DE3710731A1 - Polyurethanweichschaumstoff mit schallisolierenden und entdroehnenden eigenschaften - Google Patents
Polyurethanweichschaumstoff mit schallisolierenden und entdroehnenden eigenschaftenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Polyurethanweichschaumstoff,
der sich besonders gut für Schallisolierungen
eignet. Er ist dadurch gekennzeichnet, daß neben einer Luftschallabsorption-
und Schalldämmwirkung in Masse-Feder-Systemen
auch die Entdröhnungswirkung zur Schallisolation genutzt
werden kann, und zwar dadurch, daß er aufgrund seiner
Oberflächenbeschaffenheit guten Kontakt mit einem zu entdröhnenden
Blech ermöglicht.
Es sind zwar die unterschiedlichen Polyurethanweichschaumstoffe
für die Schallisolation bekannt, jedoch eignen sie
sich nicht, wie der erfindungsgemäße Schaumstoff, zur Entdröhnung.
So beschreiben die DE-AS 19 23 161 und die DE-OS
28 35 329 mineralisch gefüllte Schaumstoffe, die aufgrund
ihrer hohen Raumgewichte von 0,5 bis 1,25 kg/dm³ gute Schalldämmung
ermöglichen. Eine Entdröhnung von Blechen ist mit
diesen Materialien jedoch nicht möglich, da der Verlustfaktor
dieser Schaumstoffe zu gering ist.
Die DE-PS 27 56 622 ist zwar auf die Herstellung von Schaumstoffen
mit hohen Verlustfaktoren abgestellt, jedoch ist das
beschriebene Verfahren, nämlich die Tränkung offenporiger Polyurethan-
oder PVC-Schaumstoffe mit viskoelastischen Rohstoffen,
z. B. anorganische Füllstoffe enthaltenden Polyolefinen
oder organischen Harzen bzw. Wachsen, mit erheblichem
Aufwand verbunden.
Die DE-PS 33 13 624 betrifft ebenfalls die Herstellung eines
Polyurethanweichschaumes mit hohem Verlustfaktor. Doch lassen
sich die viskoelastischen Eigenschaften nicht ohne weiteres
für die Entdröhnung von Blechen, wie z. B. Karosseriebodengruppen
und Stirnwänden in Kraftfahrzeugen nutzen, weil zur
Entdröhnung eine Kopplung zwischen dem zu entdröhnenden Blech
und dem viskoelastischen Material gegeben sein muß. Dies ist
bei den bekannten Schaumstoffen nicht ohne Hilfsmittel möglich.
Aus diesem Grunde werden heute kompakte Materialien zur
Entdröhnung auf Fahrzeugbodengruppen aufgeschmolzen. Dies ist
mit erheblichem Aufwand verbunden. Da die Aufschmelzprozesse
in der Regel vor oder während der Lackierung der Karossen erfolgen,
treten Probleme bezüglich Lackverschmutzung auf. Das
Einschmelzen in separaten Öfen ist mit großem Energieaufwand
verbunden, so daß ein erhebliches Interesse vorhanden ist,
die Entdröhnung ohne separate Schmelzprozesse vorzunehmen.
Es wurde auch der Versuch unternommen (DE-OS 35 10 932) die
viskoelastischen Eigenschaften eines Schaumstoffes durch adhäsive
Beschichtungen zur Kopplung zwischen Blech und Schaumstoff
zu nutzen, doch ist das Verfahren mit einem Zusatzaufwand
verbunden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Polyurethanschaumstoff
zu entwickeln, der diese Nachteile vermeidet
und neben einer Verbesserung der Luftschallabsorption und
Luftschalldämmung in sogenannten Masse-Feder-Systemen zusätzlich
die Entdröhnung von Blechen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Polyurethanweichschaumstoff
entwickelt wurde, der aufgrund seiner Zusammensetzung
eine an sich adhäsive Oberfläche und zusätzlich einen
Verlustfaktor von über 0,4 hat.
Es wurde nämlich gefunden, daß die adhäsiven Eigenschaften,
die Voraussetzungen sind für die Übertragung von Dämpfungseigenschaften,
abhängig sind von der Einstellung der Kennzahl
(NCO-Index) einer Polyurethanmischung. Überraschend und
für den Fachmann nicht voraussehbar, zeigte sich, daß nur bei
Einhaltung der Kennzahlen auf Werte zwischen 80 und 50 ein
Optimum der adhäsiven Eigenschaften erreichbar ist (vgl. Fig.
2). Weiterhin nicht voraussehbar war, daß gerade in diesem
Bereich der Einstellung der Kennzahl auch gute Dämpfungseigenschaften
des Schaumstoffes einstellbar sind (vgl. Fig. 1).
Polyurethanschaumstoffe mit dieser Eigenschaftskombination
sind neuerartig und bisher nicht bekannt; sie eröffnen die in
der Aufgabenstellung beschriebenen Möglichkeiten zu neuen
Konzepten einer Schallisolierung und sind somit von erheblichem
Interesse.
Die erfindungsgemäßen Schaumstoffe eignen sich auch zur Hinterschäumung
von Schwerfolien und Teppichen, so daß neben der
entdröhnenden Wirkung auch Luftschalldämmungseigenschaften
genutzt werden können. Aufgrund des niedrigen E-Moduls eignen
sie sich auch für die Verwendung als Feder in Masse-Feder-Sy
stemen.
Die vorliegende Erfindung betrifft demnach einen Polyurethanweichschaumstoff
für Schallschutzzwecke mit adhäsiver Oberfläche,
den man durch Umsetzung eines Polyisocyanats oder
eines Polyisocyanatpräpolymers mit einem Überschuß an Polyolen
oder deren Gemischen unter Anwendung eines NCO-Index von
80, bes.≦70 erhält und der eine Dichte von 80 kg/m³-
250 kg/m³, einen E-Modul von weniger als 300 000 N/m² und
einen Verlustfaktor von mindestens 0,4 aufweist.
Als Polyole kommen z. B. infrage: Polyetherpolyole, insbesondere
auf der Basis von Ethylenoxid und/oder Propylenoxid.
Geeignete Polyisocyanate sind neben Diphenylmethan-4,4-
diisocyanat mit NCO-Gehalt 31% auf Basis von MDI auch solche
mit abweichenden NCO-Gehalt.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Schaumstoffs erfolgt
vorzugsweise mittels des RIM-Verfahrens (Reaction Injection
Moulding). Auf diese Weise lassen sich Schaumstoffteile auch
im Verbund mit anderen Materialien, wie z. B. Gewebeeinlagen,
Vlieseinlagen, Hinterschäumen von Schwerschichten oder Teppichen
bzw. Textilien Werkstoffe herstellen. Die Formstandzeit
läßt sich mittels Beschleunigern auf unter 3 Minuten
einstellen, was eine kostengünstige Herstellung von Formteilen
ermöglicht.
Der erfindungsgemäße Schaumstoff wird nach den dem Stand der
Technik entsprechenden Regeln für Kaltformschäume (z. B. G.
Woods "Flexible Polyurethane Foams", Chemistry and Technology,
1982, 206 ff) hergestellt.
Entscheidend ist hierbei jedoch, daß auf die Einhaltung der
Kennzahl im oben angeführten Bereich geachtet wird.
Die Erfindung wird anhand der im folgenden näher erläuterten
Beispiele sowie der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 und 2 Eigenschaften der erhaltenen Schaumstoffe,
Fig. 3 und 4 jeweils in unterschiedlicher Formgebung ein auf
ein durch ein profiliertes Blech gebildetes Wandteil
aufgebrachtes schalldämmendes adhäsives Isolationssystem
als Wandverkleidung, das den erfindungsgemäßen
Polyurethanweichschaumstoff verwendet,
Fig. 5, 6 jeweils in unterschiedlicher Formgebung entsprechend
Fig. 3 und 4 ein Schallisolationssystem als
Wandverkleidung mit über einen Entkoppler aufgebrachtem
Teppich.
Nach der folgenden Richtrezeptur wurden verschiedene Schaumstoffe
hergestellt:
48,0 G.-T. | |
Polyetherpolyol auf Basis Propylenoxid und Ethylenoxid (42 mg KOH/g, MG. 4000) | |
18,0 G.-T. | Rizinus (160+10 KOH/g, Äg. 340+20) |
26,0 G.-T. | Polypropylenglykol (250 mg KOH/g, MG. 450) |
6,0 G.-T. | Polyetherpolyol auf Basis Polyethylenoxid und Propylenoxid (28 mg KOH/g, MG. 4900) (Zellregler) |
1,0 G.-T. | dest. Wasser (Treibmittel) |
1,0 G.-T. | Hilfsstoffe (wie Dimethylethanolamin, Dibutylzinndilaurat) |
100,0 G.-T. |
Alsdann wurden die Komponente A und die Komponente B in den
in der nachstehenden Tabelle angegebenen Verhältnissen dem
Mischkopf einer RIM-Anlage zugeführt und in einer Form zu
einem offenzelligen Schaumstoffteil verschäumt. Die Entformung
erfolgt nach 3 Minuten.
Die Eigenschaften der erhaltenen Schaumstoffe sind in der Tabelle
und in den Fig. 1 und 2 wiedergegeben. Das Raumgewicht
der Schaumstoffe lag bei ca. 120 g/dm³.
Die Bestimmungen der adhäsiven Eigenschaften wurde wie folgt
durchgeführt:
- 1. Universal-Prüfmaschine der Fa. Frank,
Weinheim, Typ 21 004,
Platte oben 50×50 mm
Platte unten 200×200 mm. - 2. Probengröße 50×50 mm.
- 3. Geschwindigkeit 25 mm/min.
Die Proben werden 4 mm (Kraftmeßdose
500 N) komprimiert und die Kraftanzüge
der Maschine genullt.
Dann wurde die Platte mit 25 mm/min.
nach oben gefahren und die Kraft bei
Trennung notiert. Nach jeder Probe wurden
die Platten mit Reinigungsmittel
60/95 gereinigt.
Anhand der Fig. 3 und 4 bzw. 5 und 6 wird die Verwendung erfindungsgemäßer
Polyurethanweichschaumstoffe näher erläutert.
Das den Wandteil 1 als Untergrund bildende Blech weist Profilierungen
auf, denen die als Formteil ausgebildete Wandverkleidung,
nämlich ein Isolationssystem 3 mit darüber angeordnetem
Teppich 8 folgt, wobei stets etwa gleiche Dicke der
Wandverkleidung beibehalten ist. Die Wandverkleidung ist auf
dem Wandteil 1 haftend aufgebracht, ohne einen Kleber verwenden
zu müssen, und zwar mittels des adhäsive Wirkung an der
Stelle 2 zeigenden aus erfindungsgemäßen Polyurethanweichschaumstoffen
bestehenden Isolationssystems 3.
Die Wandverkleidung besteht also aus dem Isolationssystem 3,
das wiederum als sogenannte Feder 4, 5 den Polyurethanweichschaumstoff
und eine eine Schwerschicht bildende Masse 6 aus
einem gefüllten Kunststoff aufweist. Örtlich unterschiedliches
Schalldämmvermögen ist durch eine teilflächige Aufbringung
der Feder 4, 5 erreichbar. Gegebenenfalls kann ein
ganzflächiges gleichmäßiges Schalldämmvermögen durch eine
entsprechend ganzflächige Aufbringung der Feder 4, 5 erreicht
sein.
Die Adhäsionskräfte der Feder 4, 5 selbst kann bei der Herstellung
des Isolationssystems 3 praktisch stufenlos geändert
werden, nämlich durch eine entsprechende Steuerung des Mischungsverhältnisses.
Dabei ist bei im wesentlichen gleichbleibender
Dicke und örtlich unterschiedlichem Schalldämmvermögen
lediglich ein einziger einfacher Arbeitsgang erforderlich,
wobei gegebenenfalls versteifende Abdeckungen zusätzlich
aufzutragen sind. Gemäß Fig. 4 und 5 ist nun bei der
Wandverkleidung zwischen der Schwerschicht 6 und dem darauf
angeordneten Teppich 8 ein Entkoppler 7 aus einem weichelastischen
überwiegend offenporigen Material vorgesehen, vorzugsweise
ein Schaumstoff, oder einem akustisch in gleicher
Weise wirkenden Vlies bzw. Filz. Dieser Entkoppler 7 ist als
dünne Schicht mit einer Dicke im Bereich von ca. 5 mm aufgebracht.
Der Entkoppler 7 bewirkt, daß die sonst beobachtbare
Verringerung der Biegeweichheit bei Aufbringen eines Teppichs
auf das Isolationssystem vermieden ist, wobei darüber
hinaus überraschend nicht nur die akustische Wirkung beibehalten,
sondern in der Regel sogar verbessert wird. Darüber
hinaus ist eine solche Anordnung in herkömmlicher Weise
einfach verarbeitbar.
Claims (10)
1. Polyurethanweichschaumstoffe mit schallisolierenden und
entdröhnenden Eigenschaften, erhältlich durch Umsetzung
eines Polyisocyanats oder Polyisocyanatpräpolymers mit im
Überschuß vorliegenden Polyolen oder deren Gemischen unter
Einhaltung eines NCO-Indexes von80, besonders
von70 zwecks Herbeiführung einer adhäsiven Oberfläche
und weiter charakterisiert durch eine Dichte von 80 bis
250 kg/m³, einen E-Modul von<300 000 N/m² und einen
Verlustfaktor von mindestens 0,4.
2. Verfahren zur Herstellung eines Polyurethanweichschaumstoffes
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die ein Polyisocyanat oder Polyisocyanatpräpolymer
enthaltende Komponente mit der Polyole oder deren Gemische
im Überschuß enthaltenden Komponente unter Einhaltung
von einem NCO-Index von80 zur Umsetzung bringt,
insbesondere durch Zuführung in den Mischkopf einer RIM-
Anlage.
3. Verwendung der Polyurethanweichschaumstoffe mit adhäsiver
Oberfläche als Isolationssystem (3) für die entdröhnende
Schallisolation besonders in Kraftfahrzeugen, insbesondere
mit nachgeschalteten Schichten (6, 8), wie einer
Schwerschicht (6) und einem Teppich (8).
4. Verwendung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei auf dem Isolationssystem (3) aufgebrachten Teppich
(8) zwischen der Schwerschicht (6) des Isolationssystems
(3) und dem Teppich (8) ein Entkoppler (7) aus
weichelastischem überwiegend offenporigem Material angeordnet
ist.
5. Verwendung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Entkoppler (7) aus Schaumstoff besteht.
6. Verwendung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Entkoppler aus akustisch wirksamen Vlies oder
Filz besteht.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Entkoppler (7) dünn im Bereich von ca. 5 mm ausgebildet
ist.
8. Verwendung nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die durch die Adhäsionskräfte gebundenen nachgeschalteten
Schichten (4, 5, 6) akustisch dämpfende
Eigenschaften aufweisen.
9. Verwendung nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die adhäsive Beschichtung (2) ganz- oder teilflächig
ausgeführt ist.
10. Adhäsives Isolationssystem nach einem der Ansprüche 3
bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die adhäsive Beschichtung (2) mit biegesteifen Abdeckungen
aus Pappe, Kraftpapier, spritzbaren, aushärtbaren
Kunststoffen oder dergleichen versehen ist.
Priority Applications (4)
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---|---|---|---|
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