DE102015102984A1

DE102015102984A1 - Hagelschutzmatte

Info

Publication number: DE102015102984A1
Application number: DE102015102984.7A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2016-09-08
Also published as: DE102015102984A8

Abstract

Hagelschutzmatten mit einer Schaumstoffschicht zum Schutz der Karosserieeile von Fahrzeugen vor mechanischer Einwirkung sind bekannt. Die Wirksamkeit des Aufprallschutzes hängt von der Schaumstoffschicht ab und ist grundsätzlich umso besser, je robuster und großvolumiger diese ist. Andererseits soll die Hagelschutzmatte möglichst wenig Platz beanspruchen, damit sie beispielsweise ohne Weiteres stets im Kraftfahrzeug mitgeführt werden kann, um sie bei Ankündigung eines Unwetters möglichst schnell und unkompliziert auf der Karosserie ausbreiten zu können. Um die beiden, sich teilweise widersprechenden Teilaufgaben erfüllen zu können, wird erfindungsgemäß eine Hagelschutzmatte vorgeschlagen, die eine Schaumstoffschicht aus einem Polyurethanwerkstoff (PUR-Schaumstoff) mit einer Dicke von mindestens 5 mm umfasst, die großflächig mit einer semi-anisotropen Magnetfolie verklebt ist.

Description

Technischer Hintergrund
Die Erfindung betrifft eine Hagelschutzmatte für Fahrzeuge mit Verkleidungselementen aus Blech.
Extreme Wetterereignisse wie Gewitter und Sturm sind häufig von umherfliegenden Teilchen wie Hagel, abrechenden Ästen und dergleichen begleitet und können zu Beschädigungen an Karosserieteilen von Fahrzeugen führen, insbesondere an Motorhaube, Dach, Türen und Heckklappe. Die Größe von Hagel-Eisteilchen kann im Bereich weniger Millimeter bis zu mehreren Zentimetern betragen, wobei das Gewicht zwischen einigen Gramm bis zu mehreren hundert Gramm betragen kann. Von Hagelkörnern wird ab Durchmessern von 5 mm gesprochen. Grundsätzlich fallen große Hagelkörner schneller als kleine und können Geschwindigkeiten von beispielsweise 150 km/h erreichen.
Vor Unwettern mit Hagelkörnern ab einem Durchmesser von 20 mm wird von den meteorologischen Diensten gewarnt, wobei es aber auch schon bei kleineren Durchmessern im Bereich von etwa 15 mm zu Schäden kommen kann. Unwetter sind in der Regel nicht ortsgenau vorhersagbar, so dass entsprechende Warnungen oft nur kurzfristig erfolgen können und wenig Zeit verbleibt, um Fahrzeuge in geschützte Bereiche zu verbringen, sofern dies überhaupt möglich ist.
Auch Freigelände von Automobilhändlern oder Autovermietern stellen für den Hagelschutz ein Problem dar, da hier eine große Zahl an Fahrzeugen kurzfristig vor Hagelschauern geschützt werden müssen.
Stand der Technik
Zum Schutz von im Freien geparkten Kraftfahrzeugen vor Beschädigungen durch Hagel wurden verschiedene Schutzauflagen vorgeschlagen. In der WO 92/15467 A1 wird eine Filzmatte beschrieben, die von einer wasserdichten Hülle umschlossen ist und mittels elastischer Bänder am Kraftfahrzeug befestigt wird.
Die Verbindung der Hagelschutzmatten mit der Karosserie mittels Bändern, Haken oder Klettstreifen erfordert gewisses technisches Geschick und ist zeitaufwändig. Erschwerend kommt hinzu, dass Unwetter häufig von starkem Wind begleitet sind, so dass die Matten infolge unzureichender Auflage auf der Karosserie leicht vom Wind unterfangen und weggeweht werden können.
Auch aufblasbare Hagelschutzmatten gewährleisten einen Aufprallschutz; das Aufblasen ist jedoch mit einigem Zeit- und zusätzlichem Geräteaufwand verbunden. Es erfolgt beispielsweise mittels eines mitzuführenden Kompressors ( EP 1 559 602 A2 ) oder durch Anschließen an das Abgassystem ( DE 10 2004 034 205 A1 ) oder an ein Autoreifen-Ventil ( US 5,242,206 A ).
Einige der oben genannten Nachteile vermeidet eine gattungsgemäße Hagelschutzmatte, wie sie aus der DE 102 52 465 A1 bekannt ist. Diese Schutzmatte umfasst eine Schaumstoffschicht mit einer Dicke im Bereich von 2 bis 4 mm, die großflächig mit einer Magnetfolie verklebt ist. Die Magnetfolie gewährleistet eine gute Haftung auf den Karosserie-Verkleidungselementen aus Blech.
Technische Aufgabenstellung
Die Hagelschutzmatte soll Verkleidungselemente wirksam vor mechanischer Einwirkung schützen und sie soll bei Bedarf innerhalb kurzer Zeit zur Verfügung stehen. Diese beiden Anforderungen stehen in einem gewissen Widerspruch zueinander. Denn die Wirksamkeit des Aufprallschutzes hängt von der Schaumstoffschicht ab und ist grundsätzlich umso besser, je robuster und großvolumiger diese ist. Andererseits soll die Hagelschutzmatte möglichst wenig Platz beanspruchen, damit sie beispielsweise ohne weiteres stets im Kraftfahrzeug mitgeführt werden kann, um sie bei Ankündigung eines Unwetters möglichst schnell (vorzugsweise in weniger als 1 Minute) und unkompliziert auf der Karosserie ausbreiten zu können. Dazu ist die es vorteilhaft, wenn die Matte faltbar oder aufwickelbar ist. Dies ist aber bei großen Mattenstärken und bei einem hohen Gewicht schwierig zu bewerkstelligen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hagelschutzmatte zur Verfügung zu stellen, die auch gegenüber Hagelkörnern bis mindestens 2,5 cm Durchmesser einen wirksamen Aufprallschutz darstellt und die gleichzeitig einfach handhabbar ist
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Hagelschutzmatte der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sie eine Schaumstoffschicht aus einem Polyurethanwerkstoff (PUR-Schaumstoff) mit einer Dicke von mindestens 5 mm umfasst, die großflächig mit einer semi-anisotropen Magnetfolie verklebt ist.
Schaumstoff ist ein Kunststoff, der durch Zugabe eines Treibmittels aufgeschäumt worden ist, und dessen Struktur durch Zellen gebildet wird, die von dem Kunststoff-Grundmaterial eingeschlossene Hohlräume darstellen. Die Hohlräume sind offen oder geschlossen. Fast alle Kunststoffe eignen sich zum Aufschäumen. Viele Schaumstoffschichten sind jedoch nicht dauerhaft verformungsstabil; sie schrumpfen beispielsweise bei Erwärmung oder sie sind wenig elastisch und verformen sich dauerhaft bei Einwirkung einer Kraft. Andere Schaumstoffe sind druckempfindlich und zerreißen bei punktförmiger Belastung, die einen hohen Energieeintrag in einen kleinen Teilbereich bewirken und wie sie beispielsweise bei Einschlägen von Hagelkörnern mit Durchmessern von mehr als 2,5 cm auftreten können.
Die erfindungsgemäße Hagelschutzmatte enthält eine oder mehrere Schaumstoffschichten. Mindestens eine der Schaumstoffschichten basiert auf Polyurethan.
Charakteristisch für Polyurethan-Werkstoffe ist die Urethan-Gruppe (-NH-CO-O-). Schaumstoffe aus Polyurethan (PUR) sind allgemein bekannt und als Halbzeug in zugeschnittener Form in einem breiten Härte- und Dichtebereich verfügbar. Sie werden beispielsweise als Polster- oder Teppichrückenmaterial und im Fahrzeugbau als Armauflage, Softbeschichtung von Handgriffen, Innenraumverkleidung, Armaturenbrett oder zur Schalldämmung verwendet.
Für den Einsatz als Aufprallschutz bei einer Hagelschutzmatte gemäß der Erfindung sind PUR-Schaumstoffe bisher nicht bekannt. Für diesen Zweck wird ein weicher PUR-Schaumstoff eingesetzt. Dieser weist überraschend dämmmechanische Eigenschaften auf, die der oben skizzierten Anforderung hinsichtlich des Aufprallschutzes genügen, sofern die Schichtdicke mindestens 5 mm, vorzugsweise jedoch nicht mehr als 9,5 mm, und besonders bevorzugt maximal 7 mm, beträgt. Die Schaumstoffschicht ist damit so dick wie nötig, um einen effektiven Aufprallschutz gegenüber Hagelkörnern mit Durchmessern von 2,5 cm zu gewährleisten, aber so dünn wie möglich im Sinne der gewünschten einfachen Handhabbarkeit (aufrollbar und leicht).
So sind Hagelschutzmatten mit PUR-Schaumstoffschichten in diesem Dickenbereich sehr elastisch und können daher mit kleinem Radius eingerollt werden, wobei die Mattenlängen und Rollendurchmesser zur Abdeckung üblicher Verkleidungselemente von Personenkraftwagen noch so klein sind, dass sie beispielsweise im Kofferraum verstaut werden können. Außerdem zeigt die Hagelschutzmatte ein vergleichsweise geringes Gewicht und ist bei auch großflächigen Verkleidungselementen von einer einzelnen Person noch ohne weiteres zu handhaben. Daraus ergibt sich jedoch eine Vorgabe, wonach die Hagelschutzmatte nicht mehr als 14 kg wiegen sollte.
Darüber hinaus hat es sich gezeigt, dass die PUR-Schaumstoffschicht ihre dämmmechanischen Eigenschaften in einem breiten Temperatur-Einsatzbereich von minus 10 bis +110°C behält, so dass auch im Sommer ein dauerhafter Einsatz der Hagelschutzmatte möglich ist.
Die semi-anisotrope Magnetfolie ist flexibel und permanent magnetisch. Sie ist witterungs- und temperaturbeständig im Temperaturbereich von etwa minus 20° bis +100° C. Die nicht magnetische Seite ist mit der Schaumstoffschicht verklebt. Im Gegensatz zum Verbinden durch Kaschieren erfordert die Klebeverbindung keine Wärmeeinwirkung und erleichtert eine verformungsarme, großflächige Verbindung mit der Schaumstoffschicht bei Raumtemperatur.
Die Magnetfolie besteht aus Strontium- oder Barium-Ferritpulver, das in einem elastischen thermoplastischen Bindemittel aus Polyethylen fixiert ist. Sie haftet auf allen eisenhaltigen Unterlagen, wie etwa dem Karoserie-Stahlblechblech. Infolge ihrer semi-anisotropen Ausführung wird eine größtmögliche Haftkraft auf der Unterlage erzielt. Die semi-anisotrope Eigenschaft wird erzeugt, indem auf der magnetisierbaren Seite der Folie streifenweise und abwechselnd Nord- und Südpol durch mehrpolige Magnetisierung des Materials erzeugt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die magnetische Seite der Magnetfolie mit einer Kunststoffschicht überzogen, um ein Verkratzen des Verkleidungselementes zu verhindern.
Die Hagelschutzmatte schützt vor Wettereinflüssen und vor anderen Stößen, wie beispielsweise herabfallenden Kastanien, Nüssen, Feuerwerk und Vogelkot.
Die Rohdichte (auch Formteildichte Raumgewicht genannt) von PUR-Schaumstoffen variiert in einem weiten Bereich. Insbesondere bei großen oder schwer zugänglichen Verkleidungselementen, wie etwa dem Fahrzeugdach, spielt für eine einfache Handhabbarkeit das Gewicht der Hagelschutzmatte eine entscheidende Rolle. Andererseits nimmt die Fähigkeit, Stöße abzufangen, mit der Rohdichte zu, so dass bei hoher Rohdichte kleinere Schichtstärken genügen.
Im Hinblick darauf hat sich als geeigneter Kompromiss erweisen, wenn die Schaumstoffschicht aus Polyurethanwerkstoff mit einer Rohdichte im Bereich von 200 bis 300 kg/m³, vorzugsweise im Bereich von 210 bis 270 kg/m³, besteht.
Dies ist eine mittelhohe Rohdichte. Sie wird anhand der Norm ASTM D 3574-95 – Test A ermittelt. Schaumstoffe mit einer Rohdichte von weniger als 250 kg/m³ werden als häufig als „Materialien mit niedriger Dichte“, darüber als „Materialien mit hoher Dichte“ klassifiziert. Die Dichte des für die erfindungsgemäße Hagelschutzmatte eingesetzten PUR-Schaumstoffs liegt im somit im Übergangsbereich und stellt einen Kompromiss zwischen geringem Gewicht und hoher Energieabsorption dar.
Das spezifische Gewicht der Schaumstoffschicht beträgt somit nur etwa 20% bis 30% des spezifischen Gewichts von Wasser. Ein Aufschwimmen bei Starkregen wird durch die flächige und feste Anlage auf dem Verkleidungselement und durch das Gewicht der Magnetfolie verhindert.
Weiche PUR-Schaumstoffe sind in der Regel offenzellig. Die Wasseraufnahmefähigkeit liegt typischerweise um 20 % (bei einer Wässerungsdauer von 2h). Das eingedrungene Wasser vergrößert das Gewicht der Matte und macht sie unhandlich.
Daher ist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Hagelschutzmatte vorgesehen, dass die der Magnetfolie abgewandte Seite der Schaumstoffschicht mit einer Schutzschicht versehen, die eine Dicke zwischen etwa 0,5 und 1 mm aufweist.
Die Schutzschicht dient in erster Linie als wasserabweisende oder wasserdichte Schicht, die die Aufnahme von Regenwasser vermindert.
Alternativ oder ergänzend dazu ist im Hinblick auf eine möglichst geringe Wasseraufnahme bei der Schaumstoffschicht der erfindungsgemäßen Hagelschutzmatte bevorzugt vorgesehen, dass der Schaumstoff geschlossenzellig ausgebildet ist
Geschlossenzellige Polyurethan-Schäume sind bisher überwiegend für die Wärmedämmung konzipiert, damit die in den Zellen eingeschlossenen Gase mit niedrigen Wärmeleitfähigkeiten nicht entweichen können.
Hageleinschläge und andere Impulse führen zu temporären Verformungen der Hagelschutzmatte. Die Rückverformung des Schaumstoffes soll danach möglichst vollständig sein. Im Hinblick darauf hat es sich bewährt, wenn der PUR-Schaumstoff einen Druckverformungsrest von weniger als 10% aufweist.
Der Druckverformungsrest wird anhand DIN EN ISO 1856-C (2008) – Test A (Druckverformung bei 70 °C) ermittelt. Dabei wird der Probekörper innerhalb eines Ofens bei einer Temperatur von 70 °C 22 Stunden lang auf eine Dicke gestaucht, die 50% ihrer ursprünglichen Dicke entspricht. 30 min nach Entlastung und Entnahme aus dem Ofen wird die bis dahin permanente Dickenreduktion gemessen.
Im Hinblick auf eine hohe Energieabsorption hat es sich auch als günstig erwiesen, wenn der PUR-Schaumstoff eine Stauchhärte im Bereich von 30 bis 60 kPa bei einer Stauchung von 25% aufweist.
Punktförmige Belastungen verursachen einen hohen Energieeintrag in einen kleinen Teilbereich und wirken sich auf die Haltbarkeit der Schaumstoffschicht aus. Ein hoher Widerstand gegen Schlagimpulse wird erreicht, wenn die Energieabsorption in der Schaumstoffschicht möglichst hoch ist. Die Stauchhärte ist ein Maß für die Energieabsorption. Je nach der Rohdichte (mehr oder weniger als 250 kg/m³) des Schaumstoffs wird die Stauchhärte (auch als „Kompressionswiderstand“ bezeichnet) entweder ermittelt nach DIN EN ISO 3386-1 (2010-09) Teil 1: Materialien mit niedriger Dichte, oder nach DIN EN ISO 3386-2 (2010-09) Teil 2: Materialien mit hoher Dichte.
Bei der Messung wird ein quadratischer Prüfkörper aus dem Schaumstoff mit bekannter Querschnittsfläche zwischen zwei Platten zusammengedrückt und die Kraft gemessen, die notwendig ist, um den Prüfkörper um 25% seiner ursprünglichen Dicke zu stauchen. Der auf die Querschnittsfläche bezogene Messwert der Kraft ergibt die Stauchhärte des Schaumstoffs in kPa.
Schaumstoffe zeigen im Allgemeinen eine vergleichsweise geringe Festigkeit, was für die üblichen Einsatzgebiete häufig akzeptabel ist. Denn Materialien mit niedriger Härte sind leichter und preiswerter. Für den Einsatz in der erfindungsgemäßen Hagelschutzmatte ist zur Vermeidung von Rissen bei Einschlägen auf die Schaumstoffschicht jedoch eine vergleichsweise hohe Härte vorteilhaft.
Im Hinblick darauf hat es sich bewährt, wenn der PUR-Schaumstoff eine Shore-Härte „O“ im Bereich von 20 bis maximal 32 aufweist.
Die Messung der Shore-Härte „O“ erfolgt nach ASTM D 2240. Zur Messung der Shore-Härte “O“ wird ein federbelasteter Prüfkörper mit kugelförmiger Spitze mit vorgegebener Kraft in das zu prüfende Material gedrückt. Die Eindringtiefe ist ein Maß für die Shore-Härte, die auf einer Skala von 0 Sh (geringe Härte) bis 100 Sh (hohe Härte) angegeben wird.
Viele Schaumstoffe neigen dazu, von der Oberfläche aus einzureißen, wenn schwere Hagelkörner auftreffen. Im Hinblick hierauf hat es sich bewährt, wenn der PUR-Schaumstoff eine Zerreißfestigkeit im Bereich zwischen 0,8 und 1,5 kN/m aufweist.
Die Messung der Zerreißfestigkeit erfolgt gemäß ASTM D 624 C.
In dem Zusammenhang hat es sich auch als günstig erwiesen, wenn der PUR-Schaumstoff eine Zugfestigkeit im Bereich zwischen 300 bis 600 kPa aufweist.
Die Messung der Zugfestigkeit erfolgt dabei aufgrund der Vorschrift ASTM D 3574 Test E.
Das Gewicht der Hagelschutzmatte wird auch vom Gewicht der Magnetfolie bestimmt. Die Dicke der Magnetfolie ist daher möglichst gering und beträgt vorzugsweise 1 mm oder weniger, besonders bevorzugt maximal 0,75 mm.
Die Hagelschutzmatte liegt bevorzugt in einrollbarer Form vor.
Sie steht als Halbzeug in Rollenform bereit, aus dem der Anwender die zu seinem Fahrzeug passenden Stücke ausschneidet, beispielsweise anhand vorgefertigter Schablonen oder durch individuelle Maßanfertigung. Auch vorab perforierte oder vorgestanzte Matten sind denkbar. Die Mattenteile können – ebenfalls aufgerollt – platzsparend im zu schützenden Fahrzeug mitgeführt werden. Die Magnetfolie befindet sich dabei vorzugsweise auf der Rollenaußenseite.
Bei dieser Ausführungsform sind biegesteife Schichten, wie etwa Schaumstoffschichten mit Faserverstärkung, ausgeschlossen.
Die Biegsamkeit der Hagelschutzmatte ist dabei vorzugsweise so, dass sich ohne Beschädigung durch das Einrollen bei einer Länge von 3 m ein Rollendurchmesser von weniger als 30 cm ergibt (bei einer Dicke der PUR-Schaumstoffschicht von 6 mm und weniger).
Alternativ oder ergänzend dazu liegt die Hagelschutzmatte als eine an ein Verkleidungselement genau oder ungefähr angepasste Passform vor.
Diese Ausführung mit genau angepasster Passform ist besonders einfach und schnell handhabbar und insbesondere geeignet, wenn eine Vielzahl gleicher oder ähnlicher Fahrzeuge geschützt werden müssen, wie beispielsweise bei einem Fuhrpark oder bei einem Autohändler. Die Passformen sind dabei für Haube, Dach und gegebenenfalls den Kofferraumdeckel vorgefertigt und so ausgelegt, dass sie ohne Überstand auf dem jeweiligen Verkleidungselement möglichst vollständig aufliegen. Für die Abdeckung großflächiger Verkleidungselemente, die etwas Dächer oder von Verkleidungselementen mit komplexer Oberflächenform können mehrere Passformen vorgesehen sein. Für Antennen oder andere Bauteile, die eine plane Auflage behindern würden, sind Ausschnitte oder Einschnitte in die Matte vorgesehen. Wegen üblicherweise abgerundeter Kanten der Verkleidungselemente reicht die Hagelschutzmatte nicht unbedingt bis zum äußersten Rand des Verkleidungselements. Ein Abdeckungsgrad von 95 % oder sogar weniger (bezogen auf die Gesamt-Projektionsfläche des Verkleidungselements auf die Horizontalebene) hat sich bewährt.
Im Vergleich zeichnet sich die Ausführungsform der Hagelschutzmatte mit ungefährer Anpassung an die üblichen Geometrien, die im Folgenden auch als „Semipassform“ bezeichnet wird, durch vorgefertigte Passformteile aus, deren Geometrie an Abmessungen mehrerer typischer Verkleidungselemente eine Fahrzeugklasse in etwa angepasst ist. Der Mindest-Abdeckungsgrad der Verkleidungselemente beträgt jedoch 80 % (bezogen auf die Gesamt-Projektionsfläche des Verkleidungselements auf die Horizontalebene). Die Semipassformen verfügen über vorgefertigte Perforationen oder über Einschnitte oder Ausschnitte im Bereich von Antennen und anderen hinderlichen Bauteilen und sie bestehen in der Regel aus mehreren Passformteilen.
Ausführungsbeispiel
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt im Einzelnen
1 einen Querschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hagelschutzmatte in schematischer Darstellung,
2a ein fotografische Aufnahme einer Beschädigung eines Karosserie-Verkleidungselements aus Blech bei Einsatz von einer nicht unter die Erfindung fallenden Hagelschutzmatte (Vergleichsbeispiele),
2b die Beschädigung von 2a in einer Spiegelung eines Karomusters auf dem Verkleidungselement,
3 verschiedene Ausführungsformen von Schnittvorlagen für Hagelschutzmatten, angepasst an verschiedene Fahrzeuge,
4 die Hagelschutzmatte als rollenförmiges Halbzeug mit aufgelegten Ausschnittschablonen, und
5 ein Ausführungsbeispiel für eine „Semipassform“ der erfindungsgemäßen Hagelschutzmatte.
Bei der in 1 schematisch dargestellten Hagelschutzmatte 1 ist eine Schaumstoffschicht 2 über ihre gesamte Fläche mit einer Magnetfolie 3 verklebt. Die Schaumstoffschicht 2 hat eine Dicke von 6 mm. Die Hagelschutzmatte 1 ist auf einem Karosserieteil 4 aus Blech aufgelegt.
Die Dicke der Magnetfolie 3 beträgt 0,75 mm; sie ist permanent-magnetisch. Sie besteht aus magnetisierbaren Partikeln mit der Zusammensetzung SrO-6Fe₂O₃, die in einem elastischen thermoplastischen Bindemittel aus Polyethylen fixiert sind. Sie ist semi-anisotrop und zeigt daher eine größtmögliche Haftkraft. Die semi-anisotrope Eigenschaft wird erzeugt, indem auf der magnetisierbaren Seite der Folie streifenweise und abwechselnd Nord- und Südpole durch mehrpolige Magnetisierung des Materials erzeugt werden Ihre magnetische Seite ist mit weichem Glanzlack überzogen, um Kratzer auf dem Verkleidungselementes 4 zu vermeiden. Die der PUR-Schaumstoffschicht zugewandte Magnetfolien-Seite besteht aus einer mit PUR verklebbaren Kunststoffschicht.
Die Schaumstoffschicht 2 besteht aus einem Polyurethan-Material, das unter der Bezeichnung PORON^® XRD^® (Firma Rogers Corp., USA) zur Herstellung von Sportbekleidung, insbesondere von Schienbeinschützern und dergleichen im Handel ist. Es ist atmungsaktiv und fungizid sowie antibakteriell, so dass auch bei einer Lagerung im nassen Zustand (wie beispielsweise nach einem Einsatz) die Bildung von Schimmel und dergleichen vermieden wird.
Der PUR-Werkstoff hat eine Rohdichte von 240 kg/m³. Bei einem Test nach ASTM D 3575 Test D (bei 70°C) zeigt die Schaumstoffschicht 2 einen Druckverformungsrest von weniger als 10%. Ihre Stauchhärte bei einer Stauchung von 25% beträgt etwa 40 kPa. Die Shore-Härte „O“ der Schaumstoffschicht 2 liegt im Mittel bei 32 (in einer Skala von 0 bis 100). Die nach (ASTM D 624 Test C gemessene mittlere Zerreißfestigkeit beträgt 0,9 kN/m, und die nach ASTM D 3574 Test E ermittelte Zugfestigkeit beträgt im Mittel 480 kPa.

Diese Eigenschaften der Schaumstoffschicht 2 sind in Tabelle 1 im Vergleich mit einer anderen Schaumstoffschicht, die weiter untern noch näher erläutert wird, zusammengefasst. Tabelle 1

Eigenschaft	PUR-Schaumstoffschicht 2	PE-Schaumstoffschicht (Vergleichsbeispiel)
Material	Polyurethan	Polyethylen
Rohdichte	240 kg/m³	30 kg/m³
Druckverformungsrest	< 10%	18%
Stauchhärte (25%).	40 kPa	39 kPa
Shore-Härte „O“	32	14
Zerreißfestigkeit	0,9 kN/m	Nicht bestimmt
Zugfestigkeit	480 kPa	440 kPa

Die genannten mechanischen Eigenschaften der PU-Schaumstoffschicht 2 stellen einen Kompromiss dar zwischen der mechanischen Festigkeit der Hagelschutzmatte 1, insbesondere einer hohen Reißfestigkeit gegenüber punktuell einwirkenden Kräften, hohem Aufprallschutz bei gleichzeitig möglichst geringem Gewicht.
Zur Überprüfung der Durchschlagsfestigkeit und der Reißfestigkeit beim Einsatz wurde die Hagelschutzmatte 1 einem Hagelschlagtest unterzogen. Dazu wurde sie auf eine Motorhaube eines Golf 6 aufgebracht und mittels einer Hagelkanone in einem 90°-Auftreffwinkel definiert mit Hagelkörnern beschossen. Die dabei eingesetzten Hagelkörner hatten Durchmesser von 10, 20 und 30 mm und wurden bei einer Temperatur von –25 °C gelagert. Die Fluggeschwindigkeit wurde auf 20 m/s beziehungsweise auf 25 m/s eingestellt.
Nach Durchführung des Versuchs wurde die Hagelschutzmatte abgenommen und Motorhaube und Matte wurden auf Schäden untersucht.
Eindellungen auf der Motorhaube wurden visuell sowie unter Zuhilfenahme eines sogenannten „Streifensegels“ erfasst, das jedoch anstelle paralleler Streifen – wie sonst üblich – ein Karomuster auf der Motorhaube erzeugt. Das Streifensegel wird dabei über die zu beurteilende Fläche gehalten, so dass sich das Karomuster darin spiegelt. Ist die Fläche glatt, verlaufen die Linien in der Spiegelung orthogonal und gleichmäßig. Ist eine Delle vorhanden, laufen die Linien um die Delle herum. Bei einer großflächigen Verformung, wie in der 2b zu erkennen, verlaufen die Linien in der Spiegelung unharmonisch und ungleichmäßig.

Die Hagelschutzmatten wurden nach dem Hagelschlagtest visuell auf Eindruckstellen und Risse überprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Tabelle 2

Nr.	Schaumstoffschicht / Dicke	Hagelkorn-Φ[mm]	Geschwin schwindigkeit [m/s]	Schäden an Haube	Schäden an Matte
1	PUR / 6mm	10	20	Keine Spuren	keine Eindruckstellen
2	PUR / 6mm	20	20	Keine Spuren	keine Eindruckstellen
3	PUR / 6mm	30	25	Keine Spuren	kleine Eindruckstelle
4	PE / 10mm	30	25	Deutliche Verformung	Risse

In den beiden letzten Spalten der Tabelle sind die beim jeweiligen Versuch ermittelten Schäden an Haube und Matte aufgelistet. Demnach zeigt sich bei der erfindungsgemäßen Hagelschutzmatte bis zu Hageldurchmessern von 20 mm keine Spur an der Motorschutzhaube (Versuche 1 und 2). Lediglich die Schaumstoffschicht der Matte selbst zeigt kleine Eindruckstellen, jedoch keine Risse.
Selbst bei großen Hagelkorndurchmessern von 30 mm und einer darüber hinaus erhöhten Auftreffgeschwindigkeit von 25 m/s kann die Hagelschutzmatte 1 dem Impuls nicht mehr vollständig widerstehen (Versuch Nr. 3); sie zeigt eine kleine Eindruckstelle, aber keinen Riss. An der Motorhaube ist danach keine visuell erkennbare Beschädigung vorhanden.
Beim Versuch 4 handelt es sich um einen Vergleichsversuch mit denselben Versuchsparametern wie bei Versuch 3. Die dabei eingesetzte Hagelschutzmatte besteht jedoch aus einer 10 mm dicken Polyethylen-Schaumstoffschicht, auf die eine Magnetfolie mit einer Dicke von 0,75 mm aufkaschiert ist. Dieser PE-Schaumstoff hat die oben in Tabelle 1, rechte Spalte genannten Eigenschaften. Er enthält keine Weichmacher.
Der Hagelschlagtest unter Einsatz dieser Schutzmatte mit PE-Schaumstoffschicht (Versuch 4) hinterließ deutliche Schäden sowohl an der Matte selbst als auch an der Motorhaube, die in den 2a und 2b dargestellt sind. 2a zeigt eine Vergrößerung der Delle 21 in einer fotografischen Aufnahme. 2b zeigt eine Aufnahme der Motorhaube unter Einsatz der oben beschriebenen Streifensegel-Technik. Wie zu erkennen, verlaufen die Linien in der Spiegelung unharmonisch und ungleichmäßig, was auf eine großflächige Verformung (Delle 21) hindeutet. Dies ist ein Hinweis dafür, dass die PE-Schaumstoffschicht eine geringe Zerreißfestigkeit aufweist. Trotz ihrer größeren Dicke (10 mm anstelle von 6 mm bei den PUR-Schichten) hält sie dem Beschuss nicht stand und reißt ein.
Die PU-Schaumstoffschicht der erfindungsgemäßen Hagelschutzmatte zeichnet sich demnach durch eine extreme Elastizität und Reißfestigkeit aus. Im Vergleich zu der in Versuch 4 eingesetzten Hagelschutzmatte zeigt die erfindungsgemäße Hagelschutzmatte bei gleicher Belastung deutlich bessere Dämpfungseigenschaften und um etwa 50 % geringere Beschädigungen an der Matte und an der Motorhaube.
Ein ähnliches Ergebnis wurde bei einem weiteren Hagelschlagtest unter Einsatz von Hagelschutzmatten 1 mit einer nur 6 mm dicken Schaumstoffschicht erhalten.
Das immer noch geringe Gewicht der erfindungsgemäßen Hagelschutzmatte vereinfacht die Handhabbarkeit. Darüber hinaus ist die Matte so flexibel, dass Mattenstücke mit einer Länge von etwa 3 m zu einer Rolle mit einem Rollendurchmesser von weniger als 30 cm eingerollt werden können.
Dies erleichtert insbesondere den Einsatz auch bei großen Fahrzeugen, beispielsweise der SUV-Klasse.
Die erfindungsgemäße Hagelschutzmatte ist in einem breiten Temperaturbereich von –10 °C bis etwa 110 °C einsetzbar und damit auch im Sommer bei hohen Temperaturen, bei denen Unwetter mit Hagelschlag am häufigsten vorkommen, einsatzbereit.
Die Hagelschutzmatte steht als Halbzeug in Rollenform bereit, wobei dem Anwender auf Wunsch vorgefertigte Schablonen mitgeliefert werden, aus der passende Mattenteile ausgeschnitten werden können. 3 zeigt schematisch derartige Schablonen, beispielsweise zum Abdecken von Motorhaube 31 und Dach 32a; 32b für einen BMW Mini (36), einen Audi A3 (37) und einen Mercedes Benz A-Klasse (38).
Um eine rundum flächige Auflage der Hagelschutzmatte ohne seitliches Abstehen zu gewährleisten, ist dabei eine Abdeckung von 95 % der jeweiligen Verkleidungsfläche optimal. Aus dem gleichen Grund sind die Dachauflagen 32a; 32b zweiteilig ausgeführt und mit Einschnitten 34 versehen. Auch die Motorhaubenabdeckungen 31 sind zum Teil mit seitlichen Einschnitten 35 versehen, um eine bessere Anhaftung der Matte an die Karosserie zu gewährleisten.
4 verdeutlicht schematisch den Fertigungsschritt zur Herstellung passgenauer Mattenteile unter Einsatz einer vorgefertigten Schablone (37). Diese wird auf die aufgerollte Matte 40 aufgelegt und wird mit einem üblichen Teppichmesser wie bei einem Schnittmusterbogen für Stoffe ausgeschnitten.
Alternativ dazu ist die Hagelschutzmatte auch in einer vorgefertigten, an gängige Verkleidungselemente bereits optimal angepassten Passform verfügbar.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Semipassform der erfindungsgemäßen Hagelschutzmatte am Beispiel einer Hagelschutzmatte 50, die für Fahrzeugdächer von PKW der VW Golf VI Klasse ausgelegt ist. Diese setzt sich aus einem vorderen Dachmodul 51, einem hinteren Dachmodul 52 und einem optionalen Zusatzmodul 53 zusammen. Die seitlichen Abmessungen der Module 51, 52, wie sie in der Figur angegeben sind, entsprechen in ihrer Grundform der Standardgröße „M“. Die Standardgröße „M“ ist durch das Zusatzmodul 53 zur Standardgröße „L“ verlängerbar, und sie kann durch Ablängen entlang vorgefertigter Perforationen 56 auf die Standardgröße „S“ verkürzt werden. An Dachstellen, an denen typischerweise Hindernisse, wie eine Antenne, eine Dachrehling oder gekrümmte Dachflächen auftreten, sind Schlitze 54 und vorperforierte Öffnungen 55 vorgesehen.
Die Semipassform 50 ist zur Abdeckung der Dächer von Fahrzeugen der genannten Größe (VW Golf VI Klasse) geeignet, wobei eine Abdeckung von ca. 85 % der Dachfläche oder mehr erzielt wird, was in der Regel ausreichend ist. Für Motorhaube und gegebenenfalls Kofferraum stehen entsprechend ausgelegte Semipassformen zu Verfügung, ebenso wie Hagelschutzmatten in Semipassform für andere Fahrzeuggrößen.
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

WO 92/15467 A1 [0005]
EP 1559602 A2 [0007]
DE 102004034205 A1 [0007]
US 5242206 A [0007]
DE 10252465 A1 [0008]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm ASTM D 3574-95 [0023]
DIN EN ISO 1856-C (2008) [0031]
DIN EN ISO 3386-1 (2010-09) [0033]
DIN EN ISO 3386-2 (2010-09) [0033]
ASTM D 2240 [0037]
ASTM D 624 C [0039]
ASTM D 3574 [0041]
ASTM D 3575 [0060]
ASTM D 624 [0060]
ASTM D 3574 [0060]

Claims

Hagelschutzmatte für Fahrzeuge mit Verkleidungselementen (4) aus Blech, umfassend eine Schaumstoffschicht (2) aus einem Polyurethanwerkstoff (PUR-Schaumstoff) mit einer Dicke von mindestens 5 mm, die großflächig mit einer semi-anisotropen Magnetfolie (3) verklebt ist.
Hagelschutzmatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumstoffschicht (2) eine Dicke von maximal 9,5 mm, besonders bevorzugt maximal 7 mm, aufweist.
Hagelschutzmatte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Schaumstoffschicht (2) aus einem Polyurethanwerkstoff mit einer Rohdichte im Bereich von 200 bis 300 kg/m³, vorzugsweise im Bereich von 210 bis 270 kg/m³.
Hagelschutzmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der PUR-Schaumstoff geschlossenzellig ausgebildet ist.
Hagelschutzmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff einen Druckverformungsrest von weniger als 10% aufweist.
Hagelschutzmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der PUR-Schaumstoff eine Stauchhärte bei einer Stauchung im Bereich von 30 bis 60 kPa bei einer Stauchung von 25% aufweist.
Hagelschutzmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der PUR-Schaumstoff eine Shore-Härte „O“ im Bereich zwischen 10 und maximal 32 aufweist.
Hagelschutzmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der PUR-Schaumstoff eine Zerreißfestigkeit im Bereich zwischen 0,9 und 1,5 kN/m aufweist.
Hagelschutzmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der PUR-Schaumstoff eine Zugfestigkeit im Bereich zwischen 300 bis 600 kPa aufweist.
Hagelschutzmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Magnetfolie (3) 1 mm oder weniger, besonders vorzugsweise maximal 0,75 mm beträgt.
Hagelschutzmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Magnetfolie (3) abgewandte Seite der Schaumstoffschicht (2) mit einer Schutzschicht versehen ist, die eine Dicke zwischen etwa 0,5 und 1 mm aufweist.
Hagelschutzmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Halbzeug in Rollenform (40) vorliegt, und dass sich bei einer Länge von 3 m ein Rollendurchmesser von weniger als 30 cm ergibt
Hagelschutzmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einer an ein Verkleidungselement (4) genau oder ungefähr angepasste Passform vorliegt.