Kosten im Allgemeinen im Bereich von ca. 200 g/m2 bis ca. 1200 g/m2 liegen.
  • Nach der vorliegenden Erfindung kann das Aramidvlies eine physikalische Brücke bilden, welche die erforderte Dicke, Bindekraft und andere erwünschte Eigenschaften liefert. Der Vliesstoff kann durch fortlaufende Prozesse, welche das primäre Vorvernadeln von oben nach unten, das sekundäre Vernadeln von unten nach oben und das tertiäre Vernadeln von oben nach unten enthalten, und durch Stapeln eines Flors mit ca. 30 g/m2 bis ca. 100 g/m2 gebildet werden, welches durch zwei- bis zwölffaches Kardieren gebildet wird.
  • In diesem Fall kann die zum Durchführen des Vernadelns verwendete Nadel eine Widerhakennadel enthalten. Nach einer beispielhaften Ausführungsform weist die Widerhakennadel einen Arbeitsschaft von ca. 0,5 mm bis ca. 3 mm und eine Nadellänge (Abstand von der Krückenaußenkante bis zur Spitze, wobei „Krücke” die 90°-Biegung an der Nadeloberseite bezeichnet) von ca. 70 mm bis ca. 120 mm auf.
  • Nach verschiedenen Ausführungsformen kann der Nadelhub in einem Bereich von ca. 30 Mal/m2 bis ca. 350 Mal/m2 liegen.
  • Bevorzugter liegt die Feinheit des Garns für den Vliesstoff zwischen ca. 1,5 und ca. 8 Denier, die Dicke der Florlage zwischen ca. 6 mm und ca. 13 mm und der Nadelhub zwischen ca. 120 Mal/cm2 und ca. 250 Mal/cm2. Nach bevorzugten Ausführungsformen beträgt das Gewicht des gebildeten Vliesstoffes zwischen ca. 300 g/cm2 und ca. 800 g/cm2.
  • Nachdem der Vliesstoff bereitgestellt wurde, kann das geräuschabsorbierende Gewebe für das Fahrzeug in die erwünschten Bauteilformen zur Verwendung als Fahrzeugbauteile geformt werden.
  • Nach verschiedenen Ausführungsformen wird das geräuschabsorbierende Gewebe durch Imprägnieren des Vliesstoffes mit einem Bindemittel, welches aus einem duroplastischen Harzmaterial gebildet ist, in eine erwünschte Form geformt, um dadurch eine Bindemittelbehandlung für ein anschließendes Thermoformen durchzuführen.
  • Anstelle des üblichen Zweckes von Bindemitteln, welcher das Liefern von Adhäsion und Verbindung ist, wird die Bindemittelbehandlung insbesondere durchgeführt, um eine dreidimensionale Form zu implementieren.
  • Mit anderen Worten kann der Vliesstoff, welcher mit Aramidgarn hergestellt wird, in einem flüssigen duroplastischen Harz getränkt werden und dann bei einer hohen Temperatur getrocknet und ausgehärtet werden, um die dreidimensionale Form des Vliesstoffes beizubehalten, welcher bei einer hohen Temperatur unter Verwendung des duroplastischen Harzes ausgehärtet wird.
  • Für die Bindemittelbehandlung können übliche Formulierungen verwendet werden, wie beispielsweise Aushärtungsmittel, Katalysator, Lösemittel, Flammschutzmittel und duroplastisches Harz mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit. Nach bevorzugten Ausführungsformen enthält das duroplastische Harz Epoxydharz.
  • Nach verschiedenen Ausführungsformen kann das Epoxydharz aus Bisphenol A-Diglycidylether, Bisphenol F-Diglycidylether, Polyoxypropylendiglycidylether und Bisphenol A-Diglycidyletherpolymer und Kombinationen derselben ausgewählt werden.
  • Nach verschiedenen Ausführungsformen kann das Aushärtungsmittel aus Dicyandiamid, Harnstoff und Imidazol oder Kombinationen derselben ausgewählt werden.
  • Nach verschiedenen Ausführungsformen kann der Katalysator aus Bis(Dimethylharnstoff)-Verbindung und Tetraphenylboratsalz aus quaternärisiertem DBU und Kombinationen derselben ausgewählt werden.
  • Nach verschiedenen Ausführungsformen kann das Lösemittel aus Methylethylketon (MEK), Dimethylkarbonat (DMC), Dimethylformamid (DMF) und Azeton und Kombinationen derselben ausgewählt werden.
  • Nach verschiedenen Ausführungsformen kann das Flammschutzmittel aus Melamincyanurat, Melaminpolyphosphat, Ammoniumpolyphosphat, organischem Phosphat und Kombinationen derselben ausgewählt werden.
  • Nach verschiedenen Ausführungsformen können die Zusammensetzung und der Gehalt der flammschutzmittelhaltigen Lösung aus einem duroplastischen Harz zum Imprägnieren des Vliesstoffes wie folgt sein.
  • 1. Epoxydharz: ca. 10 bis ca. 60 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der Lösung aus duroplastischem Harz
  • Das Epoxydharz kann hinzugefügt werden, um die Form eines angestrebten Vliesstoffes zu implementieren. Wenn der Gehalt an Epoxydharz weniger als ca. 10 Gew.-% oder mehr als ca. 60 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Lösung aus duroplastischem Harz beträgt, können die Formbarkeit und Formbeständigkeit (d. h. Fähigkeit eine gegebene Form beizubehalten) verringert werden. Folglich wird erwünscht das Epoxydharz in einer Menge von ca. 10 Gew.-% bis ca. 60 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Lösung aus duroplastischem Harz hinzuzufügen.
  • 2. Aushärtungsmittel: ca. 2 Gew.-% bis ca. 10 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der Lösung aus duroplastischem Harz
  • Ein Aushärtungsmittel kann zum Implementieren der mechanischen Festigkeit und chemischen Beständigkeit durch eine Reaktion mit dem angestrebten Epoxydharz hinzugefügt werden. Wenn der Aushärtungsmittelgehalt weniger als ca. 2 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Lösung aus duroplastischem Harz beträgt, kann die mechanische Festigkeit verringert werden. Andererseits kann bei einem höheren Aushärtungsmittelgehalt als ca. 10 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Lösung aus duroplastischem Harz die Lagerungsbeständigkeit verringert werden. Folglich wird erwünscht das Aushärtungsmittel mit ca. 2 Gew.-% bis ca. 10 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Lösung aus duroplastischem Harz hinzuzufügen.
  • 3. Katalysator: ca. 1 Gew.-% bis ca. 5 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der Lösung aus duroplastischem Harz
  • Ein Katalysator kann zum Verbessern der Fertigungsbedingung durch Fördern der Quervernetzung des Aushärtungsmittels hinzugefügt werden. Wenn der Katalysatorgehalt weniger als ca. 1 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Lösung aus duroplastischem Harz beträgt, kann der Grad der Förderung gering sein, was die Beschränkung der Reaktivität verursacht. Wenn der Katalysatorgehalt mehr als ca. 5 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Lösung aus duroplastischem Harz beträgt, kann die Lagerungsbeständigkeit verringert werden. Folglich wird erwünscht den Katalysator mit ca. 1 Gew.-% bis ca. 5 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Lösung aus duroplastischem Harz hinzuzufügen.
  • 4. Flammschutzmittel: ca. 10 Gew.-% bis ca. 40 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der Lösung aus duroplastischem Harz
  • Ein Flammschutzmittel kann zum Liefern einer Flammfestigkeit hinzugefügt werden. Wenn der Flammschutzmittelgehalt weniger als ca. 10 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Lösung aus duroplastischem Harz beträgt, können die Charakteristiken des Flammschutzmittels schwach sein. Wenn der Gehalt an Flammschutzmittel mehr als ca. 40 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Lösung aus duroplastischem Harz beträgt, kann die Formbarkeit verringert werden. Folglich wird erwünscht das Flammschutzmittel mit ca. 10 Gew.-% bis ca. 40 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Lösung aus duroplastischem Harz hinzuzufügen.
  • Ein Aramidvlies kann in der Lösung aus duroplastischem Harz getränkt werden, welche wie oben erwähnt hergestellt wird, und dann bei einer hohen Temperatur für eine bestimmte Zeitdauer getrocknet und bei einer hohen Temperatur ausgehärtet werden.
  • Folglich wird ein Vliesstoff aus Aramidfaser mit einer ausgezeichneten Wärmebeständigkeit gebildet. Heiße Bauteile, wie beispielsweise die Kraftmaschine und das Abgassystem, können dann mit dem Aramidvlies bedeckt werden, um eine Vibration und ein Geräusch der Kraftmaschine und des Abgassystems zu absorbieren und die schallschluckende Leistung selbst dann zu sichern, wenn dasselbe Hochtemperaturzuständen ausgesetzt wird.
  • Auch kann das Aramidvlies mit einem duroplastischem Harz für eine Bindemittelbehandlung imprägniert werden, um eine dreidimensionale Form des Vliesstoffes zu implementieren. Folglich kann der Vliesstoff für verschiedene Bauteile eines Fahrzeugs mit jeder erwünschten Form verwendet werden.
  • Nachstehend wird ein Beispiel der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben werden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
  • BEISPIEL
  • Das folgende Beispiel veranschaulicht die Erfindung und soll dieselbe nicht beschränken.
  • Ein Vernadelungsprozess wurde unter Verwendung eines meta-Aramidfilaments mit einer Feinheit von ca. 2 Denier und einer Länge von ca. 51 mm zum Herstellen eines Aramidvlieses mit einer Dichte von ca. 300 g/m2 durchgeführt.
  • Der hergestellte Vliesstoff wurde in einer flammschutzhaltigen Lösung aus einem duroplastischem Harz mit 1 Tauchen (dip) 1 Quetsch- bzw. Walzdruck (nip) (Aufnahme 300%) getränkt.
  • In diesem Fall enthielt die Lösung aus einem duroplastischem Harz ca. 8 Gew.-% Bisphenol A-Diglycidylether, ca. 2 Gew.-% Bisphenol A-Diglycidyletherpolymer, ca. 0,2 Gew.-% Dicyandiamid, ca. 0,02 Gew.-% Bis(Dimethylharnstoff)-Verbindung, ca. 10 Gew.-% Melamincyanurat und ca. 79,78 Gew.-% DMC, wobei alle Gew.-% auf dem Gesamtgewicht der Lösung aus einem duroplastischem Harz basieren.
  • Danach wurde der imprägnierte Vliesstoff herausgenommen und bei einer Temperatur von ca. 150°C für ca. fünf Minuten getrocknet.
  • Als nächstes wurde das Aushärten bei einer Temperatur von ca. 200°C für ca. zwei Minuten durchgeführt.
  • Wenn ein geräuschabsorbierendes Gewebe, welches durch das obige Verfahren hergestellt wird, auf ein an eine Geräuschquelle angrenzendes Teil bei einer Wärmebeständigkeitsbedingung von ca. 200°C bis ca. 260°C angewendet wird, kann die schallschluckende Leistung maximiert werden. Auch kann das geräuschabsorbierende Gewebe auf metallische Hochtemperatur-Bauteile eines Abgassystems angewendet werden, um umgebende Kunststoff- und Gummiteile mit der wärmedämmenden Funktion desselben zu schützen.
  • Evaluierung der Wärmebeständigkeit
  • Das geräuschabsorbierende Gewebe nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde bei einer Temperatur von ca. 260°C für ca. 300 Stunden in einem wärmebeständigen Ofen gealtert, um die Außenseite zu überprüfen und die Zugfestigkeit zur Evaluierung der Wärmebeständigkeit zu erhalten.
  • In diesem Fall wurde überprüft und bestimmt, ob eine Kontraktion oder Verformung, ein Ablösen der Oberfläche, ein Flusen und eine Spaltbildung auf der Außenseite vorlagen.
  • Ein Zugversuch wurde unter Verwendung von fünf Proben der Dumbbell-Art Nr. 1 mit einer Zuggeschwindigkeit von ca. 200 mm/min unter einer Standardbedingung durchgeführt.
  • Der Versucht wurde bei einer Standardbedingung mit einer Temperatur von 23 ± 2°C und einer relativen Feuchtigkeit von 50 ± 5% durchgeführt. Die Proben wurden geprüft nachdem dieselben über ca. eine Stunde bei der Standardbedingung gehalten wurden.
  • Evaluierung der schallschluckenden Leistung
  • Ein Absorptionsgrad für einen diffusen Schall wurde unter Verwendung einer Alpha-Kabine gemessen.
  • Evaluierung der wärmedämmenden Leistung
  • Einer wärmedämmenden Platte wurde Wärme zugeführt bis die Temperatur der Wärmequellenrichtung ca. 250°C erreichte während die Temperatur auf der gegenüberliegenden Seite (d. h. Seite, welche der Seite gegenüberliegt, welcher Wärme zugeführt wurde; „Rückseite”) gemessen wurde.
  • Infolge der oben beschriebenen Leistungsevaluierung wurden die Haltbarkeit und Nichtentflammbarkeit bei einer hohen Temperatur von ca. 260°C für ca. 300 Stunden erfüllt.
  • Nach der Evaluierung der Wärmebeständigkeit bestand keine Auffälligkeit auf der Außenseite und die Zugfestigkeit entsprach auch den Industrienormen.
  • 4 ist ein Graph, welcher ein Evaluierungsergebnis der schallschluckenden Leistung eines geräuschabsorbierenden Gewebes für ein Fahrzeug veranschaulicht, welches durch das Beispiel nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorbereitet wurde. 5 ist ein Graph, welcher ein Vergleichsergebnis der wärmedämmenden Leistung eines geräuschabsorbierenden Gewebes für ein Fahrzeug veranschaulicht, welches durch das Beispiel nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorbereitet wurde.
  • Wie in 4 gezeigt, wurde ein schallschluckender Effekt durch das Anbringen des Aramidvlieses an einem Abgassystem erzielt.
  • Wie in 5 gezeigt, zeigt auch die wärmedämmende Leistung von Aluminium eine Temperaturabsenkung von ca. 250°C auf ca. 120°C und das Aramidvlies eine Temperaturabsenkung von ca. 250°C auf ca. 115°C auf.
  • Folglich wurde aufgezeigt, dass das Aramidvlies der vorliegenden Erfindung eine bessere wärmedämmende Leistung als Aluminium (Metall) aufweist.
  • Nachdem der Vliesstoff in einer dreidimensionalen Form durch die Bindemittelbehandlung ausgehärtet wurde und zum Abdecken der Kraftmaschine und des Abgassystems verwendet wurde, wurde das Innengeräusch gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
    LEERLAUF D2-Modus Beschleunigung N-Modus Leerlaufgeräusch außer halb des Fahrzeugs
    Vorne Hinten Vorne Hinten Motor Oben Motor Links Motor Rechts Motor Vorne
    Anfangswert 80,6 79,2 100,5 98,9 49,2 52,5 53,8 54,7
    Endwert 77,6 77,4 97,3 95,4 45,8 49,1 52,3 51,3
    Verbessert –3 dB –1,8 dB –3,2 dB –3,5 dB –3,4 dB –3,4 dB –1,5 dB –3,4 dB
  • Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde das Innengeräusch vor (Anfangswert) und nach (Endwert) dem Dämmen des Kraftmaschinengeräusches unter Verwendung des geräuschabsorbierenden Gewebes nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf maximal ca. 3,4 dB verringert (wobei alle Einheiten in Tabelle 1 in dB, Dezibel, sind).
  • Ein geräuschabsorbierendes Gewebe für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Herstellen des geräuschabsorbierenden Gewebes nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die folgenden Vorteile auf.
  • Erstens, ein Vliesstoff aus einer Superfaser (wie beispielsweise eine Aramidfaser) mit einer ausgezeichneten Wärmebeständigkeit wird gebildet und dann werden heiße Bauteile, wie beispielsweise die Kraftmaschine und das Abgassystem, mit dem Vliesstoff aus einer Superfaser abgedeckt, um eine Vibration und ein Geräusch der Kraftmaschine und des Abgassystems zu absorbieren und die schallschluckende Leistung selbst dann zu sichern, wenn derselbe erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird.
  • Zweitens, ein Vliesstoff aus einer Superfaser kann mit einem duroplastischen Harz für eine Bindemittelbehandlung imprägniert werden, um eine dreidimensionale Form des Vliesstoffes zu implementieren. Folglich kann der Vliesstoff für verschiedene Bauteile eines Fahrzeugs mit jeder erwünschten Form verwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung wurde in Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen derselben detailliert beschrieben. Es wird jedoch von jemandem mit technischen Fähigkeiten eingesehen werden, dass an diesen Ausführungsformen Änderungen vorgenommen werden können ohne von den Prinzipien und dem Wesen der Erfindung abzuweichen, deren Bereich in den beiliegenden Ansprüchen und Äquivalenten derselben definiert ist.

Claims (13)

  1. Geräuschabsorbierendes Gewebe für ein Fahrzeug, aufweisend: einen einschichtigen Vliesstoff, welcher aus einer Superfaser mit einer Feinheit von ca. 1 Denier bis ca. 15 Denier und einer Dicke von ca. 3 mm bis ca. 20 mm gebildet ist; und ein Bindemittel, welches sich in der gleichen Schicht wie der Vliesstoff befindet, um eine dreidimensionale Form des Vliesstoffes beizubehalten.
  2. Geräuschabsorbierendes Gewebe nach Anspruch 1, wobei die Superfaser aus Aramid, Polybenzoxazol (PBO), Polybenzimidazol (PBI), Polyimid (PI) und Kohlenstofffaser ausgewählt wird.
  3. Geräuschabsorbierendes Gewebe nach Anspruch 1, wobei die Superfaser eine Aramidfaser ist.
  4. Geräuschabsorbierendes Gewebe nach Anspruch 1, wobei der Vliesstoff eine Dichte von ca. 200 g/m2 bis ca. 1200 g/m2 aufweist.
  5. Geräuschabsorbierendes Gewebe nach Anspruch 1, wobei das Bindemittel aus einer Lösung aus duroplastischem Harz gebildet wird, welche ein Epoxydharz mit ca. 10 Gew.-% bis ca. 60 Gew.-%, ein Aushärtungsmittel mit ca. 2 Gew.-% bis ca. 10 Gew.-%, einen Katalysator mit ca. 1 Gew.-% bis ca. 5 Gew.-%, ein Flammschutzmittel mit ca. 10 Gew.-% bis ca. 40 Gew.-% und einen Lösemittelrest aufweist.
  6. Geräuschabsorbierendes Gewebe nach Anspruch 5, wobei das Epoxydharz aus der aus Bisphenol A-Diglycidylether, Bisphenol F-Diglycidylether, Polyoxypropylendiglycidylether und Bisphenol A-Diglycidyletherpolymer und Kombinationen derselben bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
  7. Verfahren zum Herstellen eines geräuschabsorbierenden Gewebes für ein Fahrzeug, aufweisend: Bilden eines Vliesstoffes durch einen Vernadelungsprozess unter Verwendung einer Superfaser mit einer Feinheit von ca. 1 Denier bis ca. 15 Denier und einer Dicke von ca. 3 mm bis ca. 20 mm; Imprägnieren des Vliesstoffes mit einer Lösung aus einem duroplastischen Harz; Trocknen des imprägnierten Vliesstoffes; und Aushärten des getrockneten Vliesstoffes bei einer Temperatur von mindestens 200°C.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Superfaser aus Aramid, Polybenzoxazol (PBO), Polybenzimidazol (PBI), Polyimid (PI) und Kohlenstofffaser ausgewählt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Superfaser eine Aramidfaser ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Vliesstoff durch kontinuierliches Durchführen des Vernadelns von oben nach unten, Vernadelns von unten nach oben und Vernadelns von oben nach unten gebildet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Aramidvlies im Vernadelungsprozess mit Nadelhüben von ca. 30 Mal/cm2 bis ca. 350 Mal/cm2 gebildet wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Lösung aus einem duroplastischen Harz ein Epoxydharz mit ca. 10 Gew.-% bis ca. 60 Gew.-%, ein Aushärtungsmittel mit ca. 2 Gew.-% bis ca. 10 Gew.-%, einen Katalysator mit ca. 1 Gew.-% bis ca. 5 Gew.-%, ein Flammschutzmittel mit ca. 10 Gew.-% bis ca. 40 Gew.-% und einen Lösemittelrest aufweist.
  13. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Epoxydharz aus der aus Bisphenol A-Diglycidylether, Bisphenol F-Diglycidylether, Polyoxypropylendiglycidylether und Bisphenol A-Diglycidyletherpolymer und Kombinationen derselben bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
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