DE3622906A1 - Schaumstoffkoerper und verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schaumstoffkörper mit einem Grundkörper aus flexiblem, offenzelligem Schaumstoff und einer geschlossenen Deckschicht aus Kunststoff. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung dieses Schaumstoffkörpers sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Offenzellige Schaumstoffkörper werden in vielen Bereichen der Technik zur Luftschallabsorption eingesetzt, beispielsweise als Auskleidungen von Motorräumen im Fahrzeugbau. In vielen Fällen wird eine genoppte Oberfläche gewählt. Im Bereich von Fahrzeugmotoren oder in sonstigen Bereichen, in denen Schmutz anfällt, besteht eine starke Verunreinigungsgefahr für die Schaumstoffkörper. Der Schaumstoff nimmt Öl, Wasser, Schmutz und andere Stoffe auf und verliert dabei mindestens teilweise seine Schallabsorptionswirkung. Um diese Aufnahme von Schmutz und anderen Flüssigkeiten zu verhindern, ist es bekannt, den Schaumstoff mit einer Haut zu überziehen. Diese Maßnahme wird als "Verhauten" bezeichnet. Diese Haut muß außerordentlich dünn sein, damit die Schallenergie zu dem Schaumstoffkörper gelangen kann, wo sie absorbiert wird.

Ein bekanntes Verfahren zum Verhauten von offenzelligem Schaumstoff besteht darin, eine kleberartige Masse im Spritzverfahren aufzubringen. Nach diesem Verfahren können auch die Kanten des Schaumstoffkörpers mit einer Haut versehen werden. Die so erzielte Haut ist jedoch verhältnismäßig dick und beeinträchtigt die Schallabsorptionswirkung.

Ein bekannter Schaumstoffkörper der eingangs genannten Gattung (DE-PS 32 19 339) weist eine genoppte Oberfläche auf, über die eine ebene Kunststoffolie gelegt ist, die nur an den Scheitelpunkten der Noppen durch Flammkaschieren befestigt ist. Gegenüber einem unverhauteten genoppten Schaumstoffkörper wird eine Verbesserung der Schallabsorptionswirkung erreicht. Mit diesem Verfahren kann jedoch nur die Oberseite des Schaumstoffkörpers verhautet werden. Der Schaumstoffkörper wird anschließend zugeschnitten; die jetzt offenen Kanten müssen gesondert verhautet werden. Hierzu wird üblicherweise das vorher genannte Spritzverfahren angewendet. Der hierfür erforderliche Arbeitsaufwand ist verhältnismäßig hoch. Außerdem ist festzustellen, daß der Frequenzbereich der Schallabsorption verhältnismäßig schmal ist, was möglicherweise dadurch bedingt ist, daß die zwischen den Befestigungspunkten frei gespannte Folie als schwingende Membran wirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Schaumstoffkörper der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der ein gegenüber dem Stand der Technik noch verbessertes Schallabsorptionsvermögen hat und der in einem einzigen Arbeitsgang auch mit verhauteten Kanten hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Deckschicht aus thermoplastischem Kunststoff besteht, der auf die Oberfläche des offenzelligen Grundkörpers aufgeschmolzen ist. Durch den Aufschmelzvorgang entsteht an der gesamten Oberfläche des offenzelligen Grundkörpers eine geschlossene Haut, die sich aber der porösen Oberflächenstruktur anpaßt und die auch die Kanten des Grundkörpers ohne Unterbrechung umschließt. Das Eindringen von Schmutz oder anderen Flüssigkeiten wird damit verhindert. Zugleich wird damit überraschenderweise eine Schallabsorptionswirkung erzielt, die nicht nur höher liegt als bei allen bekannten Schaumstoffkörpern dieser Gattung, sondern sich auch über einen größeren Frequenzbereich erstreckt, so daß dadurch in besonders optimaler Weise die von Verbrennungsmotoren erzeugten Geräusche wirksam gedämpft werden können.

Ausgehend von einem bekannten Verfahren zur Herstellung eines Schaumstoffkörpers (DE-PS 32 19 339), bei dem eine aus thermoplastischem Kunststoff bestehende Folie unter Wärmeeinwirkung auf die Oberfläche des offenzelligen Grundkörpers aufgebracht wird, ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastische Folie im Abstand über dem Grundkörper gespannt und bis zur Erweichung erhitzt wird, daß zwischen dem Rand der Folie und dem Grundkörper ein luftdichter Abschluß hergestellt wird und daß im Grundkörper ein Unterdruck erzeugt wird, der die erweichte Folie auf die Oberfläche des Grundkörpers zieht.

Das Aufbringen der Folie auf den Grundkörper ähnelt einem Vakuumziehvorgang, wobei jedoch der Grundkörper die Tiefziehform bildet. Mit diesem Verfahren ist es möglich, den bereits in seiner Kontur zugeschnittenen Grundkörper so zu verhauten, daß nicht nur seine Oberseite, sondern mindestens auch seine Kanten mit der Haut verschlossen werden.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem den Grundkörper tragenden Tisch, über dem eine Wärmequelle angeordnet ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß unter dem mit Öffnungen versehenen Tisch eine Unterdruckkammer angeordnet ist und daß der Tisch luftdicht mit einem absenkbaren Spannrahmen für die Folie verbunden ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:

Fig. 1 einen genoppten Schaumstoffkörper, der an seiner Oberseite und seinen Kanten verhautet ist,

Fig. 2 in schematischer Darstellungsweise eine Vorrichtung zur Herstellung eines Schaumstoffkörpers nach Fig. 1 in der Ausgangsstellung,

Fig. 3 die Vorrichtung nach Fig. 2 in der Endstellung und

Fig. 4 ein Diagramm der Schallabsorptionswirkung verschiedener Schaumstoffkörper.

Der in Fig. 1 gezeigte Schaumstoffkörper 1 besteht aus einem Grundkörper 2 aus flexiblem, offenzelligem Schaumstoff, beispielsweise Polyurethan. Der Schaumstoffkörper 2 ist an seiner Oberseite mit Noppen 3 versehen. Eine Deckschicht 4 aus einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise ebenfalls Polyurethan, ist auf die genoppte Oberseite und die Kanten des Grundkörpers 2 aufgeschmolzen und bildet dort eine geschlossene Haut, die der porösen Oberflächenstruktur des Grundkörpers 2 angepaßt ist.

Das Verfahren zur Herstellung des Schaumstoffkörpers 1 und die dazu verwendete Vorrichtung werden anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert. Der Grundkörper 2 liegt auf einem mit Öffnungen (nicht dargestellt) versehenen Tisch 5, unter dem sich eine geschlossene Unterdruckkammer 6 befindet, die über ein Ventil 7 mit einer zu einer Unterdruckquelle (nicht gezeigt) führenden Leitung 8 verbunden ist. Wie man aus Fig. 2 erkennt, ragen die Ränder des Grundkörpers 2 über den Tisch 5 hinaus.

Im Abstand oberhalb des auf dem Tisch 5 ruhenden Grundkörpers 2 ist eine thermoplastische Folie 9, beispielsweise aus Polyurethan, in einem Spannrahmen 10 aufgenommen. Wie in den Fig. 2 und 3 nur schematisch angedeutet ist, ist der Spannrahmen 10 luftdicht mit dem Tisch 5 verbunden und kann gegenüber diesem aus der in Fig. 2 gezeigten Stellung in die in Fig. 3 gezeigte Stellung abgesenkt werden. Die Folie 9 ist beispielsweise 0,05 mm dick.

Über der Folie 9 ist als Wärmequelle ein Infrarotstrahler 11 angeordnet, der sich über die gesamte Fläche des Spannrahmens 10 erstreckt. Durch den Infrarotstrahler 11 wird die Folie 9 bis auf ihre Erweichungstemperatur erhitzt, beispielsweise etwa 180°C. Nachdem die Erweichungstemperatur erreicht ist, wird der Infrarotstrahler 11 so gesteuert, daß er diese Temperatur der Folie 9 nur noch hält und nicht weiter erhöht. Dann wird der Spannrahmen 10 mit der Folie 9 gegenüber dem Tisch 5 abgesenkt. Statt dessen kann auch der Tisch 5 gegenüber dem ortsfest bleibenden Spannrahmen 10 angehoben werden. Spätestens nach dieser Relativbewegung zwischen dem Tisch 5 und dem Spannrahmen 10 muß eine luftdichte Verbindung zwischen diesen beiden Teilen bestehen, damit durch den jetzt in der Unterdruckkammer 6 erzeugten Unterdruck keine Nebenluft gezogen wird. Durch den erzeugten Unterdruck wird die Folie 9 nach Art eines Vakuumziehvorgangs in alle Vertiefungen des Grundkörpers 2 gezogen und verbindet sich mit der gesamten Oberfläche. Durch die Wärmeeinwirkung verschweißt die Folie 9 mit dem Grundkörper 2 und bildet die geschlossene Deckschicht 4.

Zweckmäßigerweise wird der Grundkörper 2 vor dem Aufbringen der Folie vorgewärmt. Dadurch wird das Verschweißen mit der Folie 9 erleichtert. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die auf die Oberfläche des Grundkörpers 2 aufgeschmolzene Deckschicht 4 durch weitere Wärmezufuhr auf erhöhter Temperatur zu halten. Dieses sogenannte "Nachbrennen" kann dadurch geschehen, daß der Infrarotstrahler 11 weiterhin auf den Schaumstoffkörper 1 strahlt, wobei durch (nicht gezeigte) Spiegel oder gesonderte Wärmequellen 12 auch die Kanten des Grundkörpers 2 entsprechend erwärmt werden. Da der Grundkörper 2 über den Tisch 5 übersteht, ist es auf diese Weise sogar möglich, die Deckschicht 4 an der Unterseite des Grundkörpers 2 bis unter dessen Ränder zu ziehen, wie in Fig. 3 angedeutet ist.

Je nach der Kontur des Grundkörpers 2 kann es zweckmäßig sein, an kritischen Stellen den Beschichtungsvorgang durch eine zusätzliche Wärmezufuhr durch Heißluftzufuhr zu verbessern.

Eine besonders gute Verbindung ist zu erreichen, wenn der Grundkörper 2 und die Folie 9 aus verwandten Materialien bestehen, beispielsweise aus Polyurethan-Schnittschaum und Polyurethan-Folie. Besonders vorteilhaft ist nach diesem Vefahren die Beschichtung von Noppenschaum durchzuführen, der bisher nur in umständlicher Weise durch Spritzen beschichtet werden konnte.

Fig. 4 zeigt in einem Diagramm die als Kurven aufgetragenen Meßwerte der Luftschallabsorption. Die Messungen wurden nach DIN 52 215-63 im Kundt′schen Rohr durchgeführt. Es ist jeweils die in % angegebene Absorption A über der in Hertz angegebenen Frequenz F aufgetragen.

Die für unverhauteten Noppenschaum ermittelte Kurve (gestrichelte Linie) erreicht eine höchste Absorption von 83 % bei 3.125 Hz; bei 1.600 Hz wird nur noch eine Absorption von 50 % erreicht.

Mit einem Noppenschaum, der nach dem Stand der Technik mit einer nur die Noppenspitzen berührenden Folie bespannt ist, wurde der mit strichpunktierter Linie dargestellte Meßwertverlauf erreicht. Die maximale Absorption von 89 % liegt bei etwa 1.300 Hz.

Mit einem erfindungsgemäßen Schaumstoffkörper mit an der Oberfläche des offenzelligen Grundkörpers anliegenden Deckschicht wird der mit ausgezogener Linie dargestellte Meßwertverlauf erreicht. Man erkennt ein breites Maximum zwischen 630 und 3.125 Hz bei einer Absorption zwischen 66 und 94 %. Dies ist eine ideale Absorptionskurve gegen Dieselmotorgeräusche. Die Absorptionswirkung ist größer und erstreckt sich über einen wesentlich breiteren Frequenzbereich als bei den bekannten, zur Luftschallabsorption dienenden Schaumstoffkörpern.

Claims (11)

1. Schaumstoffkörper mit einem Grundkörper aus flexiblem, offenzelligem Schaumstoff und einer geschlossenen Deckschicht aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (4) aus thermoplatischem Kunststoff besteht, der auf die Oberfläche des offenzelligen Grundkörpers (2) aufgeschmolzen ist.

2. Verfahren zur Herstellung eines Schaumstoffkörpers nach Anspruch 1, wobei eine aus thermoplatischem Kunststoff bestehende Folie unter Wärmeeinwirkung auf die Oberfläche des offenzelligen Grundkörpers aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastische Folie im Abstand über dem Grundkörper gespannt und bis zur Erweichung erhitzt wird, daß zwischen dem Rand der Folie und dem Grundkörper ein luftdichter Abschluß hergestellt wird und daß im Grundkörper ein Unterdruck erzeugt wird, der die erweichte Folie auf die Oberfläche des Grundkörpers zieht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper vor dem Aufbringen der Folie erwärmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie nach dem Erreichen ihrer Erweichungstemperatur auf gleichbleibender Temperatur gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen der Folie durch Infrarotstrahler erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Oberfläche des Grundkörpers aufgeschmolzene Deckschicht durch weitere Wärmezufuhr auf erhöhter Temperatur gehalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens teilweise eine zusätzliche Wärmezufuhr durch Heißluftzufuhr erfolgt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 7 mit einem den Grundkörper tragenden Tisch, über dem eine Wärmequelle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem mit Öffnungen versehenen Tisch (5) eine Unterdruckkammer (6) angeordnet ist und daß der Tisch (5) luftdicht mit einem relativ dazu bewegbaren Spannrahmen (10) für die Folie (9) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannrahmen gegenüber dem Tisch (5) absenkbar ist und mindestens in seiner abgesenkten Stellung gegenüber diesem abgedichtet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle ein über dem Spannrahmen (9) angeordneter Infrarotstrahler (11) ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Infrarotstrahler (12) seitlich auf den Rand des Tisches (5) gerichtet sind.