DE3039651A1

DE3039651A1 - Luftschallschluckende, verformte platte

Info

Publication number: DE3039651A1
Application number: DE19803039651
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Phys. Dr. Schilling; Reinhard 6940 Weinheim Stief
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1980-10-21
Filing date: 1980-10-21
Publication date: 1982-04-29
Also published as: US4420526A; DE3039651C2

Description

önmelderiη: Firma Carl Freudenberg, Weinheim/Bergstraße

Luftschallschluckende, verformte Platte

Die Erfindung betrifft eine luftschallschluckende, verformte Platte, bestehend aus einem tiefgezogenen Vlies aus Polyesterfasern mit einem Titer von 4 bis 12 den und gegebenenfalls einer luftdurchlässigen Abdeckschicht, die mit der Oberfläche des Vlieses verbunden ist.

Die vorstehend angesprochene luftschallschluckende, verformte Platte ist aus DE-OS 25 10 607 bekannt. Sie ist zur Verwendung im Motorraum eines

Kraftfahrzeuges bestimmt, und durch ein eingelagertes, hitzehärtendes Harz oder durch eingelagerte, thermoplastische Fas.ern verfestigt. Im erstgenannten Falle muß eine unerwünschte Verstopfung eines Teils des Porenvolumens in Kauf genommen werden, was die Wirksamkeit beeinträchtigt, in zweiten Falle eine Minderung der Formstabi.lität bei ansteigenden Temperaturen. In beiden Fällen ist eine unerwünschte Gewichtszunahme durch eindringende Nässe gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine luftschallschluckende Platte für die Verwendung im Motorraum eines Kraftfahrzeuges zu entwickeln, die sowohl hinsichtlich des. Schallabsorptionsgrades a,ls auch hinsichtlich der Formstabi.lität bei ansteigenden Temperaturen gute Eigenschaften aufweist. Es ist hierunter insbesondere zu verstehen, daß Schwingungen in einem Frequenzbereich von 500 bis 2000 Hz zu mehr als 50 % absorbiert werden, und daß bis zu einer Temperatur von 100° C bleibende Formveränderungen vermieden werden, wenn die Platte mit einer ausschließlichen Verankerung im Bereich der Randkanten unter der Haube,eines Kraftfahrzeuges, aufgehängt ist.

Diese Aufgabe wird erfi.ndungsgemäß bei einer schallschluckenden, verformten Platte der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Vlies aus endlos.en Polyesterfasern besteht, daß die Polyesterfasern im Bereich ihrer Kreuzungspunkte autogen verschweißt und zusätzlich durch ein Bindemittel yerklebt sind, und daß die Polyesterfasern so zusammengepreßt stnd, daß das. Vlies, bei einer Dicke yon I his 3 mn einen Strömungswiderstand ypn 30 his IQO Rayl aufweist.

Die yprgeschlagene Platte besteht aus einem Vlies, das aus endlosen Polyesterfasern besteht, die während ihrer Herstellung und Bildung in einer wirren Struktur auf einem Träger abgelegt und untereinander autogen verklebt werden. Wegen der während der Ablage noch vorhandenen, großen Formbarkeit der Polyesterfasern wird eine sehr feine Porenstruktur und -verteilung erhalten, was in schall sch!ucktechnischer Hinsicht von außerordentlich großem Vorteil ist. Weiterhin tritt unmittelbar im Anschluß an di,e Ablage und gegenseitige Verklebung der Fasern eine Teilkristal 1 i-

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sierung ein, wodurch die eingenommene Form und die gegenseitige Verbindung der Fasern stabilisiert wird. Es können sich dadurch während der anschließenden Imprägnierung mit der Lösung oder Dispersion eines Harzes keinerlei Veränderungen an der inneren Struktur des Faserstoffes ergeben, und das Harz scheidet sich bevorzugt an den engsten Stellen der Porenstruktur auf den Fasern ab, d.h. in unmittelbarer Nähe der bereits vorhandenen Schweißstellen.

Die Trocknung des imprägnierten Vlieses muß so vorgenommen werden, daß eine Kristallisierung der Fasern und des Bindemittels vermieden wird, d.h. bei ausreichend niedrigen Temperaturen und einer hohen Luftgeschwindigkeit. Besonders geeignet ist die Verwendung eines Saugtrommel trockners.

Das Vlies kann eine sich in unregelmäßigen Abständen wiederholende Veränderung der Wandstärke aufweisen, was sich vorteilhaft auswirkt in bezug auf die Bedämpfung eines besonders breiten Spektrums unterschiedlich langer Luftschal!wellen. Eine entsprechende Variation der Dicke läßt sich erzeugen durch eine abschließende Behandlung zwischen zwei gegeneinander angestellten Prägewalzen aus Stahl, die eine unterschiedliche Oberflächengravierung aufweisen. Es genügt im einfachsten Falle die Verwendung von Prägewalzen, die sich nur durch eine unterschiedliche Teilung der beiderseitigen Oberflächengravierung unterscheiden. Infolge der Drehung der Walzen ergibt sich dabei eine fortlaufende Veränderung der gegenseitigen Zuordnung des Prägebildes, und damit eine sich in unregelmäßigen Abständen wiederholende Veränderung der Wandstärke des Vlieses. Die Temperatur der Walzen muß so eingestellt werden, daß das Muster der Prägewalzen unter Vermeidung einer Kristallisierung der Fasern und des Harzes präzise auf das Vlies übertragen wird. Das Harz wird während des Prägens bevorzugt in den B-Zustand überführt, d.h. in einen durch eine weitere Erwärmung reaktivierbaren Vernetzungszustand. Während des Prägens wird das Vlies in dem notwendigen Maß verdichtet.

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Bei Luftschallwellen, deren Länge in einem engeren Bereich variiert ist, läßt sich eine verbesserte Wirksamkeit erzielen durch Verwendung eines Vlieses, das sich regelmäßig wiederholende Veränderungen der Wandstärke aufweist, wenn dabei der gegenseitige Abstand der Veränderungen 10 bis 30 Mal so groß ist wie die größte Dicke des Vlieses. Bei einer Ausbildung dieser Art können die jeweiligen Veränderungen der Wandstärke einander so zugeordnet werden, daß sich eine zusätzliche Aussteifung der Fläche des Vlieses gegenüber Biegebeanspruchungen ergibt. Diese Aussteifung kann eine andere Aussteifung, die durch Sicken oder Faltkanten bewirkt wird, zusätzlich ergänzen.

Nach einer besonderen Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß die Veränderungen stufenartig ausgebildet sind, und daß das Vlies in den Zwischenbereichen Zonen aufweist mit im wesentlichen gleichbleibender Wandstärke. Neben einer Verbesserung des Absorptionsgrades resultiert hieraus eine Verbesserung der mechanischen Widerstandsfähigkeit. Durch Anbringung einer Oberflächeribeschichtung aus einem luftdurchlässigen Bändchengewebe läßt sich ohne eine nennenswerte Beeinträchtigung des Absorptionsgrades das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit weitgehend verhindern, was vorteilhaft ist in bezug auf die dauerhafte Absicherung der guten Gebrauchseigenschaften im Motorraum eines Kraftfahrzeuges.

Trotz der Verwendung niedrigster Harzkonzentrationen ergibt sich dadurch eine ausgezeichnete Versteifung der gegenseitigen Zuordnung der einzelnen Fasern. Diese werden wirkungsvoller an einem Mitschwingen mit den Schallwellen gehindert, und es ergibt sich in schall absorptionstechnischer Hinsicht nach der vollständigen Kristallisierung der Polyesterfasern und der vollständigen Vernetzung des Harzes eine ausgezeichnete Wirksamkeit in schalltechnischer Hinsicht. Sowohl die Kristallisierung der Fasern als auch die Vernetzung des Bindemittels können in einem in sich geschlossenen Arbeitsgang während des,abschließenden Tiefziehens bewirkt werden. Das

Vlies wird hierzu zügig auf die erforderliche Temperatur gebracht» beispielsweise durch Beaufschlagung mit IR-Strahlung, oder durch Kontakterwärmung, mit Heißluft und unmittelbar anschließend durch Pressen und/ oder Anwendung von Vakuum in die gewünschte Gestalt tiefgezogen. Die Form ist an sich frei wählbar, die Tiefe des erhaltenen schachtel- oder kastenartigen Körpers soll· aber in Hinblick auf die Erzielung guter SchalIschluckeigenschaften wenigstens 20 mal so groß sein wie die größte Dicke des Vlieses. Oie ebene Bodenfläche kann zur Verbesserung der Formstabilität durch eingezogene Falten stabilisiert sein.

In der in der Anlage beigefügten Zeichnung ist Bezug genommen auf zwei beispielhafte Ausführungen der vorgeschlagenen luftschallsch!uckenden Platte. Es zeigen:

Figur 1 eine luftschallschluckende Platte in der Draufsicht, bei der kreisförmige Erhebungen auf den Oberflächen einander in einem unregelmäßigen Muster zugeordnet sind.

Figur 2 die Platte nach Figur 1 in längs geschnittener Darstellung.

Figur 3.eine Platte, bei der die beiden Oberflächen des Vlieses eine Prägung mit einem regelmäßigen Muster aufweisen, wobei die beiden Musterungen einander in bestimmter, gleichbleibender Weise zugeordnet sind.

Figur 4 die Platte nach Figur 3 in längsgeschnittener Darstellung.

Die Platte gemäß Figur 1 besteht aus einem dünnen Spinnvlies mit einer Dicke zwischen 1 und 3 mm und einem Flächengewicht von 200 bis 800 g/m . Das Vlies ist so geformt, daß es am Rand und gegebenenfalls auf eingeformten Zwischenstegen auf dem zu verkleidenden Gehäuseteil, z.B. der Motorhaube eines PKW, aufliegt, und daß in den übrigen Bereichen zwischen dem Formteil und dem zu verkleidenden Gehäuseteil ein Zwischen-

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raum entsteht mit einer Tiefe von 40 bis 50 mm. Das als selbsttragendes Vlies verwendete Material ist so verdichtet, daß es einen Strömungswiderstand zwischen 30 und 120, bevorzugt zwischen 70 und 100 Rayl aufweist. Der Strömungswiderstand wird eingestellt durch eine Verdichtung des Vlieses und gleichzeitige Prägung in der dargestellten Form. Diese kann dadurch beschrieben werden, daß auf beiden Oberflächen sich reliefartig abzeichnende, kreisförmige Erhebungen angeordnet sind, die eine Höhe von 0,8 bis 1 mm haben, und die bei einem gleichbleibenden Durchmesser einander in einer statistischen Verteilung zugeordnet sind. Der Durchmesser der Erhebungen beträgt jeweils 20 mm. Das Vlies weist an den dicksten Stellen eine Dicke von 3 mm auf, an den dünnsten Stellen eine Dicke von 1 mm. Dassich abbildende Profil entlang einer gedachten Schnittlinie A-A¹ wird durch Figur 2 verdeutlicht.

In einer nicht dargestellten, modifizierten Ausführungsform ist das Vlies bei einer sonst gleichen Ausbildung mit auf beiden Oberflächen angeordneten, reliefartigen, kreisförmigen Erhebung versehen, deren Durchmesser bei einer statistischen, gegenseitigen Zuordnung statistisch variiert ist in einem Bereich von 5,0 bis 40 mm. Nach weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen ist es vorgesehen, daß die oberflächlichen Erhebungen oval oder poligonförmig begrenzt sind.

Die Fäden haben einen Durchmesser von 4 bis 12 den, und sie bestehen aus Polyethylenterephthalat. Sie sind in einer besonders fein geschlängelten, sich gegenseitig ständig überschneidenden Weise abgelegt und an den Kreuzungspunkten untereinander autogen verschweißt. Die gegenseitige Zuordnung ist zusätzlich stabilisiert durch ein vernetztes Bindemittel, das die Fäden im Bereich der Schweißpunkte umhüllt. Das Bindemittel wird bevorzugt im Rahmen einer Imprägnierung mit anschließender Abquetschung oder durch Streichauftrnqunri in das Vlies einoebracht.

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Das Bindemittel wird im Rahmen einer Trocknung verfestigt. In einem Prägekalander, dessen Walzen eine Oberflächentemperatur von ca. 80° C aufweisen, wird die Dicke des Vlieses in der gewünschten Weise fortlaufend variiert. Die vollständige Kristallisierung der Polyesterfäden und die vollständige Aushärtung des Bindemittels erfolgen während des Tiefziehens. Hierzu wird das Vlies erwärmt und unmittelbar danach in einem Presswerkzeug verformt,und verschnitten. Das erhaltene Formteil ist nach der anschließenden Abkühlung unmittelbar montagefertig.

Sofern auf der Oberfläche eine Abdeckschicht angebracht werden soll, beispielsweise ein Bändchengewebe mit einem Flächengewicht von 80 bis 160 g/m oder ein Vlies aus feinen Fasern mit einem Titer von 0,5 bis 2 den und

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einem Flächengewicht von 50 bis 100 g/m , dann empfiehlt es sich, die Abdeckschicht zusammen mit dem vorbereiteten und imprägnierten Vlies in die- verwendete Heizpresse einzulegen. Durch die Reaktivierung des Bindemittels unmittelbar vor dessen Vernetzung ergibt sich in den meisten Fällen eine ausreichende Anbindung, wobei es von wesentlicher Bedeutung ist, daß der Strömungswiderstand in allen Fällen beim fertigen Material i-n dem beanspruchten Bereich liegt.

Die vorgeschlagene Platte trocknet nach der Einwirkung von Feuchtigkeit infolge ihrer Dünnwandigkeit schnell aus, und bei starker Verschmutzung ist eine Reinigung mit üblichen Hochdruckreinigungsgeräten ohne eine Beschädigung möglich. Die Platte weist bei gleicher Wirksamkeit ein geringeres Gewicht als bei bekannten Schallschluckmaterialien auf, was den intensiven Bemühungen der Automobil Industrie nach Gewichtseinsparung entgegen kommt. Daneben ist es ein hervorzuhebender Vorteil, daß die Herste!!kosten gegenüber bekannten Ausführungen gesenkt werden konnten.

Claims

Patentansprüche

1. Luftschallsch!uckende, verformte Platte, bestehend aus einem tiefgezogenen Vlies aus Polyesterfasern mit einem Titer von 4 bis 12 den und gegebenenfalls einer luftdurchlässigen Abdeckschicht, die mit der Oberfläche verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies aus endlosen Polyesterfasern besteht, daß die Polyesterfasern im Bereich ihrer Kreuzungspunkte autogen verschweißt und zusätzlich durch ein Bindemittel verklebt sind, und daß die Polyesterfasern so zusammengepreßt sind, daß die Platte bei einer Dicke von 1 bis 3 mm einen Strömungswiderstand von 30 bis 100 Ray! aufweist.

2. Luftschallschluckende Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies eine sich in unregelmäßigen "Abständen wiederholende Veränderung der Wandstärke aufweist.

3. Luftschallsch!uckende Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies'sich regelmäßig wiederholende Veränderungen der Wandstärke aufweist, und daß der gegenseitige Abstand der Veränderungen 10 bis 30 Mal so groß ist wie die größte Dicke.

4. Luftschallschluckende Platte nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderungen stufenartig ausgebildet sind, und daß das Vlies in den Zwischenbereichen Zonen aufweist, die im wesentlichen eine gleichbleibende Dicke haben.

5. Luftschallschluckende Platte nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies eine Oberflächenbeschichtung aus einem Bändchengewebe aufweist.

6. Luftschallschluckende Platte nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies durch Sicken oder Faltkanten versteift ist.