DE10249547A1 - Verfahren zum Herstellen einer Materialbahn oder -matte zur akustischen Bedämpfung - Google Patents

Abstract

Bei diesem Verfahren wird ein körniges Material in einen thermoplastischen Kunststoff eingebunden, der hierzu erhitzt und wieder abgekühlt wird. Um ein solches Verfahren mit geringem Aufwand ausführen und einfach beherrschen zu können, wird der Kunststoff in körniger Ausgangsform mit dem Mineral gemischt und dieses Gemisch als flacher Kuchen auf einer ebenen Unterlage ausgebreitet. Auf dieser Unterlage wird der Kuchen bis zur Plastifizierung des Kunststoffs erhitzt und anschließend abgekühlt.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Materialbahnen oder -matten, die als akustisches Dämpfungsmaterial eingesetzt werden, sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt, entsprechend unterschiedlich sind die Verfahren zur Herstellung solcher Dämpfungsmaterialien. Die Dämpfungsfunktion wird durch ein hohes Gewicht, insbesondere durch ein hohes spezifisches Gewicht, der Materialkomposition erzielt, deren gewichtsbringende Komponente das in den Kunststoff eingebundene Mineral ist. Die genannten Materialien werden beispielsweise zur Bedämpfung von Edelstahlspülen, PC-Gehäusen, Bauteilen im Fahrzeugbau oder zur Trittschalldämmung unter Parkett-, Laminat- oder Fliesenbelägen eingesetzt. Als Mineralien werden bevorzugt Quarzsand oder Schwertspat verwendet, außer Kunststoff als Bindemittel kann auch Bitumen zum Einsatz kommen.
• Wird das Mineral in einen thermoplastischen Kunststoff eingebunden, geschieht dies in einem Extruder, in welchem der Kunststoff durch Erhitzen verflüssigt und mit dem Mineral vermischt wird. Mittels eines Kalanders oder einer Breitschlitzdüsenextrusion wird das noch flüssige Gemisch flachliegend ausgebreitet und abgekühlt, womit man die gewünschte Materialbahn oder -matte erhält. Problematisch ist bei diesem Herstellungsverfahren nicht nur das Gewicht und die Korngröße des eingesetzten Minerals, auch die Härte und die äußere Gestalt der Mineralkörner, die scharfe Kanten aufweisen kann, bereiten Schwierigkeiten, was insgesamt zu einer erheblichen Erosion an schleißend beanspruchten An1ageteilen führt, die von dem flüssigen Kunststoff-Mineral-Gemisch durchlaufen werden. Man hat deshalb davon abgesehen, bei Verwendung eines thermoplastischen Kunststoffs als Bindemittel, der im Extrusionsverfahren verarbeitet wird, schwere Mineralien, wie insbesondere Quarzsand, als Beschwerungsmittel vorzusehen.
• Auch bei anderen Bindemitteln für das körnige Mineral treten Probleme zum Teil anderer Art auf, weil das Bindemittel verflüssigt werden muß. So wird bei Bitumenmaterialien das Mineral in heißes, flüssiges Bitumen eingebracht, und diese Mischung wird anschließend durch Kühlen verfestigt. Bei der Verwendung von Polyurethan-Werkstoffen als Bindemittel wird eine Mischung aus flüssigem, zweikomponentigem Polyurethan und den verwendeten Mineralien hergestellt, die Mischung wird anschließend durch Erhitzung zur Reaktion gebracht.
• Die bekannten Verfahren werden auf Anlagen ausgeübt, die kontinuierlich arbeiten. Die Verflüssigung der Kunststoffe oder des Bitumens verlangt einen hohen Aufwand bei dem Betrieb dieser Anlagen, um eine ausreichende Sicherheit zu haben, daß der kontinuierliche Prozeß nicht unbeabsichtigt unterbrochen wird. Bei Unterbrechung des Betriebs muß die Anlage gereinigt werden, was wegen der außerordentlichen Klebwirkung der Bindemittel nicht nur schwierig ist, sondern auch den Einsatz umweltgefährdender Chemikalien erfordert. Auch ist bei den bekannten Herstellungsverfahren dafür zu sorgen, daß Leckagen des verflüssigten Bindemittels nicht auftreten.
• Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches nicht nur mit einem geringeren Aufwand auszuführen, sondern auch einfacher zu beherrschen ist.
• Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Für die Erfindung ist wesentlich, daß auch ein schweres Mineral als Füllstoff in den thermoplastischen Kunststoff ohne Komplikationen eingebunden werden kann, hierfür insbesondere auch Quarzsand in Betracht kommt. Für die Mischung des Kunststoffs, der entweder in Form eines grobkörnigen Granulates oder eines feinkörnigeren Pulvers verwendet wird, und des körnigen Minerals stehen geeignete Geräte zur Verfügung, die außerhalb derjenigen Anlage betrieben werden, in welcher der Erwärmungsprozeß zur Sinterung des Kunststoffmaterials abläuft. Hierzu kommen insbesondere Zwangsmischer zum Einsatz, die gegen die schleißende Beanspruchung des körnigen Mineralgutes relativ unempfindlich sind. Zudem läßt sich der Mischprozeß in diesen Zwangsmischern leicht kontrollieren, um eine Entmischung des Kunststoffgranulates oder -pulvers und des körnigen Minerals zu vermeiden.
• Ein erheblicher Vorteil des neuen Verfahrens liegt darin, daß das Kunststoffmaterial nicht verflüssigt wird und somit nicht eine solche Viskosität erreicht, die eine Flüssigkeitsabichtung der Anlageteile erforderte, in denen die Warmbehandlung des Kunststoff-Mineral-Gemisches vorgenommen wird. Deshalb kann hierzu eine einfache, beheizbare Doppelbandpresse verwendet werden, die ein unteres umlaufendes Band und ein oberes umlaufendes Band hat. Das Obertrum des unteren Bandes und das Untertrum des oberen Bandes laufen synchron miteinander und zwischen diesen beiden Trumen erfolgt die Verpressung des Preßgutes. So bildet für das erfindungsgemäße Verfahren das horizontal liegende Obertrum des unteren Bandes der Doppelbandpresse die Unterlage, auf die das Kunststoff-Mineral-Gemisch an der Einlaufseite der Presse aufgeschüttet wird und darauf einen flachen Kuchen bildet. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Schütthöhe wird dieser Kuchen an seiner Oberseite abgerakelt, bevor er unter das Untertrum des oberen Bandes der Presse einläuft. Die Warmbehandlung des aus dem Kunststoff-Mineral-Gemisches gebildeten Kuchens in der Doppelbandpresse kann entweder konitnuierlich im Durchlauf oder wie auch bei anderen Preßverfahren diskontinuierlich vergenommen werden, indem für die Dauer der Warmbehandlung die Bänder der Presse angehal ten werden. Gleiches gilt entsprechend für den Kühlprozeß, sofern in zweckmäßiger Weise die Kühlzone in den Auslaufbereich der Doppelbandpresse integriert ist.
• In anderer Weise kann die Schüttung des Kunststoff-Mineral-Gemisches auch auf dem Tisch einer Stempelpresse erfolgen, auf dem die Warmverpressung des aufgeschütteten Kuchens erfolgt. Durch eine geeignete Beschichtung der Unterlage, auf die der Kuchen aus dem Kunststoff-Mineral-Gemisch aufgebracht wird sowie auch durch eine geeignete Beschichtung des jeweiligen Preßwerkzeugs kann ein Ankleben des anzuschmelzenden Kunststoffs verhindert werden. Hierfür stehen geeignete Trennmittel, wie eine Teflon-Beschichtung zur Verfügung.
• Auf die betreffende Unterlage, auf der der Kuchen aus dem Kunststoff-Mineral-Gemisch aufgeschichtet wird, kann zunächst eine Trägerbahn aufgebracht werden, um die fertige Materialbahn oder -matte zu stabilisieren. Hierbei kann es sich um Gewebe, ein Vlies oder einen anderen Werkstoff mit einer Netz- oder Gitterstruktur handeln, entscheidend ist, daß die Trägerbahn in den beim Warmprozeß angeschmolzenen Kunststoff eingebunden wird.
• Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Kunststoff in Form eines feinkörnigen Pulvers verwendet, hierfür kommt ein Polyäthylen oder eine Kombination aus einem Äthylen und einem Vinylacetat in erster Linie in Betracht. Diese Kunststoffe sind als sogenannte Hotmelt-Pulver verfügbar, die sich insbesondere für das Preß- Sinterverfahren eignen. Es handelt sich um Thermoplaste mit hohem Erweichungspunkt, deren Pulver unter Druck und Erhitzen eine zusammenhängende Form durch Verschmelzen der Kunststoffpartikel ergeben. So ergibt der nach dem Verfahren gebildete Kuchen aus dem Kunststoff-Mineral-Gemisch durch die Einwirkung von Druck und Hitze die zusammenhängende Form in Gestalt der fertigen Materialbahn oder -matte, die zur akustischen Dämpfungszwecken verwendet werden soll.
• Um im Bedarfsfall die Entsorgung einer nach dem Verfahren hergestellten Materialbahn oder -matte zu erleichtern, kann auch ein Kunststoff verwendet werden, der unter der Einwirkung von Wasser und/oder Licht verrottbar ist. Es handelt sich bei einem solchen Kunststoff um einen thermoplastischen Binder, der aus einem schmelzbaren Stärkepulver besteht. Um daran auch die Trägerbahn zur Stabilisierung der fertigen Materialbahn oder -matte anzupassen, wird hierzu zweckmäßig ein Viskosevlies vorgesehen, welches ebenso verrottbar ist. So bleibt bei eingesetztem Sand als Mineral nach Verrottung der Materialbahn oder -matte und gegebenenfalls der Trägerbahn nur noch der Sand übrig.
• Auch eine Erhitzung des aus dem Kunststoff-Mineral-Gemisches gebildeten Kuchens mittels Mikrowellen bringt eine Verbesserung der Umweltbilanz. Denn es wird mittels der Mikrowellen nur das Kunststoffpulver erhitzt, das in geeigneter Weise präpariert werden kann, und somit ist weniger Energie für die Erhitzung und die Kühlung des Verbundmaterials erforderlich. Des weiteren wird die ökologische Be lastung dadurch verringert, daß für die Reinigung der Produktionsanlage, auf der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeübt wird, Chemikalien nicht eingesetzt werden müssen.
• Je nach dem Einsatzzweck und zur Verminderung des Kunststoffanteils kann auch ein Blähmittel vorgesehen werden, welches dem Kunststoffpulver oder -granulat beigegeben wird. Hierdurch kann insbesondere auf die Dicke und auf die Dichte der fertigen Materialbahn oder -matte Einfluß genommen werden. Darauf kann auch die Auswahl des Materials für die das fertige Produkt verstärkende Trägerbahn abgestimmt werden. Neben den bereits erwähnten Werkstoffen können hierfür auch Folien, Klebefilme und Papiere verwendet werden.
• Als in das Kunststoffmaterial einzubindendes Mineral kommt bei Anwendung des Verfahrens insbesondere Quarzsand in Betracht. Denn bei den empfindlichen Anlageteilen, in denen die Erhitzung des aus dem Kunststoff-Mineral-Gemisches bestehenden Kuchens erfolgt, ist eine schleißende Beanspruchung der Anlageteile vermieden. Anstelle von Quarzsand können auch andere sogenannte schwere Mineralien zum Einsatz kommen, die ein ähnliches spezifisches Gewicht wie Quarzsand haben.
• Wie auch beim Einsintern der Mineralpartikel in die Kunststoffpartikel, die lediglich angeschmolzen aber nicht verflüssigt werden, die Klebwirkung des Kunststoffs eine erhebliche Rolle spielt, so kann die Klebwirkung auch bei der Anbringung der fertigen Materialbahn oder -matte genutzt werden. Bei entsprechender Anwärmung des Bahnabschnittes oder der Matte an der Haftseite kann eine unmittelbare Verklebung mit dem zu bedämpfenden Körper vorgenommen werden.
• Mit dem geschilderten Verfahren erhält man eine Materialbahn oder -matte zur akustischen Bedämpfung, bei der in den erstarrten thermoplastischen Kunststoff die Partikel eines Minerals von hoher Wichte, wie Quarzsand, eingebunden sind. Hierbei spielt es eine untergeordnete Rolle, welche Größe die Mineralpartikel haben und wie ihre äußere Gestalt beschaffen ist. Vor allem scharfkantige Partikel, wie man sie bei Quarzsand vorfindet, können nach dem beschriebenen Verfahren im thermoplastischen Kunststoff eingelagert werden.

Claims (13)

1. Verfahren zum Herstellen einer Materialbahn oder -matte, die als Ganzes oder in Abschnitten zur akustischen Bedämpfung auf schallübertragende Körper aufgebracht wird, wobei ein körniges Mineral in einen thermoplastischen Kunststoff eingebunden wird, der dazu erhitzt sowie wieder abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff in körniger Ausgangsform mit dem Mineral gemischt wird und dieses Gemisch als flacher Kuchen auf einer ebenen Unterlage ausgebreitet, auf dieser Unterlage bis zur Plastifizierung des Kunststoffs erhitzt und danach abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoff-Mineral-Gemisch während des Erhitzens durch Preßdruck senkrecht zur Unterlage verdichtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhitzung und Verdichtung des Kunststoff-Mineral-Gemisches eine beheizbare Doppelbandpresse verwendet wird, deren untenliegendes Band mit seinem Obertrum die Unterlage bildet, auf das im Einlaufbereich der Doppelbandpresse das Kunststoff-Mineral-Gemisch aufgeschüttet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Auslaufbereich der Doppelbandpresse eine Kühlzone vorgesehen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 – 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage für das Kunststoff-Mineral-Gemisch mit einem nicht mit dem Kunststoff verklebenden Trennmittel beschichtet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 – 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Unterlage vor dem Aufbringen des Kunststoff-Mineral-Gemisches eine Trägerbahn aufgebracht wird, die mit in den angeschmolzenen Kunststoff eingebunden wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 – 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff in Form eines feinkörnigen Pulvers mit dem Mineral vermischt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoffpulver ein Äthylen-Copolymerisat verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 – 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kunststoff verwendet wird, der unter Einwirkung von Wasser und/oder Licht verrottbar ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägerbahn ein verrottbares Viskosevlies verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 – 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem körnigen Kunststoff ein Blähmittel zugegeben wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Mineral Quarzsand verwendet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 – 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des körnigen Kunststoffs mittels Mikrowellen erfolgt.