DE60315416T2

DE60315416T2 - Dichtungs- und schalldämpfungsplatte für automobile

Info

Publication number: DE60315416T2
Application number: DE60315416T
Authority: DE
Inventors: Georges Proux
Original assignee: Sofitec SAS
Current assignee: Sofitec SAS
Priority date: 2002-01-28
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2023-01-28
Also published as: AU2003214337A1; WO2003065345A3; FR2835352A1; FR2835352B1; WO2003065345A2; EP1470545A2; EP1470545B1; DE60315416D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungs- und Schalldämpfplatte insbesondere für Kraftfahrzeuge.
Platten dieser Art sind bereits bekannt, die insbesondere dafür bestimmt sind, zwischen Karosseriebleche und Auskleidungen in Karosseriegehäusen von Kraftfahrzeugen eingesetzt zu werden, insbesondere in den Türen der Fahrzeuge, und die aus einer Dichtungsplatte aus warmverformbarem Schaumkunststoff, beispielsweise aus Polyethylen oder aus Polypropylen, bestehen, und einer Schalldämpfungslage aus Polyurethanschaum oder aus gemischten feinen Fasern aus warmverformbaren Kunststofffasern, beispielsweise aus Polyester.
Insbesondere wurde eine derartige Platte vorgeschlagen ( US-A-4840832 ), die über eine Dichtungsplatte aus warmverformbarem Kunststoff verfügt, die an einer Lage aus gemischten Fasern einer Dicke von 3 bis 20 Denier befestigt ist.
Es wurden auch derartige Platten vorgeschlagen ( EP-A-0373135 und EP-A-0949066 ), insbesondere für Karosserieoberteile von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einer Platte aus warmverformbarem Schaumkunststoff und einer Lage nicht gewebter Fasern aus Polyester, die aus einem Gemisch aus bindenen Fasern mit niedrigem Schmelzpunkt und Fasern mit hohem Schmelzpunkt besteht, wobei diese Fasern über eine Feinheit zwischen 1 und 15 Denier (0,11–1,65 tex) oder zwischen 4,5 und 25 Denier (0,5–2,75 tex) verfügen und über eine Länge zwischen ungefähr 1 und 15 cm.
Die vorliegende Erfindung hat insbesondere zum Ziel, die Schalldämpfungs- und Wärmeisolationseigenschaften dieser Platten zu verbessern und ihre Herstellung zu vereinfachen.
Sie schlägt hierzu eine Dichtungs- und Schalldämpfplatte insbesondere für Kraftfahrzeuge vor, mindestens eine Dichtungsplatte aus warmverformbarem Schaumkunststoff umfassend, auf der eine Schalldämpfungslage befestigt ist, die aus gemischten feinen Kunststofffasern besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Schalldämpfungslage ein Gemisch aus Fasern unterschiedlicher Feinheit von weniger als 0,5 tex ist, ungefähr 10 bis 30 Gewichtsprozent mit einer Feinheit von weniger als 0,1 tex und beispielsweise von ungefähr 0,08–0,09 tex umfassend und ungefähr 25 bis 45 Gewichtsprozent an Fasern mit einer Feinheit von 0,1 bis 0,2 tex.
Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass die Schalldämpfungs- und Wärmeisolationseigenschaften einer erfindungsgemäßen Platte deutlich besser waren, wenn ein Gemisch sehr feiner Fasern mit unterschiedlichen Feinheiten, die alle unter 0,5 tex lagen, verwendet wurde, wobei gewisse dieser Fasern eine Feinheit von weniger, als 0,1 tex haben können.
Diese Änderung der Feinheit der Fasern im Vergelich zu entsprechenden Platten der vorbekannten Technik führt zu einer sehr deutlichen Verbesserung der Schalldämpfung und der Wärmeisolation.
Vorteilhafterweise umfasst die genannte Schalldämpfungslage Verbundfasern, bestehend aus Polymeren mit unterschiedlichen Erweichungstemperaturen, wobei eines dieser Polymere eine Erweichungstemperatur hat, die unter den Warmformungstemperaturen liegt, die für die Formung der Platte verwendet werden.
Das Polymer mit niedriger Erweichungstemperatur spielt die Rolle eines Binders der Fasern der Schalldämpfungslage.
In einer besonderen Ausführungsform umfassen diese Verbundfasern einen Kern aus einem thermoplastischen Werkstoff, beispielsweise Polyester, bedeckt mit oder umgeben von einem themoplastischen Werkstoff, der mit dem Schaumkunststoff der Dichtungsplatte identisch oder kompatibel ist.
Dies erlaubt eine einfache Befestigung der Schalldämpfungslage an der Dichtungsplatte, beispielsweise durch Ultraschallschweißen. Dadurch wird die Verwendung eines Klebstoffes vermieden oder die Anwendung eines Verfahrens, das Schritte der Erwärmung der Dichtungsplatte umfasst und Schritte des Auflegens der Schalldämpfungslage auf die Dichtungsplatte und des Kalandrierens.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enthält die Schalldämpfungslage ungefähr 10 bis 30 Gewichtsprozent an Fasern mit einer Feinheit von weniger als 0,1 tex, ungefähr 25 bis 40 Gewichtsprozent an Fasern mit einer Feinheit von weniger als oder gleich 0,2 tex (beispielsweise 25 bis 45 Gewichtsprozent an Fasern zwischen ungefähr 0,1 und 0,2 tex), ungefähr 20 bis 40 Gewichtsprozent oben genannter Verbundfasern mit einer Feinheit von weniger als oder gleich ungefähr 0,5 tex und beispielsweise von ungefähr 0,4 bis 0,5 tex, ungefähr 10 bis 20 Gewichtsprozent an Fasern mit einer Feinheit in der Größenordnung von ungefähr 0,3 bis 0,4 tex und einige Gewichtsprozente an Akrylharz, das die Aufgabe hat, die Mikrofasern daran zu hindern, wegzufliegen oder sich außerhalb der Schalldämpfungslage zu zerstreuen.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Platte nach Patentanspruch 15.
Die Erfindung wird beim Lesen der folgenden Beschreibung, die als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, die eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Platte ist, erfolgt, leichter verständlich werden und weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dabei deutlicher werden.
In dieser Zeichnung, die eine Dichtungs- und Schalldämpfplatte für Kraftfahrzeuge im Schnitt zeigt, insbesondere eine Türplatte oder auch eine Innenverkleidungsplatte der Motorhaube oder Verkleidungsplatte des Motors des Fahrzeuges oder eine Dachverkleidungsplatte des Fahrzeuges, bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine Platte aus dichtem, warmverformbarem Werkstoff, wie etwa einen geschlossenzelligen Schaumstoff aus vernetztem Polyethylen oder nicht vernetztem Polypropylen mit einer Dicke zwischen ungefähr 1 und 5 mm, beispielsweise in der Größenordnung von 2 bis 3 mm, und einer Dichte, die typischerweise in der Größenordnung von 50 bis 60 kg/m³ liegt.
Auf der Platte 10 ist eine Schalldämpfungslage 12 aus feinen Fasern aus warmverformbarem Werkstoff, insbesondere aus Polyester, befestigt, wobei die Dicke der Lage 12 zwischen beispielsweise ungefähr 8 und 32 mm liegt und ihre Dichte zwischen ungefähr 100 und 400 g/m².
Die Lage 12 ist ein Gemisch aus sehr feinen Fasern mit einer Feinheit oder spezifischen Masse pro Längeneinheit von weniger als 0,5 tex, d. h. von 0,5 g/1000 m Länge. Dieses Gemisch umfasst vorzugsweise Fasern mit einer Feinheit von weniger als 0,1 tex, Fasern mit einer Feinheit von weniger als oder gleich 0,2 tex, anderen Fasern mit einer Feinheit in der Größenordnung von 0,3 bis 0,4 tex und Verbundfasern mit einer Feinheit von weniger als oder gleich ungefähr 0,5 tex, wobei diese Verbundfasern aus zwei Polymeren bestehen, die beispielsweise unterschiedliche Erweichungstemperaturen oder Schmelzpunkte haben.
In einer Ausführungsform bestehen diese Mikrofasern aus Polyester und die oben genannten Verbundfasern enthalten einen Kern aus Polyester mit höherem Schmelzpunkt, als den zur Formung der erfindungsgemäßen Platte verwendeten Warmformungstemperaturen, der mit Polyesterfasern oder einem anderen warmverformbaren Werkstoff beschichtet oder umhüllt ist, der einen Schmelzpunkt oder eine Erweichungstemperatur unterhalb der verwendeten Warmformungstemperaturen hat. Auf diese Weise spielen diese Verbundfasern dank ihrer Beschichtung oder ihrer Umhüllung aus Fasern mit niedrigem Schmelzpunkt oder Erweichungstemperatur die Rolle eines Binders in der Schalldämpfungslage.
In einer anderen besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht die Dichtungsplatte 10 aus unvernetztem Polypropylenschaum und die Verbundfasern der Schalldämpfungsschicht 12 bestehen aus einem Polyesterkern, der mit Fasern aus unvernetztem Polypropylen umhüllt ist, was die Befestigung der Schalldämpfungslage 12 an der Dichtungsplatte 10 durch Ultraschallschweißen sicherzustellen ermöglicht.
Wie oben angegeben, umfasst die Schalldämpfungslage 12 einige Prozent Akrylharz oder Ähnliches, was eine Zerstreuung der Mikrofasern in der Umgebungsluft verhindert, beispielsweise ungefähr 5%.
Wie auf der Zeichnung dargestellt, ist der umgebende Rand 14 der erfindungsgemäßen Platte vorzugsweise warmgepresst, um eine Dicke von beispielsweise ungefähr 1 bis 3 mm aufzuweisen, und empfängt für die Befestigung der erfindungsgemäßen Platte auf einem Trägerblech auf der freien Oberfläche der Dichtungsplatte 10 ein Band 16 aus einem geeigneten Klebstoff, beispielsweise vom Typ „hotmelt".
In diesem Fall verläuft das Herstellungsverfahren einer erfindungsgemäßen Platte folgendermaßen:

– es wird von einer ebenen Dichtungsplatte 10 aus Polyolefinschaum ausgegangen, beispielsweise aus unvernetztem Polypropylen, auf der eine ebene Lage 12 gemischter Mikrofasern, die über unterschiedliche Feinheiten verfügen, wir oben angegeben, befestigt wird.

Insbesondere kann dieses Fasergemisch die folgende Zusammensetzung haben:

– ungefähr 20% Polyesterfasern mit einer Feinheit in der Größenordnung von 0,08–0,09 tex,
– ungefähr 35% Polyesterfasern mit einer Feinheit in der Größenordnung von 0,15–0,18 tex,
– ungefähr 15% Polyesterfasern mit einer Feinheit in der Größenordnung von 0,3–0,4 tex,
– ungefähr 30% Verbundfasern mit einer Feinheit von ungefähr 0,4–0,5 tex, einen Kern aus Polyester und eine Beschichtung oder Umhüllung mit Fasern aus unvernetztem Polypropylen umfassend.

Die Befestigung der Lage 12 an der Platte 10 wird durch Ultraschall-Punktschweißen sichergestellt.
Anschließend unterläuft die Einheit aus der Platte 10 und der Lage 12 eine Warmformung, beispielsweise ein Vakuum-Tiefziehen, wobei die Lage 12, falls erforderlich, lokal warmgepresst wird.
Der umgebende Rand 14 geringer Dicke der Platte wird zu diesem Zeitpunkt durch Warmpressen ausgebildet.
Anschließend wird ein Klebstoffband 16, beispielsweise vom Typ „hotmelt", auf den Teil der Dichtungsplatte 10 aufgetragen, die diesen umgebenden Rand bildet. Das Klebstoffband 16 wird dann mit einem Schutzteil, wie etwa Silikonpapier, abgedeckt, was erlaubt, die Platten zu ihrer Lagerung und zu ihrem Transport übereinander zu stapeln und sie danach leicht voneinander zu trennen, um sie durch Klebung auf den Blechen von Kraftfahrzeugen zu befestigen.
In einer Ausführungsvariante kann das Klebstoffband 16 durch eine dünne Klebstoffschicht ersetzt werden, die die Oberfläche der Platte 10 ganz oder teilweise bedeckt, die der Schalldämpfungslage 12 abgewandt ist, und beispielsweise durch Siebdruck, Spritzen etc. aufgetragen wird.
Diese dünne Klebstoffschicht wird dann mit einem Blatt Schutzpapier, einer Kunststofffolie etc. bedeckt oder nicht.
Ganz allgemein weist die erfindungsgemäße Platte hervorragende Eigenschaften zur Schalldämpfung auf, insbesondere durch Absorption und Isolation von Schall, ebenso wie zur Wärmedämmung.
Die Schallabsorption erfindungsgemäßer Platten wurde nach einem Standard-Testverfahren in einer Alpha-Kabine gemessen: Eine Platte von 1,2 m² wird auf den Boden der Kabine gelegt und die Nachhallzeit bei Frequenzen zwischen 400 und 10.000 Hz gemessen, d. h. die Zeit, die erforderlich ist, damit die Lautstärke nach Abbruch der Schallerregung um 60 dB abnimmt. Daraus wird der Schallabsorptionskoeffizient abgeleitet.
Bei den erfindungsgemäßen Platten liegt dieser Koeffizient zwischen 2000 und 10.000 Hz bei 80, wenn die Dicke der Lage 12 20 mm beträgt und ihre Dichte 200 g/m², und ist zwischen 1000 und 8000 Hz größer oder gleich 90, wenn die Dicke der Lage 12 32 mm beträgt und ihre Dichte 400 g/m².
Derartige Platten haben außerdem eine gute Temperaturstabilität (von ungefähr 0,28 m²/kW in einem Ausführungsbeispiel).
In allen Fällen können die Schallabsorptions- und Schall- und Wärmeisolationseigenschaften verbessert werden, indem die Dicke der Lage 12 und/oder die Dichte der Fasern dieser Lage erhöht werden.
Selbstverständlich kann die Dichtungs- und Schalldämpfungsplatte, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, eine Lage oder eine dünne Schicht warmverformbaren Werkstoffes in Verbindung mit der Dichtungsplatte 10 auf einer ihrer Seiten umfassen.
Diese warmverformbare Schicht kann Funktionen, wie Trennbarkeit und/oder Verbesserung der Schalldämpfung und/oder der Starrheit und/oder des Schutzes gegen Öle, Säuren etc. haben und/oder auch die einer dekorativen Verkleidung.
In Variante können die beiden Seiten der Dichtungsplatte 10 eine Schalldämpfungslage 12 der genannten Art tragen.

Claims

Dichtungs- und Schalldämpfplatte insbesondere für Kraftfahrzeug, mindestens eine Dichtungsplatte (10) aus warmverformbarem Schaumkunststoff umfassend, auf der eine Schalldämpfungslage (12) befestigt ist, die aus gemischten feinen Kunststofffasern besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalldämpfungslage (12) ein Gemisch aus Fasern unterschiedlicher Feinheit von weniger als 0,5 tex ist, ungefähr 10 bis 30 Gewichtsprozent mit einer Feinheit von weniger als 0,1 tex und beispielsweise ungefähr 0,08–0,09 tex umfassend und ungefähr 25 bis 45 Gewichtsprozent an Fasern mit einer Feinheit von 0,1 bis 0,2 tex.
Platte nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalldämpfungslage (12) Verbundfasern umfasst, bestehend aus Polymeren mit unterschiedlichen Erweichungstemperaturen, wobei eines dieser Polymere eine Erweichungstemperatur hat, die unter den Warmformungstemperaturen liegt, die für die Formung der Platte verwendet werden.
Platte nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalldämpfungslage (12) Verbundfasern umfasst, bestehend aus einem Kern aus einem thermoplastischen Werkstoff, bedeckt mit oder umgeben von einem anderen themoplastischen Werkstoff, der mit dem Werkstoff der Dichtungsplatte (10) identisch oder kompatibel ist.
Platte nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundfasern einen Kern aus Polyester umfassen, und eine Beschichtung oder Umhüllung aus Polypropylen.
Platte nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalldämpfungslage (12) ungefähr 20 bis 40 Gewichtsprozent oben genannter Verbundfasern mit einer Feinheit von ungefähr 0,4–0,5 tex enthält.
Platte nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalldämpfungslage (12) ungefähr 10 bis 20 Gewichtsprozent an Fasern mit einer Feinheit von ungefähr 0,3–0,4 tex enthält.
Platte nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalldämpfungslage (12) im Wesentlichen aus Polyesterfasern besteht.
Platte nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalldämpfungslage (12) umfasst: – ungefähr 20% Polyesterfasern mit einer Feinheit in der Größenordnung von 0,08–0,09 tex, – ungefähr 35% Polyesterfasern mit einer Feinheit in der Größenordnung von 0,15–0,18 tex, – ungefähr 15% Polyesterfasern mit einer Feinheit in der Größenordnung von 0,3–0,4 tex, – ungefähr 30% Verbundfasern mit einer Feinheit in der Größenordnung von 0,4–0,5 tex, einen Kern aus Polyester und eine Beschichtung oder Umhüllung der Fasern aus nicht vernetztem Polypropylen umfassend.
Platte nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalldämpfungslage (12) einige Gewichtsprozent Akrylharz oder Ähnliches enthält.
Platte nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalldämpfungslage (12) aufgrund einer Warmkompression, die bei der Warmverformung der Platte erfolgt, lokal geringere Dicke aufweist.
Platte nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Dichtungsplatte (10) zwischen ungefähr 1 und 5 mm liegt und die der Schalldämpfungslage (12) zwischen ungefähr 8 und 32 mm.
Platte nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der Schalldämpfungslage (12) zwischen ungefähr 100 und 400 g/m² liegt.
Platte nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsplatte (10) ein Band (16) aus Klebstoff trägt oder eine dünne Schicht aus Klebstoff, die mindestens einen Teil ihrer Oberfläche bedeckt.
Platte nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seite der Dichtungsplatte (10) eine dünne Schicht aus thermoplastischem Werkstoff trägt.
Verfahren zur Herstellung einer Dichtungs- und Schalldämpfungsplatte insbesondere für Kraftfahrzeug, die Befestigung auf mindestens einer Dichtungsplatte (10) aus warmverformbarem Schaumkunststoff einer Schalldämpfungslage (12), bestehend aus gemischten feinen Fasern aus einem Kunststoff, der mit dem der Dichtungsplatte identisch oder kompatibel ist, durch Ultraschallschweißen umfasst, wobei die Schalldämpfungslage (12) ein Gemisch aus Fasern unterschiedlicher Feinheiten von weniger als 0,5 tex ist, ungefähr 10 bis 30 Gewichtsprozent an Fasern einer Feinheit von weniger als 0,1 tex und beispielsweise von ungefähr 0,08–0,09 tex umfassend und ungefähr 25 bis 45 Gewichtsprozent an Fasern mit einer Feinheit zwischen 0,1 und 0,2 tex.