DE3603069C2

DE3603069C2 -

Info

Publication number: DE3603069C2
Application number: DE3603069A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 7333 Ebersbach De Guyot
Original assignee: Ca Greiner und Soehne & Co Kg 7440 Nuertingen De GmbH
Current assignee: Ca Greiner und Soehne & Co Kg 7440 Nuertingen De GmbH
Priority date: 1986-02-01
Filing date: 1986-02-01
Publication date: 1991-09-05
Also published as: DE3603069A1

Description

Die Erfindung betrifft ein formsteifes Verbundschichtelement, das auf einer Seite eine steife, geformte und oberflächenglatte Hartschaumplatte und auf der anderen Seite eine Weichschaummatte aufweist sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Verbundschichtelementes. Derartige Verbundschichtelemente finden Verwendung bspw. als Schalldämmkapselungen von Verbrennungsmotoren, als Fertighimmel oder Türfüllung von Kraftfahrzeugen und dergleichen.

Es ist ein Verbundschichtgebilde bekannt (DE-OS 29 15 474), das aus einer Schicht offenporigem, weichem Polyurethanschaumstoff und einer harten oder halbharten Polyurethanschaumstoffschicht besteht, wobei das Polyurethan der harten bis halbharten PU-Schaumstoffschicht zumindest teilweise in die offenen Poren der PU-Weichschaumstoffschicht eingedrungen ist, wodurch die getränkten Teile der PU-Weichschaumschicht als Armierung der harten bis halbharten PU-Schaumstoffschicht fungieren und gleichzeitig der Verbindung beider Schichten ohne zusätzlichen Klebstoff dienen.

Es hat sich gezeigt, daß das Fehlen einer klaren Abgrenzung der beiden Schaumstoffschichten gegeneinander die Schalldämmeigenschaften eines derartigen Verbundschichtgebildes nachteilig beeinflussen. Das Schallabsorptionsvermögen der Weichschaumschicht wird infolge des teilweisen Verhärtens durch die eingedrungene und ausgehärtete Polyurethanmischung beeinträchtigt. Da die Eindringtiefe und deren Gleichmäßigkeit über die Fläche nicht exakt beherrschbar ist, ist das Schalldämmvermögen eines derartigen Verbundschichtgebildes nicht genau vorherbestimmbar. Um auf der ganzen Fläche des Elementes eine Mindestschalldämmung zu erreichen, muß das Element überdimensioniert werden, was sowohl seinen Preis als auch sein Gewicht unerwünscht erhöht.

Da bei dem bekannten Verbundschichtgebilde ausdrücklich beabsichtigt ist, die PU-Schaummischung teilweise in die Weichschaummatte eindringen zu lassen, um die beiden Schichten ohne Klebstoff zu verbinden und die Hartschaumschicht durch die getränkten Teile der Weichschaumschicht zu armieren, wird ein fließender Übergang zwischen den Schichten erzeugt. Damit besteht keine klare Trennung der beiden Schaumstoffschichten.

Verbundschichtelemente der eingangs genannten Art werden bspw. so hergestellt, daß in einem ersten Fertigungsschritt die formstabile Hartschaum-Schichtplatte gefertigt und anschließend in einem zweiten Fertigungsschritt diese Hartschaumplatte mit einer getrennt gefertigten Weichschaummatte durch Klebkaschieren, durch Flammkaschieren, durch Einlegen einer unter Wärmeeinfluß schmelzenden Kaschierfolie, durch Einschäumen oder auf sonstige Weise verbunden wird. Hierbei sind also zwei Fertigungsschritte erforderlich.

Es ist auch schon ein einstufiges Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen, eine formstabile Hartschaumplatte aufweisenden Schalldämpf-Verbundplatte bekannt (DE-OS 31 51 296), bei dem eine zwischen zwei Weichschaummatten eingebrachte Hartschaummischung zum Aushärten gebracht wird, während diese Schichtenkombination durch eine Formpresse die vorgesehene räumliche Form erhält. Hierbei entsteht eine Verbundmatte, die beiderseits einer geformten Hartschaumplatte Weichschaummatten aufweist. Versuche, dieses Verfahren mit nur einer Weichschaummatte auf einer Seite auszuführen, sind fehlgeschlagen. Zum einen sickert die Hartschaummischung teilweise in die Weichschaummatte ein und härtet in dieser aus. Dies führt zwar zu einer innigen Verbindung zwischen Hartschaumplatte und Weichschaummatte, beeinträchtigt aber die Elastizität und damit das Schallabsorptionsvermögen der Weichschaummatte in unerwünschter Weise. Die in die Weichschaummatte versickerte Hartschaummischung fehlt zudem, um das Faservlies satt einzubetten. Darüber hinaus bildet die entstehende Hartschaumplatte die Kontur des Preßstempels nicht exakt genug ab und ist nicht oberflächenglatt.

Es ist weiterhin bekannt (DE-OS 19 44 833), beim Herstellen von Möbelplatten, bei dem eine Dekorplatte oder Dekorfolie mit einer Trägerplatte verklebt wird, einen aushärtenden Schaumkleber zu verwenden und den Druck, den dieser Schaumkleber beim Polymerisieren entwickelt, dazu zu benutzen, die Dekorfolie in eine Matrize zu pressen und ihr deren Kontur aufzuprägen. In diesem Falle steht hinter dem Schaumkleber jedoch eine feste Trägerplatte, die den erforderlichen Gegendruck aufbringt. Bei Verwendung einer Weichschaummatte als Unterlage muß das Verfahren versagen.

Der Erfindung war daher die Aufgabe gestellt, ein Verbundschichtelement aus einer formstabilen Hartschaumplatte und einer elastischen Weichschaummatte anzugeben, bei dem die beiden Schichten zwar haltbar miteinander verbunden, jedoch scharf gegeneinander abgegrenzt sind. Ferner sollte sie ein einstufiges Verfahren zum Herstellen eines solchen Verbundschichtelementes angeben.

Durch die in den Patentansprüchen 1 und 10 angegebenen Merkmale wird die Aufgabe gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verbundschichtelementes und des Verfahrens zu seiner Herstellung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die gasundurchlässige, dünne und zugleich dichte Sperrschicht zwischen der Hartschaum- und der Weichschaumschicht bildet eine Grenzschicht, die verhindert, daß die flüssige Hartschaummischung - auch nicht unter dem hohen Druck in der Formpresse - in die Weichschaummatte eindringt und sie beim Aushärten mehr oder minder tief verhärtet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, daß die Weichschaumschicht ihre auf die optimale Schallabsorption abgestellte Homogenität behält und in ihrer ganzen Tiefe voll absorptionswirksam bleibt. Damit wird eine klar definierte und reproduzierbare Absorptionsfähigkeit für Schallschwingungen im gesamten in Frage kommenden Frequenzbereich erreicht.

Das Verfahren läuft in nur einem Fertigungsschritt ab, in dem nicht nur die Hartschaumplatte hergestellt, sondern diese auch gleich mit der Weichschaummatte bleibend verbunden und in der vorgesehenen Kontur geformt wird. Dabei kommt der gasundurchlässigen Sperrfolie eine zweifache Wirkung zu:

Zum einen verhindert sie, daß die Hartschaummischung in die poröse Weichschaummatte einsickert und in dieser aushärtend die Weichschaummatte verhärten und dieser ihre Elastizität nehmen kann. Zum anderen verhindert die gasundurchlässige Sperrfolie, daß die sich beim Aushärten der Hartschaummischung bildenden Gase durch die poröse Weichschaummatte entweichen können. Sie verbleiben in dem durch die gasundurchlässige Sperrfolie abgeteilten, die aushärtende Hartschaummischung enthaltenden Teil der Schichtenkombination, in dem sie den Druck der Formpresse erhöhen und die aushärtende Hartschaumplatte stark gegen den Stempel der Formpresse drücken. Dadurch wird diese - äußere - Seite bei Hartschaumplatte sehr konturgenau ausgeformt und erhält die erforderliche sehr glatte, geschlossene Oberfläche.

Es hat sich gezeigt, daß die Schalldämmwirkung des Verbundschichtelementes noch erhöht werden kann, wenn sich zwischen der Weichschaummatte und der Hartschaumplatte ein Luftzwischenraum befindet. Ein derartiger Luftzwischenraum kann dadurch erzielt werden, daß die gasundurchlässige Sperrschicht nicht oder nur in bestimmten Bereichen oder nur an einzelnen Punkten mit der Weichschaummatte verbunden ist. Dadurch wird erreicht, daß die Weichschaummatte nicht überall an der Hartschaumplatte anliegt, der verbleibende Zwischenraum bewirkt dann die beabsichtigte Erhöhung der Schalldämmung.

Nach einem anderen Vorschlag der Erfindung wird der Luftzwischenraum dadurch erzielt, daß zwischen Weichschaummatte und gasundurchlässiger Sperrschicht eine poröse Zwischenschicht, bspw. in Form eines lockeren Faservlieses, angeordnet ist.

Eine gasundurchlässige Folie aus Kunststoff, insbesondere aus Polyurethan wie die Weichschaummatte oder die Hartschaumplatte, verbindet sich sehr gut mit diesen anderen Schichten und ergibt ein Verbundschichtelement aus einheitlichem Material. In anderen Fällen ist eine Metallfolie als gasundurchlässige Sperrschicht vorteilhaft, wenn bspw. erwünscht ist, daß das Verbundschichtelement die besonderen elektrischen oder dielektrischen Eigenschaften von Metall aufweist.

Eine poröse Zwischenschicht aus einem lockeren Faservlies hat den Vorteil, daß eine bestimmte Dicke dieser Schicht auch auf Dauer gewährleistet ist und nicht durch innere (Einsinken der Weichschaummatte in den Zwischenraum infolge Nachlassens ihrer Elastizität) oder äußere (Eindrücken der Weichschaummatte in den Zwischenraum durch Druckkräfte) Einflüsse unerwünscht und unkontrollierbar verändert wird.

In den Figuren sind die Verfahrensschritte zur Herstellung des Verbundschichtelementes und zwei im Aufbau unterschiedliche, nach dem Verfahren hergestellte Verbundschichtelemente dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 die vorbereitete Schichtenkombination mit aufgebrachter Hartschaummischung im Querschnitt;

Fig. 2 die Schichtenkombination in der Formpresse beim Aushärten der Hartschaummischung in Darstellung wie in Fig. 1;

Fig. 3 das so erzeugte Verbundschichtelement im Querschnitt;

Fig. 4 ein anders aufgebautes Verbundschichtelement in Darstellung wie in Fig. 3.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, besteht eine für die Durchführung des Verfahrens vorbereitete Schichtenkombination von unten nach oben aus:
einer Polyurethan (PU)-Weichschaummatte 1 von bspw. 1 mm bis 100 mm Dicke;
einer auf die Weichschaummatte 1 aufgelegten gasundurchlässigen Folie 2 bspw. aus Polyurethan von bspw. 10 µ bis 500 µ Dicke oder aus Aluminium mit einer Dicke von bspw. 5 bis 100 · 10^-3 mm;
einem auf die Folie 2 aufgelegten Glasfaservlies 3 von bspw. 10 g/m² bis 1000 g/m² Flächengewicht zur Verstärkung der zu bildenden Hartschaumplatte und
einer auf das Glasfaservlies 3 aufgebrachten PU-Hartschaummischung 4.

Es versteht sich, daß die Schichtenfolge auch umgekehrt sein kann. Diese Schichtenkombination 1 bis 4 wird - wenn sie nicht schon auf der Matrize 5 einer Formpresse aufgebaut wird - in eine Formpresse eingebracht, deren Kontur der gwünschten Kontur der Hartschaumplatte des Verbundschichtelementes entspricht.

Durch Absenken des Stempels 6 der Formpresse wird die Form geschlossen - Fig. 2. Formgebung von Matrize 5 und Stempel 6 sowie Pressendruck sind dabei so getroffen, daß die Weichschaummatte 1 bis nahezu auf ihren Substanzquerschnitt zusammengedrückt wird. Gleichzeitig beginnt das Aushärten der Hartschaummischung, das in an sich bekannter Weise durch Wärmeeinwirkung beschleunigt werden kann.

Die beim Aushärten der Hartschaummischung entstehenden Gase, die zwischen der gasundurchlässigen Folie 2 und dem Stempel 6 eingeschlossen sind und nicht entweichen können, drücken die das Glasfaservlies 3 durchtränkende Hartschaummischung 4 satt in die Konturen von Matrize 5 und Stempel 6 der Formpresse und verleihen dadurch der Oberfläche der entstehenden Hartschaumplatte 7 eine absolut konturentreue und glatte Oberfläche.

Nach Aushärten der Hartschaummischung 4 wird die Formpresse geöffnet und das entstandene Verbundschichtelement entnommen - Fig. 3. Es besteht aus der formsteifen, glasfaserverstärkten Hartschaumplatte 7, mit der sich die gasundurchlässige Folie 2 fest verbunden hat. Die Weichschaummatte 1 hat ihr unsprüngliches Volumen wieder eingenommen und sich mit der gasundurchlässigen Folie 2 verbunden, so daß ein einstückiges Verbundschichtelement vorliegt, dessen Schichten fest miteinander verbunden sind und das die gewünschte Formgebung bleibend aufweist.

In einem Bereich 8 hat sich die Weichschaummatte 1 durch besondere Maßnahmen nicht mit der gasundurchlässigen Folie 2 verbunden, so daß ein Zwischenraum 9 entsteht, der die Schalldämmung erhöhende Wirkung aufweist und daher bewußt erzeugt wird. Dies kann bspw. dadurch erfolgen, daß die gasundurchlässige Folie 2, die in der Regel ebenfalls aus Polyurethan besteht, in ausgewählten Bereichen mit der Weichschaummatte 1 thermisch verschweißt und mittels Klebstoff verklebt wird. Hierzu kann die Folie 2 mit einer beheizten Form auf die Weichschaummatte 1 gedrückt oder die Weichschaummatte kann mittels einer Schablone örtlich begrenzt mit Klebstoff benetzt werden.

Eine ähnliche Wirkung kann durch eine poröse Zwischenschicht 10 zwischen der Weichschaummatte 1 und der gasundurchlässigen Folie 2 erzielt werden - Fig. 4. Diese Zwischenschicht aus bspw. Faservlies mit einem Flächengewicht von bspw. 5 g/m² bis 500 g/m² wird beim Aufbau der Schichtenkombination gemäß Fig. 1 mit eingelegt und beim Bilden des Verbundschichtelementes mit eingebunden.

Claims

1. Formsteifes Verbundschichtelement bestehend aus

- einer elastischen Polyurethan-Weichschaummatte (1)
- einer gasundurchlässigen Sperrfolie (2)
- einem Verstärkungsvlies (3) und
- einer formstabilen Polyurethan-Hartschaumplatte (4)

in angegebener Schichtenfolge.

2. Verbundschichtelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gasundurchlässige Sperrfolie (2) eine Kunststoffolie ist.

3. Verbundschichtelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gasundurchlässige Sperrfolie (2) eine Metallfolie ist.

4. Verbundschichtelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gasundurchlässige Sperrfolie (2) eine Papierlage ist.

5. Verbundschichtelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Sperrfolie (2) und der Weichschaummatte (7) eine im Verhältnis zu ihrer Substanzmasse ein großes Luftvolumen enthaltende Zwischenschicht (10) angeordnet ist.

6. Verbundschichtelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (10) aus einem lockeren Faservlies besteht.

7. Verbundschichtelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Sperrfolie (2) und der Weichschaummatte (1) ein Luftzwischenraum (9) vorhanden ist, der durch einen Abstand zwischen der Weichschaummatte (1) und der Sperrfolie (2) gebildet wird.

8. Verbundschichtelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichschaummatte (1) nicht auf ihrer ganzen Fläche mit der Sperrfolie (2) verbunden ist.

9. Verbundschichtelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichschaummatte (1) nur örtlich mit der Sperrfolie (2) verschweißt oder verklebt ist.

10. Verfahren zum Herstellen eines formsteifen Verbundschichtelements gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schichtenfolge aus einer Polyurethan-Weichschaummatte, einer gasundurchlässigen Sperrfolie, einem Verstärkungsvlies und einer Polyurethan-Hartschaummischung während des Aufschäumens und des Aushärtens der Polyurethan-Hartschaummischung unter Verdichten der Weichschaummatte bis nahezu auf ihren Substanzquerschnitt in Form gepreßt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtenkombination um eine im Verhältnis zu ihrer Substanzmasse ein großes Luftvolumen enthaltende Zwischenschicht zwischen der Weichschaummatte und der gasundurchlässigen Sperrschicht ergänzt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht durch Einlegen eines lockeren Faservlieses zwischen die Weichschaummatte und die gasundurchlässige Sperrschicht erzeugt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Sperrfolie und der Weichschaummatte ein Luft-Zwischenraum gebildet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Luft-Zwischenraum durch Verhindern einer Verbindung der Weichschaummatte mit der Sperrfolie erzielt wird.