EP1954532A1 - Schallisolationsteil und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Schallisolationsteil und verfahren zu dessen herstellung

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EP1954532A1
EP1954532A1 EP06819759A EP06819759A EP1954532A1 EP 1954532 A1 EP1954532 A1 EP 1954532A1 EP 06819759 A EP06819759 A EP 06819759A EP 06819759 A EP06819759 A EP 06819759A EP 1954532 A1 EP1954532 A1 EP 1954532A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
sound
skin
spray
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06819759A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Soltau
Michael Hansen
Paul SCHÖNZART
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carcoustics Techconsult GmbH
Original Assignee
Carcoustics Techconsult GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carcoustics Techconsult GmbH filed Critical Carcoustics Techconsult GmbH
Publication of EP1954532A1 publication Critical patent/EP1954532A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R13/00—Elements for body-finishing, identifying, or decorating; Arrangements or adaptations for advertising purposes
    • B60R13/08—Insulating elements, e.g. for sound insulation
    • B60R13/0815—Acoustic or thermal insulation of passenger compartments
    • B60R13/083—Acoustic or thermal insulation of passenger compartments for fire walls or floors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R13/00—Elements for body-finishing, identifying, or decorating; Arrangements or adaptations for advertising purposes
    • B60R13/08—Insulating elements, e.g. for sound insulation

Definitions

  • the invention relates to a soundproofing part, in particular for motor vehicles, having at least one sound-absorbing layer and at least one heavy-duty layer directly connected thereto in substance, and to a method for the production thereof.
  • Such sound insulation parts are known and are used for example as a front wall paneling in the passenger compartment of motor vehicles. They represent an acoustic spring-mass system, wherein the sound-absorbing layer acts as an elastic spring and the heavy layer forms the mass.
  • the sound-absorbing layer is usually made of a soft foam or non-woven fabric, while the heavy layer is often made of filler-containing elastomer.
  • the heavy layer is for this purpose, for example, produced by injection molding or injection compression molding, is substantially airtight and usually has a smooth surface.
  • the connection of the heavy layer with the sound-absorbing layer is carried out in particular as a cohesive connection by the foam layer is foam-backed with a foam material serving as echallabsorb Schl layer.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a sound insulation part of the type mentioned, which offers the same or preferably even reduced manufacturing costs an improved acoustic, especially sound-absorbing efficiency.
  • the weight of such a sound-insulating part is to be reduced with improved acoustic efficiency over the weight of conventional sound-insulating parts of this type. This object is achieved by a sound insulation part with the features of claim 1.
  • the soundproofing part according to the invention is characterized in that the heavy layer consists of a microporous sprayed skin which has at least one air-permeable partial surface region and at least one air-impermeable partial surface region.
  • the sound insulation part according to the invention is particularly suitable for interior lining of body surfaces.
  • a heavy layer with a specific local layer thickness distribution can be realized.
  • the layer thicknesses of the spray skin are, for example, 0.3 to 6 mm, and are in particular in the range of 0.4 and 5 mm.
  • one or more air-impermeable sub-area regions can be generated on the heavy layer specifically, which sound-absorbing effect, as well as specifically one or more air-permeable sub-area areas, which act sound-absorbing.
  • a heavy layer with a specific local porosity distribution can result.
  • the sprayed skin of the sound-insulating part according to the invention is preferably produced by means of a robot.
  • the spray material (heavy layer material) can be sprayed directly onto the sound-absorbing layer.
  • the heavy layer material in an open Cavity of a mold is sprayed, and then that the generated spray is foamed back to produce the sound-absorbing layer.
  • the foam back can also be done with the cavity open.
  • the cavity is closed after production of the spray skin and the sprayed skin is backfoamed in the closed mold.
  • the backing in the closed mold allows faster processing times.
  • the spraying technique offers very flexible acoustic design possibilities of the heavy layer with regard to their layer thickness distribution as well as with regard to the partial formation of airtight and air-permeable surface areas. It can be produced using only a single mold having a suitable open cavity very differently shaped heavy layers. The tool costs for the production of a sound-insulating part according to the invention are thus comparatively small.
  • the heavy layer of the sound insulation part according to the invention consists of a microporous spray skin, which has at least one air-permeable surface portion and thereby taken, at least in its air-permeable surface portion, a sound-absorbing effect.
  • the air-impermeable partial surface area of the spray through special Design of the spray process so that it is on the one hand dense, but on the other hand also has an open-pore, microporous surface structure, which has a not insignificant sound-absorbing effect.
  • the present invention provides for a spatially different adjustment of the flow resistance of the heavy layer or of the sound insulation part as a function of the specific target specifications.
  • the arrangement of the heavy layer can also be limited specifically to a specific area of the sound-absorbing layer. Furthermore, it is within the scope of the present invention to provide the sound-absorbing layer not over the entire surface, but only partially with island-like separated heavy-layer faces in order to minimize the weight of the sound-insulating part.
  • the sound-absorbing layer is preferably formed from polyurethane foam, integral foam, lightweight foam, cardboard, glass fibers, mineral wool and / or a non-woven.
  • An advantageous embodiment of the sound insulation part according to the invention provides that the or each air-permeable part of surface regions of the heavy layer are formed so that they have a length-related Ströitiungswiderstand in the range from 4 to 35 kNs / m 4 have. Investigations have shown that in This area can achieve a high degree of sound absorption.
  • a further advantageous embodiment of the sound insulation part according to the invention consists in that the sprayed skin is formed in a multi-layered manner, wherein a first spray skin layer, which is directly connected to the sound-absorbing layer, has a greater length-related flow resistance than a second spray skin layer, which is applied directly to the first spray skin layer. Studies have shown that the sound absorption coefficient can be further improved by this design.
  • Fig. 1 is a plan view of a front wall panel for a motor vehicle
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of an impedance-optimized sound insulation part according to the invention
  • FIG. 3 shows a side view of a system for producing a sound insulation part according to the invention
  • Fig. 4 shows a sectional view of a section of a sound insulation part according to the invention
  • Fig. 5 is a sectional view of a portion of a sound insulation member according to the invention in a further variant.
  • Fig. 1 shows a sound insulation part 1 in the form of a front wall paneling for a motor vehicle.
  • the end wall cladding 1 has a sound-absorbing layer, which is provided with a heavy layer 2.
  • the end wall paneling has a plurality of apertures 3.1, 3.2, which the arrangement or passage of vehicle units such. Air conditioning parts, electrical wiring, a pedals, etc. serve. On the end wall paneling a plurality of stiffening ribs 4 and integrally molded support members 5 are formed for attachment of lines or the like.
  • the heavy layer 2 is connected directly cohesively with the sound-absorbing layer.
  • the heavy layer consists of a microporous spray skin which has at least one air-permeable partial surface area and at least one air-impermeable partial area area.
  • the spray skin has locally different layer thicknesses and / or locally different basis weights.
  • the sound-insulating part 1 according to the invention has an impedance-optimized spray skin which has a substantially sound-damping effect in one or more selected surface regions and substantially sound-damping (sound-absorbing) in one or more other surface regions.
  • FIG. 2 of FIG. 1 corresponding end wall panel 1 is shown schematically.
  • the front wall The lining according to FIG. 2 is a semi-finished product and does not yet have the apertures (3.1, 3.2) shown in FIG. 1, which can be produced, for example, by punching in a later working step.
  • the heavy layer 2 ⁇ spray skin ⁇ has several different partial surface areas 2.1, 2.2, 2.3, which are marked in Fig. 2 by different Schraffüren.
  • the different partial surface areas 2.1, 2.2, 2.3 of the spray skin differ in particular with respect to their layer thickness.
  • the diagonally increasing hatched areas 2.1 e.g. have a layer thickness in the range of 0.5 to 1.5 mm
  • a surface area 2.2 of the spray skin which is here cross-hatched to indicate diagonal descending
  • the reticulated area 2.3 of the sprayed skin for example, has a layer thickness in the range from 1 to 2.5 mm.
  • the layer thickness of the spray is 0 to 1 mm; i.e. in this area (2.4 ⁇ there is no heavy layer under certain circumstances.
  • the layer thickness distribution is vehicle-specific and selected as a function of the local sound level and / or sound frequency distribution for the most frequent operating state of the respective motor vehicle.
  • FIGS. 3 to 5 The structure and manufacture of a sound-insulating part 1 according to the invention is further illustrated in FIGS. 3 to 5.
  • the heavy-layer material is introduced by means of a multi-axis robot 6 into an open cavity of a molding tool 9. sprayed.
  • the axes of movement of the robot 6 are characterized in particular by the double arrows A, B and C.
  • the arm 7 of the robot 6 is provided with at least one spray nozzle 8.
  • spraying material hereinavy layer material
  • spraying material preferably polyurethane, thermoplastics and / or elastomers are used.
  • the spray material is transported by compressed air from the spray nozzle 8 into the cavity of the molding tool 9 or onto the shell-absorbing layer.
  • the application of the spray material is similar to the operation of an ink jet printer.
  • the application of the heavy layer (spray skin) 2 can be done in particular by electrostatic spraying. This may be a purely electrostatic or electrostatically assisted spray process. In the former, fine-grained heavy-layer material is atomized solely by electrostatic forces and transported along the field lines to the sound-absorbing layer. In the second case, the atomization is conventional with a compressed air spray nozzle 8 and a subsequent electrical charge.
  • a three-dimensionally formed, sound-absorbing layer (not shown in FIG. 3) is inserted, which is produced as a molded part in an upstream working step.
  • the sound-absorbing layer 10 (see Figures 4 and 5) consists for example of polyurethane foam and can be produced in a scouring tool. However, it is also possible to use an open-pored, thermoplastic foam for the sound-absorbing layer 10, which is permanently brought into the desired shape by hot forming.
  • the three-dimensionally formed, sound-absorbing layer 10 can also be formed from non-woven material, in particular a needle-punched nonwoven, glass fibers, mineral wool and / or cardboard.
  • the heavy-layer material is targeted at ambient pressure and metered directly - ie without intermediate film (barrier layer) or the like - sprayed onto the sound-absorbing layer 10.
  • a microporous, impedance-optimized spray skin 2 is produced, which is characterized by at least one air-permeable partial surface region and at least one air-impermeable partial surface region.
  • the heavy-layer material can also be sprayed at ambient pressure into an empty cavity of a molding tool 9.
  • the sound-absorbing layer is then subsequently produced by foam-back of the sprayed skin 2.
  • the sound-absorbing layer 10 consists of polyurethane foam or lightweight foam.
  • the spray skin (heavy layer) 2 directly connected thereto is arranged on the side of the sound insulation part 1 'facing the passenger compartment in the solid state has one or more air-permeable surface portions 2.5, which have a length-related flow resistance in the range of 4 to 35 kNs / m 4 , preferably 8 to 30 kNs / m 4 .
  • the microporous, air-permeable surface portions 2.5 have in this embodiment, a smaller layer thickness than adjacent thereto impermeable executed partial surface areas 2.6.
  • the porous surface structure 2:51 may also be referred to as "Sprenkelhaut ⁇ or" orange peel ".
  • an opening 3.1, 3.2 In the edge region of an opening 3.1, 3.2 (see Fig. 1) preferably no spray skin is applied, so that the sound-absorbing layer is exposed there, whereby the sound absorption at perforations 3.1, 3.2, for example in the area of the pedals or an air-conditioning unit, can be optimized.
  • the sound-absorbing layer 10 ' consists of a needle-punched nonwoven fabric.
  • the spray skin (heavy layer) 2 which in turn is directly connected to the sound-absorbing layer 10 ', has a multilayer structure in this exemplary embodiment.
  • the sprayed skin 2 is locally different in terms of their layer thickness, air permeability or air impermeability and their basis weight.
  • a relatively thin, airborne permeable spray skin is provided which has a thickness of about 1 to 1.5 mm and a length-related flow resistance in the range of 10 to 20 kNs / m 4 .
  • an air-impermeable spray skin 2.6 is applied, which is about 5 to 6 mm thick.
  • a first microporous spray skin layer 2.7 and subsequently a second microporous spray skin layer 2.8 are applied.
  • the two layers 2.7, 2.8 have different porosities.
  • the first spray skin layer 2.7 which is directly connected to the sound-absorbing layer 10 ', has a greater length-related flow resistance than the second spray skin layer 2.8.
  • the inventive sound-insulating part (1, 1 ', 1' ') for example, also have surface areas without spray skin.
  • the sound insulation part (1, 1 ', 1' ') according to the invention can be designed not only as a front wall cladding, but in particular as a floor covering (carpet substructure) for the passenger compartment or boot lining.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Interior And Exterior Ornaments, Soundproofing, And Insulation (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schallisolationsteil (1), insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einer schallabsorbierenden Schicht (10) und mindestens einer damit unmittelbar stoffschlüssig verbundenen Schwerschicht (2), sowie Verfahren zu dessen Herstellung. Um ein solches Schallisolationsteil (1) kostengünstiger herzustellen und dessen schallabsorbierende Wirksamkeit zu verbessern, wird vorgeschlagen, die Schwerschicht (2) als mikroporöse Sprühhaut auszubilden, und zwar so, dass sie mindestens einen luftdurchlässigen Teilflächenbereich (2.5) und mindestens einen luftundurchlässigen Teilflächenbereich (2.6) aufweist.

Description

24. November 2006
Schallisolationsteil und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Schallisolationsteil, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einer schallabsorbierenden Schicht und mindestens einer damit unmittelbar Stoffschlüssig verbundenen Schwerschicht, und Verfahren zu dessen Herstellung.
Derartige Schallisolationsteile sind bekannt und werden beispielsweise als Stirnwandverkleidung im Fahrgastraum von Kraftfahrzeugen verwendet. Sie stellen ein akustisches Feder-Masse-Syεtem dar, wobei die schallabsorbierende Schicht als elastische Feder wirkt und die Schwerschicht die Masse bildet. Die schallabsorbierende Schicht besteht dabei üblicherweise aus einem Weichschaumstoff oder Vliesstoff, während die Schwerschicht häufig aus Füllstoff enthaltendem Elastomer hergestellt wird. Die Schwerεchicht wird hierzu beispielsweise im Spritzguß- oder Spritzprägeverfahren hergestellt, ist im wesentlichen luftdicht und weist üblicherweise eine glatte Oberfläche auf. Die Verbindung der Schwerschicht mit der schallabsorbierenden Schicht wird insbesondere als Stoffschlüssige Verbindung ausgeführt, indem die Schwerschicht mit einem als εchallabsorbierende Schicht dienenden Schaumstoffmaterial hinterschäumt wird.
Die Herstellung derartiger Schallisolationsteile ist mit relativ hohen Kosten verbunden. Die Investitionskosten für die Spritzguß™ oder Spritzprägewerkzeuge zur Herstellung der Schwerschicht fallen dabei besonders ins Gewicht. Dies gilt insbesondere dann, wenn zum Beispiel mehrere Varianten einer Stirnwandverkleidung hergestellt werden sollen, die zwar für den gleichen Karosserietyp, jedoch für verschiedene Motortypen und damit für verschiedene Schallintensitäts- bzw. Schallfrequenzverteilungen bestimmt sind. Wenn für jeden Motortyp eine möglichst gute Schallisolation (d.h. Schallabsorption und Schalldämmung) zum Fahrgastraum hin gewünscht wird, ist es bei den bekannten Stirnwandverkleidungen in der Regel erforderlich, verschiedene Formwerkzeuge oder Formwerkzeuge mit variabler Werkzeugkavität zu verwenden. Dies führt letztlich zu entsprechend hohen Herstellungskosten.
Des weiteren stellt auch das relativ hohe Gewicht bekannter Schallisolationsteile der vorstehend genannten Art ein Problem dar. Denn mit zunehmendem Fahrzeuggewicht nimmt in der Regel der Kraftstoffverbrauch des betreffenden Kraftfahrzeuges zu.
Ferner ist die schallabsorbierende Wirkung von Schall- iεolationsteilen der vorstehend genannten Art mitunter nicht zufriedenstellend.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schallisolationsteil der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei gleichen oder vorzugsweise sogar verringerten Herstellungskosten eine verbesserte akustische, insbesondere schallabsorbierende Wirksamkeit bietet. Darüber hinaus soll das Gewicht eines solchen Schallisolationsteils bei verbesserter akustischer Wirksamkeit gegenüber dem Gewicht herkömmlicher Schallisolationsteile dieser Art verringert werden. Diese Aufgabe wird durch ein Schallisolationsteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Schallisolationsteil ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schwerschicht aus einer mikroporösen Sprühhaut besteht, die mindestens einen luftdurchlässigen Teilflächenbereich und mindestens einen luftundurchlässigen Teilflächenbereich aufweist.
Das erfindungsgemäße Schallisolationsteil eignet sich besonders zur Innenverkleidung von Karosserieflächen.
Durch Aufsprühen eines geeigneten Sprühmaterials, z.B. von Polyurethan, eines Thermoplasten und/oder Elastomeren, lässt sich eine Schwerschicht mit einer spezifischen örtlichen Schichtdickenverteilung realisieren. Die Schichtdicken der Sprühhaut betragen beispielsweise 0,3 bis 6 mm, und liegen insbesondere im Bereich von 0,4 und 5 mm.
Dabei können an der Schwerschicht gezielt ein oder mehrere luftundurchlässige Teilflächenbereiche erzeugt werden, die schalldämmend wirken, sowie gezielt ein oder mehrere luftdurchlässige Teilflächenbereiche, die schallabsorbierend wirken. Es kann sich also insbesondere eine Schwerschicht mit einer spezifischen örtlichen Porositätsverteilung ergeben. Die Sprühhaut des erfindungsgemäßen Schallisolationsteils wird vorzugsweise mittels eines Roboters erzeugt. Das Sprühmaterial (Schwerschichtmaterial) kann dabei unmittelbar auf die schallabsorbierende Schicht aufgesprüht werden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist jedoch auch vorgesehen, dass das Schwerschichtmaterial in eine offene Kavität eines Formwerkzeuges eingesprüht wird, und dass anschließend zur Erzeugung der schallabsorbierenden Schicht die erzeugte Sprühhaut hinterschäumt wird. Das Hinterschäumen kann dabei ebenfalls bei geöffneter Kavität erfolgen. Vorzugsweise wird die Kavität jedoch nach Herstellung der Sprühhaut geschlossen und die Spühhaut im geschlossenen Werkzeug hinterschäumt. Das Hinterschaumen im geschlossenen Werkzeug ermöglicht schnellere Prozeßzeiten.
Die Sprühtechnik bietet sehr flexible akustische Gestaltungsmöglichkeiten der Schwerschicht hinsichtlich deren Schichtdickenverteilung sowie hinsichtlich der partiellen Ausbildung von luftdichten und luftdurchlässigen Flächenbereichen. Es können unter Verwendung von nur einem einzigen eine geeignete offene Kavität aufweisenden Formwerkzeug sehr unterschiedlich gestaltete Schwerschichten erzeugt werden. Die Werkzeugkosten für die Herstellung eines erflndungsgemäßen Schallisolations- teils sind somit vergleichsweise gering.
Herkömmliche, im Spritzguß- oder Spritzprägeverfahren hergestellte Schwerschichten sind im wesentlichen luftdicht. Ihre Oberfläche ist im wesentlichen glatt, sodass sie praktisch keine schallabsorbierende Wirkung besitzen. Die Schwerschicht des erfindungsgemäßen Schallisolationsteils besteht dagegen aus einer mikroporösen Sprühhaut, die mindestens einen luftdurchlässigen Teilflächenbereich aufweist und dadurch für sich genommen, zumindest in ihrem luftdurchlässigen Teilflächenbereich, eine schallabsorbierende Wirkung besitzt. Es liegt allerdings auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, den luftundurchlässigen Teilflächenbereich der Sprühhaut durch spezielle Ausführung des Sprühprozesses so zu gestalten, dass er einerseits dicht ist, andererseits aber auch eine offenporige, mikroporöse Oberflächenstruktur aufweist, die eine nicht zu vernachlässigende schallabsorbierende Wirkung besitzt. Die vorliegende Erfindung sieht insbesondere eine örtlich unterschiedliche Einstellung des Strömungswiderstandes der Schwerschicht bzw. des Schallisolationsteils in Abhängigkeit der spezifischen Zielvorgaben vor.
Aufgrund der mikroporösen Struktur der Sprühhaut (Schwerschicht) ergibt sich für das erfindungsgemäSe Schallisolationsteil ein reduziertes Flächengewicht. Die Anordnung der Schwerschicht kann dabei auch gezielt auf einen bestimmten Flächenbereich der schallabsorbierenden Schicht begrenzt sein. Ferner liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die schallabsorbierende Schicht nicht ganzflächig, sondern nur partiell mit inselartig voneinander getrennten Schwerschichtteilflächen zu versehen, um das Gewicht des Schallisolationsteiles zu minimieren.
Die schallabsorbierende Schicht ist vorzugsweise aus Polyurethanschaumstoff, Integralschaumstoff, Leichtschaumstoff, Pappe, Glasfasern, Mineralwolle und/oder einem Vlies gebildet.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schallisolationsteils sieht vor, dass der oder die luftdurchlässigen Teilflächenbereiche der Schwerschicht so ausgebildet sind, dass sie einen längenbezogenen Ströitiungswiderstand im Bereich von 4 bis 35 kNs/m4 aufweisen. Untersuchungen haben gezeigt, dass sich in diesem Bereich ein hoher Schallabsorptionsgrad erzielen lässt .
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schallisolationsteils besteht darin, dass die Sprühhaut mehrschichtig ausgebildet ist, wobei eine erste SprühhautsChicht, die unmittelbar mit der schallabsorbierenden Schicht verbunden ist, einen größeren längenbezogenen Strömungswiderstand aufweist als eine zweite Sprühhautschicht, die unmittelbar auf die erste Sprühhautschicht aufgetragen ist. Untersuchungen haben gezeigt, dass sich der Schallabsorptionsgrad durch diese Ausgestaltung weiter verbessern lässt.
Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer mehrere Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht einer Stirnwandverkleidung für ein Kraftfahrzeug;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht eines erfindungsgemäßen impedanzoptimierten Schallisolationsteils;
Fig. 3 eine Seitenansicht einer Anlage zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schallisolationsteils;
Fig. 4 eine Schnittansicht eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Schallisolationsteils; und Fig. 5 eine Schnittansicht eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Schallisolationsteils in einer weiteren Variante.
Die Fig. 1 zeigt ein Schallisolationsteil 1 in Form einer Stirnwandverkleidung für ein Kraftfahrzeug. Die Stirnwandverkleidung 1 weist eine schallabsorbierende Schicht auf, die mit einer Schwerschicht 2 versehen ist.
Die Stirnwandverkleidung weist mehrere Durchbrechungen 3.1, 3.2 auf, die der Anordnung bzw. Hindurchführung von Fahrzeugaggregaten wie z.B. Klimaanlagenteilen, elektrischen Leitungen, einer Pedalerie, usw. dienen. An der Stirnwandverkleidung sind mehrere Versteifungsrippen 4 sowie einstückig angeformte Halterungselemente 5 zur Befestigung von Leitungen oder dergleichen ausgebildet.
Die Schwerschicht 2 ist unmittelbar stoffschlüssig mit der schallabsorbierenden Schicht verbunden. Erfindungsgemäß besteht die Schwerschicht aus einer mikroporösen Sprühhaut, die mindestens einen luftdurchlässigen Teilflächenbereich und mindestens einen luftundurchlässigen Teilflächenbereich aufweist. Die Sprühhaut weist dabei örtlich unterschiedliche Schichtdicken und/oder örtlich unterschiedliche Flächengewichte auf. Anders ausgedrückt, das erfindungsgemäße Schallisolationsteil 1 besitzt eine impedanzoptimierte Sprühhaut, die in einem oder mehreren ausgewählten Flächenbereichen im wesentlichen schalldämmend und in einem oder mehreren anderen Flächenbereichen im wesentlichen schalldämpfend (schallabsorbierend) wirkt.
In Fig. 2 ist eine der Fig. 1 entsprechende Stirnwandverkleidung 1 schematisch dargestellt. Die Stirnwand- Verkleidung gemäß Fig. 2 ist ein Halbzeug und weist noch nicht die in Fig. 1 gezeigten Durchbrechungen (3.1, 3.2) auf, welche z.B. durch Ausstanzen in einem späteren Arbeitsschritt hergestellt werden können.
Die Schwerschicht 2 {Sprühhaut} weist mehrere verschiedene Teilflächenbereiche 2.1, 2.2, 2.3 auf, die in Fig. 2 durch unterschiedliche Schraffüren markiert sind. Die verschiedenen Teilflächenbereiche 2.1, 2.2, 2.3 der Sprühhaut unterscheiden sich insbesondere bezüglich ihrer Schichtdicke. So können die diagonal ansteigend schraffierten Flächenbereiche 2.1 z.B. eine Schichtdicke im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm aufweisen, während ein Flächenbereich 2.2 der Sprühhaut, der hier zur Kennzeichnung diagonal absteigend schraffiert ist, z.B. eine Schichtdicke im Bereich von 3 bis 6 mm, insbesondere 3 bis 5 mm aufweist. Demgegenüber besitzt der netzartig schraffierte Flächenbereich 2.3 der Sprühhaut beispielsweise eine Schichtdicke im Bereich von 1 bis 2,5 mm. In dem nicht schraffierten Flächenbereich 2.4 beträgt die Schichtdicke der Sprühhaut 0 bis 1 mm; d.h. in diesem Flächenbereich (2.4} ist unter bestimmten Umständen keine Schwerschicht vorhanden.
Die Schichtdickenverteilung ist fahrzeugspezifisch und in Abhängigkeit der örtlichen Schallpegel- und/oder Schallfrequenzverteilung für den häufigsten Betriebszustand des jeweiligen Kraftfahrzeuges gewählt.
Die Struktur und die Herstellung eines erfindungsgemäßen Schallisolationsteils 1 ist in den Figuren 3 bis 5 weiter veranschaulicht. Wie in Fig. 3 dargestellt, wird das Schwerschichtmaterial mittels eines Mehrachsenroboters 6 in eine offene Kavität eines Formwerkzeuges 9 einge- sprüht. Die Bewegungsachsen des Roboters 6 sind insbesondere durch die Doppelpfeile A, B und C gekennzeichnet. Der Arm 7 des Roboters 6 ist mit mindestens einer Sprühdüse 8 versehen. Als Sprühmaterial (Schwerschichtmaterial) kommen vorzugsweise Polyurethan, Thermoplaste und/oder Elastomere zum Einsatz. Beim Sprühen wird das Sprühmaterial mit Druckluft von der Sprühdüse 8 in die Kavität des Formwerkzeuges 9 bzw. auf die schal1- absorbierende Schicht transportiert. Der Auftrag der Sprühmaterials erfolgt ähnlich der Arbeitsweise eines Tintenstrahldruckers .
Der Auftrag der Schwerschicht (Sprühhaut) 2 kann insbesondere auch durch elektrostatisches Sprühen erfolgen. Dabei kann es sich um ein rein elektrostatisches oder um ein nur elektrostatisch unterstütztes Sprühverfahren handeln. Beim Ersteren wird feinkörmiges Schwerschicht- material allein durch elektrostatische Kräfte zerstäubt und entlang der Feldlinien zur schallabsorbierenden Schicht transportiert. Im zweiten Fall erfolgt der Zerstäubung konventionell mit einer Druckluftsprühdüse 8 und einer anschließenden elektrischen Aufladung.
Beim rein elektrostatischen Sprühverfahren wird mittels einer sogenannten Sprühglocke gearbeitet. Die Zerstäubung des Schwerschichtmaterials erfolgt an der rotierenden unter Hochspannung stehenden scharfkantigen Glockenkante.
In der Kavität des Werkzeuges 9 ist eine dreidimensional geformte, schallabsorbierende Schicht (in Fig. 3 nicht gezeigt) eingelegt, die als Formteil in einem vorgeschalteten Arbeitsschritt hergestellt wird. Die schallabsorbierende Schicht 10 (vgl. Figuren 4 und 5) besteht beispielsweise aus Polyurethanschaumstoff und kann in einem Schäurαwerkzeug hergestellt werden. Es ist aber auch möglich, für die schallabsorbierende Schicht 10 einen offenporigen, thermoplastischen Schaumstoff zu verwenden, der durch Warm-Umformen dauerhaft in die gewünschte Form gebracht wird.
Die dreidimensional geformte, schallabsorbierende Schicht 10 kann aber auch aus Vliesstoff, insbesondere einem Nadelvlies, Glasfasern, Mineralwolle und/oder Pappe gebildet sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Schwerschichtmaterial bei Umgebungsdruck gezielt und dosiert unmittelbar - also ohne Zwischenfolie (Sperrschicht) oder dergleichen - auf die schallabsorbierende Schicht 10 aufgesprüht. Es wird so eine mikroporöse, impedanzoptimierte Sprühhaut 2 erzeugt, die durch mindestens einen luftdurchlässigen Teilflächenbereich und mindestens einen luftundurchlässigen Teilflächenbereich gekennzeichnet ist.
Alternativ kann das Schwerschichtmaterial aber auch bei Umgebungsdruck in eine leere Kavitat eines Formwerkzeuges 9 eingesprüht werden. Die schallabsorbierende Schicht wird dann nachfolgend durch Hinterschäumen der Sprühhaut 2 hergestellt.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Schallisolationsteil 1' besteht die schallabsorbierende Schicht 10 aus Polyurethan- oder Leichtschaumstoff. Die unmittelbar damit verbundene Sprühhaut (Schwerschicht} 2 ist auf der dem Fahrgastraum zugewandten Seite des Schalliεolations- teils 1' angeordnet. Das Sprühmaterial und die Sprühvorrichtung wurden so eingestellt, dass die Sprühhaut 2 im festen Zustand einen oder mehrere luftdurchlässige Teilflächenbereiche 2.5 besitzt, welche einen längenbezogenen Strömungswiderstand im Bereich von 4 bis 35 kNs/m4, vorzugsweise 8 bis 30 kNs/m4 aufweisen. Die mikroporösen, luftdurchlässigen Teilflächenbereiche 2.5 weisen in diesem Ausführungsbeispiel eine geringere Schichtdicke auf als dazu benachbarte luftundurchlässig ausgeführte Teilflächenbereiche 2.6.
Es ist zu erkennen, dass auch die luftundurchlässig ausgeführten Teilflächenbereiche 2.6 der Sprühhaut 2 eine porige Oberflächenstruktur 2.51 aufweisen. Die porige Oberflächenstruktur 2.51 kann auch als „SprenkelhautΛ oder „Orangenhaut" bezeichnet werden.
im Randbereich einer Durchbrechung 3.1, 3.2 (vgl. Fig. 1} wird vorzugsweise keine Sprühhaut aufgetragen, so dass dort die schallabsorbierende Schicht freiliegt. Hierdurch kann die Schallabsorption an Durchbrechungen 3.1, 3.2, z.B. im Bereich der Pedalerie oder eines Klimaanlagenaggregats optimiert werden.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die schallabsorbierende Schicht 10' aus einem Nadelvlies . Die wiederum unmittelbar mit der schallabsorbierenden Schicht 10' verbundene Sprühhaut {Schwerschicht) 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel mehrschichtig ausgebildet. Die Sprühhaut 2 ist hinsichtlich ihrer Schichtdicke, Luftdurchlässigkeit bzw. Luftundurchlässigkeit und ihres Flächengewichtes örtlich verschieden ausgebildet.
In einem bestiπimten Teilflächenbereich 2.5 des Schallisolationsteils 1' ' ist eine relativ dünne, luftdurch- lässige Sprühhaut vorgesehen, die eine Dicke von etwa 1 bis 1,5 mm und einen längenbezogenen Strömungswiderstand im Bereich von 10 bis 20 kNs/m4 aufweist. Neben dieser relativ dünnen Sprühhaut 2.5 ist eine luftundurchlässige Sprühhaut 2.6 aufgetragen, die etwa 5 bis 6 mm dick ist. In einem weiteren Teilflächenbereich des Schall™ isolationεteils 1' ' ist eine erste mikroporöse Sprühhautschicht 2.7 und darauf folgend eine zweite mikroporöse Sprühhautschicht 2.8 aufgetragen. Die beiden Schichten 2.7, 2.8 haben unterschiedliche Porositäten. Die erste Sprühhautschicht 2.7, die unmittelbar mit der schallabsorbierenden Schicht 10' verbunden ist, hat einen größeren längenbezogenen Strömungswiderstand als die zweite Sprühhautschicht 2.8.
Die Erfindung ist in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind verschiedene Varianten möglich, die auch bei grundsätzlich abweichender Gestaltung von dem in den beiliegenden Ansprüchen angegebenen Erfindungsgedanken Gebrauch machen. So kann das erfindungesgemäße Schallisolationsteil (1, 1', 1'') beispielsweise auch Flächenbereiche ohne Sprühhaut aufweisen. Ferner kann das erfindungsgemäße Schallisolationsteil (1, 1', 1'') nicht nur als Stirnwandverkleidung, sondern insbesondere auch als Bodenbelag (Teppichunterbau) für den Fahrgasträum oder Kofferraumverkleidung ausgeführt werden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Schallisolationsteil (1, 1', 1''), insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einer schallabsorbierenden Schicht (10, 10') und mindestens einer damit unmittelbar Stoffschlüssig verbundenen Schwerschicht (2), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Schwerschicht (2) aus einer mikroporösen Sprühhaut besteht, die mindestens einen luftdurchlässigen Teilflächenbereich (2.5) und mindestens einen luftundurchlässigen Teilflächenbereich (2.6) aufweist.
2. Schallisolationsteil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sprühhaut mehrere luftdurchlässige Teilflächenbereiche (2.5; 2.7, 2.8) und/oder mehrere luftundurchlässige Teilflächenbereiche (2.6) aufweist.
3. Schallisolationsteil nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sprühhaut (2) örtlich unterschiedliche Schichtdicken und/oder örtlich unterschiedliche Flächengewichte aufweist.
4. Schallisolationsteil nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die unterschiedlichen Schichtdicken der Sprühhaut (2) im Bereich von 0,3 und 6 mm, insbesondere im Bereich von 0,4 und 5 mm liegen.
5. Schallisolationsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der oder die luftdurchlässigen Teilflächenbereiche (2.5; 2.7, 2.8} der Schwerschicht (2) einen längenbezogenen Strömungswiderstand im Bereich von 4 bis 35 kNs/m4 aufweisen.
6. Schallisolationsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der luftundurchlässige Teilflächenbereich (2.6) der Sprühhaut eine porige Oberflächenstruktur (2.51) aufweist.
7. Schallisoiationsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sprühhaut mehrschichtig ausgebildet ist, wobei eine erste Sprühhautschicht (2.7), die unmittelbar mit der schallabsorbierenden Schicht (10') verbunden ist, einen größeren längenbezogenen Strömungswiderstand aufweist als eine zweite Sprühhautschicht (2.8), die unmittelbar auf die erste Sprühhautschicht (2.7) aufgetragen ist.
8. Schallisolationsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sprühhaut (2) aus Polyurethan, einem Thermoplasten oder einem Elastomer gebildet ist.
9. Schallisolationsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die schallabsorbierende Schicht (10, 10'} aus Polyurethanschaumstoff, Pappe, Glasfasern, Mineralwolle, einem Leichtschaumstoff und/oder Vlies gebildet ist.
10. Verfahren zur Herstellung eines Schallisolationsteils nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Schwerschichtmaterial unmittelbar auf eine schall- absorbierende Schicht (10, 10') in der Weise aufgesprüht wird, dass sich auf der schallabsorbierenden Schicht {10, 10') eine mikroporöse Sprühhaut (2) ergibt, die mindestens einen luftdurchlässigen Teilflächenbereich (2.5) und mindestens einen luftundurchlässigen Teilflächenbereich (2.6) aufweist.
11. Verfahren zur Herstellung eines Schallisolationsteils nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Schwerschichtmaterial in eine offene Kavität eines Formwerkzeuges (9} in der Weise eingesprüht wird, dass sich in der Kavität eine mikroporöse Sprühhaut (2) ergibt, die mindestens einen luftdurchlässigen Teilflächenbereich (2.5} und mindestens einen luftundurchlässigen Teilflächenbereich (2.6) aufweist, und dass zur Erzeugung der schallabsorbierenden Schicht (10) die erzeugte Sprühhaut (2) hinterschäumt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Hinterschäumen bei geschlossener Kavität des Formwerkzeuges (9) durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Schwerschichtmaterial mittels eines Mehrachsenroboters (6) in die offene Kavität des Formwerkzeuges (9} eingesprüht wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Schwerschichtmaterial in der Weise auf die schallabsorbierende Schicht (10') aufgesprüht oder in die offene Kavität des Formwerkzeuges {9} eingesprüht wird, das sich eine Sprühhaut (2) mit örtlich unterschiedlicher Schichtdicke und/oder unterschiedlichem Flächengewicht ergibt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sprühhaut (2) mehrschichtig ausgebildet wird, wobei Schwerschichtmaterial unmittelbar auf eine schallabsorbierende Schicht in der Weise aufgesprüht wird, dass sich eine erste SprühhautSchicht (2.7) ergibt, die eine luftdurchlässige Teilfläche mit einem in einem bestimmten Bereich liegenden längenbezogenen Strömungswiderstand aufweist, und wobei auf diese erste Sprühhautschicht (2.7} Schwerschichtmaterial in der Weise aufgesprüht wird, dass sich eine zweite Sprühhautschicht (2.8) ergibt, die einen geringeren längenbezogenen Strömungswiderstand aufweist als die erste Sprühhautschicht (2.7).
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sprühhaut (2) durch elektrostatisches Sprühen erzeugt wird.
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