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Schalldämmende und wärmeisolierende Matte für Kraftfahrzege' Die
Erfindung bezieht sich auf eine schalldämmende und wärmeisolierende Matte aus elastomerem
Material für Kraftfahrzeuge.
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Bekannt sind schalidämmende und wärmeisolierende aus elastomerem Material
bestehende Matten für Eraftfahrzeugwandungen, insbesondere zwischen Motor- und F.ahrgastraum,
wobei das Elastomer einen hohen Gehalt an spezifisch schweren, flammwidrigen und
anderen Füll-.stoffen enthält, die Matte in Formen herstellbar, in der Gestaltung
der Kraftfahrzeugwandung angepaßt ist und gegebenenfalls eine Folienbeschichtung-and
eine Oberflächenmusterung aufweist. Bei diesen Matten werden-in der Regel als Elastomere
P.oiyätherurethanschäume verwendet. Nachteilig ist hierbei, daß der dafür erforderliche
For.menpark einen beträchtlichen Aufwand mit sich bringt, da derartige Schäume im
Gießverfahren verarbeitet werden müssen und daher Hohlformen erfordern. Als'spezifisch
schwere Stoffe werden vor allem Bariumverbindungen eingesetzt.
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Ferner können zusätzlich Eisenoxid, Beioxid und andere, übliche Füllstoffe
Verwendung finden.
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Diese Matten haben den Nachteil, daß sie bei tiefen Temperaturen stark
verhärten. So tritt bei Polyurethanschäumen im allgemeinen bei -40°C eine Verhärtung
gegenüber +20° C um den Faktor 8-10 auf. Ferner ist von Nachteil, daß derartige
aus Schaumstoffen bestehende Matten eine verhältnismäßig dicke Wandstärke erfordern,
um trotz des hohen Füllungsgrades an spezifisch schweren
Füllstoffen
das gewünschte Flächengewicht, das für eine gute Körperschalldämmung erforderlich
ist, zu erreichen. Darüber hinaus ist ein Tiefziehvorgang entwe der gar nicht oder
nur unter erschwerten Umständen möglich. Die Schaumstoffe müssen außerdem durch
eine quellbeständige Folie abgedeckt werden1 da sie-sich sonst bei Einfluß von Kraftstoff
vollsaugen und damit über längere Zeit eine Gefahrenquelle darstellen würden.
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Bekannt sind außerdem tiefgezogene thermoplastische Materialien mit
hoher Schwerspatfüllung. Diese zeigen aher ebenfalls Eigenschaften mit einer starken
Temperaturabhängigkeit, insbesondere ungenügende Standfestigkeit bei hohen Temperaturen.
Diese Materialien sind außerdem häufig nicht genügend quellbeständig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die vorstehend umrissenen Nachteile
zu beseitigen. Insbesondere soll eine gute Tiefziehfähigkeit, eine Temperaturunempfindlichkeit
der Eigenschaften bis in einen Temperaturbereich von -40 und + 120 C erreichbar
sein und schließlich auch eine Wandstärke der gesamten Schalldämm-Matte unterhalb
5 mm ermöglicht werden.
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Als überraschende und einfache Lösung wurde erfindungsgemäß gefunden,
daß es möglich ist, das in der bekannten Matte vorgesehene Elastomer durch eine
vulkanisierte, mit Schwerspat hochgefüllte Kautschukmischung zu ersetzen, welche
im unvulkanisierten Zustand noch tiefziehfähig ist und damit in die gewünschte räumliche
Gestaltung gebracht werden kann. Bei dem erforderlichen hohen Füllungsgrad ist die
Tiefziehfähigkeit nur mit Naturkautschuk oder trans-1,5-Polypentenamer oder mit
Elastomerzusammensetzungen, die neben Naturkautschuk bzw. trans-1 , 5-Polypentenamer
maximal 30 Yo andere Synthesekautschuke (bezogen auf Gesamtelastomer) enthalten,-
zu erreichen.
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Der Grund für die Eignung gerade dieser beiden Kautschuktypen dürfte
in ihrer-hohen Dehnungskristallisation im unvulkanisierten Zustand liegen-. Dadurch
läßt - sich auch bei extrem hohen Füllungsgraden noch eine für die-Verarbeitung
erforderliche Festigkeit erreichen. Das trans-1,5-Polypentenamer weist allerdings
in der Verarbeitllng und preislich starke Nachteile gegenüber- Naturkautschuk auf.
Es war-überraschend, daß bei so einem hohen Füllungsgrad und den extremen Anforderungen
hinsichtlich der Temperaturspanne, der Quellbeständigkeit und der Flammbeständigkeit
die Anwendung von Naturkautschuk zu einem so wirksamen Erfolg führt.
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Die Schichtdicke der Natten-kann in diesem Zusammenhang etwa bei 4
mm liegen, wobei eine Mindestdichte von etwa 2,o g/cm3 erreicht wird. Dadurch kann
eine erhebliche Schalldämmung erreicht werden, die sich in einem Frequenzbereich
von 50-bis 50oowHz auf etwa 5 Dezibel ermitteln läßt, in einigen Frequenzbereichen
sogar auf lo Dezibel ansteigt.
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Falls es die Anforderungen wunschenswert erscheinen lassen, kann eine
zusätzliche Schicht aus Polyätherurethanschaum zur Anwendung kommen, die wiederum
mit einer dünnen Plastomerfolie wie z.B. PVC oder Polyäthylen festhaftend verbunden
sein kann. Die Schaumschicht dient in erster Linie dazu, die Wärmeisolierung zu
verbessern. Außerdem ist es möglich, auf der der Fahrzeugwandung zugekehrten Seite
eine Klebschicht vorzusehen, Diese kann als Haft- oder Schmelzkleberschicht ausgebildet
sein und daher das Befestigen einer solchen Matte im Kraftfahrzeugraum wesentlich
vereinfachen. Auch diese Maßnahme führt zu einer Steigerung der Körperschalldämmung.
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Die Matte kann weiter dadurch verbessert werden, daß eine Folie an
der dem Fahrzeuginnern zugekehrten Seite vorgesehen ist, die z.B. aus einem Gemisch
aus PVC, Butadien-Acrylnitril-Polymerisat und Polychloropren besteht. Diese Schicht
kann eine Stärke von o,2bis o,6 mm aufweisen. Die Grenzen der genannten Komponenten
in dieser elastomeren Schicht liegen für Polybutadien-Acrylnitril zwischen 20 und
60 so, für PVC ebenfalls zwischen 20 und 60 % und für Polychloropren zwischen lo
und 60 go. Sie kann aber auch nur auf Basis von Polyvinylchlorid/Polybutadien-Acrylnitril,
gegebenenfalls unter Zusatz von Butadien-Styrol-Kautschuk und Flammschutzmitteln
aufgebaut sein. Eine solche Schicht verbessert die Unempfindlichkeit der Matte gegen
Ole, Tndbstoffe und ähnliche Stoffe, die mit der Matte in Berührung kommen. Außerdem
ist dieses Material bevorzugt geeignet, eine qualitativ hochwertige Oberflächenbeschaffenheit
zu ermöglichen. Damit werden z.B. die Abriebeigenschaften, die Wasserempfindlichkeit
usw. stark verbessert. Ferner ist eine Einfärbung und eine Dessinierung möglich.
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Für die Herstellung der Kautschukschicht mit hohem Füllungsgrad an
spezifisch schweren Füllstoffen dienen die folgenden Beispiele: Beispiel 1: Naturkautschuk
ioo Teile Stearinsäure 1 Ruß 12 " Bariumsulfat 350 " Kreide 24 " Kreide 24 Zinkoxid
5 Cumaronharz 5 " Vulkazit CZ (Benzothiazyl-2-cyclohexylsulfenamid 0,5 "
Zink-N-dimethyldithiocarbamat
0,5 Teile Schwefel 2 Beispiel 2: Naturkautschuk loo Teile Stearinsäure 1 Ruß 12
Bariumsulfat 350 " Kreide Zinkoxid 5 II Cumaronharz 20 Benzothiazyl-2-cyclohexylsulfenamid
0,5 " Zink-N-dimethyldithiocarbamat 0,5 tr Schwefel 2,2 " Beispiel 3/ Naturkautschuk
loo Teile Stearinsäure 1 ISAF-Ruß 25 " Bariumsulfat 350 " Zinkoxyd 5 Chlorparaffin
10 " Antimontrioxyd 5 " Ozonschutzwachs 2 Benzothiazyl-2-cyclohexylsulfenamid 0,4
" Zink-N-dimethyldithiocarbamat 0,4 " Schwefel 2
Für die Folie wurden
beispielsweise die beiden folgenden Rezepturen eingesetzt: Beispiel 4: Polybutadienacrylnitril
39 Teile PVC 26 " Polychloropren 36 11 Stearinsäure Kaolin 17 " Aluminiumoxydhydrat
15 " Antimontrioxyd 12 " Zinkoxyd 5 " Magne s iumoxyd 3 " Eisenoxyd (schwarz) 3
" Trioctylphosphat 7 Thiurammonosulfid o,3 Sulfenamid-Beschleuniger 1,o ri 2-Mercaptoimidazolin
o,75" Schwefel 1,2 " Beispiel 5: Polybutadienacrylnitril 34 Teile Buna 1516 66 PVC
23 " Stabilisator für PVC o,6 " Stearinsäure 2 Aluminium-Silikat-Füllstoff 21 "
Zinkoxyd 4 " Alterungsschutzmittel 1,5 " Chlorparaffin 4 " Harz1 nicht verfärbend
11 1 Farbpigment 19 Thiurammonosulfid o,5 " Benzothiazyl-2-cyclohexylsulfenamid
1,3" Schwefel 1,5 "
Die erfindungsgemäße Matte wird in-folg-endem
verfahren hergestellt: Sowohl die hochgefüllte Kautschukmischung als auch die Elastomerfolienmischung
für die Tritschicht werden in üblicher Weise im Kneter und/oder auf der Walze gemischt,
auf einem Kalander in den genannten Stärken ausgezogen und gegebenenfalls doubliert.
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Aus der erhaltenen einfachen oder doublierten Bahnenware werden dann
die sog. Rohlinge ausgestanzt, in Vorwärmkammern auf etwa iooOC erhitzt, auf die
ca. i2c°C heißen Vakuumformen aufgelegt, durch Vakuumverformung in die endgültige
räumliche Gestaltung gebracht und auf diesen Formen im Dampfkessel bei 1550C 5 Min.
lang vulkanisiert. Anschließend werden die Matten heiß entformt; sie können sofort
gestapelt werden.
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Die auf diese Weise hergestellte Matte kommt entweder direkt zur Anwendung
oder sie wird anschließend noch im Formverschäumungsprozeß mit einem Polyurethanschaum
-gegebenenfalls unter Verwendung einer Plastomer-Haf,tfolie zur Wasserabdichtung,
wobei diese beispielsweise auf der Unterseite mit einer vorher aufgetragenen Schmelzkleberbeschichtung
versehen ist - unterlegt.
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Die auf diese Weise entsprechend obigen Rezepturen erhaltenen Matten
entsprechen den Forderungen der Kraftfahrzeugindustrie nach Schalldämmung, Quellbeständigkeit,
Flammfestigkeit, Kälte- und Wärmebeständigkeit, Alterungs- und Dimensionsstabilität,
Verfärmungsbeständigkeit und sämtlichen mechanischen Daten.
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Bei einer Matte, die aus den Beispielen 1 und 4 hervorgeht, werden
folgende Werte erhalten: Die zugehörige Schalldämmung geht aus der grafischen.Darstellung
hervor.
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1. Spez. Gewicht: (g/cm3) 2,1+0,1 2. Zugfestigkeit (kp/cm2): >45
3. Bruchdehnung (%): 7300 4. Beständigkeit gegen Temperatureinwirkunsen: a) Wärmebeständigkeit
1 Std. bei +11o0C keine Veränderung des Aussehens maßliche Veränderung to,S 5/o
b) Kältebeständigkeit 24 Std. bei -3o0C keine Veränderung des Aussehens maßliche
Veränderung +0,3 5. Ozoneinwirkung auf die dem Motorraum zugekehrte Kunststoff-Folie
Nach DIN 53 509, 72 Std. keine Risse 50 pphm über Tunnel loo mm 6. Quellbeständigkeit,
Oberflächeneinwirkung der dem Motorraum zugekehrten Kunststoff-Folie nach DIN 53
521 Motoröl 120 Std. in B o40 o26 bei 100°C O.B., kein Ablösen der Folie Gewichtszunahme
max. 5%, kein Ablösen der Folie 7, Wasser 24 Std. bei Raumtemperatur, Gewichtszunahme
max. 5 %, kein Ablösen der Folie 8. Salzwasser 24 Std. bei Raumtemperatur in Kochsalzlösung
10 g/L, Gewichtszunahme max. 5, kein Ablösen der Folie 9. Batteriesäure 48 Std.
in Akkusäure bei Raumtemperatur Gewichtszunahme #0,3 %, kein Ablösen der Folie lo.
Kraftstoff 48 Std. in Benzin/Benzol 1:1 bei Raumtemperatur, Gewichtszunahme, sofort
nach Heraus- max. 70 %, kein Ablönahme sen der Folie Nach 3 Tagen Lagerung bei Raumtemperatur
t3 %, kein Ablösen der Folie
11. Brenntest Verhalten bei Flammeinwirkung
der dem Motorraum zugekehrten Kunststoff-Folie, Prüfung in Anlehnung an DIN 53 382
Kunststoff-Folie brennt nicht weiter, kein Glimmen 12. Biegeprüfung bzw. Weichheitsprüfung
Beim Biegen in einem Halbkreis um einen Dorn von 30 mm dürfen Materialproben von
50 mm, Breite in beiden Richtungen nicht brechen keine Risse 13. Schalldämmung Platten
560 x 56o mm werden zwischen wird erfüllt, sh'. an-3oo und 5ooo Hz mit 80 Phon beschallt
liegende Kurve (bis auf einen Wert bei 300 Hz) mind. 5dB Erhöhung der Schalldämmung
einen Wert bei 3oo Hz) a) Krüllprüfung 8 Std. bei 110°C O.B.
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Die Erfindung wird in Verbindung mit einer Abb. beispielsweise beschrieben.
Die Abb. zeigt die Matte im Querschnitt. Auf der Unterseite der Matte befindet sich
eine Klebschicht 1 aus dauerhaftem Kleber, die für den Versand mit einer nicht dargestellten
silikonisiert-en Papierfolie abgedeckt ist. Schicht 2 wird aus einer Plastomer-Folie,
z.B. Weich-PVC, gebildet.-Schicht 3 besteht aus Polyätherurethanschaum, dessen Funktion
im wesentlichen die Wärmeisolierung ist. Die Hauptschicht 4 ist im wesentlichen
die vulkanisierte Kautschukmischungsschicht mit dem hohen Anteil an Bariumsulfat
und der spezifischen Dichte von 2,1. -Die Schichtstärke beträgt etwa 4 mm.
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Als Deckschicht 5 ist eine Folie von o,3 mm Stärke aus einem Gemisch
aus PVC,-Polybutadien-Acrylnitril und Polychloropren vorgesehen. Die Oberfläche
6 zeigt eine ansprechende-Musterung-