-
Die Erfindung betrifft einen körperschalldämpfenden
Verbundwerkstoff für
die Blechverarbeitung, der durch Trennverfahren, Umformverfahren und
durch Tiefziehen weiterverarbeitet werden kann.
-
Körperschall
entsteht durch Biegeschwingungen und Biegewellen in festen Körpern. Schalldämpfung ist
die Umwandlung von Schwingungsenergie in Wärme durch innere Reibung. Maßgebend für die Körperschalldämpfung eines
Materials ist der Verlustfaktor η,
der gemäß DIN 53440
in einem Biegeschwingversuch gemessen werden kann. Je größer sein
Wert ist, desto wirksamer ist die Körperschalldämpfung.
-
Bekannt sind körperschalldämpfende Verbundwerkstoffe aus
Metallblechen, die durch eine viskoelastische Kunststoffzwischenschicht
miteinander verbunden sind. Ein solcher Verbundwerkstoff ist beispielsweise
in der
EP 0 167 455
B1 beschrieben. Im Vergleich zu Stahlblech mit einem Verlustfaktor von
3 × 10
–4 oder
Aluminiumblech mit einem Verlustfaktor von 1 × 10
–4 ist
mit dem bekannten Verbundwerkstoff ein Verlustfaktor von mehr als
0,05 erreichbar. Die beidseitig an die viskoelastische Zwischenschicht
angrenzenden Metallbleche sollten eine möglichst gleiche Schichtstärke aufweisen,
da sich stark unsymmetrische Aufteilung nachteilig auf die Körperschalldämpfung auswirkt.
Der bekannte Verbundwerkstoff ist durch ein Extrusionslaminierverfahren kontinuierlich
herstellbar. Hierbei wird eine Kunststoffmasse mittels einer Extrudeanlage
schmelzflüssig
zwischen Blechbahnen eingespeist, die einer Presswalzenanordnung zulaufen.
Daneben besteht auch die Möglichkeit,
die Materialbahn mit einer Polymerlösung zu beschichten, das Lösungsmittel
abzudampfen und anschließend
die zweite Materialbahn gegen zu kaschieren. Bei beiden Verfahren
ist die Durchlaufgeschwindigkeit begrenzt. Das Führen und Verpressen der verhältnismäßig biegesteifen Metallbleche
ist anlagentechnisch aufwendig.
-
Aus der Druckschrift
DE 92 08 184 U1 ist ein flächiges Lärmdämm- und
Lärmdämpfungselement bekannt,
bei dem auf eine Entdröhnfolie
eine Abdeckschicht aus einem Metallblech aufgeklebt ist. Das Metallblech
ist vergleichsweise dick und wird vor der Weiterverarbeitung zu
einem Verbundwerkstoff passend zugeschnitten und ggf. dreidimensional
verformt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu
Grunde, einen zur Blechverarbeitung geeigneten Verbundwerkstoff
mit guten körperschalldämpfenden
Eigenschaften anzugeben, der einfach und kostengünstig gefertigt werden kann.
-
Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser
Aufgabe ist ein körperschalldämpfender
Verbundwerkstoff bestehend aus einem Metallblech als Träger und
einer vorgefertigten Verbundfolie als schalldämpfende Schicht, wobei die
Verbundfolie als dreischichtiges Laminat aus einer Metallfolie mit
einer Dicke von 15 μm
bis 200 μm,
einer Klebstoffzwischenschicht und einer Kunststofffolie besteht
und mit der Kunststofffolienseite einseitig auf das Blech auf kaschiert
ist. Metallblech bezeichnet im Rahmen der Erfindung ein Material
mit einer Blechstärke
von mindestens 250 μm.
Die Blechstärke
ist wesentlich größer als
die Dicke der Metallfolie und beträgt zumeist ein Vielfaches der
Metallfoliendicke. Das Metallblech verleiht dem Verbundwerkstoff
als Träger ausreichende
Biegesteifigkeit und Materialfestigkeit für die Weiterverarbeitung durch
Umformung, Tiefziehen und dergleichen. Als Träger sind Stahlbleche aus legierten
oder unlegierten Stählen,
Bleche aus Leichtmetall, insbesondere Aluminiumbleche, und dergleichen
einsetzbar.
-
Die als schalldämpfende Schicht wirkende Verbundfolie
wird vorgefertigt. Sie besitzt eine im Vergleich zu dem Trägerblech
große
Flexibilität
und kann mit hoher Geschwindigkeit hergestellt werden. Das Aufkaschieren
der flexiblen Verbundfolie auf das Metallblech ist apparativ wesentlich
einfacher als das Zusammenführen
biegesteifer Blechbahnen. Insofern kann der erfindungsgemäße Kaschierverbund mit
einer hohen Durchlaufgeschwindigkeit hergestellt werden.
-
Die Metallfolie besteht zweckmäßig aus
Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Bevorzugt ist eine Metallfoliendicke
von 15 μm
bis 100 μm,
insbesondere von 15 μm
bis 50 μm.
Die Kunststofffolie sollte als schalldämpfende Schicht eine Dicke
von mindestens 80 μm
aufweisen. Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kunststofffolie der
schalldämpfenden
Schicht als dreischichtige Coextrusionsfolie ausgebildet, deren
Zwischenschicht eine im Vergleich zu den Außenschichten große Schichtstärke aufweist.
Günstig
sind Materialien mit viskoelastischen Eigenschaften. Bei der Festlegung des
Materials ist auch der Temperaturbereich zu berücksichtigen, in dem der Verbundwerkstoff
eingesetzt wird.
-
Die Klebstoffzwischenschicht der
schalldämpfenden
Schicht besteht vorzugsweise aus einem weichen Kleber mit geringem
Vernetzungsgrad. Als günstig
erweist sich eine Schichtstärke
der Klebstoffzwischenschicht von 15 bis 40 μm.
-
Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff zeichnet
sich durch eine gute Körperschalldämpfung aus,
die der Körperschalldämpfung des
eingangs beschriebenen, bekannten Verbundwerkstoffs (bestehend aus
zwei Metallblechen und einer viskoelastischen Zwischenschicht) nicht
nachsteht. Die erfindungsgemäß als schalldämpfende
Schicht eingesetzte vorgefertigte Verbundfolie lässt sich kostengünstig herstellen
und ist bei der Verarbeitung zum Verbundwerkstoff aufgrund ihrer
hohen Flexibilität leicht
handhabbar. Das ermöglicht
eine kontinuierliche Fertigung des Verbundwerkstoffes mit hoher Durchlaufgeschwindigkeit.
Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff
lässt sich
ferner gut umformen und kann mit den üblichen Verfahren der Blechverarbeitung
weiterverarbeitet werden. Wegen der beidseitigen metallischen Oberfläche kann
der Verbundwerkstoff beidseitig lackiert werden, und zwar auch im Wege
einer Tauchlackierung oder einer Pulverbeschichtung. Für das Material
erschließen
sich Anwendungen im Maschinenbau, der Elektro-Hausgeräte-, Phono-
und Computerindustrie, für
Geräte
zur Büroausstattung,
im Fahrzeugbau und dergleichen.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand
von Ausführungsbeispielen
beschrieben. Die einzige Figur zeigt schematisch den Schichtenaufbau
durch einen zur Blechverarbeitung geeigneten körperschalldämpfenden Verbundwerkstoff.
-
Der in der Figur dargestellte Verbundwerkstoff
besteht aus einem Metallblech 1 als Träger und einer vorgefertigten
Verbundfolie 2 als schalldämpfende Schicht. Die Verbundfolie 2 ist
ein dreischichtiges Laminat aus einer Metallfolie 3, einer
Klebstoffzwischenschicht 4 und einer Kunst stofffolie 5 und
ist mit der Kunststofffolienseite einseitig auf das Trägerblech 1 auf
kaschiert. Der Träger 1 besteht
aus einem Stahl- oder Aluminiumblech und weist eine Blechstärke von
mehr als 250 μm
auf. Er verleiht dem Verbundwerkstoff die für eine Blechverarbeitung erforderlichen
mechanischen Eigenschaften. Die Dicke des den Träger bildenden Metallbleches 1 beträgt ein Vielfaches
der Dicke der Metallfolie 3.
-
Die Metallfolie 3 der schalldämpfenden Schicht 2 besteht
aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und weist eine Schichtdicke
zwischen 15 und 50 μm
auf. Die Kunststofffolie 5 der schalldämpfenden Schicht 2 ist
im Ausführungsbeispiel und
nach bevorzugter Ausführung
der Erfindung als dreischichtige Coextrusionsfolie ausgebildet,
deren Zwischenschicht 6 eine im Vergleich zu den Außenschichten 7 große Schichtstärke aufweist.
Die Kunststofffolie 5 leistet einen wesentlichen Beitrag
zur Körperschalldämpfung.
Günstig
sind weiche, viskoelastische Eigenschaften. Bei der Festigung des
Materials und der Schichtstärke
ist auch der Temperaturbereich zu berücksichtigen, in dem der Verbundwerkstoff
eingesetzt werden soll.
-
Die Klebstoffzwischenschicht 4 der
schalldämpfenden
Schicht 2 besteht aus einem weichen Kleber mit geringem
Vernetzungsgrad. Bevorzugt ist eine Schichtstärke von 15 bis 40 μm.
-
Beispiele:
-
Es wurde eine Verbundfolie bestehend
aus einer 200 μm
dicken dreischichtigen Blasfolie (Orevac PP-C/Q100F/Orevac PP-C),
einer 20 μm
dicken Klebstoffschicht eines Acrylatklebers und einer 38 μm dicken
Aluminiumfolie hergestellt. Die Verbundfolie wurde anschließend auf
ein 500 μm
dickes Stahlblech aufkaschiert.
-
In weiteren Versuchsreihen wurde
die Dicke der Aluminiumfolie sowie die Dicke der Kunststofffolie
variiert.
-
Zur Beurteilung der Geräuschdämpfung wurde
ein handelsüblicher
Verbundwerkstoff Bondal® als Vergleich herangezogen.
Der Vergleichswerkstoff bestand aus zwei 400 μm dicken Stahlblechen und einer
60 μm dicken
viskoelastischen Zwischenschicht.
-
Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff weist vergleichbare
geräuschdämpfende
Eigenschaften wie das handelsübliche
Produkt auf. Die Dicke der Aluminiumfolie sowie die Dicke der Kunststofffolie
haben einen geringen Einfluss auf die Geräuschdämpfung. Bis zu einer Dicke
von 18 μm
der Aluminiumfolie und einer Dicke von 100 μm der Kunststofffolie wurde
jedoch nur ein geringer Abfall der Körperschalldämpfung festgestellt.