DE102024102071A1

DE102024102071A1 - Akustisch wirksames Bauteil für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Herstellung dergleichen

Info

Publication number: DE102024102071A1
Application number: DE102024102071.7A
Authority: DE
Inventors: Nicolas Ritschel; Andreas Koll
Original assignee: Carcoustics Techconsult GmbH
Current assignee: Carcoustics Techconsult GmbH
Priority date: 2024-01-24
Filing date: 2024-01-24
Publication date: 2025-07-24
Also published as: DE202024106287U1; WO2025157778A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein akustisch wirksames Bauteil (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Schwerschicht (2) und eine als Feder wirkende Absorberschicht (3), wobei die Absorberschicht (3) eine erste Seite (31) und eine dieser gegenüberliegenden zweiten Seite (32) aufweist, wobei die erste Seite (31) mit der Schwerschicht (2) verbunden ist und die zweite Seite (32) zur Anbindung an eine schwingende Fläche (100) eingerichtet ist, wobei die Absorberschicht (3) als Vlies und aus einem Polyethylenterephthalat ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist die Schwerschicht (2) aus einem Polyester gebildet. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines akustisch wirksamen Bauteils.

Description

Die Erfindung betrifft ein akustisch wirksames Bauteil für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Schwerschicht und eine als Feder wirkende Absorberschicht, wobei die Absorberschicht eine erste Seite und eine dieser gegenüberliegenden zweiten Seite aufweist, wobei die erste Seite mit der Schwerschicht verbunden ist und die zweite Seite zur Anbindung an eine schwingende Fläche eingerichtet ist, wobei die Absorberschicht als Vlies und aus einem Polyethylenterephthalat ausgebildet ist.
Moderne Kraftfahrzeuge weisen eine Vielzahl von akustisch wirksamen Bauteilen auf, die dazu eingerichtet sind, die Geräuschbelästigung der sich in der Fahrgastzelle befindlichen Personen so gering wie möglich zu halten. Beispielsweise sei hier die Verkleidung der Karosseriespritzwand, auch als Stirnwand bezeichnet, oder des Karosserieboden genannt. Weiterhin können solche Bauteile als Türdämmung eingesetzt werden. Insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten kommt es aufgrund von Abrollgeräuschen und der am Fahrzeug vorbeiströmenden Luft zu einer erheblichen Geräuschentwicklung. Weiterhin kommt es zu weiteren Geräuschemissionen durch die im Fahrzeug betriebene Antriebsmaschine.
Neben den hohen Anforderungen bzgl. der im Fahrzeug während der Fahrt vorherrschende Geräusche, müssen moderne Kraftfahrzeuge ebenfalls ressourcenschonend hergestellt, betrieben und wieder recycelt werden können. Somit ist es nicht nur von Bedeutung, den Herstellprozess entsprechend zu optimieren, auch durch die Reduktion der Masse des Fahrzeugs können über dessen Lebensdauer wirksam Ressourcen eingespart werden, da ein leichteres Fahrzeug weniger Kraftstoff verbraucht oder weniger oft aufgeladen werden muss. Weiterhin ist entscheidend, dass nach dem Erreichen der Lebensdauer des Kraftfahrzeugs dieses möglichst vollständig recycelt werden kann, so dass möglichst viel Material wiederverwendet werden kann und zurück in den Kreislauf gelangt.
Aus dem Stand der Technik sind vielfältige akustisch wirksame Bauteile für Kraftfahrzeuge bekannt. So offenbart die DE 10 2022 121 174 B3 ein solches Bauteil, welches eine Absorberschicht und eine Schwerschicht aufweist, wobei die Absorberschicht als Vlies und aus einem Polyethylenterephthalat ausgebildet ist. Die Schwerschicht ist dabei aus verschiedensten, voneinander abweichenden Materialfamilien ausgebildet. Weiterhin weist ein solches Bauteil, damit es die akustischen Anforderungen erfüllen kann, eine relativ hohe Masse auf.
Vor dem zuvor beschriebenen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein akustisch wirksames Bauteil für ein Kraftfahrzeug anzugeben, das in einem hohen Maße recycelt werden kann und gleichzeitig eine gegenüber dem Stand der Technik reduzierte Masse aufweist und gleichzeitig sehr gute akustische Eigenschaften aufweist. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen akustisch wirksamen Bauteils für ein Kraftfahrzeug anzugeben.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein akustisch wirksames Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie einem Verfahren zur Herstellung eines akustisch wirksamen Bauteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 23.
Die Unteransprüche betreffen jeweils bevorzugte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung, deren jeweilige Merkmale im Rahmen des technisch Sinnvollen ggf. auch über die Kategoriegrenzen der verschiedenen Ansprüche hinweg frei miteinander kombinierbar sind.
Es wird ein akustisch wirksames Bauteil für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, umfassend eine Schwerschicht und eine als Feder wirkende Absorberschicht, wobei die Absorberschicht eine erste Seite und eine dieser gegenüberliegenden zweiten Seite aufweist, wobei die erste Seite mit der Schwerschicht verbunden ist und die zweite Seite zur Anbindung an eine schwingende Fläche eingerichtet ist, wobei die Absorberschicht als Vlies und aus einem Polyethylenterephthalat ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist die Schwerschicht aus einem Polyester gebildet.
Dank der erfindungsgemäßen Lösung kann ein akustisch wirksames Bauteil bereitgestellt werden, welches gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Bauteilen eine geringere Masse aufweist und gleichzeitig sehr gut recyclebar ist, ohne dass dadurch die akustischen Eigenschaften nachteilig beeinflusst sind, also somit sehr gute akustische Eigenschaften aufweist. Dadurch, dass die Schwerschicht aus einem Polyester gebildet ist, kann die Masse gegenüber eines aus dem Stand der Technik bekannten akustisch wirksamen Bauteils deutlich reduziert werden. Versuche haben ergeben, dass Massereduktionen von 50% und mehr möglich sind, ohne die akustischen Eigenschaften nachteilig zu beeinflussen. Weiterhin ist das erfindungsgemäße akustisch wirksame Bauteil vollständig oder nahezu vollständig recyclebar, da sowohl die Absorberschicht als auch die Schwerschicht aus einem Polyester ausgebildet sind, denn die Absorberschicht ist aus einem Polyethylenterephthalat (PET) gebildet, wobei PET ein Polyester ist, sprich der Materialfamilie der Polyester angehört. Somit liegt nicht wie im Stand der Technik ein Verbundmaterial aus unterschiedlichsten Materialfamilien vor, die kaum oder gar nicht recyclebar sind, da diese einzelnen unterschiedlichen Materialfamilien nahezu untrennbar miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß sind die einzelnen Schichten aus der gleichen Materialfamilie, sprich Polyester, ausgebildet, so dass ein Monomaterialaufbau vorliegt.
Es kann sowohl die Absorberschicht als auch die Schwerschicht einen geringen Anteil anderer Substanzen als Polyester aufweisen, jedoch ohne Einfluss auf die Recyclingfähigkeit des akustisch wirksamen Bauteils zu haben. Üblicherweise handelt es sich dabei um technisch nicht weiter nachteilige Substanzen und/oder um minimale Verunreinigungen in dem Polyestermaterialien der Absorberschicht und der Schwerschicht. Dieser Anteil von anderen Substanzen beträgt weniger als 1,0 Gewichtsprozent.
Unter Gewichtsprozent wird der Masseanteil verstanden. Gewichtsprozent (Gew- %) kann auch als Masseprozent bezeichnet werden.
Die zweite Seite der Absorberschicht ist dazu geeignet, an eine schwingende Fläche angebunden zu werden. Es ist somit die Absorberschicht, und nicht die aus Polyester ausgebildete Schwerschicht, die dazu eingerichtet ist (dazu geeignet ist), an die schwingende Fläche angebunden zu werden. Unter dem Begriff „angebunden“ ist zu verstehen, dass die zweite Seite der Absorberschicht mit der schwingenden Fläche zusammenwirken kann. Dies kann beispielsweise durch ein Berühren erfolgen, so dass die Schwingungen der schwingenden Fläche auf die Absorberschicht übertragen werden können.
Weiterhin kann beispielsweise durch eine stoffschlüssige Verbindung wie beispielsweise Kleben und/oder durch eine formschlüssige Verbindung wie das Einkoppeln in einen Hinterschnitt oder durch das Anbinden mittels separater Spangen oder Clips erfolgen.
Das akustisch wirksame Bauteil stellt ein Feder-Masse-System dar, bei dem die Absorberschicht die Feder ist und die Schwerschicht die Masse des Feder-Masse-Systems bildet. Die Absorberschicht dient zur Schalldämpfung. Die Schwerschicht ist hingegen zur Schalldämmung vorgesehen.
Durch die Schalldämpfung erfolgt die Reduzierung der Lautstärke oder Intensität von Geräuschen, während bei der Schalldämmung darauf abzielt, die Übertragung von Schallwellen von einem Ort zum anderen zu blockieren oder zu minimieren. Bevorzugt bildet die Schwerschicht somit eine akustische Barriere.
Der Schall, der von der schwingenden Fläche ausgeht, tritt somit zuerst in die Absorberschicht ein und wird in dieser gedämpft. Der restliche Schall, der durch die Absorberschicht hindurch gedrungen ist, wird in seiner Ausbreitung durch die Schwerschicht aufgehalten oder nahezu aufgehalten, sprich gedämmt.
Die Absorberschicht und die Schwerschicht sind miteinander direkt oder indirekt verbunden. Eine indirekte Verbindung liegt vor, wenn zwischen der Absorberschicht und der Schwerschicht eine oder mehrere weitere Schichten angeordnet sind.
Unter Kraftfahrzeuge im Sinne der Erfindungen werden Landfahrzeuge verstanden, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Dazu gehören insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen und Kraftomnibusse.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Schwerschicht aus einem Polyethylenterephthalat (PET) und/oder einem Polybutylenterephthalat (PBT) gebildet ist. Versuche haben gezeigt, dass sowohl eine Schwerschicht aus PET als auch eine Schwerschicht aus PBT sowie eine Kombination aus PET und PBT hervorragende Dämmeigenschaften aufweisen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Schwerschicht aus einem Polyethylenterephthalat-Schaum gebildet ist. Im Sinne der Erfindung ist unter einem Polyethylenterephthalat-Schaum ein Schaumstoff aus Polyethylenterephthalat zu verstehen, kurz als PET-Schaum bezeichnet. Dank der Ausführung als PET-Schaum kann das akustisch wirksame Bauteil trotz erheblicher Reduktion der Masse gleichbleibend gute akustische Eigenschaften bereitstellen, wie die deutlich schwereren akustisch wirksamen Bauteile des Standes der Technik.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Schwerschicht aus einer Polybutylenterephthalat-Folie gebildet ist. Im Sinne der Erfindung ist unter der Polybutylenterephthalat-Folie eine Folie aus Polybutylenterephthalat (PBT) zu verstehen. Dank der Ausführung als PBT-Folie kann das akustisch wirksame Bauteil trotz erheblicher Reduktion der Masse gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten akustisch wirksamen Bauteilen deutlich verbesserte akustische Eigenschaften bereitstellen. Somit kann ein leichteres Bauteil bessere akustische Eigenschaften liefern als diejenigen des Standes der Technik.
Es kann vorgesehen sein, dass die Schwerschicht mehrere Lagen aufweist, wobei die eine Lage bevorzugt aus PET und eine weitere Lage aus PBT gebildet ist. Besonders bevorzugt kann eine Lage aus einem PET-Schaum und eine weitere Lage aus einer PBT-Folie gebildet sein. Somit können die akustischen Eigenschaften weiter verbessert werden.
Bevorzugt ist der PET-Schaum oder die PBT-Folie formstabil, sprich dieser verformt sich nicht durch seiner eigenen Masse.
Das PET der Absorberschicht kann bevorzugt von dem PET der Schwerschicht abweichen. Mit anderen Worten sind zwar beide Schichten aus einem PET gebildet, jedoch sind diese voneinander abweichende PET-Varianten.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung kann es vorgesehen sein, dass die Schwerschicht aus mehreren Teilschichten bzw. Lagen ausgebildet ist, die alle aus einem PET-Schaum oder einer PBT-Folie gebildet sind. Diese können alle aus einem gleichartigen PET-Schaum bzw. PBT-Folie gebildet sein oder aus unterschiedlichen PET-Schäumen bzw. PBT-Folien sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Polyethylenterephthalat-Schaum ein geschlossenzelliger Polyethylenterephthalat-Schaum. Die Zellen des PET-Schaums sind somit voneinander isoliert ausgebildet. Diese geschlossene Zellstruktur bietet den Vorteil, dass die Schwerschicht eine hohe Formstabilität und verbesserte akustische Isolationseigenschaften aufweist.
Bevorzugt weist das Vlies Einkomponentenfasern aus Polyethylenterephthalat auf. Diese Einkomponentenfasern bestehen aus einem einzigen Polyethylenterephthalat und sind bevorzugt alle gleichartig. Solche Einkomponentenfasern weisen einen einfachen und kostengünstigen Aufbau auf. Es kann vorgesehen sein, dass das Vlies vollständig aus Einkomponentenfasern gebildet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das Vlies Mehrkomponentenfasern aus Polyethylenterephthalat umfasst. Mehrkomponentenfasern bestehen aus zwei oder mehreren verschiedenen PET-Materialien, die miteinander kombiniert sind. Bevorzugt weist das Vlies Zweikomponentenfasern aus Polyethylenterephthalat auf. Die Zweikomponentenfaser ist eine Mehrkomponentenfaser, diese besteht aus genau zwei verschiedenen PET-Materialien und werden auch aus Bico-Fasern bezeichnet. Besonders bevorzugt weisen die Mehrkomponentenfasern bzw. die Zweikomponentenfasern ein niedrigschmelzendes PET und ein hochschmelzendes PET auf, sprich die Schmelztemperatur des niedrigschmelzenden PETs ist kleiner als die Schmelztemperatur des hochschmelzenden PETs. Dies bietet den Vorteil, dass die aus dem Vlies gebildete Absorberschicht wirksam ohne weitere Verbindungsmittel mit der Schwerschicht verbunden werden kann, in dem durch eine Erwärmung das niedrigschmelzende PET des Vlieses aufgeschmolzen wird und sich mit der Schwerschicht wirksam verbindet. Mit anderen Worten kann somit die erste Seite der Absorberschicht fest und unlösbar mit der Schwerschicht verbunden werden. Das hochschmelzende PET schmilzt dabei nicht und gewährleistet somit ausreichende Stabilität.
Besonders bevorzugt weisen die Mehrkomponentenfasern bzw. die Zweikomponentenfasern eine Masseanteil auf, der maximal 40% der Gesamtmasse des Vlieses beträgt. Somit kann sichergestellt werden, dass das Vlies eine ausreichende Stabilität aufweist, insbesondere ergibt sich durch die Vermischung von Ein- und Zwei- bzw. Mehrkomponentenfaser eine feste Verbindung mit der Schwerschicht durch das oben beschriebene Erwärmen und Aufschmelzen, da die aufgeschmolzenen Zwei- bzw. Mehrkomponentenfasern wie Armierungselemente mit den Einkomponentenfasern zusammenwirken.
In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Mehrkomponentenfasern bzw. die Zweikomponentenfasern als Mantel/Kern-Faser ausgebildet, wobei der Mantel der Fasern aus einem Polyethylenterephthalat gebildet ist, welches eine geringere Schmelztemperatur aufweist als ein Polyethylenterephthalat, aus dem der Kern der Fasern gebildet ist. Dank dieser Ausführung kann es erreicht werden, dass die aus dem Vlies gebildete Absorberschicht wirksam ohne weitere Verbindungsmittel mit der Schwerschicht verbunden werden kann, in dem durch eine Erwärmung der aus dem niedrigschmelzenden PET gebildete Mantel aufgeschmolzen wird und dieser sich mit der Schwerschicht wirksam verbindet. Mit anderen Worten kann somit die erste Seite der Absorberschicht fest und unlösbar mit der Schwerschicht verbunden werden. Der aus dem hochschmelzenden PET bestehende Kern schmilzt dabei nicht und gewährleistet somit ausreichende Stabilität.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Mehrkomponentenfasern als Seite-an-Seite-Faser und/oder Mantel/Kern-Faser und/oder Matrix/Fibrillen-Faser und Tortenstücken-Faser ausgebildet sind. Bei Seite-an-Seite-Fasern sind aus zwei verschiedenen PETs gebildet, die Seite an Seite im Längsverlauf liegen.
Eine Matrix/Fibrillen-Faser ist eine Faserstruktur, die aus einer Matrix, die aus einem PET besteht, und Fibrillen, die in diese Matrix eingebettet sind, die aus einem anderen PET als die Matrix besteht. Die Matrix ist das Grundmaterial, das die Fibrillen umgibt. Fibrillen sind armierungselementartige Strukturen, die in die Matrix eingebettet sind. Diese Fibrillen sind dafür verantwortlich, die mechanischen Eigenschaften der Gesamtfaser zu beeinflussen. Die Kombination aus Matrix und Fibrillen führt zu einer Faser, die verbesserte Festigkeit, Steifigkeit oder andere spezifische Eigenschaften aufweist. Dabei ist die Matrix bevorzugt aus einem niedrigschmelzenden PET und die Fibrillen aus einem hochschmelzenden PET gebildet. Eine Tortenstücken-Faser umfasst Kreissegmente (Tortenstücke), welche durch einen dazwischen liegenden Stern gehalten werden. Dabei besteht bevorzugt der Stern aus einem hochschmelzenden PET und die Kreissegmente aus einem niedrigschmelzenden PET. Dank dieser Ausführungen kann erreicht werden, dass die aus dem Vlies gebildete Absorberschicht wirksam ohne weitere Verbindungsmittel mit der Schwerschicht verbunden werden kann, in dem durch eine Erwärmung der aus dem niedrigschmelzenden PET gebildeten Komponente aufgeschmolzen wird und sich mit der Schwerschicht wirksam verbindet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Absorberschicht eine Flächendichte auf, die geringer ist als eine Flächendichte der Schwerschicht. Die Flächendichte der Absorberschicht ist somit kleiner als die der Schwerschicht. Somit können die akustischen Eigenschaften weiter verbessert werden, insbesondere das Dämpfungsverhalten der Absorberschicht und das Dämmverhalten der Schwerschicht.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen der Absorberschicht und der Schwerschicht eine thermoplastische Schmelzfolie angeordnet ist. Dank der Schmelzfolie können die Absorberschicht und die Schwerschicht fest miteinander verbunden werden, in dem durch Wärmezufuhr die Schmelzfolie, an- oder aufgeschmolzen wird und nach dem Erkalten die Absorberschicht und die Schwerschicht fest miteinander verbindet. Somit kann die erste Seite der Absorberschicht fest und unlösbar mit der Schwerschicht verbunden werden. Bevorzugt ist die Schmelzfolie aus einem Polyethylenterephthalat gebildet. Somit kann die Recyclingfähigkeit weiter verbessert werden. Besonders bevorzugt ist dieses PET ein niedrigschmelzendes PET, wobei die Schmelztemperatur geringer ist als die der Absorberschicht und/oder der Schwerschicht. Bevorzugt ist die Schmelzfolie dünner als die Absorberschicht und/oder die Schwerschicht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Absorberschicht im Allgemeinen eine Dicke zwischen 5 und 35 mm auf. Besonders bewährt hat sich für Automotive-Anwendungen eine Dicke zwischen 15 und 25 mm. Lokal kann die Dicke der Absorberschicht auch weniger als 5 mm betragen. Untersuchungen haben gezeigt, dass eine Absorberschicht in einem solchen Dickenbereich ein Optimum zwischen den akustischen Dämpfungseigenschaften und der aufweisenden Masse hat.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante weist die Schwerschicht aus Polybutylenterephthalat eine Dicke zwischen 1 und 2 mm auf oder weist die Schwerschicht aus Polyethylenterephthalat eine Dicke zwischen 2,5 und 5 mm auf. Eine Vielzahl von Versuchen hat gezeigt, dass eine Schwerschicht in einem solchen Dickenbereich ein Optimum zwischen den akustischen Dämmeigenschaften und der aufweisenden Masse hat.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die Absorberschicht eine Flächendichte zwischen 400 g/m² und 800 g/m² auf. Dank einer solchen Flächendichte kann die Absorberschicht ihre Dämpfungsfunktion optimal erfüllen. Es hat sich gezeigt, dass eine solche als Feder im Feder-Masse-System wirkende Absorberschicht sehr gute Schalldämpfungseigenschaften aufweist.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante weist die Schwerschicht eine Dichte zwischen 100 kg/m³ und 200 kg/m³ auf. Dank einer solchen Dichte weist die Schwerschicht hervorragende Schallbarriereeigenschaften auf. Es hat sich gezeigt, dass eine solche als Masse des Feder-Masse-System wirkende Schwerschicht sehr gute Schalldämpfungseigenschaften aufweist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das akustisch wirksame Bauteil zumindest eine Durchgangsöffnung und/oder einen Versteifungsabschnitt und/oder eine Randverprägungen auf.
Durchgangsöffnungen dienen zur Hindurchführung anderer Bauteile, wie Kabel, Rohre oder Leitungen, Bowdenzüge oder dergleichen. Ist beispielsweise das akustisch wirksame Bauteil an der Spritzwand des Kraftfahrzeuges angeordnet, so kann diese eine Durchgangsöffnung aufweisen, durch diese sich die Lenkzwischenwelle erstreckt, die eine Lenksäule des Kraftfahrzeugs mit dem Lenkgetriebe verbindet.
Versteifungsabschnitte dienen zur Erhöhung der Steifigkeit des akustisch wirksamen Bauteils. Dies kann beispielsweise durch Rippen oder Sicken erfolgen. Dank dieser Versteifungsstrukturen kann die Formstabilität des akustisch wirksamen Bauteils weiter verbessert werden.
Randverprägungen sind an den Außenkanten des akustisch wirksamen Bauteils angeordnet, die eine reduzierte Materialdicke aufweisen. Randverprägungen haben den Vorteil, dass dadurch die Passform des akustisch wirksamen Bauteils verbessert werden kann. Weiterhin können dadurch mögliche Schallleckagen minimiert werden. Randverprägungen tragen dazu bei, dass das Bauteil dicht anliegen und somit unter anderem eine effektivere Barriere gegen Schallübertragung bildet. Damit können die akustischen Eigenschaften weiter verbessert werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung sind sämtliche Materialien des akustisch wirksamen Bauteils sortenrein. Mit anderen Worten gehören alle bei dem akustisch wirksamen Bauteil verwendeten Materialen der Materialfamilie der Polyester an, so dass das akustisch wirksame Bauteil einen Monomaterialaufbau aufweist. Es kann jedoch vorgesehen sein, dass unterschiedliche Polyester, insbesondere unterschiedliche Polyethylenterephthalate und/oder unterschiedliche Polybutylenterephthalate verwendet werden, beispielsweise höherschmelzende und niedrigschmelzende Polyethylenterephthalate bzw. Polybutylenterephthalate. Dank der Sortenreinheit ist die Recyclingfähigkeit des akustisch wirksamen Bauteils vollumfänglich gegeben. Das akustisch wirksame Bauteil gilt als sortenrein, wenn dieses gleich oder weniger als 1 Gewichtsprozent anderer Substanzen als Polyester enthält. Sprich das akustisch wirksame Bauteil ist sortenrein, wenn es mindestens zu 99,0 Gewichtsprozent aus Polyester besteht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das akustisch wirksame Bauteil thermoformbar oder thermogeformt ist. Thermoformen ist ein Herstellungsverfahren, bei dem das akustisch wirksame Bauteil durch Erwärmung auf eine hohe Temperatur gebracht wird oder in ein heißes Formwerkzeug eingelegt wird, und dann in eine bestimmte Form umgeformt wird. Dank des Thermoformens lässt sich das akustisch wirksame Bauteil effektiv und mit hoher Genauigkeit in entsprechende Form bringen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das akustisch wirksame Bauteil als Spritzwandisolierungsbauteil, Kofferraumisolierungsbauteil, Türisolierungsbauteil, Bodengruppenisolierungsbauteil oder Dachhautisolierungsbauteil für ein Kraftfahrzeug ausgebildet. Dadurch können die akustischen Eigenschaften im Inneren der Fahrgastzelle verbessert werden und gleichzeitig die Masse des Kraftfahrzeugs gegenüber dem Stand der Technik reduziert werden. Weiterhin ist die volle Recyclingfähigkeit gegeben.
Weiterhin wird die Aufgabe durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß Anspruch 23 gelöst.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines akustisch wirksamen Bauteils für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches folgende Verfahrensschritte aufweist:

a) Bereitstellen einer als Feder wirkenden Absorberschicht, die als Vlies und aus einem Polyethylenterephthalat ausgebildet ist, und einer aus einem Polyester gebildeten Schwerschicht;
b) Erwärmen der Absorberschicht und der Schwerschicht, und Einlegen dieser in ein dieser gegenüber kälteres Formwerkzeug; oder Einlegen der Absorberschicht und der Schwerschicht in ein dieser gegenüber heißeres Formwerkzeug;
c) Thermoformen der Absorberschicht und der Schwerschicht mittels des Formwerkzeugs zum akustisch wirksamen Bauteil.

Insbesondere handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um ein Verfahren zur Herstellung eines akustisch wirksamen Bauteils welches thermogeformt ist, sprich um ein Verfahren zur Herstellung eines thermogeformten akustisch wirksamen Bauteils. Grundsätzlich kann man auch ein erfindungsgemäßes akustisch wirksames Bauteil herstellen, ohne das dies thermogeformt ist, beispielsweise wenn keine spezielle Form erforderlich ist, beispielsweise wenn es sich bei der schwingenden Fläche um eine ebene Fläche handelt.
Der erste Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Absorberschicht und die Schwerschicht bereitgestellt wird. Dabei ist die Absorberschicht aus einem Vlies aus PET gebildet und die Schwerschicht ist aus einem Polyester gebildet, die insbesondere als ein PET-Schaum und/oder eine PBT-Folie ausgebildet sein kann. Dabei kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass diese Schichten bereits wirksam miteinander verbunden sind, also es sich bereits um ein akustisch wirksames Bauteil handelt, welches als Halbzeug in Form von Platten bereitgestellt wird oder als Stück von einer Rolle in einer festgelegten Länge abgelängt wird. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Absorberschicht und die Schwerschicht separat bereitgestellt werden, sprich diese noch nicht miteinander wirksam verbunden sind. Diese können ebenfalls als Platten oder von einer Rolle bereitgestellt werden. Bei einer Bereitstellung als Rolle wäre es denkbar und möglich, dass entweder je Schicht eine Rolle benötigt wird, oder dass in einer Rolle beide Schichten sandwichartige aufgewickelt sind, diese Schichten auf der Rolle jedoch nicht wirksam verbunden sind.
Der zweite Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens weist zwei alternative Möglichkeiten der Wärmeeintragung auf. Entweder werden die Absorberschicht und die Schwerschicht vor dem Einlegen in das kalte Formwerkzeug erwärmt oder die kalte Absorberschicht und die kalte Schwerschicht werden in ein heißes Formwerkzeug eingelegt.
Somit weist das erfindungsgemäße Verfahren in der ersten Alternative folgende Schritte auf:

a) Bereitstellen einer als Feder wirkenden Absorberschicht, die als Vlies und aus einem Polyethylenterephthalat ausgebildet ist, und einer aus einem Polyester gebildeten Schwerschicht;
b) Erwärmen der Absorberschicht und der Schwerschicht, und Einlegen dieser in ein dieser gegenüber kälteres Formwerkzeug;
c) Thermoformen der Absorberschicht und der Schwerschicht mittels des Formwerkzeugs zum akustisch wirksamen Bauteil.

In dieser ersten Variante des Schrittes b) werden die Absorberschicht und die Schwerschicht vor dem Einlegen in das Formwerkzeug erwärmt. Dies kann beispielsweise mittels eines Ofens oder durch Infrarotbestrahlung erfolgen. Dabei ist es vorgesehen, dass die Temperatur der erwärmten Absorberschicht und/oder der erwärmten Schwerschicht höher, also größer als die Temperatur des Formwerkzeugs ist. Mit anderen Worten ist das Formwerkzeug kälter als die eingelegten Schichten. Dazu kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass das Formwerkzeug Raumtemperatur aufweist. Alternativ kann das Formwerkzeug vor dem Einlegen der Absorberschicht und der Schwerschicht zusätzlich gekühlt oder leicht vorgewärmt sein.
Das Formwerkzeug weist bevorzugt ein Obergesenk und ein Untergesenk auf, in dem die beiden Schichten als Rohling eingelegt werden.
Die Absorberschicht und/oder die Schwerschicht wird auf eine Temperatur erwärmt, die bevorzugt zwischen 100 und 200 °C beträgt.
In der zweiten Alternative weist das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte auf:

a) Bereitstellen einer als Feder wirkenden Absorberschicht, die als Vlies und aus einem Polyethylenterephthalat ausgebildet ist, und einer aus einem Polyester gebildeten Schwerschicht;
b) Einlegen der Absorberschicht und der Schwerschicht in ein dieser gegenüber heißeres Formwerkzeug,
c) Thermoformen der Absorberschicht und der Schwerschicht mittels des Formwerkzeugs zum akustisch wirksamen Bauteil.

In dieser zweiten Variante des Schrittes b) werden die Absorberschicht und die Schwerschicht in das Formwerkzeug eingelegt, wobei es vorgesehen ist, dass die Temperatur der Absorberschicht und/oder der Schwerschicht geringer, also kleiner als die Temperatur des Formwerkzeugs ist. Mit anderen Worten ist das Formwerkzeug heißer als die eingelegten Schichten. Dazu kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Absorberschicht und/oder die Schwerschicht Raumtemperatur aufweist. Alternativ kann zumindest einer der beiden Schichten vor dem Einlegen in das Formwerkzeug zusätzlich gekühlt oder leicht vorgewärmt sein.
Das Formwerkzeug weist bevorzugt ein Obergesenk und ein Untergesenk auf, in dem die beiden Schichten als Rohling eingelegt werden.
Das Formwerkzeug, sprich das Obergesenk und/oder das Untergesenk, weist eine erhöhte Temperatur auf, die bevorzugt zwischen 160 und 230 °C beträgt.
Als dritter Schritt c), der in beiden Varianten identisch ist, erfolgt das Thermoformen der Absorberschicht und der Schwerschicht. Dabei werden die beiden Gesenke relativ aufeinander zubewegt und die Absorberschicht und die Schwerschicht in die gewünschte Form umgeformt. Durch die bereitgestellte Wärme, entweder durch die Erwärmung der Absorberschicht und/oder Schwerschicht oder durch das heiße Formwerkzeug werden die beiden Schichten thermoplastisch umgeformt.
Dank des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich das akustisch wirksame Bauteil effektiv und mit hoher Genauigkeit in entsprechende Form herstellen. Weiterhin ist ein solches erfindungsgemäßes Verfahren für Großserien gut geeignet und kann mit hoher Wirtschaftlichkeit und Effizienz betrieben werden, so dass dies umwelt- und ressourcenschonend ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die Absorberschicht Mehrkomponentenfasern aus Polyethylenterephthalat aufweist, wobei die Mehrkomponentenfasern zumindest teilweise geschmolzen werden durch die im Schritt b) bereitgestellte Erwärmung oder des heißeren Formwerkzeugs zur Verbindung der Absorberschicht und der Schwerschicht während des Thermoformens gem. Schritt c).
Die Mehrkomponentenfasern sind bevorzugt Zweikomponentenfasern. Im Schritt b) kommt es entweder vor dem Einlegen zur Erwärmung der Absorberschicht und/oder der Schwerschicht oder durch den Wärmeübergang, wenn die kältere Absorberschicht und Schwerschicht sich in dem heißeren Formwerkzeug befinden. Durch diese Erwärmung werden die Mehrkomponentenfasern zumindest teilweise geschmolzen, sprich eine Komponente der Mehrkomponentenfaser schmilzt. Diese schmelzende Komponente besteht aus einem niedrigschmelzenden PET, wobei hingegen zumindest die eine andere Komponente der Mehrkomponentenfaser aus einem höherschmelzenden PET gebildet ist. Durch die geschmolzene Komponente der Mehrkomponentenfaser kommt es durch das Thermoformen zu einer wirksamen und belastbaren Verbindung zwischen der Absorberschicht und der Schwerschicht. Diese werden miteinander stoffschlüssig verbunden. Insbesondere nach dem Erkalten sind die beiden Schichten fest und unlösbar miteinander verbunden. Dank dieser Weiterbildung des Verfahrens kann die Absorberschicht und die Schwerschicht einfach und effizient miteinander verbunden werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass zwischen der Absorberschicht und der Schwerschicht eine thermoplastische Schmelzfolie aus Polyethylenterephthalat angeordnet ist, wobei diese durch die im Schritt b) bereitgestellte Erwärmung oder des heißeren Formwerkzeugs zumindest teilweise geschmolzen wird zur Verbindung der Absorberschicht und der Schwerschicht während des Thermoformens gem. Schritt c).
Die thermoplastische Schmelzfolie wird zusammen mit der Schwerschicht und der Absorberschicht in das Formwerkzeug eingelegt. Die Schmelzfolie ist bevorzugt aus einem PET gebildet. Im Schritt b) kommt es entweder vor dem Einlegen zur Erwärmung der Absorberschicht und/oder der Schwerschicht und/oder Schmelzfolie oder durch den Wärmeübergang, wenn die kältere Absorberschicht, Schwerschicht und Schmelzfolie sich in dem heißeren Formwerkzeug befinden. Durch diese Erwärmung wird die Schmelzfolie zumindest teilweise geschmolzen. Diese Schmelzfolie besteht aus einem niedrigschmelzenden PET. Durch das Thermoformen kommt es zu einer wirksamen und belastbaren Verbindung zwischen der Absorberschicht und der Schwerschicht. Diese werden durch die aufgeschmolzene Schmelzfolie stoffschlüssig miteinander verbunden, sprich unter Zwischenschaltung der Schmelzfolie miteinander verbunden. Dies kann auch als indirekte Verbindung bezeichnet werden. Insbesondere nach dem Erkalten sind die beiden Schichten fest und unlösbar miteinander verbunden. Dank dieser Weiterbildung des Verfahrens kann die Absorberschicht und die Schwerschicht einfach und effizient miteinander verbunden werden.
Es ist denkbar und möglich, dass sowohl eine Schmelzfolie und die Absorberschicht mit Mehrkomponentenfasern miteinander kombiniert werden. Dies ergibt eine besonders hochbelastbare Verbindung zwischen der Absorberschicht und er Schwerschicht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass mittels des Schrittes c) Versteifungsabschnitte eingeformt werden. Dazu weist das Obergesenk und/oder das Untergesenk eine entsprechende Geometrie auf, so dass durch das Thermoformen des Schrittes c) die Versteifungsabschnitt in das akustisch wirksame Bauteil eingeformt werden. Solche Versteifungsabschnitte können als Rippen oder Sicken ausgebildet sein. Dank dieser Weiterbildung kann ohne erhöhten Aufwand und auf einfache und ressourcensparende Art und Weise ein steiferes und stabileres akustisch wirksames Bauteil hergestellt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die Absorberschicht und die Schwerschicht mittels einer formgebenden Trennoperation bearbeitet wird. Unter einer Trennoperation werden verschiedene Fertigungsverfahren verstanden, bei denen durch Ändern der Form des akustisch wirksamen Bauteils der örtliche Stoffzusammenhalt aufgehoben wird, also im Ganzen vermindert wird. Insbesondere kann die Trennoperation eine Stanzoperation sein.
Diese Trennoperation kann bevorzugt zwischen dem Schritt a) und b) erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Trennoperation nach dem Schritt c) erfolgen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante werden nach dem Bereitstellen der Absorberschicht und der Schwerschicht zunächst geometrische Formen aus den Schichten ausgestanzt, beispielsweise Durchgangslöcher. Nach dem Thermoformen gem. Schritt c) wird dann noch der Randbereich des akustisch wirksamen Bauteils durch eine Stanzoperation in Form gebracht. Diese beiden Stanzoperation können auch für sich ablaufen, sprich die Stanzoperation nach dem Bereitstellen gem. Schritt a) ist nicht unlösbar mit einer Stanzoperation nach dem Schritt c) verbunden. Wenn eine Schmelzfolie vorhanden sein sollte, kann diese einfach mit gestanzt werden. Dies hat keine negativen Einflüsse.
Dank dieser Trennoperation kann mit hoher Genauigkeit und ressourcensparend ein erfindungsgemäßes akustisch wirksames Bauteil hergestellt werden. Die herausgetrennten Elemente, die nicht benötigt werden, lassen sich dank der Sortenreinheit aus Polyester vollständig recyceln.
Ein zuvor dargestelltes erfindungsgemäßes Verfahren und deren vorteilhaften Weiterbildungen dient bevorzugt zur Herstellung eines erfindungsgemäßen akustisch wirksamen Bauteils und deren weiter oben beschriebenen vorteilhaften Weiterbildungen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht ein Kraftfahrzeug vor, umfassend eine Karosserie, die zumindest eine schwingende Fläche aufweist, und ein akustisch wirksames Bauteil, das an die schwingende Fläche angebunden ist. Erfindungsgemäß ist das akustisch wirksame Bauteil als erfindungsgemäßes akustisch wirksames Bauteil ausgebildet und/oder ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt.
Bevorzugt ist die schwingende Fläche durch eine Spritzwand (Stirnwand), eine Bodengruppe, eine Dachhaut, eine Tür oder eine Kofferraummulde gebildet ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das akustisch wirksame Bauteil auf der Innenseite bezogen auf eine Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs angeordnet, sprich im Inneren der Fahrgastzelle.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Merkmale der angegebenen Weiterbildungen und vorteilhaften Ausgestaltungen im Rahmen des technisch Möglichen frei miteinander kombiniert werden können, auch wenn dieses im Text nicht explizit angegeben ist. Dies gilt insbesondere auch über die Grenzen der Anspruchskategorien Vorrichtung und Verfahren hinweg.
Weitere Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen akustisch wirksamen Bauteils ergibt sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen, die anhand der Figuren (Figur = Fig.) näher erläutert werden.
In diesen zeigen:

1: einen schematisierten Querschnitt eines erfindungsgemäßen akustisch wirksamen Bauteils,
2: einen schematisierten Querschnitt des erfindungsgemäßen akustisch wirksamen Bauteils gem. 1, welches an einer schwingenden Fläche angebunden ist,
3: einen schematisierten Querschnitt des erfindungsgemäßen akustisch wirksamen Bauteils gem. 1 nach dem Thermoformen,
4: einen schematisierten Querschnitt einer zweiten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen akustisch wirksamen Bauteils, welches in ein Formwerkzeug eingelegt ist,
5: einen schematisierten Querschnitt einer Absorberschicht und einer Schwerschicht, welche in ein Formwerkzeug eingelegt ist,
6: einen schematisierten Querschnitt eines erfindungsgemäßen akustisch wirksamen Bauteils in einer dritten Ausführungsvariante,
7: einen schematisierten Querschnitt eines erfindungsgemäßen akustisch wirksamen Bauteils gem. 6 mit eingeformter Randverprägung,
8: einen schematisierten Querschnitt eines erfindungsgemäßen akustisch wirksamen Bauteils in einer vierten Ausführungsvariante, und
9: einen schematisierten Querschnitt einer als Zweikomponentenfaser ausgebildeten Mehrkomponentenfaser.

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
Die 1 zeigt einen schematisierten Querschnitt eines erfindungsgemäßen akustisch wirksamen Bauteils 1. Dieses Bauteil 1 weist eine Schwerschicht 2 und eine als Feder wirkende Absorberschicht 3 auf, wobei die Absorberschicht 3 eine erste Seite 31 und eine dieser gegenüberliegenden zweiten Seite 32 aufweist, wobei die erste Seite 31 mit der Schwerschicht 2 verbunden ist und die zweite Seite 32 zur Anbindung an eine schwingende Fläche eingerichtet ist. Die Absorberschicht 3 ist dabei als Vlies aus einem Polyethylenterephthalat ausgebildet. Erfindungsgemäß ist die Schwerschicht 2 aus einem Polyester gebildet.
Die Schwerschicht ist in dieser Ausführungsvariante als ein geschlossenzelliger Polyethylenterephthalat-Schaum ausgebildet, wobei dessen Dichte 100 kg/m³ beträgt. Die Flächendichte der Absorberschicht, die durch ein PET-Vlies gebildet ist, beträgt 600 g/m², was einer Dichte von etwa 24 kg/m³ entspricht. Somit ist die Dichte der Schwerschicht 2 deutlich größer als die Dichte der Absorberschicht 3. Die Dicke der Absorberschicht beträgt 25 mm und die der Schwerschicht 5 mm.
Das Bauteil 1 besteht mindestens zu 99 Gew-% aus Polyester und gilt somit als sortenrein, so dass das Bauteil 1 vollständig recycelt werden kann. In diesem konkreten Ausführungsbeispiel besteht das Bauteil sogar zu 99 Gew-% nur aus PET.
Die 2 zeigt das akustisch wirksame Bauteil 1 der 1, welches an einer schwingenden Fläche 100 eines Kraftfahrzeugs angebunden ist. Die Anbindung erfolgt mittels nicht dargestellter Formschlusselemente. Diese können direkt an der Fläche 100 ausgebildet sein oder als separates Bauteil bereitgestellt sein. Insbesondere Klipse und Spangen sind im Automobilbau weit verbreitet, preisgünstig und leicht zu montieren.
Wie der 2 deutlich entnommen werden kann, ist die Absorberschicht 3 mit ihrer zweiten Seite 32 an die Fläche 100 angebunden. Die zweite Seite 32 liegt der ersten Seite 31 gegenüber, die wirksam mit der Schwerschicht 2 verbunden ist. Die Schwerschicht 2, die ein PET-Schaum ist, liegt somit auf der anderen Seite der Absorberschicht 3 als die schwingende Fläche 100. Der Schall, der von der schwingenden Fläche ausgeht, tritt somit zuerst in die Absorberschicht ein und wird in dieser gedämpft. Der restliche Schall, der durch die Absorberschicht 3 hindurch gedrungen ist, wird in seiner Ausbreitung durch die Schwerschicht 2, die als Barriere wirkt, aufgehalten. Die Schwerschicht 2 dämmt somit den Schall, der die Absorberschicht 3 durchdringt.
3 zeigt einen schematisierten Querschnitt des erfindungsgemäßen akustisch wirksamen Bauteils gem. 1 nach dem Thermoformen. Das Bauteil 1 gem. 1 weist einen ebenen plattenförmigen Aufbau auf. Dieses kann mittels Thermoformen umgeformt werden. Somit kann das akustisch wirksame Bauteil gem. 3 mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden.
Dafür wird das Bauteil 1 gemäß 1 erwärmt und in ein kaltes Formwerkzeug eingelegt. Alternativ kann das Bauteil gemäß 1 auch in einem kalten Zustand in ein heißes Formwerkzeug eingelegt werden. Nach dem Umformen hat sich die Form des Bauteil 1 entsprechend dem Formwerkzeug verändert. 3 zeigt hier ein akustisch wirksames Bauteil 1, welches aus dem Bauteil 1 der 1 mittels Thermoformen hergestellt wurde, wobei dieses Bauteil 1 einen als Rippe ausgebildeten Versteifungsabschnitt 6 aufweist. Die Rippe bildet einen nach außen hervorstehenden Vorsprung auf der zweiten Seite 32 der Absorberschicht 3. Die Außenseite 21 der Schwerschicht 2 weist eine eingeformte Sicke 61 auf. Durch das Einformen der Sicke 61 wird die gegenüberliegende Rippe ausgeformt. Das Bauteil 1 der 3 ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt. Die Rippe kann mit einer nicht dargestellten Sicke einer nicht dargestellten schwingenden Fläche einer Kraftfahrzeugkarosserie in Eingriff gebracht werden. Somit kann die Rippe nicht nur zur Versteifung des Bauteils 1 eingesetzt werden, sondern zusätzlich auch die Montage erleichtern, in dem diese als Positioniermittel eingesetzt wird. Weiterhin kann durch eine solche Rippe das Bauteil 1 in der richtigen Einbaulage montiert werden und wirksam einen Fehlverbau verhindern (Poka-Yoke-Maßnahme). Somit wird es vermieden, dass die Schwerschicht aus Versehen durch Fehlverbau an die schwingende Fläche montiert wird.
4 zeigt einen schematisierten Querschnitt eines erfindungsgemäßen akustisch wirksamen Bauteils 1 in einer zweiten Ausführungsvariante, welches in ein Formwerkzeug 8 eingelegt ist. Dabei sind die Absorberschicht 3 und die Schwerschicht 2 bereits wirksam miteinander verbunden. Die Schwerschicht ist aus einer PTB-Folie gebildet. Somit zeigt die 4 ein akustisch wirksame Bauteil 1 vor dem Thermoformen. Das Formwerkzeug 8 umfasst ein Obergesenk 81 und Untergesenk 82, wobei das Obergesenk 81 gegenüber dem Untergesenk 82 verlagerbar ist, sprich dieses auf das Untergesenk 82 zubewegt werden kann. Das Obergesenk 81 und das Untergesenk 82 ist elektrisch beheizbar, wobei die Temperatur des Obergesenks 81 und des Untergesenks 82 separat einstellbar ist. Nicht dargestellt kann das Formwerkzeug 8 mit einer Vakuumpumpe oder Druckluftpumpe gekoppelt sein, wobei zumindest eines der Gesenke entsprechende Kanäle aufweist. Der Einsatz von Vakuum oder Druckluft beim Thermoformen ist fakultativ.
5 zeigt einen schematisierten Querschnitt einer Absorberschicht 3 und einer Schwerschicht 2, welche in ein Formwerkzeug 8 eingelegt sind. Die Absorberschicht 3 und die Schwerschicht 2 sind noch nicht wirksam miteinander verbunden. Die Schwerschicht 2 ist aus einem PET-Schaum gebildet. Dies erfolgt erst durch das Thermoformen, wobei die 5 die beiden Schichten 2, 3 vor dem Thermoformen und dem damit eintretenden Verbinden dieser Schichten 2, 3 zeigt. Das Formwerkzeug 8 umfasst ein Obergesenk 81 und Untergesenk 82, wobei das Obergesenk 81 gegenüber dem Untergesenk 82 verlagerbar ist, sprich dieses auf das Untergesenk 82 zubewegt werden kann. Das Obergesenk 81 und das Untergesenk 82 ist elektrisch beheizbar, wobei die Temperatur des Obergesenks 81 und des Untergesenks 82 separat einstellbar ist. Hier in der 5 ist jedoch die elektrische Heizung der Gesenke abgeschaltet, so dass das Formwerkzeug kalt ist. Jedoch wurden die eingelegte Absorberschicht 3 und die Schwerschicht 2 vor dem Einlegen erwärmt. Dies erfolgte mittels eines nicht dargestellten Ofens. Das Formwerkzeug 8 der 5 entspricht vollständig dem der 4.
6 zeigt einen schematisierten Querschnitt eines erfindungsgemäßen akustisch wirksamen Bauteils 1 in einer dritten Ausführungsvariante. Dieses Bauteil 1 weist eine Schwerschicht 2 und eine als Feder wirkende Absorberschicht 3 auf. Die Absorberschicht 3 umfasst eine erste Seite 31 und eine dieser gegenüberliegenden zweiten Seite 32, wobei die erste Seite 31 indirekt mit der Schwerschicht 2 unter Zwischenschaltung einer thermoplastischen Schmelzfolie 4 verbunden ist. Die Absorberschicht 3 ist dabei als Vlies aus einem Polyethylenterephthalat ausgebildet. Die Schwerschicht 2 ist aus einem Polyester gebildet.
Die Schmelzfolie ist zwischen der Absorberschicht 3 und der Schwerschicht 2 angeordnet und verbindet diese beiden wirksam miteinander. Die Schmelzfolie besteht aus einem niedrigschmelzenden PET. Diese wurde durch Erwärmung angeschmolzen, so dass die Schwerschicht 2 und die Absorberschicht 3 wirksam miteinander verbunden sind. Die Verbindung erfolgt somit stoffschlüssig.
7 zeigt einen schematisierten Querschnitt des erfindungsgemäßen akustisch wirksamen Bauteils 1 der 6, welches mittels einer Trennoperation und Thermoformen bearbeitet wurde. Das Bauteil 1 weist eine Durchgangsöffnung 5 auf, die mittels einer Trennoperation (Stanzen) eingebracht wurde. Mittels Thermoformen wurde eine Randverprägung 7 angeformt. Die Randverprägung 7 zeichnet sich durch eine reduzierte Materialstärke der Absorberschicht 3 und der Schwerschicht 2 in Dickenrichtung aus.
8 zeigt einen schematisierten Querschnitt eines erfindungsgemäßen akustisch wirksamen Bauteils 1 in einer vierten Ausführungsvariante. Dieses Bauteil 1 weist eine Schwerschicht 2 und eine als Feder wirkende Absorberschicht 3 auf, wobei die Absorberschicht 3 eine erste Seite 31 und eine dieser gegenüberliegenden zweiten Seite 32 aufweist, wobei die erste Seite 31 mit der Schwerschicht 2 verbunden ist. Die Absorberschicht 3 ist dabei als Vlies aus einem Polyethylenterephthalat ausgebildet und die Schwerschicht 2 ist Polyester gebildet.
Das PET-Vlies der Absorberschicht 3 umfasst Einkomponentenfasern mit einem Masseanteil von 80 Gew-% und Mehrkomponentenfasern 33 mit einem Masseanteil von 20 Gew-%. Die Mehrkomponentenfasern 33 sind als Zweikomponentenfasern ausgebildet und ebenfalls schematisiert in der 8 dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Einkomponentenfasern nicht dargestellt.
Die Mehrkomponentenfasern 33 der 8 sind als Mantel/Kern-Faser ausgebildet. 9 zeigt eine solche Faser 33 in ihrem Querschnitt. Die Faser 33 weist einen Mantel 331 auf, der aus einem Polyethylenterephthalat gebildet ist. Dieser weist eine geringere Schmelztemperatur auf als ein Polyethylenterephthalat, aus dem der Kern 332 der Faser 33 gebildet ist.
Die aus dem Vlies gebildete Absorberschicht 3 der 8 kann wirksam ohne weitere Verbindungsmittel mit der Schwerschicht 2 verbunden werden, in dem durch eine Erwärmung der aus dem niedrigschmelzenden PET gebildete Mantel 331 der Fasern 33 aufgeschmolzen wird und dieser sich mit der Schwerschicht 2 wirksam verbindet. Mit anderen Worten kann somit die erste Seite 31 der Absorberschicht 3 fest und unlösbar mit der Schwerschicht 2 verbunden werden. Der aus dem hochschmelzenden PET bestehende Kern 332 schmilzt dabei nicht und gewährleistet somit ausreichende Stabilität.
Bezugszeichen

1: Akustisch wirksames Bauteil
2: Schwerschicht
21: Außenseite
3: Absorberschicht
31: erste Seite
32: zweite Seite
33: Mehrkomponentenfaser
331: Mantel
332: Kern
4: Schmelzfolie
5: Durchgangsöffnung
6: Versteifungsabschnitt
61: Sicke
7: Randverprägung
8: Formwerkzeug
81: Obergesenk
82: Untergesenk
100: schwingende Fläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10 2022 121 174 B3 [0004]

Claims

Akustisch wirksames Bauteil (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Schwerschicht (2) und eine als Feder wirkende Absorberschicht (3), wobei die Absorberschicht (3) eine erste Seite (31) und eine dieser gegenüberliegenden zweiten Seite (32) aufweist, wobei die erste Seite (31) mit der Schwerschicht (2) verbunden ist und die zweite Seite (32) zur Anbindung an eine schwingende Fläche (100) eingerichtet ist, wobei die Absorberschicht (3) als Vlies und aus einem Polyethylenterephthalat ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwerschicht (2) aus einem Polyester gebildet ist.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwerschicht aus einem Polyethylenterephthalat und/oder einem Polybutylenterephthalat gebildet ist.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwerschicht (2) aus einem Polyethylenterephthalat-Schaum gebildet ist.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwerschicht (2) aus einer Polybutylenterephthalat-Folie gebildet ist.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwerschicht (2) eine akustische Barriere bildet.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyethylenterephthalat-Schaum ein geschlossenzelliger Polyethylenterephthalat-Schaum ist.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies Einkomponentenfasern aus Polyethylenterephthalat umfasst.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies Mehrkomponentenfasern (33) aus Polyethylenterephthalat umfasst.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrkomponentenfasern (33) einen Masseanteil aufweisen, der maximal 40% der Gesamtmasse des Vlieses beträgt.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrkomponentenfasern (33) als Mantel/Kern-Faser ausgebildet sind, wobei der Mantel (331) der Fasern aus einem Polyethylenterephthalat gebildet ist, welches eine geringere Schmelztemperatur aufweist als ein Polyethylenterephthalat, aus dem der Kern (332) der Fasern gebildet ist.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrkomponentenfasern (33) als Seite-an-Seite-Faser und/oder Mantel/Kern-Faser und/oder Matrix/Fibrillen-Faser und Tortenstücken-Faser ausgebildet sind.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberschicht (3) eine Flächendichte aufweist, die geringer ist als eine Flächendichte der Schwerschicht.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Absorberschicht (3) und der Schwerschicht (2) eine thermoplastische Schmelzfolie (4) angeordnet ist.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzfolie (4) aus einem Polyethylenterephthalat gebildet ist.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberschicht (3) eine Dicke zwischen 5 und 35 mm aufweist.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwerschicht (2) aus Polybutylenterephthalat eine Dicke zwischen 1 und 2 mm aufweist oder dass die Schwerschicht (2) aus Polyethylenterephthalat eine Dicke zwischen 2,5 und 5 mm aufweist.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberschicht (3) eine Flächendichte zwischen 400 g/m² und 800 g/m² aufweist.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwerschicht (2) eine Dichte zwischen 100 kg/m³ und 200 kg/m³ aufweist.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zumindest eine Durchgangsöffnung (5) und/oder einen Versteifungsabschnitt (5) und/oder eine Randverprägung (7) aufweist.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Materialien des Bauteils (1) sortenrein sind.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses thermoformbar oder thermogeformt ist.
Akustisch wirksames Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Spritwandisolierungsbauteil, Kofferraumisolierungsbauteil, Türisolierungsbauteil, Bodengruppenisolierungsbauteil oder als Dachhautisolierungsbauteil für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines akustisch wirksamen Bauteils (1) für ein Kraftfahrzeug, folgende Verfahrensschritte aufweisend: a) Bereitstellen einer als Feder wirkenden Absorberschicht (3), die als Vlies und aus einem Polyethylenterephthalat ausgebildet ist, und einer aus einem Polyester gebildeten Schwerschicht (2); b) Erwärmen der Absorberschicht (3) und der Schwerschicht (2), und Einlegen dieser in ein dieser gegenüber kälteres Formwerkzeug (8); oder Einlegen der Absorberschicht (3) und der Schwerschicht (2) in ein dieser gegenüber heißeres Formwerkzeug (8); c) Thermoformen der Absorberschicht (3) und der Schwerschicht (2) mittels des Formwerkzeugs (8) zum akustisch wirksamen Bauteil (1).
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberschicht (3) Mehrkomponentenfasern (33) aus Polyethylenterephthalat aufweist, wobei die Mehrkomponentenfasern (33) zumindest teilweise geschmolzen werden durch die im Schritt b) bereitgestellte Erwärmung oder des heißeren Formwerkzeugs (8) zur Verbindung der Absorberschicht (3) und der Schwerschicht (2) während des Thermoformens gem. Schritt c).
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Absorberschicht (3) und der Schwerschicht (2) eine thermoplastische Schmelzfolie (4) aus Polyethylenterephthalat angeordnet ist, wobei diese durch die im Schritt b) bereitgestellte Erwärmung oder des heißeren Formwerkzeugs (8) zumindest teilweise geschmolzen wird zur Verbindung der Absorberschicht (3) und der Schwerschicht (2) während des Thermoformens gem. Schritt c).
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Schrittes c) Versteifungsabschnitte (6) eingeformt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberschicht (3) und die Schwerschicht (2) mittels einer formgebenden Trennoperation bearbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das akustisch wirksame Bauteil (1) gem. einem der Ansprüche 1 bis 22 ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug, umfassend eine Karosserie, die zumindest eine schwingende Fläche (100) aufweist, und ein akustisch wirksames Bauteil (1), das an die schwingende Fläche (100) angebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das akustisch wirksame Bauteil (1) gem. einer der Ansprüche 1 bis 22 ausgebildet ist und/oder nach einem der Ansprüche 23 bis 28 hergestellt ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die schwingende Fläche (100) durch eine Spritzwand, eine Bodengruppe, ein Radhaus, eine Dachhaut, eine Tür oder eine Kofferraummulde gebildet ist.