DE3623789C2 - Mehrschichtiges, dreidimensional verformtes schalldämpfendes und dämmendes Abdeckelement - Google Patents

Mehrschichtiges, dreidimensional verformtes schalldämpfendes und dämmendes Abdeckelement

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Description

Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges, dreidimensional verformtes, schalldämpfendes und dämmendes Abdeckelement für schwingende Flächen, insbesondere im Boden- und Stirnwandbereich von Kraftfahr­ zeugen.
Die Forderung nach geringen Innengeräuschpegeln in Kraftfahrzeugen ist nach dem heutigen Stand der Technik ohne weiteres realisierbar. Erschwerend wirkt jedoch der zwingend vorgeschriebene Parameter des geringen Energieverbrauchs, der sich primär über eine Reduktion des Kfz-Gewichtes realisieren läßt. Der physikalisch bekannte Weg, diese Probleme durch Massenerhöhung der Mehrschicht- bzw. Feder-Masse-Systeme zu lösen, ist deshalb nicht ohne weiteres begehbar.
So ist z. B. in der DE-OS 29 12 805 eine Schallschutzmatte beschrieben, welche eine Trägerschicht aus einem schweren elastischen Material besitzt, welche mit einem schallschluckenden Material, z. B. Schaumstoff festhaftend verbunden ist, wobei in streifenförmige Ausnehmungen schwere Versteifungsrippen eingelegt sind.
Diese Versteifungsrippen bestehen z. B. aus Stahlprofilen und erhöhen das Flächengewicht beträchtlich.
In der DE-OS 33 34 273 wird zur Schalldämmung bzw. -dämpfung in Kraftfahrzeugen eine Schalldämmauskleidung beschrieben, bestehend aus Deckschichten sowie einer Absorptionsschicht. Zur Wirkungsrealisation muß jedoch in die Absorptionsschicht eine zusätzliche Masseschicht eingebaut werden, welche naturgemäß das Flächengewicht spürbar erhöht.
Mehrere in der Literatur beschriebene Schalldämm-Vorrichtungen bestehen aus biegeweichen Schwerschichten im Wechsel mit leichten Absorberschichten. Die bekannten Schwerschichten bestehen hierbei aus thermoplastischen Kunststoffen, die mit hohen Anteilen an mineralischen Füllstoffen zur Verbesserung der Wirksamkeit angereichert sind.
Dies führt naturgemäß zu hohen Flächengewichten und widerspricht der Forderung nach Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs.
DE-GM 71 33 448 beschreibt ein mehrschichtiges formbeständiges Formteil zur Schalldämmung aus einer oder mehreren biegeweichen Schwerschichten, einer oder mehrerer Absorberschichten und ggf. weiterer Schichten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine formbeständige Zwischenschicht aus Kunststoff an der Schwerschicht und Absorberschicht dauerhaft und unverschiebbar gehalten sind.
DE-AS 20 06 741 beschreibt ein mehrschichtiges schalldämmendes Bauteil für eine aus Blechpreßteilen zusammengesetzte Karosserie eines Fahrzeugs, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Teppich an der Fläche, die einem Blechpreßteil zugewendet ist, mit einer Schwerschicht verbunden ist und Schale bildet, die auf einer Schicht aus dynamisch weichem Werkstoff, zum Beispiel Schaum­ stoff, an der Karosserie des Fahrzeugs schwimmend gelagert ist.
DE-AS 12 07 651 betrifft einen breitbandigen reflexionsarmen Schallabsorber für Flüssigkeits- und Festkörperschall aus Kunststoff mit transformierter Schallschnelle, der gekenn­ zeichnet ist durch einen untervernetzten oder untervernetzten und weichgemachten, stark verlustbehafteten Kunststoff mit kompressiblen Einschlüssen.
Keine Problemlösung bietet auch das in DE-AS 12 01 083 beschriebene System an. Dieses besteht aus mindestens einem Abdeckblech und einer Zwischenschicht aus dämpfenden, viskoelastischen Stoffen, insbesondere weichgemachte Kunststoffe. Hier muß das Blech zuerst der räumlichen Form des zu entdröhnenden Bauteils angepaßt werden, so daß bei dieser Problemlösung kein rationelles Fertigungsverfahren möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mehrschichtiges, dreidimensional verformtes, schalldämmendes und dämpfendes Abdeckelement zu schaffen, welches bei gewichtsmäßiger Abmagerung - ohne zusätzliche massenerhöhende Füllstoffe - mechanisch hoch belastbar ist und über die erfindungs­ gemäßen Rezepturvarianten eine Anpassung an unterschiedliche Störspektren ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, durch ein Abdeckelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Abdeckelement hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die eingeschäumten hartelastischen Verbundschaumstücke (6) an den Stellen der zu erwartenden hohen Punktbelastung zu placieren.
Erfindungsgemäß vorteilhaft ist auch die Möglichkeit zur Wirkungsanpassung der PUR-Schicht (5) an spezielle fallbezogene Störspektren. Hier kann im Rahmen der in Anspruch 2 beschriebenen Rezeptur die Rückstellgeschwindigkeit des Schaumes über den Anteil des niedermolekularen Triols in Größenordnungen 0-15 GT erfolgen. Mit steigendem Anteil erhöht sich die Viskoelastizität des PUR-Schaumes (5).
Da verschiedene Flächenpressungen zu erwarten sind, ist erfindungsgemäß vorgesehen, über die Variation des Rezepturanteils "Diol mit erhöhter Reaktivität" in den Begrenzungen 2-18 GT eine Anpassung vorzunehmen.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Variante wird der Textilteppich (2) als Veloursteppich auf Polyestervliesbasis mit PE-Bindung vorgesehen.
Zusätzliche erfindungsgemäße Varianten sind die im Hochfrequenzverfahren auf den Textilteppich (2) partiell aufgebrachte PVC-Folie sowie die thermoplastische Schwerschicht (3) aus modifiziertem EPDM mit einem Flächengewicht von ca. 3,4 kg/m².
Das Kupplungsvlies (4) - als thermoplastgebundenes Polyestervlies - ausgeführt, erhöht sowohl die Bindung der PUR-Schaumschicht (5) mit der thermoplastischen Schwerschicht (3) wie auch durch teilweise Abkoppelung dieser Schichten den Verlustfaktor.
Eine weitere vorteilhafte erfindungsgemäße Variante ist das für die Serienfertigung entwickelte Herstellverfahren, wobei mehrere Schichten 1-4 durch Infrarotstrahlungen erhitzt und in einem Formwerkzeug entsprechend der konstruktionsbedingten Formstruktur der Schicht (7) verformt werden. Die dabei entstehende Schichtverbindung führt zu einem sehr formstabilen, jedoch in sich flexiblen Teil. Der nachfolgende Schäumvorgang in einem dafür vorgesehenen Werkzeug fixiert die eingelegten Verbundschaumstücke (6) im viskoelastischen Schaum und verbindet sie mit den Schichten 1-4.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Abdeckelementes liegt jedoch in der Minimierung störender akustischer Nebenwegübertragungen.
Diese oft zu wenig beachteten Störschallanteile vernichten aufwendige Verbesserungen des Hauptelementes und machen - an sich unerwünschte, jedoch notwendige Massenerhöhungen - unwirksam. Durch die Verwendung eines viskoelastischen PUR-Schaumes (5) entsprechend der erfindungsgemäßen Rezeptur mit hohem Verlustfaktor in den gewünschten Störschallspektren und dem Untermaß im Bereich der Durchbrüche können diese Störungen vermieden werden.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt das Abdeckelement, bestehend aus der mittels Hochfrequenz-Verschweißung aufgebrachten PVC-Folie (1) auf dem Veloursteppich (2) mit PE-Bindung im Polyestervlies. Angrenzend die thermoplastische Schwerschicht (3) sowie das Polyester-Kupplungs­ vlies (4). Diese vier Schichten werden im Schäumwerkzeug mit dem viskoelastischen PUR-Schaum (5) sowie den eingelegten Verbundschaumstücken (6) durch die Klebkraft des PUR-Schaumes konfektioniert. Das Bodenblech (7) bildet die untere Begrenzung des Abdeckelementes.

Claims (13)

1. Mehrschichtiges, dreidimensional verformtes, schall­ dämpfendes und dämmendes Abdeckelement für schwing­ ende Flächen, gekennzeichnet durch die Reihenfolge folgender Dämpfungsschichten:
  • - viskoelastischer PUR-Schaum (5) mit eingeschäumten, mechanisch hartelastischen Verbundschaumstücken, zum Beispiel aus Recyclingschaum (6)
  • - Kupplungsvlies (4)
  • - thermoplastische Schwerschicht (3)
  • - Textilteppich (2) mit Kunstharzbindung
  • - Thermoplastfolie (1),
wobei die eingeschäumten, mechanisch hartelastischen Verbundschaumstücke (6) sich an den Erwartungsstellen hoher mechanischer Punktbelastung befinden.
2. Abdeckelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die viskoelastische PUR-Schaumschicht (5) nach folgender Rezeptur aufgebaut ist:
40-55 GT Triol mit MG 6000, mit erhöhter Reaktivität und einem primären Hydroxylgruppengehalt größer 82%;
5-15 GT Diol mit erhöhter Reaktivität und mehr als 80% primäre OH-Gruppen;
0-15 GT niedermolekulares Triol;
1-3 GT Wasser;
1 GT Stabilisator, insbesondere Polyhydroxysi­ lan-Verbindung;
0,5-2 GT tertiäres Amin;
8-13 GT Monofluortrichlormethan
40-50 GT Roh-MDI.
3. Abdeckelement nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungsan­ passung der PUR-Schicht (5) an die fallspezifischen Störspektren durch Einstellung der Schaum-Rückstell­ geschwindigkeit mittels stufenlos möglicher Rezep­ turvariation des niedermolekularen Triols erfolgt ist.
4. Abdeckelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumhärte der PUR-Schicht (5) zur Anpassung an die partielle Flächenpressung durch stufenlose Einstellung des Rezepturanteils "Diol mit erhöhter Reaktivität" in den Grenzen 2-18 GT erfolgt ist.
5. Abdeckelement nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Textilteppich (2) einen Veloursteppich auf Polyestervlies mit PE-Bindung umfaßt.
6. Abdeckelement nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Textilteppich (2) zum Schutz vor mechanischem Abrieb partiell eine PVC-Folie im Hochfrequenz-Verfahren aufgeschweißt enthält.
7. Abdeckelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die thermopla­ stische Schwerschicht (3) aus modifiziertem EPDM gebildet ist und ein Flächengewicht von vorzugsweise 3,4 kg/m² besitzt.
8. Abdeckelement nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der viskoela­ stische PUR-Schaum (5) ein RG von ca. 180 kg/m³ hat.
9. Abdeckelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsvlies (4) als thermoplastgebundenes Polyestervlies ausge­ führt ist.
10. Abdeckelement nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß konstruktionsbe­ dingte Formstrukturen des Bodenblechs (7) durch die dreidimensionale Verformung der PUR-Schicht (5) flächig anhaften.
11. Abdeckelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Durchbrüche für Funktions- und Bedienungselemente in der PUR-Schicht (5) mit Untermaß ausgeführt sind.
12. Verfahren zur Herstellung von Abdeckelementen nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schichten (1 bis 4) durch Infrarot­ strahlung erhitzt und im nachgeschalteten Formwerk­ zeug zu einem Formteil verformt und verbunden werden, das nachfolgende Schäumwerkzeug die positionierten, eingelegten Verbundschaumstücke (6) und das Formteil aufnimmt und die Ausschäumung des verbliebenen Hohl­ raums mit dem viskoelastischen PUR-Schaum (5) gestat­ tet.
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