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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein geräuschdämmendes Bauteil.
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Hintergrund
der Technik
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Geräuschdämmende Materialien
wurden ehemals auf vielen Gebieten verwendet und wurden typischerweise
häufig
für Wände und
Decken von reflexionsarmen Räumen
genutzt.
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Ein
spezielles Beispiel solcher allgemein verwendeten schalldämmenden
Materialien ist eine Kombination von plattenförmigen, geräuschdämmenden Bauteilen, in dem gewebter
Stoff ein poröses
Material wie Glaswolle umhüllt.
Diese Bauteile sind geeignet anwendbar auf Anwendungen in einem relativ
großen
Maßstab
wie einem reflexionsarmen Raum, sind aber ungeeignet als geräuschdämmende Bauteile
für einen
PKW wie Bauteile in einem Motorraum eines PKW einschließlich der
PKW-Motorabdeckung. Vorraussetzungen für geräuschdämmende Bauteile für einen
PKW sind die Fähigkeit,
in einem begrenzten Raum verwendet zu werden und die Fähigkeit,
eine ausreichende, geräuschdämmende Wirkung
zu entfalten. Die oben beschriebenen, herkömmlichen Materialien jedoch
wiesen eine Menge von Problemen auf; zum Beispiel war es nicht einfach,
sie frei zu gestalten, so dass sie mit dem Raum kompatibel sind,
ihr geräuschdämmendes
Verhalten wurde durch Aufsaugen von Öl oder Wasser verschlechtert,
ein Ansteigen des Gewichtes auf Grund des Aufsaugens von Öl oder Wasser
machte das Erhalten der Form schwierig und so weiter.
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Es
sind außerdem
geräuschdämmende Materialien
bekannt, die einen Schaumkörper
mit isolierten Zellen verwenden, d. h., Zel len, die nicht miteinander
in Verbindung stehen. Die hatten jedoch darin Probleme, dass die
mechanische Festigkeit dürftig war
und dass besonders im Hochfrequenzbereich keine ausreichende geräuschdämmende Wirkung
erzielt wurde.
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Ferner.
verlangt man von geräuschdämmenden
Bauteilen für
PKW, wie jene für
PKW-Motoren und deren Umgebungen, nicht nur, dass sie ein ausgezeichnetes
geräuschdämmendes
Verhalten aufweisen, sondern auch, dass sie leicht im Gewicht sind.
Da sie zusätzlich
in einem eng begrenzten Raum verwendet werden, sollen die geräuschdämmenden
Bauteile selbst kompakt und dünn
sein. Daher sollen geräuschdämmende Bauteile
für PKW ausgezeichnet
im geräuschdämmenden
Leistungsverhalten sein, selbst wenn sie dünn sind, und leicht herstellbar
sein, selbst wenn sie kompakt sind. Jedoch sind keine der herkömmlich bekannten,
geräuschdämmenden
Bauteile in dieser Hinsicht ausreichend.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein geräuschdämmendes
Bauteil bereitzustellen, das nicht nur in einem relativ großen Maßstab, sondern
auch in der Form eines kompakten geräuschdämmenden Bauteils leicht hergestellt
werden kann, das ein ausgezeichnetes geräuschdämmendes Leistungsverhalten
aufweist, selbst wenn es leicht und kompakt ist, und das das Geräusch wirksam
dämmen
kann, besonders im Frequenzbereich von 500 bis 3000 Hz des Außengeräusches,
das im PKW als problematisch gilt.
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Offenbarung
der Erfindung
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Ein
erstes geräuschdämmendes
Bauteil der vorliegenden Erfindung ist ein geräuschdämmendes Bauteil mit einem Körper aus
faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff mit einem prozentualen Hohlraumanteil
von nicht weniger als 50 Vol.-% und einem Harzschaumkörper, in
dem eine Luftschicht zwischen dem Körper aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff und dem Harzschaumkörper angeordnet ist. Da im
ersten geräuschdämmenden
Bauteil der vorliegenden Erfindung mit so einem Aufbau die Luftschicht
den Wellenlängenbereich
des Geräusches,
das vom Körper aus
faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff wirksam gedämmt wurde, zur Niederfrequenz-Seite
verschiebt, kann das Geräusch
in einem Frequenzbereich von 500 bis 3000 Hz wirksam gedämmt werden,
selbst wenn der Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff dünn ist. Demzufolge ist das
erste geräuschdämmende Bauteil
der vorliegenden Erfindung ausgezeichnet im geräuschdämmenden Leistungsverhalten,
selbst wenn es leicht und dünn
ist, wobei das geräuschdämmende Bauteil
der vorliegenden Erfindung zusätzlich press-formbar
ist und damit entweder im großen
oder im kleinen Maßstab
herstellbar ist.
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Des
Weiteren ist ein zweites geräuschdämmendes
Bauteil der vorliegenden Erfindung ein geräuschdämmendes Bauteil mit einem Körper aus
faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff mit einem prozentualen Hohlraumanteil
von nicht weniger als 50 Vol.-% und einem thermoplastischen Harzschaumkörper, in
dem der thermoplastische Harzschaumkörper auf einem Teil des Körpers aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff angeordnet ist. Da das zweite geräuschdämmende Bauteil
der vorliegenden Erfindung mit so einem Aufbau sowohl das Geräusch im
Wellenlängenbereich,
das wirksam durch den Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff gedämmt wird, als auch das Geräusch im
Wellenlängenbereich,
das wirksam durch den thermoplastischen Harzschaumkörper gedämmt wird,
wirksam dämmt,
kann es das Geräusch
in einem Frequenzbereich von 500 bis 3000 Hz wirksam dämmen, selbst wenn
der Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff dünn ist. Demzufolge ist das zweite
geräuschdämmende Bauteil
der vorliegenden Erfindung in seinem geräuschdämmenden Leistungsverhalten
ausgezeichnet, selbst wenn es leicht und dünn ist, wobei das zweite geräuschdämmende Bauteil
der vorliegenden Erfindung zusätzlich press-formbar
sein kann und damit entweder im großen oder im kleinen Maßstab leicht
herstellbar ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft außerdem Anwendungen des ersten
oder zweiten geräuschdämmenden
Bauteils der vorliegenden Erfindung auf geräuschdämmende Bauteile für PKW. Da
die oben genannten ersten und zweiten geräuschdämmenden Bauteile der vorliegenden
Erfindung im geräuschdämmenden
Leistungsverhalten ausgezeichnet sind, selbst wenn sie leicht und
dünn sind,
ist es einfach, sie um einen PKW-Motor oder dergleichen herum einzusetzen,
wobei deren Anwendungen auf die geräuschdämmenden Bauteile für PKW wirkungsvoll sind,
um Außengeräusche im
Frequenzbereich von 500 bis 3000 Hz auszuschließen und eine Gewichtsverringerung
der PKW zu erreichen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 bis 5 Schnittdarstellungen
von verschiedenen Beispielen des jeweiligen geräuschdämmenden Bauteils der vorliegenden
Erfindung;
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6 und 7 schematische
Schnittdarstellungen verschiedener Beispiele von jeweiligen, für die vorliegende
Erfindung verwendeten Formen;
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8 und 9 schematische
Schnittdarstellungen von jeweiligen Formen, um die Herstellungsschritte
in einem Beispiel der Herstellung eines geräuschdämmenden Teils zu zeigen;
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10 eine
Schnittdarstellung eines weiteren Beispiels des geräuschdämmenden
Bauteils der vorliegenden Erfindung;
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11 und 12 Schnittdarstellungen
von noch anderen, jeweiligen Beispielen des geräuschdämmenden Bauteils der vorliegenden
Erfindung;
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13 eine
schematische Darstellung eines weiteren Beispiels von für die vorliegende
Erfindung verwendeten Formen;
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14 und 15 schematische
Schnittdarstellungen von Formen, um die jeweiligen Herstellungsschritte
in einem Beispiel der Herstellung des geräuschdämmenden Bauteils zu zeigen;
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16 und 17 Schnittdarstellungen
von noch anderen, jeweiligen Beispielen des geräuschdämmenden Bauteils der vorliegenden
Erfindung;
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18 bis 20 Schnittdarstellungen
von weiteren Beispielen des jeweiligen Körpers aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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21 eine
schematische Schnittdarstellung noch eines weiteren Beispiels von
für die
vorliegende Erfindung verwendeten Formen;
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22 und 23 schematische
Schnittdarstellungen von Formen, um die jeweiligen Herstellungsschritte
in einem Beispiel der Herstellung des Körpers aus faserverstärktem, thermoplastischem Harzschaumstoff
zu zeigen;
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24 eine
Schnittdarstellung noch eines weiteren Beispiels des Körpers aus
faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff entsprechend der vorliegenden
Erfindung;
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25 eine
grafische Darstellung, um ein Verhältnis zwischen dem prozentualen
Hohlraumanteil und dem Geräuschdämmungs-Koeffizienten
von Körpern
aus Harzschaumstoff zu zeigen;
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26 eine
grafische Darstellung, um ein Verhältnis zwischen der Dicke und
dem Geräuschdämmungs-Koeffizienten
von Körpern
aus Harzschaumstoff zu zeigen;
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27 eine
grafische Darstellung, um ein Verhältnis zwischen der Dicke und
dem Geräuschdämmungs-Koeffizienten
von Luftschichten zwischen dem Körper
aus Harzschaumstoff und dem harzgeformten Körper zu zeigen;
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28 eine
grafische Darstellung, um ein Verhältnis zwischen der Dicke und
dem Geräuschdämmungs-Koeffizienten
von Luftschichten zwischen dem Körper
aus Harzschaumstoff und dem harzgeformten Körper zu zeigen;
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29 eine
grafische Darstellung, um ein Verhältnis zwischen dem Geräuschdämmungs-Koeffizienten
und dem Verhältnis
der Dicke des Körpers aus
Harzschaumstoff und der Dicke der Luftschicht zu zeigen.
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Beste Ausführungsart
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wird ausführlicher erläutert. Als
erstes wird das erste geräuschdämmende Bauteil
der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Das
erste geräuschdämmende Bauteil
der vorliegenden Erfindung weist den Körper aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff mit einem prozentualen Hohlraumanteil von nicht
weniger als 50 Vol.-% und den harzgeformten Körper auf. Zwischen dem Körper aus
faserverstärkten,
thermoplastischen Harzschaumstoff und dem harzgeformten Körper ist
eine Luftschicht angeordnet.
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Jede
der 1 bis 5 zeigt eine Schnittdarstellung
eines Beispiels des ersten geräuschdämmenden
Bauteils der vorliegenden Erfindung, das einen harzgeformten Körper (1)
als einen Kern, einen Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff (2) mit einem prozentualen
Hohlraumanteil von nicht weniger als 50 Vol.-% als einen geräuschdämmenden
Teil (nachfolgend einfach als Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff bezeichnet) und einer zwischen
ihnen angeordneten Luftschicht aufweist.
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Der
als Kern wirkende harzgeformte Körper (1)
wird normalerweise aus einem thermoplastischen Harz in eine für jede Stelle
der Anwendung geeignete Form geformt, wobei das thermoplastische
Harz, das ein Formmaterial ist, jedes sein kann, das von thermoplastischen
Harzen ausgewählt
wird, die normalerweise für
Formpressen, Spritzgießen,
Spritzprägen,
Strangpressen und so weiter verwendet werden. Spezielle Beispiele solcher
Harze umfassen die gewöhnlichen
thermoplastischen Harze wie Polyolefine (zum Beispiel Polyethylen
und Polypropylen), Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer,
Polyvinylchlorid, Polyamid, Polycarbonat, Polyethylenterephthalat,
Polybutylenterephtalat, Polyphenylenether und Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat;
thermoplastische Elastomere deren Gemische und Polymerlegierungen,
die diese thermoplastischen Harze verwenden. Von den aufgelisteten
Harzen wird, abhängig
von der erforderlichen Festigkeit, dem Gewicht und der Wärmebeständigkeit
ein Harz gründlich
ausgewählt.
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Der
harzgeformte Körper
(1) wird durch ein allgemein bekanntes Verfahren wie Formpressen, Spritzgießen oder
Spritzprägen
aus dem Rohmaterial des thermoplastischen Harzes erzeugt. Wenn er zum
Beispiel durch Spritzgießen
gebildet wird, werden ein Gesenk und ein Stempel mit einem in der
gewünschten
Form gearbeiteten Hohlraum verwendet, das thermoplastische Harz
wird im geschmolzenen Zustand in den Hohlraum durch eine Harz-Zuführungsöffnung in
die Hohlraumfläche
entweder des Gesenks oder des Stempels eingeführt, während die beiden Formen unter
einem vorgegebenen Druck geschlossen werden, wobei das Harz abkühlt und
sich verfestigt, während
der Druck beibehalten wird, ein geformtes Produkt wird herausgenommen
wodurch der geformte Körper
einfach hergestellt wird. Der harzgeformte Körper (1) hat vorzugsweise
einen prozentualen Hohlraumanteil von fast 0 Vol.-%, d. h., er hat
im Wesentlichen keinen Hohlraum.
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Dies
ist natürlich
nur ein Beispiel, wobei ein Formungsverfahren abhängig von
der Form zweckmäßig ausgewählt werden
kann oder man kann in einigen Fällen
den harzgeformten Körper
(1) als eine Kombination von getrennt geformten Bauteilen
erhalten, die miteinander verbunden sind.
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Der
Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff (2) als der geräuschdämmende Teil
muss einen pro zentualen Hohlraumanteil von nicht weniger als 50
Vol.-% unter dem Aspekt der Festigkeit, der Eigenschaft des leichten Gewichts
und der geräuschdämmenden
Eigenschaft aufweisen) vorzugsweise 70 bis 95 Vol.-% und besser
85 bis 95 Vol.-%. Wenn der prozentuale Hohlraumanteil nicht kleiner
ist als 50 Vol.-%,
wird das geräuschdämmende Leistungsverhalten
durch den Körper
aus Schaumstoff gesteigert. Diese Tendenz wird noch herausragender,
wenn er nicht kleiner als 70 Vol.-% ist.
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Die
Dicke des Körpers
aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff (2) beträgt vorzugsweise 2 oder mehr
mm im Hauptteil des geräuschdämmenden
Bauteils unter dem Gesichtspunkt der Festigkeit und der geräuschdämmenden Eigenschaft.
Wenn andererseits die Dicke des Körpers aus Harzschaumstoff (2)
zu groß ist,
wird die Größe des geräuschdämmenden
Bauteils zunehmen, wodurch es schwierig wird, es um den PKW-Motor
oder dergleichen herum zu positionieren. Damit beträgt dessen
Dicke vorzugsweise nicht mehr als 30 mm.
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Den
Körper
aus faserverstärkten,
thermoplastischen Harzschaumstoff mit dem oben genannten prozentualen
Hohlraumanteil kann man einfach erhalten, indem man eine faserverstärkte, thermoplastische
Harzplatte, die man durch ein Papierherstellungs-Verfahren (Filterverfahren)
gewonnen hat, einem Dehnungsformen unterzieht. Und zwar ist eine solche
durch das Papierherstellungs-Verfahren erzeugte faserverstärkte, thermoplastische
Harzplatte ein plattenähnlicher
Formungsstoff mit einem prozentualen Hohlraumanteil von weniger
als 30 Vol.-%, vorzugsweise annähernd
0 bis 20 Vol.-%, das zum Beispiel durch Herstellen eines nicht gewebten
Materials (Papierherstellungs-Gewebe)
durch ein Papierherstellungs-Verfahren von einer Fluid-Dispersion (Aufschlämmung) erlangt
wurde, in der Verstärkungsfasern
und thermoplastisches Harzpulver gleichförmig in Wasser gemischt werden,
wobei dann das nicht gewebte Material erhitzt und gepresst wird. Der
Körper
aus faserverstärktem, thermoplastischem Harzschaumstoff
(2) mit einem prozentualen Hohlraumanteil von nicht weniger
als 50 Vol.-%, der gemäß der vorliegenden
Erfindung als geräuschdämmender
Teil verwendet wird, kann einfach durch das Dehnungs-Formungs-Verfahren
erzeugt werden, das entweder die oben genannte faserverstärkte, thermoplastische
Harzplatte erwärmt,
damit sie sich in Richtung der Dicke durch die Rückfederungskraft der Verstärkungsfasern
ausdehnt, bis sie ihren gewünschten prozentualen
Hohlraumanteil erreicht hat und während des Ausdehnens in eine
gewünschte
Form gebracht wird, oder die Platte vorwärmt, damit sie sich in Richtung
ihrer Dicke bis zu einem prozentualen Hohlraumanteil über den
gewünschten
Anteil hinaus ausdehnt, um es danach wieder zu pressen, damit die
Platte während
der Beibehaltung des Vorwärmzustands
auf den gewünschten
prozentualen Hohlraumanteil und in die gewünschte Form komprimiert wird.
Das für
gewöhnlich übernommene
Verfahren ist wegen seiner guten Formbarkeit das letztere Dehnungs-Formungs-Verfahren.
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Im
Fall des Dehnungs-Formungs-Verfahrens verwendet das Verfahren ein
Paar oberer und unterer Formen (4, 5) mit einem
in einer stereoskopischen Form entsprechend einer gewünschten
Form des geräuschdämmenden
Teils gearbeiteten Hohlraum, zum Beispiel gemäß 6 oder 7,
wobei die faserverstärkte,
thermoplastische Harzplatte in einem Fern-Infrarot-Ofen auf eine
Temperatur vorgewärmt wird,
die nicht niedriger als der Schmelzpunkt, aber niedriger als der
Zersetzungspunkt des Matrix-Harzes ist, damit sie sich in Richtung
ihrer Dicke bis zu einem prozentualen Hohlraumanteil von nicht weniger
als 50 Vol.-%, vorzugsweise nicht weniger als 80 Vol.-% ausdehnt,
wobei diese ausgedehnte, faserverstärkte thermoplastische Harzplatte
(6) zwischen das Gesenk und den Stempel im offenen Zustand während der
Aufrechterhaltung des Vorwärmzustands
zugeführt
wird (8) und danach die Formen geschlossen werden, um
die ausgedehnte, faserverstärkte
thermoplastische Harzplat te in die gewünschte Form zu bringen, so
dass der prozentuale Hohlraumanteil der Platte in den gewünschten
prozentualen Hohlraumanteil von nicht weniger als 50 Vol.-% geändert wird
(9), wobei nach dem Abkühlen ein geformtes Produkt
herausgenommen wird, womit man einen Körper aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff (2) als einen geräuschdämmenden Teil erhält.
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Bei
dieser Gelegenheit kann, zum Beispiel durch Einstellen der Höhe des Stoppers
(7), der an der Außenseite
des äußeren Randes
des Stempels angeordnet ist, der Hohlraumabstand am Ende des Schließens der
Form so eingestellt werden, dass der gewünschte prozentuale Hohlraumanteil
von nicht weniger als 50 Vol.-% erreicht wird. Wenn der geräuschdämmende Teil
eine komplexe Form oder eine tief gezogene Form hat, kann die gedehnte,
faserverstärkte,
thermoplastische Harzplatte (6) im Formungsverfahren Falten
bilden oder brechen, wobei es damit effektiv ist, die Platte durch
einen Klemmrahmen oder dergleichen während des Zuführen der Platte
zu halten.
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Die
für das
Erzeugen des Körpers
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff verwendeten Verstärkungsfasern
werden von verschiedenen anorganischen Fasern wie Glasfasern, Kohlefasern
oder Metallfasern (zum Beispiel rostfreie Stahlfasern), organischen
Fasern wie Aramidfasern oder einer beliebigen Kombination der vorhergehenden
oder dergleichen ausgewählt.
Faserdurchmesser, Faserlänge
und Fasergehalt von diesen Fasern werden genau ausgewählt, so
dass man die gewünschte
geräuschdämmende Wirkung
erhält,
bevorzugte Fasern aber haben einen Durchmesser im Bereich von 1
bis 50 μm
(besonders bevorzugt von 3 bis 30 μm), und Längen im Bereich von 3 bis 50
mm (besonders bevorzugt von 5 bis 50 mm). Unter diesen Verstärkungsfasern
werden Glasfasern besonders vorteilhaft verwendet, da sie hohe Geräuschdämmungs-
und Verstärkungswirkungen
bei niedrigen Kosten erzielen können.
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Beispiele
des thermoplastischen Harzes als Matrix-Harz zum Erzeugen des Körpers aus
faserverstärkten,
thermoplastischen Harzschaumstoff umfassen die thermoplastischen
Harze, die gewöhnlich beim
Formpressen, Spritzgießen,
Spritzprägen, Strangpressen
und so weiter verwendet werden, ähnlich
denen, die zuvor als Harze für
den harzgeformten Körper,
thermoplastische Elastomere, deren Modifikationen, deren Mischungen
oder Polymerlegierungen, die diese thermoplastischen Harze verwenden,
als Beispiel dienten.
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Der
Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff (2) als der geräuschdämmende Teil
wird mit dem harzgeformten Körper (1)
als ein Kernelement mit einem Zwischenraum als Luftschicht (3)
zwischen ihnen verbunden. Mit einem Ansteigen der Dicke der Luftschicht
(3) wird der Frequenzbereich des wirksam gedämmten Geräusches zur
Niederfrequenz-Seite verschoben, wie später beschrieben wird, wobei
deren Dicke vorzugsweise nicht weniger als 10 mm beträgt. Wenn
festgelegt ist, dass die Dicke der Luftschicht (3) nicht
weniger als 10 mm beträgt,
wie beschrieben, kann das Geräusch im
Frequenzbereich von 500 bis 3000 Hz wirksam gedämmt werden, selbst wenn die
Dicke des Körpers aus
faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff (2) etwa 2 bis 30 mm
dünn ist.
Wenn andererseits die Dicke der Luftschicht (3) zu groß ist, wird
die Größe des geräuschdämmenden
Bauteils groß sein,
wodurch es schwierig ist, es um den PKW-Motor oder dergleichen herum
anzuordnen. Damit beträgt
die Dicke vorzugsweise nicht mehr als 50 mm.
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Gemäß 10 kann
eine Folienschicht (9) auf wenigstens einem Teil der Oberfläche (8)
des Körpers
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff (2) auf der gegenüberliegenden Seite
zum harzgeformten Körper
(1) angeordnet (oder geklebt) werden. In diesem Fall verhindert
die Folienschicht (9), dass Öl oder Wasser vom ausgedehnten
Körper
(2) aufgeso gen wird, wodurch eine Verschlechterung der
geräuschdämmenden
Eigenschaft verhindert wird und außerdem das geräuschdämmende Verhalten
auf der Niederfrequenz-Seite verbessert wird.
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Das
Material für
die für
solchen Zweck verwendete Folie ist vorzugsweise ein Harz von einer Struktur,
die mit der des Matrix-Harzes des Harzschaumkörpers identisch oder mit ihr ähnlich ist,
wobei das Haftvermögen
des Körpers
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff berücksichtigt wird, es kann aber
ein anderes Material sein, wenn es ein gutes Haftvermögen aufweist
oder eine Schichtfolie davon mit einem anderen Material, das abhängig vom
Zweck der Anwendung genau ausgesucht wird.
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Es
gibt keine spezielle Begrenzung für die Dicke der Folienschicht
(9), solange die Dicke ausreicht, um die oben genannte
Wirkung zu erzielen. Obwohl es vom Material, dem Anwendungsort und
so weiter abhängt,
beträgt
der bevorzugte Bereich der Dicke ungefähr zwischen 20 und 100 μm, da eine
zu dicke Folienschicht die geräuschdämmenden
Eigenschaften verschlechtern würde
(besonders auf der Hochfrequenz-Seite). Wahlweise kann ein Belagmaterial,
ein Druckbogen oder dergleichen für Dekorationszwecke auf die
Oberfläche
des harzgeformten Körpers
(1) geklebt werden.
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Der
oben beschriebene harzgeformte Körper (1)
und der Körpers
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff (2) sind durch Klebstoff oder
durch eine thermische Verbindung einstückig miteinander verbunden,
wobei es bei dieser Gelegenheit sehr wichtig ist, sie mit der Luftschicht
(3) zwischen ihnen zu vereinigen, um die geräuschdämmenden
Eigenschaften zu verbessern.
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Die
Dicke des harzgeformten Körpers
wird hier abhängig
vom jeweiligen Zweck der Anwendung willkürlich ausgewählt. Abhängig vom
Zweck der Anwendung als geräuschdämmendes
Bauteil kann die Dicke durch alle Teile hindurch gleichförmig sein
oder kann sich im Hauptteil von denen in den anderen Teilen unterscheiden.
Zusätzlich
kann ein Belagmaterial, ein Druckbogen oder dergleichen für Dekorationszwecke
auf die Oberfläche
geklebt werden.
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Der
Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff muss nicht in einer gleichförmigen Dicke über dessen
gesamten Bereich ausgebildet sein, aber vom Standpunkt der geräuschdämmenden
Eigenschaft ist, je dicker der Harzschaumkörper ist, die geräuschdämmende Wirkung
umso höher,
wobei damit die Dicke vorzugsweise 1 oder mehr mm wenigstens im
Hauptteil des ausgedehnten Körpers
als ein geräuschdämmendes Bauteil,
besser noch 2 oder mehr mm beträgt.
Des Weiteren beträgt
die Dicke der Luftschicht vorzugsweise 1 oder mehr mm, besser 10
oder mehr mm, um die geräuschdämmenden
Eigenschaften zu verbessern, wobei die Gesamtdicke der Luftschicht
und des Körpers
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harz vorzugsweise 4 oder mehr mm, besser 12 oder mehr
mm im Hauptteil als geräuschdämmendes
Bauteil beträgt.
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Der
prozentuale Hohlraumanteil des Körpers aus
faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff kann durch teilweises Ändern der
Dicke frei eingestellt werden, wobei, abhängig von den Abmessungen des
geräuschdämmenden
Bauteils, dem Montageraum und dem erforderlichen geräuschdämmenden
Leistungsverhalten, die Dicke der faserverstärkten, thermoplastischen Harzplatte
als Rohmaterial und der prozentuale Hohlraumanteil nach dem Formen
des Körpers
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff passend ausgewählt werden kann.
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Es
ist außerdem
möglich,
die geräuschdämmende Eigenschaft
durch das Bilden einer unregelmäßigen Gestaltung
auf der Oberfläche
des Körpers aus
faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff auf der Luftschichtseite, d. h.
auf der Seite des harzgeformten Körpers, oder auf der Fläche auf
der Rückseite
des ausgedehnten Körpers,
d. h. auf der entgegengesetz ten Seite zum harzgeformten Körper oder
auf beiden Flächen,
weiter zu verbessern, wodurch der Oberflächenbereich des Körpers aus
faserverstärkten,
thermoplastischen Harzschaumstoff erhöht wird.
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Der
harzgeformte Körper
(1) und der Körper aus
faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff (2) können miteinander zum Beispiel
in einer Weise vereint werden, dass Rippen (10) in der Form
einer Säule
oder einer Platte in einer Höhe,
die der Dicke der gewünschten
Luftschicht (3) entspricht, mittels eines gleichen oder
eines sich von der Art des Materials für die Körper unterscheidenden Materials, vorbereitend
gefertigt werden, wobei sie an den beiden Enden der Rippen vereint
werden (4). Ein anderes Beispiel kann
in so einer Weise angeordnet werden, dass, wenn der Körper aus
faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff durch das vorangegangene Verfahren
mittels der faserverstärkten,
thermoplastischen Harzplatte erzeugt wurde, Rippen (10)
in der Form einer Säule,
einer Platte oder eines Klotzes in einer Höhe, die der Dicke der gewünschten
Luftschicht (3) entspricht und als Teile des Körpers aus
Harzschaumstoff oder als eine Gestaltung von Aussparung und Vorsprung
entsprechend den Rippen ausgebildet werden, wobei die Spitzenenden
der Rippen (10) oder die Spitzenenden der hervorstehenden
Teile mit der Rückfläche des
harzgeformten Körpers
(1) vereint werden (5). Ein weiteres
Beispiel kann in so einer Weise angeordnet werden, dass beim Formen
des harzgeformten Körpers
(1), Rippen (10) in der Form einer Säule, einer Platte
oder eines Klotzes gleichzeitig in der Höhe, die der Dicke der gewünschten
Luftschicht (3) entspricht, auf der Rückfläche des harzgeformten Körpers ausgebildet
werden, wobei die Spitzenenden der Rippen (10) mit dem
Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff (2) vereint werden (3).
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Die
Luftschicht (3) kann durch die Rippen (10) oder
dergleichen geteilt werden, so dass sie unabhängig voneinander existieren
oder so, dass diese geteilten Räume
der Luftschicht miteinander in Verbindung stehen. Die Gestaltung
der jeweiligen Räume
der Luftschicht kann entsprechend eines jeden Anwendungsortes durch
die Anzahl der Rippen, dem Zwischenraum, den Anordnungen usw. passend
ausgewählt
werden, wobei die Teile entsprechend den Rippen zum Bilden dieser
Räume der
Luftschicht auch so funktionieren, dass sie die Festigkeit des Körpers aus
faserverstärkten,
thermoplastischen Harzschaumstoff erhöhen. Die Luftschicht (3)
muss nicht durch alle Teile hindurch in der gleichen Dicke ausgebildet
sein, kann aber zum Teil in unterschiedlichen Dicken ausgebildet
sein.
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Das
Verbindungsverfahren zwischen dem harzgeformten Körper und
dem Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff kann ein beliebiges Verbindungsverfahren
sein, zum Beispiel ein gewöhnliches
Verfahren, das einen Klebstoff oder ein Klebeband verwendet, ein
Verfahren des thermischen Bindens oder ein Montageverfahren, das
Metall- oder Harzmontagekomponenten verwendet.
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Im
geräuschdämmenden
Bauteil der vorliegenden Erfindung wird die Form des geräuschdämmenden
Bauteils selbst entsprechend den Anwendungsumständen des geräuschdämmenden
Bauteils passend ausgewählt,
wobei es damit keine spezielle Beschränkung darüber gibt, solange es den wesentlichen
Aufbau der oben erörterten,
vorliegenden Erfindung aufweist; der Körper aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff als geräuschdämmender
Teil kann über
die gesamte Fläche
des zu bedeckenden Flächenbereiches
des harzgeformten Körpers
als dem Kernteil angeordnet werden oder nur in den Teilen, von denen
gewünscht
wird, dass sie die geräuschdämmende Eigenschaft
aufweisen.
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Mehrere
harzgeformte Körper
oder Körper aus
faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff können in einem gleichen geräuschdämmenden
Bauteil passend kombiniert werden. Ferner können Durchgangsöffnungen
(11) wie Rundlöcher,
die mit der Luftschicht in Verbindung stehen, im Körper aus
faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff ausgebildet werden, um die Wirkung
der Wärmeabstrahlung
zu erhöhen
(5).
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Als
Nächstes
wird das zweite geräuschdämmende Bauteil
der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Das
zweite geräuschdämmende Bauteil
der vorliegenden Erfindung weist den Körper aus faserverstärkten, thermoplastischen
Harzschaumstoff mit einem prozentualen Hohlraumanteil von nicht
weniger als 50 Vol.-% und den thermoplastischen Harzschaumkörper auf.
Des Weiteren wird der thermoplastische Harzschaumkörper auf
einem Teil des Körpers
aus faserverstärkten,
thermoplastischen Harzschaumstoff angeordnet.
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11 und 12 sind
Schnittdarstellungen, um die jeweiligen Beispiele des zweiten geräuschdämmenden
Bauteils der vorliegenden Erfindung zu zeigen, von denen jedes aus
einem Kern/geräuschdämmenden
Teil, das einen Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff mit dem prozentualen Hohlraumanteil
von nicht weniger als 50 Vol.-% (nachfolgend einfach Körper aus
faserverstärkten,
thermoplastischen Harzschaumstoff genannt) (2) aufweist, und einem
thermoplastischen Harzschaumkörper
oder thermoplastischen Harzschaumkörpern (13) zusammengesetzt
ist, die auf einem Teil oder Teilen des Körpers aus faserverstärkten, thermoplastischen
Harzschaumstoff angeordnet (oder einstückig aufgeschichtet) sind.
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Da
der Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff (2), der im zweiten geräuschdämmenden
Bauteil der vorliegenden Erfindung der Kern/geräuschdämmende Teil wird, ein geräuschdämmendes
Element ist, das an sich auch als bauliches Element dient, muss
es einen prozentualen Hohlraumanteil von nicht weniger als 50 Vol.-% vom
Standpunkt der Festigkeit, der Eigenschaft eines leichten Gewichts
und der geräuschdämmenden Eigenschaft,
vorzugsweise 70 bis 95 Vol.-% und besonders bevorzugt 80 bis 90
Vol.-% aufweisen. Wenn der prozentuale Hohlraumanteil nicht weniger
als 50 Vol.-% beträgt,
wird das geräuschdämmende Leistungsverhalten
durch den Körper
aus Harzschaumstoff erhöht.
Diese Tendenz wird noch herausragender, wenn der prozentuale Anteil
an Hohlraum nicht weniger als 70 Vol.-% beträgt.
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Da
mit einem Ansteigen der Dicke des Körpers aus faserverstärkten, thermoplastischen
Harzschaumstoff (2) der Frequenzbereich des wirksam gedämmten Geräusches zur
Niederfrequenz-Seite verschoben
wird, wie später
beschrieben wird, beträgt
dessen Dicke vorzugsweise nicht weniger als 5 mm. Ein zu dicker
Harzschaumkörper
(2) würde
andererseits die Größe des geräuschdämmenden
Bauteils erhöhen,
so dass es schwierig wird, das geräuschdämmende Bauteil um den PKW-Motor
oder dergleichen herum anzuordnen, wobei damit dessen Dicke vorzugsweise
nicht mehr als 30 mm beträgt.
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Den
Körper
aus faserverstärkten,
thermoplastischen Harzschaumstoff mit dem oben genannten prozentualen
Hohlraumanteil erhält
man einfach, indem man zum Beispiel eine faserverstärkte, thermoplastische
Harzplatte, die man durch ein papierherstellendes Verfahren gewonnen
hat, einem Dehnungsformen unterzieht. Und zwar ist ein solches Papierherstellungs-Verfahren
einer faserverstärkten, thermoplastischen
Harzplatte ein plattenähnlicher Formungsstoff
mit einem prozentualen Hohlraumanteil von weniger als 30 Vol.-%,
vorzugsweise annähernd
0 bis 20 Vol.-%, das man zum Beispiel durch das Herstellen eines
nicht gewebten Materials (platten-herstellendes Gewebe) durch ein
Papierherstellungs-Verfahren von einer Fluid-Dispersion (Aufschlämmung) erhält, in der
Verstärkungsfasern
und thermoplastisches Harzpulver gleichförmig in Wasser vermischt wer den,
wobei dann das nicht gewebte Material erhitzt und gepresst wird.
Der Körper
aus faserverstärkten,
thermoplastischen Harzschaumstoff (2) mit einem prozentualen
Hohlraumanteil von nicht weniger als 50 Vol.-%, der als ein Kern/geräuschdämmender
Teil entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann
einfach durch ein Dehnungs-Formungs-Verfahren erzeugt werden, das entweder
die oben genannte faserverstärkte,
thermoplastische Harzplatte erwärmt,
damit sie sich in Richtung der Dicke durch die Rückfederungskraft der Verstärkungsfasern
ausdehnt, bis sie ihren gewünschten prozentualen
Hohlraumanteil erreicht hat und beim Ausdehnen in eine gewünschte Form
gebracht wird, oder die Platte vorwärmt, damit sie sich in Richtung ihrer
Dicke bis zu einem prozentualen Hohlraumanteil über den gewünschten Anteil hinaus ausdehnt, um
sie danach wieder zu pressen, damit die Platte während der Beibehaltung des
Vorwärmzustands
auf den gewünschten
prozentualen Hohlraumanteil und in die gewünschte Form komprimiert wird.
Das für
gewöhnlich übernommene
Verfahren ist wegen seiner guten Formbarkeit das letztere Dehnungs-Formungs-Verfahren.
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Die
Dicke eines solchen Körpers
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff kann entsprechend dem Verwendungszweck
willkürlich
bestimmt werden. Je dicker die Dicke, umso höher ist die geräuschdämmende Wirkung.
Speziell wird die Dicke hinsichtlich der geräuschdämmenden Wirkung und der Festigkeit
als ein geräuschdämmendes
Bauteil passend ausgewählt.
Das geräuschdämmende Bauteil
muss nicht durch alle seine Teile in der gleichen Dicke ausgebildet
sein, kann aber teilweise in unterschiedlichen Dicken ausgebildet
sein. Die Dicke des Hauptteils kann sich von der der anderen Teile
unterscheiden. Der Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff kann teilweise unterschiedliche
prozentuale Hohlraumanteile haben, solange sie nicht weniger als
50 Vol.-% betragen.
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Die
prozentualen Hohlraumanteile werden in Hinsicht ihrer gewünschten
geräuschdämmenden Wirkung
und der Festigkeit passend ausgewählt.
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Im
Fall des Dehnungs-Formungs-Verfahrens verwendet das Verfahren ein
Gesenk und einen Stempel (4, 5) mit einem in einer
stereoskopischen Form zu einer gewünschten Form des Kerns/geräuschdämmenden
Teils gearbeiteten Hohlraum, wie er zum Beispiel in 13 gezeigt
wird, wobei die faserverstärkte,
thermoplastische Harzplatte in einem Fern-Infrarot-Ofen auf eine
Temperatur vorgewärmt wird,
die nicht niedriger als der Schmelzpunkt, aber niedriger als der
Zersetzungspunkt des Matrix-Harzes ist, damit sie sich in Richtung
ihrer Dicke bis zu einem prozentualen Hohlraumanteil von nicht weniger
als 50 Vol.-%, vorzugsweise nicht weniger als 80 Vol.-% ausdehnt,
wobei diese ausgedehnte, faserverstärkte thermoplastische Harzplatte
(6) zwischen das Gesenk und den Stempel in einem offenen
Zustand während
der Aufrechterhaltung des Vorwärmzustands
zugeführt
wird (14) und danach die Formen geschlossen
werden, um die ausgedehnte, faserverstärkte thermoplastische Harzplatte
in die gewünschte
Form zu bringen, so dass der prozentuale Hohlraumanteil der Platte
in den gewünschten prozentualen
Hohlraumanteil von nicht weniger als 50 Vol.-% geändert wird
(15), wobei nach dem Abkühlen ein geformtes Produkt
herausgenommen wird, womit man einen Körper aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff (2) als den Kern/geräuschdämmenden Teil erhält.
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Die
für das
Erzeugen des Körpers
aus faserverstärkten,
thermoplastischem Harzschaumstoff verwendeten Verstärkungsfasern
werden aus verschiedenen anorganischen Fasern wie Glasfasern, Kohlefasern
oder Metallfasern (zum Beispiel rostfreie Stahlfasern), organischen
Fasern wie Aramidfasern oder einer Kombination der vorhergehenden
oder dergleichen ausgewählt.
Faserdurchmesser, Faserlänge
und Fasergehalt von diesen Fasern werden genau ausgewählt, so
dass man eine gewünschte
geräuschdämmende Wirkung
erhält,
vorzugsweise aber haben die Fasern Durchmesser im Bereich von 1
bis 50 μm
(besonders bevorzugt von 3 bis 30 μm), und Längen im Bereich von 3 bis 50
mm (besonders bevorzugt von 5 bis 50 mm). Unter diesen Verstärkungsfasern
werden Glasfasern besonders vorteilhaft verwendet, da sie eine hohe
Geräuschdämmungs-
und Verstärkungswirkung
bei niedrigen Kosten erreichen können.
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Das
Matrix-Harz zum Erzeugen des Körpers aus
faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff kann irgendeins der thermoplastischen Harze
sein, die normalerweise für
Formpressen, Spritzgießen,
Spritzprägen,
Strangpressen und so weiter verwendet werden. Spezielle Beispiele
solcher Harze umfassen die gewöhnlichen
thermoplastischen Harze wie Polyolefine (zum Beispiel Polyethylen
und Polypropylen), Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer,
Polyvinylchlorid, Polyamid, Polycarbonat, Polyethylenterephthalat,
Polybutylenterephtalat, Polyphenylenether und Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat;
thermoplastische Elastomere, deren Modifikationen, deren Gemische
und Polymerlegierungen, die diese thermoplastischen Harze nutzen.
Die Harze können
wahlweise verschiedene, normal angesetzte Formulierungszutaten wie
einen Stabilisator, ein Farbstoff oder ein Füllstoff aufweisen.
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Der
so angeordnete Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff (2) kann so wie er ist
als ein Kern/geräuschdämmender Teil
verwendet werden oder eine Folienschicht (9) kann gemäß 16 auf
wenigstens einem Teil der Oberfläche
des Körpers
aus Harzschaumstoff angeordnet (oder geklebt) werden, um das Aufsaugen
von Öl
oder Wasser zu verhindern, so dass die Verschlechterung der geräuschdämmenden
Eigenschaft verhindert und auch die Festigkeit verbessert wird.
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Das
Material der für
solchen Zweck verwendeten Folie ist vorzugsweise ein Harz von einer Struktur,
die mit der des Matrix-Harzes des Körpers aus Harzschaumstoff identisch
oder mit ihr ähnlich ist,
wobei das Haftvermögen
des Körpers
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff berücksichtigt wird, es kann aber
ein anderes Material sein, wenn es ein gutes Haftvermögen aufweist, oder
ein Schichterzeugnis davon mit einem anderen Material, das abhängig vom
Zweck der Anwendung gründlich
ausgesucht wird.
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Es
gibt keine spezielle Begrenzung für die Dicke der Folienschicht
(9), solange die Dicke ausreichend ist, um die oben genannte
Wirkung zu erzielen. Obwohl es vom Material, dem Anwendungsort und
so weiter abhängt,
beträgt
der bevorzugte Bereich der Dicke ungefähr zwischen 20 und 100 μm, da eine
zu dicke Folienschicht die geräuschdämmenden
Eigenschaften verschlechtern würde
(besonders auf der Hochfrequenz-Seite).
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Der
thermoplastische Harzschaumkörper (13),
der einstückig
auf einem Teil eines solchen Körpers
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff (2) aufgeschichtet ist
und der zweite geräuschdämmende Teil
wird, ist einer der Schaumkörper
der gewöhnlich
verwendeten thermoplastischen Harze, zum Beispiel Schaumkörper aus
Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyurethan und so weiter, unter
denen ein geeigneter Schaumkörper
entsprechend der erforderlichen geräuschdämmenden Eigenschaft ausgewählt wird.
Bevorzugte Schaumkörper
sind jene aus Harzen von derselben Art oder von einer ähnlichen
Struktur wie das Matrix-Harz des Körpers aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff, um in Hinsicht auf Haftvermögen und Formung der Kern/geräuschdämmende Teil
zu werden.
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Der
thermoplastische Harzschaumkörper wird
gewöhnlich
hergestellt, indem man ein thermoplastisches Harz, das ein Schäumungsmittel
aufweist, einem Aufschäumen
unterzieht. Wenn der verwendete Schaumkörper Zellen aufweist, die isoliert sind
o der nicht miteinander in Verbindung stehen, wird die geräuschdämmende Eigenschaft,
besonders im Niederfrequenz-Bereich, erhöht. Gewöhnliche Herstellungsverfahren
des Schaumkörpers
umfassen das Schaumbildungsverfahren mit Luft, das Schaumbildungsverfahren
unter Druck, das Extrusions-Schaumbildungsverfahren und das Bläschen-Schaumbildungsverfahren.
Die durch das Bläschen-Schaumbildungsverfahren
unter den vorangegangenen Verfahren erzeugten thermoplastischen Harzschaumkörper sind
in Hinsicht auf die Einfachheit des Formens, den Freiheitsgraden
der Form, der Steuerbarkeit des Schaumbildungsverhältnisses
und so weiter bevorzugt anwendbar.
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Das
Schaumbildungsverhältnis
wird entsprechend der erforderlichen geräuschdämmenden Eigenschaft passend
ausgewählt,
wobei sich ein bevorzugtes Schaumbildungsverhältnis im Bereich des annähernd 10
bis 50-fachen befindet. Allgemein gesagt sind geschäumte Körper mit
einem hohen Schaumbildungsverhältnis
leicht im Gewicht und ausgezeichnet in der geräuschdämmenden Wirkung. Wenn die Dicke
des Harzschaumkörpers
(13) zunimmt, wird das geräuschdämmende Leistungsverhalten weiter
erhöht.
Damit beträgt
die Dicke vorzugsweise nicht weniger als 10 mm. Da andererseits ein
zu dicker thermoplastischer Harzschaumkörper (13) die Größe des geräuschdämmenden
Bauteils erhöhen
würde,
wodurch es schwierig wird, das Bauteil um einen PKW-Motor oder dergleichen
herum zu platzieren, beträgt
die Dicke vorzugsweise nicht mehr als 50 mm.
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Im
zweiten geräuschdämmenden
Bauteil der vorliegenden Erfindung wird die Gestaltung des geräuschdämmenden
Bauteils selbst entsprechend dem Anwendungsumstand des geräuschdämmenden
Bauteils passend ausgewählt,
wobei keine spezielle Begrenzung auferlegt wird, solange es den
wesentlichen Aufbau der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben,
anerkennt. Abhängig
von den Arbeitsbedingungen des geräuschdämmenden Bauteils kann der thermoplastische
Harzschaumkörper (13)
auf ei nem Teil des Körpers
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff (2) als den Kern/geräuschdämmenden
Teil konzentriert sein oder teilweise auf einem oder zwei oder mehreren Teilen
davon getrennt sein. Jeder von diesen ist in Form und Größe passend
für die
Verwendung als geräuschdämmendes
Bauteil ausgelegt, so dass die maximale geräuschdämmende Wirkung in der im Verhältnis zu
den anderen Bauteilen verfügbaren Form
erreicht wird.
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Auf
alle Fälle
ist das zweite geräuschdämmende Bauteil
der vorliegenden Erfindung in so einer Weise angeordnet, dass der
thermoplastische Harzschaumkörper
(13) auf einem Teil oder Teilen des Körpers aus faserverstärktem, thermoplastischem Harzschaumstoff
(2) angeordnet ist, wodurch sowohl das Geräusch im
Wellenlängenbereich,
das durch den Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff wirksam gedämmt wird, als auch das Geräusch im
Wellenlängenbereich,
das durch den thermoplastischen Harzschaumkörper wirksam gedämmt wird,
wirksam gedämmt
wird. Da so ein thermoplastischer Harzschaumkörper (13) in seinen geräuschdämmenden
Eigenschaften des Geräusches
im Niederfrequenz-Bereich ausgezeichnet ist, kann das Geräusch im
Frequenzbereich von 500 bis 3000 Hz wirksam gedämmt werden, selbst wenn die Dicke
des Körpers
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff (2) etwa 5 bis 30 mm dünn ist.
Um diese Wirkung mit einem hohen Nutzeffekt zu erreichen, wird der
thermoplastische Harzschaumkörper
(13) vorzugsweise im Bereich von 30 bis 70% einer Oberfläche des
Körpers
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff (2) angeordnet.
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Es
können
eine Vielzahl von thermoplastischen Harzschaumkörpern derselben Art oder von unterschiedlichen
Arten in Verbindung in einem gleichen geräuschdämmenden Bauteil richtig angeordnet
werden. Ferner kann die Oberfläche
des thermoplastischen Harzschaumkörpers feine Beulen aufweisen,
um die ge räuschdämmende Wirkung
weiter zu erhöhen,
wobei der thermoplastische Harzschaumkörper mit Durchgangsöffnungen
(14), wie Rundlöchern
versehen sein kann, die mit der Verbindungsfläche des Körpers aus faserverstärkten, thermoplastischen
Harzschaumstoff in Verbindung stehen, um eine Wärmeabstrahlung oder dergleichen des
Kerns/geräuschdämmenden
Teils (12) zu erreichen.
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Ferner
kann gemäß 17 die
Luftschicht (3) zwischen dem Körper aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff (2) und dem thermoplastischen Harzschaumkörper (13)
angeordnet werden, wodurch ebenfalls eine geräuschdämmende Wirkung durch die Luftschicht
erreicht wird, wie zuvor erörtert
wurde.
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Das
geräuschdämmende Bauteil
der vorliegenden Erfindung wird in einer solchen Anordnung aufgebaut,
dass der thermoplastische Harzschaumkörper einstückig auf einem Teil oder Teilen
des Körpers
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff geschichtet ist, wobei dessen
Herstellungsverfahren beliebig ist. Zum Beispiel werden der Körper aus
faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff und der thermoplastische Harzschaumkörper, die
in die jeweiligen Formen gebracht wurden, durch Klebstoff oder ein
doppelseitiges Klebeband zusammengefügt, so dass sie die gewünschte Form
haben, oder der vorbereitend geformte thermoplastische Harzschaumkörper kann
mit dem Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff thermisch verbunden werden, wobei
er gleichzeitig mit dem Formen des Körpers aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff das Kernteil in eingearbeiteter Form wird.
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Das
letztere Verfahren ist in der Praxis vorteilhaft, weil der Schritt
des Klebens als ein unabhängiger
Schritt weggelassen wird und der thermoplastische Harzschaumkörper gleichzeitig
mit dem Formen des Körpers
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff einstückig verbunden wird. Wenn zum
Beispiel das Matrix-Harz der faserverstärkten, thermoplastischen Harzplatte
ein Polypropylen-Harz ist und der thermoplastische Harzschaumkörper ist
ein Schaumkörper
aus Polypropylen-Granulat, kann ein äußerst hervorragendes Haftvermögen erreicht
werden.
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Dieses
Verfahren wird allgemein im Wesentlichen in der gleichen Weise ausgeführt wie
im Fall der Herstellung des vorangegangenen Körpers aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff, außer
dass die verwendeten Formen Gesenk und Stempel mit einem ausgesparten
Teil sind, die den thermoplastischen Harzschaumkörper an einer vorgegebenen
Stelle in entweder einer oder in beiden Hohlraumflächen aufnehmen
können,
wobei der thermoplastische Harzschaumkörper vorbereitend in den ausgesparten
Teil eingesetzt wird.
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Dieses
Herstellungsbeispiel wird spezieller erläutert.
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Die
in diesem Verfahren verwendeten Formen weisen zwei Formen, ein Gesenk
(5) und einen Stempel (4) auf, wie in 13 veranschaulicht
ist, wobei wenigstens eine dieser Formen in Richtungen zum Öffnen und
Schließen
der Formen bewegbar ist, um das Öffnen
und Schließen
der Formen zu bewirken.
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Die
Formen sind so ausgelegt, dass sie mit der Form des gewünschten
Kerns/geräuschdämmenden
Teils übereinstimmen,
wobei entweder eine oder beide Hohlraumflächen von Gesenk und Stempel
mit einem ausgesparten Teil (15) versehen sind, um den
thermoplastischen Harzschaumkörper
aufzunehmen. In Übereinstimmung
mit der Form, der Anzahl und der Größe des thermoplastischen Harzschaumkörpers werden
ein oder zwei oder mehr ausgesparte Teile angeordnet. Ein Öffnungsteil
der Hohlraumfläche
von jedem ausgesparten Teil ist gleich oder wenig größer als
die Klebefläche
des thermoplastischen Harzschaumkörpers mit dem Kern/geräuschdämmenden
Teil, wobei der im ausgesparten Teil eingesetzte thermoplastische
Harzschaumkörper vorzugsweise
im ausgesparten Teil fest eingepasst oder fixiert wird.
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Im
ersten Schritt dieses Verfahrens wird eine faserverstärkte, thermoplastische
Harzplatte in einem Fern-Infrarot-Ofen oder dergleichen vorgewärmt, um
sich auf einen prozentualen Hohlraumanteil von nicht weniger als
50 Vol.-% auszudehnen, wobei die ausgedehnte, faserverstärkte, thermoplastische
Harzplatte (6), die so gedehnt wurde, zwischen das Gesenk
und den Stempel in einem offenen Zustand zugeführt wird, während der Vorwärm-Zustand aufrechterhalten
wird, und der vorbereitend in eine gewünschten Form gebrachte, thermoplastische Harzschaumkörper (13)
ebenfalls in den ausgesparten Teil (15) der Form zugeführt wird
(14).
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Es
kann jeder von beiden zuerst zugeführt werden, vorzugsweise wird
aber der thermoplastische Harzschaumkörper angesichts des Aufrechterhaltens
des Vorwärm-Zustands
der ausgedehnten, faserverstärkten,
thermoplastischen Harzplatte zuerst zugeführt.
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Bei
dieser Gelegenheit wird die faserverstärkte, thermoplastische Harzplatte
vorzugsweise gefertigt, um sich auf einen prozentualen Hohlraumanteil
von nicht weniger als 80 Vol.% auszudehnen. Des Weiteren ist, um
die Klebekraft zu erhöhen,
der thermoplastische Harzschaumkörper
vorzugsweise so geformt, dass dessen obere Stirnfläche, die
die Klebefläche
mit dem Körper
aus Harzschaumstoff wird, gleich oder ein wenig höher als
die Hohlraumfläche
ist, wenn der Schaumkörper
in den ausgesparten Teil eingesetzt wird.
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Im
zweiten Schritt werden, nach der Zuführung der ausgedehnten, faserverstärkten, thermoplastischen
Harzplatte und des thermoplastischen Harzschaumkörpers im vorangegangenen Schritt, die
Formen auf einen vorgegebenen Hohlraumabstand geschlossen, schnell
genug, um die Platte nicht abzukühlen,
wodurch der Körper
aus Harzschaumstoff mit dem thermoplastischen Harzschaumkörper zur
gleichen Zeit in eine vereinte Form thermisch verbunden wird, in
der der durch das Papier-Herstellungsverfahren
erzeugte Körper
aus faserverstärkten,
thermoplastischen Harzschaumstoff geformt wird.
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Bei
dieser Gelegenheit kann, zum Beispiel durch Einstellen der Höhe des außerhalb
des äußeren Randes
des Stempels angeordneten Stoppers (7), der Hohlraumabstand
am Ende der Formschließung
so eingestellt werden, dass der gewünschte prozentuale Hohlraumanteil
von nicht weniger als 50 Vol.-% erreicht wird. Wenn die ausgedehnte,
faserverstärkte,
thermoplastische Harzplatte (6) eine komplexe oder tief
gezogene Form hat, kann sie im Formungsverfahren Falten bilden oder
brechen. Somit ist es nützlich,
die Platte während
des Zuführens
der Platte durch einen Klemmrahmen oder dergleichen zu halten.
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Wenn
die Matrix-Harze des thermoplastischen Harzschaumkörpers und
des Körpers
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff Harze von der selben Art oder
von gleicher Struktur sind oder Harze sind, die ein gutes Haftvermögen durch
thermisches Binden aufweisen, können
sie durch die Wärme
der vorgewärmten,
ausgedehnten, faserverstärkten,
thermoplastischen Harzplatte leicht miteinander thermisch verbunden
werden. Wenn sie jedoch schwache thermische Bindungseigenschaften
aufweisen, zum Beispiel wenn es unterschiedliche Harze sind oder
wenn sich der thermoplastische Harzschaumkörper vom Harz der äußersten
Schicht einer zuvor mit der Fläche
der ausgedehnten, faserverstärkten,
thermoplastischen Harzplatte vorbereitend verbundenen Folie unterscheidet,
ist eine Vorbehandlung notwendig, wie zum Beispiel die Vorbehandlung
des Zuführens
eines Schmelzklebers auf deren Klebeflächen.
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Das
oben genannte Verfahren kann leicht das geräuschdämmende Bauteil herstellen,
in dem der thermoplastische Harzschaumkörper einstückig an einer gewünschten
Stelle auf dem Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff mit einem prozentualen Hohlraumanteil
von nicht weniger als 50 Vol.-% verbunden ist.
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Das
Vorangegangene erläuterte
die bevorzugten Ausführungsbeispiele
der ersten und zweiten geräuschdämmenden
Bauteile der vorliegenden Erfindung, es wird jedoch angemerkt, dass
das geräuschdämmende Bauteil
der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben genannten Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist.
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Ein
anderes Ausführungsbeispiel
kann zum Beispiel so angeordnet sein, dass der prozentuale Hohlraumanteil
des Körpers
aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff im geräuschdämmenden
Bauteil nicht weniger als 85 Vol.-% beträgt, wobei das geräuschdämmende Bauteil
ferner einen Stützabschnitt
aufweist, der einen zweiten Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff mit einem prozentualen Hohlraumanteil von
weniger als 50 Vol.-% umfasst. Dieses Ausführungsbeispiel wird im Folgenden
erläutert.
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18 und 19 sind
Schnittdarstellungen, um Beispiele des Körpers aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff nach diesem Ausführungsbeispiel
zu zeigen. Der Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff (2) in diesen Beispielen
weist aus einem faserverstärkten,
thermoplastischen Harz hergestellte Teile auf, die Teile (21)
mit einem prozentualen Hohlraumanteil von nicht mehr als 50 Vol.-%
und Teile (22) mit einem prozentualen Hohlraumanteil von
nicht weniger als 85 Vol.-% aufweisen und einstückig gestaltet sind. Der Teil
(21) mit dem prozentualen Hohlraumanteil von nicht mehr
als 50 Vol.-% (nachfolgend als Stützteil (Kernelement) bezeichnet)
funktioniert hauptsächlich,
um die Steifheit als geräuschdämmendes
Bauteil aufrecht zu erhalten, wobei der Teil (22) mit einem
prozentualen Hohlraumanteil von nicht weniger als 85 Vol.-% (nachfolgend
als geräuschdämmender
Teil bezeichnet) hauptsächlich funktioniert,
um das geräuschdämmende Leistungsverhalten
zu erreichen.
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18 und 19 zeigen
die Beispiele, in denen der Stützabschnitt
(21) und der geräuschdämmende Abschnitt
(22) in kontinuierlicher Weise und in nicht klebender Weise
verbunden sind, während
sich die prozentualen Hohlraumanteile kontinuierlich ändern. Die
Verbindungsteile (23) haben ein Zwischenfunktion zwischen
dem Stützteil
und dem geräuschdämmenden
Teil, wobei sie sich ihrer Funktion als geräuschdämmender Teil mit einem Ansteigen
des prozentualen Hohlraumanteils nähern, während sie sich der Funktion
als Stützteil
mit einem Absinken des prozentualen Hohlraumanteils nähern. Es
ist auch unnötig
zu erwähnen,
dass gemäß 20 mehrere Stützteile
(21) oder geräuschdämmende Teilen
(22) im selben Körper
aus Harzschaumstoff (2) angeordnet sein können, wobei
die geräuschdämmenden Teile
und die Stützteile
angrenzend an einander angeordnet sein können. Ferner können die
prozentualen Hohlraumanteile dieser mehrfachen Stützteile und
geräuschdämmenden
Teile teilweise innerhalb der oben genannten Bereiche abweichen.
Zusätzlich kann
ein geräuschdämmendes
Bauteil einen unabhängig
existierenden, dazwischen liegenden Hohlraumabschnitt (23)
mit einem dazwischen liegenden prozentualen Hohlraumanteil über 50 Vol.-%
und unter 85 Vol.-%, zum Beispiel vom Punkt der Montage des Bauteils
aus gesehen, aufweisen.
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Auch
wenn jeder Aufbau übernommen
wird, wird so ein Körper
aus Harzschaumstoff (2) am Bevorzugtesten einstückig aus
einem gleichen Material, einschließlich des Stützteils,
des geräuschdämmenden
Teils und anderer Teile aufgebaut, ohne diese Teile in Hinsicht
auf die Herstellung und die Festigkeit zu verkleben.
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Im
Körper
aus faserverstärkten,
thermoplastischen Harzschaumstoff (2) entsprechend der
vorliegenden Erfindung kann der Stützteil (21) in einigen Fällen abhängig von
dessen prozentualen Hohlraumanteil eine geräuschdämmende Wirkung aufweisen, es
sollte aber hauptsächlich
die Form des geräuschdämmen den
Bauteils erhalten und kann ein Montageteil für ein anderes Produkt oder
Teil sein. Dementsprechend braucht, um dessen Biegen oder Reißen zu vermeiden,
der prozentuale Hohlraumanteil nicht größer als 50 Vol.-% sein, um
so die Biege- und Dehnfestigkeit zu errichten. Es gibt keine spezielle
Begrenzung zum unteren Grenzwert, der 0% betragen kann. Der untere
Grenzwert befindet sich jedoch bevorzugt im Bereich von 20 bis 50
Vol.-%.
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Da
der geräuschdämmende Teil
(22) die geräuschdämmende Wirkung
durch die Schwingungen der Fasern erhält, während die Verbindungspunkte zwischen
den Verstärkungsfasern
im Material verringert werden und die Verspannung der Fasern schwächer wird,
beträgt
der prozentuale Hohlraumanteil vorzugsweise nicht weniger als 85
Vol.-%. Wenn der prozentuale Hohlraumanteil jedoch zu hoch wäre, würde die
Verspannungskraft auf die Fasern null oder zu schwach werden, was
die Festigkeit zu sehr schwächen
und das Erhalten der Form erschweren würde. Damit wird der obere Grenzwert
abhängig
von den Arbeitsbedingungen als geräuschdämmendes Bauteil, den Eigenschaften
des faserverstärkten, thermoplastischen
Harzes als Rohmaterial und so weiter genau bestimmt, und beträgt im Allgemeinen 95
Vol.-%.
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Der
Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff (2) dieses Ausführungsbeispiels
kann durch verschiedene Verfahren hergestellt werden, wobei es einfach
durch das Dehnungs-Formungs-Verfahren der faserverstärkten, thermoplastischen
Harzplatte erzeugt werden kann, die man durch das Papierherstellungs-Verfahren
erhält,
wie zuvor beschrieben wurde. Das Verfahren ermöglicht es, dass der Körper aus
Harzschaumstoff mit Teilen von unterschiedlichen prozentualen Hohlraumanteilen
in einem Schritt aus einem einzigen Rohmaterial und als ein einstückiges Erzeugnis
ohne das Kleben eines Teils an ein anderes Material erzeugt wird.
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Das
Dehnungs-Formungs-Verfahren der faserverstärkten, thermoplastischen Harzplatte
ist ein Verfahren zum Vorwärmen
der faserverstärkten, thermoplastischen
Harzplatte als Rohmaterial auf über
den Schmelzpunkt des thermoplastischen Harzes als Matrix-Material,
um sie in einer Richtung der Dicke auszudehnen und danach zu komprimieren,
so dass sie in die gewünschte
Form gebracht wird. Der Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff (2) dieses Ausführungsbeispiels kann
durch Verwendung eines solchen Dehnungs-Formungs-Verfahrens hergestellt werden, um die
Kompressionsraten der durch das Vorwärmen ausgedehnten, faserverstärkten, thermoplastischen Harzplatte
teilweise zu ändern,
wodurch sie so geformt wird, dass sie gleichzeitig sowohl den geräuschdämmenden
Teil mit einem hohen prozentualen Hohlraumanteil (bei niedriger
Kompressionsrate) als auch den Stützteil mit dem niedrigen prozentualen
Hohlraumanteil (bei hoher Kompressionsrate) aufweist.
-
Daher
muss die faserverstärkte,
thermoplastische Harzplatte, die das Rohmaterial ist, vorgewärmt werden,
um sich auszudehnen, bevor der prozentuale Hohlraumanteil über den
prozentualen Hohlraumanteil hinausgeht, der zu dem geräuschdämmenden
Teil im Körper
aus Harzschaumstoff als Erzeugnis gehört, das heißt, bevor der prozentuale Hohlraumanteil
nicht geringer als 85 Vol.-% wird. Dieser prozentuale Hohlraumanteil
kann hauptsächlich durch
das Einstellen der Füllrate
(Inhalt) der Verstärkungsfasern
beim Erzeugen der faserverstärkten, thermoplastischen
Harzplatte, der Faserlängen,
der Faserdurchmesser, der Biegefestigkeit der Fasern selbst, der
Ausrichtung der Fasern und so weiter erlangt werden.
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In
dem Fall, in dem zum Beispiel das Matrix-Harz Polypropylen ist,
sind die Verstärkungsfasern
Glasfasern und der Gehalt der Glasfasern beträgt annähernd 55 bis 65 Gew.-%, wobei
der prozentuale Hohlraumanteil, den man durch die Ausdehnung beim Vorwärmen erhält, auf über 85 Vol.-% durch
das Einstellen der Teilungsrate und der Faserausrichtung der Glasfasern
in die Richtung der Dicke der Platte angehoben werden kann.
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Durch
einfaches Erhöhen
des Gehalts an Glasfasern kann die Ausdehnungsrate beim Vorwärmen angehoben
werden, so dass der prozentuale Hohlraumanteil ansteigt, das Matrix-Harz
in diesem Fall aber geringer ist, so dass die Verbindungspunkte des
Harzes zwischen den Fasern zu sehr abnehmen, wodurch die Festigkeit
beträchtlich
gesenkt wird, besonders die Biegefestigkeit am Stützteil,
bei dem der prozentuale Hohlraumanteil nicht mehr als 50 Vol.-% beträgt und es
damit schwierig ist, die Form als ein geräuschdämmendes Bauteil aufrecht zu
erhalten.
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Daher
soll, um die geräuschdämmende Wirkung
und die Festigkeit als geräuschdämmendes Bauteil
zu gewährleisten,
der Inhalt der Glasfasern nicht mehr als 80 Gew.-%, vorzugsweise
nicht mehr als 65 Gew.-% betragen, wodurch die beiden Anforderungen,
die Ausdehnungseigenschaft beim Vorwärmen der faserverstärkten, thermoplastischen Harzplatte
und die Festigkeit im Stützteil
mit einem prozentualen Hohlraumanteil von nicht mehr als 50 Vol.-%
als ein geräuschdämmendes
Bauteil, erfüllt werden.
-
Als
Nächstes
wird ein Beispiel für
die Herstellung des Körpers
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff (2) dieses Ausführungsbeispiels
durch ein solches Ausdehnungs-Formen
beschrieben.
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Zum
Herstellen des Körpers
aus Harzschaumstoff gemäß 18 wird
zum Beispiel ein Paar Formen, ein Gesenk (5) und ein Stempel
(4), wie in 21 veranschaulicht wird, verwendet,
wobei das Gesenk (5) so angeordnet ist, dass es vertikal bewegbar
ist, um das Schließen
und Öffnen
der Form zu bewirken und diese Formen in einer stereoskopischen
Form entsprechend der Form des Erzeugnisses gefertigt sind.
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Solche
oberen und unteren Formen werden in einem offenen Zustand gehalten,
die faserverstärkte,
thermoplastische Harzplatte (6) wird auf eine Temperatur,
die höher
ist als der Schmelzpunkt und niedriger als der Zersetzungspunkt
des thermoplastischen Harzes als Matrix-Harz im Fern-Infrarot-Ofen vorgewärmt, so
dass sie sich durch die Rückfederungskraft
der Verstärkungsfasern
auf einen prozentualen Hohlraumanteil von nicht weniger als 85 Vol.-%
ausdehnt und die faserverstärkte,
thermoplastische Harzplatte (6), die sich ausgedehnt hat,
zwischen die zwei Formen zugeführt
wird, während
der vorgewärmte
Zustand aufrecht erhalten wird (22).
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Unmittelbar
danach wird das Gesenk (5) nach unten bewegt, um die Form
zu schließen,
so dass der prozentuale Hohlraumanteil im Stützteil (21) nicht
mehr als 50 Vol.-% und der prozentuale Hohlraumanteil im geräuschdämmenden
Teil (22) nicht weniger als 85 Vol.-% beträgt, wodurch
die Platte in die gewünschte
Form des geräuschdämmenden Bauteils
gebracht wird (23).
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Zu
dieser Zeit ist es notwendig, dass nach dem Beenden des Schließens der
Form der prozentuale Hohlraumanteil des Teils, der dem Stützteil entspricht
(21), nicht mehr als 50 Vol.-% betragen sollte und dass
der prozentuale Hohlraumanteil des Teils (der Teil im ausgesparten
Teil (16), der in der Form in der Zeichnung ausgebildet
ist), der dem geräuschdämmenden
Teil entspricht, nicht weniger als 85 Vol.-% betragen sollte. Dafür muss,
wenn zum Beispiel ein vorgegebener Hohlraumabstand an dem Teil,
der den Stützteil
(21) bildet, erreicht wird, die Tiefe des ausgesparten
Teils (16) der Form, die dem geräuschdämmenden Teil entspricht, in
einem guten Gleichgewicht eingestellt werden, um so einen prozentualen
Hohlraumanteil von nicht weniger als 85 Vol.-% zu erhalten, wobei
sich damit die Kompressionsraten im Stützteil und im geräuschdämmenden Teil
von einander unterscheiden. So ein Hohlraumabstand nach dem Beenden
der Formschließung
kann durch ein beliebiges Verfahren geregelt werden, wobei es zum
Beispiel willkürlich
durch das Ändern
der Höhe
des Stoppers (7), der am äußeren Rand des Stempels angeordnet
ist, als ein einfaches Verfahren eingestellt werden kann.
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Zum
Herstellen des Körpers
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff (2) gemäß 19 können die
verwendeten Formen jene mit einem ausgesparten Teil (17)
sein, die dem ausgesparten Teil (16) des Stempels, auch
in der Formfläche
des Gesenks (5), wie in 24 veranschaulicht
ist, entsprechen.
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Damit
wird die faserverstärkte,
thermoplastische Harzplatte, die sich durch Vorwärmen auf einen prozentualen
Hohlraumanteil von nicht weniger als 85 Vol.-% ausgedehnt hat, stark
genug gepresst, damit der prozentuale Hohlraumanteil im Stützteil (21) nicht
mehr als 50 Vol.-% beträgt,
und schwach genug, damit der prozentuale Hohlraumanteil im geräuschdämmenden
Teil (22) nicht weniger als 85 Vol.-% beträgt, wodurch
man das geräuschdämmende Bauteil
gleichzeitig und einstückig
mit dem Stützteil
mit einem prozentualen Hohlraumanteil von nicht mehr als 50 Vol.-%
und einem geräuschdämmenden Teil
von nicht weniger als 85 Vol.-% erhält.
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Das
Verfahren zum Herstellen der faserverstärkten, thermoplastischen Harzplatte
ist nicht auf ein Papier-Herstellungsverfahren begrenzt, sondern kann
auch ein Schicht-Verfahren sein. Hier ist das Schichtverfahren ein
Verfahren, um die faserverstärkte,
thermoplastische Harzplatte durch das Aufschichten eines thermoplastischen
Harzes und mattenähnlicher
Strang-Verstärkungsfasern,
die miteinander durch Durchstechen einer Vielzahl von strangähnlichen
Verstärkungsfaserbündeln mit
Nadeln verflochten sind, zu erhalten und sie dann zu erwärmen und
zu einer Platte zu pressen.
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Beispiele
-
Die
vorliegende Erfindung wird noch ausführlicher mit Beispielen beschrieben,
es wird aber angemerkt, dass die Erfindung keineswegs dadurch begrenzt
wird.
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Beispiel 1
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Der
Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff als der geräuschdämmende Teil wurde durch das
folgende Verfahren mittels einem Paar oberer und unterer Formen
gemäß 6 erzeugt.
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Eine
durch ein Papier-Herstellungsverfahren erzeugte faserverstärkte, thermoplastische
Harzplatte (erhältlich
bei K-Plasheet Corporation, Gehalt von Glasfasern (durchschnittlicher
Faserdurchmesser: 15 μm):
45 Gew.-%, Gewicht pro Einheitsfläche: 1200 g/m2),
ungefähr
1 mm dick, aufweisend Polypropylen und Glasfasern, wurde bei 210°C im Fern-Infrarot-Ofen vorgewärmt, um
sich auszudehnen, wodurch man eine ausgedehnte, annähernd 5
mm dicke Platte mit einem prozentualen Hohlraumanteil von 80 Vol.-%
erhielt.
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Die
ausgedehnte Platte wird im vorgewärmten Zustand der Hohlraumfläche der
unteren Form zwischen den zwei Formen im offenen Zustand zugeführt (8),
unmittelbar danach wurden die Formen bis auf einen Hohlraumabstand
von 3 mm bei Beenden des Schließens
der Form geschlossen, um die Platte zu formen (9),
die Formen wurden bei Aufrechterhaltung dieses Zustands abgekühlt und
wurden dann geöffnet,
wodurch man einen Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff erhielt, der in der vorgegebenen
Gestalt geformt wurde. Der Hohlraumabstand am Ende der Formschließung wurde
zu dieser Zeit durch den Stopper reguliert, der in der Randfläche der
unteren Form angeordnet wurde.
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Der
gewonnene Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff schrumpfte beim Kühlen annähernd 10%
in die Richtung der Dicke und hatte eine prozentualen Hohlraumanteil von
65 Vol.-% und eine Dicke von etwa 2,7 mm.
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Andererseits
wurde ein Polypropylen-Harz aufweisender, harzgeformter Körper als
das Kernelement des geräuschdämmenden
Bauteils in die vorgegebene Form gebracht. Der oben gewonnene Körper aus
faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff wurde mit diesem harzgeformten
Körper an
beiden Enden durch einen Schmelzkleber mit einem Zwischenraum zwischen
ihnen einstückig
verbunden, so dass die Dicke der Luftschicht 3 mm betrug, wobei
man damit das geräuschdämmende Bauteil
gemäß 1 erhalten
hat.
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Das
so gewonnene geräuschdämmende Bauteil
war im Vergleich zu seinem offensichtlichen Volumen leicht und im
geräuschdämmenden
Leistungsverhalten ausgezeichnet.
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Vergleichsbeispiele 1–3
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Es
wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 Körper aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff gewonnen, außer
dass der prozentuale Hohlraumanteil des Körpers aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff 67 Vol.-% (Vergleichbeispiel 1), 80 Vol.-% (Vergleichsbeispiel
2) oder 87 Vol.-% (Vergleichsbeispiel 3) betrug, wobei deren Dicke
annähernd
10 mm war.
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Normal
(vertikal) auftreffende Geräuschdämmungs-Koeffizienten
der so erhaltenen Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff wurden in Anpassung an JIS A 1405
gemessen, wobei die Ergebnisse der Messung in 25 gezeigt werden.
Es hat sich aus 25 erwiesen, dass der Geräuschdämmungs-Koeffizient
mit dem prozentualen Hohlraumanteil ansteigt und besonders, dass
die Geräuschdämmungs-Koeffizienten über 70 Vol.-% besonders
hoch sind. Der Frequenzbereich des wirksam gedämmten Geräusches jedoch wurde selbst bei
einem Ansteigen des prozentualen Hohlraumanteils nicht verschoben.
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Vergleichsbeispiele 4–6
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Es
wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 Körper aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff gewonnen, außer
dass der prozentuale Hohlraumanteil des Körpers aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff 89 Vol.-% betrug, wobei dessen Dicke 6,9 mm (Vergleichsbeispiel
4), 13,8 mm (Vergleichsbeispiel 5) oder 20,8 mm (Vergleichsbeispiel
6) war.
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Normal
auftreffende Geräuschdämmungs-Koeffizienten
der so erhaltenen Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff wurden in Anpassung an JIS A 1405
gemessen, wobei die Ergebnisse der Messung in 26 gezeigt werden.
Aus 26 wird deutlich, dass der Frequenzbereich des
wirksam gedämmten
Geräusches mit
einem Ansteigen der Dicke des Harzschaumkörpers zur Nieder-Frequenzseite
verschoben wird. Die Dicke über
21 mm erschien notwendig, um das Geräusch in einem Frequenzbereich
von 500 bis 3000 Hz wirksamer zu dämmen, aber es war entgegen
den für
das geräuschdämmende Bauteil
erforderlichen Kompakt- und Leichtgewichtseigenschaften.
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Beispiele 2–6 und Vergleichsbeispiel
7
-
Es
wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 geräuschdämmende Bauteile
gewonnen, außer
dass der prozentuale Hohlraumanteil des Körpers aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff 80 Vol.-% betrug, dessen Dicke 10 mm und die Dicke
der Luftschicht 0 mm (Vergleichsbeispiel 7), 5 mm (Beispiel 2),
10 mm (Beispiel 3), 15 mm (Beispiel 4), 20 mm (Beispiel 5) oder
25 mm (Beispiel 6) war.
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Normal
auftreffende Geräuschdämmungs-Koeffizienten
der so erhaltenen geräuschdämmenden
Bauteile wurden in Anpassung an JIS A 1405 gemessen, wobei die Ergebnisse
der Messung in 27 gezeigt werden. Aus 27 wird
deutlich, dass der Frequenzbereich des wirksam gedämmten Geräusches mit
einem Ansteigen der Dicke der Luftschicht zur Nieder-Frequenzseite verschoben
wird, wobei, besonders wenn die Dicke der Luftschicht über 10 mm
liegt, das Geräusch
im Frequenzbereich von 500 bis 3000 Hz wirksam gedämmt wird,
selbst wenn die Dicke des Körpers
aus Harzschaumstoff 10 mm beträgt.
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Beispiele 7–9 und Vergleichsbeispiel
8
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Es
wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 geräuschdämmende Bauteile
gewonnen, außer
dass der prozentuale Hohlraumanteil des Körpers aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff 76 Vol.-% betrug, dessen Dicke 5 mm und die Dicke
der Luftschicht 0 mm (Vergleichsbeispiel 8), 5 mm (Beispiel 7),
10 mm (Beispiel 8) oder 15 mm (Beispiel 9) betrug.
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Normal
auftreffende Geräuschdämmungs-Koeffizienten
der so erhaltenen geräuschdämmenden
Bauteile wurden in Anpassung an JIS A 1405 gemessen, wobei die Ergebnisse
der Messung in 28 gezeigt werden. Aus 28 wird
außerdem
deutlich, dass der Frequenzbereich des wirksam gedämmten Geräusches mit
einem Ansteigen der Dicke der Luftschicht zur Nieder-Frequenzseite verschoben
wird, wobei, besonders wenn die Dicke der Luftschicht 15 mm erreicht,
es dazu kommt, dass das Geräusch
im Frequenzbereich von 500 bis 3000 Hz wirksam gedämmt wird,
selbst wenn die Dicke des Harzschaumkörpers 5 mm beträgt.
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Beispiele 10–12
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Es
wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 geräuschdämmende Bauteile
gewonnen, außer
dass der prozentuale Hohlraumanteil des Körpers aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff 80 Vol.-% betrug, die Gesamtdicke des Körpers aus
Harzschaumstoff und der Luftschicht 20 mm betrug, wobei ein Verhältnis der
Dicke des Körpers
aus Harzschaumstoff und der Dicke der Luftschicht 4: 16
(Beispiel 10), 6: 14 (Beispiel 11) oder 10: 10
(Beispiel 12) betrug.
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Normal
auftreffende Geräuschdämmungs-Koeffizienten
der so erhaltenen geräuschdämmenden
Bauteile wurden in Anpassung an JIS A 1405 gemessen, wobei die Ergebnisse
der Messung in 29 gezeigt werden. Aus 29 wird
deutlich, dass das Geräusch
im Frequenzbereich von 500 bis 3000 Hz in jedem Beispiel wirksam
gedämmt
wird, selbst wenn die Gesamtdicke des Harzschaumkörpers und
der Luftschicht sehr dünn,
20 mm, ist und sie leicht sind.
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Beispiel 13
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Ein
Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff wurde gemäß Beispiel 1 unter Verwendung
der gleichen faserverstärkten, thermoplastischen
Harzplatte wie die in Beispiel 1 verwendete gewonnen, außer dass
eine 65 μm
dicke Verbundfolie aus Polypropylen und Nylon auf eine von deren
Flächen
aufgeschichtet wurde.
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Dieses
Beispiel verwendete jedoch ein Paar oberer und unterer Formen der
in 7 gezeigten Form, wobei der Mittelteil des Körpers aus
Harzschaumstoff auf der gegenüberliegenden
Seite des harzgeformten Körpers
in einer ausgesparten Form ausgebildet wurde, um ein anderes Bauteil
aufzunehmen.
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Der
prozentuale Hohlraumanteil des erhaltenen Körpers aus faserverstärkten, thermoplastischen Harzschaumstoff
betrug 65 Vol.-%, wobei dessen Dicke etwa 2,7 mm betrug.
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Ein
Polypropylen aufweisender harzgeformter Körper wurde getrennt in einer
vorgegebenen Form als ein Kernelement des geräuschdämmenden Bauteils geformt, wobei
der oben genannte, durch das Papierherstellungs-Verfahren erzeugte
Körper aus
faserverstärktem,
thermoplastischem Harz mit diesem harzgeformten Körper am
Spitzenende des überstehenden
Teils und an den beiden Enden durch einen Schmelzkleber mit einem
Zwischenraum einstückig
verbunden wurde, so dass die Dicke der Luftschicht von 2 mm erzeugt
wurde, wobei man damit das geräuschdämmende Bauteil
gemäß 2 erhielt.
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Das
so gewonnene geräuschdämmende Bauteil
war im Vergleich zu seinem offensichtlichen Volumen leicht und ausgezeichnet
in seinem geräuschdämmenden
Leistungsverhalten und ist weiterhin ausgezeichnet in der Wasser-
und Ölbeständigkeit
im Vergleich mit dem von Beispiel 1.
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Beispiel 14
-
Beim
Verbinden des thermoplastischen Harzschaumkörpers mit dem Körper aus
faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff mit einem prozentualen Hohlraumanteil
von 65 Vol.-% wurde durch das folgende Verfahren, mittels eines Gesenks
und eines Stempels gemäß 13 ein
geräuschdämmendes
Bauteil erzeugt.
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Ein
Bläschen-Schaumkörper aus
Polypropylen (Dicke 10 mm, 30-fache Ausdehnungsrate), der in die
vorgegebene Form gebracht wurde, wurde in den ausgesparten Teil,
der im Stempel ausgebildet wurde, zwischen die beiden im offenen
Zustand gelassenen Formen eingepasst und eingesetzt; dann wurde eine
ungefähr
5 mm dicke, ausgedehnte, faserverstärkte, thermoplastische Harzplatte
mit einem prozentualen Hohlraumanteil von 80 Vol.-%, die durch das
Vorwärmen
einer durch ein Papier-Herstellungsverfahren
erzeugten faserverstärkten,
thermoplastischen Harzplatte (erhältlich bei K-Plasheet Corporation,
Gehalt von Glasfasern: 45 Gew.-%, Gewicht pro Einheitsfläche: 1200
g/m2), ungefähr 1 mm dick, aufweisend Polypropylen
und Glasfasern, bei 210°C
im Fern-Infrarot-Ofen vorgewärmt,
um sich auszudehnen, erhalten wurde, auf der Hohlraumfläche des Stempels
platziert, während
der Vorwärmzustand
der Platte aufrecht erhalten wurde (14).
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Unmittelbar
danach wurden die Formen auf einen Hohlraumabstand von 3 mm beim
Beenden der Formschließung
geschlossen, um die ausgedehnte, faserverstärkte, thermoplastische Harzplatte
mit dem Bläschen-Schaumkörper aus
Polypropylen thermisch zu verbinden, während sie gleichzeitig geformt werden
(15), wobei die Formen während des Aufrechterhaltens
dieses Zustands gekühlt
wurden und die Formen dann geöffnet
wurden, wobei damit das geräuschdämmende Bauteil
in seiner in 11 gezeig ten Querschnittsform
gewonnen wurde. Der Hohlraumabstand beim Beenden der Formschließung wurde
zu dieser Zeit durch den Stopper reguliert, der in der Randfläche des
Stempels angeordnet wurde.
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Der
Teil des durch das Papierherstellungs-Verfahren erzeugten Körpers aus
faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff im erhaltenen geräuschdämmenden
Bauteil schrumpfte beim Abkühlen
ungefähr
um 10% in die Richtung der Dicke, so dass er etwa 2,7 mm dick war.
Der prozentuale Hohlraumanteil davon betrug 65 Vol.-%. Das geräuschdämmende Bauteil
war im Vergleich zu seinem offensichtlichen Volumen leicht und war
im geräuschdämmenden
Leistungsverhalten ausgezeichnet. Der Teil des Körpers aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff trägt
zur Dämmung des
Geräusches
besonders im Frequenzbereich von 1000 und mehr Hz bei, wobei der
Schaumkörper
zu Dämmung
des Geräusches
besonders im Frequenzbereich von 500 bis 1000 Hz beiträgt, so dass
das gesamte geräuschdämmende Bauteil
das Geräusch
im Frequenzbereich von 500 bis 3000 Hz wirkungsvoll dämmt.
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Beispiel 15
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Ein
geräuschdämmendes
Bauteil von der in 11 gezeigten Schnittanordnung
wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 14 gewonnen, außer dass
eine 65 μm
dicke Verbundfolie aus Polypropylen und Nylon auf eine Oberfläche der
durch das Papierherstellungs-Verfahren erzeugten, faserverstärkten, thermoplastischen
Harzplatte aufgeschichtet wurde, wobei eine Folie aus Schmelzkleber
auf der oberen Stirnfläche
(Klebefläche)
des Bläschen-Schaumkörpers aus
Polypropylen platziert wurde.
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Der
Teil des gewonnenen Körpers
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff des geräuschdämmenden Bauteils hatte eine
Dicke von etwa 2,7 mm und einen prozentualen Hohlraumanteil von
65 Vol.-%, wobei das geräuschdämmende Bauteil
im Vergleich zu seinem offensichtlichen Volumen leicht und au ßerdem im
geräuschdämmenden
Leistungsverhalten ausgezeichnet war und weiterhin im Vergleich
mit dem des Beispiels 14 ausgezeichnet in der Wasser- und Ölbeständigkeit
war.
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Beispiel 16
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Mittels
des in 21 gezeigten Gesenks und Stempels
und durch das folgende Verfahren entsprechend den Schritten gemäß 22 und 23 wurde
ein Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff erzeugt, wobei der Stützteil einen
prozentualen Hohlraumanteil von 45 Vol.-% und der geräuschdämmende Teil
einen prozentualen Hohlraumanteil von 89 Vol.-% in der Schnittanordnung
gemäß 18 aufweist.
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Eine
durch das Papierherstellungs-Verfahren erzeugte faserverstärkte, thermoplastische
Harzplatte, die das Matrix-Harz aus Polypropylen und Verstärkungsfasern
aus Glasfasern aufweisend (erhältlich
bei K-Plasheet Corporation, Glasfasergehalt: 60 Gew.-%, hoher Teilungsgrad,
Faserausrichtung eingestellt), wurde im Fern-Infrarot-Ofen auf eine
Temperatur über
dem Schmelzpunkt des Matrix-Harzes vorgewärmt, um sich auf einen prozentualen
Hohlraumanteil von 90 Vol.-% auszudehnen, wobei diese ausgedehnte,
nach dem Papierherstellungs-Verfahren erzeugte faserverstärkte, thermoplastische
Harzplatte bei Aufrechterhaltung des Vorwärmzustandes auf der Hohlraumfläche des
Stempels angeordnet wurde (22).
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Unmittelbar
danach wurde das Gesenk nach unten bewegt, um die Formen zu schließen, wodurch die
Platte in die Gestalt des Hohlraums geformt wurde (23).
Bei der Formschließung
wurde der Hohlraumabstand des Teils, der beim Beenden der Formschließung dem
Stützteil
entspricht, durch die im äußeren Randteil
des Stempels angeordneten Stopper 2,2 mm dick. Die Tiefe des ausgesparten Teils
der Form wurde so eingestellt, dass der Hohlraumabstand im ausgesparten
Teil der Form entsprechend dem geräuschdämmenden Teil zu dieser Zeit 11,5
mm dick wurde.
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Nach
der Formschließung
wurden die Formen bei Aufrechterhaltung dieses Zustandes gekühlt, wobei
die Formen dann geöffnet
wurden. Das geformte Produkt als ein Körper aus faserverstärktem, thermoplastischem
Harzschaumstoff wurde dann herausgenommen. Der herausgenommene Körper aus
faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff schrumpfte danach ein wenig, so dass
der Stützteil
schließlich
eine Dicke von 2,1 mm und einen prozentualen Hohlraumanteil von
45 Vol.-% und der geräuschdämmende Teil
eine Dicke von etwa 10,4 mm und einen prozentualen Hohlraumanteil
von 89 Vol.-% hatte. Das Endprodukt wies eine ausreichende Festigkeit
auf, war leicht und zeigte ein ausgezeichnetes geräuschdämmendes
Leistungsverhalten.
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Beispiel 17
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Ein
Körper
aus faserverstärktem,
thermoplastischem Harzschaumstoff wurde in der gleichen Weise wie
in Beispiel 16 erzeugt, außer
dass die faserverstärkte,
thermoplastische Harzplatte ein Platte war, in der eine 65 μm dicke Verbundfolie
aus Polypropylen und Nylon auf eine Fläche der gleichen durch Papierherstellungs-Verfahren
erzeugten, faserverstärkten,
thermoplastischen Harzplatte wie die im Beispiel 16 verwendete aufgeschichtet
und auf der unteren Form platziert wurde, wobei die Folienschicht
mit der unteren Formfläche
in Kontakt war. Der gewonnene Körper
aus Harzschaumstoff bestand aus dem Stützteil mit einer Dicke von
2,1 mm und einem prozentualen Hohlraumanteil von 42,5 Vol.-% und
dem geräuschdämmenden
Teil mit einer Dicke von etwa 10,4 mm und einem prozentualen Hohlraumanteil
von 88,4 Vol.-%, wobei die Folie über die gesamte Fläche der
Seite des geräuschdämmenden
Teils geschichtet wurde. Das geräuschdämmende Bauteil
wies eine ausreichende Festigkeit auf, war leicht und zeigte ein
ausgezeichnetes geräuschdämmendes
Leistungsverhalten.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die
geräuschdämmenden
Bauteile der vorliegenden Erfindung können natürlich nicht nur in den Fällen eines
relativ großen
Maßstabs
einfach hergestellt werden, sondern auch als kompakte geräuschdämmende Bauteile,
wobei sie ein ausgezeichnetes geräuschdämmendes Leistungsverhalten
aufweisen, selbst wenn sie leicht und dünn sind. Die vorliegende Erfindung
stellt damit geräuschdämmende Bauteile bereit,
die ein Geräusch
im Frequenzbereich von 500 bis 3000 Hz wirkungsvoll dämmen können, das
dem Außengeräusch, das
im PKW besonders problematisch ist, entspricht, selbst wenn sie
leicht und dünn sind.