DE3039651C2

DE3039651C2 - Luftschallschluckende, verformte Platte

Info

Publication number: DE3039651C2
Application number: DE3039651A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Phys. Dr. Schilling; Reinhard 6940 Weinheim Stief
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1980-10-21
Filing date: 1980-10-21
Publication date: 1985-07-25
Also published as: DE3039651A1; US4420526A

Description

Die Erfindung betrifft eine luftschallschluckende, verformte Platte, bestehend aus einem tiefgezogenen und verpreßten Vlies aus Polyesterfasern, die durch ein vernetztes Bindemittel verklebt sind sowie ggf. aus einer luftdurchlässigen Abdeckschicht, die mit der Oberfläche des Vlieses verbunden ist.

Eine solche Platte ist aus der DE-OS 25 10 607 bekannt. Sie ist zur Verwendung im Motorraum eines Kraftfahrzeuges bestimmt und besteht aus Polyesterfasern, die durch ein hitzehärtendes Harz verklebt sind. Das Harz wird als Pulver oder in Form einer Lösung oder Dispersion in die verwendete Matte eingebracht und aktiviert. Auf die Oberfläche wird ein ähnlich verfestigtes Vlies aufgelegt, und das so erhaltene Mehrschichtgebilde wird mit Harz oder einem Harzgemisch überspritzt und unter Aushärtung des Harzes in einer Doppelform verpreßt. Der Schallabsorptionsgrad ist insbesondere bei niedrigen Frequenzen unbefriedigend. Die Formstabilität bei höheren Temperaturen ist häufig unzureichend und erfordert besondere Verankerungsmaßnahmen. Die Platte neigt stark zum Aufsaugen von Feuchtigkeit, was die Wirksamkeit beeinträchtigen kann.

Das deutsche Gebrauchsmuster 18 74 6/1 betrifft eine mit Haftmasse beschichtete Verbunddämmstoffbahn, bei der die Haftmassenbeschichtung während des Transports durch eine Gitterzwischenlage aus klebstoffabweisendem Kunststoff geschützt wird. Die Gitterzwischenlage ist kein unmittelbarer Bestandteil der Verbunddämmstoffbahn. Die einzelnen Kunststoffdrähte der Gitterzwischenlage sind verschweißt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine luftschailschluckende Platte zur Verwendurs im Motorraum eines Kraftfahrzeuges zu entwickeln, die sowohl hinsichtlich des Schallabsorptionsgrades als auch hinsichtlich der Formstabilität bei ansteigenden Temperaturen gute Eigenschaften aufweist Es ist hierunter insbesondere zu verstehen, daß Schwingungen in einem Frequenzbereich von 500 bis 2000 Hz zu mehr als 50% absorbiert werden, und daß bis zu einer Temperatur von 100° C bleibende Formveränderungen vermieden werden, wenn die Platte mit einer ausschließlichen Verankerung im Bereich der Randkanten unter der Haube eines Kraftfahrzeuges aufgehängt ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer schaiischiuckenden, verformten Platte der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Vlies aus während ihrer Herstellung und Bildung in einer wirren Struktur vereinten, endlosen Polyesterfasern mit einem Titer von 4 bis 12 den besteht, die im Bereich ihrer Kreuzungspunkte autogen verschweißt und zusätzlich durch das Bindemittel verklebt sind, und die so zusammengepreßt sind, daß das Vlies bei einer Dicke von 1 bis 3 mm einen Strömungswiderstand von 30 bis 100 Rayl aufweist

Die vorgeschlagene Platte besteht aus einem Vlies, das aus endlosen Polyesterfasern besteht, die während ihrer Herstellung und Bildung in einer wirren Struktur auf einem Träger abgelegt und untereinander autogen verschweißt werden. Wegen der während der Ablage noch vorhandenen, großen Formbarkeit der Polyesterfasern wird eine sehr feine Porenstruktur und -verteilung erhalten, was in schallschlucktechnischer Hinsicht von außerordentlich großeni Vorteil ist Weiterhin tritt unmittelbar im Anschluß an die Ablage und gegenseitige Verschweißung der Fasern eine Teilkristallisierung ein, wodurch die eingenommene Form und die gegenseitige Verbindung der Fasern stabilisiert wird. Es können sich dadurch während der anschließenden Imprägnierung mit der Lösung oder Dispersion eines Harzes keinerlei Veränderungen an der inneren Struktur des Faserstoffes ergeben, und das Harz scheidet sich bevorzugt an den engsten Stellen der Porenstruktur auf den Fasern ab, d. h. in unmittelbarer Nähe der bereits vorhandenen Schweißstellen.

Zur Ermöglichung der nachträglichen Verpressung ist es nötig, die Trocknung des imprägnierten Vlieses so vorzunehmen, daß eine weitere Kristallisierung der Fasern und des Bindemittels vermieden wird, d. h. bei ausreichend niedrigen Temperaturen und einer hohen Luftgeschwindigkeit. Besonders geeignet ist die Verwendung eines Saugtrommeltrockners.

Das Vlies kann durch die nachträgliche Verpressung eine sich in unregelmäßigen Abständen wiederholende Veränderung der Wandstärke erhalten, was sich vorteilhaft auswirkt in bezug auf die Bedämpfung eines besonders breiten Spektrums unterschiedlich langer Luftschallwellen. Eine entsprechende Variation der Dicke läßt sich erzeugen durch eine abschließende Bchandlung zwischen zwei gegeneinander angestellten Prägewalzen aus Stahl, die eine unterschiedliche Oberflächengravierung aufweisen. Es genügt im einfachsten Falle die Verwendung von Prägewalzen, die sich nur durch

eine unterschiedliche Teilung der beiderseitigen Oberflächengravierung unterscheiden. Infolge der Drehung der Walzen ergibt sich dabei eine fortlaufende Veränderung der gegenseitigen Zuordnung des Prägebildes, und damit eine sich in unregelmäßigen Abständen wiederholende Veränderung der Wandstärke des Vlieses. Die Temperatur der Walzen muß so eingestellt werden, daß das Muster der Prägewalzen unter Vermeidung einer Kristallisierung der Fasern und des Harzes präzise auf das Vlies übertragen wird. Das Harz wird während des Prägens bevorzugt in den 5-Zustand überführt, d. h. in einen durch eine weitere Erwärmung reaktivierbaren Vernetzungszustand. Während des Prägens wird das Vlies in dem notwendigen Maß verdichtet

Bei Luftschallwellen, deren Länge in einem engeren Bereich variiert ist, läßt sich eine verbesserte Wirksamkeit erzielen durch Verwendung eines Vlieses, das sich regelmäßig wiederholende Veränderungen der Wandstärke .aufweist, wenn dabei der gegenseitige Abstand der Veränderungen 10 bis 30mal so groß ist, wie die größte Dicke des Vlieses. Bei einer Ausbildung dieser Art können die jeweiligen Veränderungen der Wandstärke einander so zugeordnet werden, daß sich sine zusätzliche Aussteifung der Fläche des Vlieses gegenüber Biegebeanspruchungen ergibt. Diese Aussteifung kann eine andere Aussteifung, die durch Sicken oder Faltkanten bewirkt wird, zusätzlich ergänzen.

Nach einer besonderen Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß die Veränderungen stufenartig ausgebildet sind, und daß das Vlies in den Zwischenbereichen Zonen aufweist mit im wesentlichen gleichbleibender Wandstärke. Neben einer Verbesserung des Absorptionsgrades resultiert hieraus eine Verbesserung der mechanischen Widerstandsfähigkeit Durch Anbringung einer Oberflächenbeschichtung aus einem luftdurchlässigen Bändchengewebe läßt sich ohne eine nennenswerte Beeinträchtigung des Absorptionsgrades das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit weitgehend verhindern, was vorteilhaft ist in bezug auf die dauerhafte Absicherung der guten Gebrauchseigenschaften im Motorraum eines Kraftfahrzeuges.

Die vorgeschlagene Platte besitzt trotz der Verwendung niedrigster Harzkonzentrationen eine ausgezeichnete Versteifung der gegenseitigen Zuordnung der einzelnen Fasern. Diese werden wirkungsvoller an einem Mitschwingen mit den Schallwellen gehindert, und es ergibt sich in schallabsorptionstpchnischer Hinsicht nach der vollständigen Kristallisierung der Polyesterfasern und der vollständigen Vernetzung des Harzes eine ausgezeichnete Wirksamkeit. Sowohl die Kristallisierung der Fasern als auch die Vernetzung des Bindemittels können in einem in sich geschlossenen Arbeitsgang während des abschließenden Tiefziehprozesses bewirkt werden. Das Vlies wird hierzu zügig auf die erforderliche Temperatur gebracht, beispielsweise durch Beaufschlagung mit IR-Strahlung, durch Kontakterwärmung oder Heißluft, und unmittelbar anschließend durch Pressen und/oder Anwendung von Vakuum in gewünschter Weise tiefgezogen. Die Form ist an sich frei wählbar, die Tiefe des erhaltenen schachtel- oder kastenartigen Körpers soll aber im Hinblick auf die Erzielung guter Schallschluckeigenschaften wenigstens 20mal so groß sein wie die größte Dicke des Vlieses. Die ebene Bodenfläche kann zur Verbesserung der Formstabilität durch die eingezogenen Falten stabilisiert sein.

In der in der Anlage beigefügten Zeichnung ist Bezug genommen auf zwei beispielhafte Ausführungen der vorgeschlagenen luftscballschluckenden Platte. Es zeigt F i g. 1 eine luftschallschluckende Platte in der Draufsicht bei der kreisförmige Erhebungen auf den Oberflächen einander in einem unregelmäßigen Muster zugeordnet sind,

F i g. 2 eine Platte nach F i g. 1 in längsgeschnittener Darstellung,

F i g. 3 eine Platte, bei der die beiden Oberflächen des Vlieses eine Prägung mit einem unregelmäßigen Muster aufweisen, wobei die beiden Musterungen einander in bestimmter, gleichbleibender Weise zugeordnet sind,

F i g. 4 eine Platte nach F i g. 3 in längsgeschnittener Darstellung.

Die Platte gemäß Fig. 1 besteht aus einem dünnen Spinnvlies mit einer Dicke zwischen 1 und 3 mm und einem Flächengewicht von 200 bis 800 g/m². Das Vlies ist so geformt daß es am Rand und gegebenenfalls auf eingeformten Zwischenstegen auf dem zu verkleidenden Gehäuseteil, z. B. der Motorhaube eines PKW, aufliegt und daß in den übrigen Bereichen zwischen dem Formteil und dem zu verkleidenden Gehäuseteil ein Zwischenraum entsteht mit einer Tiefe von 40 bis 50 mm. Das als selbsttragendes VHe?. verwendete Material ist so verdichtet, daß es einen Ström: mgswiderstand zwischen 30 und 1(X), bevorzugt zwischen 70 und 100 Rayl aufweist Der Strömungswiderstand wird eingestellt durch eine Verdichtung des Vlieses und gleichzeitige Prägung in der dargestellten Form. Diese kann dadurch beschrieben werden, daß auf beiden Oberflächen sich reliefartig abzeichnende, kreisförmige Erhebungen angeordnet sind, die eine Höhe von 0,8 bis 1 mm haben, und die bei einem gleichbleibenden Durchmesser einander in einer statistischen Verteilung zugeordnet sind. Der Durchmesser der Erhebungen beträgt jeweils 20 mm. Das Vlies weist an den dicksten Stellen eine Dicke von 3 mm auf, an den dünnsten Stellen eine Dicke von 1 mm. Das sich abbildende Profil entlang einer gedachten Schnittlinie A-A' wird durch Fig.2 verdeutlicht.

In einer nicht dargestellten-, modifizierten Ausführungsform ist das Vlies bei einer sonst gleichen Ausbildung mit auf beiden Oberflächen angeordneten, reliefartigen, kreisförmigen Erhebungen versehen, deren Durchmesser bei einer statistischen, gegenseitigen Zuordnung statistisch variiert ist in einem Bereich von 5,0 bis 40 mm. Nach weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen ist es vorgesehen, daß die oberflächlichen Erhebungen oval oder poligonförmig begrenzt sind.

Die Fäden haben einen Durchmesser vrn 4 bis 12 den, und sie bestehen aus Polyäthylenterrphthalat Sie sind in einer besonders fein geschlängelten, sich gegenseitig ständig überschneidenden Weise abgelegt und in den Kreuzungspunkten untereinander autogen verschweißt. Die gegenseitige Zuordnung ist zusätzlich stabilisiert durch ein vernetstes Bindemittel, das die Fäden im Bereich dt;r Schweißpunkte umhüllt. Das Bindemittel wird bevorzugt im Rahmen einer Imprägnierung mit anschließender Abquetschung oder durch Str^ichauftragung in das Vlies eingebracht.

Das Bindemittel v/ird im Rahmen einer Trocknung verfestigt. In einem Prägekalander, dessen Walzen eine Oberflächentemperatur von ca. 80°C aufweisen, wird die Dicke des Vlieses in der gewünschten Weise fortlaufend variiert. Die vollständige Kristallisierung der Polyesterfäden und die vollständige Aushärtung des Bindemittels erfolgen während des Tiefziehens. Hierzu wird das Vlies crw^Krrnt und unmittelbar danach in einem Preßwerkzeug verformt und beschnitten. Das erhaltene Formteil ist nach der anschließenden Abküh-

lung unmittelbar montagefertig.

Sofern auf der Oberfläche eine Abdeckschicht angebracht werden soll, beispielsweise ein Bändchengewebe mit einem Flächengewicht von 80 bis 160 g/m² oder ein Vlies aus feinen Fasern mit einem Titer von 0,5 bis 2 den und einem Flächengewicht von 50 bis 100 g/m², dann empfiehlt es sich, die Abdeckschicht zusammen mit dem vorbereiteten und imprägnierten Vlies in die verwendete Heizpresse einzulegen. Durch die Reaktivierung des Bindemittels unmittelbar vor dessen Vernetzung ergibt sich in den meisten Fällen eine ausreichende Anbindung, wobei es von wesentlicher Bedeutung ist, daß der Strömungswiderstand in allen Fällen beim fertigen Material in dem beanspruchten Bereich liegt.

Die vorgeschlagene Platte trocknet nach der Einwirkung von Feuchtigkeit infolge ihrer Dünnwandigkeit schnell aus, und bei starker Verschmutzung ist eine Reinigung mit üblichen Hochdruckreinigungsgeräten ohne eine Beschädigung möglich. Die Platte weist bei Bleicher Wirksamkeit ein geringeres Gewicht als bekannte Schallschluckmaterialien auf, was den intensiven Bemühungen der Automobilindustrie nach Gewichtseinsparung entgegen kommt. Daneben ist es ein hervorzuhebender Vorteil, daß die Herstellkosten gegenüber bekannten Ausführungen gesenkt werden konnten.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

30

35

40

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Luftschallschluckende, verformte Platte, bestehend aus einem tiefgezogenen und verpreßten Vlies aus Polyesterfasern, die durch ein vernetztes Bindemittel verklebt sind sowie ggf. aus einer luftdurchlässigen Abdeckschicht, die mit der Oberfläche des Vlieses verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies aus während ihrer Herstellung und Bildung in einer wirren Struktur vereinten, endlosen Polyesterfasern mit einem Titer von 4 bis 12 den besteht, die im Bereich ihrer Kreuzungspaakte; autogen verschweißt und zusätzlich durch das Bindemittel verklebt sind und die so zusammengepreßt sind, daß das Vlies bei einer Dicke von 1 bis 3 mm einen Strömungswiderstand von 30 bis ί 00 Raylauf weist

2. Luftschallschluckende Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies eine sich in unregelmäßigen Abständen wiederholende Veränderung der Wandstärke aufweist.

3. Luftschallschluckende Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies sich regelmäßig wiederholende Veränderungen der Wandstärke aufweist, und daß der gegenseitige Abstand der Veränderungen 10 bis 30ma) so groß ist wie die größte Dicke.

4. Luftschallschluckende Platte nach Anspruch 1.2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderungen stufenartig ausgebildet sind, und daß das Vlies in den Zwischenbereichen Zonen aufweist, die im wesentlichen eine gleichbleibende Dicke haben.

5. Luftschallschluckenue Platte nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies eine Oberflächenbeschichtung «us einem Bändchengewebe aufweist

6. Luftschallschluckende Platte nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies durch Sicken oder Faltkanten versteift ist