DE1720197A1

DE1720197A1 - Geraeuschabsorptionsmaterial in Plattenform

Info

Publication number: DE1720197A1
Application number: DE19681720197
Authority: DE
Inventors: Weston Michael Andrew
Original assignee: United Shoe Machinery Corp
Current assignee: United Shoe Machinery Corp
Priority date: 1967-03-03
Filing date: 1968-02-26
Publication date: 1971-06-03
Also published as: BE711453A; ES351614A1; GB1221948A; NL6802983A; FR1559200A

Description

Dlpl.-Phys. Friiz Endlich

8034 Unterpfaffenhofen b. Mümhen Blumenstr. 5

Beschreibung zum .Patent.gesuch

der. T?irma UHITED SHOE MACHINERY CORPORATION in Flemington, New Jersey, und Boston, Massachusetts, V.St.v.Amerika_

betreffend:
OervuschabsorOtionsmaterial in Plattenform

Priorität: 3. März 1967 - Großbritannien

Die Erfindung betrifft p:er^?iuschabsorbierende oder schallschluckende Materialien in Plattenform.

Derartige Materialien werden.u.a. in der Automobilproduktion verwendet, wo sie auf die dem Aup;e. abgekehrte Seite von Karosserieblechen aufgetragen werden, um dort zu. verhindern, daß diese Bleche aneinanderklapnern oder durch Vibration verursachte unliebsame Geräusche erzeugen. So hat man auf die Bleche beim Einlaufen in Farbtrockenöfen Mischungen aus Bitumen, synthetischem Kohlenwasserstoff f.pjurnmi und Füllstoffen aufgetragen. Diese Schallabsorptionsmittel paßten sich dann unter dem Einfluß der Ofenwärme der Form der Bleche an und verbanden sich mehr oder weniger'haftend mit deren Oberfläche.

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Es ist Aufgabe dieser Erfindung, ein besseres Schallabsorotions- -naterial -in Plattenform zu schaffen. Damit im Zusammenhang lietrt •ier Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein zum Befestigen dieser Platten auf Bleche geeignetes Klebemittel zu schaffen.

Die Aufgabe wird durch ein Plattenmaterial bestehend aus einer Mischung aus synthetischem Kohlenwasserstoffgummi, Bitumen, Polystyrol und Füllstoffen n-eiöst.

Die weniger als ^L\O Gew.-% Polystyrol, berechnet auf das Bitumen-Gewicht, enthaltenden Mischungen lassen sich ohne weiteres zu Platten verarbeiten und bleiben beim Kalandrieren nich an den Kalanderwalzen haften. Diese Eigenschaft ist vornehmlich bei Mischungen mit einem bis zu 2 Oew.-# herabgesetzten Polystyrolgehalt . zu beobachten. Platten aus derartigen -Mischungen ist eine ausgezeichnete GerSuschabsorptionsf'-thigkeit zu eiren.

ψ Den weiter unten stehenden sechs Beisoielen von Schallabsorption^· materialien in Plattenform sind weitere Einzelheiten über die Mengenanteile des in den Mischungen verwendeten Bitumens, des damit verträglichen synthetischen Kohlenwasserstoffgummis, des Füllstoffes und des Polystyrols zu entnehmen. Wenn diese zu Platten ausgerollten Mischungen auf der oben liegenden Fläche eines Bleches durch einen auf 135⁰C erwärmten Ofen geführt v/erden, passen sie sich der Form des Bleches an und fließen bleichmftftig auf diesem aus. Dabei bleibt die sich ergebende Schicht

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fest an dem. Metall haften, n-leicliRülti^ ob dieses vorher srundiert vi or el ο η ist oder nicht. Da diese Bleche häuf if? verhältnismäßig tiefen Temneraturen, beispielsweise bis zu -35°C_S ausgesetzt sind, hat es sich ,iedoch als- praktisch erwiesen,- zwischen Metall und Schal-labsomtionsschicht eine Klebschicht einzulegen, so da'?) das Schalisch]ucknittcl auch bei tiefen Temneraturen an dem Metall haften bleibt. .-Beispiele drei und vier beziehen sich aufgeklebte Schiebten. Die Schichten dämnfen alle durch Schwingungen des Bleches verursachten Geräusche stark ab, ohne sich nachteilig auf das Blech auszuwirken,

Erfindunp-s^emäß besteht das Schallabsorntionsmaterial aus einer plattenförmig ausbearbeiteten innigen ^Mischling aus Bitumen, Füllstoff, synthetischem Kohlenwasserstoffrummi und Polystyrol, wobei das Gummi mit dem Bitumen verträglich ist und 10 bis 70 Gewichtsprozent, berechnet auf das Gewicht des Eitumens, der Mischung beträft. Der-Füllstoff beträft wenigstens l/*i der BitumenmenKe, und das Polystyrol ist in einer !1enE;e von 2 bis i?0 Gewichtsprozent, berechnet auf das C-ewicht des Bitumens, zup-e-

Das Gummi ist vorzugsweise ein Butadien/Styrol-iiischpolymerisat, dessen Styrolrehalt nicht über 30$, berechnet auf das Gewicht des Gummis, lie^'t und dessen ^T1ooney~Plaßfiriitätszahl bei 100⁰C im Bereich von ?5 bis 6o lie^t. Ein tvnisches Beisniel wöre ein Gummi mit einem Styrolfrehalt von 22,5-bin 24,5 Gevjichtsnro^ent,

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berechnet auf das Gewicht des Gummis, und einer Mooney-Plastizitätszahl von 30 bis 38. Auch andere mit Bitumen verträgliche Gummis, wie Butylgummi, Polybutadien, Polybutylen oder Polyisobutylen und Mischungen dieser können veritfendet werden. Ferner können den Zusammensetzungen Naturharze und Derivate solcher Harze zugesetzt werden.

Bei den verwendeten Füllstoffen handelt es sich vorzugsweise um P inorganische Puder, wie Schlämmkreide, gemahlener Kalkstein, Permanentweiß, Silikate oder Mischungen derselben, wobei dem Füllstoff bis zu 20$ Glimmer zugegeben sein können. Der in der Mischung vorhandene Anteil an Füllstoff hängt sowohl von der Härte des Bitumens als auch von der Menge des Gummis und des Polystyrols ab. Das Bitumen weist bei 25°C vorzugsweise einen Eindringwert von 400 bis 500 auf, gemessen nach dem Verfahren des Institutes of Petroleum. Das Bitumen kann sowohl ein geblasenes als auch ein ungeblasenes sein, doch sind härtere Bitumen _k vorzuziehen, die nötigenfalls mit einem Mineral- oder Pflanzenöl erweicht werden können. Im allgemeinen erhöht sich die Geräuschabsorptionsfähigkeit mit zunehmenden Füllstoff- und Polystyrolanteilen und mit abnehmendem Gummigehalt.

Durch einen Zusatz von Polystyrol kann der auf das Gewicht des Bitumens in der Mischung bemessene Gummianteil im Vergleich zu Polystyrol freien Mischungen verringert werden. Die Anteile von Polystyrol und Gummi x^erden so bemessen, daß die Platten die

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jeweils erforderlichen Eigenschaften aufweisen, wie z.B. Formbarkeit , Michtklebrigkeit im aufeinandergestapelten Zustand und Ausrollfähigkeit. Je höher der Gummigehalt der Mischung, desto leichter läßt sie sich kalandrieren, desto besser wird sie ohne Klebschicht am Metall haften; aber desto schlechter wird sie sich der Form des Bleches anpassen. Andererseits wird durch höheren Polystyrolgehalt die Kalandrie'rfähigkeit nicht beeinträchtigt; aufeinandergestapelte Platten neigen weniger dazu zusammenzukleben; aber solche Massen werden gewöhnlich eine Klebschicht erfordern, um zu verhindern, daß die Geräuschabsorptionsschicht bei niederen Temperaturen und unter Schlag- oder Vibrationseinwirkung abfällt. Um maximale Geräuschabsorption zu erzielen, sind der Mischung vorzugsweise von 10 bis HO Gew.-# Gummi, berechnet auf das Bitumengewicht, und von 5 bis 26 Gew.-% Polystyrol beigegeben.

Der Mischung kann ein Füllstoff in einer Menge von nicht weniger als dem fünffachen Gewicht des Bitumens beigegeben werden.

Soll in Verbindung mit der Geräuschabsorptionsschicht ein Klebmittel verwendet werden, ist dieses vorzugsweise auf wenigstens eine der Oberflächen der Platte aufzutragen, wobei das Klebmittel vorzugsweise bei normaler Temperatur nicht klebrig ist und beim Erwärmen auf etwa 135°C wenigstens leicht mit dem Blech verklebt und erst bei etwa'l8o°C eine dauerhafte Verbindung zwischen der Geräuschabsorptionsschicht und dem Blech herstellt. Das Klebmittel

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kann ein in Aceton gelöstes Polyurethan oder eine wässerige Emulsion aus Gummimilch, Ton und Wachs sein. Vorzugsweise ist es eine Naturgummimilch, doch können auch synthetische Latices, wie Butylgummilatex oder Styrol-Butadien-Gummi-Latex anstelle oder mit der natürlichen Gummimilch verwendet werden.

Die sechs Beispiele sollen die Erfindung erläutern. Sie sind nicht als Beschränkung der Erfindung auszulegen.

Beispiel 1

Eine Geräuschabsorptionsmischung wurde aufbereitet und zu einer 2,2 mm starken Platte ausgerollt. In diese Platte wurden 0,8 mm tiefe und 1,5 mm weite Rillen im Abstand von 1,2 cm eingepreßt.

Bestandteile Gewichtsteile

Bitumen (Eindringwert bei 25⁰C:

400 bis 500) ' 4o

Butadien/Styrol-Mischpolymerisat-Gummi
(Styrolgehalt 22,5# bis 24,550 5

Gemahlener Kalkstein 230

Gelöstes Polystyrol 5

Das Verhältnis von Polystyrol zu Gummi betrug 1:1, das von Gummi und Polystyrol zusammen zu Bitumen betrug 1:4, wobei das Gewicht des Gummis etwa 12,5 Gewichtsprozent des Bitumens

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entsprach.. Außerdem war die Füllstoffmenge mehr als fünfmal größer als die des Bitumens.

Diese Mischung wurde ohne Schwierigkeiten zu einer Platte kalandriert, die sich beim Erwärmen auf 135°C ohne weiteres der Form eines Bleches anpaßte. Die Geräuschabsorptionsfähigkeit des Materials erwies sich als gut. Indessen mußte diese Schicht mit einem Klebstoff am Blech befestigt werden, um nicht bei -35°C, zumal unter Schlageinwirkung, abzufallen.

Beispiel 2

Aus den in Beispiel 1 gebrauchten Bestandteilen wurde im gewichtsanteiligen Verhältnis von 28:7:210:7 eine Geräuschabsorptionsmasse aufbereitet und zu einer Platte kalandriert, wobei in die Platte 0,8 mm tiefe Rillen, liie oben angeführt, eingedrückt wurden.

Wieder betrug das Verhältnis von Polystyrol zu Gummi 1:1. Das Verhältnis von Gummi und Polystyrol zusammen zu Bitumen betrug 1:2. Das Gummi machte 25 Gewichtsprozent des Bitumens aus, und die Füllstoffmenge betrug, mehr als das Siebenfache des Bitumens. Das Kalandrieren dieser Mischung bereitete keine Schwierigkeiten; die Platte paßte sich, wenngleich langsamer als die im ersten Beispiel, bei einer Temperatur von 135°C der Form des Bleches an. Die Geräuschabsorptionsfähigkeit dieses Materials war gut. Auch

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in diesem Pall mußte die Schicht mit einem Klebstoff am Blech verankert werden, um bei Temperaturen von etwa -35⁰C nicht abzufallen. Beim Lagern in aufeinandergestapeltem Zustand hafteten die Platten nur leicht aneinander.

Beispiel 3

Eine Geräuschabsorptionsplatte gemäß Beispiel 2 wurde mit einer Klebschicht versehen. Die Klebschicht wurde aus einer Lösung von Polyurethan in Aceton aufbereitet, der ein Farbstoff zugegeben war. Die aufgetragene Klebschicht war trocken und bei Zimmertemperatur nicht klebrig, war jedoch bei 135°C schwach klebrig. Die Schicht wurde in einer Menge von etwa 10 g Polyurethan pro Quadratmeter in einer Dicke von 0,01 mm aufgetragen. Nach dem Trocknen wurde die Platte von Löchern mit einem Durchmesser von 0,8 mm im Abstand von 1,2 cm perforiert.

Die Platte wurde auf Bleche aufgetragen, und zwar mit der Klebschicht gegen das Stahlblech. Sie paßte sich der Form des Bleches an und blieb, nachdem sie zunächst einer Temperatur von 135⁰C und dann im Farbtrockenofen einer Temperatur von l80°C ausgesetzt war, am Blech haften und fiel auch bei Schüttelversuchen bei einer Temperatur von -35⁰C nicht ab. Diese Platten neigten nur schwach dazu, beim Lagern aneinanderzukleben, selbst wenn bis zu 150 Platten pro Stapel 53 Tage lang bei Zimmer-

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temperatur aufeinanderlagen.

Beispiel 4

Eine Geräuschabsorptionsplatte in der Zusammensetzung und in den Ausmaßen der in Beispiel 2 geschilderten wurde aufbereitet und mit folgender Klebschicht versehen:

Material Gewichtsteile

Naturgummimilch (60% Gummi) 100

Ton 100

Wachsemulsion (17 Gewichtsprozent

Carnauba-Wachs) 300

Stabilisierte alkalische

Kaseinlösung (10$ Kasein) 10

Farbstoff (Titanium Pigment) 2

Der Feststoffgehalt dieser Masse lag zwischen etiira ^l\0% und 45$.

Die Masse wurde auf die gerauschabsorbierende Platte aufgetragen und ließ auf dieser nach dem Trocknen eine farbige, bei Zimmertemperatur nicht klebrige Schicht zurück. Anschließend wurde die Platte mit 2,4 mm weiten Löchern im Abstand von 1,2 cm perforiert.

Die Platte wurde auf ein Stahlbloch aufgetragen, und zwar mit der Klebschicht gegen das Blech. Mach dem Erwärmen auf etwa

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135°C und nach anschließendem Nachwärmen auf etwa l80°C blieb die Platte fest an gereinigtem wie auch ungereinigtem Blech haften. Auch bei Schüttelversuchen bei -35⁰C wurde die Haftfähigkeit nicht beeinträchtigt. Selbst nach tagelangem Lagern bei Zimmertemperatur klebten die aufeinandergestapelten Platten nur leicht aneinander.

Beispiel 5

Aus den in Beispiel 1 angeführten Bestandteilen wurde im Gewichtsverhältnis von 36:5 1/4:225:3 eine Geräuschabsorptionsmasse mit zusätzlichen 5 1/4 Gew.-% Butylgummi aufbereitet.

Das Verhältnis von Polystyrol zu Gummi betrug 2:7, das von Gummi und Polystyrol zusammen zu Bitumen etwa 1:2,75. Das Gummi war in einer Menge von 28,7 Gewichtsprozent, bemessen nach dem Gewicht des Bitumens, zugegen, und der Anteil an füllstoff war P mehr als sechsmal größer als der an Bitumen.

Diese Mischung konnte ohne Schwierigkeiten kalandriert und bei einer Temperatur von 135⁰C paßte sich die Platte ohne weiteres der Form eines Stahlbleches an und blieb an dessen Oberfläche haften. Die Platte hatte qute Geräuschabsorptionseigenschaften, und zwar im Bereich von etwa lB Dezibels/sek. Bis zu etwa -18°C blieb diese Schicht selbst bei Schüttelversuchen am Blech haften. Um auch noch bei Temperaturen bis hu

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- ii -..

-35°C haften zu bleiben, war eine Klebschicht nötig. Die Platte war 2,2 nun dick und mit 1,2 cm durchmessenden Löchern im Abstand von 1,2 cm perforiert.

Beispiel 6

Im gewichtsanteiligen Verhältnis von 36:8:225:2 wurde aus den Bestandteilen gemäß Beispiel 1 eine geräuschabsorbierende Platte A in einer Stärke von 2,2 cm aufbereitet, die von 2,4 mm messenden Löchern im Abstand von 1,2 cm perforiert wurde.

Das Verhältnis von Polystyrol zu Gummi betrug 1:4, das von Gummi und Polystyrol zusammen zu Bitumen betrüg 1:3 1/2. Die Gummimenge entsprach etwa 22 Gewichtsprozent des Bitumens,und die Füllstoffmenge betrug mehr als das Sechsfache der Bitumenmenge.

Diese Mischung konnte ohne Schwierigkeit kalandriert werden, und die Platte paßte sich bei einer Temperatur von 135°C sehr schnell der Form eines Stahlbleches an. Die GeräuschabsorptionsfäMgkeit dieses Materials war gut; sie betrug etwa 17 Dezibels/sek. Auch dieses Material mußte, um bei niedrigen Temperaturen am Blech haften zu bleiben, mit einem Klebstoff an ,diesem befestigt.werden.

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Claims

172 J 197

Patentansprüche

1. Geräuschabsorptionsmaterial in Plattenform, dadurch rrelcenn- . zeichnet, daß es aus einer Mischung von 100 Gewichtsteilen Bitumen, 10 bis 70 Gewichtsteilen mit dem Bitumen verträglichen Kohlenwasserstoffgummi, wenigstens 400 Gewichtsteilen Mineralfüllstoff und 2 bis 40 Gewichtsteilen Polystyrol besteht.

2. Geräuschabsorptionsmaterial gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bitumen bei 25°C einen Eindringwert von 400 bis 500 aufweist und daß die Mooney-Plastizität des Kohlenwasserstoff gummis bei 100⁰C im Bereich von 25 bis 60 liegt.

3. Geräuschabsorptionsmaterial gemSß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge von Polystyrol die Menge von synthetischem Kohlenwasserstoffgummi nicht überschreitet.

4. Geräuschabsorntionsmaterial gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es 10 bis 40 Gewichtsteile synthetisches Kohlenwasserstoffgummi, 5 bis 26 Gewichtsteile Polystyrol und nicht weniger als 500 Gewichtsteile Mineralfüllstoff enthält.

5. Geräuschabsorptionsmaterial gemäß Anspruch ^l\_t dadurch gekennzeichnet, daß das Gummi ein Butadien-Mischpolymerisat mit 22 i/?.% bis 24 1/2? Styrol und einer Mooney-Plastizität bei 100⁰C von 30 bis 38 ist.

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β. Geräuschabsorptionsmaterial gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer seiner Oberflächen eine wärmeaktivierbare Klebschicht vorgesehen ist.

7. Geräuschabsorptionsmaterial gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff ein ßummimilchrückstand ist.

8. Geräuschabsorptionsmaterial gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß. der Klebstoff ein Polyurethan ist.

9. Geräuschabsorptionsmaterial gemäß Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff ein Rückstand von Naturgummimilch ist. ■

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