EP0453917A1 - Zweischichtige Beschichtung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

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EP0453917A1
EP0453917A1 EP19910105938 EP91105938A EP0453917A1 EP 0453917 A1 EP0453917 A1 EP 0453917A1 EP 19910105938 EP19910105938 EP 19910105938 EP 91105938 A EP91105938 A EP 91105938A EP 0453917 A1 EP0453917 A1 EP 0453917A1
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EP
European Patent Office
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layer
plasticizer
polymer
coating according
inner layer
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EP19910105938
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English (en)
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Bernhard Dr. Kösters
G. Butschbacher
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Henkel Teroson GmbH
Original Assignee
Henkel Teroson GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05D7/50Multilayers
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    • Y10T428/31786Of polyester [e.g., alkyd, etc.]

Definitions

  • the invention relates to a two-layer structure-borne noise-damping and anti-corrosion, abrasion-resistant coating for rigid substrates, in particular for sheet metal in the underbody area of motor vehicles, which is also used to reduce noise caused by impacting particles.
  • Elastic structures such as thin sheets of vehicle bodies or machine housings, emit high levels of airborne noise at different frequencies under airborne noise excitation or structure-borne noise due to their inadequate damping. It is known to apply viscoelastic damping foils or coatings to the sound-emitting sheets for damping.
  • a known solution to this problem is to use a plastic front cover, for example made of polypropylene, in the wheel house. Such shells are attached floating in front of the wheel arch sheet at a distance of a few millimeters. While this measure is effective, it is also complicated and relatively expensive.
  • Another conceivable possibility would be to avoid the direct impact of the particles on the metal sheets in the underbody area of motor vehicles by applying suitable coverings to the sheet metal structure.
  • a covering would have to be as soft and thick as possible in order to provide a "long braking distance" in space and thus in time for the approaching particles.
  • noise in particular in the higher-frequency, particularly disruptive frequency range.
  • a fundamental physical law, the Fourier transformation states that the behavior of a system in the time domain is strictly coupled with the associated behavior in the frequency domain: the faster a process runs in time, the more higher frequencies are required to describe this process in the frequency domain. Short abrupt processes involve more high frequencies than longer, less abrupt ones.
  • the invention is therefore based on the object of developing a coating for rigid substrates, in particular for sheet metal in the underbody area of motor vehicles, including the wheel arches, which has a structure-borne noise-damping effect and is corrosion-resistant and abrasion-resistant, and which, moreover, at the same time leads to a substantial reduction in those caused by impacting particles Leads to noises. It is also essential that the coating has the desired properties practically unchanged over longer periods.
  • the inner layer is foamed, which both increases its softness and increases its layer thickness.
  • the inner layer has a layer thickness that is 2 to 20 times greater than that of the cover layer.
  • the modulus of elasticity of the inner softer layer should generally be ⁇ 108 dynes / cm2.
  • the weight per unit area of the coating as a whole is preferably less than that of the substrate.
  • a coating that meets the requirements mentioned above must at the same time be very soft and as thick as possible so that it can effectively stop the impacting particles. Furthermore, it should show the best possible effectiveness as a structure-borne sound deadening material. For practical use, however, it is also essential that the coating offers good corrosion protection and, above all, shows high abrasion resistance. This is particularly true in the area of the wheel arches. High softness and good abrasion resistance are mutually contradictory requirements, which, however, are met by the two-layer coating according to the invention.
  • the layer arranged on the sheet metal side is softer and comparatively thick, so that it is the set acoustic conditions met. Their thickness is generally in the range from 1 to 5 mm.
  • the cover layer is thinner and relatively tough-elastic, so that it ensures abrasion resistance. A thickness in the range of 0.25 to 1 mm is preferred.
  • Example 1 arylalkyl sulfonate is used as the plasticizer for the inner layer, which is combined with polyvinyl chloride, the polymer of the outer layer is compatible, so that a softening of the cover layer occurs due to plasticizer migration.
  • the identical plasticizer is used in different concentrations for both layers, which also leads to migration of the plasticizer due to the concentration gradient.
  • plastisols are used, such as have been used in automobile construction for some time as underbody protection, weld seam sealing, adhesives and the like, and as is already known in principle from DE-PS 28 52 828.
  • the coating can be applied particularly advantageously in such a way that the two layers are formed in successive spraying processes (wet-on-wet application), the gelling of the layers taking place simultaneously and together by a subsequent heat treatment.
  • the mixture is heated to about 100 to 180 ° C. for 10 to 60 minutes.
  • the required different softness of the layers is achieved either by a higher plasticizer content in the inner layer and / or by foaming the inner layer.
  • Particularly suitable polymers for the plastisols are powders of polyvinyl chloride homo- and / or copolymers, e.g. with vinyl acetate. Also suitable are powders of (meth) acrylate homo- and / or copolymers, as described in DE-PS 24 54 235 and 25 29 732. So-called core / shell acrylic polymers according to DE-AS 27 22 752 can also be used with advantage.
  • plasticizers such as phthalates, phosphates, adipates and citric acid esters are known for polyvinyl chloride homopolymers and copolymers.
  • Dialkyl phthalates such as e.g. Diocytl phthalate and dinonyl phthalate because they are incompatible with (meth) acrylate homo- and copolymers.
  • dibenzyl ether, dibenzyl toluene, diphenyl methane and diphenyl ether are particularly suitable as plasticizers because, in turn, they are not compatible with vinyl chloride homo- and copolymers.
  • Arylalkyl sulfonates are compatible with both groups of polymers, so that they can only be used if the plasticizer concentration in both layers is essentially identical.
  • Suitable blowing agents which are activated during the gelling of the plastisols are known to the person skilled in the art. Examples include azodicarbonamide, azoisobutyronitrile, dinitrosodimethyl terephthalamide and optionally also water.
  • the mechanical properties of the layers can be influenced in a manner known per se by adding inorganic fillers.
  • Suitable fillers are, for example, calcium carbonate and oxide, barium sulfate, carbon black, graphite, titanium dioxide, talc and organic or inorganic hollow spheres.
  • the plastiol for the production of the inner softer layer had the following composition:
  • 1% azodicarbonamide was optionally added to produce foamed layers.
  • a plastisol of the following composition was used for the top layer:
  • a foamable plastisol for producing the inner, softer layer had the following composition:
  • Example 2 The same plastisol as in Example 1 was used for the top layer.
  • the coatings specified below were examined in the APAMAT® to determine how effectively sound generation can be reduced by stone chips, splashing water, etc. In principle, however, only more or less flat samples can be examined in the APAMAT®. However, the wheel house sheets are by no means flat, so that their rigidity is considerably increased compared to a flat sheet. In order to approximate this increase in stiffness, flat 1 mm thick steel plates (84 x 84 cm) were braced, whereby 3 rivets were used to fix the struts. The actual fixation was carried out with TEROKAL® 4520-34 (Teroson GmbH), an extremely adhesive and strongly curing one-component adhesive.
  • the third-octave spectra with the respective coating were also determined and then subtracted from the reference spectrum of the carrier plate.
  • the difference spectra formed in this way are a measure of the effectiveness of the respective coating. They are shown in Figures 1 and 2.
  • the results of the APAMAT® measurements with ball excitation are shown in diagrams 1 and 2.
  • the acoustic effectiveness of the coverings depends on their softness and thickness. Soft and thick coatings drastically reduce the structure-borne noise excitation above a certain cut-off frequency. This cutoff frequency shifts to lower frequencies with a softer or thicker coating.
  • the hard cover layers which are required to ensure sufficient abrasion resistance, somewhat reduce the effectiveness of the underlying soft covering. The cover layers should therefore not be thicker than absolutely necessary.
  • Example 1 The table below illustrates the long-term behavior of a coating according to the invention compared to a coating similar to Example 1 of DE-PS 28 52 828.
  • the plastisol for the inner layer contained a mixture of arylalkyl sulfonate and dibenzyl toluene instead of dibenzyl toluene in the comparative experiment in a 1: 1 ratio as a plasticizer.
  • the arylalkyl sulfonate is compatible with both the methacrylate polymer and PVC.
  • the following table shows the values for the tensile strength of the two coatings after a long storage period of up to 8 weeks.
  • the tensile strength slowly increases in the course of storage; this is the typical behavior of normal PVC plastisols during aging.
  • the comparison test shows a decrease in the tensile strength values due to migration of the alkylarylsulfonate from the methacrylate layer into the PVC layer, as a result of which the latter becomes softer.
  • the tensile strength of the 2-layer systems is essentially determined by the tough elastic PVC plastisol layer, so that their change for the deterioration observed is responsible.

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Abstract

Eine zweischichtige, körperschalldämpfende sowie vor Korrosion schützende, abriebfeste Beschichtung für steife Substrate, insbesondere für Bleche im Unterbodenbereich von Kraftfahrzeugen, zur Reduktion von durch aufprallende Teilchen hervorgerufenen Geräuschen, besteht aus einer dem Substrat zugewandten inneren Schicht aus einem Polymer A und einem Weichmacher W1 und einer Deckschicht aus einem Polymer B und einen Weichmacher W2, wobei entweder die Polymeren A und B eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufweisen und das Polymer A mit dem Weichmacher W2 und das Polymer B mit dem Weichmacher W1 im wesentlichen unverträglich sind, oder beide Schichten im wesentlichen dieselbe Konzentration an einem Weichmacher (W1 = W2) enthalten, so daß in keinem Fall eine Beeinträchtigung einer Schicht durch Weichmacher aus der anderen Schicht stattfindet. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine zweischichtige, körperschalldämpfende sowie vor Korrosion schützende, abriebfeste Beschichtung für steife Substrate, insbesondere für Bleche im Unterbodenbereich von Kraftfahrzeugen, die ferner zur Reduktion von durch aufprallende Teilchen hervorgerufenen Geräuschen dient.
  • Elastische Strukturen wie beispielsweise dünne Bleche von Fahrzeugkarosserien oder Maschinengehäusen strahlen unter Luftschallanregung bzw. Körperschalleinwirkung wegen ihrer ungenügenden Dämpfung hohe Anteile von Luftschall unterschiedlicher Frequenzen ab. Es ist bekannt, zur Dämpfung viskoelastische Dämpfungsfolien oder -beschichtungen auf die schallabstrahlenden Bleche aufzubringen.
  • Eine weitere Ursache für störende Geräusche insbesondere bei Kraftfahrzeugen sind aufprallende Teilchen (Steine und Splitt, Sand, Wasser), welche von den Rädern gegen die Radkästen und den Fahrzeugboden geschleudert werden. Dieses Geräusch wirkt besonders störend und unangenehm, da es in erheblichem Umfang höherfrequente Schallanteile enthält. Eine bekannte Lösung für dieses Problem besteht darin, in das Radhaus eine Vorsatzschale aus Kunststoff, z.B. aus Polypropylen, einzusetzen. Derartige Schalen werden in einigen Millimeter Abstand schwebend vor dem Radhausblech angebracht. Diese Maßnahme ist zwar wirksam, aber auch kompliziert und verhältnismäßig kostenaufwendig.
  • Eine weitere denkbare Möglichkeit bestände darin, den unmittelbaren Aufprall der Teilchen auf die Bleche im Unterbodenbereich von Kraftfahrzeugen dadurch zu vermeiden, daß man geeignete Beläge auf die Blechstruktur aufbringt. Ein solcher Belag müßte möglichst weich und dick sein, um für die anfliegenden Teilchen einen räumlich und somit auch zeitlich "langen Bremsweg" bereitzustellen. Auf diese Weise würde sich eine erhebliche Reduktion der Geräuscherzeugung, insbesondere im höher frequenten, besonders störenden Frequenzbereich erreichen lassen. Eine grundsätzliche physikalische Gesetzmäßigkeit, die Fourier-Transformation, sagt aus, daß das Verhalten eines Systems im Zeitbereich streng mit dem zugehörigen Verhalten im Frequenzbereich gekoppelt ist: Je schneller ein Vorgang zeitlich abläuft, umso mehr höhere Frequenzen sind zur Beschreibung dieses Vorganges im Frequenzbereich nötig. Kurze abrupte Vorgänge beinhalten mehr hohe Frequenzen als länger andauernde, weniger abrupte.
  • Aus der DE-PS 28 52 828 ist es bekannt, eine körperschalldämpfende, gleichzeitig vor Korrosion schützende, abriebfeste Beschichtung auf einem steifen Substrat herzustellen, indem man nacheinander zwei Beschichtungsmassen aufträgt, die nach dem Härten einen unterschiedlichen E-Modul aufweisen. Dabei ist die dem Substrat zugewandte innere Schicht weicher als die äußere Deckschicht. Mit Hilfe dieser Beschichtungen wird eine erhebliche Verbesserung der Körperschalldämpfung erreicht. Zur Erzeugung der Beschichtung werden zwei verschiedene Plastisole aufgetragen und durch Erwärmen geliert und dadurch ausgehärtet. Die innere (weichere) Schicht kann ggf. auch aufgeschäumt sein.
  • Das Problem der Minderung von durch aufprallende Teilchen hervorgerufenen Geräuschen ist in der DE-PS 28 52 828 nicht angesprochen. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, daß die dort angegebenen Beschichtungen nicht über längere Zeit stabil sind, sondern daß sich ihre mechanischen und damit auch ihre akustischen Eigenschaften mit der Zeit ändern. Zur Anwendung im Kraftfahrzeugbau muß jedoch eine Beschichtung so ausgebildet sein, daß sie die gestellten Anforderungen nicht nur zu Beginn, sondern möglichst über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeuges erfüllt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtung für steife Substrate, insbesondere für Bleche im Unterbodenbereich von Kraftfahrzeugen einschließlich der Radkästen zu entwickeln, welche körperschalldämpfend wirkt sowie korrosionsschützend und abriebfest ist, und welche darüber hinaus gleichzeitig zu einer wesentlichen Verringerung der durch aufprallende Teilchen hervorgerufenen Geräusche führt. Wesentlich ist es darüber hinaus, daß die Beschichtung die angestrebten Eigenschaften über längere Zeiträume hinweg praktisch unverändert besitzt.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine zweischichtige Beschichtung vorgeschlagen, welche aus einer dem Substrat zugewandten inneren Schicht und einer Deckschicht besteht, wobei nach dem Gelieren und/oder Aushärten die innere Schicht im Vergleich zu der Deckschicht weicher ist und eine größere Schichtdicke aufweist; diese Beschichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß
    • a) die innere Schicht ein Polymer A und einen Weichmacher W₁ und
    • b) die Deckschicht ein Polymer B und einen Weichmacher W₂

    enthalten, wobei entweder die Polymeren A und B eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufweisen und das Polymer A mit dem Weichmacher W₂ und das Polymer B mit dem Weichmacher W₁ im wesentlichen unverträglich sind, oder beide Schichten im wesentlichen dieselbe Konzentration an einem Weichmacher (W₁ = W₂) enthalten, so daß in keinem Fall eine Beeinträchtigung einer Schicht durch Weichmacher aus der anderen Schicht stattfindet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die innere Schicht aufgeschäumt, wodurch sowohl deren Weichheit erhöht als auch deren Schichtdicke vergrößert wird. Im allgemeinen weist die innere Schicht eine 2- bis 20-mal größere Schichtdicke als die Deckschicht auf. Der E-Modul der inneren weicheren Schicht sollte im allgemeinen < 10⁸ dyn/cm² sein. Das Flächengewicht der Beschichtung insgesamt ist vorzugsweise geringer als dasjenige des Substrates.
  • Eine Beschichtung, welche die oben erwähnten Forderungen erfüllt, muß gleichzeitig sehr weich und möglichst dick sein, damit sie die aufprallenden Teilchen wirksam abzustoppen vermag. Ferner soll sie eine möglichst gute Wirksamkeit als körperschalldämpfende Entdröhnungsmasse zeigen. Für die praktische Anwendung ist es darüber hinaus aber auch wesentlich, daß die Beschichtung guten Korrosionsschutz bietet und vor allem hohe Abriebfestigkeit zeigt. Ganz besonders gilt dies im Bereich der Radkästen. Hohe Weichheit und gute Abriebfestigkeit sind einander widersprechende Anforderungen, welche jedoch von der erfindungsgemäßen zweischichtigen Beschichtung erfüllt werden. Die blechseitig angeordnete Schicht ist weicher und verhältnismäßig dick, so daß sie die gestellten akustischen Bedingungen erfüllt. Ihre Dicke liegt im allgemeinen im Bereich von 1 bis 5 mm. Die Deckschicht ist dünner und relativ zäh-elastisch, so daß sie die Abriebfestigkeit sicherstellt. Eine Dicke im Bereich von 0,25 bis 1 mm ist bevorzugt.
  • Für die Praxis ist es entscheidend, daß die Eigenschaften der beiden Schichten langzeitstabil sind, d.h. die Deckschicht muß dauerhaft zähelastisch und abriebfest, die weiche innere Schicht dauerhaft weich bleiben. Erfindungsgemäß wird dies dadurch sichergestellt, daß die Zusammensetzung der beiden Schichten so aufeinander abgestimmt ist, daß keine Migration von Weichmacher aus einer in die andere Schicht stattfindet bzw. der migrierende Weichmacher die physikalischen Eigenschaften der anderen Polymerschicht aufgrund seiner Unverträglichkeit nicht beeinträchtigt. Dies kann auf verschiedene Weise erreicht werden:
    • Wenn die Polymeren in der inneren weichen Schicht und in der harten Deckschicht eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufweisen, dann werden für die beiden Schichten Weichmacher ausgewählt, welche jeweils mit dem Polymeren der anderen Schicht nicht verträglich sind. Normalerweise ist ein höherer Weichmachergehalt für die innere Schicht erforderlich, um die gewünschte größere Weichheit zu erzielen, was aufgrund des Konzentrationsgefälles zu einer Wanderung des Weichmachers in die Deckschicht hinein führen kann. Wenn der Weichmacher der inneren Schicht mit dem Polymeren der Deckschicht unverträglich ist, wird eine Aufweichung der Deckschicht verhindert. Durch die Unverträglichkeit der Weichmacher mit dem Polymeren der jeweils anderen Schicht werden Beeinträchtigungen der mechanischen Eigenschaften der Schichten verhindert.
    • Eine weitere Lösung des Problems besteht darin, daß man bei Verwendung desselben Weichmachers für beide Schichten im wesentlichen dieselbe Weichmacherkonzentration anwendet und auf diese Weise eine Wanderung des Weichmachers unterbindet. Die erforderliche höhere Weichheit der inneren Schicht wird in diesem Fall durch eine Aufschäumung erreicht.
  • Durch diese Maßnahmen wird die geforderte Langzeitstabilität der mechanischen Eigenschaften der Beschichtung sichergestellt. In der oben erwähnten DE-PS 28 52 828 finden sich keinerlei Hinweise in dieser Richtung und die dort angegebenen Beispiele erfüllen die vorstehend genannten Bedingungen nicht: In Beispiel 1 findet für die innere Schicht Arylalkylsulfonat als Weichmacher Verwendung, welcher mit Polyvinylchlorid, dem Polymeren der Deckschicht, verträglich ist, so daß eine Aufweichung der Deckschicht durch Weichmacherwanderung eintritt. In Beispiel 2 findet für beide Schichten der identische Weichmacher in unterschiedlicher Konzentration Anwendung, was aufgrund des Konzentrationsgefälles ebenfalls zu einer Migration des Weichmachers führt.
  • Zur Herstellung der erfindungsgemäßen zweischichtigen Beschichtungen finden Plastisole Verwendung, wie sie seit geraumer Zeit als Unterbodenschutz, Schweißnahtversiegelung, Klebstoffe und dergleichen in den Automobilbau Eingang gefunden haben und wie dies auch aus der DE-PS 28 52 828 bereits grundsätzlich bekannt ist. Die Beschichtung kann besonders vorteilhaft dergestalt aufgebracht werden, daß die beiden Schichten in aufeinanderfolgenden Spritzvorgängen gebildet werden (Naß-auf-Naß-Auftrag), wobei die Gelierung der Schichten gleichzeitig und gemeinsam durch eine nachfolgende Wärmebehandlung erfolgt. Es ist jedoch auch möglich, die innere Schicht nach der Aufbringung durch Erwärmen vorzugelieren sowie gegebenen-falls aufzuschäumen und erst dann die Deckschicht aufzubringen. Zur Gelierung der Plastisole wird während 10 bis 60 Minuten auf etwa 100 bis 180°C erhitzt.
  • Die erforderliche unterschiedliche Weichheit der Schichten wird wie bereits ausgeführt entweder durch einen höheren Weichmachergehalt in der inneren Schicht und/oder durch eine Aufschäumung der inneren Schicht erreicht.
  • Als Polymere für die Plastisole eignen sich vor allem Pulver von Polyvinylchloridhomo- und/oder -copolymeren, z.B. mit Vinylacetat. Geeignet sind ferner Pulver von (Meth)acrylathomo- und/oder -copolymeren, wie sie in den DE-PS 24 54 235 und 25 29 732 beschrieben sind. Auch sogenannte Kern/Schale-Acrylpolymere gemäß DE-AS 27 22 752 lassen sich mit Vorteil verwenden.
  • Für Polyvinylchloridhomo- und -copolymere sind zahlreiche geeignete Weichmacher wie Phthalate, Phosphate, Adipate und Zitronensäureester bekannt. Besonders bevorzugt sind Dialkylphthalate wie z.B. Diocytlphthalat und Dinonylphthalat, weil sie mit (Meth)acrylathomo- und -copolymeren unverträglich sind. Für die letzteren sind als Weichmacher Dibenzylether, Dibenzyltoluol, Diphenylmethan sowie Diphenylether besonders geeignet, weil sie ihrerseits mit Vinylchloridhomo- und -copolymeren nicht verträglich sind. Dagegen sind z.B. Arylalkylsulfonate mit beiden Gruppen von Polymeren verträglich, so daß sie nur dann Anwendung finden können, wenn die Weichmacherkonzentration in beiden Schichten im wesentlichen identisch ist.
  • Geeignete Blähmittel, welche beim Gelieren der Plastisole aktiviert werden, sind dem Fachmann bekannt. Zu nennen sind beispielsweise Azodicarbonamid, Azoisobuttersäurenitril, Dinitrosodimethylterephthalamid und gegebenfalls auch Wasser.
  • Die mechanischen Eigenschaften der Schichten, insbesondere die Härte sowie auch die Abriebfestigkeit, lassen sich durch den Zusatz von anorganischen Füllstoffen in an sich bekannter Weise beeinflussen. Geeignete Füllstoffe sind beispielsweise Calciumcarbonat und -oxid, Bariumsulfat, Ruß, Graphit, Titandioxid, Talkum sowie organische oder anorganische Hohlkugeln.
  • Zur näheren Erläuterung der Erfindung sollen die nachfolgenden Beispiele dienen.
  • Beispiel 1
  • Das Plastiol zur Herstellung der inneren weicheren Schicht wies folgende Zusammensetzung auf:
    Figure imgb0001
  • Zur Erzeugung aufgeschäumter Schichten wurde gegebenenfalls 1% Azodicarbonamid zugestzt.
  • Für die Deckschicht fand ein Plastisol folgender Zusammensetzung Verwendung:
    Figure imgb0002
  • Die beiden Plastisole wurden naß auf naß auf ein Blech aufgespritzt und durch 30 Minuten langes Erhitzen auf 160°C eingebrannt. Es wurden zweischichtige Beschichtungen erhalten, welche nicht nur ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufwiesen, sondern auch ein sehr gutes Dämpfungsverhalten zeigten, und welche in der Lage sind, die Energie von aufprallenden Teilchen weitgehend zu absorbieren und eine ganz erhebliche Geräuschminderung zu bewirken, vergl. die in Beispiel 3 angegebenen Ergebnisse für die Versuche C, D, E und F.
  • Beispiel 2
  • Ein schäumbares Plastisol zur Herstellung der inneren weicheren Schicht wies folgende Zusammensetzung auf:
    Figure imgb0003
  • Für die Deckschicht wurde dasselbe Plastisol wie in Beispiel 1 verwendet.
  • Beispiel 3
  • Es wurden die nachfolgend angegebenen Beschichtungen im APAMAT® daraufhin untersucht, wie effektiv sich jeweils die Schallentstehung durch Steinschlag, Spritzwasser usw. vermindern läßt. Im APAMAT® können allerdings prinzipiell nur mehr oder weniger plane Proben untersucht werden. Die Radhausbleche sind jedoch keineswegs plan, so daß ihre Steifigkeit gegenüber einem planen Blech erheblich erhöht ist. Um diese Steifigkeitserhöhung annäherungsweise nachzubilden, wurden plane 1 mm dicke Stahlplatten (84 x 84 cm) verstrebt, wobei zur Lagefixierung der Streben jeweils 3 Nieten dienten. Die eigentliche Fixierung erfolgte mit TEROKAL® 4520-34 (Teroson GmbH), einem extrem haftfähigen und stark aushärtenden Einkomponentenkleber.
  • Jedes so verstrebte Blech wurde zunächst als solches und dann mit der Beschichtung vermessen, wobei folgende Anordnung für die Messung verwendet wurde:
    Figure imgb0004
  • Das in der Empfangskabine des APAMAT® ermittelte Terz-Schalldruck-Spektrum des unbehandelten Bleches wurde gespeichert und diente als Referenz. Die Referenzspektren aller verstrebten Leerbleche waren praktisch identisch. Die Terz-Spektren mit der jeweiligen Beschichtung wurden ebenfalls ermittelt und anschließend vom Referenzspektrum des Trägerbleches subtrahiert. Die so gebildeten Differenzspektren sind ein Maß für die Effektivität der jeweiligen Beschichtung. Sie sind in den Figuren 1 und 2 dargestellt.
  • Die wie vorstehend beschrieben verstrebten Stahlbleche (jeweils 84 x 84 cm; 6,7 kg Gewicht) wurden mit den nachfolgenden Beschichtungen versehen:
    • A TEROTEX® 3105-147 (Teroson GmbH) in einer Schichtdicke von ca. 1,2 mm (Beschichtungsgewicht ca. 1 kg). Es handelt sich um ein handelsübliches PVC-Plastisol für den Unterbodenschutz von Kraftfahrzeugen.
    • B vorgelagerte Platte aus Polypropylen/EPDM mit einer Dicke von 2 bis 3 mm (3,4 kg). Diese Variante entspricht einer Radhausauskleidung gemäß Stand der Technik.
    • C Es wurde eine zweischichtige Beschichtung gemäß Beispiel 1 aufgebracht. Die innere Schicht war geschäumt und wies eine Dicke von ca. 5,5 mm auf, die Dicke der äußeren Schicht lag bei ca. 1 mm. Das Gesamtbeschichtungsgewicht betrug 3 kg.
    • D Es wurde eine zweischichtige Beschichtung gemäß Beispiel 1 aufgebracht. Die innere Schicht war geschäumt und wies eine Schichtdicke von ca. 4 mm auf, die Schichtdicke der Deckschicht betrug ca. 0,5 mm. Das Gesamtbeschichtungsgewicht lag bei 2,4 kg.
    • E Es wurde eine zweischichtige Beschichtung gemäß Beispiel 1 aufgebracht, wobei die innere Schicht geschäumt war und eine Schichtdicke von ca. 7 mm aufwies. Die Dicke der Deckschicht betrug ca. 1 mm, das Gesamtbeschichtungsgewicht lag bei 3,3 kg.
    • F Es wurde eine Beschichtung gemäß Beispiel 1 aufgebracht, wobei die innere Schicht nicht aufgeschäumt war und eine Schichtdicke von ca. 3 mm aufwies. Die Schichtdicke der Deckschicht lag bei etwa 1 mm. Das Gesamtbeschichtungsgewicht betrug 3,7 kg.
  • Die Ergebnisse der APAMAT®-Messungen mit Kugelanregung sind in den Diagrammen 1 und 2 dargestellt. Die akustische Wirksamkeit der Beläge hängt von deren Weichheit und Dicke ab. Weiche und dicke Beläge reduzieren die Körperschallanregung des Bleches oberhalb einer bestimmten Grenzfrequenz drastisch. Diese Grenzfrequenz verschiebt sich mit weicher bzw. dicker werdendem Belag zu tieferen Frequenzen. Die harten Deckschichten, welche zur Sicherstellung der ausreichenden Abriebfestigkeit erforderlich sind, mindern etwas die Wirksamkeit des darunterliegenden weichen Belages. Die Deckschichten sollten daher nicht dicker als unbedingt notwendig sein.
  • Im einzelnen zeigen die Meßergebnisse folgendes:
    • Die einschichtige Beschichtung aus abriebfestem PVC-Plastisol ist allen anderen Varianten deutlich unterlegen (A).
    • Die Polypropylenplatte (B) ist vor allem bei höheren Frequenzen den erfindungsgemäßen Beschichtungen deutlich unterlegen.
    • Die erfindungsgemäßen Beschichtungen C und D zeigen insbesondere bei etwas höheren Frequenzen ein ausgezeichnetes Verhalten.
    • Der Vergleich der Beschichtungen E und F zeigt die gute Wirksamkeit einer Beschichtung, bei der die innere Schicht nicht aufgeschäumt ist; durch Aufschäumung wird jedoch die Wirksamkeit noch weiter verbessert.
    Beispiel 4
  • Die nachfolgende Tabelle illustriert das Langzeitverhalten einer erfindungsgemäßen Beschichtung im Vergleich zu einer Beschichtung ähnlich dem Beispiel 1 der DE-PS 28 52 828. Abweichend von dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 enthielt bei dem Vergleichsversuch das Plastisol für die innere Schicht statt Dibenzyltoluol ein Gemisch aus Arylalkylsulfonat und Dibenzyltoluol im Verhältnis 1:1 als Weichmacher. Das Arylalkylsulfonat ist sowohl mit dem Methacrylatterpolymer als auch mit dem PVC verträglich.
  • In der nachfolgenden Tabelle sind die Werte für die Zugfestigkeit der beiden Beschichtungen nach längerer Lagerzeit bis zu 8 Wochen aufgeführt. Bei der erfindungsgemäßen Beschichtung gemäß Beispiel 1 zeigt sich, daß die Zugfestigkeit im Laufe der Lagerung langsam zunimmt; es ist dies das typische Verhalten von normalen PVC-Plastisolen bei der Alterung. Bei dem Vergleichsversuch zeigt sich demgegenüber eine Abnahme der Zugfestigkeitswerte aufgrund einer Wanderung des Alkylarylsulfonats aus der Methacrylatschicht in die PVC-Schicht, wodurch letzere weicher wird. Die Zugfestigkeit der 2-Schichtsysteme wird im wesentlichen durch die zähelastische PVC-Plastisolschicht bestimmt, so daß deren Veränderung für die beobachtete Verschlechterung verantwortlich ist.
    Figure imgb0005

Claims (12)

  1. Zweischichtige, körperschalldämpfende sowie vor Korrosion schützende, abriebfeste Beschichtung für steife Substrate, insbesondere für Bleche im Unterbodenbereich von Kraftfahrzeugen, zur Reduktion von durch aufprallende Teilchen hervorgerufenen Geräuschen, bestehend aus einer dem Substrat zugewandten inneren Schicht und einer Deckschicht, wobei nach dem Gelieren und/oder Aushärten die innere Schicht im Vergleich zu der Deckschicht weicher ist und eine größere Schichtdicke aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
    a) die innere Schicht ein Polymer A und einen Weichmacher W₁ und
    b) die Deckschicht ein Polymer B und einen Weichmacher W₂ enthalten,
    wobei entweder die Polymeren A und B eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufweisen und das Polymer A mit dem Weichmacher W₂ und das Polymer B mit dem Weichmacher W₁ im wesentlichen unverträglich sind, oder beide Schichten im wesentlichen dieselbe Konzentration an einem Weichmacher (W₁ = W₂) enthalten, so daß in keinem Fall eine Beeinträchtigung einer Schicht durch Weichmacher aus der anderen Schicht stattfindet.
  2. Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht aufgeschäumt ist.
  3. Beschichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht eine 2- bis 20-mal größere Schichtdicke als die Deckschicht aufweist.
  4. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht einen E-Modul < 10⁸ dyn/cm² aufweist.
  5. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengewicht der Beschichtung insgesamt geringer als dasjenige des Substrates ist.
  6. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer A ein (Meth)acrylathomo- oder -copolymer ist.
  7. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer B ein Vinylchloridhomo- oder -copolymer ist.
  8. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher W₁ Dibenzyltoluol oder ein Diphenylether ist.
  9. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher W₂ ein Dialkylphthalat ist.
  10. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide Schichten ferner Füllstoffe enthalten.
  11. Verfahren zur Aufbringung einer Beschichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, bei welchem man zwei Plastisole unterschiedlicher Zusammensetzung nacheinander auf das Substrat aufbringt und die Schichten entweder gleichzeitig oder nacheinander durch Erhitzen auf höhere Temperatur geliert und gegebenfalls aufschäumt, dadurch gekennzeichnet, daß man zwei Plastisole verwendet, welche
    a) für die innere Schicht ein Polymer A und einen Weichmacher W₁ und
    b) für die Deckschicht ein Polymer B und einen Weichmacher W₂ enthalten,
    wobei entweder die Polymeren A und B eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufweisen und das Polymer A mit dem Weichmacher W₂ und das Polymer B mit dem Weichmacher W₁ im wesentlichen unverträglich sind, oder beide Schichten im wesentlichen dieselbe Konzentration an einem Weichmacher (W₁ = W₂) enthalten, so daß in keinem Fall eine Beeinträchtigung einer Schicht durch Weichmacher aus der anderen Schicht stattfindet.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man für die innere Schicht ein Plastisol verwendet, welches ein zur Aufschäumung geeignetes Blähmittel enthält.
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