DE2735153A1

DE2735153A1 - Spezifisch leichtes feder-masse- system in bekannter weise als doppelmatte ausgebildet

Info

Publication number: DE2735153A1
Application number: DE19772735153
Authority: DE
Inventors: Helmut Pelzer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-08-04
Filing date: 1977-08-04
Publication date: 1979-02-15

Description

Patent-und Hilfsgebrauchsmuster Anmeldung
Spezifisch leichtes Feder-Masse-System in bekannter Weise als Doppelmatte ausgebildet.
Die Erfindung betrifft ein spezifisch leichtes Feder-Masse-System,in bekannter Weise als Doppelmatte ausgebildet,bestehend aus offenporigen PU-Weichschaum ( 4 ) und einer Deckschicht aus gefülltem PU-Schwerschaum ( 3 ) zur Verbesserung der Schalldämmung an dünnen oder unzureichend auf den Jeweiligen Störschall abgestiamten Wänden vorzugsweise für die Trennwand zwischen Kfz- Motorraum und Fahrgastraum.
Derartige Feder-Masse-Systeme können sowohl auf der Fahrgastraumseite wie auf der Motorseite der Trennwand montiert werden. Auf der Fahrgasteeite nontiert hat die Doppelaatte neist zusätzlich die Aufgabe Verarbeitungsmengel zu überdecken und gewisse stilistische bzw. optische Wirkungen zu realisieren. Auf der Motorseite hingegen stehen die Schalldämmwirkung sowie die chemische bzw. thermischen Eingenschaften des Feder-Masse-Systems im Fordergrund.
Die Aufgabenstellung ist nicht neu, jedoch hat sie sich durch die in neuerer Zeit verschärft vorgetragenen Forderungen der Autonobilindustrie - höherer Fahrkomfort ( bessere Schalldämmung ) bei möglichst geringem Gewicht des Kraftfahrzeuges ( Energieersparnis, bessere Fahrleistungen ) in verschärfter Form neu gestellt.
bisher wurden sehr oft zur Lösung dieses Problems Einschichtmaterialien nit mehr oder weniger Füllstoff benutzt, die auf der schallzugewandten bzw. ohallabgewandten Seite der Trennwand aufgebracht wurden.
Sie funktionierten nach dem sogenannten Massenwirkungsgesetz nach dem die Größe der Schalldämmung in einem direkten Zusammenhang mit den Flächengewicht steht. Dies hatte zur Folge ( wie auch bei flüssig bzw. pastös aufgetragenen Materialien ) daß rur bei extrem hohen Flächengewichten ausreichende Schalldämmwirkungen erreicht wurden.
Es sind jedoch in der Schutzrechtsliteratur auch Mehrschicht-Anordnungen bekannt geworden, die z.B. auf das Fußbodenblech aufgelegt surden. In einer Anmeldung wird eine schalldäuende Mehrschicht beansprucht, die aus einer textilen Oberschicht ( Teppich ) einer Kunststoffmittelschicht, sowie einer biegeweichen Unterschicht von 10 mm Dicke besteht.
Der Herstellungsvorgang ist Jedoch kompliziert, da alle 3 Schichten in verschiedenen Formen gepreßt bzw geprägt wurden und danach vollflächig zu verkleben sind. Darüber hinaue wurden die Wirkung bestimmter Härtegrade bzw. Füllstoffanteile nicht erkannt.
Beim GM 7340 715 wird eine mehrlagige Verbundwarenbahn aus Polyurethanschaum und einer Polyäthylen-Haut beansprucht wobei die Verbundkombination besondere Schall- und Lärmdämmungseigenschaften aufweisen soll.
Die Wirkung dieser Mehrschichtverbundwarenbahn wird primär in der Schallabsorption gesehen, welche durch verschieden starke Schaummatten realisiert werden soll.Diese Funktion widerspricht den physikalischen Möglichkeiten des Mehrschichtsystems ( Feder-Masse-System ) und bringt völlig unzureichende Schalldämmserte. So ist auch aie in der Gebrauchsmusterschrift dargelegt nur im Bereich von 0 bis 1000 iz eine ausreichende Verbesserung der Schallschluckwerte ( nicht der Schalldämmwerte )zu verzeichnen.
Eine weitere schalldämpfende Mehrschichtschutzhülle für Maschinen wird in der PS 1039 759 beschrieben. Hierbei wird im eine plastische, biegeweiche Haut getrennte Masse eingebracht, die zur Abstimmung auf das Maximum der Störschallfrequenz dient. Diese Masstragende biegeweiche laut wird von Schichten unterschiedlicher Diohte und nach außen abnehmender Steifigkeit umgeben und mit ihnen verbunden. Bei dieser Konstruktion wird also die Masse nach innen und der eventuell patentgenäß mitverarbeitete Schaumstoff in die Außenschicht placiert. Das Peder-Masse-System wird hierbei auf den Kopf gestellt mit der Folge geringer Wirksamkeit. Darüberhinaus ist die Herstellung des Mehrschichtverbundsystems schwierig, zeit-und lohnintensiv.
Die Verbindung von harter Deckschicht und weicher Schaummatte wird in der PS 1186 648 beschrieben. Hierbei wird eine " Schicht eines elastischen, schallschluckenden Schaumstoffes und einer dsmit verbundenen schwingungsdämpfenden Schicht aus Kunstharz, Butylkautschuk oder bituminösen Material ... " verbunden.Es wurde hier sehr riohtig erkannt, daß die Verbindung der zwei beschriebenen tateriallen mehr bewirkt, als die Addition der Einzelwirkungen, das also ein sogenannter synergetischer Effekt nachweisbar ist. Das System wurde in seiner Wirksamkeit Jedoch nur zum Teil ausgenutzt, da die harte Deckschicht auf der Störschall abgewandten Seite mit der Abdeckhaube verklebt wurde. Darüber hinaus war gefordert die harte Sohicht zuzätzlich mit Klebstoff und einer Papierschicht zu überziehen.
Näher an die im Patent vorgelegte Problemlösung kommt das GM 7048 155.
lier wird eine " selbsttragende thermoplastische, gegebenenfalls kaschierte Kunststoffschwerfolie " beansprucht, die als Grundmischung " 10 bis 40 Gewichtsprozent eines Äthylen/Vinylacetat-Mischpolymer mit einem Vinylacetatgehalt von 10 bis 45 und 60 bis 90 Gewichtsprosent anorganischen Füllstoffen enthält." Die Schwerfolie ist hierbei mit einer Kunststoffschaumschicht verbunden. Nachteilig ist, daß nach Unteranspruch 6 die Kunststoffschaumschicht durch Beschichtung mit Schaumstoffplatten bzw. Schaumflocken gebildet werden soll ( zeitraubend und aufwendig). Einer der wesentlichen Nachteile ist jedoch darin zu sehen, daß die Schwerschicht als Thermoplast ausgeführt ist, damit zur Erleichterung der Fertigung eine Warmeveformung möglich ist.
Bei den partiell hohen Motorraumtemperaturen verbietet sich hier die Verwendung des Mehrsohichtsystese im Motorraum von selbst. Der Anmelder war sich offenbar darüber in klaren, daß zur Erreichung einer besseren Schalldämmung ein hoher Füllstoffanteil erforderlich ist.
Er konnte jedoch das Problem,diesen hohen Füllstoffanteil in einen Polyurethanschaumsystem untersubringen,nicht lösen. Nur in dieser Kombination ( hochgefüllter Pl-Schaum plus offenporiger Weichschaum) ist bei Einhaltung der geforderten Parameter ( Temperaturbest ändigkeit, chemische Beständigkeit usw ) eine preiswerte und technisch einwandfreie Problemlösung möglich.
Eine weitere intereesante Methode zur Verbesserung der Schalldämmung an Doppelwänden wird in der Zeitschrift Lärmbekämpfung Heft 5/6, Oktober 73, Seite 102 angegeben. Hier wird durch eine Verringerung der Blechwandstärke sowie zusätzlichen aufbringen einer biegeweichen Kunotstoffdämmschicht eine geringfügige Verbesserung des Schalldämm-Maßes R erreicht. " Die Verbesserung der Schalldämmung ist in diesem Fall ausschließlich auf die Verminderung der Biege steife der einen ursprünglioh steiferen Wndrohale zurückzufthren". Die Verbesserungen liegen im Schnitt bei etwa zwei dB(@) und können unter Umständen Je nach benutsten Messgeräten als Messfehlergröße definiert werden. Der gleiche Lösungsweg wird in der AS 1195 0@6 vorgeschlagen." Im Hinblick auf praktische Ausführungen ist demzufolge die Steifigkeit eines elastischen Elements umso geringer und seine Dämmwirkung umso besser, Je elastischer der verwendete Stoff sich, Je nachgiebiger sein Gefügeaufbau... sind".
Auch hier wird als Weg zur Verbesserung der Schalldämmung eine Verringerung der Flächensteifigkeit vorgeschlagen.
Die aufgeführten Anmeldungen bzw. Veröffentlichungen zeigen keinen Weg um für die an sich widerspruchivolle Forderung nach hoher Schalldämmung bei geringem Gwicht eine technisch praktikable, preiswerte Lösung zu bieten. Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß speziell der Lösungsweg n Verringerung der Flächensteifigkeit " offenbar in die falsche Richtung führt, da hier spürbare Verbesserung der Schall dämmung nicht zu erreichen rar.
Der erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, oben beschriebene Nachteile zu vermeiden und eine Doppelmatte ausgeführt als spezifisch leichtes Feder-Masse-System zu definieren, die geringes Gewicht mit hoher Schalldämmung bei Einhaltung der chemischen und thermischen Parameter ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der PU-Schwerschaum ( 3 ) als Integralschaum ausgeführt ist, eine Härte von 80 bis 90 Grad skore A aufweist und circa 400 bis 500 Gew.% Füllstoffe enthält und die Deckschicht ( 3 ) in einer Arbeitsgang mit der PU-Weichschaum ( 4 ) hinterschäumt wird. Zur Realisierung des für die Deokschicht ( 3 ) notwendigen Härtegrades hat es sich als vorteilhaft rwiesen, eine Polyolmischung zu benutzen, die zu 50 % aus handelsüblichem Hartpolyol ( Hydroxyl-Zahl 300 bis 600 ) und 50 % handelsüblichem Weichpolyol ( Hydroxyl-Zahl 40 bis 60 # besteht.
In weiteren Ausführungsformen der Erfindung wird der notwendige Füllstoffanteil ( circa 400 bis 5UO Gew.% ) durch Zugabe von Bariumsulfat erreicht.
benutzt werden können gleichfalls Schiefermehl,Kreide bzw. ähnliche anorganische Füllstoffe.
Um zu verhindern, daß bei der Deckschicht ( 3 ) welche aus hochgefüllton Polynrethanschaum besteht, das Schaumgerüst zusammenbricht wird vorteilhaft als Aktivator Triäthylamin benutzt. Möglich ist gleichfalls die benutzung von Zinn II Ootoat oder eine gleichteilige Mischung der beiden Aktivatoren.
Um den rorhandenen Frequenzspektrum des Störschalles eine optimal angepaßte Doppelschicht gegenüber zu stellen, kann das spezifische Gewicht zwischen 0,9 und 2 Kilopont/dm³ variiert werden.
Notwendig zur Sicherstellung der Einsatzmöglichkeit in dem geplanten Anwendungs-Umgebungen ( Motorraum ) ist die Sicherstellung, das die chemische Beständigkeit gegen flensin, Dieselkraftstoff und Motoröl gewährleistet ist.
Gleichfalls notwendig und bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die hohe thermische Beständigkeit der Doppelschicht, sodaß die Motorraum-Temperaturen nicht schäigend wirken.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindung besteht darin, daß bereits durch den Herstellungsprozeß die räumliche korm der zu verkleidenden wand dem Feder-Masse-System mitgegeben wird, sodaß alle Oberflächenprofilierungen und veränderungen verdeckt bzw. umschlossen werden.
Vorteilhaft beim erfindungsgemäßen Feder-Masse-System ist die möglichkeit, Armierungen z.B. aus Gewebe, Matten, Bändern usw. Einlagen und Versteifungen in die Deckschicht mit einzulegen.
Darüberhinaus können für die montage notwendige halterungen, Durchfilhrungen,rixpunkte usw. gleichfalls mit eingeschäumt werden.
ent Zusammenfassend kann nochmals gesagt werden, daß es /gegen der in den oben genannten Schriften dargelegten technischen Lehre, nach der eine Verbesserung der Schalldämmung ausschließlich auf Verminderung der Biegesteife, auf Verwendung elastischer Dämmelemente zurückzuführen ist, zeigt die hier beschriebene erfindungsgemäße Version des Feder-Masse-Systems bei einem bestimmten Härtegrad nämlich 80 bis 900 Shore und einem zusätzlichen Füllstoffanteil von 400 bis 500 % entgegen der Erwartung durch die Kombination lon mehr Härte und höherem Füllstoffanteil eine wesentlich verbesserte Schalldammung ( ca. 30 dB ( A ) ) vorteiliaft ist hierdurch weiterhin, daß die in sich feste Konstruktion gut verarbeitet werden kann und die an und für sich widersprüchliche Forderung der Automobiltechnik: Hohe Schalldämmung bei geringem Gewicht- in hervorragender weise erfüllt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und soll im folgenden näher beschrieben worden. ne eigens Figur 1 einen Querschnitt durch das Feder-Masse-System figur 2 Schnitt durch eine Durchführungsöffnung des Feder-Masse-Systems.
Die in Figur 1 dargestellte Deckschicht ( 3 ) umfaßt die Weichschaumschicht ( 4 ). Beide Schachten sind durch den Hinterschäumvorgang ( Schwerschicht wird in rorm gelegt nd mit PU-Weichschaum im einem Arbeitsgang hinterschäumt ) untrennbar verbunden, sodaß Verklebungon, Vernähungen usw. nicht mehr erforderlich sind.
Die für die Anpassung an die meist profilierten Wandteile des Kfz notwendigen verformungen sind z.B. bei ( 1 ) dargestellt, in den Randbezirken bei ( 6 ) umfaßt die Schwerschicht ( 3 ) den PU-Weichschaum( 4 ) so daß die mechanische Stabilität verbessert,neschädigungsmöglichkeiten usw. Vermindert werden0 In Figur 2 ist der Schnitt durch eine Durchführungsöffnung für nedienungselemente dargestellt. hier ist die Schwerschicht t 3 ) kragenförmig in das Feder-Masse-System hineingezogen. Die Bedienungselemente, Hebel, Bowdenzüge werden durch die Öffnung ( 2 ) von Motorraum durch das Feder-Masse-System und die Stirnwand des Innenraumes zu den Armaturen bzw. Betätigungselementen geführt. nine Möglichkeit zur verbesserung gegenüber chemischen bzw. mechanischen Angriffen ist bei ( 5 ) dargestellt.Durch eine auf der freien Schaumseite aufgebrachte dünne Folie kann die Beständgkeit des ganzen Feder-Masse-Systems auoh bei extremen Bedingungen gewährleistet werden. Diese Folie( 5 ) kann gleichfalls in die rertigungsforn eingelegt und im selben arbeitsgang mit dem Feder-Masse-System unlösbar verbunden werden.
Das erfindungsgemäße Feder-Masse-System wie oben beschrieben bietet somit die Möglichkeit entgegen bisherigen technischen Erfahrungen geringes Gewicht mit hoher Schalldämmung zu verbinden, wenn die in den Patentansprüchen beschriebenen Parameter eines bestimmten Härtegrades verbunden mit den definierten rüll.toffgehalt eingehalten werden.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche zum Feder-Masse-System 1. Spezifisch leichtes Feder-Masse-System in bekannter Weise als Doppelmatte ausgebildet, bestehend aus offenporigem PU-*eiohsohaui ( 4 ) und einer Deckschicht aus gefülltem PU-Schwerschaum( 3 ) zur Verbesserung der Schalldämmung an dünnen oder unzureichend auf den Störschall abgestimmten Wänden vorzugsweise für die Trennwand zwischen Kfz-Motorraum und Fahrgastraum, dadurch gekennzeichnet, daß der PU-Schwerschaum als integralschaum auqeftihrt ist, eine härte von 80 bis 90° Shore Ä Aufweist, 400 bis 500 Gew. % Füllstoff enthält und die seaksohicht ( 3 ) in einem Arbeitsgang mit dem PU-Weichschaum ( 4) hinterschäumt wird.
2. Feder-Masse-System nach anspruch 1 daduroh gekennzeichnet, daß die für die herstellung der Deckschicht ( 3 ) notwendige Polyolkomponente zu 50 * aus handelsüblichen Hartschaumpolyol und zu 50 % aus handelsüblichem Weichschaumpolyol mit Hydroxyl-Zahlen von etwa 300 bis 600 und 40 bis 6u besteht.
3. Feder-Masse-System nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Bariumsulfat benutzt wird.
4. Feder-Masse-System nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoffe Schiefernehl bzw. kreide verwandt werden.
So Feder-Masse-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß als Aktivator Triäthylamin und/oder Zinn ( II )- Octoat benutst werden.
6. Feder-Masse-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht der Deckschicht (3) zwischen ###### 0,9 bis 2,0 Kilopont/dm³liegt.
7. Feder-Masse-System nach einem oder nehreren der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Beständigkeit gegen Ben zin, Dieselkraftstoff und Motoröl gewährleistet ist.
8. Feder-flasse-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Beständigkeit gegen die in Kfz-Motorraum üblichen Tenperaturen gesichert ist.
9. Feder-Masse-System nach einen oder mehren der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Form bereit durch den Herstellungsprozeß bedingt der räunlichen Form der zu verkleidenden Wand angepaßt ist.
10. Feder-Masse-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß in der Deckschicht ( 3 ) Armierungen z.B. aus Gewebe oder sonstige Einlagen und Versteifungen eingelegt sind.
11. Feder-Masse-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß Montagteile, Halterungen usw. mit eingeschäuit werden.