DE19500725A1 - Schallabsorbierender und wärmedämmender Formkörper - Google Patents

Schallabsorbierender und wärmedämmender Formkörper

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen schallabsorbierenden und wärmedämmenden Formkörper der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung.
Ein Formkörper der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Gattung ist bereits bekannt (DE-OS 42 11 409, DE-GM 92 07 113.9). Dabei dient die Folie in Form einer in Wärme aktivierbaren Kleb­ stoff-Folie als Verbindungsschicht zwischen einem Gesteins­ faservlies und einem äußeren Polyestervlies. Ferner ist es bekannt (DE-OS 36 01 204 und EP-PS 229 977), ein als Absorber dienendes Reißwollevlies zwischen ein Polyestervlies und ein Polyamidvlies einzustecken. Solche Formkörper dienen als Verkleidungen von Kfz- Motorräumen. Anstelle des Polyestervlieses kann auch eine feuchtigkeitsundurchlässige Folie verwendet sein. Darüber hinaus ist es bekannt (DE-PS 30 39 651), ein Polyestervlies mit einer luftdurchlässigen Abdeckschicht in Form eines Bändchengewebes abzudecken.
Es sind auch andere schallabsorbierende Formkörper bekannt (EP-PS 131 616, DE-GM 91 10 552 und 92 15 132, DE-PS 40 11 705), die zur schallabsorbierenden Isolierung des Motorraums von Kraftfahrzeugen verwendet werden. Dabei werden poröse Absorber aus offenporigen Schaumstoffen, nämlich Polyurethan, angewendet und dabei ist es auch bekannt, den Absorber durch eine Folie aus Kunststoff abzudecken. Ferner ist es bekannt, den Absorber vollflächig mit einem Trägermaterial, zum Beispiel der Motorkapsel, zu verbinden. Darüber hinaus ist es bekannt (DE-OS 32 19 339), einen mit Höckern versehenen Schaumabsorber mittels einer Folie zu überziehen. Zur Verbesserung der schallabsorbierenden Wirkung ist es auch bekannt, den aus Schaumstoff bestehenden Absorber zusätzlich zu lochen und beidseitig mit einer luft­ undurchlässigen Folie zu überziehen. Befindet sich zwischen dem Trägermaterial, beispielsweise der Motorkapsel, und dem Folien- Schaumstoffabsorber-Verbund ein Abstand, wodurch ein Hohlraum eingeschlossen ist, verhält sich dieser schallabsorbierende Formkörper sowohl schallabsorbierend als auch schalldämmend. Begünstigt wird diese Funktion durch die Bemessung der Dimension unregelmäßiger Hohlräume im Sinne von Helmholtz-Resonatoren, wie dies auch den VDI-Berichten Nr. 885,1991, 225/47 zu entnehmen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, schallabsorbierende Formkörper der eingangs genannten Gattung mit einfachen Mitteln sowohl herstellungsmäßig als auch funktionell in der Verwertbar­ keit auch als wärmedämmendes Bauelement auszubilden sowie möglichst auch in der Entsorgbarkeit zu verbessern.
Die Erfindung ist im Anspruch 1 gekennzeichnet und in Unteran­ sprüchen sind weitere Verbesserungen beansprucht. Auch die folgende Beschreibung stellt weitere bevorzugte Ausbildungs­ formen der Erfindung heraus.
Gemäß der Erfindung ist der Absorber beidseitig oder gar allseitig von einer thermoplastischen Folie bedeckt bzw. umhüllt, welche vorzugsweise ebenfalls aus thermisch hoch bis etwa 200°C bean­ spruchbarem Polyester gebildet ist.
Der Absorber besteht im wesentlichen nicht aus einem geschäumten Material, sondern im wesentlichen aus einem Vlies, das seinerseits aus Fasern eines thermoplastischen Materials gebildet ist. Bevorzugt werden Fasern aus thermisch hoch beanspruchbarem Polyester. Vliese sind lockere Verbundstoffe in Form flexibler poröser Flächengebilde, bei denen Fasern durch Ko- und/oder adhäsive Verbindung und/oder auch durch Verschlingen verbunden sind. Dabei können die Vliese zusätzlich auch vernadelt oder vermascht werden. Bevorzugt werden solche Polyesterfasern, welche als Vlies mit einer Vlies-Schichtdicke zwischen 20 und 40 mm eine Wärmeleitfähigkeit zwischen 0,040 und 0,046 W/mk aufweisen; besonders vorteilhaft auch zur Wärmedämmung ist eine 25 mm dicke Vliesschicht einer Wärmeleitfähigkeit von 0,0407 W/mK, wodurch die thermische Belastung anderer als der durch den Schallabsorber abge­ kapselten Bauteile im Motorraum wesentlich vermindert wird.
Es empfiehlt sich, wenn die Folie nur partiell, insb. punktuell, mit dem Vlies verbunden ist. Zusätzlich zu der akustisch iso­ lierenden bzw. schallabsorbierenden Wirkung des Absorbers, d. h. des Vlieses, wird eine erhöhte schallisolierende Wirkung nach Art "eines Folienabsorbers" erzielt. Die Folie sollte daher ein gutes Dehnungsverhalten aufweisen, was auch die Gefahr der Verletzung der Oberfläche der einander berührenden Teile vermindert. Darüber hinaus wird verhindert, daß sich der poröse, saugfähige Vliesstoff im Verlauf seines Einsatzes durch Medien vollsaugt, welche sich in der Umgebung des schallabsorbierenden Formkörpers befinden; der erfindungsgemäße schallabsorbierende Formkörper weist daher auch eine lange Lebensdauer mit voller Funktionsfähigkeit auf.
Es empfiehlt sich, den schallabsorbierenden Formkörper, zumindest aber Oberflächenteile desselben, mit flammhemmenden Überzügen zu versehen oder selbst mit flammhemmenden Materialien auszurüsten, wenn solche Formkörper in brandgefährdeten Räumen, beispielsweise Kfz-Motorräumen, eingesetzt werden, um die Forderungen der Brand­ klassen gemäß FMVSS 302 zu erfüllen. Durch die Verwendung von Polyesterfasern insb. von Polyestern, die thermisch hoch belastbar sind, ergeben sich wesentliche Vorteile gegenüber den bei bekannten Formkörpern dieser Gattung verwendeten Schäumen aus Polyurethan, Polyethylen oder Polypropylen.
Die Verwendung eines Verbundes aus dem Vlies einerseits und der Folie andererseits aus rein thermoplastischen Materialien verbessert die Entsorgbarkeit durch Recycling gegenüber anderen Verbund-Mischmaterialien. Der aus dem Vlies und der Folie ge­ bildete Verbund kann auch weitere Schichten aufweisen.
Durch variables Abpressen des Vlieses ist es darüber hinaus möglich, Absorber zu realisieren, welche auch den konstruktiven Raumvorgaben z. B. der Motorkapsel leicht angepaßt werden können. Es ist daher zweckmäßig, Vliese eines Flächengewichts zwischen etwa 300 und 1500 g/m² zu verwenden, um diese partiell mehr oder weniger stark zusammenpressen zu können und um ggf. auch spezielle Hohlräume zwischen dem Vlies und der benachbarten Folie und/oder einem Trägermaterial zu formen, an dem der schallabsorbierende Formkörper befestigt wird. Hierdurch können Eigenschaften poröser Absorber mit Eigenschaften von Kammerabsorbern gekoppelt werden.
Die Verbindung des schallabsorbierenden Formkörpers mit solchem Trägermaterial erfolgt zweckmäßigerweise nur partiell auf wenigen Flächenteilen mechanisch und/oder chemisch durch Verwendung von Nieten, Nägeln, Klipps, Klebstoff oder auch physikalisch durch Verschweißen mittels Ultraschallhochfrequenz oder andere Erwär­ mung. Die nur partielle Verbindung hat den Vorteil, daß der schallabsorbierende Formkörper einerseits hinsichtlich seiner schallisolierenden Wirkung nicht wesentlich beeinträchtigt wird und daß andererseits die Entsorgung leichter erfolgen kann, indem der schallabsorbierende Formkörper ohne große Mühen vom Träger­ material wieder abgerissen wird. Es versteht sich, daß auch voll­ flächige Verbindungen zwischen dem Formkörper und Trägern möglich sind, wo dies angezeigt ist. Die Verwendung eines lockeren Vlieses verhältnismäßig geringen Flächengewichtes insb. zwischen 500 und 900 g/m² erlaubt auch die Reduzierung des Gesamtgewichts des damit ausgerüsteten Bauteils, beispielsweise Kraftfahrzeugs.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher er­ läutert, dabei zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Teilschnitt durch einen erfindungs­ gemäßen schallabsorbierenden Formkörper mit einem Trä­ gerteil;
Fig. 2 ebenfalls einen schematischen Teilschnitt einer anderen Ausbildungsform und
Fig. 3 einer weiteren alternativen Ausführung;
Fig. 4 schematisch einen Teilschnitt aus einem Randbe­ reich,
Fig. 5 einen schematischen Querschnitt eines mit einem Träger verbundenen schallabsorbierenden Formkörpers und wie
Fig. 6 einen schematischen Teilschnitt durch eine weitere derartige Verbindung zwischen Formkörper und Träger.
Gemäß Fig. 1 ist die aus einem Vlies 2 aus thermoplastischen Polyesterfasern und aus einer Folie 3 aus Polyester gebildete Absorber-Verbundeinheit 10 mit einem Träger 1 verbunden, der bevorzugt aus GMT, d. h. glasmattenverstärktem thermoplastischen Material, und/oder SMC, d. h. sheet molding compound, besteht. Das Vlies 2 ist ein poröser Absorber, der an der dem Träger 1 abge­ wandten Seite und/oder gemäß Fig. 1 und 2 sowohl an der einen Seite als auch an der anderen Seite mit einer Folie 3 bedeckt ist. Im Bereich 4 des Randes ist gemäß Fig. 1 und 2 das Vlies 2 auf ge­ ringe Wandstärke zusammengepreßt. Das Zusammenpressen des Vlieses 2 mit den beiden abdeckenden Folien 3 im Bereich des Randes 4 er­ folgt zweckmäßigerweise unter Anwendung von Heißsiegelbacken, wo­ durch eine Verschmelzung des thermoplastischen Materials sowohl der Fasern des Vlieses 2 als auch der Folie 3 erfolgt. Sofern der Rand 4 rahmenförmig um den Absorber umläuft, wird auch die Stabi­ lität desselben begünstigt, obwohl der sich innerhalb des Rahmens befindliche Bauteil flexibel ist und gute schallabsorbierende Wirkungen hat. Der Randbereich 4 ist in Fig. 2 vollständig von der Folie 3 umgeben, so daß auch der Außenbereich des Vlieses 2 abge­ deckt ist.
Fig. 3 demonstriert, daß auch ein oder zwei Folien 3 als Trenn­ bzw. Verbindungsschichten zwischen zwei insb. parallele Lagen aus Vlies 2 eingefügt sein können, während die freien Seiten der Vliese 2 mit abdeckenden Folien 3 abgedeckt sind, die außer im Randbereich 4 nur lose die Vlieslagen 2 abdecken (insb. in strich­ punktierten Linienzügen 3a). Infolge dieses losen Verbundes zwischen Vlies 2 einerseits und Folie 3 andererseits besteht die Möglichkeit des Abhebens und sogar des Flatterns der Folie 3, wodurch Hohlräume 5 entstehen können.
Gemäß Fig. 4 ist der Verbund aus dem Vlies 2 und den beiden ab­ deckenden Folien 3 im Bereich des Randes 4 nicht nur zusammenge­ preßt, sondern auch zur Bildung einer Dichtlippe 6 verformt, die im Falle der Anwendung als Motorkapselelement die Abdichtfunktion zwischen Motorkapsel und Karosserie übernehmen kann und daher die akustische Wirksamkeit dieses Bauteils wesentlich verbessert.
Gemäß Fig. 5 ist der schallabsorbierende Formkörper, d. h. die aus Folien und dem Vlies 2 bestehende paketartige Einheit 10, nur partiell an den auf kleine Lokalitäten beschränkten Verbindungs­ stellen 7 mit dem Träger 1 verbunden, beispielsweise durch Auf­ kleben, Aufnieten und/oder Verschweißen, wodurch die Absorber­ einheit 10 vom Trägermaterial 1 leicht wieder abtrennbar ist, um sortenrein entsorgt werden zu können.
Gemäß Fig. 6 ist der erfindungsgemäße schallabsorbierende Form­ körper als Motorkapsel ausgebildet in Verbindung mit dem Träger­ material 1. Einerseits ist die schallabsorbierende Einheit 10 durch bereichweises Vermindern der Dicke des Vlieses 2 so lokal verdichtet, daß Hohlräume 8 zwischen dem Vlies 2 und der einen Abdeckfolie 3 einerseits und Hohlräume 9 zwischen der Einheit 10 einerseits und dem Trägermaterial 1 andererseits gebildet sind. Auch das Trägermaterial 1 ist bereichsweise durch eine Vertiefung 1a verformt, welche einen zusätzlichen Hohlraum 1b zwischen dem Trägermaterial 1 und der schallabsorbierenden Formkörpereinheit 10 bildet. Hierdurch besteht die Möglichkeit, durch unterschiedliche Absorberdicken und unterschiedliche Hohlraumbemessungen gezielte Schallabsorptionen je nach Frequenzbereich zu erzeugen. Im Falle des Hohlraums 8 wird das Vlies 2 zuerst verpreßt und dann die obere Folie 3 darübergespannt. Im Fall des Hohlraums 9 wird zuerst die untere Folie 3 an der Unterseite des Vlieses 2 befestigt, worauf die gemeinsame Verformung des Vlieses 2 mit dem thermo­ plastisch verformbaren Material der Folie 3 stattfindet. Der Ver­ bund nach Fig. 6 stellt daher eine Doppelfunktion sowohl als "poröser Absorber" als als "Kammer-Absorber" sicher.

Claims (21)

1. Schallabsorbierender und wärmeisolierender Formkörper zur Anwendung im Motorraum von Kraftfahrzeugen, mit einem porösen Absorber und mit mindestens einer Folie am Absorber, der min­ destens ein Vlies aus thermoplastischem Material aufweist, bei dem der Absorber und die Folie mit einem Trägermaterial verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies (2) im wesentlichen vollständig von der Folie (3) umhüllt bzw. abgedeckt ist.
2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies (2) im wesentlichen aus Polyesterfasern besteht.
3. Formkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Fasern des Vlieses (2) ein Polyestermaterial niedriger Wärmeleitfähigkeit und thermisch hoher Belastbarkeit aufweisen.
4. Formkörper nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies (2) bei einer Schichtdicke im Bereich zwischen 20 und 40 mm eine Wärmeleitfähigkeit zwischen 0,040 und 0,046 W/mK aufweist.
5. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies (2) ein Flächengewicht zwischen 300 und 1500 g/m² aufweist.
6. Formkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies (2) ein Flächengewicht zwischen 500 und 900 g/m² aufweist.
7. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (3) im wesentlichen aus Polyester besteht.
8. Formkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyestermaterial verwendet wird, das thermischen Belastungen bis 200°C standhält.
9. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Folie (3) zwischen zwei Vliese (2) einge­ fügt ist.
10. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (3) mit dem Vlies (2) nur partiell an lokalen Verbindungsstellen (7) verbunden ist.
11. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (3) teilweise im Abstand vom Vlies (2) ange­ ordnet ist.
12. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (3) eine Dicke zwischen 20 und 70 µm aufweist.
13. Formkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (3) eine Dicke zwischen 25 und 50 µm aufweist.
14. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Vlies (2) und der Folie (3) gebildete Einheit (10) nur partiell auf unterschiedliche Dichten verpreßt bzw. verformt ist.
15. Formkörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Vlies (2) und der Folie (3) gebildete Einheit (10) am Rand umlaufend verpreßt ist.
16. Formkörper nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit an Rändern (4) eine abgepreßte Dichtlippe (6) aufweist.
17. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies (2) partiell so verpreßt ist, daß darin Ver­ tiefungen (8) ausgebildet sind, die mit der Folie (3) freitra­ gend überspannt sind.
18. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Vlies (2) und der Folie (3) gebildete Einheit (10) mit dem Trägermaterial (1) durch geschweißte Verbindungen 7) verbunden ist.
19. Formkörper nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (10) derart mit dem Trägermaterial (1) verbunden ist, daß zwischen beiden definierte Hohlräume (9, 10) gebildet sind.
20. Formkörper nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (1) aus GMT und/oder SMC besteht.
21. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper mit dem Trägermaterial (1) als Motor­ kapsel ausgebildet ist.
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