DE19856377A1

DE19856377A1 - Mehrlagiges Isolationselement

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Publication number: DE19856377A1
Application number: DE19856377A
Authority: DE
Original assignee: ILLBRUCK INDUSTRIEPRODUKTE GMB
Current assignee: ILLBRUCK INDUSTRIEPRODUKTE GMB
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2000-06-08
Also published as: ATE288612T1; CA2319355A1; EP1053543B1; DE59911555D1; WO2000034943A1; EP1053543A1; ES2237964T3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mehrlagiges Isolationselement (1) mit einer Vlieslage (4, 6) und einer Schaumstofflage (5), die in übereinander angeordneten Schichten vorgesehen sind. Um Anforderungen wie hohe Schallabsorption oder Schalldämmung und/oder hohe Wärmedämmung und/oder geringe Flüssigwasserbildung bei großen Temperaturgradienten und/oder geringes Flächengewicht und/oder gute Handhabbarkeit als Einbauelement zu erfüllen, schlägt die Erfindung vor, daß die Schaumstofflage (5) aus uneben, dreidimensional strukturiertem Polyimidschaumstoff besteht.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein mehrlagiges Isolati onselement mit einer Vlieslage und einer Schaumstoffla ge, die in übereinander angeordneten Schichten vorgese hen sind.

Derartige Isolationselemente sind bereits in verschiede ner Form bekannt. Diese sind jedoch hinsichtlich ver schiedener Anforderungen, die in der Regel kombinativ verwirklicht sein sollen, nicht in jeder Hinsicht zu friedenstellend. Zu diesen Anforderungen zählt eine hohe Schallabsorbtion und Schalldämmung, eine hohe Wärmedämmung sowie eine geringe Flüssigwasserbildung bei großen Temperaturgradienten und großen Luftfeuchte gradienten, dies auch möglichst kombiniert mit ver gleichsweise geringen Flächengewichten und einer guten Handhabbarkeit als Einbauelement.

Die Erfindung beschäftigt sich daher mit der techni schen Problematik, ein Isolationselement der in Rede stehenden Art anzugeben, welches sich durch eine hohe Erfüllung einer oder mehrerer der vorgenannten Anforde rungen auszeichnet.

Diese technische Problematik ist zunächst und im wesent lichen beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, daß die Schaumstofflage aus uneben, dreidimensional strukturiertem Po lyimidschaumstoff besteht. Zufolge dieser Ausgestal tung ist eine Lage des Isolationselementes geschaffen, die sich durch ein geringes Gewicht bei vergleichsweise großem Volumen auszeichnet. Diese Polyimid-Schaumstoff lage ist derart strukturiert, daß diese sich in Ebenen erstreckung betrachtet in eine dritte Dimension, d. h. der dieser Lage übergeordneten Vlieslage zugewandt bzw. der dieser Lage untergeordneten Vlieslage abgewandt bspw. mittels bereichsweiser Erhebungen erstreckt.

Diese können weiter bspw. durch Wellen- oder pockenarti ge Erhebungen bzw. Ausformungen gebildet sein. Diesbe züglich kann weiter ein formgeschäumter Polyimid-Schaum stoff Verwendung finden. Die auf einer Oberseite ausge bildete unebene Struktur des Polyimid-Schaumstoffes kann sich auch auf der Unterseite im Negativ wiederfin den, so daß erfindungsgemäß beide Oberflächen uneben, dreidimensional strukturiert sind, zur Vergrößerung der Gesamtoberfläche der Schaumstofflage. Im weiteren betrifft die Erfindung auch ein mehrlagiges Isolations element mit zwei Schaumstofflagen, die in übereinander angeordneten Schichten vorgesehen sind, wobei hier erfindungsgemäß darauf abgezielt ist, daß eine Schaum stofflage aus uneben, dreidimensional strukturiertem Polyimid-Schaumstoff besteht. Unabhängig vom wahlwei sen Schichtaufbau, also Vlieslage mit Schaumstofflage oder zwei Schaumstofflagen, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes vorgesehen, daß die Schaumstofflage aus einem zugeschnittenen Schaumstoff besteht. Besonders bevorzugt ist hierbei, daß die Schaumstofflage zick-zack-förmig verläuft, wobei dieser Verlauf in Ebenenerstreckung der Schaum stofflage ausgebildet ist. Demzufolge erstrecken sich die durch die Zick-Zack-Form gebildeten Erhebungen in Richtung auf die darüber und/oder darunter angeordnete Lage. Hierdurch wird die über und/oder unter der erfin dungsgemäß ausgebildeten Schaumstofflage angeordnete Lage (Vlieslage oder weitere Schaumstofflage) zu der Polyimid-Schaumstofflage beabstandet, womit sich in den Zwickel der Zick-Zack-Form im Querschnitt etwa V-förmi ge Hohlräume bilden. Als besonders vorteilhaft erweist es sich hierbei, daß über die Dicke und/oder den Winkelverlauf zur Senkrechten der Zick-Zack-Stege ein gewünschtes Schall-Absorbtionsverhalten einge stellt ist. Zufolge dieser Ausgestaltung ist das Schall-Absorbtionsverhalten im Zuge der Herstellung der erfindungsgemäßen Schaumstofflage durch die Wahl der Materialdicke und/oder den Verlauf der Zick-Zack-Struk tur voreinstellbar. In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, daß die Schaum stofflage ober- und unterseitig von einer Vlieslage überdeckt ist. Hierbei kann es sich jeweils um ein genageltes, verdichtetes bzw. mechanisch verfestigtes Vlies handeln. Weiter können hier auch Melofilfasern in einem Anteil von 10-70%, vorzugsweise 50% zum Einsatz kommen. Weiter ist denkbar, die obere, bevor zugt der Lärmquelle zugewandte Vlieslage als Melt- Blown-Vlies und die untere Lage als thermisch gebunde nes Volumenvlies auszubilden. Weiter besteht auch die Möglichkeit, eine Mischung aus Melaminfasern und Basofilfasern zur Herstellung eines dreidimensionalen Gerüstes zu verwenden. Darüber hinaus besteht bei einer Anordnung von mindestens zwei übereinanderliegen den Schichten aus Schaumstoff jede Schaumstofflage aus Polyimid zu bilden, wobei die uneben, dreidimensional strukturierte, bevorzugt zick-zack-förmig strukturierte Polyimid-Schaumstofflage ober- und unterseitig mit einer ebenen, im Verhältnis zur strukturierten Schaum stofflage relativ dünnen Polyimid-Schaumstofflage über deckt ist. Darüber hinaus können auch zwei Schaumstoff lagen vorgesehen sein, zwischen welchen eine Vlieslage vorgesehen ist. Bevorzugt wird hierbei eine Ausgestal tung, bei welcher beide Schaumstofflagen entsprechend den zuvor beschriebenen Ausführungen uneben, dreidimen sional strukturiert als Polyimid-Schaumstofflagen ausge bildet sind und die zwischengeschaltete Vlieslage ein Melt-Blown-Vlies ist. Die Lagen des Isolationselemen tes sind desweiteren von einer Folie umhüllt. Insbeson dere besteht diese Umhüllungsfolie aus zwei Folienla gen, welche weiter bevorzugt Außenlagen sind. Diese Folienlagen umhüllen die übereinander angeordneten Isolationsschichten zur Bildung eines kompakten, mehr lagigen Isolationselementes. Auch können die Folienla gen zusätzlich als Zwischenlagen vorgesehen sein. Die Außenfolien sind weiter bevorzugt randverschweißt, jedoch können die Vlies- und/oder Schaumstofflagen sämtlich oder zum Teil mit in die Schweißnaht inte griert sein etwa durch eine bis nahe auf Null gehende randverdichtete Vlies- und/oder Schaumstofflagen. Eine solche Randverdichtung kann auch zur Bauteilformgebung genutzt werden. Auch können Befestigungselemente in eine solche Schweißnaht integriert werden. Die Zusam menfügung der Außenfolien ist hierbei geeigneterwe ise derart, daß der Gesamtverbund allein durch die randverschweißten Folien und gegebenenfalls Vlies- und/oder Schaumstofflagen zusammengehalten sind. Eine Verklebung, Kaschierung oder dergleichen der einzelnen Lagen ist nicht erforderlich und bevorzugt auch nicht vorgesehen. Die Lagen sind - jedenfalls außerhalb des Randbereiches - nur einfach übereinander gelegt. Es ergibt sich gleichsam ein Kissen mit einer durch die Außenfolien gebildeten Hülle. Partielle, durch Ver schweißungen, insbesondere im Randbereich herbeigeführ te Verdichtungen können zur Aufnahme von Befestigungs elementen und/oder Versteifungen des Bauteiles beitra gen. Die mehreren Lagen (Vlies- und/oder Schaumstoffla gen) führen zu einer Art Prallfüllung. Für den Gegen stand ist auch von Bedeutung, daß die Flüssigwasserbil dung in dem Bauteil verringert ist. Die verwendeten Folien, sowohl die Außenfolien wie auch gegebenenfalls Zwischenfolien weisen unterschiedliche Wasserdurchläs sigkeit auf, wobei bevorzugt wasserdampfdurchlässige Membranfolien Verwendung finden. Bevorzugt werden auch Folien verwendet, die richtungsaktive Wasserdampfdurch lässigkeiten aufweisen. Es können auch Folien einge setzt werden, die feuchtigkeits- und/oder temperaturab hängige Wasserdampfdurchlässigkeiten aufweisen. Weiter können diese Folien auch faserverstärkt sein, wobei diesbezüglich weiter bevorzugt ist, diese Fasern innen seitig der Folie vorzusehen.

Nachstehend ist die Erfindung desweiteren anhand der beigefügten Zeichnung, die jedoch lediglich ein Ausfüh rungsbeispiel darstellt, näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine partiell geschnittene perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen mehr lagigen Isolationselementes;

Fig. 2 eine stark vergrößerte Darstellung des Schnit tes gemäß der Linie II-II in Fig. 1.

Mit Bezug zu Fig. 1 ist ein Isolationselement 1 darge stellt, welches sich aus einer unteren und einer oberen Außenfolien 2 bzw. 3 und aus drei mittigen Lagen 4, 5 und 6 besteht.

Die eben ausgebildeten Vlieslagen 4 und 6 sind aus gleichartigem oder nicht gleichartigem Vliesmaterial gebildet. Die Fasern des Vliesmaterials bestehen aus einem Polymer, wie bspw. PPS oder einer Mischung aus PPS und Copolyester und anderen organischen oder anorga nischen Fasern, wobei die Flächengewichte der Vliesla gen 4 und 6 zwischen 50 und 800 g/m² liegen. Zudem kann die obere, bevorzugt einer Lärmquelle zugewandte Vlieslage 6 aus einem Melt-Blown-Vlies und die untere Vlieslage 4 aus einem thermisch gebundenen Volumenvlies bestehen.

Die Fasern sind thermoplastisch und inhärent flammwid rig. Die Granulate, aus welchen die Vliesfasern gewon nen werden, weisen eine bestimmte Schmelz-Viskosität auf. Die Vliese sind auch hydrolysebeständig. Zudem sind sie akustisch absorbierend sowie dämmend. Darüber hinaus wirken sie wärmeisolierend.

Die mittlere Lage 5 ist als Schaumstofflage, insbesonde re als Polyimid-Schaumstofflage ausgebildet, welche, wie insbesondere aus der Schnittdarstellung in Fig. 2 zu erkennen, uneben, dreidimensional strukturiert ist. Konkret ist die Ausbildung so gewählt, daß die Schaum stofflage in Ebenenerstreckung zick-zack-förmig ver läuft. Durch die Wahl eines Polyimid-Schaumstoffes ist eine bei vergleichsweise großem Volumen sehr leichtge wichtige Mittellage zur Bildung des Isolationselementes 1 geschaffen.

Die Schaumstofflage besteht aus einem zugeschnittenen Polyimid-Schaumstoff, wobei durch die Dicke und/oder den Winkelverlauf zur Senkrechten der Zick-Zack-Stege 7 ein gewünschtes Schall-Absorbtionsverhalten einstellbar ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Materialdicke d von ca. 8 mm gewählt, bei einer Gesamt höhe h der zick-zack-förmigen Schaumstofflage 5 von ca. 24 mm. Es ist somit ein Verhältnis von Materialdicke d zu Lagenhöhe h von ca. 1 : 3 eingestellt.

Weiter ist ein Winkel Alpha der Stege 7 zur Senkrechten von 45-60°, bspw. 55° gewählt.

Die Dicken der Vlieslagen 4 und 6 betragen - in nicht komprimiertem Zustand - etwa ein Drittel bis ein Zehntel der Dicke der mittleren Lage (Schaumstofflage 5). Die Dicken der Vlieslagen 4 und 6 liegen absolut gesehen im Bereich von 0,5 bis 2 mm.

Durch die Übereinanderanordnung der Einzellagen 4 bis 6 entstehen im Bereich der durch die Zick-Zack-Form der mittleren Schaumstofflage 5 gebildeten Zwickel durch die jeweils zugeordnete Vlieslage 4 bzw. 6 abgedeckte, V-förmige Hohlräume 8. Weiter kann hierdurch bedingt jede Vlieslage 4, 6 gemäß der Querschnittsdarstellung in Fig. 2 in Ebenenerstreckung eine leichte Wellenstruk tur aufweisen; ist demnach nicht straff auf die mittle re Schaumstofflage 5 aufgespannt.

Die Folienlagen 2 und 3 sind faserverstärkte Folien sehr geringer Dicke. Die Dicke liegt zwischen 10 und 50 µm, vorzugsweise bei 20 µm. Die Dichte liegt bei ca. 0,9 bis 1,4 g/cm³. Die Folien sind gleichfalls thermoplastisch und hydrolysebeständig. Insbesondere weisen sie auch aufeinander abgestimmte Wasserdampf durchlässigkeiten auf.

Werkstoffmäßig kann es sich um inhärent flammwidrige Polymere handeln. Als Fasern können bspw. Glasfasern, aber auch Melamin-Harzfasern aufkaschiert sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist lediglich die untere Außenfolienlage 2 faserverstärkt, wobei die Fasern 9 innenseitig dieser Folie 2 vorgesehen sind. Die Fasern 9 sind in Fig. 1 durch ein Raster auf der unteren Außenfolienlage 2 angedeutet. In der Quer schnittsdarstellung gemäß Fig. 2 ist die Überkreuz-An ordnung der Fasern 9 maßstäblich übertrieben darge stellt.

Bevorzugt sind die Fasern 9 lediglich einseitig der Folie vorgesehen. Das Raster liegt zwischen etwa 1 und 5 mm. Es sind jeweils quer zueinander verlaufende Fasern vorgesehen.

Die Außenfolienlagen 2, 3 sind randverschweißt, wobei über das dargestellte Ausführungsbeispiel hinaus auch die Integration der Vlies- und/oder Schaumstofflagen 4 bis 6 sämtlich oder zum Teil in die Schweißnaht 10 denkbar ist, dies etwa durch eine bis nahe auf Null gehende Randverdichtung der Vlies- und/oder Schaumstoff lagen 4 bis 6.

Die Randverdichtung kann zur Bauteilformgebung genutzt werden. Auch können Befestigungselemente in eine sol che Schweißnaht 10 integriert werden.

Der Gesamtverbund ist allein durch die randverbundenen oder randverschweißten Folien 2, 3, gegebenenfalls unter Einbindung der Vlies- und/oder Schaumstofflagen 4 bis 6 zusammengehalten.

Die Lagen 4 bis 6 sind - jedenfalls außerhalb des Rand bereiches - nur einfach übereinandergelegt. Es ergibt sich gleichsam ein Kissen mit einer durch die Außenfo lie 2, 3 gebildeten Hülle.

Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt lich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims

1. Mehrlagiges Isolationselement (1) mit einer Vliesla ge (4, 6) und einer Schaumstofflage (5), die in überein ander angeordneten Schichten vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstofflage (5) aus uneben, dreidimensional strukturiertem Polyimidschaumstoff besteht.

2. Mehrlagiges Isolationselement (1) mit zwei Schaum stofflagen, die in übereinander angeordneten Schichten vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaumstofflage (5) aus uneben, dreidimensional struktu riertem Polyimid-Schaumstoff besteht.

3. Isolationselement nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstofflage (5) aus einem zugeschnittenen Schaumstoff besteht.

4. Isolationselement nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstofflage zick-zack-för mig verläuft.

5. Isolationselement nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß über die Dicke (d) und/oder der Winkelverlauf (Winkel Alpha) zur Senkrechten der Zick- Zack-Stege (7) ein gewünschtes Schall-Absorbtionsver halten eingestellt ist.

6. Isolationselement nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstofflage (5) ober- und unterseitig von einer Vlieslage (4, 6) überdeckt ist.

7. Isolationselement nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schaumstofflagen (5) vorgese hen sind und zwischen den Schaumstofflagen (5) eine Vlieslage vorgesehen ist.

8. Isolationselement nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen (4 bis 6) des Isolations elementes (1) von einer Folie umhüllt sind.

9. Isolationselement nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllungsfolie aus zwei Folien lagen (2, 3) besteht.

10. Isolationselement nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienlagen (2, 3) Außenlagen sind.

11. Isolationselement nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfolienlagen (2, 3) randver schweißt sind und daß der Gesamtverbund hierdurch zusam mengehalten ist.

12. Isolationselement nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienlagen (2, 3) wasserdampf durchlässige Membranfolien sind.

13. Isolationselement nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folie (2, 3) faserverstärkt ist.

14. Isolationselement nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (9) innenseitig der Folie (2, 3) vorgesehen sind.

15. Isolationselement nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienlagen (2, 3) Zwischenla gen sind.