WO2004022645A1 - Dämpfungsmaterial - Google Patents

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WO2004022645A1
WO2004022645A1 PCT/EP2002/009304 EP0209304W WO2004022645A1 WO 2004022645 A1 WO2004022645 A1 WO 2004022645A1 EP 0209304 W EP0209304 W EP 0209304W WO 2004022645 A1 WO2004022645 A1 WO 2004022645A1
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Rod Morris-Kirby
Arndt Schroer
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Hp-Chemie Pelzer Research And Development Ltd.
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/162—Selection of materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds

Definitions

  • the invention relates to bitumen-free thermoplastic acoustically effective damping materials with physical expansion for damping and noise reduction of vibrating surfaces, in particular in vehicle construction.
  • Bituminous damping documents are currently being applied to the vibrating surfaces, particularly in vehicle construction.
  • the disadvantage of these bitumen melt films is, in particular, that they cannot be removed from the surface without residue.
  • the damping material can practically not be reused as a damping material after recycling, since removal from the surface is not economically feasible and there is contamination from the paint.
  • the object of the present invention is to provide bitumen-free thermoplastic acoustically effective damping materials with flat or physical expansion for damping and deadening vibrating surfaces, in particular in vehicle construction, which can be detached from the surface without residues and thereby recycling the carrier material and the damping material enable.
  • the object of the present invention is to provide a damping material that can be painted without problems as a recycling damping material.
  • thermoplastic acoustically active damping materials with physical expansion Damping and noise reduction of vibrating surfaces, in particular in vehicle construction, for a positive, non-positive or melting connection with the same from a plastic blend of at least two distinguishable thermoplastic materials with different glass transition temperatures (T g ), melting temperatures (T m ) and / or softening temperatures (T e ) that can be mixed, extruded, calendered, deep drawn and / or injection molded.
  • T g glass transition temperatures
  • T m melting temperatures
  • T e softening temperatures
  • damping materials according to the invention can be detached from the surface without leaving any residue and permit problem-free recycling of both the carrier material and the damping material.
  • the damping material can be used again as a damping material after recycling, with no problems with the painting.
  • the molded bodies which are alternative to the prior art, have essentially the same damping properties over the temperature range of -40 ° C. to +90 ° C., which is of particular interest here in the motor vehicle, with the same weight.
  • damping vouchers like the known bituminous damping vouchers, can be melted onto the surfaces to be dampened by the action of heat. Alternatively, it is of course also possible to establish a direct positive or non-positive connection "of the damping materials with the vibratable surfaces.
  • plastic blends are made according to the invention different thermoplastic materials are used, which are miscible, extrudable, calenderable, thermoformable and / or injection moldable.
  • the plastics (at least 2) differ, for example, because of their glass transition temperature (T g ).
  • the difference between the glass transition temperature (T g ) of the lowest melting plastic and the highest melting plastic is particularly preferably at least 100 K, in particular at least 10 K.
  • the dampening effect of a melted plastic has a maximum effect at its glass transition temperature (T g ).
  • T g glass transition temperature
  • the glass transition temperatures (T g ) of the plastics used therefore preferably vary in a temperature range from -40 to +80 ° C.
  • the different plastics can also differ on the basis of their melting temperature (T m ) and / or softening temperature (T e ).
  • T m melting temperature
  • T e softening temperature
  • the difference between the melting temperature (T m ) and / or softening temperature (T e ) of the lowest melting plastic and the highest melting plastic is particularly preferably at least 50 K, in particular at least 100 K.
  • the damping documents can be applied to the surfaces to be damped in a variety of ways. They are applied, for example, as sprayable damping by means of a nozzle, and are pressed and melted onto the surface to be damped as pressed, deep-drawn, injection-molded, extruded or calendered moldings.
  • the plastics are adapted to the usual technical processes with regard to the melting temperatures. Of course, this requires different melting temperatures of the blend.
  • the range of maximum damping of the plastics in the blends is preferably in the range from -40 ° C to +90 ° C. At temperatures up to +90 ° C, the damping material should not become flowable and detach from the surface to be damped. At temperatures down to -40 ° C, the damping material should still be elastic and not detach from the surface. Accordingly, preferably used plastics have melting temperatures (T m ) and / or softening temperatures (T e ) in the range from 80 ° C to 250 ° C.
  • copolymers with components that have both low and high glass transition temperatures (T g ), melting temperatures (T m ) and / or softening temperatures (T e ) are particularly preferred for the purposes of the present invention.
  • copolymers of polyethylene and polystyrene which are commercially available, for example, under the name ESI polymers.
  • plastic materials which can be used are those which are miscible with the above-mentioned plastic blends, for example polyethylene-polystyrene copolymers, which, owing to their
  • Glass transition temperature (T g ) for the damping of surfaces are generally of interest, as are those plastics which are homogeneously miscible with the above-mentioned polyethylene-polystyrene copolymers and, due to their melting temperature (T m ) and / or softening temperature (T e ), for application Surfaces are interesting.
  • plastics are also suitable for use in the effective damping materials according to the invention which are miscible with the polyethylene-polystyrene copolymers and are of interest for the damping of surfaces due to their mass. It follows from this that, in addition to the aforementioned constituents, the damping materials according to the invention may also contain further fillers and / or auxiliaries.
  • the fillers are particularly preferably selected from the group of acoustically active, magnetic and / or mass-increasing fillers, in particular mica or thermally treated mica.
  • the damping materials can also contain auxiliaries, which are preferably selected from the group of stabilizers, in particular UV stabilizers, flame retardants, adhesion promoters and / or dyes.
  • the damping materials according to the invention can be produced, for example, by injection molding or deep-drawing physically extended plastic blends. Preferred thicknesses are, for example, 0.3 to 7 mm.
  • These workpieces (shaped bodies) can, for example, be equipped with adhesive or non-adhesive and magnetically adhesive and are preferably connected to the surface in a form-fitting manner by the action of heat.
  • damping materials completely to the surfaces as a sprayable composition.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung sind bitumenfreie thermoplastische akustisch wirksame Dämpfungsmaterialien mit körperlicher Ausdehnung zur Bedämpfung und Entdröhnung vn schwingenden Oberflächen insbesondere im Fahrzeugbau zur formschlüssigen, kraftschlüssigen oder durch Aufschmelzen erhaltenen Verbindung mit derselben aus einem Kunststoff-Blend wenigstens zweier unterscheidbarer thermoplastischer Kunststoffe mit unterschiedlichen Glasübergangstemperaturen (Tg), Schmelztemperaturen (Tm) und/oder Erweichungstemperaturen (Te), die miteinander mischbar, extrudierbar, kalandrierbar, tiefziehbar und/oder spritzgiessfähig sind.

Description

Dämpfungsmaterial
Gegenstand der Erfindung sind bitumenfreie thermoplastische akustisch wirksame Dämpfungsmaterialien mit körperlicher Ausdehnung zur Bedämpfung und Entdröhnung von schwingenden Oberflächen, insbesondere im Fahrzeugbau.
Gegenwärtig werden insbesondere im Fahrzeugbau bituminöse Dämpfungsbelege auf die schwingenden Oberflächen aufgebracht. Der Nachteil dieser Bitumenschmelzfolien besteht insbesondere darin, dass diese nicht rückstandsfrei von der Oberfläche lösbar sind. Das Dämpfungsmaterial kann praktisch nicht erneut nach dem Recycling als Dämpfungsmaterial eingesetzt werden, da ein Entfernen von der Oberfläche ökonomisch nicht möglich ist und eine Verschmutzung durch den Lack vorliegt.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung von bitumenfreien thermoplastischen akustisch wirksamen Dämpfungsmaterialien mit flächiger oder körperlicher Ausdehnung zur Bedämpfung und Entdröhnung von schwingenden Oberflächen, insbesondere im Fahrzeugbau, die rückstandsfrei von der Oberfläche lösbar sind und dadurch das Recycling des Trägermaterials wie auch des Dämpfungsmaterials ermöglichen.
Weiterhin besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Dämpfungsmaterial zur Verfügung zu stellen, dass als Recycling- Dämpfungsmaterial problemfrei lackierbar ist.
Die vorgenannten Aufgaben werden in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gelöst durch bitumenfreie thermoplastische akustisch wirksame Dämpfungsmaterialien mit körperlicher Ausdehnung zur Bedämpfung und Entdröhnung von schwingenden Oberflächen insbesondere im Fahrzeugbau zur formschlüssigen, kraftschlüssigen oder durch Aufschmelzen erhaltenen Verbindung mit derselben aus einem Kunststoff- Blend wenigstens zweier unterscheidbarer thermoplastischer Kunststoffe mit unterschiedlichen Glasübergangstemperaturen (Tg), Schmelztemperaturen (Tm) und/oder Erweichungstemperaturen (Te), die miteinander mischbar, extrudierbar, kalandrierbar, tiefziehbar und/oder spritzgießfähig sind.
Die erfindungsgemäßen Dämpfungsmaterialien sind rückstandsfrei von der Oberfläche lösbar und erlauben das problemlose Recycling des Trägermaterials wie auch des Dämpfungsmaterials. Das Dämpfungsmaterial kann nach dem Recycling erneut als Dämpfungsmaterial eingesetzt werden, wobei keine Probleme hinsichtlich der Lackierung auftreten.
Die gegenüber dem Stand der Technik alternativen Formkörper zeigen bei gleichem Gewicht im wesentlichen die gleichen Dämpfungseigenschaften über den hier insbesondere im Kraftfahrzeug besonders interessierenden Temperaturbereich von -40 °C bis +90 °C.
Die Dämpfungsbelege können, wie die bekannten bituminösen Dämpfungsbelege auf die zu bedämpfenden Oberflächen durch Hitzeeinwirkung formschlüssig aufgeschmolzen werden. Alternativ dazu ist es selbstverständlich möglich, auch eine direkte formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung" der Dämpfungsmaterialien mit den schwingungsfähigen Oberflächen herzustellen.
Einfache Kunststoffmaterialien sind in der Regel nicht geeignet, Dämpfungsmaterialien im Sinne der vorliegenden Erfindung zu ergeben. Dementsprechend werden erfindungsgemäß Kunststoff-Blends aus unterschiedlichen thermoplastischen Kunststoffen eingesetzt, die mischbar, extrudierbar, kalandrierbar, tiefziehbar und/oder spritzgießfähig sind.
Die Kunststoffe (wenigstens 2) unterscheiden sich beispielsweise aufgrund ihrer Glasübergangstemperatur (Tg). Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung beträgt die Differenz der Glasübergangstemperatur (Tg) des niedrigst schmelzenden Kunststoffs und des höchst schmelzenden Kunststoffs wenigstens 100 K, insbesondere wenigstens 10 K.
Die dämpfende Wirkung eines aufgeschmolzenen Kunststoffes wirkt maximal bei dessen Glasübergangstemperatur (Tg). Durch die Herstellung eines Blends aus Kunststoffen, wobei die einzelnen Kunststoffe unterschiedliche Glasübergangstemperaturen (Tg) aufweisen, kann die dämpfende Wirkung einem Temperaturprofil angepasst werden. Die Glasübergangstemperaturen (Tg) der genutzten Kunststoffe variieren daher vorzugsweise in einem Temperaturbereich von -40 bis +80 °C.
In analoger Weise können sich die unterschiedlichen Kunststoffe (wenigstens 2) auch aufgrund ihrer Schmelztemperatur (Tm) und/oder Erweichungs- temperatur (Te) unterscheiden. Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung beträgt die Differenz der Schmelztemperatur (Tm) und/oder Erweichungstemperatur (Te) des niedrigst schmelzenden Kunststoffs und des höchst schmelzenden Kunststoffs wenigstens 50 K, insbesondere wenigstens 100 K.
Die Dämpfungsbelege können auf unterschiedlichste Arten auf die zu dämpfenden Oberflächen appliziert werden. Sie werden beispielsweise als spritzbare Dämpfung per Düse aufgetragen, als gepresste, tiefgezogene, spritzgegossene, extrudierte oder kalandrierte Formkörper auf die zu dämpfende Oberfläche gelegt und aufgeschmolzen. Hierbei ist es selbstverständlich, die Kunststoffe in Bezug auf die Aufschmelztemperaturen üblichen technischen Prozessen anzupassen. Dies erfordert selbstverständlich unterschiedliche Schmelztemperaturen des Blends.
Der Bereich maximaler Dämpfung der Kunststoffe in den Blends liegt vorzugsweise im Bereich von -40 °C bis +90 °C. Bei Temperaturen bis +90 °C soll das Dämpfungsmaterial nicht fließfähig werden und sich von der zu dämpfenden Oberfläche lösen. Bei Temperaturen bis -40 °C soll das Dämpfungsmaterial noch elastisch sein und sich nicht von der Oberfläche lösen. Dementsprechend weisen bevorzugt eingesetzte Kunststoffe Schmelztemperaturen (Tm) und/oder Erweichungstemperaturen (Te) im Bereich von 80 °C bis 250 °C auf.
Dementsprechend sind besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung Copolymere mit Komponenten, die sowohl niedrige wie auch hohe Glasübergangstemperaturen (Tg), Schmelztemperaturen (Tm) und/oder Erweichungstemperaturen (Te) haben.
Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Copolymere aus Polyethylen und Polystyrol, die beispielsweise unter der Bezeichnung ESI- Polymere im Handel erhältlich sind.
Darüber hinaus sind als weitere Kunststoffmaterialien einsetzbar solche, die mit den oben erwähnten Kunststoff-Blends, beispielsweise Polyethylen- Polystyrol-Copolymeren mischbar sind, die aufgrund ihrer
Glasübergangstemperatur (Tg) für die Bedämpfung von Oberflächen allgemein interessant sind sowie solche Kunststoffe, die homogen mit den oben erwähnten Polyethylen-Polystyrol-Copolymeren mischbar sind und aufgrund ihrer Schmelztemperatur (Tm) und/oder Erweichungstemperatur (Te) für die Applizierung auf Oberflächen interessant sind. Analog dazu sind selbstverständlich auch solche weiteren Kunststoffe für den Einsatz in den erfindungsgemäßen wirksamen Dämpfungsmaterialien geeignet, die mit den Polyethylen-Polystyrol-Copolymeren mischbar sind und aufgrund ihrer Masse für die Bedämpfung von Oberflächen interessant sind. Daraus ergibt sich, dass in den erfindungsgemäßen Dämpfungsmaterialien neben den vorgenannten Bestandteilen auch weitere Füllstoffe und/oder Hilfsstoffe enthalten sein können.
Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung sind die Füllstoffe, sofern vorhanden, ausgewählt aus der Gruppe der akustisch wirksamen, magnetischen und/oder masseerhöhenden Füllstoffe, insbesondere Glimmer oder thermisch behandelter Glimmer.
In den Dämpfungsmaterialien können auch Hilfsstoffe enthalten sein, die vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe der Stabilisatoren, insbesondere der UV-Stabilisatoren, der Flammschutzmittel, der Haftvermittler und/oder der Farbstoffe.
Die erfindungsgemäßen Dämpfungsmaterialien können beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass man körperlich ausgedehnte Kunststoff-Blends spritzgießt oder tiefzieht. Bevorzugte Dicken betragen beispielsweise 0,3 bis 7 mm. Diese Werkstücke (Formkörper) können beispielsweise adhäsiv oder nicht adhäsiv sowie magnetisch haftend ausgerüstet sein und werden vorzugsweise durch Hitzeeinwirkung vollständig formschlüssig mit der Oberfläche verbunden.
Alternativ dazu ist es selbstverständlich auch möglich, die Dämpfungsmaterialien vollständig als spritzbare Masse auf die Oberflächen aufzutragen.

Claims

Patentansprüche:
1. Bitumenfreie thermoplastische akustisch wirksame Dämpfungsmaterialien mit körperlicher Ausdehnung zur Bedämpfung und Entdröhnung von schwingenden Oberflächen insbesondere im Fahrzeugbau zur formschlüssigen, kraftschlüssigen oder durch Aufschmelzen erhaltenen Verbindung mit derselben aus einem Kunststoff-Blend wenigstens zweier unterscheidbarer thermoplastischer Kunststoffe mit unterschiedlichen
Glasübergangstemperaturen (Tg), Schmelztemperaturen (Tm) und/oder Erweichungstemperaturen (Te), die miteinander mischbar, extrudierbar, kalandrierbar, tiefziehbar und/oder spritzgießfähig sind.
2. Dämpfungsmaterialien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Differenz der Glasübergangstemperatur des niedrigst schmelzenden Kunststoffs und des höchst schmelzenden Kunststoffs wenigstens 100 K, insbesondere wenigstens 10 K beträgt.
3. Dämpfungsmaterialien nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffe Glasübergangstemperaturen (Tg) im Bereich von -40 °C bis +80 °C aufweisen.
4. Dämpfungsmaterialien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz der Schmelztemperaturen (Tm) und/oder Erweichungstemperatur (Te) des niedrigst schmelzenden Kunststoffs und des höchst schmelzenden Kunststoff wenigstens 50 K, insbesondere wenigstens 100 K beträgt.
5. Dämpfungsmaterialien nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffe Schmelztemperaturen (Tm) und/oder Erweichungstemperatur (Te) im Bereich von 80 °C bis 250 °C aufweisen.
6. Dämpfungsmaterialien nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese Copolymere Polyethylen und Polystyrol umfassen.
7. Dämpfungsmaterialien nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese weiterhin Füllstoffe und/oder Hilfsstoffe enthalten.
8. Dämpfungsmaterialien nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe ausgewählt sind aus der Gruppe der akustisch wirksamen, magnetischen und/oder masseerhöhenden Füllstoffe, insbesondere Glimmer und/oder Vermiculit.
9. Dämpfungsmateriaiien nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsstoffe ausgewählt sind aus der Gruppe der Stabilisatoren, insbesondere UV-Stabilisatoren, Flammschutzmittel, Haftvermittler und/oder Farbstoffe.
10. Verfahren zur Herstellung von Dämpfungsmaterialien nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man körperlich ausgedehnte Kunststoff-Blends mit einer Dicke von 0,3 bis 7 mm spritzgießt und/oder tiefzieht.
11. Verfahren zur Befestigung von Dämpfungsmaterialien nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auf schwingungsfähigen Oberflächen, insbesondere im Fahrzeugbau durch formschlüssiges und/oder kraftschlüssiges Inkontaktbringen miteinander.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass man die Dämpfungsmaterialien als spritzbare Masse mit der Oberfläche in Kontakt gebracht wird.
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