WO2004007108A2 - Schalldämmender hohlkörper zur luftführung - Google Patents

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    • F01N2530/26—Multi-layered walls

Definitions

  • the F.rfi ndnng relates to a sound-absorbing hollow body for air guidance, for example in vehicles, buildings, for machines or the like. Such sound-absorbing hollow bodies are used, for. B. for air renewal or temperature change.
  • the invention relates to air ducts to the outflow openings in a motor vehicle.
  • PRIOR ART EP 0 095 582 B1 discloses a sound-damped flow channel in which the walls are formed from a composite of an elastic, thermoplastic, predominantly closed-cell foam as the outer layer and an open-cell, elastic soft foam as the inner layer. With this type of flow channels, there is a risk that the open cells of the inner layer become clogged with dirt, dust, water or oil.
  • EP 0 445 592 B1 describes a method for producing a hollow body from a permanently deformable foam by blow molding.
  • one or more sections of a foam are first placed in a multi-part form after heating to a temperature above the softening temperature of the foam.
  • the sections are connected to one another along their edges, preferably welded, the space between the sections being at least largely sealed.
  • a pressurized Fluids in particular compressed air
  • the sections are pressed against the walls of the multi-part mold and shaped.
  • the molding e.g. B. a hollow body for air guidance, demolded.
  • the object of the present invention is to provide a sound-absorbing hollow body for air guidance which does not have these disadvantages.
  • Another concern of the invention is to provide a simple and inexpensive method for producing such a sound-absorbing hollow body.
  • a sound-absorbing hollow body for air guidance is provided with a first, outer layer made of closed-cell polyolefin foam, a second, inner layer made of closed-cell polyolefin foam and at least one further layer, arranged between the inner and the outer layer, made of a fabric made of fibers , in particular a nonwoven material.
  • the inner and outer layers preferably consist of cross-linked! Polyethylene foam with a bulk density of 25 to 150 kg / m 3 , preferably 25-70 kg / m 3 .
  • Polyethylene foam is understood to mean such a foam which is at least predominantly based on polyethylene as a polymer.
  • admixtures of polypropylene, EVA or other admixtures known to the person skilled in the art can be used to influence the hardness of the foam and its heat resistance.
  • Polyethylene foam with a bulk density below 25 kg / m 3 has a stiffness which is too low for the purpose according to the invention, while bulk densities above 150 kg / m 3 on the one hand at higher manufacturing costs lead and on the other hand negatively influence the sound attenuation values.
  • the outer layer and the inner layer made of closed-cell polyolefin foam can each have the same bulk density, but the outer layer is preferably produced from a polyolefin foam of higher bulk density.
  • a layer made of a sheet material consisting of fibers, in particular a nonwoven material is arranged between the inner and the outer layer made of closed-cell polyolefin foam.
  • This middle layer is largely responsible for the actual sound insulation.
  • a nonwoven material with a basis weight of 100 to 400 g / m 2 is preferably used.
  • the nonwoven material preferably consists predominantly of polypropylene fibers, but other thermoplastic fibers, natural fibers, synthetic fiber-natural fiber mixtures or mineral fibers can also be used.
  • An essential aspect of the present invention is that both the inner and the outer layer of the sound-absorbing hollow body, that is to say the surface visible from the outside and the actual air-guiding surface of the hollow body, consist of closed-cell polyolefin foam.
  • closed-cell polyolefin foam In contrast to open-pore foams, there is a considerably lower risk of contamination with closed-cell polyolefin foam, and there is also no need to fear that water, oil or the like will be sucked up.
  • the sound-absorbing hollow body according to the invention exhibits extremely good damping both of the natural vibration behavior and of of the sound components caused by turbulent air currents.
  • “Closed-cell” in the sense of this invention is understood to mean a foam whose cells are more than 60% completely closed.
  • open-celled is understood to mean a foam whose cells are open to more than 60% and whose cell wall thus has a gas-permeable opening.
  • Preferred are those used closed cell polyolefin foam closed more than 80% of the cells, especially more than 90%.
  • the materials used according to the invention can be combined extremely cost-effectively by lamination under the action of heat and pressure, in particular by flame lamination.
  • a three-layer fabric consisting of the outer layer made of polyolefin foam, the middle layer made of the nonwoven material and the inner layer made of a closed-cell polyolefin foam is particularly preferably produced for this purpose.
  • the sound-absorbing hollow body according to the invention is produced from this three-layer flat structure, for example using the hollow body blow molding process, in particular in accordance with EP 0 445 592 B1. Further processing according to this method is possible because the polyolefin foam used is closed-celled and therefore impermeable to air.
  • a cross-linked closed-cell polyethylene foam with a thickness of 3 mm and a bulk density of 60 kg / m 3 (type TROCELLEN 6003 N, manufacturer: TROCELLEN GmbH) with a polypropylene needle fleece with a thickness of 2 mm and a Basis weight of 200 g / m 2 connected by flame lamination.
  • the polyethylene foam is unrolled from a roll, heated on one side with an open gas flame up to the thermoplastic area and then immediately laminated in the roll gap with the polypropylene needle fleece, which is also unwound from a roll.
  • the needle fleece material does not melt, but is simply pressed into the heated surface of the polyethylene foam and mechanically anchored in it.
  • the second polyethylene foam layer also 3 mm thick, but with a bulk density of 30 kg / m 3 , is then laminated on in the same way. From this 3-layer composite material as an intermediate product, flat sections are subsequently cut by water jet cutting. cut out, which are formed in pairs according to the process according to EP 0 445 592 B1, to which reference is hereby made in full, in the blow molding process to the desired hollow body.
  • the sound-absorbing hollow bodies for air guidance according to the invention have both a superior passage damping of the sound and a high damping for the sound that is in the air inlet area of the hollow body by z. B. a fan or the like is introduced. Finally, the natural vibration of the sound-absorbing hollow body is also reliably reduced. Another advantage is the reduction of rattling noises or the like, in particular noises which can arise from vibrating contact of the sound-absorbing hollow body with other motor vehicle parts.

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Abstract

Hohlkörper zur Luftführung sind häufig entweder in Bezug auf ihre schalltechnischen Eigenschaften oder auf ihr Verschmutzungsverhalten nicht befriedigend. Es wird ein schalldämmender Hohlkörper zur Luftführung vorgeschlagen mit einer ersten, äusseren Schicht aus geschlossenzelligem Polyolefinschaumstoff, einer zweiten inneren Schicht ausgeschlossenzelligem Polyolefinschaumstoff und wenigstens einer weiteren, zwischen der inneren und der äusseren Schicht angeordneten Schicht aus einem aus Fasern bestehenden Flächengebilde, insbesondere einem Vlies. Erfindungsgemässe schalldämmende Hohlkörper werden insbesondere im Kraftfahrzeugbereich für Luftzuführungen eingesetzt.

Description

SelicilldäfiS en er Hohlköxpar -zur ilrtführuπg
Die F.rfi ndnng betrifft einen schalldämmenden Hohlkörper zur Luftführung, beispielsweise in Fahrzeugen, Gebäuden, für Maschinen oder dergleichen. Solche schalldämmenden Hohlkörper dienen z. B. zur Lufterneuerung oder Temperaturveränderung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Luftführungen zu den Ausströmöffnungen in einem Kraftfahrzeug.
Technisches Gebiet Hohlkörper zur Luftführung in Kraftfahrzeugen werden heute noch überwiegend aus kompaktem thermoplastischen Kunststoff im Spritzgussverfahren oder durch Blasformtechnik hergestellt. Ein Nachteil dieser bekannten Luftführungen ist, dass der Luftschall der durchströmenden Luft teilweise die Wandungen durch- dringt und als Körperschall von den Außenflächen abgestrahlt wird. Dieser Luftschall wird besonders bei höheren Luftgeschwindigkeiten als störend empfunden.
Stand der Technik Aus der EP 0 095 582 Bl ist ein schallgedämpfter Strömungskanal bekannt, bei dem die Wände aus einem Verbund eines elastischen, thermoplastischen, überwiegend geschlossenzelligen Schaumstoff als äußere Schicht und einem offenzelligen elastischen Weichschaumstoff als innerer Schicht gebildet sind. Bei dieser Art von Stömungskanälen besteht die Gefahr, dass sich die offenen Zellen der inneren Schicht mit Schmutz, Staub, Wasser oder Öl zusetzen .
In der EP 0 445 592 Bl wird ein Verfahren zum Herstellen eines Hohlkörpers aus einem bleibend verformbaren Schaumstoff durch Blasformen beschrieben. Nach diesem Verfahren werden zunächst ein oder mehrere Abschnitte eines Schaumstoffs nach Erwärmung auf eine Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des Schaumstoffs in eine mehrteilige Form eingelegt. Durch Schlie- ßen der mehrteiligen Form werden die Abschnitte entlang ihrer Kanten miteinander verbunden, bevorzugt verschweißt, wobei der Zwischenraum zwischen den Abschnitten wenigstens weitgehend abgedichtet wird. Durch Einführen eines unter Druck stehenden Fluids, insbesondere Druckluft, in den Zwischenraum zwischen den Abschnitten werden die Abschnitte an die Wandungen der mehrteiligen Form gedrückt und ausgeformt. Nach Abkühlen der Abschnitte wird das Formteil, z. B. ein Hohlkörper zur Luftfüh- rung, entformt. Durch Verwendung von geschlossenzelligem Schaumstoff ist die schalldämmende Wirkung dieser Hohlkörper jedoch relativ gering.
Aufgabe Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen schalldämmenden Hohlkörper zur Luftführμng zur Verfügung zu stellen, der diese Nachteile nicht aufweist. Ein weiteres Anliegen der Erfindung ist es, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines solchen schalldämmenden Hohlkörpers zur Ver- fügung zu stellen.
Darstellung der Erfindung
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein schalldämmender Hohlkörper zur Luftführung mit einer ersten, äußeren Schicht aus geschlos- senzelligem Polyolefinschaumstoff, einer zweiten, inneren Schicht aus geschlossenzelligem Polyolefinschaumstoff und wenigstens einer weiteren, zwischen der inneren und der äußeren Schicht angeordneten Schicht aus einem aus Fasern bestehenden Flächengebilde, insbesondere einem Vliesmaterial, vorgeschla- gen.
Die innere und die äußere Schicht bestehen bevorzugt aus vernetzten! Polyethylenschaumstoff einer Rohdichte von 25 bis 150 kg/m3, bevorzugt 25 - 70 kg/m3. Als Polyethylenschaumstoff wird ein solcher Schaumstoff verstanden, der wenigstens überwiegend auf der Basis von Polyethylen als Polymer aufgebaut ist. Neben Polyethylen als Polymer können Beimischungen aus Polypropylen, EVA oder anderen, dem Fachmann bekannten Beimischungen verwendet werden, um die Härte des Schaumstoffs sowie dessen Wärme- formbeständigkeit zu beeinflussen. Polyethylenschaumstoff mit einer Rohdichte unterhalb von 25 kg/m3 weist für den erfindungsgemäßen Zweck eine zu geringe Steifigkeit auf, während Rohdichten über 150 kg/m3 einerseits zu höheren Herstellkosten führen und andererseits die Schalldämpfungswerte negativ beeinflussen. Die äußere Schicht und die innere Schicht aus geschlossenzelligem Polyolefinschaumstoff können jeweils die gleiche Rohdichte aufweisen, bevorzugt wird jedoch die äußere Schicht aus einem Polyolefinschaumstoff höherer Rohdichte hergestellt .
Erfindungsgemäß wird zwischen der inneren und der äußeren Schicht aus geschlossenzelligem Polyolefinschaumstoff eine Schicht aus einem aus Fasern bestehenden Flächengebilde, insbesondere einem Vliesmaterial, angeordnet. Diese mittlere Schicht ist für die eigentliche Schalldämmung in wesentlichem Maße verantwortlich. Bevorzugt wird ein Vliesmaterial eingesetzt mit einem Flächengewicht von 100 bis 400 g/m2. Das Vliesmaterial besteht bevorzugt überwiegend aus Polypropylen-Fasern, es können jedoch auch andere thermoplastische Fasern, Naturfasern, Kunstfaser-Naturfaser-Gemische oder auch Mineralfasern eingesetzt werden.
Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sowohl die innere als auch die äußere Schicht des schalldämmenden Hohlkörpers, also die von außen sichtbare Oberfläche sowie die eigentliche Luftführungs-Oberflache des Hohlkörpers, aus geschlossenzelligem Polyolefinschaumstoff beste- hen . Im Gegensatz zu offenporigen Schaumstoffen besteht bei geschlossenzelligem Polyolefinschaumstoff eine erheblich geringere Verschmutzungsgefahr, zudem ist ein Aufsaugen von Wasser, Öl oder dergleichen nicht zu befürchten. Dennoch weist der erfindungsgemäße schalldämmende Hohlkörper eine ausgesprochen gu- te Dämpfung sowohl des Eigenschwingverhaltens als auch bzgl . der durch turbulente Luftströmungen entstehenden Schallanteile auf .
Unter "geschlossenzellig" im Sinne dieser Erfindung wird ein Schaumstoff verstanden, dessen Zellen zu mehr als 60 % vollständig geschlossen sind. Unter offenzellig im Sinne dieser Erfindung wird ein Schaumstoff verstanden, dessen Zellen zu mehr als 60 % geöffnet sind, deren Zellwand somit eine gasdurchlässige Öffnung aufweist. Bevorzugt sind bei dem eingesetzten geschlossenzelligem Polyolefinschaumstoff mehr als 80 % der Zellen geschlossen, insbesondere mehr als 90 %.
Die erfindungsgemäß verwendeten Materialien lassen sich äußerst kostengünstig durch Kaschieren unter Einwirkung von Wärme und Druck, insbesondere durch Flammkaschieren, miteinander verbinden. Besonders bevorzugt wird hierzu in einem ersten Schritt ein dreischichtiges Flächengebilde, bestehend aus der äußeren Schicht aus Polyolefinschaumstoff, der mittleren Schicht aus dem Vliesmaterial und der inneren Schicht aus einem geschlos- senzelligen Polyolefinschaumstoff hergestellt. In einem zweiten Verarbeitungsschritt wird aus diesem dreischichtigem Flächengebilde der erfindungsgemäße schalldämmende Hohlkörper hergestellt, beispielsweise im Hohlkörper-Blasformverfahren, insbe- sondere entsprechend der EP 0 445 592 Bl . Die Weiterverarbeitung nach diesem Verfahren ist dadurch möglich, dass der eingesetzte Polyolefinschaumstoff geschlossenzellig und damit Luftundurchlässig ist.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung und Vergleichsbeispiel
Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen schalldämmenden Hohlkörpers zur Luftführung wird ein vernetzter geschlossenzelliger Polyethylenschaumstoff einer Dicke von 3 mm mit einer Rohdichte von 60 kg/m3 (Typ TROCELLEN 6003 N, Hersteller: TROCELLEN GmbH) mit einem Polypropylen-Nadelvlies einer Dicke von 2 mm und einem Flächengewicht von 200 g/m2 durch Flammkaschieren verbunden. Hierzu wird der Polyethylen-Schaumstoff von einer Rolle abgerollt, einseitig mit offener Gasflamme bis in den thermoplastischen Bereich erwärmt und unmittelbar anschließend mit dem ebenfalls von einer Rolle abgewickelten Polypropylen- Nadelvlies im Walzenspalt kaschiert. Das Nadelvlies-Material schmilzt dabei nicht auf, sondern wird lediglich in die erwärmte Oberfläche des Polyethylen-Schaumstoffs eingedrückt und mechanisch in diesem verankert. Auf gleiche Weise wird anschlie- ßend die zweite Polyethylen-SchaumstoffSchicht, ebenfalls 3 mm dick, jedoch mit einer Rohdichte von 30 kg/m3, aufkaschiert . Aus diesem 3-schichtigen Verbundmaterial als Zwischenprodukt werden anschließend durch Wasserstrahlschneiden ebene Abschnit- te ausgeschnitten, die paarweise nach dem Verfahren gemäß der EP 0 445 592 Bl, auf die hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird, im Blasformverfahren zu dem gewünschten Hohlkörper geformt .
Vergleichsversuch
Zum Vergleich der schalldämmenden Wirkung wurde ein geometrisch gleich gestaltetes Luftführungsteil mit einschichtigem Aufbau aus vernetztem, geschlossenzelligem Polyethylenschaumstoff ei- ner Dicke von 3 mm und einer Rohdichte von 100 kg/m3 im Blasformverfahren gemäß der EP 0 445 592 Bl hergestellt. Bei 2000 Hz wies der erfindungsgemäße 3-schichtige Aufbau einen um 6 dB niedrigeren Schallpegel auf.
Die erfindungsgemäßen schalldämmenden Hohlkörper zur Luftführung weisen sowohl eine überlegene Durchtrittsdämpfung des Schalls als auch eine hohe Dämpfung für denjenigen Schall auf, der im Lufteintrittsbereich des Hohlkörpers durch z. B. einen Ventilator oder dergleichen eingebracht wird. Schließlich wird auch das Eigenschwingen des schalldämmenden Hohlkörpers zuverlässig reduziert. Als weiterer Vorteil ergibt sich die Verringerung von Klappergeräuschen oder dergleichen, insbesondere Geräuschen, die durch schwingende Berührung des schalldämmenden Hohlkörpers mit anderen Kraftfahrzeugteilen entstehen können.

Claims

Patsn iis iiielie
1. Schalldämmender Hohlkörper zur Luftführung mit einer ersten, äußeren Schicht aus geschlossenzelligem Polyolefin- schaumstoff, einer zweiten inneren Schicht aus geschlos- senzelligem Polyolefinschaumstoff und wenigstens einer weiteren, zwischen der inneren und der äußeren Schicht angeordneten Schicht aus einem aus Fasern bestehenden Flächengebilde .
2. Schalldämmender Hohlkörper nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass das aus Fasern bestehenden Flächengebilde ein Vliesmaterial ist.
3. Schalldämmender Hohlkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die innere und die äußere Schicht aus einem vernetztem Polyethylenschaumstoff einer Rohdichte von 25 bis 100 kg/m3, bevorzugt 25 bis 70 kg/m3 bestehen.
4. Schalldämmender Hohlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus einem Vliesmaterial überwiegend aus Polypropylen-Fasern besteht und ein Flächengewicht von 100 bis 400 g/m2 aufweist.
5. Verfahren zur Herstellung eines schalldämmenden Hohlkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein wenigstens dreischichtiges Flächengebilde, umfassend eine erste Schicht aus geschlossenzelligem Polyolefinschaumstoff, eine zweite Schicht aus geschlossenzelligem Polyolefinschaumstoff und wenigstens eine weiteren, zwischen der inneren und der äußeren Schicht angeordneten Schicht aus einem Vliesmaterial durch Kaschieren unter Anwendung von Wärme und Druck hergestellt wird und dieses Flächengebilde anschließend zu dem schall- dämmenden Hohlkörper geformt wird.
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