DE202008011079U1

DE202008011079U1 - Wärmedämmelement sowie Kraftfahrzeug mit einem Wärmedämmelement

Info

Publication number: DE202008011079U1
Application number: DE202008011079U
Authority: DE
Original assignee: Rehau AG and Co
Current assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 2008-08-20
Filing date: 2008-08-20
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2018-08-21
Also published as: DE102009036785A1

Abstract

Wärmedämmelement, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit
– einer metallischen Folie (1) zur Reflektierung von Wärmestrahlung und
– einer die Folie (1) mechanisch stabilisierenden, hinterspritzten Kunststoffschicht (2),
wobei die Folie (1) mit einem eine stoffschlüssige Verbindung zur Kunststoffschicht (2) herstellenden Haftlack (3) beschichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wärmedämmelement, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
Derartige Wärmedämmelemente finden z. B. in der Automobilindustrie Verwendung, um thermische Strahlungsfelder im Umfeld heißer Oberflächen am Kraftfahrzeug, wie beispielsweise im Bereich der Abgasanlage, innerhalb des Motorraumes oder im Unterbodenbereich, abzuschirmen. Im Stand der Technik werden hierzu in der Regel metallische Hitzeschilde verwendet, die im Allgemeinen aus dickwandigen Aluminiumteilen mit einer geprägten Oberfläche zwecks Verbesserung der mechanischen Stabilität bestehen. Diese Hitzeschilde sind häufig einteilig und weitestgehend eigen stabil ausgelegt. Aufgrund der tendenziell kompakteren Auslegung und Konstruktion von Fahrzeugmotoren geraten zunehmend wärmeempfindliche Komponenten, wie beispielsweise elektronische Aggregate, Karosserieteile, Sensoren, Leitungen etc. in ein thermisches Strahlungsfeld, so dass eine Begrenzung der Temperaturbeaufschlagung dieser Bauteile nur durch den Einsatz von Wärmedämmelementen erreicht werden kann. Entsprechend gewinnen solche Elemente zunehmend an Bedeutung.
Aus der EP 1 690 744 A ist ein relativ komplex gestaltetes, aus Metall bestehendes Hitzeschild bekannt. Die DE 102 47 641 B3 zeigt ein aus zwei Metallblechen bestehendes Hitzeschild, die eine Mineralfaser-Dämmschicht ummanteln. Zur Befestigung der Dämmschicht an den Metallblechen ist eine Umbördelung am Rande der Metallbleche vorgesehen. Die im Stand der Technik bekannten Maßnahmen sind konstruktiv aufwändig, materialintensiv und daher insgesamt teuer.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Wärmedämmelement, insbesondere für Kraftfahrzeuge, anzugeben, welches bei einer guten Wärmedämmwirkung sowie gleichzeitig hohen mechanischen Stabilität kostengünstig hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wärmedämmelement, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit
einer metallischen Folie zur Reflektierung von Wärmestrahlung und
einer die Folie mechanisch stabilisierenden, hinterspritzten Kunststoffschicht,
wobei die Folie vorzugsweise einseitig mit einem eine stoffschlüssige Verbindung zur Kunststoffschicht herstellenden Haftlack beschichtet ist. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Wärme reflektierende Eigenschaft des Wärmedämmelementes durch eine gegenüber dem Stand der Technik deutlich dünnere Metallkomponente und gleichzeitig die mechanisch stabilisierende Wirkung durch eine kostengünstige Kunststoffschicht bereitgestellt werden kann. Diese Kunststoffschicht übernimmt zusätzlich die Funktion einer Wärmedämmung und ist entsprechend aus einem für den jeweiligen Anwendungsfall geeigneten, der thermischen Belastung standhaltenden Kunststoffmaterial hergestellt. Durch die erfindungsgemäße Lehre erhält man ein Wärmedämmelement, welches variabel an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden kann und sich gegenüber den rein metallischen Hitzeschilden insbesondere durch einen deutlich reduzierten Bedarf an Metall auszeichnet.
Vorzugsweise weist die z. B. aus Aluminium bestehende Folie eine Dicke von maximal 0,7 mm, bzw. maximal 0,5 mm oder maximal 0,3 mm auf. Die Dicke kann hierbei beispielsweise im Bereich von 0,3 bis 0,5 mm liegen, alternativ – sofern es die Anwendung zulässt – können auch Folienstärken von 0,1 bis 0,3 mm ausreichend sein. Die Kunststoffschicht kann eine Dicke von 1 bis 5 mm, z. B. 2 bis 4 mm aufweisen. Die Kunststoffschicht besteht zweckmäßigerweise aus PC, PET, PBT, PA oder einer Mischung zweier bzw. mehrerer dieser genannten Materialien, insbesondere einem Blend aus PC/PET oder PC/PBT. Insbesondere PA zeichnet sich durch eine vergleichsweise hohe thermische Stabilität aus. Insbesondere liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die Kunststoffschicht aus einem Kunststoff-Rezyklat besteht. So können beispielsweise lackierte Produktionsabfälle, insbesondere in Form von Krümelgut, verwendet werden. Durch die Verwendung von Kunststoff-Rezyklat ergeben sich weitere Kostenvorteile.
Zur Verbesserung der Wärmedämmeigenschaften kann die Kunststoffschicht Gaseinlagerungen aufweisen. Diese Gaseinlagerungen können beispielsweise mit dem sog. MuCell- Verfahren erzeugt werden. Bei diesem Verfahren werden während des Spritzprozesses kleine, genau dosierte Mengen an super kritischem Stickstoff und Kohlendioxyd in die Kunststoffschmelze eingebracht. Hierdurch lassen sich Zell-Strukturen erzielen, die spannungsfrei und damit sehr dimensionsstabil sind. Neben der Verwendung von super kritischem Stickstoff und Kohlendioxyd ist jedoch auch der Einsatz anderer chemischer oder physikalischer Treibmittel denkbar. Vorzugsweise weist die Kunststoffschicht eine derartige Gaseinlagerung auf, dass sich Zellporendichten im Bereich von 107 bis 1010 Zellen/cm³ Kunststoffschichtvolumen einstellen.
Vorzugsweise wird ein Haftlack verwendet, der durch Wärme aktivierbar ist. In diesem Zusammenhang kann ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Wärmedämmelementes durchgeführt werden, wobei eine vorzugsweise unstrukturierte Metallfolie einseitig mit dem Haftlack beschichtet wird, wobei die beschichtete Folie danach in ein Spritzguss-Werkzeug eingelegt und darin mit einer heißen Kunststoffschmelze überströmt wird, wodurch der Haftlack aktiviert wird und eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Folie und dem Material der Kunststoffschmelze herstellt, welches die beschriebene Kunststoffschicht bildet.
Die Kunststoffschicht kann ferner mit, vorzugsweise anorganischen, Fasern verstärkt sein. Hierbei können insbesondere Glasfasern zum Einsatz kommen, welche vorzugsweise eine Länge im Bereich von 1 bis 3 mm aufweisen.
Gegenstand der Erfindung ist gemäß Anspruch 9 ferner ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Wärmedämmelement.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigen schematisch:
1 ein erfindungsgemäßes Wärmedämmelement in einer Querschnittsdarstellung und
2 eine alternative Ausführungsform der Erfindung in einer der 1 entsprechenden Darstellung.
Die 1 zeigt ein Wärmedämmelement für ein Kraftfahrzeug. Dieses Wärmedämmelement weist eine metallische Folie 1 zur Reflektierung von Wärmestrahlung und eine die Folie 1 mechanisch stabilisierende, hinterspritzte Kunststoffschicht 2 auf. Zwischen der Folie 1 und der Kunststoffschicht 2 ist ein Haftlack 3 vorgesehen, der eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Kunststoffschicht 2 und Folie 1 herstellt. Die Folie 1 besitzt eine Dicke von ca. 0,5 mm. Das erfindungsgemäße Wärmedämmelement weist ferner eine Befestigungseinrichtung 4, hier in Form einer Schraubverbindung, auf. Das in 1 dargestellte Wärmedämmelement wird im Spritzgussverfahren hergestellt, wobei die zunächst unstrukturierte Metallfolie 1 einseitig mit dem Haftlack 3 beschichtet wird. Die so beschichtete Folie 1 wird danach in ein Spritzguss-Werkzeug eingelegt und darin mit einer heißen Kunststoffschmelze überströmt. Hierdurch wird der Haftlack 3 aktiviert und bildet eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Folie 1 und dem die Kunststoffschicht 2 bildenden Kunststoffmaterial. Im Spritzguss-Werkzeug wird dem Wärmedämmelement ferner die in 1 dargestellte Prägestruktur verliehen.
Bei dem in 2 gezeigten Wärmedämmelement ist eine Strukturprägung der hier aus Aluminium bestehenden Folie 1 nicht erforderlich. Die mechanische Stabilisierung des Wärmedämmelementes erfolgt über die hinterspritzte Kunststoffschicht 2. Diese weist zusätzlich eine, jedoch rein optional vorzusehende, Verstärkungsrippe 5 auf. Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 beträgt die Dicke der metallischen Folie ca. 0,1 mm und die Dicke der hinterspritzten Kunststoffschicht 2 ca. 3 mm. Die Kunststoffschicht 2 weist zur Verbesserung der Wärmedämmeigenschaften Gaseinlagerungen 6 auf. Diese können beispielsweise im sog. MuCell-Verfahren in die Kunststoffschicht eingebracht werden. Der Haftlack 3 besteht aus einem durch Wärme aktivierbaren Klebstoff, wodurch sich die bereits beschriebenen Vorteile im Spritzgussverfahren ergeben. An die Kunststoffschicht 2 ist eine Befestigungseinrichtung 4 einstückig angeformt, welche hier als Clip ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäßen hybriden Wärmedämmelemente weisen gegenüber den im Stand der Technik bekannten üblichen Hitzeschutzblechen eine höhere Steifigkeit auf, wodurch sich der Transport derartiger Bauteile aufgrund einer deutlich verringerten Gefahr ungewollter Verformung vereinfacht. Hierdurch ist insbesondere auch ein geschachtelter Teiletransport möglich. Die polymere Hinterspritzung vergrößert darüber hinaus die Geometriefreiheit, insbesondere hinsichtlich Ecken, Kanten und Wölbungen. Hierdurch kann die Eigensteifigkeit erhöht werden. Ggf. ist es auch denkbar und liegt daher im Rahmen der Erfindung, dass nur partiell eine metallische Folie 1 vorgesehen ist, nämlich dort wo eine ent sprechende Reflektion von Wärmestrahlung gewünscht ist. Der übrige Querschnittsbereich des Wärmedämmelementes kann hingegen in diesem Fall frei von Metall sein. Im Rahmen der Erfindung liegt es ferner, dass insbesondere die Anbindungsbereiche des Wärmedämmelementes zur Montage an einer anderen Komponente frei von der Metallfolie 1 sind, so wie in 1 dargestellt. Hierdurch wird insbesondere eine ggf. mögliche Kontaktkorrosion im Anbindungsbereich von beispielsweise Schrauben oder Klammern vermieden.
Die in den 1 und 2 dargestellte Kunststoffschicht 2 kann aus einem thermisch stabilen Material, wie z. B. PC, PET, PBT oder PA bestehen. Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, eine Mischung zweier oder mehrerer dieser genannten Materialien zu verwenden, z. B. PC/PBT oder PC/PET. Die Kunststoffschicht 2 kann aus einem Rezyklat bestehen, wobei insbesondere Kunststoff-Rezyklate mit Lackresten zum Einsatz kommen können. Die Verwendung von Rezyklat ist insbesondere deshalb möglich, weil bezüglich der Kunststoffschicht 2 die Grundsteifigkeit im Vordergrund steht. Die eventuell vorhandene Verschmutzung eines Rezyklats befindet sich im Nicht-Sichtbereich und ist daher unkritisch. Somit ist es durch Verwendung der erfindungsgemäßen Wärmedämmelemente auch möglich, designrelevante Bereiche entsprechend auszustatten, da die äußere Erscheinung des Wärmedämmelementes hier so gestaltet wird, dass diese allein durch die metallische Folie 1 bestimmt wird. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lehre besteht darin, dass eine reduzierte Geräuschentwicklung gegenüber dem Stand der Technik erreicht wird. Beispielsweise Vibrationsgeräusche, welche durch betriebsbedingt verbeulte Bleche gemäß dem Stand der Technik entstehen, so dass Freiräume zur Nachbarschaft nicht mehr vorliegen, sind bei der erfindungsgemäßen Lehre weitgehend ausgeschlossen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1690744 A [0003]
- DE 10247641 B3 [0003]

Claims

Wärmedämmelement, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit – einer metallischen Folie (1) zur Reflektierung von Wärmestrahlung und – einer die Folie (1) mechanisch stabilisierenden, hinterspritzten Kunststoffschicht (2), wobei die Folie (1) mit einem eine stoffschlüssige Verbindung zur Kunststoffschicht (2) herstellenden Haftlack (3) beschichtet ist.
Wärmedämmelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (1) eine Dicke von maximal 0,7 mm, vorzugsweise von 0,3 bis 0,6 mm, aufweist.
Wärmedämmelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (2) eine Dicke von 2 bis 5 mm aufweist.
Wärmedämmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (2) aus PC (Polycarbonat), PET (Polyethylenterephthalat), PBT (Polybutylenterephthalat), PA (Polyamid) oder einer Mischung zweier dieser Materialien, insbesondere einem Blend aus PC/PBT oder PC/PET, besteht.
Wärmedämmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (2) aus einem Kunststoff-Rezyklat besteht.
Wärmedämmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (2) zur Verbesserung der Wärmedämmeigenschaften Gaseinlagerungen (6) aufweist.
Wärmedämmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftlack (3) durch Wärme aktivierbar ist.
Wärmedämmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (2) mit, vorzugweise anorganischen, Fasern verstärkt ist.
Kraftfahrzeug mit einem Wärmedämmelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.