DE102015225716A1

DE102015225716A1 - Faserbauteil für Fahrzeugaußenseite und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102015225716A1
Application number: DE102015225716.9A
Authority: DE
Inventors: Dong Uk Lee; Su Nam Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2015-05-06
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2016-11-10
Anticipated expiration: 2035-12-18
Also published as: DE102015225716B4; JP2016210168A; CN106113872A; US20170297299A1; KR20160137909A; KR101704195B1; US10906269B2; JP6788341B2; US20160325698A1

Abstract

Ein Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite beinhaltet eine Außenhautschicht mit mehrschichtigem Aufbau aufweisend eine laminierte Bahn beinhaltend eine Verstärkungsfaser und eine Bindefaser, wobei die Außenhautschicht Poren beinhaltet, die Geräusche absorbieren; eine geräuschabsorbierende Dämpfungsschicht, die an einer Innenseite der Außenhautschicht angeordnet ist und Geräusche absorbiert; und eine Klebschicht, die zwischen der Außenhautschicht und der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht angeordnet ist. Die Klebschicht klebt die Außenhautschicht und die geräuschabsorbierende Schicht aneinander.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite beinhaltend eine Außenhautschicht, eine Klebschicht und eine geräuschabsorbierende Dämpfungsschicht, und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Das vorliegende erfindungsgemäße Konzept beinhaltet eine Außenhautschicht mit einem mehrschichtigen Aufbau, bei der eine Bahn, die mit einer Verstärkungsfaser mit einem Durchmesser von 30 bis 60 μm laminiert wird, und die deshalb eine exzellente Haltbarkeit besitzt. Zudem weist das vorliegende erfindungsgemäße Konzept eine exzellente Geräuschabsorptionseffizienz auf, da Geräusche in den Poren der Außenhautschicht und in der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht zwei Mal absorbiert werden. Ferner ist das vorliegende erfindungsgemäße Konzept mit leichten Materialen wie etwa Faserstoffen und Polyurethan(PU)-Schaum gebildet, und kann aus diesem Grund deutlich zur Gewichtsreduktion von Fahrzeugen beitragen.
HINTERGRUND
Eine Ölwannenabdeckung, eine Motorunterabdeckung, und eine Bodenabdeckung sind Bestandteile einer Fahrzeugaußenseite, die an einer Unterseite eines Fahrzeugs installiert sind und dazu verwendet werden, Geräusche zu absorbieren, die während des Fahrens entstehen, und Schotter, Wasser und andere Fremdkörper daran hindern, das Fahrzeug zu beschädigen oder zu beflecken.
In den vorhandenen Technologien wurde Stahl für Bauteile einer Fahrzeugaußenseite verwendet. Jedoch wurden in jüngster Zeit im Zuge des Wunsches nach einer Gewichtsreduktion bei Fahrzeugen leichte Materialen wie etwa glasfaserverstärkter Kunststoff, der mit Glasfasern verstärkt ist, oder Glasfaserverbundplatten verwendet.
Bei glasfaserverstärktem Kunststoff wird jedoch ein Spritzguss- und Extrusionsverfahren bei der Herstellung eines Bauteils aufgrund der Eigenschaften von Kunststoffmaterialien verwendet, und es wird eine Rippe verwendet, um die Steifheit von gebogenen Teilen zu verstärken. Deshalb besitzt es in Bezug auf die Gewichtsreduktion eine Grenze und ist schwach im Hinblick auf die Absorption von Motorabgasgeräuschen und Straßengeräuschen, die während dem Fahren entstehen.
Gemäß dem Stand der Technik kann ein Bauteil einer Fahrzeugaußenseite unter Verwendung von Fasern hergestellt werden. Durch die Verwendung von Fasern entsteht ein leichteres Bauteil und die Kraftstoffeffizienz wird verbessert. Jedoch wird das Bauteil gemäß dem Stand der Technik einfach durch Laminieren von aus Mischfasern hergestellten Schichten hergestellt, was zu einer ungünstigen Geräuschabsorptionseffizienz sowie zu einer unzureichenden Haltbarkeit zur Verwendung in Fahrzeugen führt.
Bei einer anderen Herangehensweise wird ein plattenartiges geräuschabsorbierendes Material mit Glasfaser kombiniert, um eine Motorunterabdeckung herzustellen. Jedoch kommt es im Zusammenhang mit dieser Herangehensweise zu Problemen, einschließlich einer Beschränkung der Geräuschabsorptionseffizienz und unzureichender Haltbarkeit. Auch ist die Arbeitsumgebung einer Massenfertigungsstraße aufgrund der Verwendung von Arsensäure während des Gussverfahrens problematisch. Material, das durch Kunststoffspritzguss hergestellt wurde, muss zusätzlich eine Zuschnittstraße für ein Dichtungsteil durchlaufen sogar nachdem es bearbeitet wurde, um die Verwendung von Arsensäure zu vermeiden.
Dementsprechend wurde die Entwicklung von leichten Faserbauteilen für eine Fahrzeugaußenseite mit exzellenter Haltbarkeit und welches dazu in der Lage ist, Fahrzeuge vor Schotter, Wasser, Fremdkörpern und dergleichen zu schützen, und welches eine exzellente Geräuschabsorptionseffizienz besitzt, dringend benötigt.
Die obigen in diesem Abschnitt zum Hintergrund der Erfindung offenbarten Informationen dienen lediglich dem besseren Verständnis des Hintergrunds der Offenbarung und können deshalb Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung erfolgte in dem Bestreben, die oben beschriebenen Probleme im Zusammenhang mit dem Stand der Technik zu lösen, und ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann ein leichtes Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite bereitstellen, das eine vorteilhafte Haltbarkeit und eine exzellente Geräuschabsorptionseffizienz besitzt.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann ein Verfahren zum Herstellen eines Faserbauteils für eine Fahrzeugaußenseite bereitstellen.
Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die oben beschriebenen Aspekte beschränkt. Andere Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden mit der nun folgenden Beschreibung klarer und werden unter Verwendung von in den Ansprüchen und deren Kombinationen beschriebenen Mitteln erreicht.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt das vorliegende erfindungsgemäße Konzept ein Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite bereit, aufweisend eine Außenhautschicht mit mehrschichtigem Aufbau aufweisend eine laminierte Bahn beinhaltend eine Verstärkungsfaser und eine Bindefaser, wobei die Außenhautschicht Poren beinhaltet, die Geräusche absorbieren; eine geräuschabsorbierende Dämpfungsschicht, die an einer Innenseite der Außenhautschicht angeordnet ist und Geräusche absorbiert; und eine Klebschicht, die zwischen der Außenhautschicht und der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht angeordnet ist, wobei die Klebschicht die Außenhautschicht und die geräuschabsorbierende Schicht aneinander klebt.
Die Verstärkungsfaser kann einen Durchmesser von 30 bis 60 μm besitzen, und die Außenhautschicht kann zu 30 bis 70 Gew.-% Verstärkungsfaser und zu 30 bis 70 Gew.-% Bindefaser basierend auf dem Gesamtgewicht der Außenhautsicht sein.
Die geräuschabsorbierende Dämpfungsschicht kann einen porösen Polyurethan(PU)-Schaum und eine den PU-Schaum umgebende Folie beinhalten.
Die Folie kann eine Polyurethan-Folie oder eine Polyethylen-Folie sein und eine Dicke von 20 bis 50 μm besitzen.
Die geräuschabsorbierende Dämpfungsschicht kann eine geräuschabsorbierende Faser, die Poren bildet, die Geräusche absorbieren, und eine Klebfaser, welche die geräuschabsorbierende Faser bindet, umfassen.
Die geräuschabsorbierende Faser kann einen Durchmesser von 10 bis 30 μm besitzen, und die geräuschabsorbierende Dämpfungsschicht 60 bis 80 Gew.-% der geräuschabsorbierenden Faser und 20 bis 40 Gew.-% der Klebfaser basierend auf einem Gesamtgewicht der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht beinhalten.
Die Klebschicht kann ein Heißkleber oder ein synthetischer Kunststoffkleber sein.
Eine Ölwannenabdeckung kann das Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite beinhalten.
Eine Motorunterabdeckung kann das Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite beinhalten.
Eine Bodenabdeckung kann das Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite beinhalten.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt das vorliegende erfindungsgemäße Konzept ein Verfahren zum Herstellen eines Faserbauteils für eine Fahrzeugaußenseite bereit, umfassend die Schritte: Herstellen einer Außenhautschicht mit einem mehrschichtigen Aufbau aufweisend eine laminierte Bahn beinhaltend eine Verstärkungsfaser und eine Bindefaser, wobei die Außenhautschicht Poren beinhaltet, die Geräusche absorbieren; Herstellen einer geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht, die an einer Innenseite der Außenhautschicht angeordnet ist und Geräusche absorbiert; und Verkleben der Außenhautschicht und der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht, wobei der Schritt des Herstellens der Außenhautschicht das Bilden einer Bahn durch Mischen der Verstärkungsfaser und der Bindefaser, das Laminieren der Bahn in einer mehrlagigen Struktur, und dann das Binden des Ergebnisses umfasst, die Verstärkungsfaser einen Durchmesser von 30 bis 60 μm besitzt, und die Außenhautschicht zu 30 bis 70 Gew.-% Verstärkungsfaser und zu 30 bis 70 Gew.-% Bindefaser basierend auf einem Gesamtgewicht der Außenhautschicht ist.
Der Schritt des Herstellens der Außenhautschicht kann ferner nach dem Herstellen der Bahn das Vorerwärmen der Bahn durch Pressen der Bahn für 40 bis 100 Sekunden bei 150 bis 230 °C mit einem Druck von 60 bis 200 Kgf/cm² umfassen.
Der Schritt des Herstellens der Außenhautschicht kann ferner umfassen, nach dem Vorerwärmen der Bahn: Umformen der Bahn durch Pressen der Bahn für 30 bis 70 Sekunden bei einer Temperatur von mehr als 0°C und weniger als oder gleich 40 °C mit einem Druck von 60 bis 200 kgf/cm², um die Bahn in die Form des Bauteils zu bringen.
Der Schritt des Herstellens der Außenhautschicht kann ferner umfassen, nach dem Umformen der Bahn: Zuschneiden der Bahn unter Verwendung eines Schneideverfahrens des metallischen Formschneidens, Wasserstrahlschneidens, oder Laserschneidens.
Der Schritt des Herstellens der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht kann das Installieren einer Folie mit einer Dicke von 20 bis 50 μm in obere und untere Teile einer Metallform umfassen, bei der eine Temperatur von 40 bis 80 °C eingestellt wird.
Der Schritt des Herstellens der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht kann ferner umfassen, nach dem Herstellen der Folie: das Einspritzen einer rohen Polyurethan(PU)-Lösung in die Metallform, wobei die rohe Polyurethanlösung 50 bis 80 Gew.-% Polyol, 15 bis 45 Gew.-% Isocyanat und 1 bis 10 Gew.-% eines Katalysators basierend auf einem Gesamtgewicht der rohen PU-Lösung beinhaltet.
Der Schritt des Herstellens der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht kann ferner umfassen, nach dem Einspritzen der rohen PU-Lösung: Aufschäumen der rohen Polyurethanlösung für 1 bis 3 Minuten nach Schließen der Metallform, um einen von der Folie umgegebenen PU-Schaum herzustellen.
Der Schritt des Herstellens der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht kann ferner umfassen, nach dem Aufschäumen: Zuschneiden des Polyurethanschaums unter Verwendung eines Schneideverfahrens des metallischen Formschneidens, Wasserstrahlschneidens, oder Laserschneidens.
Der Schritt des Herstellens der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht kann das Bilden einer Bahn durch Mischen einer geräuschabsorbierenden Faser mit einem Durchmesser von 10 bis 30 μm bei 60 bis 80 Gew.-% und einer Klebfaser bei 20 bis 40 Gew.-% basierend auf einem Gesamtgewicht der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht, und dann das Laminieren der Bahn und Binden des Ergebnisses umfassen.
Der Schritt des Herstellens der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht kann ferner umfassen, nach dem Herstellen der Faserdämpfung: Vorerwärmen der Faserdämpfung für 40 bis 100 Sekunden auf 150 bis 230 °C.
Der Schritt des Herstellens der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht kann ferner umfassen, nach dem Vorerwärmen der Faserdämpfung: Umformen der Faserdämpfung durch Pressen der Faserdämpfung für 30 bis 70 Sekunden bei einer Temperatur von mehr als 0°C und weniger als oder gleich 40 °C mit einem Druck von 60 bis 200 kgf/cm², um die Faserdämpfung in eine Form des Bauteils zu bringen.
Der Schritt des Herstellens der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht kann ferner das Zuschneiden der Dämpfungsschicht unter Verwendung eines Schneideverfahrens des metallischen Formschneidens, Wasserstrahlschneidens, oder Laserschneidens umfassen.
Andere Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend erläutert.
Es sei angemerkt, dass der Begriff "Fahrzeug" oder "fahrzeugartig" oder ein ähnlicher Begriff, wie hier verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen umfasst, wie etwa Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeugen und dergleichen, sowie Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, mit Wasserstoff angetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativem Kraftstoff (z. B. Kraftstoffe, die aus anderen Quellen als Erdöl stammen) einschließt. Wie hier angegeben ist, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, zum Beispiel Fahrzeuge, die sowohl benzinbetrieben als auch elektrisch betrieben werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und anderen Merkmale des vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepts werden nun genauer anhand von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen, welche nachstehend lediglich zu Veranschaulichungszwecken angegeben sind, veranschaulicht sind, wobei das vorliegende erfindungsgemäße Konzept nicht hierauf beschränkt ist.
1 ist ein Diagramm, das ein Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 ist ein Diagramm, das ein Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
3 ist ein Diagramm, das ein Herstellungsverfahren für ein Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
4 ist ein Diagramm, das ein Herstellungsverfahren für ein Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
5 ist ein Schaubild, welches das Ergebnis des Messens der Beschleunigungsübertragungsgeräusche an einer in Beispiel 1 hergestellten Ölwannenabdeckung im 3. Gang bei Volllast (W.O.T – Wide Open Throttle) zeigt;
6 ist ein Schaubild das ein Ergebnis des Messens der Geräusche an einer in Beispiel 1 hergestellten Ölwannenabdeckung im Leerlauf N (Neutralstellung, Gang) zeigt;
7 ist ein Schaubild, das ein Ergebnis des Messens der Unterseitenteilgeräusche einer in Beispiel 2 hergestellten Ölwannenabdeckung bei Volllastbeschleunigung zeigt;
8 ist ein Schaubild das ein Ergebnis des Messens der Geräusche an einer in Beispiel 2 hergestellten Ölwannenabdeckung im Lehrlaufgangs N zeigt;
Es sei darauf hingewiesen, dass die beigefügten Zeichnungen nicht maßstabsgetreu sind und eine gewisserweise vereinfachte Darstellung von verschiedenen bevorzugten Merkmalen darstellen, die für das zugrundeliegende erfindungsgemäße Konzept veranschaulichend sind. Die spezifischen Ausgestaltungsmerkmale des vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepts, wie hier offenbart, einschließlich beispielsweise spezifischer Größen, Ausrichtungen, Orte, und Formen werden teilweise von der speziell beabsichtigten Anwendung und dem Einsatzumfeld bestimmt werden.
In allen Figuren der Zeichnungen beziehen sich Bezugszeichen auf gleiche oder gleichwertige Teile des vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepts.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachfolgend wird nun Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen des vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepts, dessen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind und nachfolgend beschrieben werden. Obgleich das erfindungsgemäße Konzept im Zusammenhang mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben werden wird, sei angemerkt, dass die vorliegende Beschreibung das erfindungsgemäße Konzept nicht auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränken soll. Im Gegensatz dazu soll das erfindungsgemäße Konzept nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abdecken, sondern ebenfalls verschiedene Alternativen, Modifizierungen, Entsprechungen und andere Ausführungsformen, die innerhalb des Geistes und des Schutzumfangs liegen, der von den beigefügten Ansprüchen definiert wird.
Die Beschreibung von aus dem Stand der Technik bekannten Bestandteilen und Funktionen wird nicht erfolgen, wenn entschieden wurde, dass diese von dem Hauptpunkt des vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepts abweichen können. In der vorliegenden Schrift bedeutet das Wort „beinhalten“ oder „beinhaltet“ die Fähigkeit, andere Bestandteile aufweisen zu können, auch wenn keine genauen Beschreibungen erfolgen.
In Bezugnahme auf 1 und 2 beinhaltet ein Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite (nachfolgend als „Bauteil“ bezeichnet) gemäß dem vorliegenden erfindungsgemäßen Konzept eine Außenhautschicht 10, die mit einem Verstärkungsfaser 11 und einer Bindefaser 13 gebildet ist, eine geräuschabsorbierende Dämpfungsschicht 50, 70, die an einer Innenseite der Außenhautschicht 10 angeordnet ist und Geräusche absorbiert, und eine Klebschicht 30, welche die Außenhautschicht 10 und die geräuschabsorbierende Dämpfungsschicht 50, 70 verklebt.
Die Außenhautschicht 10 ist eine Bauteil, welches ein Fahrzeug vor Schotter, Wasser und Fremdpartikeln schützt. Zudem beinhaltet die Außenhautschicht 10 Poren, die an einer Bahn 15 gebildet werden, und die deshalb in der Lage ist, Geräusche zu absorbieren.
Die Außenhautschicht 10 besitzt einen mehrschichtigen Aufbau, der eine Bahn 15 laminiert, bei der die Verstärkungsfaser 11 und die Bindefaser 13 vermischt werden.
Die Verstärkungsfaser 11 schützt ein Fahrzeug durch Stärken der Haltbarkeit des Bauteils. Zudem wird die Bahn 15 gebildet durch die Verstärkungsfaser 11, welche verschlungen wird, wodurch geräuschabsorbierende Poren zwischen den Verstärkungsfasern 11 entstehen.
Die Verstärkungsfaser 11 kann mindestens eine Faser ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenterephthalat (PET), Polytrimethylenterephthalat (PTT), Polyamid und Polyphenylensulfid (PPS) sein.
Die Verstärkungsfaser 11 kann einen Durchmesser von 30 bis 60 μm besitzen, um die Poren bevorzugt auszugestalten, während gleichzeitig die Haltbarkeit des Bauteils ausreichend verbessert wird, und im Ergebnis kann sich eine hohe Geräuschabsorptionseffizienz darstellen. Wenn der Durchmesser weniger als 30 μm beträgt, kann ein Fahrzeug nicht geschützt werden, da die Haltbarkeit nicht vorteilhaft ist, und wenn der Durchmesser größer als 60 μm ist können Geräusche nicht absorbiert werden, da keine Poren gebildet werden.
Die Bindefaser 13 kann eine Klebkraft bei einer Temperatur von 180 °C oder weniger besitzen, da das Bauteil an einem Fahrzeug installiert wird. Entsprechend kann die Bindefaser mindestens eine Faser ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus niedrigschmelzenden Polyethylenterephthalat (niedrigschmelzendem PET), Polypropylen und Polyethylen sein.
Die Bindefaser 13 kann in der Außenhautschicht 10 zu 30 bis 70 Gew.-% beinhaltet sein, damit die Außenhautschicht 10 ihre Haltbarkeit und Geräuschabsorptionseffizienz beibehält. Wenn der Gehalt weniger als 30 Gew.-% beträgt kann die Haltbarkeit verringert sein, da ein Anbinden mit der Verstärkungsfaser 11 nicht erreicht wird, und wenn der Gehalt mehr als 70 Gew.-% beträgt kann die Außenhautschicht 10 Geräusche nicht absorbieren, da Poren blockiert werden.
Die Außenhautschicht 10 kann einen mehrschichtigen Aufbau besitzen, der durch die Laminierung der Bahn 15 erfolgt. Entsprechend ist die Haltbarkeit verglichen mit der einer dünnen einschichtigen Struktur exzellent.
Zudem besitzt die Außenhautschicht 10 verglichen mit einer einschichtigen Struktur der gleichen Dicke eine exzellente Geräuschabsorptionseffizienz. Die Bahn 15 wird durch das Verschlingen der Verstärkungsfaser 11 gebildet, und wenn diese dick hergestellt wird, bilden sich Poren nicht ordnungsgemäß aus. Zudem, wenn eine dünne Bahn gebildet wird und in mehreren Schichten übereinander gestapelt wird, sind die an der Bahn 15 jeder Schicht gebildeten Poren abwechselnd angeordnet und eine Geräuschabsorptionseffizienz kann weiter verbessert sein.
Die Klebschicht 30 ist eine Komponente, welche die Außenhautschicht 10 und die geräuschabsorbierende Dämpfungsschicht verklebt und kann einen heißschmelzenden Kleber oder einen synthetischen Kautschukkleber verwenden.
Die geräuschabsorbierende Dämpfungsschicht ist eine Komponente, die Geräusche absorbiert, die in einem Fahrzeug beim Fahren entstehen. Ein Beispiel kann eine Polyurethan(PU)-schicht 50 sein, und ein anderes Beispiel kann eine Faserdämpfungsschicht 70 sein.
Die PU-Schicht 50 kann porösen PU-Schaum 51 und eine den PU-Schaum umgebende Folie 53 beinhalten.
Der PU-Schaum 51 wird herstellt durch Aufschäumen einer rohen Polyurethanlösung hin zu einer porösen Struktur und kann eine offene Zellstruktur aufweisen, um in der Lage zu sein, Geräusche zu absorbieren.
Die Folie 53 umgibt den PU-Schaum 51 und blockiert den Schaum von der Außenseite. Entsprechend kann der PU-Schaum 51 davon abgehalten werden, durch Feuchte hydrolisiert zu werden.
Die Folie 53 kann eine Polyurethanfolie oder eine Polyethylenfolie sein.
Die Folie 53 kann eine Dicke von 20 bis 50 μm besitzen, um somit die Geräuschabsorptionseffizienz des PU-Schaums 51 nicht abzusenken, während der PU-Schaum 51 geschützt wird. Wenn die Dicke weniger als 20 μm beträgt, kann die Folie 53 beim Aufschäumen einer rohen Polyurethanlösung reißen, und wenn die Dicke mehr als 50 μm beträgt fungiert die Folie 53 als geräuschisolierende Schicht und kann die Geräuschabsorptionseffizienz des PU-Schaums 51 verringern.
In Bezugnahme auf 2 kann die Faserdämpfungsschicht 70 eine geräuschabsorbierende Faser 71, die eine Bahn beinhaltend Poren bildet, und eine Klebfaser 73, welche die geräuschabsorbierende Faser 71 anbindet, beinhalten.
Die geräuschabsorbierende Faser 71 wird zur Ausbildung von Poren verschlungen und die Poren absorbieren Geräusche.
Die geräuschabsorbierende Faser 71 kann mindestens eine Faser ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenterephthalat (PET), Polytrimethylenterephthalat (PTT), Polyamid und Polyphenylensulfid (PPS) sein.
Die geräuschabsorbierende Faser 71 kann einen Durchmesser von 10 bis 30 μm besitzen, um eine vorteilhafte Verarbeitbarkeit zu besitzen und die Poren vorteilhaft auszubilden, wodurch im Ergebnis eine hohe Geräuschabsorptionseffizienz gezeigt wird. Wenn der Durchmesser weniger als 10 μm beträgt verringert sich die Verarbeitbarkeit, da sehr viel Staub entsteht, wenn die Faserdämpfungsschicht 70 hergestellt wird, und wenn der Durchmesser größer als 30 μm beträgt werden die Poren nicht ordnungsgemäß gebildet und die Geräuschabsorptionseffizienz nimmt ab.
Die Klebfaser 73 bindet die geräuschabsorbierende Faser 71, so dass die Faserdämpfungsschicht 70 ihre Form beibehält.
Die Klebfaser 73 kann mindestens eine Faser sein ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus niedrigschmelzendem Polyethylenterephthalat (niedrigschmelzendem PET), Poylpropylen und Polyethylen.
Die Klebfaser 73 kann in der Faserdämpfungsschicht zu 2 bis 40 Gew.-% beinhaltet sein, um die geräuschabsorbierende Faser 71 stark zu binden, und kann die Geräuschabsorptionseffizienz der Faserdämpfungsschicht 70 beibehalten. Wenn der Gehalt weniger als 20 Gew.- beträgt, ist die Bindekraft für die geräuschabsorbierenden Fasern 71 unzureichend und die Form der Faserdämpfungsschicht 70 kann nicht beibehalten werden, und eine Qualität kann abnehmen, da sehr viel Staub entsteht. Wenn der Gehalt mehr als 40 Gew.-% beträgt werden die Poren blockiert und die Faserdämpfungsschicht 70 kann keine Geräusche absorbieren.
Die Faserdämpfungsschicht 70 kann einen mehrschichtigen Aufbau besitzen, bei dem eine Bahn durch Vermischen der geräuschabsorbierenden Faser 71 und der Klebfaser 73 gebildet wird. Dementsprechend kann durch die abwechselnd angeordneten Poren die Geräuschabsorptionseffizienz verbessert werden.
Das Bauteil kann eine Ölwannenabdeckung, eine Motorunterabdeckung oder eine Bodenabdeckung sein.
Das Bauteil gemäß dem vorliegenden erfindungsgemäßen Konzept besitzt eine exzellente Haltbarkeit durch das Beinhalten der Außenhautschicht 10 mit einem mehrschichtigen Aufbau, bei dem eine Bahn mit der Verstärkungsfaser 11 laminiert wird, wobei diese Faser mit einem Durchmesser von 30 bis 60 μm laminiert wird. Entsprechend kann ein Fahrzeug vor Schotter, Wasser, Fremdpartikeln und dergleichen geschützt werden.
Zudem besitzt das Bauteil gemäß dem vorliegenden erfindungsgemäßen Konzept eine exzellente Geräuschabsorptionseffizienz da Geräusche in den Poren der Außenhautschicht 10 und der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht 50, 70 zwei Mal absorbiert werden. Entsprechend wird die Laufruhe eines Fahrzeugs verbessert.
Zudem wird das Bauteil gemäß dem vorliegenden erfindungsgemäßen Konzept mit leichten Materialien wie etwa Fasern und PU-Schaum gebildet und kann deshalb signifikant zur Gewichtsreduktion eines Fahrzeugs beitragen.
In Bezugnahme auf 3 beinhaltet ein Herstellungsverfahren für ein Bauteil gemäß dem vorliegenden erfindungsgemäßen Konzept einen Schritt zur Herstellung der Außenhautschicht S10, einen Schritt zur Herstellung der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht S30, und einen Verklebungsschritt S50. In dem Schritt zur Herstellung der Außenhautschicht S10 wird eine Außenhautschicht mit einem mehrschichtigen Aufbau hergestellt, bei dem eine Bahn, die eine Verstärkungsfaser und eine Bindefaser vermischt, laminiert wird. Bei dem Schritt zur Herstellung der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht S30 wird eine geräuschabsorbierende Dämpfungsschicht, die an einer Innenseite der Außenhautschicht angeordnet ist und Geräusche absorbiert, hergestellt. Bei dem Verklebungsschritt S50 werden die Außenhautschicht und die geräuschabsorbierende Dämpfungsschicht miteinander verklebt.
Der Schritt zum Herstellen der Außenhautschicht S10 kann Beinhalten einen Schritt zur Herstellung einer Bahn S11, einen Schritt zum Vorerwärmen der Bahn S13, einen Schritt der Bahnumformung S15, und einen Schritt der Bahnzuschneidung S17.
Der Schritt zum Herstellen der Bahn S11 ist ein Schritt des Bildens einer Bahn durch Mischen einer Verstärkungsfaser mit einem Durchmesser von 30 bis 60 μm zu 30 bis 70 Gew.-% und einer Bindefaser zu 30 bis 70 Gew.-%, Laminieren der Bahn in einem mehrschichtigem Aufbau und dann das Binden des Ergebnisses.
Die Bahn kann hergestellt werden durch Mischen der Verstärkungsfaser und der Bindefaser unter Verwendung eines Kartenschichtverfahrens. Zudem wird bei dem mehrschichtigen Aufbau die Bahn laminiert und ein Vernadelungsverfahren wird verwendet, um das Ergebnis zu binden. Jedoch ist das Verfahren nicht hierauf beschränkt und jedes andere Verfahren kann eingesetzt werden, solange eine mehrschichtig aufgebaute Bahn ausgebildet werden kann.
Der Schritt des Vorerwärmens der Bahn S13 ist ein Schritt, bei dem die Bahn in einem flache Metallform eingegeben wird, die an einer Heißpresse befestigt ist, und bei dem die Bahn für 40 bis 100 Sekunden bei 150 bis 230 °C mit einem Druck von 60 bis 200 kgf/cm² gepresst wird. Die Bahn wird vorerwärmt, um die Bahn in einen Zustand zu bringen, der das Umformen erleichtert.
Der Schritt der Bahnumformung S15 ist ein Schritt, bei dem die vorerwärmte Bahn in eine formgebende Metallform eingegeben wird, die an einer Kaltpresse befestigt ist, und bei dem die Bahn für 30 bis 70 Sekunden bei einer Temperatur von 40 °C oder weniger mit einem Druck von 60 bis 200 kgf/cm² gepresst wird, um die Bahn in eine Form des Bauteils zu bringen.
Die Schritt der Bahnzuschneidung S17 ist ein Schritt, bei dem die geformte Bahn unter Verwendung eines Schneideverfahrens des metallischen Formschneidens, Wasserstrahlschneidens, oder Laserschneidens zugeschnitten wird, um Überstände und dergleichen zu entfernen.
In Bezugnahme auf 3 ist ein Beispiel des Schritts zum Herstellen einer geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht S30 ein Schritt des Herstellens des oben-beschriebenen PU-Schaums, und kann einen Schritt zur Herstellung einer Folie S31, einen Schritt des Einspritzens einer rohen PU-Lösung S33, einen Aufschäumschritt S35, und einen Schritt zum Zuschneiden der PU-Schicht beinhalten.
Der Schritt zur Herstellung einer Folie S31 ist ein Schritt, bei dem eine Folie mit einer Dicke von 20 bis 50 μm an einer oberen und einer unteren Oberfläche einer mit Polyurethan aufzuschäumenden Metallform installiert wird, deren Temperatur eingestellt wird auf 40 bis 80 °C. Die Folie kann eine Polyurethanfolie oder eine Polyethylenfolie sein.
Der Schritt des Einspritzens einer rohen PU-Lösung S33 ist ein Schritt, bei dem eine rohe Polyurethanlösung zwischen den Folien eingebracht wird, die an der oberen und unteren Oberfläche der Metallform befestigt ist. Die rohe Polyurethanlösung kann Polyol zu 50 bis 80 Gew.-%, Isocyanat zu 15 bis 45 Gew.-% und einen Katalysator zu 1 bis 10 Gew.-% beinhalten.
Der Aufschäumschritt S35 ist ein Schritt des Aufschäumens der rohen Polyurethanlösung für 1 bis 3 Minuten nach dem Schließen der oberen und unteren Oberfläche der mit Polyurethan aufzuschäumenden Metallform, so dass diese sich berühren. Im Ergebnis entsteht eine PU-Schicht beinhaltend einen porösen PU-Schaum und eine den PU-Schaum umgebende Folie.
Das Aufschäumen der rohen PU-Lösung erfolgt in der Metallform. Deshalb kann die PU-Schicht in einer Form des Bauteils hergestellt werden, ohne einen separaten Umformschritt nach dem Aufschäumschritt zu durchlaufen.
Der Schritt des Zuschneidens der PU-Schicht S37 ist ein Schritt, bei dem die PU-Schicht unter Verwendung eines Schneideverfahrens des metallischen Formschneidens, Wasserstrahlschneidens, oder Laserschneidens zugeschnitten wird, um Überstände zu entfernen.
In Bezugnahme auf 4 ist ein anderes Beispiel des Schritts zur Herstellung der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht S30 ein Schritt zum Herstellen der oben-beschriebenen Faserdämpfungsschicht und kann einen Schritt zum Herstellen einer Faserdämpfung S31‘, einen Schritt des Vorerwärmens der Faserdämpfung S33‘, einen Schritt des Umformens der Faserdämpfung S35‘ und einen Schritt des Zuschneidens der Faserdämpfung S37‘ beinhalten.
Der Schritt zum Herstellen einer Faserdämpfung S31‘ ist ein Schritt, bei dem eine Faserdämpfung durch Bilden einer Bahn hergestellt wird, die durch Mischen einer geräuschabsorbierenden Faser mit einem Durchmesser von 10 bis 30 μm zu 60 bis 80 Gew.-% und einer Klebfaser zu 20 bis 40 Gew.-% gebildet wird, und bei dem die Bahn in einem mehrschichtigen Aufbau laminiert wird und das Ergebnis gebunden wird.
Die Bahn kann gebildet werden durch Mischen der geräuschabsorbierenden Faser und der Klebfaser unter Verwendung eines Kartenschichtungsverfahrens oder eines Luftschichtungsverfahrens. Die Faserdämpfung kann hergestellt werden durch überlappendes oder gelegentlich überlappendes Laminieren der Bahn und Binden des Ergebnisses unter Verwendung eines thermischen Bindeverfahrens mithilfe von Heißluft hergestellt werden.
Der Schritt des Vorerwärmens der Faserdämpfung S33‘ ist ein Schritt, bei dem die Faserdämpfung für 40 bis 100 Sekunden mithilfe eines Ofens, der auf 150 bis 230 °C eingestellt ist, vorerwärmt wird.
Der Schritt des Umformens der Faserdämpfung S35‘ ist ein Schritt, bei dem die Faserdämpfung in eine formgebende Metallform, die an einer Kaltpresse befestigt ist, eingegeben wird, und bei dem die Faserdämpfung für 30 bis 70 Sekunden bei einer Temperatur von 40 °C oder weniger mit einem Druck von 60 bis 200 kgf/cm² gepresst wird, um die Faserdämpfung in eine Form des Bauteils zu formen.
Der Schritt des Zuschneidens der Faserdämpfung S37‘ ist ein Schritt, bei dem die Faserdämpfung unter Verwendung eines Schneideverfahrens des metallischen Formschneidens, Wasserstrahlschneidens, oder Laserschneidens zugeschnitten wird, um Überstände zu entfernen.
Der Verklebungsschritt S50 kann einen Kleberbeschichtungsschritt S51 beinhalten, bei dem eine Klebbeschichtung eines heißschmelzenden Klebers oder eines synthetischen Kautschukklebers an einer Innenseite der Außenhautschicht aufgebracht wird, und einen Schritt des Anbringens der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht S53, bei dem die Außenhautschicht und die geräuschabsorbierende Dämpfungsschicht verbunden werden durch Verbinden der mit Kleber beschichteten Oberfläche und einer Oberfläche der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht.
BEISPIELE
Nachfolgend wird das vorliegenden erfindungsgemäß Konzept genauer anhand der Beispiele beschrieben. Jedoch dienen diese Beispiele lediglich zu Veranschaulichungszwecken und der Schutzumfang des vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepts ist nicht hierauf beschränkt.
<Testbeispiel 1> Messungen bezüglich der Haltbarkeit und Geräuschabsorptionseffizienz eines Bauteil beinhaltend eine Faserdämpfungsschicht
(1) Beispiel 1
(S10) Eine Bahn wurde gebildet durch Mischen einer Polyethylenterephthalat-Faser (Verstärkungsfaser) mit einem Durchmesser von 39 μm zu 50 Gew.-% und einer niedrigschmelzenden Polyethylenterephthalat-Faser (Bindefaser) zu 50 Gew.-% unter Verwendung eines Kartenbeschichtungsverfahren. Eine Außenhautschicht mit einer Oberflächendichte von 1400 g/m² wurde hergestellt nach dem Laminieren der Bahn und Binden des Ergebnisses unter Verwendung eines Vernadelungsverfahrens.
Die Außenhautschicht wurde in eine flache Metallform von 200 °C eingelegt und für 60 Sekunden mit 100 kgf/cm² vorerwärmt. Die vorerwärmte Außenhautschicht wurde in eine Ölwannenabdeckung-formgebende Metallform gelegt und dann in die Form einer Ölwannenabdeckung umgeformt durch Pressen der Außenhautschicht für 50 Sekunden mit einem Druck von 80 kgf/cm². Die Oberflächentemperatur der Ölwannenabdeckung-formgebenden Metallform wurde auf 30 °C oder weniger eingestellt.
(S30) Eine Bahn wurde gebildet durch Mischen einer Polyethylenterephthalat-Faser (geräuschabsorbierende Faser) mit einem Durchmesser von 25 μm zu 70 Gew.-% und einer niedrigschmelzenden Polyethylenterephthalat-Faser (Klebfaser) zu 30 Gew.-% unter Verwendung eines Kartenbeschichtungsverfahrens. Eine Faserdämpfung mit einer Oberflächendichte von 400 g/m² wurde hergestellt nach dem Laminieren der Bahn und dem Binden des Ergebnisses unter Verwendung eines thermischen Klebverfahrens.
Die Faserdämpfung wurde in einem Ofen bei 180 °C vorerwärmt. Die vorerwärmte Faserdämpfung wurde in eine Ölwannenabdeckung-formgebende Metallform eingelegt und dann in die Form einer Ölwannenabdeckung umgeformt durch Pressen der Faserabdeckung für 40 Sekunden mit einem Druck von 80 kgf/cm². Die Oberflächentemperatur der Ölwannenabdeckung-formgebenden Metallform wurde auf 30 °C oder weniger eingestellt.
(S50) Chloroprenkautschuk wurde auf eine Innenseite der Außenhautschicht geschichtet. Die Faserdämpfung wurde auf die mit dem Kleber beschichtete Oberfläche aufgesetzt, um eine Ölwannenabdeckung fertigzustellen.
(2) Vergleichsbeispiel 1
Eine Ölwannenabdeckung wurde unter Verwendung eines kommerziell verfügbaren Fasermaterials für eine Fahrzeugaußenseite hergestellt.
(3) Beurteilung der Haltbarkeit
Die Ölwannenabdeckungen aus Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 wurden an einem Fahrzeug installiert. Ein länderübergreifender Haltbarkeitstest wurde zur Beurteilung der Haltbarkeit der Ölwannenabdeckung durchgeführt.
Das Vergleichsbeispiel 1 hatte Probleme dahingehend, dass die Ölwannenabdeckung gestaucht wurde und Flusen noch vor Erreichen von 2.000 km entstanden. Unterdessen blieb die ursprüngliche Form bei Beispiel 1 sogar nach Abschluss des Haltbarkeitstests nach 45.000 km nahezu erhalten.
Entsprechend wurde festgestellt, dass Beispiel 1, eine Ölwannenabdeckung gemäß dem vorliegenden erfindungsgemäßen Konzept, eine weit bessere Haltbarkeit verglichen mit Vergleichsbeispiel 1 hatte.
(4) Beurteilung der Geräuschabsorptionseffizienz
Der Grad der Laufruheverbesserung eines Fahrzeugs wurde beurteilt, wenn die Ölwannenabdeckung aus Beispiel 1 an einem Diesel-PKW installiert wurde.
Um den Geräuschpegel beim Beschleunigen zu messen, wurden die Beschleunigungsübertragungsgeräusche im 3. Gang bei Volllast (@DYNAMO) gemessen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 5 dargestellt. [Tabelle 1]

Kategorie Produktgewicht [g] 3. Gang Volllast 2.000 bis 4.000 UpM AI (%) Durchschnitt

alle Sitze Umgebungsgeräusch

nicht installiert 0 97,7 79,1

Beispiel 1 182 100,2 81,9
Mit zunehmendem Messwert nehmen die Beschleunigungsgeräusche ab. Wenn in Tabelle 1 auf einen Durchschnittswert der Beschleunigungsgeräusche in den gemessenen Drehzahlbereichen Bezug genommen wird, wurde festgestellt, dass sich die Beschleunigungsgeräusche um 2,5 bis 2,8 % verbesserten, wenn die Ölwannenabdeckung aus Beispiel 1 installiert war. Wenn auf 5 Bezug genommen wird, wurde festgestellt, dass in den meisten gemessenen Drehzahlbereichen die Beschleunigungsgeräusche abgenommen haben, wenn die Ölwannenabdeckung aus Beispiel 1 installiert war.
Um den Vorbeifahrgeräuschpegel während dem Fahren zu messen, wurden die Geräusche im Leerlauf N (Neutralstellung) gemessen. [Tabelle 2]

Kategorie Produktgewicht [g] Leerlauf N 800 bis 3.000 Hz dB (A) RMS (Effektivwert)

rechts links

nicht installiert 0 53,5 53,7

Beispiel 1 182 53,0 52,8
Mit abnehmendem Messwert nehmen die Vorbeifahrgeräusche ab. In Bezugnahme auf den Effektivwert der Vorbeifahrgeräusche in dem gemessenen Frequenzbereich aus Tabelle 2 wurde festgestellt, dass die Vorbeifahrgeräusche um 0,5 bis 0,9 db (A) abgenommen haben, wenn die Ölwannenabdeckung aus Beispiel 1 installiert war. In Bezugnahme auf 6 wurde festgestellt, dass in den meisten Bereichen der gemessenen Frequenzbereiche die Vorbeifahrgeräusche abgenommen haben, wenn die Ölwannenabdeckung aus Beispiel 1 installiert war.
<Testbeispiel 2> – Messung bezüglich der Geräuschabsorptionseffizienz eines Bauteils beinhaltend eine PU-Schicht
(1) Beispiel 2
(S10) Eine Bahn wurde gebildet durch Mischen einer Polyethylenterephthalat-Faser (Verstärkungsfaser) mit einem Durchmesser von 39 μm zu 50 Gew.-% und einer niedrigschmelzenden Polyethylenterephthalat-Faser (Bindefaser) zu 50 Gew.-% unter Verwendung eines Kartenbeschichtungsverfahrens. Eine Außenhautschicht mit einer Oberflächendichte von 1400 g/m² wurde hergestellt nach dem Laminieren der Bahn und Binden des Ergebnisses unter Verwendung eines Vernadelungsverfahrens.
Die Außenhautschicht wurde in eine flache Metallform von 200 °C eingelegt und für 60 Sekunden mit 100 kgf/cm² vorerwärmt. Die vorerwärmte Außenhautschicht wurde in eine Ölwannenabdeckung-formgebende Metallform gelegt und dann in die Form einer Ölwannenabdeckung umgeformt durch Pressen der Außenhautschicht für 50 Sekunden mit einem Druck von 80 kgf/cm². Die Oberflächentemperatur der Ölwannenabdeckung-formgebenden Metallform wurde auf 30 °C oder weniger eingestellt.
(S30) Eine Polyurethanfolie mit eine Dicke von 30 μm wurde an obere und untere Oberflächen einer Polyurethan-aufgeschäumten Metallform befestigt. Eine rohe PU-Lösung, die aus 70 Gew.-% Polyol, 27 Gew.-% Isocyanat und 3 Gew.-% eines Katalysators gebildet ist, wurde zwischen die Folien eingebracht. Nach Verschließen der oberen Oberfläche der Metallform dahingehend, die untere Oberfläche der Metallform zu kontaktieren, wurde das Ergebnis für 2 Minuten und 30 Sekunden aufgeschäumt und ein PU-Schaum mit einer Dichte 150 kg/m³, der von der PU-Folie umgeben ist, wurde hergestellt. Überstände wurden unter Verwendung eines Metallform-Schneideverfahrens entfernt, und eine geräuschabsorbierende Dämpfungsschicht wurde hergestellt.
(S50) Chloroprenkautschuk wurde auf eine Innenseite der Außenhautschicht geschichtet. Die Faserdämpfung wurde auf die mit dem Kleber beschichtete Oberfläche aufgesetzt, um eine Ölwannenabdeckung fertigzustellen.
(2) Beurteilung der Geräuschabsorptionseffizienz
Der Grad der Laufruheverbesserung eines Fahrzeugs wurde beurteilt, wenn die Ölwannenabdeckung aus Beispiel 2 an einem Diesel-Personenkraftwagen (PKW) installiert war.
Um den Unterteilgeräuschpegel beim Beschleunigen zu messen, wurden die Unterteilgeräusche bei Volllast-Beschleunigung gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 und 7 dargestellt. [Tabelle 3]

Kategorie Produktgewicht [g] Unterteilgeräusche bei Volllast-Beschleunigung 2.000 bis 4.000 UpM, dB (A)

nicht installiert 0 97,8

Beispiel 2 205 96,1
In Bezugnahme auf Tabelle 3 wurde festgestellt, dass die Unterteilgeräusche bei Vollastbeschleunigung um 1,7 dB (A) abgenommen haben, wenn die Ölwannenabdeckung aus Beispiel 2 installiert war. In Bezugnahme auf 7 wurde festgestellt, dass Unterteilgeräusche beim Beschleunigen in dem gesamten Bereich des gemessenen Drehzahlbereichs abgenommen haben, wenn die Ölwannenabdeckung aus Beispiel 2 installiert war.
Um den Vorbeifahrgeräuschpegel beim Fahren zu messen, wurden die Unterteilgeräusche im Leerlauf N gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 und 8 dargestellt. [Tabelle 4]

Kategorie Produktgewicht [g] Unterteilgeräusche im Leerlauf N 1.000 bis 4.000 Hz, dB(A)

nicht installiert 0 76,5

Beispiel 2 205 74,1
In Bezugnahme auf Tabelle 4 wurde festgestellt, dass die Unterteilvorbeifahrgeräusche um 2,4 dB (A) abgenommen haben, wenn die Ölwannenabdeckung aus Beispiel 2 installiert war. In Bezugnahme auf 8 wurde festgestellt, dass die Unterteilvorbeifahrgeräusche in den meisten Regionen des gemessenen Frequenzbereichs abgenommen haben, wenn die Ölwannenabdeckung aus Beispiel 2 installiert war.
<Testbeispiel 3> Beurteilung bezüglich der Haltbarkeit der Außenhautschicht in Abhängigkeit des Durchmessers der Verstärkungsfaser.
(1) Beispiel 3
Eine Außenhautschicht wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, ausgenommen der Tatsache, dass eine Polyethylenterephthalat-Faser (Verstärkungsfaser) mit einem Durchmesser von 39 μm zu 70 Gew.-% und eine niedrigschmelzende Polyethylenterephthalat-Faser (Bindefaser) zu 30 Gew.-% verwendet wurde.
(2) Vergleichsbeispiel 2
Eine Außenhautschicht wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, ausgenommen der Tatsache, dass eine Polyethylenterephthalat-Faser (Verstärkungsfaser) mit einem Durchmesser von 25 μm zu 70 Gew.-% und eine niedrigschmelzende Polyethylenterephthalat-Faser (Bindefaser) zu 30 Gew.-% verwendet wurde.
(3) Beurteilung der Haltbarkeit
Die Haltbarkeit der in Beispiel 3 und Vergleichsbeispiel 2 hergestellten Außenhautschicht wurde gemessen. Eine Taber-Typ Abriebprüfvorrichtung wurde eingesetzt. Eine 1000-fache Drehung wurde unter Verwendung eines Abriebrads H-18 durchgeführt und eine Last wurde aufgebracht mithilfe von 1 KG an beiden Seiten der Abriebprüfvorrichtung. [Tabelle 5]

Kategorie Beispiel 3 Vergleichsbeispiel 2

Gewicht vor Abriebtest [g] 20,74 20,46

Gewicht nach Abriebtest [g] 20,32 18,98

Menge an Faserverlust nach Abriebtest [g] 0,41 1,48
In Bezugnahme auf Tabelle 5 wurde festgestellt, dass die Menge an Faserverlust bei der in Beispiel 3 hergestellten Außenhautschicht gering war und die Außenhautschicht auch mit bloßem Auge erkennbar weniger abgenutzt war. Es wurde festgestellt, dass die Haltbarkeit der Außenhautschicht schlechter wurde, wenn der Durchmesser der Verstärkungsfaser weniger als 30 μm betrug.
<Testbeispiel 4> – Auswertung der Geräuschabsorptionseffizienz eines Bauteils beinhaltend die Außenhautschicht
(1) Beispiel 4
Eine Motorunterabdeckung wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens und der gleichen Materialien wie in Beispiel 1 hergestellt.
(2) Vergleichsbeispiel 3
Ein glasfaserverstärktes Kunststoffprodukt mit einer Dichte von 2140 g/m² wurde für 180 Sekunden in einem Ofen vorerwärmt, wobei eine Umgebungstemperatur von 200 +/– 10 °C aufrechterhalten wurde. Eine Außenhautschicht wurde durch Kaltpressumformen für 50 Sekunden bei einem Druck von 150 kgf/cm² hergestellt, wobei eine Motorunterabdeckung-formgebende Metallform verwendet wurde, deren Oberflächentemperatur bei 30 °C oder geringer gehalten wurde.
Eine Motorunterabdeckung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 ausgenommen dem vorstehenden Absatz hergestellt.
(3) Beurteilung der Geräuschabsorptionseffizienz
Ein Geräuschabsorptionskoeffizient der in Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 3 hergestellten Motorunterabdeckung wurde gemessen. Eine Alpha-Kabine wurde für die für den Geräuschabsorptionskoeffizient-Beurteilungstest verwendet.

Frequenz (Hz) 1.000 2.000 3.150 5.000

Geräuschabsorptionskoeffizient Beispiel 4 0,56 0,62 0,67 0,71

Vergleichsbeispiel 3 0,13 0,19 0,12 0,11
In Bezugnahme auf Tabelle 6 wurde festgestellt, dass der Geräuschabsorptionskoeffizient der Motorunterabdeckung aus Beispiel 4 um das 3 bis 5-fache höher gemessen wurde als die Motorunterabdeckung aus Vergleichsbeispiel 3. Dementsprechend besitzt das Bauteil gemäß der des vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepts verglichen mit existierenden Produkten eine deutlich verbesserte Geräuschabsorptionseffizienz.
Ein Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite gemäß dem vorliegenden erfindungsgemäßen Konzept besitzt eine Außenhautschicht, die in einem mehrschichtigen Aufbau gebildet ist, und deshalb eine vorteilhafte Haltbarkeit besitzt, weshalb Fahrzeuge vor Schotter, Wasser, Fremdpartikeln und dergleichen geschützt werden können.
Zusätzlich besitzt ein Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite gemäß dem vorliegenden erfindungsgemäßen Konzept eine ausgezeichnete Geräuschabsorptionseffizienz aufgrund der Poren einer Außenhautschicht und einer geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht, weshalb die Laufruhe eines Fahrzeugs verbessert werden kann.
Ferner verwendet das vorliegenden erfindungsgemäße Konzept leichte Materialien wie etwa Faserstoffe und Polyurethan(PU)-Schaum. Deshalb kann ein leichteres Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite hergestellt werden und folglich kann die Fahrzeugkraftstoffeffizienz verbessert werden.
Das erfindungsgemäße Konzept wurde detailliert in Bezug auf mehrere Ausführungsformen der Erfindung erläutert. Jedoch wird ein Fachmann verstehen, dass Änderungen an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den Prinzipien und dem Geist des erfindungsgemäßen Konzepts abzuweichen, dessen Schutzumfang in den beigefügten Ansprüchen und deren Entsprechungen definiert ist.

Claims

Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite, aufweisend: • eine Außenhautschicht mit mehrschichtigem Aufbau aufweisend eine laminierte Bahn beinhaltend eine Verstärkungsfaser und eine Bindefaser, wobei die Außenhautschicht Poren beinhaltet, die Geräusche absorbieren; • eine geräuschabsorbierende Dämpfungsschicht, die an einer Innenseite der Außenhautschicht angeordnet ist und Geräusche absorbiert; und • eine Klebschicht, die zwischen der Außenhautschicht und der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht angeordnet ist, wobei die Klebschicht die Außenhautschicht und die geräuschabsorbierende Schicht aneinander klebt.
Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite nach Anspruch 1, wobei die Verstärkungsfaser einen Durchmesser von 30 bis 60 μm besitzt, und die Außenhautschicht 30 bis 70 Gew.-% Verstärkungsfaser und 30 bis 70 Gew.-% Bindefaser basierend auf einem Gesamtgewicht der Außenhautsicht beinhaltet.
Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite nach Anspruch 1 oder 2, wobei die geräuschabsorbierende Dämpfungsschicht einen porösen Polyurethan(PU)-Schaum und eine den PU-Schaum umgebende Folie beinhaltet.
Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite nach Anspruch 3, wobei die Folie eine Polyurethan-Folie oder eine Polyethylen-Folie ist und eine Dicke von 20 bis 50 μm besitzt.
Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite nach Anspruch 1, wobei die geräuschabsorbierende Dämpfungsschicht eine geräuschabsorbierende Faser, die Poren bildet, die Geräusche absorbieren, und eine Klebfaser, welche die geräuschabsorbierende Faser bindet, beinhaltet.
Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite nach Anspruch 5, wobei die geräuschabsorbierende Faser einen Durchmesser von 10 bis 30 μm besitzt, und die geräuschabsorbierende Dämpfungsschicht 60 bis 80 Gew.-% der geräuschabsorbierenden Faser und 20 bis 40 Gew.-% der Klebfaser basierend auf einem Gesamtgewicht der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht beinhaltet.
Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Klebschicht ein Heißkleber oder ein synthetischer Kautschukkleber ist.
Ölwannenabdeckung beinhaltend das Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Motorunterabdeckung beinhaltend das Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Bodenabdeckung beinhaltend das Faserbauteil für eine Fahrzeugaußenseite nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Verfahren zum Herstellen eines Faserbauteils für eine Fahrzeugaußenseite, umfassend die Schritte: • Herstellen einer Außenhautschicht mit einem mehrschichtigen Aufbau aufweisend eine laminierte Bahn beinhaltend eine Verstärkungsfaser und eine Bindefaser, wobei die Außenhautschicht Poren beinhaltet, die Geräusche absorbieren; • Herstellen einer geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht, die an einer Innenseite der Außenhautschicht angeordnet ist und Geräusche absorbiert; und • Verkleben der Außenhautschicht und der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht, wobei der Schritt des Herstellens der Außenhautschicht das Bilden einer Bahn durch Mischen der Verstärkungsfaser und der Bindefaser, das Laminieren der Bahn in einer mehrlagigen Struktur, und dann das Binden des Ergebnisses umfasst, die Verstärkungsfaser einen Durchmesser von 30 bis 60 μm besitzt, und die Außenhautschicht 30 bis 70 Gew.-% Verstärkungsfaser und 30 bis 70 Gew.-% Bindefaser basierend auf einem Gesamtgewicht der Außenhautschicht beinhaltet.
Verfahren zum Herstellen eines Faserbauteils für eine Fahrzeugaußenseite nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Herstellens der Außenhautschicht ferner nach dem Herstellen der Bahn umfasst das Vorerwärmen der Bahn durch Pressen der Bahn für 40 bis 100 Sekunden bei 150 bis 230 °C mit einem Druck von 60 bis 200 kgf/cm².
Verfahren zum Herstellen eines Faserbauteils für eine Fahrzeugaußenseite nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Herstellens der Außenhautschicht ferner umfasst, nach dem Vorerwärmen der Bahn, das Umformen der Bahn durch Pressen der Bahn für 30 bis 70 Sekunden bei einer Temperatur von mehr als 0°C und weniger als oder gleich 40 °C mit einem Druck von 60 bis 200 kgf/cm², um die Bahn in eine Form des Bauteils zu bringen.
Verfahren zum Herstellen eines Faserbauteils für eine Fahrzeugaußenseite nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Herstellens der Außenhautschicht ferner umfasst, nach dem Umformen der Bahn, das Zuschneiden der Bahn unter Verwendung eines Schneideverfahrens des metallischen Formschneidens, Wasserstrahlschneidens, oder Laserschneidens.
Verfahren zum Herstellen eines Faserbauteils für eine Fahrzeugaußenseite nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Herstellens der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht das Installieren einer Folie mit einer Dicke von 20 bis 50 μm in obere und untere Teile einer Metallform umfasst, bei der eine Temperatur von 40 bis 80 °C eingestellt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Faserbauteils für eine Fahrzeugaußenseite nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Herstellens der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht ferner umfasst, nach dem Herstellen der Folie, das Einspritzen einer rohen Polyurethan(PU)-Lösung in die Metallform, wobei die rohe Polyurethanlösung 50 bis 80 Gew.-% Polyol, 15 bis 45 Gew.-% Isocyanat und 1 bis 10 % eines Katalysators basierend auf einem Gesamtgewicht der rohen PU-Lösung beinhaltet.
Verfahren zum Herstellen eines Faserbauteils für eine Fahrzeugaußenseite nach Anspruch 16, wobei der Schritt des Herstellens der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht ferner umfasst, nach dem Einspritzen der rohen PU-Lösung, das Aufschäumen der rohen Polyurethanlösung für 1 bis 3 Minuten nach Schließen der Metallform, um einen von der Folie umgegebenen PU-Schaum herzustellen.
Verfahren zum Herstellen eines Faserbauteils für eine Fahrzeugaußenseite nach Anspruch 17, wobei der Schritt des Herstellens der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht ferner umfasst, nach dem Aufschäumen das Zuschneiden des Polyurethanschaums unter Verwendung eines Schneideverfahrens des metallischen Formschneidens, Wasserstrahlschneidens, oder Laserschneidens.
Verfahren zum Herstellen eines Faserbauteils für eine Fahrzeugaußenseite nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Herstellens der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht umfasst das Bilden einer Bahn durch Mischen einer geräuschabsorbierenden Faser mit einem Durchmesser von 10 bis 30 μm bei 60 bis 80 Gew.-% und einer Klebfaser bei 20 bis 40 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht, und dann das Laminieren der Bahn und Binden des Ergebnisses.
Verfahren zum Herstellen eines Faserbauteils für eine Fahrzeugaußenseite nach Anspruch 19, wobei der Schritt des Herstellens der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht ferner umfasst, nach dem Herstellen der Faserdämpfung, Vorerwärmen der Faserdämpfung für 40 bis 100 Sekunden auf 150 bis 230 °C.
Verfahren zum Herstellen eines Faserbauteils für eine Fahrzeugaußenseite nach Anspruch 20, wobei der Schritt des Herstellens der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht ferner umfasst, nach dem Vorerwärmen der Faserdämpfung, das Umformen der Faserdämpfung durch Pressen der Faserdämpfung für 30 bis 70 Sekunden bei einer Temperatur von mehr als 0°C und weniger als oder gleich 40 °C mit einem Druck von 60 bis 200 kgf/cm², um die Faserdämpfung in eine Form des Bauteils zu bringen.
Verfahren zum Herstellen eines Faserbauteils für eine Fahrzeugaußenseite nach Anspruch 21, wobei der Schritt des Herstellens der geräuschabsorbierenden Dämpfungsschicht ferner umfasst das Zuschneiden der Dämpfungsschicht unter Verwendung eines Schneideverfahrens des metallischen Formschneidens, Wasserstrahlschneidens, oder Laserschneidens.