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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine thermische und akustische
Isolierabschirmung und insbesondere auf eine solche Abschirmung,
welche auf ein zu schützendes
Objekt aufgeklebt wird.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Thermische
und akustische Isolierabschirmungen sind im Stand der Technik seit
langem bekannt. Die genannten Abschirmungen werden in einem breiten
Fächer
von Anwendungen eingesetzt, darunter bei Abschirmungen von Raumfahrzeugen, Automobilen,
Haushaltsgeräten,
elektronischen Komponenten, industriellen Kraftmaschinen, Kesselanlagen
und ähnlichem.
Einige dieser Abschirmungen haben einen vergleichsweise kleineren
thermischen Isolierwert und einen vergleichsweise höheren akustischen
Isolierwert und umgekehrt. Es gibt natürlich Abschirmungen, die dazwischenliegen.
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In
Verbindung mit dem thermischen Isolierwert sind Abschirmungen bekannt,
die Wärmeisolierung
hauptsächlich
dadurch bereitstellen, dass sie eine Strahlungswärmeabschirmung liefern, während andere
dadurch Wärmeisolierung
bieten, dass sie im wesentlichen eine thermische Leitungswärmeabschirmung
liefern, und es gibt auch hier wiederum Abschirmungen, die dazwischenliegen.
Beispielsweise wurden seit langer Zeit gepresste und gebogene Metallbleche
durch Bolzen, Muttern, Schrauben, Schweißen usw. zwischen einem zu
schützenden,
d. h. abzuschirmenden Gegenstand, beispielsweise das Bodenblech
eines Automobils, und einer Hitzequelle, beispielsweise einem Teil
des Auspuffsystems, montiert. Ein solches gebogenes Metallblech liefert
thermische Isolierung im wesentlichen durch Abstrahlung von Hitze
von dem Teil des Auspuffsystems zurück in die Umgebung und/oder
auf andere kühlere
Teile des Unterbaus eines Automobils, um das Bodenblech von dem
betreffenden Teil des Auspuffs thermisch zu isolieren. Solche Metallblechabschirmungen
haben jedoch einen geringen akustischen Isolierwert, und ein großer Teil
von in einem danebenliegenden Teil eines Auspuffsystems entstehenden
Geräuschen
kann durch das Bodenblech des Automobils in den Fahrgastraum desselben übertragen
werden. Zusätzliche
Geräusche
können
durch lose Abschirmungen entstehen, die vibrieren und/oder rasseln.
Solche Metallblechabschirmungen liefern auch thermische Isolierwerte
in Verbindung mit Wärmeleitung,
da die genannten Metallblechabschirmungen zwischen der Bodenplatte und
dem Teil des Auspuffs beabstandet sind, und dieser Abstand bewirkt
einen Luftspalt zwischen der Abschirmung und dem Bodenblech, was
Wärmeleitung
und in einem gewissen Umfang Wärmeübertragung
durch Strahlung mindert.
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Soweit
auch substantielle akustische Abschirmung erforderlich ist, sind
Metallbleche wie die oben beschriebenen unbefriedigend. Bei solchen Forderungen
sind die Abschirmungen zumindest teilweise von ihrer Natur her faserig,
z. B. Glasfasermatten, die eine erhöhte akustische Isolierung ebenso bieten
wie eine gute Isolierung gegen Wärmeleitung. Jedoch
kann eine solche Isolierung nur dort verwendet werden, wo nur unbedeutende
Kräfte
sowohl statischer als auch dynamischer Art auf die Faserisolierung
einwirken, da Glasfasermatten beispielsweise in sämtlichen
Richtungen sehr wenig Zugfestigkeit haben, d. h. also sowohl in
der X-, Y- als auch in der Z-Richtung. Solche Abschirmungen sind
jedoch bei bestimmten Anwendungen sehr sinnvoll, beispielsweise
bei der Wärmeisolierung
von Haushalts-Geschirrspülmaschinen.
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Ein
ganz besonderes Problem hinsichtlich solcher Abschirmungen besteht
in der Automobilindustrie und in verwandten Industrien, und dieses
Problem wurde in den letzten Jahren akut. So wie die Gesamtgröße von Automobilen
ständig
schrumpft, wächst
der Wert des Raums zwischen beliebigen Teilen des montierten Automobils.
Bei früheren
Konstruktionen von Automobilen gab es beispielsweise ausreichend
Raum zwischen dem Auspuffsystem eines Automobils und dem Kardantunnel
des Automobils, so dass die übliche
Metallblechabschirmung in dem Tunnel beispielsweise mit Bolzen,
Schrauben, Schweißungen
und ähnlichem
aufgehängt
werden konnte, wobei besondere Tragösen oder Klauen oder Verbinder
verwendet wurden, so dass die Metallblechabschirmung gegenüber dem
Tunnel und gegenüber
dem Auspuffsystem beabstandet war. Dies schaffte eine Strahlungsbarriere
für die Übertragung von
Wärme vom
Auspuffsystem auf den Tunnel und des weiteren eine Barriere gegen
Wärmeleitung
und Strahlungswärmeübertragung,
da ein Abstand zwischen der Abschirmung und dem Tunnel gegeben war.
Diese Konstruktion bot auch eine gewisse akustische Isolierung.
Bei modernen Konstruktionen ist jedoch der Abstand zwischen dem
Auspuffsystem und dem Tunnel nunmehr sehr stark reduziert, und in
vielen Situationen ist es nicht mehr möglich, zwischen dem Auspuff
und dem Tunnel Abschirmungen aufzuhängen, und darüber hinaus
mindert der verringerte Abstand entsprechend etwaige zwischen der
Abschirmung und dem Tunnel verbleibende Luftspalte, so dass sehr
wenig Leitungs- oder Strahlungswärmeisolierung
oder akustische Isolierung entsteht.
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Als
Ergebnis der vorstehend beschriebenen Schwierigkeit bei modernen
Konstruktionen haben die Automobilhersteller die Dicke des Materials
erhöht,
das den Fahrzeugboden in der Fahrgastzelle bedeckt, d. h. also die
Isolierung zwischen dem Teppich und dem Bodenblech (normalerweise „Regenerat"(shoddy)-Material),
so dass die Wärmeübertragung
vom Auspuffsystem auf den Fahrgastraum reduziert wird. Dieser Ansatz
ist jedoch ziemlich teuer, recht arbeitsintensiv und darüber hinaus
noch immer insofern nicht zufriedenstellend, als die Insassen insbesondere
dort, wo die Füße aufliegen,
die erhöhte Temperatur
spüren
und erhöhte
Geräuschbildung feststellen
können.
Darüber
hinaus schirmt dieser Ansatz das Äußere des Bodenblechs nicht
ab, und bei höheren
Temperaturen dieser Außenseite
wird die Beschichtung abplatzen, und Korrosion entsteht.
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Von
Fachleuten wurde seit langem erkannt, dass Fasermatten, die üblicherweise
anorganische Fasern, wie z. B. Glasfasern, Mineral- und Tonwollfasern,
Aluminiumoxidsilikatfasern, Silikatfasern u. ä. enthalten, eine gute thermische
und akustische Isolierung bieten und potentiell einen Ersatz für die aufgehängten Metallblechabschirmungen
sein könnten. Das
Problem bei einer solchen Isolierung ist, dass die Matten, insbesondere
solche aus anorganischen Fasern, üblicherweise durch Auflegen
mittels Luftstrom auf ein sich bewegendes Band hergestellt werden, und
demzufolge tendieren die Fasern dahin, sich in nicht-diskreten Schichten über die
gesamte Stärke (Z-Richtung)
der Matten auszubreiten. Da diese Fasern in der Z-Richtung nicht substantiell
miteinander verhakt sind, hat die Matte in der Z-Richtung eine sehr
geringe Festigkeit gegen Zugbeanspruchung. Selbst bei statischer
Belastung mit ihrem Eigengewicht wird beispielsweise eine Glasfasermatte
einfach ihre ursprünglichen
Konfigurationen verlieren, wenn sie von einer oberen Fläche derselben
aus aufgehängt
wird. Nach dem Stand der Technik wurden demzufolge beträchtliche
Bemühungen
in dem Versuch unternommen, solchen Fasermatten sowohl in der X-
als auch in der Y- und der Z-Richtung eine größere Festigkeit gegen Zugbeanspruchung
zu verleihen.
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Ein
früher
derartiger Versuch wird im an Kendall erteilten US-Patent 3,975,565
offengelegt, das eine Kompositstruktur von geschichteten anorganischen
Fasern und organischen Fasern vorschlägt, welche zusammengenadelt
werden, um (sowohl thermisch als auch akustisch) isolierende Matten
zu liefern, die in sämtlichen
Richtungen, insbesondere in der Z-Richtung, eine größere Festigkeit
gegen Zugbeanspruchung aufweisen. Bei dieser Vorgehensweise wird
eine anorganische Faserschicht, wie z. B. eine Schicht aus Glasfasern,
sandwichartig zwischen zwei Schichten organischer Fasern, beispielsweise
Zelluloseacetatfasern, eingelegt, und die sandwichartig angeordneten
Kompositschichten werden entweder von einer oder von beiden Seiten
des Kompositmaterials genadelt, so dass Teile organischer Fasern
von der (den) organischen Faserschichten) durch die anorganische
Faserschicht (Glasfasern) getrieben werden und somit das Kompositmaterial verbunden
und insbesondere die Zugfestigkeit in der Z-Richtung verbessert
wird. Wegen der in diesem Verfahren verwendeten Nadelungstechnik
konnte die Nadelstichdichte nicht größer sein als ca. 260 Nadelstiche
pro Quadratinch, da bei mehr als 260 Nadelstichen pro Quadratinch
ein Glasfaserschaden und demzufolge mehr als 25% Verlust an Festigkeit
der Matte entstanden. Obwohl ein solcher Ansatz mit Sicherheit die
Zugfestigkeit in der Z-Richtung verbesserte, ist bei einer so geringen
Anzahl von Nadelstichen die Festigkeit eines solchen Kompositmaterials in
der Z-Richtung nach wie vor ziemlich gering und für die meisten
modernen thermisch/akustischen Isolieranwendungen, bei denen substantielle
statische und dynamische Kräfte
an die Isolierung angelegt werden, d. h. also bei dem wie oben erörterten
aufgehängten
Einsatz in einem Automobil, unakzeptabel.
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In
dem an Jaskowski erteilten US-Patent 4,237,180 wird vorgeschlagen,
die genannten thermischen und akustischen Kompositisoliermatten
dadurch zu verbessern, dass in die anorganischen Faserschichten
hitzeschrumpffähige
organische Fasern eingelegt werden. Nach dem Nadeln wird die Kompositmatte
Temperaturen ausgesetzt, welche ausreichen, um die organischen Fasern,
beispielsweise um mindestens 40% in der Länge, schrumpfen zu lassen,
wodurch die Schrumpffasern die anorganischen Fasern zu einer konsolidierteren
Form mechanisch verhaken, womit die Festigkeit insbesondere in der Z-Richtung
verbessert wird. Jedoch ist das Schrumpfen von Fasern nicht nur
ein schwieriger Prozeß,
sondern auch im wesentlichen unkontrollierbar, und dieser Ansatz
führt zu
keinen einheitlichen Produkten. Darüber hinaus werden die Festigkeiten
gegen Zugbeanspruchungen, insbesondere die Festigkeiten gegen Zugbeanspruchungen
in der Z-Richtung, durch diesen Prozeß nicht wesentlich verbessert.
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Das
an Hiers erteilte US-Patent 4,522,876 erkennt die oben ausgeführten Probleme
und behandelt spezifisch das Problem einer geringen Zahl von Nadelstichen,
wie im Kendall-Patent beschrieben, sowie deren unerwünschte Ergebnisse.
Das Hiers-Patent
wählt insoweit
einen anderen Ansatz, als es eine große Zahl von Nadelstichen pro
Quadratinch durch eine Technik erzielt, mit der sichergestellt wird,
dass die Widerhaken der Nadeln, welche durch eine oder mehrere organische
Faseraußenschichten stoßen, mit
organischen Fasern der genannten Schichten) gefüllt werden, bevor die Widerhaken
die danebenliegende Glasfaserschicht erreichen. Da die Widerhaken
mit organischen Fasern gefüllt
sind, können
die Widerhaken die Glasfasern nicht erfassen und brechen, wenn die
Nadeln durch die Glasfaserschicht hindurchtreten, und die sich ergebende
Matte kann für
außergewöhnliche
Festigkeit gegen Zugbeanspruchung in Z-Richtung hochgenadelt werden, wobei
auch die Festigkeit gegen Zugbeanspruchung in der X- und Y-Richtung
stark verbessert wird. Während
dieser Ansatz ein durchaus entscheidender Fortschritt der Technik
ist, bestehen gleichwohl Schwierigkeiten fort, wenn die genannten
Matten hohe statische und dynamische Belastungen aushalten müssen, wie
dies bei einem Automobil mit einer aufgehängten Abschirmung, wie oben
beschrieben, der Fall ist. Diese Schwierigkeiten werden weiter unten
näher erläutert.
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Eine
etwas andere Vorgehensweise in der einschlägigen Technik wird im an D'Elia erteilten US-Patent
4,851,274 beschrieben. Bei diesem Ansatz wird eine mittlere Schicht
von Mineralfasern geringer Länge
derart auf ein nadelbares Substrat platziert, dass ein gegenseitiges
Verhaken mit anderen Fasern der Struktur verhindert wird. Darauf
wird eine obere Schicht aus organischen Fasern platziert. Das Nadeln
wird dann durch die genannte obere und die mittlere Schicht bis
zum Substrat mit Nadelungsdichten von bis zu 3.000 Nadelungen pro
Quadratinch erzielt. Da die anorganischen Fasern im wesentlichen nicht
miteinander verhakt sind, wird das Gewebe ziemlich flexibel, und
auf die genannte Struktur kann ein Bindemittel, wie z. B. ein Phenol-Bindemittel,
aufgebracht werden, und diese kann aushärten, um eine verformbare thermische
und akustische Abschirmung zu bilden, die z. B. als Kofferraumauskleidung nützlich ist.
Die Verwendung eines synthetischen Harzes, um die Verformbarkeit
einer solchen Abschirmung zu erzielen, ist jedoch ein entschiedener Nachteil,
da es recht teuer ist, ein Bindemittel zu verwenden, und weil darüber hinaus
die Abschirmung mit konventionellen Werkzeugen und Formen ausgeformt
werden muss, welche an sich recht teuer sind.
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Das
an Behdorf et al erteilte US-Patent 4,996,095 versucht das Problem
durch noch einen weiteren Ansatz zu lösen. In diesem Patent wird
vorgeschlagen, dass eine Glasfasermatte mit einem Aluminiumblech
durch einen Klebstoff besonderer Art verbunden wird und dass das
durch Klebstoff verbundene Kompositmaterial als eine Abschirmung
zwischen einem Bodenblech und einem Auspuffsystem verwendet werden
kann. Das Kompositmaterial aus Aluminiumblech und Glasfasermatte
wird durch an sich bekannte Prozesse, wie z. B. durch Tiefziehen, kombiniertes
Tiefziehen und Strecken, Biegen und Crimpverbindungen, an die Konturen
des Fahrzeuges angepasst. Die derart ausgebildete Abschirmung wird
dann durch eine Spezialklammer am Fahrzeug angebracht. Während dieser
Ansatz eine gute thermische und akustische Isolierung bietet, erfordert
er gleichwohl wie oben ausgeführt
konventionelle Ausformungsverfahren, um die Abschirmung an den zu schützenden
Gegenstand anzupassen, und erfordert auch spezielle Klammern, um
die Abschirmung am Fahrzeug zu befestigen. All dies ist bei der
Montage des Kraftfahrzeuges teuer und zeitaufwändig und löst das oben beschriebene Problem
des bei modernen Konstruktionen stark eingeschränkten Raums nicht.
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Wie
sich aus dem Vorstehenden erhellt, wäre es für den Fachmann von besonderem
Vorteil, eine thermisch und akustisch isolierende Abschirmung zu liefern,
die flexibel ist, so dass sie manuell an die Fahrzeugkonturen oder
an eine andere Struktur angepasst werden kann, ohne dass eine Vorformung durch
konventionelle Formungsprozesse erforderlich ist, wobei die genannte
Abschirmung durch Kleben an dem zu schützenden Gegenstand angebracht werden
kann, bzw. die Notwendigkeit beliebiger mechanischer Befestigungsvorrichtungen,
wie Klammern, Bolzen, Schrauben, Schweißnähte und dergleichen nicht besteht.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung liefert eine solche flexible, aufklebbare
thermische und akustische Isolierabschirmung, und die Erfindung
basiert auf mehreren primären
und zusätzlichen
Erkenntnissen.
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Zunächst wurde
festgestellt, dass die oben beschriebene Nadelungstechnik nach dem
US-Patent 4,522,876 in der Weise geändert werden könnte, dass
beim Nadeln von organischen Fasern ausgehend von organischen Faserschichten,
welche die anorganische Faserschicht, sandwichartig umschließt, Schlaufen
der organischen Fasern über
gegenüberliegende
Außenseiten
der organischen Faserschichten derart hervorstehen können, dass
eine getuftete obere Fläche
und eine getuftete untere Fläche
der genadelten Matte gebildet werden.
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Als
eine weitere primäre
Erkenntnis wurde festgestellt, dass demzufolge ein Klebstoff auf
die getuftete obere Fläche
und die getuftete untere Fläche der
Matte in der Weise aufgebracht werden konnte, dass die Schlaufen
auf der oberen und unteren Fläche
mit diesen Flächen
durch den Klebstoff verbunden werden. Dies verhindert, dass die
Schlaufen während
hoher statischer oder dynamischer Belastung der Abschirmung, wie
dies bei Einsatz in einem Automobil der Fall wäre, aus der genannten Fläche herausgezogen
werden, und damit konnte der genannten Kompositmatte eine sehr hohe
Zugfestigkeit in Z-Richtung verliehen werden.
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Als
eine weitere primäre
Erkenntnis wurde festgestellt, dass, wenn ein Klebstoff auf der
unteren Fläche
der Matte verwendet wird, durch den Klebstoff eine flexible Schutzfolie
dauerhaft mit der unteren Fläche
der Matte verbunden werden kann. Dies liefert eine untere Schutzfläche der
Kompositmatte, um mechanische Beschädigung, beispielsweise durch Steine
oder sonstige Abfälle
auf der Straße,
zu verhindern, wobei gleichzeitig der Abschirmung Strahlungsisolierung
verliehen wird.
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Als
eine weitere primäre
Erkenntnis wurde festgestellt, dass, soweit der Klebstoff auf der
oberen Fläche
der Matte ein aktivierbarer Klebstoff ist, wie z. B. ein druckempfindlicher
Klebstoff, eine flexible abziehbare Folie mit einem druckempfindlichen
Klebstoff in lösbarer
Weise auf der oberen Seite der Matte verbunden werden kann, so dass
die Abschirmung nach dem Abnehmen der abziehbaren Folie lediglich gebogen
und gedrückt
werden muss, um die obere Fläche
der Abschirmung an den abzuschirmenden Gegenstand anzupassen und
mit diesem dauerhaft zu verbinden. Demzufolge sind keine Formvorrichtungen
oder Verbindungsmittel, wie z. B. Klammern, Bolzen, Schrauben, Schweißnähte und
dergleichen, erforderlich, um die Abschirmung dauerhaft anzupassen
und an dem Fahrzeug, d. h. also unterhalb des Bodenblechs zu befestigen,
um das Bodenblech gegenüber
Auspuffkomponenten zu schützen.
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Als
eine weitere zusätzliche
Erkenntnis wurde festgestellt, dass, wenn die Matte aus organischen
und anorganischen Kompositfasern eine gewisse Dicke aufweist und
die Schutzfolie aus bestimmten Materialien mit bestimmten Dicken
besteht, die Abschirmung durch einen Arbeiter mühelos manuell verformt werden
kann, wenn die Abschirmung in die Nähe der Konturen des zu schützenden
Gegenstandes platziert wird, und demzufolge kein Vorformen, wie
z. B. konventionelles Pressen, Ziehen usw., erforderlich ist, wobei
eine solche Vorformung praktiziert werden kann, wenn dies gewünscht wird.
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Als
eine weitere primäre
Erkenntnis wurde festgestellt, dass es keinen Abstand zwischen dem zu
schützenden
Gegenstand, beispielsweise des Bodenblechs, und der Abschirmung
selbst geben muss, da die Abschirmung durch Klebstoff direkt mit
dem zu schützenden
Gegenstand verbunden wird, was die Verwendung der erfindungsgemäßen Abschirmung unter
den stark eingeschränkten
bzw. beengten Raumverhältnissen
moderner Automobilkonstruktionen erlaubt. Mit der Kombination aus
Schutzfolie und Kompositmatte ergeben sich jedoch hohe thermische Isolierung
und hohe akustische Isolierung, insbesondere wenn die genannte Folie
eine Strahlungsbarrierenfolie ist.
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Als
eine zusätzliche
Erkenntnis wurde festgestellt, dass, wenn die Schutzfolie und/oder
die abziehbare Folie auf die mit Klebstoff überzogenen oberen und unteren
Flächen
gedrückt
werden, und die Abschirmung in die Formen des Gegenstandes gedrückt wird,
die von dem Klebstoff erfassten Schlaufen an der Oberfläche im Prinzip
dahin tendieren, sich zu verbiegen und aus der Vertikalrichtung
zu komprimieren, wodurch die genannten Schlaufen zusätzlich mit
den Oberflächen
der Matte verhakt werden. Dies liefert noch größere Festigkeit der Matte in der
Z-Richtung, da die gebogenen oder komprimierten Schlaufen irgendwie ähnlich wie
beim Tackern sehr schwer von den Oberflächen der Matte abzutrennen
sind und damit die Matte in der Z-Richtung mit großer Festigkeit halten, wobei
diese Festigkeit Abtrennungen der Matte während hoher statischer und
dynamischer Belastungen der Matte vermeiden können.
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Kurz
gesagt liefert die vorliegende Erfindung eine flexible, aufklebbare
thermische und akustische Isolierabschirmung. Die Abschirmung weist
eine genadelte, flexible Fasermatte auf, welche eine Isolierschicht
aus Isolierfasern zwischen gegenüberliegenden
Bindeschichten aus Bindefasern aufweist. Die Bindefasern jeder Bindeschicht
werden durch die Isolierschicht und eine gegenüberliegende Bindeschicht genadelt
angeordnet, um Schlaufen von Bindefasern zu bilden, die über die
genannte gegenüberliegende
Bindeschicht hinausstehen. Dies bildet eine getuftete Oberfläche und
eine getuftete untere Fläche
der Matte. Ein Klebstoff wird im wesentlichen über die obere Fläche und
die untere Fläche
der Matte verteilt und mit dieser in der Weise verbunden, dass die
Schlaufen auf der oberen und unteren Fläche mit den genannten Flächen durch
den Klebstoff verbunden werden. Eine flexible Schutzfolie wird durch
den Klebstoff dauerhaft mit der unteren Fläche der Matte verbunden.
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Die
Abschirmung kann gebogen und gedrückt werden, um die obere Fläche an einen
abzuschirmenden Gegenstand anzupassen und an diesem dauerhaft zu
befestigen.
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Die
Erfindung liefert des weiteren ein Verfahren für die Herstellung einer solchen
flexiblen, aufklebbaren thermischen und akustischen Isolierabschirmung.
Bei dem Verfahren wird eine flexible Fasermatte ausgebildet, welche
eine Isolierschicht aus Isolierfasern zwischen gegenüberliegenden
Bindeschichten aus Bindefasern aufweist. Die Matte wird in einer
solchen Weise genadelt, dass die Bindefasern jeder Bindeschicht
durch die Isolierschicht und die gegenüberliegende Bindeschicht hindurch
genadelt werden, so dass Schlaufen von Bindefasern gebildet werden,
die über
die Oberfläche
der gegenüberliegenden
Bindeschicht hinausstehen. Dies ergibt eine getuftete obere Fläche und
eine getuftete untere Fläche
der Matte. Ein flexibler Klebstoff wird im wesentlichen über die
obere Fläche
und die untere Fläche der
Matte aufgebracht und mit dieser in der Weise verbunden, dass die
Schlaufen auf der oberen und unteren Fläche mit den genannten Flächen durch Klebstoff
verbunden werden. Eine flexible Schutzfolie wird durch den Klebstoff
dauerhaft mit der unteren Fläche
der Matte verbunden.
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Die
Abschirmung kann somit gebogen und gedrückt werden, um die obere Fläche an einen
abzuschirmenden Gegenstand anzupassen und dauerhaft an diesem zu
befestigen.
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Die
Erfindung liefert des weiteren ein Verfahren zur Anbringung der
erfindungsgemäßen Abschirmung
an einem thermisch oder akustisch zu schützenden Gegenstand. Bei diesem
Verfahren wird die obere Fläche
der Matte mit dem darauf freiliegenden Klebstoff ausreichend gegen
den Gegenstand gepresst, um die Abschirmung an die Form des zu schützenden
Gegenstandes anzupassen, und der druckempfindliche Klebstoff wird
veranlasst, dauerhaft an den Konturen des genannten Gegenstandes anzuhaften.
Damit kann nach diesem Verfahren die Abschirmung direkt und dauerhaft
auf dem zu schützenden
Gegenstand angebracht werden, ohne dass irgendwelche Befestigungsvorrichtungen,
wie z. B. Bolzen, Schrauben, Schweißnähte, Klammern und ähnliches,
benötigt
werden.
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Weitere
erfindungswesentliche Merkmale gehen aus der nachfolgenden Beschreibung
hervor, in der mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele
erläutert
werden. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung von Abschirmungen nach dem Stand der Technik;
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2 eine
schematische Darstellung einer anderen Form von Abschirmung nach
dem Stand der Technik;
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3 eine
schematische Darstellung der Nadelung einer sandwichartig zwischen
anorganischen Faserschichten angeordneten anorganischen Faserschicht
nach dem Stand der Technik;
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4 eine
schematische Darstellung der getufteten Oberflächen nach der Erfindung;
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5 eine
schematische Darstellung der Schlaufen, des Klebstoffs und Folien,
verbunden zur Ausbildung der erfindungsgemäßen Abschirmung;
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6A eine
schematische Darstellung eines Stapels von erfindungsgemäßen, durch
Trennfolien getrennten Abschirmungen;
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6B eine
schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei
der eine abziehbare Folie Klebstoff auf einer oberen Fläche der
Abschirmung schützt;
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6C eine
schematische Darstellung eines Stapels erfindungsgemäßer Abschirmungen;
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7 eine
schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
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8 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
-
9 eine
schematische Darstellung der Verwendung der erfindungsgemäßen Abschirmung für einen
zu schützenden
Gegenstand;
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10 eine
schematische Darstellung der für
die Herstellung der erfindungsgemäßen Abschirmung verwendeten
Nadelungstechnik und
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11 ein
Blockdiagramm des Verfahrens zum Herstellen der erfindungsgemäßen Abschirmung.
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BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Abschirmungen
der erfindungsgemäßen Art wurden
mit einem Luftspalt zwischen der Abschirmung und dem zu schützenden
Gegenstand ausgeführt,
und diese Abschirmungen wurden im allgemeinen an dem genannten Gegenstand
durch Klammern, Bolzen, Schrauben, Schweißnähte und ähnliches befestigt (aufgehängt). 1 zeigt
eine solche Lösung
nach dem Stand der Technik, z. B. in Form der Vorrichtung des oben
beschriebenen Behdorf et al-Patents. Wie aus 1 entnommen
werden kann, könnte
ein zu schützender
Gegenstand 1 beispielsweise das Bodenblech eines Automobils
sein. Die Hitzequelle 2 könnte beispielweise ein Teil
eines Auspuffsystems eines Automobils sein. Wie in 1 gezeigt,
wird die Abschirmung 3 (üblicherweise eine Isolierfasermatte)
in der Weise von einer Halterung 4 gehalten und von dem
Gegenstand 1 durch Bügel oder
Klammern usw. 5 beabstandet, dass zwischen dem Gegenstand 1 und
der Abschirmung 3 ein allgemein mit 6 bezeichneter
Luftspalt besteht. Dieser Luftspalt 6 und die Abschirmung 3 liefern
in dieser Kombination relativ gute thermische und akustische Isolierung,
aber wie aus 1 entnommen werden kann, erfordert
die Kombination der Abschirmung 3, der Halterung 4,
der Bügel
oder Klammern 5 und des Luftspalts 6 beträchtlichen
Raum im Automobil, was bei modernen Konstruktionen nicht akzeptabel
ist. Darüber
hinaus sind Abschirmungen dieser Art zeitaufwändig bei der Installation und
teuer.
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Der
Grund, weshalb nach dem Stand der Technik solche Anordnungen notwendig
waren, liegt, wie vorstehend kurz ausgeführt, darin, dass nach dem Stand
der Technik bei Abschirmungen der hier beschriebenen Art die Festigkeit
der Isolierfasermatten in der Z-Richtung nicht ausreichend ist,
d. h. die Matte kann größeren statischen
und dynamischen Belastungen, wie sie in einem modernen Automobil angetroffen
werden, nicht standhalten. 2 zeigt ein
Isoliermattenfasermaterial aus dem Stand der Technik, das typischerweise
aus Glasfasern hergestellt wird. In 2 hat die
allgemein mit 20 bezeichnete Matte eine Anzahl von Glasfasern 21,
welche im wesentlichen in den X-/Y-Richtungen angeordnet sind. Während die
genannten Glasfasern 21 in den Richtungen X, Y durch das
Verfahren, mit dem die Glasmatten hergestellt werden, beispielsweise
Legen der Glasfasern mittels Luftstrahl, signifikant verhakt werden
können,
sind diese Fasern jedoch in der Z-Richtung nicht signifikant verhakt.
Demzufolge weisen die genannten Matten in der Z-Richtung sehr wenig
Zugfestigkeit auf, und die Matten 20 können sich auf den verschiedenen
Ebenen 22 in der Z-Richtung leicht voneinander trennen.
Wenn die Matte beispielsweise eine Abdeckung 23 aufweist
(in 2 teilweise gezeigt), um die Matte 20 an
einer Befestigung 24 aufzuhängen, ist die Festigkeit in
der Z-Richtung nicht ausreichend, um zu verhindern, dass die Matte
sich beispielsweise auf den Ebenen 22 trennt, wenn es zu
lang anhaltenden statischen und dynamischen Belastungen kommt, wie
sie beispielsweise in einem Automobil auftreten können.
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Wie
ebenfalls vorstehend kurz beschrieben, offenbart das Hiers erteilte
US-Patent 4,522,876
ein Mittel zur wesentlichen Verstärkung der Festigkeit von anorganischen
Fasermatten, wie z. B. Glasfasermatten, in der Z-Richtung, und 3 ist
eine entsprechende Darstellung desselben. In dieser Figur hat die allgemein
mit 30 bezeichnete Matte Schichten 31 und 32 organischer
Textilfasern, welche eine Glasfaserschicht 33 sandwichartig
umschließen.
Durch Nadelstiche werden in der in dem genannten Patent beschriebenen
Weise organische Fasern aus organischen Faserschichten 31 und 32 zu
Nahtverbindungen 34 geformt, die sich von einer der organischen Faserschichten 31 und 32 durch
die Glasfasermatte 33 und in die gegenüberliegende organische Faserschicht 31 erstrecken.
Unter Verwendung der in diesem Patent offenbarten Nadelungstechnik
kann bei der Nadelung der genannten Kompositmatte eine große Zahl
solcher Nahtverbindungen 34 verwendet werden, so dass eine
sehr hohe Festigkeit in der Z-Richtung entsteht. Diese Festigkeiten
in der Z-Richtung
sind für
viele Anwendungen akzeptabel, soweit jedoch sehr hohe Festigkeiten
in der Z-Richtung erforderlich sind, wie z. B. bei Abschirmungen für Automobile,
insbesondere unter den Bedingungen lang andauernder, wiederholt
auftretender, hoher statischer oder dynamischer Belastungen, kann
es zu einer Abtrennung der Matte in der Z-Richtung kommen.
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Die
vorliegende Erfindung liefert eine genadelte Matte ähnlich der
des Hiers-Patents,
bei der jedoch das Nadeln so modifiziert wurde, dass auf den gegenüberliegenden
Flächen
der genadelten Matte Schlaufen entstehen. Wie in 4 gezeigt,
weist die erfindungsgemäße, allgemein
mit 40 bezeichnete Matte auch organische Faserschichten
auf, die bei der vorliegenden Erfindung als Bindeschichten 41 und 42 fungieren.
Eine Isolierschicht 43 von Isolierfasern 44 ist
zwischen gegenüberliegenden
Bindeschichten 41 und 42 aus Bindefasern 45 angeordnet. Bei
der vorliegenden Erfindung werden die Bindefasern 45 jeder
Bindeschicht durch die Isolierschicht 43 und die gegenüberliegende
Bindeschicht 41 genadelt, wodurch Schlaufen 46 von
Bindefasern 45 entstehen, welche über die gegenüberliegende
Bindeschicht hinausstehen, so dass eine getuftete obere Fläche 47 und
eine getuftete untere Fläche 48 der Matte 40 gebildet
wird. In dieser Hinsicht und wie in der vorliegenden Beschreibung
und in den Patentansprüchen
verwendet, sollen die Ausdrücke
obere und untere lediglich als Identifikationsbezeichnungen dienen,
und sie sollen keine Richtung bezeichnen.
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Die
Schlaufen 46 auf den gegenüberliegenden Flächen, d.
h. die obere Fläche 47 und
die untere Fläche 48,
verbinden die Bindefasern 45 (in Form von Nahtverbindungen,
allgemein 34) in der Weise, dass die genannten Nahtverbindungen 34 nicht durch
das Kompositmaterial hindurchziehen können, wenn hohe statische oder
dynamische Belastungen in der Z-Richtung der Matte 40 auftreten.
Das Vorhandensein der genannten Schlaufen 46 erhöht stark die
Festigkeit der so genadelten Matte in der Z-Richtung, aber das Nadeln
lässt die
Matte gleichwohl sehr flexibel, so dass die Matte mühelos in
gewünschte Formen
gebogen werden kann.
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Obwohl
die Schlaufen 46 bereits eine sehr hohe Festigkeit in der
Z-Richtung liefern, wird bei der vorliegenden Erfindung die genannte
Festigkeit in der Z-Richtung weiter erhöht, wie dies in 5 gezeigt
wird. In dieser Figur wird ein flexibler Klebstoff 50 im
wesentlichen über
die (in 5 aus Gründen der Klarheit nur teilweise
gezeigte) obere Fläche 47 und
untere Fläche 48 verteilt
und verbunden. Die Anwendung des Klebstoffs 50 bewirkt,
dass die Schlaufen 46 etwas verformt oder bezogen auf die
Ebene der Flächen 47 und 48 der
Matte 40 in der Weise gebogen werden, dass die Schlaufen 46 auf
den oberen und unteren Flächen 47, 48 mittels
des Klebstoffs 50 an den oberen und unteren Flächen 47, 48 befestigt werden.
Diese Verformung der Schlaufen 46 erhöht die Festigkeit der Bindefasern 45 gegenüber dem
Abziehen aus der gegenüberliegenden
Fläche
beträchtlich
und verhindert damit ein Versagen (Trennen) der Matte in der Z-Richtung.
Sobald der Klebstoff 50 abgebunden hat, verbindet der genannte
Klebstoff die Schlaufen 46 mit den jeweiligen Flächen 47, 48,
und dies erhöht
die Festigkeit der Matte 40 in der Z-Richtung zusätzlich.
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Jedoch
wird, wie ebenfalls in 5 gezeigt, mit der vorliegenden
Erfindung die genannte Festigkeit in der Z-Richtung noch weiter
erhöht.
Eine (aus Gründen
der Klarheit nur teilweise gezeigte) flexible Schutzfolie 51 wird
durch den Klebstoff 50 dauerhaft an der unteren Fläche 48 der
Matte 40 befestigt, und bei der Anbringung der genannten
Folie 51 werden die Schlaufen 46 weiter verformt,
d. h. abgeflacht, gebogen, gespleißt, getackert usw., um so bei
hoher statischer oder dynamischer Belastung die Festigkeit der Bindefasern 45 der
Nahtverbindungen 34 gegen ein Abziehen durch die Matte 40 weiter
zu erhöhen.
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Vorzugsweise,
aber nicht notwendigerweise, wird mittels des Klebstoffs 50 eine
(aus Gründen
der Klarheit nur teilweise gezeigte) flexible abziehbare Folie 52 lösbar auf
die obere Fläche 47 der
Matte 40 geklebt. Damit verformt die Anbringung der abziehbaren
Folie 52 analog zur Wirkung der Schutzfolie 51 die
Schlaufen 46 in ähnlicher
Weise und verhakt und befestigt zusätzlich die genannten Schlaufen
an der oberen Fläche 47.
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Eine
abziehbare Folie ist jedoch insbesondere aus den vorstehend erläuterten
Gründen
nicht erforderlich. Wenn ein druckempfindlicher Klebstoff verwendet
wird, ist es jedoch notwendig, den druckempfindlichen Klebstoff
davor zu schützen,
dass er während
der Handhabung und der Bearbeitung der Abschirmungen unabsichtlich
an irgendeinem Gegenstand anhaftet. Dies kann jedoch einfach dadurch bewirkt
werden, dass eine Trennfolie zwischen gestapelten Abschirmungen
eingeschoben wird, wie dies in 6A gezeigt
wird, in der ein allgemein mit 60 bezeichneter Stapel von
Abschirmungen 61 eine Trennfolie 62 zwischen den
Abschirmungen 61 und über
der oberen Fläche 47 der
Matte 40 mit druckempfindlichem Klebstoff 50 (siehe 5)
aufweist. Somit kann ein solcher Stapel 60 bewegt und bearbeitet
werden. Aus dem Stapel 60 können demzufolge einzelne Abschirmungen 61 nacheinander
zur Anbringung an einer Reihe von zu schützenden Gegenständen, z.
B. einer Serie von Automobilien in einer Fertigungsstraße, entnommen
werden.
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Wenn
eine Abschirmung 61 aus dem Stapel entnommen wird, liegt
der druckempfindliche Klebstoff 50 auf der oberen Fläche 47 frei,
und wenn die genannte obere Fläche
auf einen zu schützenden Gegenstand
aufgedrückt
wird, wie dies nachstehend detailliert erläutert wird, werden die Schlaufen 46 weiter
in der gleichen Weise verformt, wie dies vorstehend in Verbindung
mit der Aufbringung der Schutzfolie 51 auf den Klebstoff
beschrieben wurde. Wenn eine Trennfolie zwischen den Abschirmungen
in einem Stapel von Abschirmungen verwendet wird, ergeben sich dementsprechend
bei der angebrachten Abschirmung die gleichen Ergebnisse wie bei
Verwendung einer abziehbaren Folie. Es muss jedoch sorgfältig darauf
geachtet werden, dass sichergestellt wird, dass der Stapel in sich
nicht bewegt wird, um den druckempfindlichen Klebstoff auf der oberen Fläche 47 zu
schützen.
Darüber
hinaus wäre
eine Vorformungsmaßnahme,
wie nachstehend beschrieben, mit nur einer Trennfolie schwer auszuführen. Demzufolge
wird eine abziehbare Folie bevorzugt. Die Trennfolie kann aus dem
gleichen Material wie die abziehbare Folie hergestellt werden, was
nachstehend erörtert
wird.
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Die
bevorzugte Abschirmung weist also, wie in 6B gezeigt,
eine abziehbare Folie 52 auf, welche lösbar mittels eines druckempfindlichen
Klebstoffs 50 mit der oberen Fläche 47 der Matte 40 in
der Weise verbunden wird, dass nach Entfernen der abziehbaren Folie 52,
wie in 6B angegeben, die Abschirmung
gebogen und gedrückt
werden kann, um die obere Fläche 47 an
den zu schützenden
Gegenstand 1 anzupassen und dauerhaft zu befestigen.
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Statt
der Trennfolie zwischen Abschirmungen in einem Stapel von Abschirmungen
kann die unterste Fläche
der Schutzfolie 51 mit einer Trennbeschichtung beschichtet
werden, so dass gestapelte Abschirmungen bewegt und anschließend getrennt werden
können.
Diese Ausführungsform
wird in 6C gezeigt, wo jede Abschirmung 61 eine
Beschichtung 63 eines Trennmaterials auf der untersten Fläche der
Schutzfolie 51 aufweist.
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Die
Matte 40 kann abhängig
von dem Grad der erforderlichen thermischen und akustischen Isolierung
und abhängig
von den jeweiligen Bindefasern 45 der Bindeschichten 41, 42 und
den jeweiligen Isolierfasern 44 der Isolierschicht 43 verschiedene
Dicken haben. Allgemein gesagt wird jedoch die Matte eine Dicke
zwischen ca. 0,25 und 5,08 cm haben. Analog kann abhängig von
den Fasern und der Anwendung das Gewichtsverhältnis der Isolierschicht 43 zu
jeder Bindeschicht 41, 42 beträchtlich schwanken, aber allgemein
gesagt wird dieses Verhältnis zwischen
0,5 und 12,0 : 1 liegen. Das Gewicht jeder Bindeschicht 41, 42 kann
in Abhängigkeit
vom Anwendungsfall unterschiedlich sein, aber bei den meisten Anwendungen
wird das Gewicht jeder Bindeschicht im wesentlichen das gleiche
sein.
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Die
Isolierfasern können
vorzugsweise beliebige übliche
anorganische Fasern, wie z. B. Glasfasern, Mineralfasern, Aluminiumoxidfasern
oder ähnliche,
sein, üblicherweise
aber sind die Isolierfasern eher Glasfasern. Soweit jedoch die Anforderung
an thermischer Isolierung geringer und die Anforderung an akustischer
Isolierung höher
liegen, müssen
die Isolierfasern keine anorganischen Fasern sein, können vielmehr
zumindest teilweise organische Fasern, wie z. B. Polyesterfasern,
Nylonfasern und ähnliche sein.
Diese Fasern können
massiv oder hohl sein, in letzterem Fall ergibt sich eine stärkere Wärmeisolierung.
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Die
Bindefasern sind normalerweise organische Fasern, wie z. B. Polyesterfasern,
Nylonfasern und Zelluloseacetatfasern.
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Das
Denier der Isolierfasern kann beträchtlich schwanken, aber allgemein
gesagt sind bei den meisten Anwendungen Deniers von ca. 0,1 bis
25 akzeptabel. Analog kann das Denier der Bindefasern, d. h. organischen
Fasern, stark schwanken, aber üblicherweise
liegt das Denier zwischen ca. 2 und 7.
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Die
Faserlänge
der Isolierfasern kann zwischen sehr geringen Längen, beispielsweise 50 Mikron,
bis zu ziemlich großen
Längen,
beispielsweise 5 Inches (12,7 cm), schwanken. Die Faserlängen der Bindefasern
werden normalerweise zwischen ca. 0,2 und 8,0 Inch liegen.
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Die
Nadelungsdichte bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Matten
kann in Abhängigkeit von
der Zugfestigkeit in der Z-Richtung, welche für die angenommenen statischen
oder dynamischen Belastungen der Abschirmung erforderlich sind,
stark schwanken. Die durchgenadelt angeordneten Bindefasern 45 werden,
wie in 5 gezeigt, allgemein eine Nadelungsdichte von
zwischen ca. 500 und 10.000 Nadelstichen pro Quadratinch (80 bis 1550/cm2) der Matte 40 haben. Entsprechend
ergeben sich analog zwischen ca. 500 und 10.000 Schlaufen 46 pro
Quadratinch (80 bis 155/cm2) auf der oberen
Fläche 47 und
der unteren Fläche 48.
Jedoch sind zwischen ca. 700 und 5.000 Schlaufen 46 pro
Quadratinch (110 bis 770/cm2) auf der oberen Fläche 47 und
der unteren Fläche 48 üblicher.
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Die
insbesondere in der Z-Richtung erhöhte Festigkeit der genadelten
Matte ist im allgemeinen proportional zur Anzahl und Größe der Schlaufen. Abgesehen
von der Anzahl der Schlaufen sollten, wie oben beschrieben, die
Schlaufen eine solche Größe aufweisen,
dass die Erhöhung
der Festigkeit der Matte in der Z-Richtung im Vergleich zu dem gleichen,
jedoch nicht getufteten Mattenmaterial mindestens 50% pro 1.000
Schlaufen pro Quadratinch (155/cm2) und
eher vorzugsweise mindestens 100% pro 1.000 Schlaufen pro Quadratinch
beträgt.
Die Erhöhung kann
jedoch sehr viel stärker
sein.
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Der
Klebstoff kann jeder bekannte gewünschte Klebstoff sein, vorzugsweise
ist der Klebstoff aber ein aktivierbarer Klebstoff, wie z. B. ein durch
Hitze, ein Lösungsmittel
oder Druck aktivierter Klebstoff, z. B. ein an sich bekannter Polyesterklebstoff.
Damit kann der Klebstoff durch Erhitzen mit einer Heißluftpistole
oder einem Infraroterhitzer oder einer heißen Walze oder aber durch Aufsprühen oder Bürsten eines
Lösungsmittels
oder aber durch Druck (druckempfindlicher Klebstoff) aktiviert werden,
was sämtlich
dem Fachmann wohlbekannt ist. Der bevorzugte Klebestoff ist jedoch
ein druckempfindlicher Klebstoff. Der Klebstoff kann durch Aufsprühen, Beschichten
oder ein „Transferband" (einem Klebstofffilm
auf einer Trennfolie oder einem Trennpapier) aufgebracht werden.
Der druckempfindliche Klebstoff nach der bevorzugten Ausführungsform
kann aus einem breiten Fächer
bekannter druckempfindlicher Klebstoffe ausgewählt werden, aber ein bevorzugter druckempfindlicher
Klebstoff ist der handelsübliche Acrylatklebstoff
und insbesondere der Methacrylatklebstoff und der Aethyacrylatklebstoff.
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Die
Schutzfolie 51 kann aus einer Vielzahl von Materialien
bestehen, beispielsweise Kunststoffen, Metallen, (gewebten oder
nicht gewebten) Stoffen und ähnlichem,
es ist jedoch vorzuziehen, dass die Schutzfolie 51 entweder
eine Metallfolie, insbesondere eine Aluminiumfolie, oder eine Plastikfolie, insbesondere
eine Polyesterfolie, ist. Weiter vorzugsweise wird die Folie eine
hitzereflektierende Farbe entweder von Natur aus oder in Form eines
Pigments in der Folie oder in Form einer Beschichtung auf der Folie
aufweisen. Soweit die Folie beispielsweise aus Aluminium besteht,
hat das Aluminium per se eine hitzereflektierende Farbe. Andererseits,
wenn die Folie eine Plastikfolie, z. B. eine Polyesterfolie, ist,
kann die genannte Polyesterfolie mit Aluminium beschichtet werden,
um eine hitzereflektierende Farbe zu liefern. Die Dicke der Schutzfolie
kann beträchtlich schwanken,
aber allgemein liegt die Dicke der Folie zwischen ca. 2 Mil (0,05
mm) und 100 Mil (2,5 mm), obwohl die Dicken allgemein eher bei zwischen
ca. 10 Mil und 50 Mil (1 Mil = 25,4 Mikrometer) liegen.
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In
weitgehend ähnlicher
Weise kann die abziehbare Folie 52 oder die Trennfolie 62 aus
Metall oder aus Plastik oder aus Stoff oder aus Papier sein, es
wird jedoch bevorzugt, dass die Folie eine an sich bekannte Papierfolie
ist. Die abziehbare Folie oder die Trennfolie sollte eine an sich
bekannte abziehbare Beschichtung, beispielsweise eine Polyolefinbeschichtung,
auf einer Seite derselben aufweisen, die mit dem Klebstoff, beispielsweise
dem druckempfindlichen Klebstoff, in Verbindung kommt, so dass die Folie
von der Abschirmung leicht entfernt werden kann, um den Klebstoff
für die
Verbindung der Abschirmung mit einer zu schützenden Oberfläche freizulegen.
Die Folie kann jede gewünschte
Dicke aufweisen, aber allgemein liegt die genannte Dicke zwischen
ca. 1 Mil und 50 Mils.
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Die
vorliegende Abschirmung kann auch in Form von Schichten von Abschirmungen,
wie z. B. in 7 gezeigt, vorliegen, wobei
die Abschirmung zwei Schichten 70 und 71 aus Matten 40 aufweist,
die durch Klebstoff 50 miteinander verbunden sind und die
die Schutzfolie 51 und die abziehbare Folie 52 (oder
die Trennfolie 62) aufweisen. Natürlich könnten mehr als zwei Schichten
verwendet werden.
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Die
Abschirmung kann, wie in 8 gezeigt, an ihren Randbereichen
geschlossen sein, wo die Matte 40 innerhalb der Schutzfolie 51 durch
Versiegeln des Randbereichs 80 der Schutzfolie 51 und
anschließendes
Aufbringen des druckempfindlichen Klebstoffs 50 und der
abziehbaren Folie 52 auf der Oberseite eingeschlossen wird.
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Die
Abschirmung kann wie oben beschrieben mit einem Gegenstand verbunden
werden, um den genannten Gegenstand thermisch und akustisch zu schützen. Wie
in 6B gezeigt, wird durch Entfernen der abziehbaren
Folie 52 von der oberen Fläche 47 der Matte 40 (oder
durch Abnehmen einer Abschirmung von dem Stapel 60, wie
in 6C gezeigt) der darauf befindliche druckempfindliche
Klebstoff 50 freigelegt. Wie in 9 gezeigt,
wird ausreichend gegen den Schutzfilm 51 der Matte 40 gedrückt, um
die Abschirmung an die Konturen 90 des allgemein mit 91 bezeichneten
zu schützenden
Gegenstandes anzupassen, womit bewirkt wird, dass der druckempfindliche
Klebstoff 50 dauerhaft an den Konturen 90 haftet.
Vorzugsweise erfolgt das Drücken
auf die Schutzfolie 51, wie in 9 gezeigt,
von Hand. Wenn dies bevorzugt wird, kann jedoch vor dem Abziehen der
abziehbaren Folie 52 die Abschirmung einem Vorformungsschritt
unterzogen werden, um die Abschirmung an die allgemeine Kontur 90 des
Gegenstandes 91 anzupassen. Dies erfordert weniger manuelles
Formen der Abschirmung zur Anpassung an den Gegenstand 91,
soweit die Konturen in ihrer Konfiguration recht komplex sind.
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Das
bei der vorliegenden Erfindung verwendete Nadeln wird in 10 gezeigt.
Sobald eine Nadel 100 mit einem Widerhaken 101 in
die Bindeschicht 42 einzudringen beginnt, nimmt der Widerhaken 101 die
Bindefasern 45 in den genannten Widerhaken auf, und dieser
wird im wesentlichen damit gefüllt.
Die Nadel tritt dann durch die Isolierschicht 43, ohne
in nennenswerter Weise Isolierfasern aufzunehmen, da der Widerhaken
im wesentlichen gefüllt ist.
Die Nadel tritt dann durch die gegenüberliegende Bindeschicht 41 in
der Weise hindurch, dass der Widerhaken unterhalb der unteren Fläche 48 vordringt und
eine Schlaufe 46 über
die genannte untere Fläche 48 hinaus
führt.
Sobald die Nadel 100 durch die Bindeschicht 41 zurückgezogen
wird, verbleibt die genannte Schlaufe 46 an der unteren
Fläche 48. Während dieses
Nadelungsvorgangs werden natürlich,
wie dies bei Nadeln mit Widerhaken üblich ist, die Bindefasern 45 ebenfalls
mit den Nadeln mitgenommen werden, um, wie in 5 gezeigt,
Nahtverbindungen 34 der genannten Bindefasern zu bilden. Demzufolge
bleiben mit dem Zurückziehen
der Nadel 100 die Schlaufen 46, welche die Nahtverbindungen 34 der
Fasern 45 beenden, an der Oberfläche. Unter Verwendung an sich
bekannter Nadelungsmaschinen, bei denen das Nadeln von beiden Seiten
der Matte 40 durchgeführt
wird, werden, wie in 5 gezeigt, Schlaufen sowohl
auf der oberen Fläche 47 als auch
auf der oberen Fläche 48 angeordnet
sein.
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Um
die getuftete Oberflächen
zu erhalten, sollte mindestens der unterste Widerhaken einer beliebigen
Nadel durch die untere Fläche 48 oder
die obere Fläche 47,
je nach Nadelrichtung, in der Weise ausreichend hindurchtreten,
dass die getufteten Fasern auf der jeweiligen Oberfläche bleiben,
wenn die Nadel 100 aus der Matte 40 herausgezogen
wird. Allgemein gesagt, sollte der genannte unterste Widerhaken über die
untere Fläche 48 (bzw.
die obere Fläche 47)
um mindestens 1,6 mm, weiter vorzugsweise um mindestens ca. 3,2
mm, beispielsweise um ca. 8,5 mm und sogar um bis zu nicht weniger
als 12,7 mm oder 19 mm hinaus vordringen. Dies stellt sicher, dass
mit jedem Nadeldurchstich eine Schlaufe mit einer gewissen Größe auf der
Oberfläche
platziert wird.
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Der
Gesamtprozess der Herstellung der erfindungsgemäßen Abschirmung wird in 11 gezeigt.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Abschirmung wird eine flexible
fasrige Matte einer Isolierschicht von Isolierfasern zwischen gegenüberliegenden
kardierten Bindeschichten von Bindefasern, d. h. von durch Kardieren
einer Bindeschicht gebildeten Bindefasern, angeordnet, und anschließend wird darüber eine
Isolierschicht angebracht, welche entweder vorgeformt wird oder
durch Kardieren entsteht, und danach wird darüber eine Bindeschicht kardiert,
was sämtlich
in an sich bekannter Weise erfolgt. Danach wird die Matte in der
in Verbindung mit 10 beschriebenen Weise derart
genadelt, dass die Bindefasern 45 jeder Bindeschicht 41, 42 durch die
Isolierschicht 43 und die gegenüberliegenden Bindeschichten 42, 41 genadelt
werden, so dass die Schlaufen 46 aus Bindefasern 45 bereitgestellt
werden, welche derart über
die gegenüberliegende
Bindeschicht 41 hinausstehen, dass eine getuftete obere
Fläche 47 und
eine getuftete untere Fläche 48 der Matte 40 gebildet
werden. Der Klebstoff 50 wird im wesentlichen über die
obere Fläche 47 und
die untere Fläche 48 der
Matte 40 in der Weise aufgebracht, dass die Schlaufen 46 auf
der oberen Fläche 47 und der
unteren Fläche 48 durch
den Klebstoff 50 an den Flächen 47, 48 befestigt
werden. Eine flexible Schutzfolie 51 wird aufgebracht und
dauerhaft durch den Klebstoff 50 mit der unteren Fläche 48 der
Matte 40 verbunden, und es wird vorzugsweise eine flexible abziehbare
Folie 52 aufgebracht und durch den Klebstoff 50 lösbar auf
der oberen Fläche
der Matte 40 befestigt.
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Damit
kann die Abschirmung gebogen und gedrückt werden, um die obere Fläche 47 an
den abzuschirmenden Gegenstand 91 anzupassen und dauerhaft
damit zu verbinden.
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Die
Erfindung wird nunmehr durch das folgende Beispiel erläutert, bei
dem sämtliche
Prozentsätze
Gewichtsprozente sind, soweit nichts anderes angegeben wird, was
auch für
die Beschreibung gilt.
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BEISPIEL
-
Ein
erstes Gewebe aus Polyesterfasern von 3 Denier und 7,6 cm Stapellänge wurde
auf einen sich bewegenden Bandförderer
kardiert, wobei das Gewebe ein Gewicht von ca. 2 Unzen pro Quadratyard
(68 g/m2) aufwies. Eine vorgeformte Glasmatte (Owens
Corning SR-26 Range Glass) von 2,5 cm Dicke und 0,016 g/cm3 Dichte wurde auf den sich bewegenden Bandförderer abgewickelt
und auf das kardierte Gewebe von Polyesterfasern platziert. Ein zweites
Polyesterfasergewebe, welches das gleiche wie das erste Gewebe war,
wurde auf den sich bewegenden Bandförderer und oben auf die Glasmatte
auf die Weise kardiert, dass ein Sandwich der Glasfasermatte zwischen
den beiden kardierten Polyesterfasergeweben geformt wurde.
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Das
Sandwich wurde von dem Bandförderer zu
einem an sich bekannten doppelt wirkenden Nadelwebstuhl (Shoou Shyng
Modell SDP250112-2) geführt,
welcher mit üblichen
Nadeln (Groz Beckert 15-18-36-3, Stil F 333) ausgestattet war. Das
Sandwich wurde in dem doppelt wirkenden Webstuhl mit Nadelstichen
von ca. 800 Nadelstichen pro quadratinch (125/cm2)
und Nadeleindringtiefen derart genadelt, dass die Widerhaken der
Nadeln sich über
die gegenüberliegende
Fläche
des Sandwich um ca. 3 bis 5 mm derart erstreckten, dass eine Schlaufe
von Polyesterfasern im wesentlichen an allen Nadeldurchstichen auf
der genannten gegenüberliegenden Fläche platziert
wurde.
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Das
Sandwich mit Nadelstichen wurde unter Verwendung eines hitzeaktivierten
Polyesterklebstoffs (Turex P-900) und eines konventionellen beheizten Walzenlaminators
(Mindestwalzentemperatur 260°C)
auf eine Aluminiumfolie laminiert (Zero Temper, Legierung 1100,
0,25 mm dick).
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Ein
druckempfindlicher Klebstoff wurde auf die gegenüberliegende Fläche des
Laminats aufgebracht, indem ein von Venture Tape hergestelltes „Transferband" (ein fester Film
von druckempfindlichem Acrylklebstoff auf einem Trennpapier – Venture Tape
Nr. 524CW) aufgebracht und das „Band" gedrückt wurde, um das Band mit
dem Laminat zu verbinden, indem das Produkt durch Druckwalzen geleitet
wurde (ca. 275 bis 415 kPa). Das so hergestellte Produkt wurde dann
zu einer Rolle aufgewickelt.
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Ausgehend
von der Rolle wurden spezifisch geformte Abschirmungen unter Verwendung
einer Formpresse ausgeschnitten. Eine Abziehhilfe wurde auf dem
Trennpapier dadurch angebracht, dass die Schneidform so eingestellt
wurde, dass sie in einem kleinen Bereich das Trennpapier nicht durchschneidet.
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Proben
von ausgeformten Abschirmungen wurden durch Entfernen des Trennpapiers
und Drücken
der Abschirmungen von der Aluminiumfolienseite aus, um die Abschirmungen
an verschiedene Konturen anzupassen und die Abschirmungen mit den
genannten Konturen zu verbinden, getestet.
- A.
Proben des genadelten, aber nicht wie oben beschrieben laminierten
Materials wurden hergestellt, indem Proben von ca. 25,4 cm mal 5
cm zugeschnitten (gestanzt) wurden und indem die Proben in einer
zu den Probenoberflächen
parallelen Ebene und am Mittelpunkt der Dicke der Proben zugeschnitten
wurden, um zwei getrennte zugeschnittene Abschnitte der Probe zu
bilden, die jeder eine Schnittlänge
von ca. 1 Zoll aufwiesen. Einer der Abschnitte wurde in einer Backe
einer Instron-Maschine und der andere Abschnitt wurde in die andere
Backe der Instron-Maschine eingeklemmt. Die Backen wurden von der
Maschine mit einer Überkopfgeschwindigkeit
von ca. 10 Fuß pro
Minute getrennt, und die durchschnittliche innere Bindungsfestigkeit
der Proben wurde mit ca. 9 Newton ermittelt.
- B. Ähnliche
Proben des Materials nach Laminierung mit Klebstoff/Aluminiumfolie
und Klebstoff/Trennpapier wurden, wie oben berichtet, ähnlich getestet.
Die durchschnittliche innere Bindungsfestigkeit der Proben wurde
mit ca. 31 Newton ermittelt.
- C. Zum Vergleich wurden ähnliche
Proben eines genadelten Materials nach dem Hiers erteilten US-Patent
4.522.876 (siehe 3) ähnlich getestet. Die innere
Bindungsfestigkeit dieser Proben lag zwischen 1,5 und 5 Newton (Durchschnitt
ca. 3 Newton).
-
Daraus
ist ersichtlich, dass die Proben nach A oben aufgrund der genadelten
Schlaufen eine im Vergleich zur Nadelung des Hiers-Patents (die
Proben nach C oben) eine sehr stark verbesserte interne Bindungsfestigkeit
haben und dass eine sehr starke innere Bindungsfestigkeit erreicht
wird, wenn die genadelte Matte mit der Schutzfolie und dem Trennpapier
laminiert wird (die Proben von B oben).
-
Es
dürfte
klar sein, dass naheliegende Modifikationen an den spezifischen
oben offengelegten Ausführungsformen
vorgenommen werden können, und
diese naheliegenden Modifikationen sollen im Geist und Umfang der
beigefügten
Patentansprüche eingeschlossen
sein. In den Patentansprüchen
dienen die Bezugszeichen lediglich der Übersichtlichkeit und bilden
keine Beschränkung
der Patentansprüche.