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Die
Erfindung betrifft einen sandwichartig aufgebauten Luftschallabsorber,
insbesondere für Kraftfahrzeuge,
mit einer luftdurchlässigen
ersten Abdecklage, mindestens einer näpfchenförmige Noppen aufweisenden,
luftdurchlässigen
textilen Zwischenlage und einer rückseitigen Abdecklage, wobei
die Noppen einen Hohlraum bilden und die erste Abdecklage aus einem
Vliesstoff oder einer perforierten Metallfolie gebildet ist.
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Zur
Erhöhung
des Fahrkomforts werden im Automobilbau Luftschall absorbierende
Bauteile verwendet. Diese Bauteile sollen bei hoher akustischer Wirksamkeit
möglichst
leicht sein, um das Fahrzeuggewicht und den davon abhängigen Kraftstoffverbrauch
gering zu halten. Darüber
hinaus wird häufig gefordert,
dass derartige Bauteile eine für
eine einfache und schnelle Montage ausreichende Steifigkeit besitzen
bzw. selbsttragend ausgebildet sind.
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Aus
der GB-A-642 722 ist eine schallisolierende Verbundplatte bekannt,
die eine oder mehrere filzartige Zwischenlagen aufweist, in denen
jeweils eine Vielzahl näpfchenförmiger Noppen
ausgeprägt ist.
Die filzartigen Zwischenlagen bestehen aus Asbestfasern, geschnittenen
Glasfasern oder Schlackenwolle oder einem Gemisch aus zwei oder
allen diesen Fasern mit oder ohne die Zugabe von Mineralwolle und
einem heißfesten
Bindemittel. Die filzartige Zwischenlage wird mit dem zunächst als
Lösung
vorliegenden Bindemittel getränkt.
Als Bindemittel wird ein Alkalisilikat oder ein Siliziumester verwendet,
das in einem geeigneten Lösungsmittel
gelöst
wird. Die mit dem Bindemittel versehene filzartige Zwischenlage
wird gegebenenfalls mit einem Mittel, z.B. einer Zinksulfat- oder Schwefelsäure-Lösung, nachbehandelt,
um die Basizität
sowie die Löslichkeit
des Bindemittels zu verringern und die Zwischenlage weiter zu härten. Die
Abdecklagen dieser Verbundplatte bestehen aus Holzplatten, Faserverbundlagen,
Gewebelagen, Kunststofflagen, metallbeschichteten Sperrholzlagen,
polierten Metallplatten oder Metallfolie und weisen zur Verbesserung
der Schallabsorption gegebenenfalls Durchgangslöcher auf.
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Die
Herstellung dieser bekannten Verbundplatte ist relativ aufwendig.
Zudem gelten Asbestfasern, Glasfasern, Steinwollfasern und Mineralwollfasern
als karzinogen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schallabsorber
der eingangs genannten Art anzugeben, der bei relativ geringem Gewicht
eine verbesserte akustische Wirksamkeit aufweist, selbsttragend
ist sowie kostengünstig
herstellbar ist.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch einen Schallabsorber mit den Merkmalen des Anspruchs
1.
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Der
erfindungsgemäße Schallabsorber
ist aus einer luftdurchlässigen
ersten Abdecklage, mindestens einer näpfchenförmige Noppen aufweisenden,
luftdurchlässigen
textilen Zwischenlage und einer rückseitigen Abdecklage sandwichartig
aufgebaut, wobei die Noppen einen Hohlraum bilden und die erste
Abdecklage aus einem Vliesstoff oder einer perforierten Metallfolie
gebildet ist. Erfindungsgemäß ist die
textile Zwischenlage aus thermoplastischen Kunststofffasern gebildet.
Ferner ist erfindungsgemäß zwischen
der textilen Zwischenlage und der ersten Abdecklage mindestens eine
luftdurchlässige, schallabsorbierende
zweite Zwischenlage angeordnet, die einen Strömungswiderstand im Bereich
5 von 25 kPa s/m2 und/oder bei einem Prüfdruck von
100 Pa eine Luftdurchlässigkeit
im Bereich von 100 bis 1.600 l/m2s aufweist,
wobei die Noppen der textilen Zwischenlage mit der zweiten Zwischenlage
verbunden sind und der durch die Noppen gebildete Hohlraum über einen
Umfangsabschnitt von mindestens 80% seines Gesamtumfangs durch eine
partielle oder umlaufende Verpressung geschlossen ist.
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Die
Noppenausprägung
in der textilen Zwischenlage erfordert bei dem erfindungsgemäßen Schallabsorber
nicht den Einsatz eines Bindemittels bzw. härtenden Imprägniermittels.
Denn die Verwendung einer textilen Zwischenlage aus thermoplastischen
Fasern ermöglicht
die Ausprägung
der Noppen durch eine einfache Thermoverformung. Die textile Zwischenlage
kann zwar bei dem erfindungsgemäßen Schallabsorber
zusätzlich
mit stabilisierenden Harzen, beispielsweise einer Polymer-Mischung aus
Duro- und Thermoplasten imprägniert
sein, jedoch dienen diese Harze primär nicht der bleibenden Ausprägung der
Noppen, sondern der Einstellung der gewünschten Elastizität bzw. Steifigkeit
der Zwischenlage.
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Bei
der textilen Zwischenlage kann es sich um ein Nadelvlies, insbesondere
ein mechanisch verfestigtes Nadelvlies, eine gewirkte oder gestrickte Maschenware
oder ein Gewebe handeln.
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Die
thermoplastischen Fasern der textilen Zwischenlage bestehen vorzugsweise
aus Polyester- und/oder Polypropylenfasern, die gegebenenfalls auch
in einem Gemisch mit Naturfasern wie Baumwoll-, Flachs-, Hanf-,
Jute-, Kenaf-, Kokos- und/oder Sisalfasern eingesetzt werden können. Der
Anteil der thermoplastischen Kunststofffasern beträgt dabei vorzugsweise
mindestens 50 %.
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Die
genoppte, textile Zwischenlage und die ihr vorgeschaltete luftdurchlässige zweite
Zwischenlage wirken als akustische Porenabsorber. Sie verleihen
dem erfindungsgemäßen Schallabsorber
eine vergleichsweise hohe akustische Wirksamkeit, zu der die weitestgehend
geschlossene Ausbildung des durch die Noppen gebildeten Hohlraums
wesentlich beiträgt.
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Die
zweite Zwischenlage ist vorzugsweise aus einem offenzelligen Schaumstoff,
insbesondere PUR-Schaumstoff, einem Stapelfaservlies und/oder Volumenvlies,
insbesondere einem Polyestervlies gebildet.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schallabsorbers besteht
darin, dass die Noppen der textilen Zwischenlage weich und elastisch
verformbar sind. Der Schallabsorber ist somit nachgiebig ausgebildet,
so dass er einer eventuellen Schlagbeanspruchung, z.B. durch ein
Werkzeug bei Wartungs- oder Reparaturarbeiten, weitgehend ohne Beschädigung standhalten
kann. Dieser Aspekt kann insbesondere eine Rolle spielen, wenn der
erfindungsgemäße Schallabsorber
als Motorraumverkleidung eingesetzt wird. Bei einem Einsatz des
erfindungsgemäßen Schallabsorbers
als Fahrgastraumverkleidungsteil, beispielsweise als Dachsäulen- oder Türverkleidung,
kann die weiche, elastische Ausbildung der Noppen gegebenenfalls
auch die Verletzungsgefahr von Fahrzeuginsassen bei einem Unfall
verringern.
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Die
genoppte, textile Zwischenlage kann sich über den gesamten Schallabsorber
erstrecken. Es sind jedoch auch Fälle möglich, in denen der Einsatz
einer genoppten Zwischenlage, die sich mit den Flächenabmessungen
des Schallabsorbers im wesentlichen deckt, aus akustischen Gründen nicht
unbedingt erforderlich ist bzw. zu unverhältnismäßig hohen Kosten führen würde. In
einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schallabsorbers ist
daher hinsichtlich solcher Situationen vorgesehen, dass die genoppte
Zwischenlage bezogen auf die Fläche
des Schallabsorbers nur partiell, d.h. in einem oder mehreren Teilbereichen
der benachbarten Abdecklagen angeordnet ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung können
insbesondere mehrere genoppte textile Zwischenlagen zwischen der
rückseitigen
Abdecklage und der ersten Abdecklage und/oder der zweiten Zwischenlage
angeordnet sein, wobei die separaten textilen Zwischenlagen hinsichtlich
der Größe und Höhe der Noppen,
ihres Flächengewichtes
und ihrer Materialart unterschiedlich ausgebildet sein können. Auf diese
Weise lässt
sich eine Einstellung der akustischen Wirksamkeit des Schallabsorbers
in Abhängigkeit
der örtlich
unterschiedlichen Gegebenheiten und akustischen Erfordernisse vornehmen.
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Eine
solche ortsbezogene Einstellung kann gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausgestaltung der Erfindung auch dadurch erfolgen, dass die Noppen
der einzelnen textilen Zwischenlage unterschiedlich groß und/oder
unterschiedlich hoch ausgebildet werden.
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Hinsichtlich
einer Montage in der Nähe
eines heißen
Fahrzeugaggregates, z.B. eines Auspuffstrangabschnittes, ist nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schallabsorbers
vorgesehen, dass die der Hitzequelle zugewandte Abdecklage aus einer
mikroperforierten und somit luftdurchlässigen Aluminiumfolie gebildet
ist, deren Löcher
jeweils einen Lochdurchmesser von weniger als 2 mm, insbesondere
weniger als 1 mm aufweisen. Eine derartige Abdecklage besitzt eine
bemerkenswert hohe schallabsorbierende Wirkung. Der Lochflächenanteil
der Aluminiumfolie sollte vorzugsweise im Bereich von 2 bis 8% bezogen
auf die sichtseitige Außenfläche der
Folie liegen.
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Zur
Verbesserung der Steifigkeit des Schallabsorbers sowie hinsichtlich
seines faltenfreien, optisch ansprechenden Aussehens nach starker
dreidimensionaler Verformung ist ferner vorgesehen, dass die mikroperforierte
Aluminiumfolie eine beidseitig ausgebildete Kalotten- oder Noppenprägung aufweist.
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Weitere
bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Luftschallabsorbers
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand einer mehrere Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Schallabsorbers;
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2 eine
Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Schallabsorbers in einem
zweiten Ausführungsbeispiel;
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3 eine
Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Schallabsorbers in einem
dritten Ausführungsbeispiel;
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4 eine
Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Schallabsorbers in einem
vierten Ausführungsbeispiel;
und
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5 eine
Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Schallabsorbers in einem
fünften Ausführungsbeispiel.
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Die
in den 1 bis 5 schematisch dargestellten
Luftschallabsorber 1 sind jeweils aus einer luftdurchlässigen ersten
Abdecklage 2, einer textilen luftdurchlässigen Zwischenlage 3,
einer luftdurchlässigen,
schallabsorbierenden zweiten Zwischenlage 4 und einer rückseitigen
Abdecklage 5 gebildet.
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In
der textilen Zwischenlage 3 sind eine Mehrzahl von näpfchen-
bzw. fingerhutförmigen
Noppen 6 ausgeprägt,
die als Abstandshalter gegenüber der
zweiten Zwischenlage 4 einen zusammenhängenden Hohlraum 7 bilden.
Die Noppen 6 der textilen Zwischenlage 3 sind
mit der zweiten Zwischenlage 4 stoffschlüssig verbunden.
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Allen
gezeigten Ausführungsbeispielen
ist gemein, dass der durch die Noppen 6 gebildete Hohlraum 7 über einen
Umfangsabschnitt von mindestens 80% seines Gesamtumfangs durch eine
partielle oder umlaufende Verpressung 8 geschlossen ist. Für eine hohe
luftschallabsorbierende Wirkung ist der Hohlraum 7 vorzugsweise
vollständig
geschlossen. Es sind allerdings auch Anwendungen möglich, bei
denen der Schallabsorber 1 Öffnungen oder Durchbrüche (nicht
gezeigt) aufweisen muss, um Kabel oder Schlauchleitungen durch den
Schallabsorber 1 hindurch zu legen. Ferner können eine
oder mehrere zu dem Hohlraum 7 führende Öffnungen auch dem Abfluss von
in den Hohlraum 7 eingedrungener Flüssigkeit, z.B. Wasser einer
Autowaschanlage oder Kondenswasser, dienen. Insbesondere in solchen
Fällen
kann der Schallabsorber 1 am Umfang des Hohlraums 7 abschnittsweise
offen sein.
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Die
textile Zwischenlage 3 besteht aus einem Nadelvlies, einem
Gewebe oder einer Maschenware, das bzw. die ausschließlich oder
zumindest zu 50% aus thermoplastischen Kunststofffasern gebildet
ist.
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Die
textile Zwischenlage 3 kann insbesondere aus einem mechanisch
verfestigten Nadelvlies bestehen, das mindestens 50% Polypropylenfasern und/oder
Polyesterfasern enthält
und ein Flächengewicht
im Bereich von 450 und 650 g/m2 aufweist.
Die näpfchen-
bzw. fingerhutförmigen
Noppen 6 können insbesondere
in einem gleichmäßigen Raster
ausgeprägt
sein, wobei ihr gegenseitiger Abstand bezogen auf die jeweilige
Noppenmitte im Bereich von beispielsweise 25 bis 30 mm liegt.
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Wie
in 4 beispielhaft gezeigt ist, kann als genoppte,
textile Zwischenlage 3 auch eine gewirkte oder gestrickte
Maschenware verwendet werden. Die Maschenware kann dabei ausschließlich oder überwiegend
aus Polyester, z.B. aus 80 bis 96% Polyester und 20 bis 4% Lycra
beste hen und optional mit stabilisierendem Harz, insbesondere einem
Polymer-Blend aus Duro- und Thermoplasten, z.B. melaminvernetzten
Polyvinylacetaten, imprägniert
sein.
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Die
Stabilität
bzw. Steifigkeit der aus einem Nadelvlies, einem Gewebe oder einer
Maschenware gebildeten Zwischenlage 3 kann durch unterschiedliche
Basisqualitäten
in Bezug auf Materialart, Grammatur, Faser- bzw. Fadendicke und
gegebenenfalls Maschenweite sowie durch variable Harzzugaben von
elastisch bis steif eingestellt werden.
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In 4 ist
ein Ausführungsbeispiel
dargestellt, bei dem die genoppte, textile Zwischenlage 3 nur
in einem Teilbereich angeordnet ist, der bezogen auf die sichtseitige
Fläche
des Schallabsorbers 1 weniger als 50% ausmacht. Dieses
Ausführungsbeispiel soll
einen partiellen Einsatz der genoppten Zwischenlage 3 allgemein
veranschaulichen. Die genoppte Zwischenlage 3 kann dementsprechend
auch in mehreren voneinander beabstandeten Teilbereichen des Schallabsorbers 1 angeordnet
sein. Die Anordnung erfolgt dabei in Abhängigkeit der in der Regel örtlich verschiedenen
akustischen Gegebenheiten, insbesondere in Abhängigkeit der auftretenden Schallintensität.
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Die
der genoppten Zwischenlage 3 vorgeordnete zweite Zwischenlage 4 ist
vorzugsweise aus offenzelligem Schaumstoff, einem Stapelfaservlies oder
einem Volumenvlies gebildet. Als offenzelliger Schaumstoff kann
insbesondere ein Polyurethanschaumstoff auf Polyetherbasis eingesetzt
werden, der vorzugsweise selbstverlöschend ausgebildet ist. Bei
dem verwendeten Stapelfaservlies handelt es sich beispielweise um
ein Stapelfaservlies, das ausschließlich oder überwiegend aus Polyester besteht, vorzugsweise thermisch
verfestigt ist und ein Flächengewicht
im Bereich von 250 bis 350 g/m2 aufweist.
Geeignet ist auch ein Polyestervlies in Form eines Volumenvlieses.
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Die
luftdurchlässige,
schallabsorbierende zweite Zwischenlage 4 weist einen Strömungswiderstand
im Bereich 5 von 25 kPa s/m2, vorzugsweise
10 von 20 kPa s/m2 und/oder eine Luftdurchlässigkeit bei
einem Prüfdruck
von 100 Pa im Bereich von 100 bis 1.600 l/m2s,
vorzugsweise im Bereich von 300 bis 1.400 l/m2s
auf.
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Zweckmäßigerweise
sind zumindest beide Zwischenlagen 3 und 4 selbstverlöschend ausgebildet
und/oder mit einem Flammschutzmittel imprägniert.
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Die
Abdecklage 2 ist aus einem luftdurchlässigen Vliesstoff oder einer
mikroperforierten Aluminiumfolie gebildet.
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Die 3 und 5 zeigen
Ausführungsbeispiele,
bei denen die Abdecklage 2 aus einer mikroperforierten
Aluminiumfolie 9 besteht. Die Stärke der sichtseitig glänzenden
Aluminiumfolie 9 beträgt etwa
50 bis 100 μm.
Die durchgehenden Löcher (nicht
gezeigt) der mikroperforierten Aluminiumfolie 9 haben einen
Lochdurchmesser von weniger als 2 mm. Der Lochflächenanteil liegt im Bereich
von 2 bis 8% bezogen auf die Fläche
der Aluminiumfolie 9. Ferner ist zu erkennen, dass die
Aluminiumfolie 9 eine beidseitig ausgebildete Kalotten-
oder Noppenprägung
aufweist. Der Kalotten- bzw. Noppendurchmesser ist kleiner als 10
mm. Zur stoffschlüssigen Verbindung
der Aluminiumfolie 9 mit der Zwischenlage 4 ist
die Aluminiumfolie 9 rückseitig
mit einem wärmeaktivierbaren
Kleber beschichtet.
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Die
rückseitige
Abdecklage 5 ist vorzugsweise ebenfalls luftdurchlässig ausgebildet.
Sie kann wie die obere Abdecklage aus einem dünnen Vlies, vorzugsweise einem
Polyestervlies bestehen. Dieses Abdeckvlies 5, das neben
Polyesterfasern auch Zellulosefasern enthalten kann, ist mit einem
Bindemittel, beispielsweise einer Melaminharzbeschichtung versehen.
Das Flächengewicht
der Abdecklagen 2 und 5 liegt im Bereich von 70
bis 110 g/m2, einschließlich der Melaminharzbeschichtung,
deren Flächengewicht
bei etwa 20 g/m2 liegt. Die Dicke der Abdecklagen 2, 5 beträgt etwa
1 mm (+/- 0,3 mm). Die Abdecklagen 2, 5 sind vorzugsweise
hydrophob sowie oleophob ausgerüstet.
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In 5 ist
ferner beispielhaft veranschaulicht, dass die Noppen 6 der
textilen Zwischenlage 3 unterschiedlich groß und/oder
unterschiedlich hoch ausgebildet werden können. Die Höhe der Noppen 6 kann
beispielsweise im Bereich von 5 bis 28 mm liegen. Die Größe (d.h.
der Durchmesser) und Höhe
der Noppen 6 wird in Abhängigkeit des Schallaufkommens
sowie der geometrischen Verhältnisse,
insbesondere der Platzverhältnisse
am Einbauort des erfindungsgemäßen Schallabsorbers 1 getroffen.
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Die
stoffschlüssige
Verbindung der Lagen 2, 3, 4 und 5 des
Schallabsorbers 1 erfolgt durch Verpressen unter Wärmeeinwirkung.
Wie verschiedenen Lagen weisen hierfür – soweit erforderlich – geeignete
Kleberaufträge
auf. Die Zwischenlagen 3 und 4 sind vorzugsweise
durch einen aufgesinterten, thermoplastischen Pulverkleber miteinander
verbunden. Der aufgesinterte Pulverkleber besitzt bei dem fertigen
Schallabsorber 1 eine akustisch offene Netzstruktur. Die
Abdecklagen 2 und 5 sind mit der jeweiligen Zwischenlage 3 bzw. 4 flächig und
stoffschlüssig
verbun den. Die Zwischenlagen 3, 4 können bis
in den zusammengepressten Rand 8 des Schallabsorbers 1 reichen,
wie dies beispielhaft in 1 dargestellt ist.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung des Schallabsorbers 1 besteht
allerdings auch darin, dass randseitig eine flexible Dichtlippe 10 aus
mindestens einer der Lagen 2, 3, 4 und/oder 5 einstückig ausgebildet ist.
Für die
Ausbildung einer solchen Dichtlippe ist es günstig, wenn eine der beiden
Zwischenlagen 3, 4 oder auch beide Zwischenlagen 3, 4 mit
Abstand vor dem Außenrand
der Abdecklagen 2 und 5 enden (vgl. 2 bis 5).
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Die
Erfindung ist in ihrer Ausführung
nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr
sind mehrere Varianten möglich,
die auch bei grundsätzlich
abweichender Gestaltung von dem in den Ansprüchen enthaltenen Erfindungsgedanken
Gebrauch machen.