Verfahren und Vorrichtung zum Entdröhnen von schwingfähigen Bauteilen, wie Blechen, und Beschichtung hierzu Method and device for the anti-drumming of vibratable components, such as metal sheets, and coating therefor
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entdröhnen von schwingfähigen Bauteilen wie Blechen nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 17. Desweiteren betrifft die Erfindung eine entsprechende Antidröhnbeschichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 8.The present invention relates to a method and a device for the anti-vibration of vibratable components such as sheets according to the preambles of patent claims 1 and 17. Furthermore, the invention relates to a corresponding anti-drumming coating according to the preamble of patent claim 8.
Derartige Verfahren, Vorrichtungen und Beschichtungen zum Entdröhnen von beispielsweise Automobilblechen sind bekannt, wobei zur Körperschalldämpfung dünner Bleche Folien aus viskoseelastischen Stoffen fest mit dem zu dämpfenden Bauteil verbunden werden. Beim Mitschwingen wird die Dämpfungsschicht durch Dehnungsbeanspruchung verformt. Aufgrund unterschiedlicher E-Module und Schichtdicken ergibt sich eine komplexe Biegesteifigkeit des Verbundsystems, für das sich ein Gesamtverlustfaktor abhängig von der Frequenz berechnen lässt. Die zu „entdröhnende" Frequenz ist oft die durch eine externe Quelle veranlasste Eigenfrequenz des zu entdröhnenden Bauteils, wobei der Gesamtverlustfaktor in erster Linie durch einen hohen Verlustfaktor der DämpfungsSchicht oder ein hohes E-Modul der Dämpfungsschicht verbessert werden kann.Processes, devices and coatings of this type for the deadening of, for example, automotive sheet metal are known, foils made of viscose-elastic substances being firmly connected to the component to be damped in order to damp structure-borne noise. When swinging along, the damping layer is deformed by strain. Due to different E-modules and layer thicknesses, there is a complex bending stiffness of the composite system, for which an overall loss factor can be calculated depending on the frequency. The frequency to be “deadened” is often the natural frequency of the component to be deadened, which is caused by an external source, the total loss factor being able to be improved primarily by a high loss factor of the damping layer or a high modulus of elasticity of the damping layer.
Als auf dem schwingfähigen Bauteil aufzubringende Entdröhnbe- schichtungen sind Antidröhnmassen auf Bitumenbasis, Epoxidharzmassen oder Kautschukmassen bekannt. Sie werden üblicherweise durch Spritzen oder Extrusion im fließfähigen Zustand aufgebracht. Bei
Epoxidharzmassen und anderen thermisch oder chemisch härtenden Massen, wie z.B. mehrfunktionelle Acrylate enthaltenden Materialien, hat sich gezeigt, dass diese beim Aushärten das sie tragende Blech geringfügig verformen. Insbesondere bei hochglänzenden Oberflächen, wie sie bei heutigen Kraftfahrzeugkarosserien üblich sind, führt das dazu, das sich der Bereich des beispielsweise innenseitig auf ein Türblech aufgebrachten Antidröhnbelags aussenseitig auf der Tür durch Lichtreflexe abzeichnet, was bei heutigen Kraftfahrzeugen nicht hingenommen wird.Anti-drumming compounds based on bitumen, epoxy resin compounds or rubber compounds are known as anti-drumming coatings to be applied to the vibratable component. They are usually applied by spraying or extrusion in the flowable state. at Epoxy resin compositions and other thermally or chemically curing compositions, such as materials containing multifunctional acrylates, have been shown to slightly deform the sheet metal that supports them during curing. Particularly in the case of high-gloss surfaces, as are common in today's motor vehicle bodies, this means that the area of the anti-drumming covering, for example on the inside of a door panel, is reflected on the outside by light reflections, which is not acceptable in today's motor vehicles.
Das Problem der Verformung von dünnen Blechen durch eine durch Polymerisation aushärtende (Entdröhn-) Beschichtung wird beispielsweise in der US 5 712 317 erläutert. In dieser Druckschrift wird das Problem durch verformbare Microkugeln in der aushärtenden Masse gelöst, was allerdings recht kostspielig ist und die akustische Wirksamkeit solcher Massen unerwünscht verändern kann.The problem of the deformation of thin sheets by a polymerisation-curing (anti-drumming) coating is explained, for example, in US Pat. No. 5,712,317. In this publication, the problem is solved by deformable microspheres in the hardening mass, which is, however, quite expensive and can undesirably change the acoustic effectiveness of such masses.
Entdröhnbeschichtungen auf Bitumenbasis oder Kautschukbasis üben zwar im Regelfall keine so hohen Kräfte aus wie thermisch oder chemisch härtende Massen, so dass es auf dem sie tragenden Bauteil wie beispielsweise dünnen Blechen kaum zu Verformungen oder Abzeichnungen kommen kann. Jedoch hat sich gezeigt, dass bei besonders niedrigen Temperaturen die Haftung dieser Entdrohnbeschichtung auf dem Blech nicht mehr ausreichend ist.As a rule, anti-drumming coatings based on bitumen or rubber do not exert as high forces as thermally or chemically hardening compounds, so that deformations or marks can hardly occur on the component that supports them, such as thin sheet metal. However, it has been shown that at particularly low temperatures the adhesion of this anti-drift coating to the sheet metal is no longer sufficient.
Die Druckschrift EP 0 199 372 Bl beschreibt durch Spritzen auftragbare Antidröhnmassen, welche bei Temperaturen von etwa 140°C vernetzen und dadurch ausreichend hart werden.The publication EP 0 199 372 B1 describes anti-drumming compounds which can be applied by spraying and which crosslink at temperatures of about 140 ° C. and thus become sufficiently hard.
Neben der Verformung von Blechen sowie der Haftung am Blech müssen weitere Belastungsanforderungen insbesondere der Fahrzeugindustrie erfüllt werden, die die beschichteten Bauteile neben der Akustikprüfung auch mechanischen Tests unterzieht, wie beispielsweise einem Kälteschlagtest, einer Dornbiegung, einem Alterungstest oder einem Klimawechseltest. Es sollte ein Einsatz auch im Rohbau auf geölten Blechen möglich sein und KTL-Verträglichkeit bestehen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entdröhnen von schwingfähigen Bauteilen anzugeben, so dass ein derart hergestellter Verbundwerkstoff nicht nur die akustischen Anforderungen erfüllt, sondern auch Abzeichnungen auf den Blechen im Bereich der Antidröhnbeschichtung und ein Ablösen der Antidröhnbeschichtung insbesondere bei niedrigen Temperaturen vermieden werden. Auch soll die Entdrohnbeschichtung das schwingfähige Bauteil wenn möglich verstärken und die weiteren mechanischen Belastungsanforderungen erfüllen. Desweiteren soll eine diesen Zwecken dienende Antidröhnbeschichtung entwickelt werden.In addition to the deformation of sheet metal and the adhesion to the sheet metal, further stress requirements must be met, in particular in the automotive industry, which in addition to the acoustic test also subjects the coated components to mechanical tests, such as a cold impact test, a mandrel bend, an aging test or a climate change test. It should also be possible to use it in body-in-white on oiled sheets and there should be KTL compatibility. The invention is therefore based on the object of specifying a method and a device for the deadening of vibratable components, so that a composite material produced in this way not only meets the acoustic requirements, but also marks on the metal sheets in the area of the anti-noise coating and detachment of the anti-noise coating in particular low temperatures can be avoided. The de-drone coating should also reinforce the vibratable component if possible and meet the other mechanical load requirements. Furthermore, an anti-drumming coating serving these purposes is to be developed.
Die vorliegenden Aufgaben werden durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1, 8 und 17 erfüllt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen .The present objects are achieved by the characterizing features of independent claims 1, 8 and 17. Further advantageous embodiments of the invention result from the subclaims.
Erfindungsgemäß wird zwischen der Entdrohnbeschichtung und dem schwingfähigen Bauteil mindestens eine Zwischenschicht aufgebracht, die insbesondere aus einem elastomeren Material besteht.According to the invention, at least one intermediate layer, which consists in particular of an elastomeric material, is applied between the dehumidifier coating and the vibratable component.
Durch die Einbringung einer Zwischenschicht zwischen die Entdrohnbeschichtung und dem schwingfähigen Bauteil ergibt sich eine Funktionstrennung der Antidröhnbeschichtung. Indem nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Zwischenschicht eine elastomere Haftvermittlerschicht verwendet wird, die im fließfähigen Zustand auf das Bauteil aufbringbar ist, ergibt sich eine gute Haftung der DämpfungsSchicht (als Teil der Entdröhnungsbe- schichtung) am Bauteil. Ein solches Material weist seine elastomeren Eigenschaften nach dem Phasenwechsel durch Erstarrung, Gelierung oder Poly- bzw. Copolymerisation auf. Diese Eigenschaften sind in einem Temperaturbereich von -40 °C bis 80 °C wirksam.The incorporation of an intermediate layer between the anti-drone coating and the vibratable component results in a functional separation of the anti-drone coating. By using an elastomer adhesion promoter layer as the intermediate layer, which can be applied to the component in the flowable state, as a preferred embodiment of the invention, the damping layer (as part of the anti-drumming coating) adheres well to the component. Such a material exhibits its elastomeric properties after the phase change through solidification, gelation or poly- or copolymerization. These properties are effective in a temperature range from -40 ° C to 80 ° C.
Die Entdrohnbeschichtung, die sehr kostengünstig erzeugt werden kann, verhindert, dass unterschiedliche Ausdehnungen des Bauteils bzw. der Entdrohnbeschichtung zu Spannungen und damit zu Verfor-
ungen des Bauteils und damit beispielsweise zu Abzeichnungen auf dem Blech einer Automobilkarosserie oder zu einem Losen der Antidröhnbeschichtung vom Blech bei niedrigen Temperaturen führt. Gleichermaßen kann als Entdrohnbeschichtung dank der Erfindung ein durch Polyreaktion aushärtendes Material verwendet werden, welches sich beim Ausharten in einem solchen Maße verformt, dass es ohne die Zwischenschicht zu einer Verformung des Bauteils wie beispielsweise eines dünnen Bleches kommen wurde. Bei bituminösen Massen oder Kautschukmassen braucht man dank der Erfindung keine Rucksicht mehr auf die Kaltehaftung der Massen nehmen, weil die Zwischenschicht als Haftvermittlerschicht die Entdrohnbeschichtung zuverlässig auf dem Bauteil halt.The anti-drone coating, which can be produced very inexpensively, prevents different expansions of the component or the anti-drone coating from causing stresses and thus deformation. of the component and thus, for example, to markings on the sheet metal of an automobile body or to a loosening of the anti-drumming coating from the sheet metal at low temperatures. Likewise, thanks to the invention, a polyreaction-hardening material can be used as the anti-drift coating, which deforms to such an extent when it hardens that the component, such as a thin sheet metal, would deform without the intermediate layer. In the case of bituminous compositions or rubber compositions, thanks to the invention there is no longer any need to consider the cold adhesion of the compositions, because the intermediate layer, as an adhesion promoter layer, holds the anti-drift coating reliably on the component.
In jedem Fall sorgt die Zwischenschicht dafür, dass Relativbewegungen zwischen der Entdrohnbeschichtung und dem Bauteil in der Zwischenschicht aufgenommen werden, so dass keine Scherkräfte entstehen, die zu einem Losen der Entdrohnbeschichtung oder einer Blechverformung fuhren konnten. Dies gilt gleichermaßen auch für die Beschichtung eines schwingfahigen Drahtes oder Rohres.In any case, the intermediate layer ensures that relative movements between the dehumidifying coating and the component in the intermediate layer are absorbed, so that no shear forces arise which could lead to a loosening of the dehumidifying coating or a sheet metal deformation. This also applies to the coating of a vibratable wire or tube.
Mit Vorteil wird die mindestens eine Entdrohnbeschichtung ebenfalls im fließfahigen Zustand nach oder gleichzeitig mit der mindestens einen Zwischenschicht aufgebracht. Dies kann beispielsweise durch Spritzen oder mittels Coextrusion erfolgen. Als Entdrohnbeschichtung oder als Zwischenschicht können dabei spritzbare oder extru- dierbare Materialien verwendet werden, die beispielsweise nach der Galvanisierung einer Automobilkarosserie auf entsprechende Bauteile des Automobils mittels einer Coextrusionsduse manuell oder (halb-) automatisch aufgebracht werden.The at least one anti-drone coating is also advantageously applied in the flowable state after or simultaneously with the at least one intermediate layer. This can be done, for example, by injection molding or by means of coextrusion. In this case, sprayable or extrudable materials can be used as the anti-drift coating or as an intermediate layer, which materials are applied manually or (semi) automatically to corresponding components of the automobile, for example after the galvanizing of an automobile body, using a coextrusion nozzle.
Wenn man Entdrohnbeschichtungen in Form von Folien auf ein Blech appliziert, dann benotigt man eine elastische Zwischenschicht, weil nur durch eine solche Zwischenschicht die Folien auf dem Blech angebracht werden können. Als Vorteil beim Aufbringen von Entdrohnbeschichtungen im fließfahigen Zustand durch Extrusion oder Spritzen hat man es bisher immer angesehen, dass man eine solche Zwischen-
schicht vermeiden konnte. Die vorliegende Erfindung zeigt jedoch, dass eine solche Zwischenschicht auch bei im fließfahigen Zustand aufgebrachten Entdrohnbeschichtungen Vorteile aufweist, die ihren Mehraufwand rechtfertigen.If you apply de-stick coatings in the form of foils to a sheet, you need an elastic intermediate layer, because only through such an intermediate layer can the foils be attached to the sheet. So far, it has always been considered an advantage when applying drone coatings in the flowable state by extrusion or spraying that such an intermediate could avoid shifting. However, the present invention shows that such an intermediate layer also has advantages in the case of de-drone coatings applied in the flowable state, which justify its additional expenditure.
Als Entdrohnbeschichtung kann eine Dampfungsschicht, eine Versteifungsschicht oder eine Kombination aus Dämpfungsschicht und Versteifungsschicht verwendet werden. Je nach Anwendungsart, -ort und/oder -temperatur können unterschiedliche Entdrohnbeschichtungen verwendet werden, die aus einer oder einer Kombination von Dämpfungs- oder Versteifungsmaterialien bestehen. Beispielsweise kann sowohl die Dämpfungsschicht als auch die Versteifungsschicht oder die Zwischenschicht aus einem viskosen Kunststoff bestehen, der durch Polymerisation, Copolymerisation, Polykondensation oder Vernetzung (Crosslinkmg) aushärtet. Die Zwischenschicht sollte dabei mit der der Zwischenschicht zugewandten Schicht der Entdrohnbeschichtung kompatibel sein, da diese mittels der Zwischenschicht am Bauteil dauerhaft haftend verbunden wird. Unter „Kompatibilität" werden nachfolgend solche Kunststoffe oder Kunststoff- /Metallkombinationen verstanden, die miteinander haftend verbunden werden können, beispielsweise miteinander polymerisieren oder vernetzen.A damping layer, a stiffening layer or a combination of damping layer and stiffening layer can be used as the anti-drift coating. Depending on the type of application, location and / or temperature, different anti-drift coatings can be used, which consist of one or a combination of damping or stiffening materials. For example, both the damping layer and the stiffening layer or the intermediate layer can consist of a viscous plastic which hardens through polymerization, copolymerization, polycondensation or crosslinking (crosslinking). The intermediate layer should be compatible with the layer of the dehumidifying coating facing the intermediate layer, since this is permanently bonded to the component by means of the intermediate layer. “Compatibility” is understood below to mean those plastics or plastic / metal combinations which can be adhesively bonded to one another, for example polymerizing or crosslinking.
Mit Vorteil besteht die Zwischenschicht aus einem Kunststoffmaterial, das seine Eigenschaften durch thermisches oder chemisches Harten, insbesondere durch Erstarren, durch Polyreaktion oder durch Gelieren erhalt. Die Zwischenschicht besteht dabei nach einer besonderen Ausfuhrungsform der Erfindung aus einem auf Metall haftenden elastomeren Material, das Spannungen zwischen der Entdrohnbeschichtung und dem Bauteil, insbesondere auch bei Temperaturen unterhalb von etwa -5°C und oberhalb von etwa 35°C ausgleicht.The intermediate layer advantageously consists of a plastic material which obtains its properties by thermal or chemical hardening, in particular by solidification, by polyreaction or by gelling. According to a particular embodiment of the invention, the intermediate layer consists of an elastomeric material adhering to metal, which compensates for tensions between the anti-drift coating and the component, in particular also at temperatures below approximately -5 ° C. and above approximately 35 ° C.
Zwischen der Zwischenschicht und der Entdrohnbeschichtung kann nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine Korrosionsschicht eingebracht werden, die ein korrosives Bauteil vor Korrosion schützt, sofern diese Aufgabe nicht bereits
durch die Dämpfungsschicht, die Versteifungsschicht und/oder die Zwischenschicht wahrgenommen wird. Beispielsweise kann die Zwischenschicht mit einem pulverformigen elektrisch leitfahigen Material versehen werden, das elektrisch leitend mit dem aus Metall bestehenden Bauteil in Verbindung steht, so dass die elektrisch leitfahige Zwischenschicht mit einer galvanisch koppelbaren Elektronensenke (Opferanode) verbunden werden kann, die ggf. auswechselbar ist und die das Bauteil vor Korrosion schützt.According to a further advantageous embodiment of the present invention, a corrosion layer can be introduced between the intermediate layer and the dehumidifier coating, which protects a corrosive component against corrosion, provided that this task does not already exist is perceived by the damping layer, the stiffening layer and / or the intermediate layer. For example, the intermediate layer can be provided with a powdery, electrically conductive material which is electrically conductively connected to the component made of metal, so that the electrically conductive intermediate layer can be connected to a galvanically coupled electron sink (sacrificial anode), which can be replaced if necessary, and that protects the component from corrosion.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht die Entdrohnbeschichtung aus einer Dampfungsschicht aus Styrol, die mittels einer Zwischenschicht aus EVA auf einem dünnen Blech aufgebracht wird. Nach einer weiteren Ausfuhrungsform besteht die Entdrohnbeschichtung aus einer Versteifungsschicht aus einem Epoxidharz, das mittels einer Zwischenschicht aus Butyl auf dem Blech aufgebracht wird. Desweiteren hat sich gezeigt, dass eine Entdrohnbeschichtung aus einer Dampfungsschicht aus Bitumen und einer Versteifungsschicht aus einem Epoxidharz besonders große Vorteile erzielt, da das schwingfahige Bauteil gedampft und versteift wird. Die Zwischenschicht besteht dabei mit Vorteil aus Butyl .According to a further advantageous embodiment of the present invention, the dehumidifier coating consists of a styrene damping layer which is applied to a thin sheet by means of an intermediate layer made of EVA. According to a further embodiment, the anti-drift coating consists of a stiffening layer made of an epoxy resin, which is applied to the sheet metal by means of an intermediate layer made of butyl. Furthermore, it has been shown that a de-drone coating consisting of a bitumen damping layer and an epoxy resin stiffening layer achieves particularly great advantages, since the vibratable component is steamed and stiffened. The intermediate layer advantageously consists of butyl.
Für die Zwischenschicht können desweiteren übliche Kleber und andere elastische Materialien verwendet werden, beispielsweise hochelastische thermoplastische sowie thermovernetzbare Butylmassen und Acrylate oder weiche PVC-Beschichtungen, wie beispielsweise Nahtabdichtungen und Unterbodenschutzmassen, die in der Autoindustrie in der Regel verwendet werden. Auch zwei- und mehrkomponentige Systeme wie beispielsweise Acrylate mit Epoxidharzen, Bitumen mit doppelbindungshaltigen Kautschuken u.a., können als Zwischenschicht verwendet werden.Conventional adhesives and other elastic materials can also be used for the intermediate layer, for example highly elastic thermoplastic and thermo-crosslinkable butyl compositions and acrylates or soft PVC coatings, such as seam seals and underbody protection compositions, which are generally used in the automotive industry. Two- and multi-component systems such as acrylates with epoxy resins, bitumen with rubbers containing double bonds, etc. can also be used as an intermediate layer.
Desweiteren hat sich gezeigt, dass als Antidröhnbeschichtung eine durch Vernetzung aushartbare Masse besondere Vorteile aufweist, da diese mittels der elastischen Zwischenschicht auch auf sehr dünnwandige Bleche aufgebracht werden kann. Als Entdrohnbeschichtung
kann beispielsweise eine Epoxidharzmasse verwendet werden, die durch die Zwischenschicht auch die akustischen Eigenschaften der Antidröhnbeschichtung im Vergleich zu einer Beschichtung ohne Zwischenschicht verbessert.Furthermore, it has been shown that as an anti-drumming coating a cross-hardenable mass has particular advantages, since it can also be applied to very thin-walled sheets by means of the elastic intermediate layer. As a drone coating For example, an epoxy resin composition can be used, which also improves the acoustic properties of the anti-drumming coating compared to a coating without an intermediate layer.
Auch bei der Auswahl herkömmlicher Mischungen auf Bitumenbasis kann für die Entdrohnbeschichtung eine kostengünstige Bitumenmasse verwendet werden, da aufgrund der elastischen Zwischenschicht weniger Rücksicht auf die Kältehaftung der Bitumenmasse genommen werden muß. Genau wie bei der Expoxidharzmasse verbessert die Zwischenschicht auch hier die akustische Wirksamkeit der gesamten Antidröhnbeschichtung .In the selection of conventional bitumen-based mixtures, an inexpensive bitumen composition can also be used for the dehumidification coating, since less consideration must be given to the cold adhesion of the bitumen composition due to the elastic intermediate layer. Just as with the epoxy resin compound, the intermediate layer also improves the acoustic effectiveness of the entire anti-drumming coating.
Gleiches gilt bei der Verwendung einer kautschukbasierenden Masse als Dämpfungsschicht.The same applies to the use of a rubber-based mass as a damping layer.
Für die Entdröhnung von Blechen im Fahrzeugbau hat es sich als optimal erwiesen, wenn die Entdrohnbeschichtung eine Schichtstärke von etwa 0,5 bis 10 mm insbesondere 1 bis 4 mm und die Zwischenschicht eine Schichtstärke von 0,1 bis 1,2 mm aufweist. Im Falle der Verwendung einer aus Versteifungsschicht und Dämpfungsschicht bestehenden Entdrohnbeschichtung hat die Versteifungsschicht mit Vorteil eine Schichtstärke von etwa 0,1 bis 2,5 mm und die Dämpfungsschicht eine Schichtstärke von etwa 0,3 bis 8 mm. Die Gesamtstärke der Entdrohnbeschichtung, bestehend aus Zwischenschicht und Entdrohnbeschichtung liegt mit Vorteil bei etwa 1 bis 3 mm. Das Flächengewicht einer solchen Beschichtung liegt in der Regel zwischen etwa 2 kg/m2 und 4 kg/m2.For the deadening of sheet metal in vehicle construction, it has proven to be optimal if the anti-drift coating has a layer thickness of about 0.5 to 10 mm, in particular 1 to 4 mm, and the intermediate layer has a layer thickness of 0.1 to 1.2 mm. If a de-drone coating consisting of a stiffening layer and a damping layer is used, the stiffening layer advantageously has a layer thickness of approximately 0.1 to 2.5 mm and the damping layer a layer thickness of approximately 0.3 to 8 mm. The total thickness of the anti-drone coating, consisting of the intermediate layer and the anti-drone coating, is advantageously about 1 to 3 mm. The basis weight of such a coating is generally between about 2 kg / m 2 and 4 kg / m 2 .
Bei „Kompatibilität" der Zwischenschicht mit der der Zwischenschicht zugewandten Schicht der Entdrohnbeschichtung kann diese zusammen mit der Zwischenschicht mittels Spritzen oder (Co-) Extrusion in einem Arbeitsgang oder lediglich zwei Arbeitsgängen aufgebracht werden. Ein solches Aufbringen mittels Coextrusion ist sowohl bei Kunstharzmassen als auch bei Bitumen- oder Kautschuk-
massen möglich, wobei letztere Materialien auch als Granulat über einen Extruder zugeführt werden können.If the intermediate layer is “compatible” with the layer of the dehumidifying coating facing the intermediate layer, this can be applied together with the intermediate layer by means of spraying or (co-) extrusion in one operation or only two operations. Such application by means of coextrusion is both with synthetic resin compositions and with Bitumen or rubber mass possible, the latter materials can also be fed as granules via an extruder.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entdröhnen von schwingfähigen Bauteilen weist dabei mit Vorteil eine Extrusionsdüse auf, mittels derer die Entdrohnbeschichtung aus Kunststoff auf dem Bauteil aufgebracht werden kann. Die Extrusionsdüse kann dabei neben der Entdrohnbeschichtung auch die mindestens eine Zwischenschicht auf dem schwingfähigen Bauteil aufbringen.The device according to the invention for the anti-drumming of vibratable components advantageously has an extrusion nozzle, by means of which the plastic anti-drift coating can be applied to the component. In addition to the dehumidification coating, the extrusion die can also apply the at least one intermediate layer on the vibratable component.
Falls eine Coextrusionsdüse verwendet wird, kann die Entdrohnbeschichtung gleichzeitig mit der Zwischenschicht aufgebracht werden, wobei die Coextrusionsdüse mit Vorteil gleichzeitig von mindestens zwei Dosiervorrichtungen gespeist wird, die die für die entsprechenden Schichten verwendbaren Materialien dosieren, mischen und schmelzen, wobei die Materialien erst kurz vor oder kurz nach dem Verlassen der Düsenmündung miteinander verbunden werden und wobei die mit der Entdrohnbeschichtung versehene Zwischenschicht im Anschluss daran auf dem Bauteil aufgebracht wird.If a coextrusion die is used, the dehumidifier coating can be applied simultaneously with the intermediate layer, the coextrusion die being advantageously fed at the same time by at least two metering devices which meter, mix and melt the materials which can be used for the corresponding layers, the materials just before or shortly after leaving the nozzle mouth, and the intermediate layer provided with the anti-drift coating is then applied to the component.
Nach einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Coextrusionsdüse gleichzeitig von mindestens zwei Extrudern gespeist, die die für die entsprechenden Schichten verwendbaren thermoplastischen Materialien dosieren und schmelzen, wobei mit Vorteil Kunststoffgranulat aus zentralen Vorratsbehältern den Extrudern automatisch zugeführt werden, so dass diese ununterbrochen mit thermoplastischem Material versorgt werden.According to a special embodiment of the present invention, the coextrusion nozzle is simultaneously fed by at least two extruders which meter and melt the thermoplastic materials which can be used for the corresponding layers, plastic granules advantageously being automatically fed from central storage containers to the extruders, so that they are continuously filled with thermoplastic material be supplied.
Einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:Some preferred exemplary embodiments of the present invention are explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show:
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Schichtaufbau mit doppelschichtiger Entdrohnbeschichtung,
Figur 2 einen erfindungsgemaßen Schichtaufbau mit einschichtiger Entdrohnbeschichtung,FIG. 1 shows a layer structure according to the invention with a double-layer de-stick coating, FIG. 2 shows a layer structure according to the invention with a single-layer dehumidifying coating,
Figur 3 einen erfindungsgemaßen Schichtaufbau mit einer anderen einschichtigen Entdrohnbeschichtung,FIG. 3 shows a layer structure according to the invention with a different single-layer dehumidifying coating,
Figur 4 ein Diagramm, das den akustischen Verlustfaktor eines nach dem erfindungsgemaßen Verfahren beschichteten Bleches in Abhängigkeit von der Temperatur wiedergibt,FIG. 4 shows a diagram which shows the acoustic loss factor of a sheet coated by the method according to the invention as a function of the temperature,
Figur 5 ein der Figur 4 entsprechendes Diagramm für die Ausfuhrungsform der Erfindung nach Figur 2,FIG. 5 shows a diagram corresponding to FIG. 4 for the embodiment of the invention according to FIG. 2,
Figur 6 ein der Figur 4 entsprechendes Diagramm für die Ausfuhrungsform der Erfindung nach Figur 3,6 shows a diagram corresponding to FIG. 4 for the embodiment of the invention according to FIG. 3,
Figur 7 ein der Figur 4 entsprechendes Diagramm für die Ausfuhrungsform der Erfindung nach Figur 1,FIG. 7 shows a diagram corresponding to FIG. 4 for the embodiment of the invention according to FIG. 1,
Figur 8 die schematische Darstellung einer erfindungsgemaßen Vorrichtung zur Aufbringung der Antidröhnbeschichtung .Figure 8 is a schematic representation of an inventive device for applying the anti-drumming coating.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen drei vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung mit unterschiedlichen Entdrohnbeschichtungen 5, die auf einem Bauteil 1, beispielsweise einem dünnen Blech, aufgebracht werden. Zwischen der Entdrohnbeschichtung 5 und dem Bauteil 1 befindet sich eine Zwischenschicht 2 aus insbesondere elastomerischen Material, die die Entdrohnbeschichtung 5 zumindest teilweise mechanisch und akustisch vom Bauteil 1 entkoppelt.Figures 1 to 3 show three advantageous embodiments of the invention with different anti-drift coatings 5, which are applied to a component 1, for example a thin sheet. Between the anti-drone coating 5 and the component 1 there is an intermediate layer 2 made of, in particular, elastomeric material, which at least partially mechanically and acoustically decouples the anti-drone coating 5 from the component 1.
Figur 1 zeigt dabei eine aus Dampfungsschicht 3 und Versteifungsschicht 4 bestehende Entdrohnbeschichtung 5.FIG. 1 shows a de-drone coating 5 consisting of a damping layer 3 and a stiffening layer 4.
Figur 2 zeigt eine lediglich aus einer Dampfungsschicht 3 bestehende Entdrohnbeschichtung 5, wahrend
Figur 3 eine aus einer Versteifungsschicht 4 und der Zwischenschicht 2 bestehende Entdrohnbeschichtung 5 zeigt, bei der die Versteifungsschicht 4 durch die erheblich dickere Zwischenschicht 2 mit dem Bauteil 1 verbunden ist. Die Zwischenschicht 2 übt dabei auch eine Kleber- also Verbindungswirkung aus.FIG. 2 shows a de-drone coating 5 consisting only of a damping layer 3, while FIG. 3 shows a de-drone coating 5 consisting of a stiffening layer 4 and the intermediate layer 2, in which the stiffening layer 4 is connected to the component 1 by the considerably thicker intermediate layer 2. The intermediate layer 2 also exerts an adhesive effect, that is to say a connecting effect.
Insofern zeigt Figur 3 eine spezielle Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Zwischenschicht 2 haftvermittelnde und mit der Versteifungsschicht 4 zusammen auch akustisch entkoppelnde bzw. dampfende Aufgaben wahrnimmt. Das Bauteil 1 wird derart mit der Versteifungsschicht 4 verbunden, dass die Schwing- fahigkeit des Bauteils 1 stark reduziert wird, indem eine von der Eigenfrequenz des Bauteils 1 abweichende Eigenfrequenz für die Versteifungsschicht 4 gewählt wird.In this respect, FIG. 3 shows a special embodiment of the present invention, in which the intermediate layer 2 performs adhesion-promoting tasks and, together with the stiffening layer 4, also performs acoustically decoupling or steaming tasks. The component 1 is connected to the stiffening layer 4 in such a way that the vibrability of the component 1 is greatly reduced by choosing a natural frequency for the stiffening layer 4 that differs from the natural frequency of the component 1.
Als Materialien für die einzelnen Schichten eignet sich die in Tabelle 1 angegebenen thermoplastischen, reaktiven oder durch zwei Komponenten chemisch vernetzende Kunststoffmaterialien.Suitable materials for the individual layers are the thermoplastic, reactive or materials which chemically crosslink by two components, as shown in Table 1.
Tabelle 1 Spritzbare Mehrschichtmassen und entsprechende Materialkombinat onenTable 1 Sprayable multilayer compositions and corresponding material combinations
Als bevorzugte Auftragstechnik für spritzbare Mehrschichtmassen eignet sich das Coextrusionsverfahren. Gemäß der vorliegenden
- i i -The coextrusion process is the preferred application technique for sprayable multi-layer materials. According to the present - ii -
Erfindung werden die unterschiedlichen Schichten der Antidröhnbeschichtung nach einer bevorzugten Ausgestaltung mittels eines Coextrusionsverfahrens aufgebracht. Dieses Verfahren eignet sich zur vollautomatischen Applikation der viskosen mehrschichtigen Akustikmasse auf Fahrzeuge oder entsprechende Fahrzeugkomponenten. Dadurch wird eine hochwertige Fahrzeugdämpfung erreicht, die auch die mechanischen Belastungsanforderungen erfüllt.According to the invention, the different layers of the anti-drumming coating are applied according to a preferred embodiment by means of a coextrusion process. This method is suitable for the fully automatic application of the viscous, multi-layer acoustic compound to vehicles or corresponding vehicle components. This achieves high-quality vehicle damping that also meets the mechanical load requirements.
Zur Durchführung dieses Verfahrens wird eine Coextrusionsdüse eingesetzt, die sowohl nach dem Prinzip der „Innenmischung" als auch nach dem Prinzip der „Aussenmischung" aufgebaut werden kann. Bei der Innenmischung werden die Materialschichten mit einem Um- mantelungsadapter zusammengeführt, so dass Lufteinschluss zwischen den Materialschichten minimiert wird. Bei der Aussenmischung werden die Materialschichten in der Düse zusammengefügt, ebenfalls ohne merkliche Lufteinschlüsse. Die entsprechenden Prozessparameter wie Materialmenge, Mischungsverhältnis und Ausstoßmenge entscheiden dann über die Festlegung des anzuwendenden Mischverfahrens.To carry out this process, a coextrusion die is used, which can be constructed both on the principle of the “inner mixture” and on the principle of the “outer mixture”. In the case of internal mixing, the material layers are brought together with a sheathing adapter, so that air trapping between the material layers is minimized. In the case of external mixing, the material layers are joined together in the nozzle, also without noticeable air pockets. The corresponding process parameters such as material quantity, mixing ratio and output quantity then decide on the determination of the mixing process to be used.
Acht bevorzugte Materialien für die Zwischenschicht, Dämpfungsschicht und Versteifungsschicht sowie zugehörige Auftragstechniken nach der vorliegenden Erfindung werden in Tabelle 2 wiedergegeben:Eight preferred materials for the intermediate layer, damping layer and stiffening layer and associated application techniques according to the present invention are shown in Table 2:
Tabelle 2 Beispiele für „kompatible" Materialien für die einzelnen Schichten der Entdrohnbeschichtung sowie der Zwischenschicht einschließlich zugehöriger AuftragstechnikTable 2 Examples of "compatible" materials for the individual layers of the dehumidifier coating and the intermediate layer including the associated application technique
Figur 4 zeigt als mit Dreiecken gekennzeichnete Kurve die Anti- dröhnwirkung einer Beschichtung mit einer Epoxidharzmasse als Material für die Dämpfungsschicht, die auf einer dünnen
elastomerischen Zwischenschicht aus PVC aufgebracht wurde. Das Flächengewicht der Epoxidharzmasse betrug dabei 3,0 kg/m2, das der Zwischenschicht betrug 0,3 kg/m2. Die mit Rauten gekennzeichnete Kurve gibt die Sollwerte wieder, welche von der Automobilindustrie gefordert werden. Man erkennt, dass die Kurve für die erfindungsgemäße Beschichtung bei etwa -20°C und +60°C auf der Sollkurve liegt, ab etwa 0°C bis 60°C verläuft sie jedoch oberhalb der Sollkurve und hat im Bereich von etwa zwischen 20°C und 40°C einen deutlichen Abstand von der Sollkurve. Bei dem Bereich zwischen etwa 10°C und 40°C handelt es sich um den Temperaturbereich für den Fahrzeuginnenraum zugewandte Bleche, beispielsweise Türbleche oder Dachbleche. Durch die Erfindung lässt sich somit die Akustik in einem Fahrzeug deutlich verbessern.FIG. 4 shows, as a curve marked with triangles, the anti-drumming effect of a coating with an epoxy resin composition as material for the damping layer, which is on a thin layer elastomeric intermediate layer made of PVC was applied. The weight per unit area of the epoxy resin composition was 3.0 kg / m 2 , and that of the intermediate layer was 0.3 kg / m 2 . The curve marked with diamonds shows the setpoints required by the automotive industry. It can be seen that the curve for the coating according to the invention lies at about -20 ° C. and + 60 ° C. on the target curve, but from approximately 0 ° C. to 60 ° C. it runs above the target curve and has a range of approximately between 20 ° C and 40 ° C a clear distance from the target curve. The range between approximately 10 ° C. and 40 ° C. is the temperature range for sheets facing the vehicle interior, for example door sheets or roof sheets. The acoustics in a vehicle can thus be significantly improved by the invention.
Die mit Quadraten gekennzeichnete Kurve (ohne Zwischenschicht) verläuft bis über 30 °C wesentlich unterhalb der Sollkurve und überragt diese erst bei etwa 40 °C durch eine Spitze. Die Entdrohnbeschichtung ohne Zwischenschicht ist somit erst bei höheren Temperaturen besser als die erfindungsgemäße Beschichtung bei Verwendung einer einschichtigen Epoxidharzmasse als Dämpfungsschicht 3. Sie kann daher beispielsweise für den Motorenraum verwendet werden, ist jedoch bei Blechen für den Fahrzeuginnenraum eher ungeeignet.The curve marked with squares (without intermediate layer) runs significantly below the target curve up to over 30 ° C and only surpasses it at around 40 ° C with a peak. The anti-drone coating without an intermediate layer is therefore only better at higher temperatures than the coating according to the invention when using a single-layer epoxy resin composition as a damping layer 3. It can therefore be used, for example, for the engine compartment, but is rather unsuitable for sheet metal for the vehicle interior.
Figur 5 zeigt die Entdröhnwirkung einer der Figur 4 ähnlichen Beschichtung mit einer Zwischenschicht aus EVA und einer Dämpfungsschicht aus Styrol. Figuren 4 und 5 entsprechen dabei einem Schichtaufbau nach Figur 2, wobei hier als Zwischenschicht besonders bevorzugt EVA oder Butyl und als Dämpfungsschicht besonders bevorzugt Bitumen, Styrol oder eine Epoxidharzmasse zum Einsatz kommen. Dieser Schichtaufbau hat eine Dicke von 1,7 mm bei einem Flächengewicht von 2,4 kg/ m2.FIG. 5 shows the anti-noise effect of a coating similar to FIG. 4 with an intermediate layer made of EVA and a damping layer made of styrene. FIGS. 4 and 5 correspond to a layer structure according to FIG. 2, EVA or butyl being particularly preferably used as the intermediate layer and bitumen, styrene or an epoxy resin composition being particularly preferably used as the damping layer. This layer structure has a thickness of 1.7 mm with a weight per unit area of 2.4 kg / m 2 .
Figur 6 betrifft einen Aufbau nach Figur 3 mit relativ „dicker" Zwischenschicht 2 und Versteifungsschicht 4. Aus Figur 6 ergibt
sich eine gegenüber den vorherigen Dämpfungskurven erheblich verbesserte Entdrohnwirkung der mittels der Zwischenschicht 2 am Bauteil 1 aufgebrachten Versteifungsschicht 4. Der Verlustfaktor liegt über dem gesamten Temperaturbereich von etwa -20 °C bis +60 °C über der Sollwertkurve aus Figur 4, wobei hier als Zwischenschicht 2 Butyl- und als Versteifungsschicht 4 mit Vorteil Epoxidharzmasse zum Einsatz kommt. Weitere vorteilhafte Materialien für die Zwischenschicht 2 sind Bitumen oder Kautschuk sowie Acrylat für die Versteifungsschicht 4. Die Gesamtdicke dieses Schichtaufbaus betragt 2,0 mm, wahrend das Flachengewicht 3,1 kg/m2 betrug.FIG. 6 relates to a structure according to FIG. 3 with a relatively “thick” intermediate layer 2 and stiffening layer 4. From FIG compared to the previous damping curves there is a considerably improved dehumidification effect of the stiffening layer 4 applied to the component 1 by means of the intermediate layer 2. The loss factor lies over the entire temperature range from approximately -20 ° C. to +60 ° C. above the setpoint curve from FIG. 4, here as the intermediate layer 2 butyl and as a stiffening layer 4 with advantage epoxy resin is used. Other advantageous materials for the intermediate layer 2 are bitumen or rubber and acrylate for the stiffening layer 4. The total thickness of this layer structure is 2.0 mm, while the weight per unit area was 3.1 kg / m 2 .
Figur 7 zeigt eine insbesondere im oberen Temperaturverlauf ab etwa 10 °C gegenüber Figur 5 verbesserte Entdrohnwirkung eines Schichtaufbaus nach Figur 1, wobei die Entdrohnbeschichtung 5 aus Dampfungsschicht 3 und Versteifungsschicht 4 besteht. Als besonders bevorzugte Materialien kommen für die Zwischenschicht 2 Butyl, für die Dampfungsschicht 3 Bitumen und für die Versteifungsschicht 4 Epoxidharzmasse zum Einsatz. Die Gesamtschichtstarke dieses Aufbaus betragt 1,6 mm bei einem Flachengewicht von 2,58 kg/m2. Aus Figur 7 ist ersichtlich, dass ein dreischichtiger Aufbau der Antidröhnbeschichtung aus Zwischenschicht 2, Dampfungsschicht 3 und Versteifungsschicht 4 etwa gleich gute akustische Dampfungseigenschaften aufweist wie ein Aufbau nach Figur 3 bei 40% reduzierter Dicke und etwa 17% reduziertem Flachengewicht sowie bei etwa gleichem Flachengewicht und etwa gleicher Schichtdicke wie bei einem Schichtaufbau nach Figur 2 weitaus verbesserten akustischen Dampfungswerten .FIG. 7 shows an improved dehumidifying effect of a layer structure according to FIG. 1, in particular in the upper temperature profile from approximately 10 ° C. compared to FIG. Particularly preferred materials are 2 butyl for the intermediate layer, 3 bitumen for the damping layer and 4 epoxy resin composition for the stiffening layer. The total layer thickness of this structure is 1.6 mm with a basis weight of 2.58 kg / m 2 . It can be seen from FIG. 7 that a three-layer structure of the anti-drumming coating consisting of intermediate layer 2, damping layer 3 and stiffening layer 4 has about the same good acoustic damping properties as a structure according to FIG. 3 with a 40% reduced thickness and approximately 17% reduced basis weight and with approximately the same basis weight and about the same layer thickness as in a layer structure according to FIG. 2, acoustic damping values improved considerably.
Figur 8 zeigt schematisch eine erfindungsgemaße Vorrichtung zur Aufbringung der Entdrohnbeschichtung 5 mit Zwischenschicht 2 auf ein Bauteil 1. Zum vollautomatischen Einsatz wird mit Vorteil eine Coextrusionsdüse 6 an einem Roboter installiert (nicht dargestellt) und mit flexiblen Materialversorgungsleitungen an Dosiersysteme wie beispielsweise zwei Extruder 7a und 7b angeschlossen. Die Dosiersysteme müssen separat ansteuerbar sein, sowohl im Druckmodus als
auch im Volumenmodus, um einen definierten Materialschichtaufbau in der Coextrusionsdüse zu erreichen. Die entsprechenden, für die Beschichtung verwendeten Materialien können dabei in Granulatform in einem zentralen Materialcontainer (nicht dargestellt) vorgehalten werden und über Versorgungsleitungen beispielsweise via Druckluft und entsprechenden Ventilen den einzelnen Abnahmepunkten des Dampfungsstoffauftrags, d.h. den Extrudern 7a und 7b in der Produktionslinie zugeführt werden. Bei thermoplastischen Materialien werden diese mittels der Extruder zur Applikation aufgeschmolzen und auf Pumpviskositat gebracht und dem Dosiersystem mit der Coextrusionsdüse 6 als pastose Akustikmasse zugeführt. Mit Vorteil wird die Zusammenfuhrung der einzelnen Schichten erst kurz vor oder kurz nach der Dusenmundung 8 erfolgen, um einen definierten Mateπalzusammenfluss und eine definierte Schichtstarke der Antidröhnbeschichtung zu erreichen.FIG. 8 schematically shows a device according to the invention for applying the de-drone coating 5 with intermediate layer 2 to a component 1. For fully automatic use, a coextrusion nozzle 6 is advantageously installed on a robot (not shown) and with flexible material supply lines to metering systems such as two extruders 7a and 7b connected. The dosing systems must be controllable separately, both in print mode and also in volume mode to achieve a defined material layer structure in the coextrusion nozzle. The corresponding materials used for the coating can be stored in granular form in a central material container (not shown) and can be supplied to the individual take-off points of the steaming agent application, that is to say the extruders 7a and 7b in the production line, via supply lines, for example via compressed air and corresponding valves. In the case of thermoplastic materials, these are melted for application by means of the extruders and brought to pump viscosity and fed to the metering system with the coextrusion nozzle 6 as a pasty acoustic mass. The individual layers are advantageously brought together only shortly before or shortly after the nozzle mouth 8 in order to achieve a defined material confluence and a defined layer thickness of the anti-drumming coating.
In der Zeit, in dem beispielsweise ein Fahrzeug von einer Station zur nächsten Station weitergeführt wird, verfahrt der Roboter mit den Extrudern 7a, 7b unter die Granulatzufuhrleitung und es wird neues Granulat beispielsweise über ein Trichtersystem aufgenommen. Durch dieses Verfahren wird der Arbeitsgang des Fasswechsels an jeder Dammstoffauftragsstation eingespart sowie die Instandhaltungskosten der Anlage drastisch gesenkt, da die Heizschlauche, die die Roboter und die Versorgungsanlage verbinden, entfallen können.
During the time, for example, when a vehicle is being moved from one station to the next station, the robot travels with the extruders 7a, 7b under the granule feed line and new granulate is picked up, for example, via a funnel system. This process saves the process of changing the barrel at each dam application station and drastically reduces the maintenance costs of the system, since the heating hoses that connect the robots and the supply system can be dispensed with.