DE10311421A1

DE10311421A1 - Wärme- und schallisolierendes Blasformteil mit innenliegendem Schallabsorber und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE10311421A1
Application number: DE2003111421
Authority: DE
Inventors: Heinz BLÖMELING; Jürgen BERBNER; Christoph Pirchl
Original assignee: Carcoustics Tech Center GmbH
Current assignee: Carcoustics Techconsult GmbH
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: DE10311421B4; DE10311421C5

Abstract

Die Erfindung betrifft ein wärme- und schallisolierendes Blasformteil, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens zwei einen Hohlraum definierenden Lagen (2, 3), wobei mindestens eine (2) der beiden Lagen perforiert ist. Das Blasformteil ist im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hohlraum ein Körper (9) aus schallabsorbierendem Material angeordnet ist, wobei die mindestens eine perforierte Lage (2) durch eine Aluminiumfolie gebildet ist. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Blasformteils beschrieben, bei dem mindestens eine (2) der Materiallagen mittels eines in einem Blasformwerkzeug integrierten Nadelwerkzeuges (23) mikroperforiert wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass als zu perforierende Materiallage (2) eine Aluminiumfolie verwendet wird und dass ein Körper (9) aus schallabsorbierendem Material zwischen der zu perforierenden Materiallage (2) und einer zweiten Materiallage (3) angeordnet und zusammen mit den beiden Materiallagen (2, 3) in das Blasformwerkzeug eingelegt wird, wobei die Größe des Körpers (9) aus schallabsorbierendem Material so gewählt wird, dass die beiden Materiallagen (2, 3) gegenüber dem Körper (9) jeweils einen überstehenden, umlaufenden Heißsiegelabschnitt bilden und der Körper (9) bei geschlossenem Blasformwerkzeug innerhalb des vom Blasformwerkzeug definierten Hohlraums liegt. Auf diese Weise lassen sich hitzereflektierende, akustisch wirksame Bauteile kostengünstig in einem ...

Description

Die Erfindung betrifft ein wärme- und schallisolierendes Blasformteil, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens zwei einen Hohlraum definierenden Lagen, wobei mindestens eine der beiden Lagen perforiert ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines wärme- und schallisolierenden Blasformteils aus mehreren folien- und/oder plattenförmigen Materiallagen mittels eines einen Hohlraum definierenden Blasformwerkzeuges, bei dem mindestens eine der Materiallagen mittels eines im Blasformwerkzeug integrierten Nadelwerkzeuges mikroperforiert wird.
Ein derartiges Blasformteil und ein Verfahren zu dessen Herstellung sind aus der DE 34 45 656 A1 bekannt. Das bekannte Blasformteil, das schallabsorbierende Eigenschaften besitzt, besteht aus einer außenliegenden luftdurchlässigen Schaumstoffschicht, einer mit Durchbrechungen ausgestatteten Stabilisierungslage und einer Trägerschicht, wobei die Trägerschicht und die Stabilisierungslage einen Hohlraum begrenzen, und die Stabilisierungslage und die Schaumstoffschicht flächig, d.h. konturparallel miteinander verbunden sind. In der DE 34 45 656 A1 sind zwei Verfahren zur Herstellung des Blasformteils beschrieben, und zwar ein erstes Verfahren, bei dem die Stabilisierungslage und die Trägerschicht von ein und demselben Grundkörper gebildeten werden, nämlich aus einem thermoplastischen Schlauch, der mittels eines Extruders und einer entsprechenden Ringdüse erzeugt und in ein aus zwei Formhälften bestehendes Blasformwerkzeug gefördert wird; und ein zweites Verfahren, bei dem die Stabilisierungslage und die Trägerschicht aus zwei getrennten Platten gebildet werden, die in ein ähnlich ausgebildetes Blasformwerkzeug eingelegt, durch Schließen des Blasformwerkzeuges und randseitiges Heißsiegeln miteinander verbunden und unter Verwendung von zwei Blasdornen zu einem Hohlkörper aufgeblasen werden. Bei beiden Herstellungsverfahren ist die Wand der einen Formhälfte mit Durchbrechungen versehen, in welchen Durchstechnadeln zum Perforieren der Stabilisierungslage verschieblich geführt sind. Die Durchstechnadeln sind an einer gemeinsamen, mit einem bestimmten Hub hin- und herbewegbaren Grundplatte gehaltert und können mit ihren Nadelspitzen über die Innen-Konturfläche der die Durchbrechungen aufweisenden Formhälfte hinaus in eine Abstandsstellung zur Innen-Konturfläche der anderen Formhälfte bewegt werden. Die luftdurchlässige Schaumstoffschicht ist dabei an der Innen-Konturfläche der die Durchbrechungen aufweisenden Formhälfte konturparallel angelegt. Der so hergestellte Schaumstoff-Schallabsorptionskörper besitzt keine hitzereflektierenden Eigenschaften und ist daher nicht als Hitzeschutzschild geeignet. Es besteht zwar grundsätzlich die Möglichkeit, diesen Schaumstoff-Schallabsorptionskörper in einem weiteren Arbeitsgang mit einer mikroperforierten Aluminiumfolie zu versehen, um ihm hitzereflektierende Eigenschaften zu verleihen. Eine solche mehrstufige Herstellungsweise ist jedoch zeitaufwendig und entsprechend kostenintensiv. Im übrigen ist die Konstruktion der das Nadelwerkzeug aufweisenden Formhälfte aufgrund der Durchbrechungen und des Nadelwerkzeugantriebes vergleichsweise relativ aufwendig, so dass die Werkzeugkosten und damit die Herstellungskosten relativ hoch sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wärme- und schallisolierendes Formteil zu schaffen, das hitzereflektierende Eigenschaften aufweist und kostengünstig herstellbar ist. Zudem soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Formteils angegeben werden.
Hinsichtlich des Formteils wird diese Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene Blasformteil gelöst. Das erfindungsgemäße Blasformteil weist demnach mindestens zwei einen Hohlraum definierende Lagen auf, wobei in dem Hohlraum ein Körper aus schallabsorbierendem Material angeordnet ist, und wobei mindestens eine der beiden den Hohlraum definierenden Lagen durch eine perforierte Aluminiumfolie gebildet ist.
Das erfindungsgemäße Formteil ist sowohl akustisch wirksam als auch hitzereflektierend und lässt sich in einem Arbeitsgang herstellen, so dass seine Herstellungkosten relativ günstig sind. Der schallabsorbierende Körper ist vorzugsweise aus geschäumtem Kunststoff gebildet.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Blasformteils besteht darin, dass die beiden den Hohlraum definierenden Lagen jeweils durch eine Aluminiumfolie gebildet sind. Hierdurch werden die thermischen Isolationseigenschaften des erfindungsgemäßen Blasformteils verbessert. Es kann jedoch auch ausreichend sein, wenn die andere der beiden den Hohlraum des Blasformteils definierenden Lagen durch eine aus Kunststoff, insbesondere aus Polypropylen bestehende Platte oder Folie gebildet ist.
Hinsichtlich des Herstellungsverfahren wird die oben angegebene Aufgabe durch das in Anspruch 10 definierte Verfahren gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines wärme- und schallisolierenden Blasformteils aus mehreren folien- und/oder plattenförmigen Materiallagen mittels eines einen Hohlraum definierenden Blasformwerkzeuges, bei dem mindestens eine der Materiallagen mittels eines im Blasformwerkzeug integrierten Nadelwerkzeuges mikroperforiert wird, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass als zu perforierende Materiallage eine Aluminiumfolie verwendet wird, und dass ein Körper aus schallabsorbierendem Material zwischen der zu perforierenden Materiallage und einer zweiten Materiallage angeordnet und zusammen mit den beiden Materiallagen in das Blasformwerkzeug eingelegt wird, wobei die Größe des Körpers aus schallabsorbierendem Material so gewählt wird, dass die beiden Materiallagen gegenüber dem Körper jeweils einen überstehenden, umlaufenden Heißsiegelabschnitt bilden und der Körper bei geschlossenem Blasformwerkzeug innerhalb des vom Blasformwerkzeug definierten Hohlraums liegt.
Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer mehrere Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstabsgerecht:
1 ein geöffnetes Blasformwerkzeug zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Blasformteils in Schnittdarstellung;
2 das Blasformwerkzeug gemäß 1 in geschlossenem Zustand in einer anderen Schnittdarstellung;
3 eine Variante des Blasformwerkzeuges gemäß 1;
4 ein erfindungsgemäßes Blasformteil mit innenliegendem Schallabsorber in Schnittdarstellung;
5 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Blasformteils mit innenliegendem Schallabsorber;
6 eine Variante des erfindungsgemäßen Blasformteils in Schnittdarstellung; und
7 eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Blasformteils in Schnittdarstellung.
Das in den 4 und 5 dargestellte Blasformteil 1 ist aus zwei Lagen 2, 3 gebildet, die einen Hohlraum 4 definieren und an einem umlaufenden Heißsiegelrand 6 miteinander verbunden sind. Die Lage 3 besteht aus Kunststoff, beispielsweise aus Folypropylen, und weist eine Schichtdicke im Bereich von 0,1 bis 1,0 mm auf. Die Lage 2 besteht dagegen aus einer mikroperforierten Aluminiumfolie. Die Schichtdicke der Aluminiumfolie 2 liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm. Die Aluminiumfolie 2 weist innenseitig eine Klebebeschichtung in Form einer thermoplastischen bzw. wärmeaktivierbaren Heißklebefolie auf. Die Lochdichte der Aluminiumfolie 2 kann beispielsweise 10 bis 30 Loch pro cm² betragen, wobei die Lochdichte gleichmäßig oder ungleichmäßig ausgebildet sein kann. Die Lochdichte wird in Abhängigkeit des zu dämpfenden Schallfeldes bzw. der Intensitätsverteilung des auftretenden Schalls gewählt. Die Löcher bzw. die Mikroperforation sind in 5 mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet. Die Einstichkrater der Löcher 8 weisen nach innen.
In dem von den Lagen 2, 3 definierten Hohlraum 4 ist ein im wesentlichen plattenförmiger Körper 9 aus schallabsorbierendem Material angeordnet. Alternativ kann der schallabsorbierende Körper auch als dreidimensional strukturiertes Formteil ausgebildet sein. Das Material des schallabsorbierenden Körpers 9 besteht vorzugsweise aus geschäumtem Kunststoff, insbesondere aus offenporigem oder geschlossenzelligen Schaumstoff. Der schallabsorbierende Körper 9 kann ein- oder mehrlagig ausgeführt sein. Er kann insbesondere aus einer Schaumstofflage 10 und einer textilen Vliesstofflage 11 aufgebaut sein (vgl. 7).
Bei dem in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der durch die Lagen 2, 3 gebildete Hohlraum 4 im wesentlichen vollständig mit dem schallabsorbierenden Körper 9 ausgefüllt. Dementsprechend ist der schallabsorbierende Körper bzw. Füllkörper 9 mit den Innenseiten beider Lagen flächig verbunden bzw. verklebt (heißgesiegelt).
Das in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 dadurch, dass hier beide Lagen 2, 2' des Blasformteils 1 jeweils aus Aluminiumfolie gebildet sind, wobei die zweite Aluminiumfolie 2' ebenfalls mikroperforiert ist.
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Blasformteils 1, bei dem der von den beiden Lagen 2, 3 definierte Hohlraum 4 nur zum Teil mit dem schallabsorbierenden Körper 9 gefüllt ist. Der schallabsorbierende Körper 9 ist mit der Innenseite der perforierten Lage 2, die wiederum aus einer innenseitig mit einer Heißklebefolie versehenen Aluminiumfolie gebildet ist, flächig verbunden. Zwischen der gegenüberliegenden Lage 3, die aus einer thermoplastischen Kunststoffplatte bzw. Kunststofffolie, beispielsweise aus Polypropylen besteht, und dem schallabsorbierenden Körper 9 ist hier ein Abstand bzw. ein luftgefüllter Raum 12 ausgebildet. Die aus thermoplastischen Kunststoff bestehende Lage 3 ist mit der aus Aluminiumfolie bestehenden Lage 2 randseitig verbunden.
Zur Herstellung der in den 4, 5 und 6 gezeigten Blasformteile 1 kann ein Blasformwerkzeug verwendet werden, das den in 1 schematisch gezeigten Aufbau aufweist. Das Blasformwerkzeug besteht aus zwei Werkzeughälften 13, 14, von denen die untere Werkzeughälfte 14 fest angeordnet ist, während die obere Werkzeughälfte 13 mittels eines (nicht näher dargestellten) Antriebes relativ zur fest angeordneten Werkzeughälfte 14 heb- und senkbar bzw. in Richtung des Doppelpfeils beweglich ist.
In den Werkzeughälften 13, 14 sind jeweils Vertiefungen 15, 16 ausgebildet, die, wie hier dargestellt, eine einfache Schalenform aufweisen können. Es versteht sich, dass die Vertiefungen 15, 16 aber auch komplexe Strukturen mit einer oder mehreren Erhebungen und unterschiedlich tiefen Vertiefungen aufweisen können. Die beiden Werkzeughälften 13, 14 weisen jeweils eine halbkreisförmige Ausnehmung 17, 18 auf, die bei geschlossenem Blasformwerkzeug eine zylindrische Öffnung zur dichten Aufnahme eines Blasdorns 19 bilden. In den Werkzeughälften 13, 14 können weitere solcher Ausnehmungen ausgebildet sein. Ferner ist zu erkennen, dass die Werkzeughälften 13, 14 mit Entlüftungsbohrungen 20 versehen sind, über die die im geschlossenen Werkzeug befindliche Luft während des Blasformvorgangs entweichen kann.
Die beiden Werkzeughälften 13, 14 sind jeweils mit einer Heißeinrichtung versehen, die beispielsweise aus in den Werkzeughälften integrierten elektrischen Heißdrähten (nicht gezeigt) und/oder von einem Heizfluid durchströmten Heißkanälen 21 gebildet sein kann. Mit 22 ist eine fest montierte Grundplatte des Blasformwerkzeuges bezeichnet.
Die untere Werkzeughälfte 14 ist mit einem Nadelwerkzeug 23 zur einseitigen Perforierung des herzustellenden Blasformteils versehen. Das Nadelwerkzeug 23 besteht aus einem Nadelbett, das an der inneren Grundfläche der Vertiefung 16 der unteren Werkzeughälfte 14 angeordnet ist und eine Vielzahl von in den Hohlraum des Blasformwerkzeuges ragende Nadeln 24 aufweist.
Das Blasformwerkzeug kann mit einer (nicht dargestellten) Schneidvorrichtung ausgestattet sein, die das jeweilige Blasformteil 1 beim Schließen des Werkzeugs entlang des Außenumfangs der Werkzeughälften 13, 14 am umlaufenden Siegelrand 6 abschneidet. Insbesondere kann das Blasformwerkzeug einen Spannrahmen (nicht gezeigt) aufweisen, mit dem die jeweilige Aluminiumfolie 2, 2' bzw. Kunststofflage 3 an der zugehörigen Werkzeughälfte 13, 14 nachgiebig eingespannt werden kann.
Das in 3 dargestellte Blasformwerkzeug unterscheidet sich von dem Werkzeug gemäß 1 dadurch, dass beide Werkzeughälften jeweils mit einem Nadelbett 23, 23' versehen sind, so dass mit diesem Werkzeug beidseitig perforierte Blasformteile 1 hergestellt werden können, wie sie in 6 dargestellt sind.
Die Arbeitsweise der beiden in den 1 bis 3 dargestellten Blasformwerkzeuge ist durch folgende Schritte gekennzeichnet. Bei geöffnetem Blasformwerkzeug wird ein Körper 9 aus schallabsorbierendem Material zwischen einer zu perforierenden Aluminiumfolie 2 und einer zweiten Materiallage, die ebenfalls aus einer Aluminiumfolie 2' oder aber aus einer thermoplastischen Kunststoffplatte oder Kunststoffbahn 3 besteht, angeordnet und zusammen mit den beiden Materiallagen 2, 2' bzw. 2, 3 in das Blasformwerkzeug eingelegt.
Die Größe und Form des Körpers 9 aus schallabsorbierendem Material wird so gewählt, dass die beiden Materiallagen 2, 2' bzw. 2, 3 gegenüber dem Körper 9 jeweils einen überstehenden, umlaufenden Heißsiegelabschnitt 6 bilden und der Körper 9 bei geschlossenem Blasformwerkzeug innerhalb des vom Blasformwerkzeug definierten Hohlraums liegt.
Das Blasformwerkzeug wird durch eine entsprechende Bewegung der oberen Werkzeughälfte 14 geschlossen. Dabei werden die als Bahnen oder Platten zugeführten Lagen 2, 2' bzw. 2, 3 am umlaufenden Rand der beiden Werkzeughälften 13, 14 eingeklemmt bzw. mittels eines Spannrahmens (nicht gezeigt) nachgiebig eingespannt. Gleichzeitig oder im Anschluss wird der Blasdorn 19 an seinem Außenumfang abgedichtet in die zylindrische Öffnung zwischen den Werkzeughälften 13, 14 eingeführt. Sodann wird über den Blasdorn 19 Druckluft in den von den beiden Werkzeughälften 13, 14 definierten Hohlraum geblasen, wobei das sich bildende Blasformteil 1 exakt die Werkzeuginnenkontur annimmt und die Nadeln 8 des jeweiligen Nadelbetts 23, 23' die ihnen zugewandte Aluminiumfolie 2, 2' perforieren.
Das Blasformwerkzeug wird taktweise beheizt. Da die Aluminiumfolie 2 innenseitig mit einer Heißklebefolie kaschiert ist und die andere Lage aus einer entsprechenden Aluminiumfolie 2' oder einer thermoplastischen Kunststofflage 3 gebildet ist, ergibt sich jeweils ein umlaufender Siegelrand 6 sowie eine flächige Verbindung zwischen der mikroperforierten Aluminiumfolie 2, 2' und dem schallabsorbierenden Füllkörper 9 (vgl. auch 5).
Die thermoplastische Kunststofflage 3 kann an ihrer Innenseite ebenfalls mit dem schallabsorbierenden Körper 9 flächig verbunden sein (vgl. 4). Das Blasformen ermöglicht es aber auch, wie in 7 gezeigt, zwischen der Kunststofflage 3 und dem schallabsorbierenden Körper 9 einen Abstand und somit einen luftgefüllten Raum 12 auszubilden.

Claims

Wärme- und schallisolierendes Blasformteil (1), insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens zwei einen Hohlraum (4) definierenden Lagen (2, 2'; 2, 3), wobei mindestens eine (2, 2') der beiden Lagen perforiert ist, dadurch gekennzeichnet , dass indem Hohlraum (4) ein Körper (9) aus schallabsorbierendem Material angeordnet ist, wobei die mindestens eine perforierte Lage (2, 2') durch eine Aluminiumfolie gebildet ist.
Blasformteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der schallabsorbierende Körper (9) zumindest mit der Innenseite der perforierten Lage (2) flächig verbunden ist.
Blasformteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der schallabsorbierende Körper (9) mit den Innenseiten der den Hohlraum (4) definierenden Lagen (2, 2'; 2, 3) flächig verbunden ist.
Blasformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden den Hohlraum (4) definierenden Lagen (2, 2') jeweils perforiert sind.
Blasformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden den Hohlraum (4) definierenden Lagen (2, 2') jeweils durch eine Aluminiumfolie gebildet sind.
Blasformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die andere der beiden den Hohlraum (4) definierenden Lagen (3) durch eine aus Kunststoff, insbesondere aus Polypropylen bestehende Platte oder Folie gebildet ist.
Blasformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumfolie (2, 2') an ihrer Innenseite eine Klebebeschichtung aufweist.
Blasformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der schallabsorbierende Körper (9) aus geschäumtem Kunststoff gebildet ist.
Blasformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der schallabsorbierende Körper (9) mehrlagig ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines wärme- und schallisolierenden Blasformteils (1) aus mehreren folien- und/oder plattenförmigen Materiallagen (2, 2'; 2, 3) mittels eines einen Hohlraum definierenden Blasformwerkzeuges, bei dem mindestens eine der Materiallagen (2, 2') mittels eines im Blasformwerkzeug integrierten Nadelwerkzeuges (23, 23') mikroperforiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass als zu perforierende Materiallage (2) eine Aluminiumfolie verwendet wird, und dass ein Körper (9) aus schallabsorbierendem Material zwischen der zu perforierenden Materiallage (2) und einer zweiten Materiallage (2', 3) angeordnet und zusammen mit den beiden Materiallagen (2, 2'; 2, 3) in das Blasformwerkzeug eingelegt wird, wobei die Größe des Körpers (9) aus schallabsorbierendem Material so gewählt wird, dass die beiden Materiallagen (2, 2'; 2, 3) gegenüber dem Körper (9) jeweils einen überstehenden, umlaufenden Heißsiegelabschnitt bilden und der Körper (9) bei geschlossenem Blasformwerkzeug innerhalb des vom Blasformwerkzeug definierten Hohlraums liegt.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Materiallage (2') ebenfalls eine Aluminiumfolie verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Materiallage (2') ebenfalls mittels eines im Blasformwerkzeug integrierten Nadelwerkzeuges (23') mikroperforiert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Materiallage (3) eine aus thermoplastischem Kunststoff hergestellte Platte oder Folie verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Aluminiumfolie (2, 2') eine mit einer Heißklebefolie versehene Aluminiumfolie verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Blasformwerkzeug beheizt wird, so dass die zweite Materiallage (2', 3) mit dem Körper (9) und/oder der Aluminiumfolie (2) durch Heißsiegeln verbunden wird.