DE20309151U1 - Schallabsorbierendes Formteil mit hydrophoben sowie oleophoben Eigenschaften - Google Patents
Schallabsorbierendes Formteil mit hydrophoben sowie oleophoben EigenschaftenInfo
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Description
MY/sb 030088G
11. Juni 2003
11. Juni 2003
Schallabsorbierendes Formteil mit hydrophoben sowie oleophoben Eigenschaften
Die Erfindung betrifft ein schallabsorbierendes Formteil, das aus einem im wesentlichen offenporigen und/oder textlien, gasdurchlässigen Substrat hergestellt ist, wobei das Substrat mit einem wärmeaushärtenden Bindemittel und einem Imprägnierungsmittel zur hydrophoben und oleophoben Einstellung imprägniert ist. Das erfindungsgemäße Formteil ist insbesondere zur Schallabsorption in Kraftfahrzeugen bestimmt.
Zur Schallabsorption werden üblicherweise offenporige (offenzellige) Schaumstoffe sowie textile, gasdurchlässige Materialien, wie z.B. Bauschvliese, Baumwollfaservliese und andere herkömmliche Abdeckvliese verwendet. Bei der Verwendung in Kraftfahrzeugen kann das schallabsorbierende Material gegebenenfalls hoher Feuchtigkeit ausgesetzt sein und/oder mit Öl oder Dieselkraftstoff in Kontakt kommen. Durch die Aufnahme von Flüssigkeiten wie Wasser, Öl oder Dieselkraftstoff wird jedoch die akustische Wirksamkeit des schallabsorbierenden Materials erheblich beeinträchtigt. Die Benetzbarkeit des schallabsorbierenden Materials durch Öl oder Dieselkraftstoff ist aber insbesondere wegen der damit einhergehenden Brandgefahr nicht akzeptabel. Im übrigen können Öl und Dieselkraftstoff zu einer Zersetzung bzw. Beschädigung des schallabsorbierenden Materials führen. Zur Überwindung dieser Probleme ist es
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bekannt, schallabsorbierendes Material, wie offenzelligen Schaumstoff und Vliesstoff hydrophob und oleophob auszurüsten.
Zum Stand der Technik wird beispielsweise auf die DE 40 08 046 C2 verwiesen. Darin ist ein Verfahren zur Herstellung eines Formteiles aus offenzelligem Melaminharzschaumstof f offenbart, bei dem ein Formteil-Rohling aus Melaminharzschaumstoff mit einem wässrigen wärmeaushärtenden Melaminharz-Bindemittel imprägniert wird. Der mit dem Bindemittel imprägnierte Schaumstoff wird anschließend unterhalb einer Temperatur, bei welcher das Bindemittel zu reagieren beginnt, getrocknet und schließlich in einer Preßform bei einer das Bindemittel aushärtenden Wärmeeinwirkung in die gewünschte Form verpresst. Dem Bindemittel können Zusätze zur hydrophoben und oleophoben Einstellung des Formteils beigegeben werden. Diese Zusätze werden etwa in einem Mengenverhältnis von 1 bis 3% zu der Gesamtmenge des Bindemittels zugegeben.
Melaminharzschaumstoff ist ein duroplastischer Schaumstoff, der sich eigentlich nicht durch Wärme bleibend verformen lässt. Da Melaminharzschaumstoff aber insbesondere eine hohe Temperaturbeständigkeit und ein gutes Schallabsorptionsvermögen aufweist, wurde nach einem Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus duroplastischem Melaminharzschaumstoff gesucht. Diese Aufgabe wurde durch das in der DE 40 08 046 C2 beschriebene Verfahren gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus einem offenporigen und/oder textlien, gasdurchlässigen Substrat ein schallabsorbierendes Formteil herzustellen, das hydrophob, oleophop sowie beständig
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gegenüber Dieselkraftstoff ist, eine gute akustische Wirksamkeit aufweist und sich kostengünstig herstellen lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das schallabsorbierende Formteil gemäß Anspruch 1 gelöst.
Im wesentlichen ist das erfindungsgemäße Formteil, das aus einem offenporigen und/oder textlien, gasdurchlässigen Substrat hergestellt ist, welches mit einem wärmeaushärtenden Bindemittel und einem Imprägnierungsmittel zur hydrophoben und oleophoben Einstellung imprägniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Imprägnierungsmittel zur hydrophoben und oleophoben Einstellung aus einem Fluorcarbonharz gebildet ist, während das Bindemittel aus einem Polyacrylatharz gebildet ist, das nach seiner Vernetzung duroplastische Eigenschaften aufweist.
Das Bindemittel ermöglicht ein relativ schnelles Verprägen bzw. Verpressen des Substrats zu dem gewünschten Formteil. Die Taktzeiten der verwendeten Maschine, z.B. einer Formpresse oder Tiefziehvorrichtung, können entsprechend verkürzt und die Fertigungskosten somit verringert werden. Das aus Fluorcarbonharz gebildete Imprägnierungsmittel verleiht dem erfindungsgemäßen Formteil hervorragende hydrophobe und oleophobe Eigenschaften sowie eine hohe Beständigkeit gegenüber Dieselkraftstoff. Die akustische Wirksamkeit des Formteils wird durch das Bindemittel und das hydrophobierende und oleophobierende Imprägnierungsmittel kaum oder gar nicht beeinträchtigt.
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Das Substrat des Formteils kann aus im wesentlichen offenzelligem Schaumstoff, insbesondere aus Polyurethan-Schaumstoff, Polyether-Schaumstoff oder Melaminharz-Schaumstoff gebildet sein. Ferner kann das Substrat auch aus Vliesstoff, insbesondere aus Bauschvlies und/oder aus Baumwollfaservlies gebildet sein. Insbesondere ist es möglich, das Substrat bzw. das Formteil mehrlagig auszubilden.
Die vorteilhaften Eigenschaften des erfindungsgemäßen schallabsorbierenden Formteils lassen sich hervorragend nutzen, wenn es vorzugsweise als Radhausauskleidung oder als Verkleidung oder Auskleidung für den Motorraum eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.
Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Formteils sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Formteils, und
Fig. 2 die Ergebnisse von Schallabsorptionsmessungen nach ASTM 1050-90 für einen erfindungsgemäß ausgerüsteten PUR-Schaumstoff und einen herkömmlichen PUR-Schaumstoff.
In der in Fig. 1 dargestellten Anlage wird von einer Vorratsrolle 1 eine Materialbahn 2, die aus einem offenzelligen (offenporigen) Substrat, beispielsweise aus
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Polyurethan-Schaumstoff oder Melaminharzschaumstoff gebildet ist, abgewickelt. Alternativ kann die Materialbahn 2 auch aus einem textlien, gasdurchlässigen Substrat, wie zum Beispiel Vliesstoff, insbesondere Bauschvlies und/oder Baumwollfaservlies gebildet sein. Die offenzellige bzw. textile, gasdurchlässige Materialbahn 2 wird über Umlenkrollen durch ein Imprägnierungsmittelbad 3 hindurchgeleitet. Das Imprägnierungsmittelbad 3 enthält ein Gemisch aus Wasser, einem wärmeaushärtenden Bindemittel und einem hydrophobierenden sowie oleophobierenden Imprägnierungsmittel.
Das Imprägnierungsmittel ist aus einem Fluorcarbonharz gebildet. Als besonders gut geeignet hat sich das von der Firma Schill & Seilacher unter dem Handelsnamen Evoral FCH erhältliche Imprägnierungsmittel erwiesen. Dabei handelt es sich um eine wässrige Fluorcarbonharz-Dispersion, die 2,5 bis 10% Ethylenglykol enthält. Das Imprägnierungsmittel wird mit Wasser im Verhältnis von 1:3 bis 1:12, vorzugsweise im Verhältnis von 1:4 bis 1:10 gemischt und dem Substrat zugegeben.
Als Bindemittel wird ein aus einem wärmereaktivem PoIyacrylatharz gebildetes Bindemittel verwendet, das nach seiner Vernetzung duroplastische Eigenschaften aufweist. Besonders gut geeignet ist das von der Firma BASF AG unter der Bezeichnung Acrodur DS 3530 vertriebene Bindemittel. Bei diesem Bindemittel handelt es sich um eine ca. 50%-ige wässrige Lösung einer modifizierten Polyacrylsäure. Das Bindemittel ist formaldehydfrei.
Das zur Imprägnierung des Substrats im Imprägnierungsmittelbad 3 verwendete Gemisch kann insbesondere folgendes Mischungsverhältnis aufweisen: 1 Teil wässrige
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Fluorcarbonharz-Dispersion (vorzugsweise Evoral FCH der Firma Schill & Seilacher), etwa 1,2 bis 1,3 Teile wärmereaktives Bindemittel in Form einer 50%-igen wässrigen Polyacrylatharz-Dispersion (vorzugsweise Acrodur DS 353 0 der Firma BASF AG) und etwa 4 bis 10, vorzugsweise 5 bis 6 Teile Wasser.
Das mit dem wässrigen Gemisch getränkte Substrat wird anschließend durch einen Press- bzw. Walzvorgang entwässert und sodann in einem Trockner 5 getrocknet. Die Entwässerung erfolgt in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel mittels zweier zylindrischer, einen Walzenspalt bildender Walzen 4. Der auf diese Weise aus dem Substrat herausgepresste Gemischanteil tropft bzw. fließt in das Beschichtungsmittelbad 3 zurück. Der vorzugsweise als Durchlauftrockner ausgebildete Trockner 5 ist mit Heizstrahlern 6 oder dergleichen ausgestattet. Im Trockner 5 wird die Materialbahn 2 auf eine Temperatur erwärmt, die unterhalb der Temperatur liegt, bei welcher das Bindemittel zu reagieren beginnt. Die Trocknungstemperatur liegt im Bereich von ca. 100 bis 15O0C.
Vor der Trocknung des imprägnierten Substrates beträgt die Menge des Gemisches im Substrat etwa 30 bis 150 g/m2, vorzugsweise etwa 40 bis 110 g/m2, bzw. etwa 2 bis 10 g/cm3, vorzugsweise etwa 3 bis 7 g/cm3.
Wie in Fig. 1 dargestellt, kann die Materialbahn 2 mit mindestens einer weiteren Materialbahn 7 belegt werden. Auf diese Weise lassen sich mehrlagige Substrate aus verschiedenen Materialien, z.B. aus Schaumstoff und Vliesstoff bilden. Die Belegung der Materialbahn 2 mit mindestens einer weiteren Materialbahn 7 stellt eine vorteilhafte Option dar, die für die Verwirklichung der
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vorliegenden Erfindung allerdings nicht zwingend ist. Die weitere Materialbahn 7 kann bei Bedarf ebenfalls durch ein Beschichtungsmittelbad (nicht gezeigt) hindurchgeleitet und anschließend durch Auspressen entwässert werden.
In Förderrichtung hinter dem Trockner 5 durchläuft die imprägnierte und getrocknete Materialbahn eine Schneidstation 8, in der die ein- oder mehrlagige Materialbahn mittels quer zur Förderrichtung bewegbarer Messer 9 in Abschnitte 10 vorgebbarer Länge unterteilt wird.
Die Abschnitte 10 der so behandelten ein- oder mehrlagigen Materialbahn 2 bzw. 2, 7 werden schließlich einem Formwerkzeug 11 zugeführt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Formwerkzeug 11 aus einem eine profilierte Vertiefung aufweisenden Unterwerkzeug und einem heb- und senkbaren Oberwerkzeug 13, das ein zur Vertiefung des Unterwerkzeuges 12 komplementäres Formprofil aufweist. An dem Formwerkzeug 11 sind Tauchkanten ausgebildet, an denen beim Formen bzw. Verprägen ein umlaufender Randbereich des eingelegten Materialabschnittes 10 abgeschnitten wird. Das Formwerkzeug 11 ist beheizbar, beispielsweise auf eine Temperatur im Bereich von 180 bis 23O0C, so dass das in dem jeweiligen Materialbahnabschnitt 10 enthaltende wärmeaushärtende Bindemittel durch die Wärmeeinwirkung aktiviert wird. Bei den in dem Formwerkzeug 11 hergestellten Formteilen kann es sich vorzugsweise um schallabsorbierende Stirnwandverkleidungen oder Radhausschalen für Kraftfahrzeuge handeln.
Wie bereits erwähnt, können für die Herstellung des erfindungsgemäßen Formteils verschiedene offenzellige
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Schaumstoffe sowie textile, gasdurchlässige Materialien verwendet werden. Nachstehend sind einige Beispiele aufgeführt.
Eine 18 mm dicke Polyether-Schaumstoffplatte wurde in einem Imprägnierungsmittelbad mit dem oben angegebenen Gemisch aus Wasser, hydrophobierendem sowie oleophobierendem Imprägnierungsmittel und wärmeaushärtendem Bindemittel getränkt, wobei das Mischungsverhältnis 1 Teil wässrige Fluorcarbonharz-Dispersion (Evoral FCH der Firma Schill & Seilacher), ca. 1,2 Teile wärmereaktives Bindemittel in Form einer 50%-igen wässrigen Polyacrylatharz-Dispersion (Acrodur DS 3530 der Firma BASF AG) und ca. 5 Teile Wasser betrug. Die getränkte Polyether-Schaumstoffplatte wurde danach durch Pressen mechanisch entwässert und anschließend bei 1100C getrocknet. Die so imprägnierte und getrocknete Polyether-Schaumstoffplatte wurde schließlich etwa 30 Sekunden bei einer Prägetemperatur von etwa 1900C zu einem Formteil verprägt.
Anstelle der 18 mm dicken Polyether-Schaumstoffplatte wurde eine 15 mm dicke Polyurethan-Schaumstoffplatte wie in Beispiel 1 angegeben imprägniert und anschließend ausgepresst. Das spezifische Gewicht der getränkten und ausgepressten Schaumstoffplatte betrug ca. 100 g/m2 nass, Danach wurde die Schaumstoffplatte bei etwa 15O0C getrocknet und schließlich 30 Sekunden bei einer Prägetemperatur von etwa 22O0C auf ca. 10 mm verprägt.
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Ferner wurde in gleicher Weise eine 15 mm dicke Platte aus Melaminharzschaumstoff imprägniert, ausgepresst, getrocknet und schließlich 30 Sekunden verprägt.
Des weiteren wurde in gleicher Weise ein Bauschvlies behandelt. Das Bauschvlies hatte ein spezifisches Gewicht von etwa 500 g/m2. Es wurde wie in Beispiel 1 imprägniert, ausgepresst, getrocknet und schließlich 3 0 Sekunden verprägt. Nach dem Verprägen wurde das so behandelte Bauschvlies 8 Stunden in einem Wärmeofen auf eventuelle Rückverformungen hin getestet, wobei jedoch keine Rückverformung beobachtet werden konnte.
Es wurde PET-Bauschvlies mit einem spezifischen Gewicht von etwa 800 g/m2 wie in Beispiel 1 imprägniert und ausgepresst. Das spezifische Gewicht des getränkten und ausgepressten Bauschvlieses betrug ca. 900 g/m2 nass. Anschließend wurde es bei ca. 15O0C getrocknet und schließlich 30 Sekunden bei 2000C verprägt. Nach dem Verprägen wurde das Material 8 Stunden in einem Wärmeofen auf eventuelle Rückverformungen hin geprüft, wobei wiederum keine Rückverformung beobachtet werden konnte.
Es wurde ferner ein Vliesstoff der Textilgruppe Hof vom Typ Y9/3310/90 K81 wie in Beispiel 1 imprägniert und
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ausgepresst. In dem Vliesstoff waren nach dem Auspressen noch ca. 40 g/m2 (nass) wässriges Gemisch (Imprägnierungsmittel und Bindemittel) enthalten. Der Vliesstoff wurde anschließend bei ca. 1000C getrocknet und schließlich mit einem PET-Bauschvlies bei ca. 2000C 30 Sekunden verprägt.
Die gemäß den Beispielen 1 bis 6 erhaltenen Formteile bzw. Materialien sind jeweils oleophob, hydrophob und beständig gegenüber Dieselkraftstoff. Sie weisen zudem gute schallabsorbierende Eigenschaften auf.
In Fig. 2 sind die Ergebnisse von Schallabsorptionsmessungen für einen erfindungsgemäß ausgerüsteten PUR-Schaumstoff, der von 20 mm auf 15 mm verprägt ist, und für einen herkömmlichen PUR-Schaumstoff, der ebenfalls von 20 mm auf 15 mm verprägt ist, dargestellt, wobei der Absorptionskoeffizient als Funktion der Frequenz aufgetragen ist. Die mit Kreisen markierte Kurve gibt die Messwerte für den erfindungsgemäß ausgerüsteten PUR-Schaumstoff wieder. Es ist zu erkennen, dass der erfindungsgemäß ausgerüstete PUR-Schaumstoff gegenüber dem herkömmlichen PUR-Schaumstoff ebenfalls gute Schallabsorptionseigenschaften besitzt.
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Claims (10)
1. Schallabsorbierendes Formteil, hergestellt aus einem im wesentlichen offenporigen und/oder textilen, gasdurchlässigen Substrat, das mit einem wärmeaushärtenden Bindemittel und einem Imprägnierungsmittel zur hydrophoben und oleophoben Einstellung imprägniert ist, wobei das Imprägnierungsmittel aus einem Fluorcarbonharz und das Bindemittel aus einem Polyacrylatharz, das nach seiner Vernetzung duroplastische Eigenschaften aufweist, gebildet ist.
2. Schallabsorbierendes Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel und das Imprägnierungsmittel in einem Gewichtsverhältnis von Bindemittel zu Imprägnierungsmittel im Bereich von 0,5 : 1 bis 3 : 1 im Substrat enthalten sind.
3. Schallabsorbierendes Formteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel und das Imprägnierungsmittel in einem Gewichtsverhältnis von Bindemittel zu Imprägnierungsmittel im Bereich von 0,8 : 1 bis 2 : 1 im Substrat enthalten sind.
4. Schallabsorbierendes Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus im wesentlichen offenzelligem Schaumstoff gebildet ist.
5. Schallabsorbierendes Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus Polyurethan-Schaumstoff oder Polyether- Schaumstoff gebildet ist.
6. Schallabsorbierendes Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus Melaminharz-Schaumstoff gebildet ist.
7. Schallabsorbierendes Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus Vliesstoff, insbesondere aus Bauschvlies und/oder aus Baumwollfaservlies gebildet ist.
8. Schallabsorbierendes Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat mehrlagig ausgebildet ist.
9. Schallabsorbierendes Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es als Radhausauskleidung eines Fahrzeugs ausgebildet ist.
10. Schallabsorbierendes Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es als Verkleidung oder Auskleidung für den Motorraum eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.
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|---|---|---|---|
| DE20309151U Expired - Lifetime DE20309151U1 (de) | 2003-06-11 | 2003-06-11 | Schallabsorbierendes Formteil mit hydrophoben sowie oleophoben Eigenschaften |
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004060657A2 (en) * | 2003-01-02 | 2004-07-22 | 3M Innovative Properties Company | Acoustic web |
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| CN102086596B (zh) * | 2009-12-03 | 2012-05-23 | 中国科学院化学研究所 | 一种提高纤维类多孔材料中低频吸声性能的方法 |
| EP2899072A1 (de) * | 2014-01-24 | 2015-07-29 | BDD Beteiligungs GmbH | Isoliervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung |
| DE102018110246B4 (de) * | 2018-04-27 | 2020-12-31 | Johann Borgers GmbH | Faservliesformteil |
-
2003
- 2003-06-11 DE DE20309151U patent/DE20309151U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004060657A2 (en) * | 2003-01-02 | 2004-07-22 | 3M Innovative Properties Company | Acoustic web |
| WO2004060657A3 (en) * | 2003-01-02 | 2004-09-02 | 3M Innovative Properties Co | Acoustic web |
| US7320739B2 (en) | 2003-01-02 | 2008-01-22 | 3M Innovative Properties Company | Sound absorptive multilayer composite |
| CN102086596B (zh) * | 2009-12-03 | 2012-05-23 | 中国科学院化学研究所 | 一种提高纤维类多孔材料中低频吸声性能的方法 |
| EP2899072A1 (de) * | 2014-01-24 | 2015-07-29 | BDD Beteiligungs GmbH | Isoliervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung |
| DE102018110246B4 (de) * | 2018-04-27 | 2020-12-31 | Johann Borgers GmbH | Faservliesformteil |
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