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Verfahren zur Aufbringung einer Dämmschicht auf eine auf Biegeschwingungen
beanspruchte Oberfläche Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbringung einer
Dämmschicht aus mechanisch dehn- und kontrahierbarem, polymerem, viskoelastischem
Material auf eine auf Biegeschwingungen beanspruchte Oberfläche, insbesondere auf
unregelmäßige Oberflächen oder auf Oberflächen mit beschränkter Zugangsmöglichkeit,
auf die grundsätzlich kein Dämmmaterial in der üblichen Form, d. h. in Form von
geformten Folien oder Platten, aufgebracht werden kann. Beispiele für solche Oberflächen
sind die Rümpfe von Unterseebooten und Schiffen, auf die dieses Dämmaterial zur
Zeit aufgebracht wird, um die Wirksamkeit der aktiven und passiven Echolotsignale
(sonars) des Schiffes zu erhöhen und den Rumpf weniger empfindlich gegenüber den
passiven Echolotsignalen von feindlichen Schiffen zu machen.
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Polymere viskoelastische Dämmschichten wurden bisher hauptsächlich
in Form von gewalzten oder druckgeformten Platten oder Folien, die auf die Innenwand
des Schiffsrumpfes geklebt wurden, aufgebracht. Wegen der zahlreichen Verbindungsstücke
und baulichen Verstärkungen sind die Innenflächen verhältnismäßig unregelmäßig,
und einige von ihnen sind nur schwer zugänglich, insbesondere in den späteren Bauabschnitten
des Schiffsrumpfes, wenn das Dämmaterial normalerweise aufgebracht wird. Aus diesem
Grund ist das Einfügen und Festkleben von Dämmaterial in Form von geformten Platten
oder Folien langwierig und aufwendig.
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Aus der deutschen Patentschrift 898 877 ist ein schall-, wärme- und
atomstrahlendämmender Bleiasbestschutz mit gleichzeitiger antikorrosiver Wirkung
bekannt, bei dem Asbest und metallisch reines Blei in Pulverform, gegebenenfalls
zusammen mit einem Bindemittel, das durch ein geeignetes Lösungsmittel in den pastenförmigen
oder flüssigen Zustand gebracht wurde, miteinander vermischt sind. Dieses nicht
viskoelastische Material besitzt auf Grund seines Bleigehalts ein verhältnismäßig
hohes spezifisches Gewicht. Außerdem ist bei diesem Material keine reproduzierbare
Beziehung zwischen einem durch Aufspritzen oder Aufspachteln aufgebrachten Material
und einem Material in Form von geformten Platten oder Folien herzuleiten, weil letztere
ohne Lösungsmittel überhaupt nicht herstellbar sind.
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Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrift 1040 945 ein
Verfahren zum Herstellen festhaftender Organopolysiloxane enthaltender Uberzüge
auf Metalloberflächen bekannt, bei dem als Grundierung ein Siliconharz und darauf
ein kaltvulkanisierender Siliconkautschuk aufgetragen wird. Der Siliconkautschuk
wird hierbei ohne Verwendung von Lösungsmitteln aufgetragen, weshalb eine Aussage
über die unterschiedlichen Eigenschaften einer unter Zusatz eines Lösungsmittels
aufgetragenen Schicht bzw. eine zahlenmäßige Beziehung der Eigenschaften der beiden
Schichten aus dieser Patentschicht nicht abgeleitet werden können.
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Schließlich ist aus der österreichischen Patentschrift 202 325 eine
Wandverkleidung mit schalldämpfender Wirkung bekannt, die aus einer dünnen, harten
und glatten sowie offen mikroporösen, auf Abstand von einer schallharten Fläche
montierten schalldämpfenden Folie besteht. Es handelt sich also nicht um ein viskoelastisches
Material. Auch eine Beziehung zwischen den Eigenschaften einer ohne bzw. mit Lösungsmittel
hergestellten Folie ist dieser Patentschrift nicht zu entnehmen.
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Die Erfindung bezweckt die Aufbringung einer Dämmschicht aus einem
polymeren viskoelastischen Material, wodurch die vorstehend angegebenen Nachteile
beseitigt und ein vorhersehbarer Dämmeffekt gegenüber einem Standard-Dämmaterial
erreicht werden.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur
Aufbringung einer
Dämmschicht aus mechanisch
dehn- und kontrahierbarem polymerem viskoelastischem
Material, das im wesentlichen aus einem Polyvinylchlorid acetat-Mischpolymerisat
mit einem Monornerenverhältnis von etwa 87:13, Butylbenzylphthalat als Weichmacher
und Füllstoffen. insbesondere Kohlenstoff-Füllstoffen, besteht, auf eine gegebenenfalls
mit einer Klebschicht versehene. auf Biegeschwingungen beanspruchte Oberfläche,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Lösung oder Dispersion des viskoelastischen
Materials in Methylenchlorid auf die zu dämmende Oberfläche in einer bestimmten
Schichtdicke zu einer Dänlillschicht aufgespritzt oder aufgespachtelt wird, deren
Dichte nach Verdampfen des Lösungsmittels wesentlich geringer ist, als die Dichte
(Standarddichte) einer aus dem gleichen Material auf die Oberflüche unter Druck
ausgewalzten Platte oder Folie ist und deren Youngscher Elastizitätsmodul zu dem
der letzteren im Verhältnis folgender Formel steht:
worin E; den Youngschen Modul des Däniinaterials mit Standarddichte. P= die Dichte
des Däniinaterials mit Standarddichte. E, den Youngschen Modul des aufgespritzten
oder gespachtelten viskoelastischen Dänimaterials. P, die Dichte des aufgespritzten
oder gespachtelten viskoelastischen Däniinaterials. W, das Gewicht je Flächeneinheit
der zu verdiininiendcn Oberfläche, W, das Gewicht je Flächeneinheit der aufgespritzten
oder gespachtelten viskoelastischen Schicht und P, die Dichte der zu verdämmenden
Oberfläche darstellt. wobei sich der Verlustfaktor des Däminaterials mit den tatsächlichen
Änderungen der Dichte dieses Materials nicht wesentlich verändert.
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Erfindungsgemäß wird das polymere viskoelastische Däininaterial mit
einem geeigneten Lösungsmittel vermischt, bis das Gemisch so flüssig oder plastisch
ist. daß es auf die zu verdiiinniende Oberfläche aufgespritzt oder aufgespachtelt
werden kann. Damit eine gute Verbindung entsteht. wird diese Oberfläche vor dem
Aufbringen der Dltnlnlschicht vorzugsweise mit eitlem geeigneten Klebstoff
beschichtet. Beim Aufspritzen und im geringeren Ausmaß auch beim Aufspachteln wird
die Schicht in kleinen Anteilen aufgebaut. so daß das Lösungsmittel verdampfen kann.
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Beispiel Auf einer Grundplatte aus Stahl wird ein Klebstoffüberzug,
vorzugsweise ein geeigneter handelsüblicher Epoxyklebstoff aufgebracht. Ober diesem
Uberzug befindet sich mit der Grundplatte in Verbindung stehend eine Schicht aus
polymerem. viskoelastischem Dämmaterial. z. B. ein Polvvinylchloridacetat-Mischpolymerisat..das
mit Butylbenzylphthcilat weichgestellt und mit flockenförmigem Graphit und Ruß gef`tillt
ist. Man kann zweckmäßig noch weitere Komponenten als flammhemmende Mittel und Stabilisatoren
zusetzen. Eine typische Analyse des Dämmmaterials ist in der nachstehenden Tabelle
angegeben:
| Gewichts- |
| Komponente Funktion prozent |
| Polyvinylchlorid- Polymerisat 34,5 |
| acctat-Mischpoly- |
| merisat (87: 13) |
| Butylbenzylphthalat Weichmacher ?0,5 |
| Antimonoxyd flammhemmen- 1.7 |
| des Mittel |
| Polyesterharz. Stabilisator 0.65 |
| Dreibasisches Blei- Stabilisator 0.65 |
| phosphit |
| »Flocken«-Graphit Füllstoff 40.5 |
| Ruß Füllstoff 1.5 |
| 100.00 |
Der in der Tabelle angegebene Stabilisator kann außer Polyesterharz auch eine äquivalente
Substanz. sein. Zusätzlich kann eine kleine Menge (etwa 1 Gewichtsprozent) -an Mono-
und Diphosphorsäureestern von langkettigen Alkoholen als Gleitmittel verwendet werden.
Das Dänlnlaterial und seine Komponenten sind im einzelnen in der »L'S-Militar@ Specific<ition.
M 1 L-P-?3 653A (SH I PS)« unter » 1'I@istir Slicet, Vibration Damping« angegeben.
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Bei den in der Praxis in Frage kommenden Ternperatur- und Frequenzbereichen
liegen die Werte für die Parameter des Difininaterials gewöhnlich in folgenden Bereichen:
E, = 1.6? ' 10' bis 0.63 - 10' kg c111-P, = l.58 g ctll3 E, = 1.? - 10' bis
0._' I - 10' k @g C,112
P_ = 1.1-l g cm' Die Werte für W, und W, hängen
von den Eigenschaften und der Schichtdicke der zu verdämmeilden Oberfläche bzw.
des D;iniinaterials ab. Gewöhnlich liegt das Verhältnis V1', zu #'1't zwischen etwa
0.05 und !.0. PI ist die Dichte des Materials der zu verdäminenden Oberfläche.
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Bei den üblichen Verfahren wird der vorstehend angegebene Ansatz gründlich
auf Walzen durchgemischt und dann unter Druck zu ebenen Folien oder geometrischen
Platteil mit der gewünschten Fläche. Konfiguration und Stärke geformt. Das
'Material hat eine Dichte von etwa l.58 g cm'. Bei diesem 'Material handelt
es sich uni das »Diinimmaterial mit Standarddichte«.
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Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird der vorstehend beschriebene
Ansatz in Nletli\ lenchlorid. in einem Gewichtsverhältnis von etwa 31"" Polvmerisat
und 69"" Lösungsmittel gelöst und darin verteilt. hlethylenchlorid wird bevorzugt
als Lösungsmittel verwendet. da es infolge seines niedrigen Siedepunktes von etwa
40 C schnell verdampft. seine Diffusionsgeschwindigkeit infolge seines niedrigen
Molekulargewichtes hoch ist und infolge seiner ;@ichtentflammbarkeit und Umgiftigkeit
für das Aufbringen die erforderliche Sicherheit gewährleistet ist. Die erhaltene
Lösung wird unter hohem Druck durch eine Spritzdüse ohne Zumischen von Luft vor
dem Austritt aus der Düse aufgespritzt. Die aufgespritzte Lösung wird auf der mit
Klebstoff' beschichteten Oberfläche des Grundmetalls in Teilschichten
von
etwa 1.3 minn abgeschieden, bis die gewünschte Dicke erreicht ist, wobei zwischen
dem Aufbringen der aufeinanderfolgenden Teilschichten ausreichende Zeit zur Bildung
eines starren Uberzuges infolge Verdampfung des Lösungsmittels gelassen wird. Der
gleiche Dämmansatz kann auch durch Spachteln auf die Oherlliiche aufgebracht werden,
vorausgesetzt, daß die Oberfläche hinreichend zugänglich ist. Itn letzteren Fall
ist die verwendete Lösungsmittelmenge geringer. so daß die gewünschte Dicke schneller
erreicht wird.
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Durch Aufbringen des vorstehend genannten pol@-meren viskoelastischen
Materials durch Aufspritzen oder Aufspachteln erhält man eine Dänlnlschicht, die
eine wesentlich geringere Dichte (etwa 1.15 g cni`) hat als das »Diinimitterial
mit Standarddichte« (etwa 1.58 g ein'), wie es mit dem gleichen Ansatz durch
Walzen und Formen zu einer Platte oder Folie unter Druck erhalten wird. Diese Dichtedifferenz
hängt offenbar von der Anwesenheit von mikroskopischen Lufteinschlüssen in dem aufgespritzten
odergespachtelten Uherzug ab. Weiterhin ist der Youngsche Elastizitätsmodul des
aufgespritzten viskoelastischen Materials wesentlich geringer als der des Materials
mit Standarddichte.
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Bisher haben diese Uberlegungen die Anwendung der Spritz- und Spachteltechnik
mit verschiedenen Ansätzen verhindert. da das erhaltene Dälnmateriaf hinsichtlich
der Dichte und des Elastizitätsinoduls unbefriedigend schien. Weiterhin wurde die
Verwendung von au@gespritztein oder aufgespachtelteln Material auch deshalb als
tinhefriccii(-,end an-,eschen. weil seine Dünnn ei@@enschaften nicht vorhersehbar
waren und nicht mit hinreichender Genauigkeit mit den Dänimeigenschaften eines Materials
mit Standarddichte in BezielitinL, gesetzt werden konnten. Mit Hilfe des Dänimaterials.
das der eingangs an-0cLlehenen empirischen Beziehung genügt-. konnten genaue und
reprocltizierharc Ei-(-,ehnissc erzielt werden.
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Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung besteht also darin.
daß das pol@inere. viskoelitsti,che D:iniinaterial durch Aufspritzen oder Aufspachteln
in Form einer Däminschicht auf unregelni;ifiige oder verll;iltnisilliißig tinzu,-,iin(iliclie
Oberflächen aufgebracht werden kann. so daß das Aufbringen schneller und billiger
wird. Weiterhin lifßt sich die Däminwirksanikeit des aufgespritzten oder gespachtelten
Materials gegenüber der von ähnlichem Material mit Standarddichte vorausberechnen.