WO2006048304A2 - Akustik-verkleidungsteil für ein fahrzeug - Google Patents

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    • Y10T442/60—Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]
    • Y10T442/681—Spun-bonded nonwoven fabric

Definitions

  • the invention relates to a trim part for a vehicle and in particular an engine compartment or underbody trim part for a motor vehicle, which will be assumed below by way of example.
  • the glass fiber reinforcement usually consists of woven mats or fleece mats, but also of loose, but as far as possible unoriented glass fibers, which are introduced into a plastic matrix of predominantly polypropylene.
  • the semi-finished products that are available for this purpose are usually plates made of a glass fiber reinforced Thermo ⁇ plast (GMT) or rod granules (LFT: Long Fiber Thermo ⁇ plast).
  • the rod granules consist of a glass fiber filament bundle of approx. 20mm in length, which is enclosed by a polypropylene jacket. Before pressing, the plates are heated or heated in a heating oven. the LFT
  • BESTATIGUNGSKOPIE Granules are melted in a plasticizing unit to be then placed in the open tool of the press.
  • the resulting components usually have a thickness of about 1.5-2.5 mm and a basis weight of about 2kg / m 2 .
  • the currently maximum possible component size is about 1.0 to 1.5 m 2 , due to the very high compression pressures of about 200-300bar and the associated high machine costs for presses with a pressing force of more than 3000 t.
  • New production methods make it possible to produce lighter and larger-area components with significantly lower pressing pressures.
  • a nonwoven mat made of glass fibers and plastic fibers such as polypropylene or polyester is created as a semifinished product and covered with two plastic cover films such as, for example, polypropylene on both sides (LWRT: Low Weight Reinforced Thermoplastics).
  • LWRT Low Weight Reinforced Thermoplastics
  • the core layer of this composite has the property to expand upon heating (lofting). With this material, which has been lapped to a total thickness of about 10 mm, the edge region can be compactly compacted (fully consolidated) by suitable tool design, while the structure of the nonwoven core with the cover films can be retained in the remaining region.
  • This structure leads to very intrinsically rigid components with a comparatively low basis weight of less than 1.5 kg / m 2 .
  • the mold cavity does not have to be formed by a flowing mass, we ⁇ considerably lower pressing pressures (about 10 bar) and it is easily possible to press with clamping surfaces of 4m 2 and more.
  • the disadvantage of this method is that stiffening or structures required for additional functionality, such as webs, naca openings, attachment domes, etc., can not be introduced at all or only to a limited extent.
  • Recent developments in the field of LWRT have as a core layer a foam and as a cover layer of a glass fiber reinforced PP nonwoven. In this case, a further weight reduction is possible with comparable stiffness.
  • sound absorbers consist of sputtered PUR foam or spun polyester fleece, but also of deep-drawn chamber structures or microperforated films and sheets. Usually, such sound-absorbing molded parts are subsequently glued, clipped or welded to the engine compartment screen.
  • a complete noise capsule that is to say carriers and small box absorbers by blowing in one production step.
  • Heat shields are made of preformed aluminum, which is clipped on or connected via a special connection layer is sealed.
  • the sealing and deformation of sealable aluminum in the tool is also known.
  • Nonwoven variants have advantages in terms of Herstellkos ⁇ th and the component weight compared with injection molded wheel arch linings. It has been shown, in particular, that this nonwoven has an acoustically favorable effect against splashing water and stone impact noise.
  • the fleece thickness should be significantly higher than the currently usual fleece thickness of about 1 mm.
  • the object of the invention described here is to provide a trim part for a vehicle, in particular for the underbody, noise capsule or wheel arch fairing, in which the properties of the systems for acoustics and heat insulation described above are maintained while maintaining the rigidity, impact resistance and and E-module properties of the glass fiber reinforced components is integrated.
  • the separation of the component components glass-fiber-reinforced carrier plate, sound absorber, thermal insulation Lation, Vlieskaschtechnik etc. overcome in their functional Anord ⁇ and in their successive production.
  • the properties are combined in a single material or layer arrangement, whereby the production of an engine compartment lining, an underbody cladding, a wheel arch or other intrinsic rigid components from such a factory floor composite takes place in a single shaping process. This results in significant cost reduction over most known multi-stage manufacturing process result.
  • a method is advantageous which also requires no compromise and, for example, the production of a complete, closed subfloor size from a single large subfloor Plate allows.
  • the method according to the invention offers the prerequisites for the production of components which have all the properties mentioned above, whereby both the production is simplified and thus cheaper, and the functional properties can be maintained or even increased.
  • the basic idea of the invention is to combine a porous core layer with acoustically transparent or absorbing cover layers such that both the mechanical properties of the classical support materials and the acoustic properties of the classical absorbers result.
  • the carrier thus becomes an absorber itself and, with its material thickness, contributes to the acoustically effective total thickness of the component.
  • the acoustically effective surface is also increased, since now areas are also acoustically effective, which were previously equipped for space reasons without additional Ab ⁇ sorber.
  • the additional and Gabrägl-Lch applied absorber is no longer necessary.
  • the low-pressure pressing process required for the processing of porous materials leads to the fact that all material components can be deformed and joined in one step.
  • the procedural aspect is in particular that the acoustically and thermally active layers are formed and connected together with the LWRT core in a one-step process by the low-pressure process in the LWRT production.
  • a coextruded fleece largely retains its original thickness and thus its acoustic performance.
  • a component technical aspect is, in particular, that by appropriate selection and shaping of the cover layers of the LWRT core layer (glass fiber PP core layer or the porous foam layer) the core layer is used as acoustically effective air volume and thus the overall effective acoustic thickness of the component grows again around the core layer thickness.
  • Open-porous, porous materials such as foams and nonwovens are acoustically absorbent if their flow resistance is knowing parameters.
  • the setting of this flow resistance is usually carried out by suitable compression of the fibers.
  • the PP glass fiber mixture of a LWRT core can be suitably pressed and thus enables this acoustical adjustability while retaining the stiffening properties of the bonded glass fiber structure.
  • Foam layer have an acoustic transparency or even own absorptive activity. Furthermore, the core layer can be adjusted and improved in terms of its acoustic effectiveness by suitably dimensioning the fibers and the fiber density or the foam structure
  • Flow resistance of the core layer plays the crucial role for the acoustic tuning of this layer.
  • closed-cell foams also show acoustic absorption properties when the pores reach a certain size and the cell walls are elastic.
  • the core behaves acoustically as a series of small membranes.
  • closed-cell foam can be perforated or pierced by needles, which contributes to a further increase in the sound absorption property.
  • Useful material thicknesses for the core layer are between 1 mm and 20 mm and in particular between 1.5 mm and 10 mm, irrespective of whether a fleece or a foam is used as the core layer.
  • the acoustic transparency of the cover layers is achieved by perforating. In the case of loci space ratios> 30%, extensive transparency is achieved.
  • the film has its own damping properties and thus absorption properties, when the hole sizes are between 0.01 and 0.01 mm, preferably between 0.05 and 0.2 mm.
  • the transparency or absorptive property can also be adjusted via its length-related flow resistance.
  • acoustic transparency can also be realized by means of a thin film, although this must not be rigidly integrated into the core framework.
  • foam sheet as it is also used in the usual chamber absorbers or on the other hand by forming chambers in the forming process (vacuum deep drawing or blow molding) only partially bind the cover to the core.
  • foam film commercially customary PP foams can be used, such as, for example, the Alveo NPFRG 2905.5 from Alveo or the Procell-P 150-2.5 SF40 from Polymer-Tee, in the case of the compact films, common ones are suitable Films of 0.1-0.8 mm, if the bond to the core is interrupted by chamber formation or films ⁇ 100 ⁇ m if the film is in direct bonding with the core material.
  • the material thickness of the cover layers should be between 20 ⁇ m and 500 ⁇ m and especially between 20 ⁇ m and 100 ⁇ m for compact foils, between 1 mm and 8 mm and especially between 2 mm and 6 mm for foam foils and between 0.5 mm and 5 mm and especially between 1 mm and 3 mm for nonwovens.
  • a fiber fleece reinforced with fibers in particular glass fibers
  • fibers in particular glass fibers
  • the fleece of the cover layer having a basis weight of 400 g / m 2 to 500 g / m 2 of about 75 wt. % PP fibers and 25 wt. Build up% glass fibers.
  • a further thin PET fiber fleece cover with a basis weight of 15 g / m 2 to 50 g / m 2 may be arranged on the cover layers.
  • the core layer in this context is a fibrous web with approx. 60 wt. % PP fibers and approx. 40 wt. % Glasfa ⁇ fibers proven, which has a basis weight of 400 g / m 2 to 1200 g / m 2 and in particular from 500 g / m 2 to 70 O g / m 2 .
  • the production of a component is preferably carried out by heating the semifinished product, which consists of one or more layers of foils, foams and nonwovens, in a contact or radiator heating and then pressing it in a cooling mold. Layers which should not be subjected to the heating process, such as, for example, the covering fleece or the aluminum foil with radiator heating, are brought directly into the mold and pressed together with the heated core material.
  • a LWRT semifinished product which consists of a stiffening glass fiber PP core fleece and is covered with two stabilizing foils is modified so that, on the one hand, the glass fiber PP core fleece has an acoustic structure in its structure
  • the outer layers also receive functionality that goes beyond the pure covering and stiffening function.
  • the covering film can, for example, be able to vibrate in a membrane-like manner everywhere or in subregions, wherein the membrane-like ability to vibrate the covering film can be achieved by material selection of a particularly flexible foil.
  • Plastic films made of PP, PET, PA, PU etc. with a thickness of ⁇ 100 ⁇ m are fundamentally flexible in this sense, without the need for special plasticizing additives.
  • the membrane-like oscillation capability can be achieved by interrupting the connection to the core material in partial areas. This can be done, for example, by pulling the film or foam film with vacuum into chamber cavities of the tool before the mold halves move together, or by vacuum or compressed air after collapsing forcing them back away from the core layer.
  • the covering layers consist of high-melting and low-melting fibers and thus retain the fiber structure of the high-melting fibers despite being heated, whereas the low-melting fibers act as Bindefasern serve.
  • the covering layers consist of high-melting and low-melting fibers and thus retain the fiber structure of the high-melting fibers despite being heated, whereas the low-melting fibers act as Bindefasern serve.
  • a high-melting film eg an aluminum foil
  • a low-melting thermoplastic layer or adhesive layer is introduced into the mold as a covering layer and together with the heated one Core material is deformed while the activation of the adhesive layer takes place, which eventually leads to a bond between the core material and the harnessschmelzen ⁇ the film.
  • high-melting plastic films made of PA, PET and PUR can also be used.
  • the polypropylene melts, while the actual cover film survives the heating or Aufsie ⁇ rules without melting. This is particularly advantageous in the case of the use of microperforated films, since, as experience shows, the holes change their size during heating.
  • the covering layers can consist of high-melting and low-melting fiber mixtures as well as high-melting and low-melting film combinations, wherein in the case of the films the low-melting layers can also be applied on both sides if a further outer layer is to be pressed on ,
  • the covering layers are partially applied only in the regions of the component where they are required for functional reasons.
  • the partial application of the covering layers This can be done by connecting the covering layers only in partial areas with the core material.
  • the covering film is connected to the core material only in partial areas by partial heating, partial ultrasonic welding, partial high frequency welding or partial friction welding.
  • the covering film having a refractory layer and a core-side low-melting layer is allowed to be heated to a temperature that melts only the low-melting layer, and then pressed against the core from the side facing away from the core material and thereby is partially tied to this.
  • the low-melting layer may extend over the entire high-melting layer, but it is also possible for the core-side, low-melting layer to be arranged only in partial regions of the high-melting layer.
  • the core material may consist of PP foam film or of PUR foam.
  • PP foam is usually closed-celled, but could be modified by perforating or inserting punch-outs in such a way that likewise a comparable effect to the fiber core layers is produced.
  • the perforation parameters should be selected similar to the microperforated cover layers such that the hole diameter or slot width is between 0.01 mm and 1 mm, preferably between 0.05 mm and 0.2 mm, and the ratio of hole area to total surface area in the rich of 0.1% and 10%, preferably between 3% and 8%.
  • the cutouts and the intermediate webs should be in the range of 5 to 50mm with round, square table or honeycomb geometry. Another advantage is a weight reduction.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of the method for producing a lining part.
  • Figures Ia, Ib and Ic show various known, currently in use noise capsule systems of a cladding panel from eg. GMT, D-LFT or LWRT and additionally applied sound absorbers.
  • FIG. 1a schematically shows a porous absorber 2 made, for example, of a polyester fleece or a PUR foam, which is covered with a thin PUR or polyester foil Ia against liquid media and applied to a carrier 3 of, for example, GMT.
  • a porous absorber 2 made, for example, of a polyester fleece or a PUR foam, which is covered with a thin PUR or polyester foil Ia against liquid media and applied to a carrier 3 of, for example, GMT.
  • FIG. 1 b shows schematically a porous absorber 2 made of, for example, basalt rock wool, which is covered with a microperforated aluminum foil 1 b and applied to a support 3 made, for example, of SMC.
  • FIG. 1c schematically shows a chamber absorber 10 made of PP foam, which is applied to a carrier 3 made of, for example, LWRT.
  • FIGS. 2a, 2b and 2c show, in analogy to FIGS. 1a, 1b and 1c, embodiments according to the invention in which the functionality of the acoustics has been transferred to the LWRT core.
  • an acoustically effective glass fiber PP core layer 4 is sandwiched between two cover layers 5a and 5b made of foil.
  • the core layer 4 with a basis weight of 1200 g / m 2 has a thickness of 5 mm and is composed of 40 weight percent glass fiber with 1 5-20 ⁇ m fiber diameter and 60 weight percent PP, which is molten and binds the glass fibers.
  • the foils have more or less pronounced acoustic function after bending properties and connection to the glass fiber PP core 4.
  • the acoustically effective glass fiber PP core layer 4 is covered on the upper side with a micron-perforated film which is 100 ⁇ m thick, for example, on aluminum 5c.
  • This is acoustically absorbed d set with, for example, a hole diameter of lO O ⁇ m and a hole spacing of 500 .mu.m.
  • the material aluminum makes it possible to install this trim part also in the immediate vicinity of the exhaust gas line of the vehicle and thus also enables a closed underbody.
  • FIG 2 c the overall structure of the cover sheets 5a and 5b and the Glasf aser PP Kernschich t 4 in a Kammer ⁇ structure 6 is deformed.
  • the sides of the chamber form a square with side lengths of 10 to 10 ohms, and the height of the chamber is in the range of 5 to 30 mm, with the ratio side height to height should be about 1 to 2.
  • the chambers expand the acoustic tunability of the component via the chamber geometry (resonator effect) and, in addition, make possible an additional joining or de-stiffening of the overall component, depending on the geometry and arrangement of the chambers.
  • the LWRT core layer 4 is covered with a foamed material 5d, such as, for example, the alveolum NPFRG 2905.5 from Alveo or the Procell-P 150-2.5 SF40 from polymer tea.
  • a foamed material 5d such as, for example, the alveolum NPFRG 2905.5 from Alveo or the Procell-P 150-2.5 SF40 from polymer tea.
  • FIG. 3b shows the same material structure, wherein here additional chambers 6 are introduced into the component.
  • the underside of the component is covered with a film 5b and a 2 mm thick acoustically effective PP nonwoven fabric 5e with a basis weight of 500 g / m 2 .
  • the top 5a has a cover made of aluminum foil 5c for the heat shield against the temperatures of the exhaust line.
  • the underside of the component is likewise covered by a foil 5b and an acoustically effective nonwoven 5e.
  • the 0.05 mm thick aluminum foil 5c on the top is microperforated with a hole diameter of 0.2 mm and a hole spacing of 1.5 mm, which significantly increases the acoustic effectiveness of the component.
  • the upper side and the lower side of the component are covered with a microperforated film 5f.
  • the top side and the bottom side of the component are provided with a 0.05 mm thick microperforated film 5f Covered with a hole diameter of 0.2mm and a hole spacing of 1.5mm and this each again covered with an acoustically effective fleece 5g.
  • This embodiment has the advantage that the nonwovens 5f have a high-frequency effect and the core layer together with the microperforated coverings can be adjusted in the medium and low frequency. With suitable oleo- and hydrophobic equipment of the nonwovens cause these z. B. spray can not penetrate ration in the perforation and thus in the core material.
  • FIG. 4 shows the production method, wherein the core layer 4 with possible covering foils 5a, 5b are heated in a radiator heating or contact heating 7 and the core layer is made to loft. This lofted material is subsequently brought into a pressing tool 8 with further covering layers 5c and 5d which have not been preheated, and pressed.

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Abstract

Ein Verkleidungsteil für ein Fahrzeug, insbesondere eine Unterbodenverkleidung, besitzt eine poröse Kernschicht und mindestens eine Deckschicht auf jeder Seite, wobei die po­röse Kernschicht derart aufgebaut ist, dass sie akustische Transparenz oder akustisch absorbierende Wirksamkeit be­sitzt. Dabei besteht die poröse Kernschicht entweder aus einer thermoplastischen Kunststoffmatrix mit eingelagerten Verstärkungsfasern, insbesondere Glasfasern, deren Schmelz­ temperatur höher als die Schmelztemperatur der Kunststoff­matrix ist, oder aus einem Schaumstoff, der entweder offen­zellig oder geschlossenzellig und perforiert ist. Die aku­stisch absorbierende poröse Kernschicht ist ein- oder beid­seitig mit einer oder mehreren akustisch transparenten bzw. absorbierenden Deckschichten belegt.

Description

Akustik-Verkleidungsteil für ein Fahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verkleidungsteil für ein Fahr¬ zeug und insbesondere ein Motorraum- oder Unterboden- Verkleidungsteil für ein Kraftfahrzeug, wovon im folgenden beispielhaft ausgegangen werden soll .
Es ist bekannt , Unterbodenverkleidungen bzw . Motorraumver¬ kleidungen in einem Pressverfahren mit hohen Werkzeuginnen¬ drücken aus glasfaserverstärkten Kunststoffen zu pressen . Die Glasfaserverstärkung besteht üblicherweise aus gewobe¬ nen Matten oder aus Vliesmatten, aber auch aus losen, aber möglichst unorientierten Glasfasern, welche in eine Kunst¬ stoffmatrix aus überwiegend Polypropylen eingebracht sind. Die Halbzeuge, die hierfür zur Verfügung stehen., sind in der Regel Platten aus einem glasfaserverstärkten Thermo¬ plast (GMT) oder Stäbchengranulate (LFT : Long Fiber Thermo¬ plast) . Die Stäbchengranulate bestehen aus einem Glasfaser- Filamentbündel von ca . 20mm Länge , welches von einem Po¬ lypropylen-Mantel umschlossen ist . Vor dem Verpressen wer- den die Platten in einem Wärmeofen aufgeheizt bzw . die LFT-
BESTATIGUNGSKOPIE Granulate in einer Plastifiziereinheit aufgeschmolzen, um danach in das offenen Werkzeug der Presse gelegt zu werden.
Mittlerweile ist es auch üblich, die Glasfaser in einem Di- rekteinzugsverfahren zusammen mit Kunststoffgranulat in ei¬ ner Plastifiziereinheit zu verarbeiten (D-LFT) , ohne den Zwischenschritt über das LFT-Halbzeug gehen zu müssen. Bei erhöhten Temperaturanforderungen ist es auch üblich, als Kunststoffmatrix einen glasfaserverstärkten duroplastischen Werkstoff aus Polyesterharz zu verwenden, welcher in einem geheizten Werkzeug ausreagiert (SMC: Sheet Moulded Com¬ pound)
Die entstehenden Bauteile haben üblicherweise eine Dicke von ca. 1,5-2,5 mm und ein Flächengewicht von ca. 2kg/m2. Die derzeit maximal mögliche Bauteilgröße beträgt etwa 1,0 bis 1,5 m2 , bedingt durch die sehr hohen Preßdrücke von ca. 200-300bar und die damit verbundenen hohen Maschinenkosten für Pressen mit einer Presskraft von mehr als 3000 t.
Neue Produktionsverfahren ermöglichen leichtere und gro߬ flächigere Bauteile mit wesentlich geringeren Pressdrücken herzustellen. Hierzu wird als Halbzeug eine Vliesmatte aus Glasfasern und Kunststofffasern wie bspw. Polypropylen oder Polyester erstellt und mit zwei Kunststoff-Deckfolien wie bspw. ebenfalls Polypropylen auf beiden Seiten abgedeckt (LWRT: Low Weight Reinforced Thermoplast) . Die Kernschicht dieses Verbunds hat die Eigenschaft beim Erhitzen zu expan¬ dieren (loften) . Mit diesem auf ca 10mm Gesamtdicke gelof- teten Material lässt sich durch geeignete Werkzeuggestal¬ tung der Randbereich kompakt (voll konsolidiert) verpres- sen, während im restlichen Bereich die Struktur des Vlies¬ kerns mit den Deckfolien beibehalten werden kann. Diese Struktur führt zu sehr eigensteifen Bauteilen mit ver- gleichsweise geringem Flächengewicht von unter l,5kg/m2. Da in diesem Verfahren die Werkzeugkavität nicht durch eine fliesende Masse ausgeformt werden muss, ergeben sich we¬ sentlich geringere Pressdrücke (ca.lObar) und es ist ohne weiteres möglich, mit Aufspannflächen von 4m2 und mehr zu pressen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass sich versteifende bzw. für zusätzlich Funktionalität benötigte Strukturen wie Stege, Naca-Öffnungen, Befestigungsdome etc. gar nicht oder nur in eingeschränktem Maße einbringen las¬ sen. Neuere Entwicklungen auf dem Gebiet von LWRT besitzen als Kernschicht einen Schaumstoff und als Deckschicht ein glasfaserverstärktes PP-Vlies. Hierbei ist bei vergleichba¬ rer Steifigkeit eine weitere Gewichtsreduktion möglich.
Weiterhin ist es bekannt, diese Motorraumabschirmungen und Unterbodenverkleidungen auf der dem Motor- bzw. der Abgas¬ anlage zugewandten Seite mit Wärmeabschirmungen und Schall¬ absorbern zu versehen.
Schallabsorber bestehen in der Regel aus verhautetem PUR- Schaum oder verhautetem Polyestervlies, aber auch aus tief- gezogenen Kammerstrukturen oder mikroperforierten Folien und Platten. Üblicherweise werden derartige Schallabsorpti- ons-Formteile nachträglich auf die Motorraumabschirmung ge¬ klebt, geklipst oder geschweißt. Es ist aber auch bekannt, eine komplette Geräuschkapsel, also Träger und Kästchenab¬ sorber im Blasverfahren in einem Fertigungsschritt herzu¬ stellen. Hierbei besteht jedoch prozessbedingt eine erheb¬ liche Einschränkung in der Werkstoffauswahl von Träger und Absorber und somit auch in den physikalischen Eigenschaf- ten, insbesondere was die Glasfaserverstärkung dieses Bau¬ teils und damit dessen Eigenschaften bzgl. Steifigkeit, Festigkeit und Schlagzähigkeit betrifft.
Wärmeabschirmungen bestehen aus vorgeformtem Aluminium, welches aufgeklipst oder über eine spezielle Verbindungs- schicht aufgesiegelt wird. Auch das Ansiegeln und Verformen von siegelbarem Aluminium im Werkzeug ist bekannt.
Neuerdings ist auch die Kombination von Schallabsorption und Wärmeisolation in Form von Aluminium-Membranabsorbern und mikroperforierten Aluminiumfolien bekannt.
Weiterhin ist es bekannt, Radhausverkleidungen aus Vlies bzw. Kombinationen aus Vlies und Folien herzustellen. Vliesvarianten besitzen Vorteile bezüglich der Herstellkos¬ ten und des Bauteilgewichts verglichen mit spritzgegossenen Radhausverkleidungen. Es hat sich insbesondere gezeigt, dass dieses Vlies akustisch günstig gegen Spritzwasser und Steinschlaggeräusche wirkt.
Neuerdings geht man dazu über, Vlies auch auf der Straßen¬ seite der ünterbodenverkleidungen und Geräuschkapseln anzu¬ bringen. Dabei hat sich gezeigt, dass das Geräusch von Mo¬ tor, Getriebe und Abgasanlage durch diese straßenseitige Kaschierung vermindert wird und zwar sogar dann, wenn der
Unterboden schon komplett durch Geräuschkapseln geschlossen ist. Um das Potential voll nutzen zu können, sollte die Vliesdicke deutlich über den derzeit üblichen Vliesdicken von etwa 1 mm liegen.
Der hier beschriebenen Erfindung liegt die Aufgabe zu Grun¬ de, ein Verkleidungsteil für ein Fahrzeug insbesondere für die ünterboden-, Geräuschkapsel- oder Radhausverkleidung zu schaffen, bei dem die Eigenschaften der oben beschriebenen Systeme für Akustik und Wärmeisolation unter Beibehaltung der Steifigkeits-, Schlagzähigkeits- und E-Modul-Eigen- schaften der glasfaserverstärkten Bauteile integriert ist.
Erfindungsgemäß wird die Trennung der Bauteilkomponenten glasfaserverstärkte Trägerplatte, Schallabsorber, Wärmeiso- lation, Vlieskaschierung etc. in ihrer funktionalen Anord¬ nung und in deren sukzessiver Herstellung überwunden. Die Eigenschaften werden in einer einzigen Werkstoff- bzw. Schichtenanordnung kombiniert, wobei in einem einzigen Formgebungsprozeß die Herstellung einer Motorraumverkleii- dung, einer Unterbodenverkleidung, eines Radhauses oder an¬ derer eigensteifer Bauteile aus einem derartigen Werkstorff- verbund erfolgt. Dies hat deutliche Kostensenkung gegenüber den meisten bekannten mehrstufigen Herstellverfahren zur Folge. Schließlich ist im Hinblick auf die derzeitige Ent¬ wicklung, im Unterbodenbereich immer großflächigere Bautei¬ le zu verwenden, ein Verfahren vorteilhaft, das auch dies¬ bezüglich keiner Kompromisse bedarf und beispielsweise die Herstellung einer kompletten, geschlossenen Unterbodengr\ip- pe aus einer einzigen großen Platte ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Voraussetzungen zu Erstellung von Bauteilen, die sämtliche der oben genann¬ ten Eigenschaften besitzen, wobei sowohl die Herstellung vereinfacht und damit verbilligt wird, als auch die funkti¬ onellen Eigenschaften beibehalten oder sogar gesteigert werden können.
Grundidee der Erfindung ist es, eine poröse Kernschicht mit akustisch transparenten bzw. absorbierenden Deckschichten derart zu kombinieren, dass sich sowohl die mechanischem Eigenschaften der klassischen Trägerwerkstoffe als auch die akustischen Eigenschaften der klassischen Absorber ergeb>en. Der Träger wird somit selbst zum Absorber und trägt mit seiner Materialstärke zu der akustisch wirksamen Gesamtdi- cke des Bauteils bei. Aber auch die akustisch wirksame Flä¬ che wird erhöht, da nun auch Bereiche akustisch wirksam werden, die aus Bauraumgründen bisher ohne zusätzlichen Ab¬ sorber ausgestattet waren. Der zusätzlich und nachträgl-Lch aufgebrachte Absorber ist nicht mehr notwendig. Das für die Verarbeitung von porösen Materialien notwendige Niederdruck-Pressverfahren führt dazu, dass sämtliche Mate- rialkomponenten in einem Schritt verformt und verbunden werden können.
Der verfahrenstechnische Aspekt liegt insbesondere darin, dass durch den Niederdruckprozess bei der LWRT-Herstellung die akustisch und thermisch wirksamen Schichten zusammen mit dem LWRT-Kern in einem Ein-Stufen-Prozess umgeformt und verbunden werden.
Vorteile gegenüber dem Stand der Technik:
Kein separates Vorformen und Stanzen des Trägers nötig;
Kein separates Vorformen und Stanzen von Absorber oder Hitzeschutz-Alu-Folie nötig;
Kein separates Verbinden von Absorber bzw. Hitzeschutz- Alu-Folie mit dem Träger nötig.
Ein mitverpresstes Vlies behält weitgehend seine Ur¬ sprungsdicke und damit seine akustische Leistungsfähig¬ keit bei.
Ein bauteiltechnischer Aspekt liegt insbesondere darin, dass durch geeignete Auswahl und Formgebung der Abdeck¬ schichten der LWRT-Kernschicht (Glasfaser-PP-Kernschicht bzw. der porösen Schaumschicht) die Kernschicht als akus- tisch wirksames Luftvolumen mit genutzt wird und damit die akustisch wirksame Gesamtdicke des Bauteils nochmals um die Kernschichtdicke wächst.
Ofüenporige, poröse Materialien wie Schäume und Vliese sind akustisch absorbierend, wenn deren Strömungswiderstand ge- wisse Parameter einnimmt. Bei Vliesen erfolgt die Einstel¬ lung dieses Strömungswiderstandes üblicherweise durch ge¬ eignete Verdichtung der Fasern. Auch das PP-Glasfaserge- misch eines LWRT-Kernes lässt sich geeignet verpressen und ermöglicht somit diese akustische Einstellbarkeit, wobei die versteifenden Eigenschaften der gebundenen Glasfaser¬ struktur erhalten bleiben.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Abdeckschichten der porösen Glasfaser-PP-Kernschicht bzw. der porösen
Schaumschicht eine akustische Transparenz bzw. sogar eigene absorptive Wirksamkeit besitzen. Weiterhin kann die Kern¬ schicht durch geeignete Dimensionierung der Fasern und der Faserdichte bzw. der Schaumstruktur in dessen akustischer Wirksamkeit eingestellt und verbessert werden wobei der
Strömungswiderstand der Kernschicht die entscheidende Rolle für die akustische Abstimmung dieser Schicht spielt. Die Dimensionierung des längenbezogenen Strömungswiderstandes Ξ bei gegebenen Schichtdicken und geforderter unterer Grenz- frequenz ist in "Technischer Lärmschutz" von Werner Schir¬ mer (VDI Verlag ISBN 3-540-62128-8) beschrieben. Darin ist empfohlen, dass die optimale Anpassung erfolgt bei ΞOptd = 800 bis 2400 Ns/m3. Dies ist jedoch nicht zwingend für eine gute akustische Auslegung des Gesamtsystems, da auch über eine gute Auslegung der Deckschichten die Gesamt¬ akustik maßgebend beeinflusst werden kann.
Ein offenporiger poröser Absorber hat bei optimal einge¬ stelltem Strömungswiderstand (Ξoptd = 800 bis 2400 Ns/m3) mit wachsender Frequenz einen nahezu geradlinigen Anstieg der Schallabsorption von 0 auf 100% um auf dann bei weite¬ rer Frequenzsteigerung oszillierend auf einem Niveau nahe 100% zu verharren. Der Zusammenhang zwischen der Dicke d des porösen Absorbers und der ersten Frequenz des 100% Ma- ximums ist näherungsweise gegeben durch den Zusammenhang f = c*N/(4*d); N= 1,3,5 (c: Ausbreitungsgeschwindigkeit in Luft) . Dies folgt aus der Tatsache, dass eine poröser Ab¬ sorber Absorptionsmaxima besitzt, wo eine Schwingung mit einer 1/4-, einer 3/4- , einer 5/4- Wellenlänge usw. in den Absorber passt oder anders ausgedrückt, wo die Schall¬ schnelle an der Absorberoberfläche einen Schwingungsbauch besitzt.
Jedoch auch geschlossenporige Schäume zeigen akustische Ab¬ sorptionseigenschaften, wenn die Poren eine gewisse Größe erreichen und die Zellwände elastisch sind. In diesem Fall verhält sich der Kern akustisch als Hintereinanderschaltung von kleinen Membranen. Auch lässt sich geschlossenzelliger Schaum durch Nadeln anperforieren bzw. durchpexforieren, was zu einer weiteren Steigerung der Schallabsorptionsei¬ genschaft beiträgt. Sinnvolle Materialstärken für die Kern¬ schicht liegen zwischen 1 mm und 20 mm und insbesondere zwischen 1,5 mm und 10 mm, unabhängig davon, o3o als Kern- schicht ein Vlies oder ein Schaumstoff verwendet wird.
Die akustische Transparenz der Deckschichten exreicht man einerseits durch Perforieren. Im Falle von Locliflächenver- hältnissen > 30 % erhält man weitgehende Transparenz. Bei Lochflächenverhältnissen unter 10% erhält die Folie eigene Dämpfungseigenschaften und somit Absorptionseigenschaften, wenn die Lochgrößen dabei zwischen 0,01 und lirtnα, bevorzugt zwischen 0,05 und 0,2mm, liegen.
Verwendet man andererseits als Abdeckschicht ein Vlies so lässt sich über dessen längenbezogenen Strömuαgswiderstand Ξ ebenfalls die Transparenz bzw. absorptive Eigenschaft einstellen. Schließlich lässt sich akustische Transparenz auch durch eine dünne Folie realisieren, wobei diese nicht starr in das Kerngerüst eingebunden sein darf. Ein Losungsweg ist, Schaumfolie zu verwenden, wie sie auch bei den gängigen Kammerabsorbern Verwendung findet oder andererseits durch Ausbildung von Kammern im Formgebungsprozess (über Vakuum- tiefziehen oder Formblasen) nur partiell die Abdeckfolie an den Kern anzubinden. Im Fall der Schaumfolie können han¬ delsübliche PP-Schäume eingesetzt werden, wie bspw. das Al- veolen NPFRG 2905,5 von Alveo oder das Procell-P 150-2,5 SF40 von Polymer-Tee, im Falle der Kompaktfolien eignen sich gängige Folien von 0,1 -0,8 mm, wenn durch Kammerbil¬ dung der Verbund zum Kern unterbrochen ist oder Folien < lOOμm, wenn sich die Folie in direktem Verbund mit dem Kernmaterial befindet. Im Falle der Abdeckung mit Folien oder Schäumen ergibt sich ein Resonanzabsorber dessen Reso¬ nanzfrequenz sich aus der gedämpften Luftsteifigkeit und der Masse der Abdeckschicht näherungsweise errechnet mit fres = 1/2PI* (Flächensteifigkeit/Flächenmasse)H mit Flä- chensteifigkeit = rho*c2/d (mit rho=Luftdichte; c=Schall- geschwindigkeit; d=Dicke der Schicht) . Auch hier sieht man, dass die Dicke der Luftschicht entscheidend für die untere Grenzfrequenz ist.
Die Materialstärke der Abdeckschichten sollte bei Kompakt- Folien zwischen 20μm und 500μm und insbesondere zwischen 20μm und lOOμm, bei Schaumfolien zwischen lmm und 8mm und insbesondere zwischen 2mm und 6mm, und bei Vliesen zwischen 0,5mm und 5mm und insbesondere zwischen lmm und 3mm liegen.
Für zumindest eine Abdeckschicht oder auch für beide Ab¬ deckschichten kann ein mit Fasern, insbesondere mit Glasfa¬ sern verstärktes Faservlies verwendet werden, das vorzugs¬ weise aus 60 Gew.% bis 80 Gew.% thermoplastischen Kunst- stofffasern, beispielsweise PP-Fasern, und aus 20 Gew.% bis 40 Gew . % Verstärkungsfasern, beispielsweise Glasfasern be¬ steht . In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, das Vlies der Abdeckschicht mit einem Flächengewicht von 400 g/m2 bis 500 g/m2 aus etwa 75 Gew . % PP-Fasern und 25 Gew . % Glasfasern aufzubauen.
Um zu vermeiden, dass die Glasfasern außenseitig hervorste¬ hen, kann auf der Abdeckschicht bzw . den J\bdeckschichten eine weitere dünne PET-Faser-Vliesabdeckung mit einem Flä- chengewicht von 15 g/m2 bis 50 g/m2 angeordnet sein .
Als Kernschicht hat sich in diesem Zusammenhang ein Faser¬ vlies mit ca . 60 Gew . % PP-Fasern und ca . 40 Gew . % Glasfa¬ sern bewährt , das ein Flächengewicht von 400 g/m2 bis 1200 g/m2 und insbesondere von 500 g/m2 bis 70 O g/m2 aufweist .
Die Herstellung eines Bauteils erfolgt vorzugsweise da¬ durch, dass das Halbzeug, welches aus einer oder mehreren Schichten von Folien, Schäumen und Vliesen besteht , in ei- ner Kontakt- oder Strahlerheizung aufgeheizt wird und da¬ nach in einem abkühlenden Werkzeug verpresst wird . Schich¬ ten, die dem Aufheizprozess nicht unterworfen werden sol¬ len, wie beispielsweise die Abdeckvliese oder die Alufolie bei Strahlerheizung, werden direkt in das Werkzeug gebracht und zusammen mit dem aufgeheizten Kernmaterial verpresst .
Auch ist es denkbar, sämtliche Schichten separat zuzuführen und geeignet vorgeheizt erst im Werkzeug zu verbinden . So¬ mit spart man sich die Erstellung eines Halbzeugs , was wie¬ derum eine Kostenersparnis zur Folge hat .
In einer bevorzugten Ausführung der Erfincdung wird bei¬ spielsweise ein LWRT-Halbzeug, das aus einem versteifenden Glasfaser-PP-Kernvlies besteht und mit zwei stabilisieren¬ den Folien abgedeckt ist, so modifiziert, dass einerseits das Glasfaser-PP-Kernvlies in seiner Struktur akustisches Potential entfaltet, andererseits auch die Deckschichten Funktionalität erhalten, die über die reine Abdeck- und Versteifungsfunktion hinausgehen.
Bei einer derartigen Unterbodenverkleidung aus einer porö¬ sen Kernschicht und mindestens einer Deckschicht auf jeder Seite kann die Abdeckfolie beispielsweise überall oder in Teilbereichen membranartig schwingfähig sein, wobei die membranartige Schwingfähigkeit der Abdeckfolie durch Mate- rialauswahl einer besonders biegeweichen Folie erzielt wer¬ den kann. Kunststofffolien aus PP, PET, PA, PU usw. mit ei¬ ner Dicke < lOOμm sind in diesem Sinne grundsätzlich biege¬ weich, ohne dass besondere weichmachende Zusatzstoffe not¬ wendig sind.
Bei einem eigenstabilen, akustisch absorbierenden Bauteil bzw. Formteil kann die membranartige Schwingfähigkeit da¬ durch erreicht werden, dass die Anbindung an das Kernmate¬ rial in Teilflächen unterbrochen ist. Dies kann beispiels- weise dadurch erfolgen, dass die Folie bzw. Schaumfolie vor dem Zusammenfahren der Werkzeughälften mit Vakuum in Kam- merkavitäten des Werkzeugs gezogen wird bzw. durch Vakuum oder Druckluft nach dem Zusammenfahren wieder von der Kern¬ schicht weggedrückt wird.
Bei dem Verfahren zur Herstellung einer eigenstabilen, akustisch absorbierenden Unterbodenverkleidung kann vorge¬ sehen sein, dass die abdeckenden Schichten aus hochschmel¬ zenden und niedrigschmelzenden Fasern bestehen und damit die Faserstruktur der hochschmelzenden Fasern trotz Aufhei¬ zen erhalten bleiben, während die niedrigschmelzenden Fa¬ sern als Bindefasern dienen. Alternativ können statt der Fasern auch Verbundfolien aus hoch- und niedrigschmelzenden Folien verwendet werden. Bei dem Verfahren zur Herstellung einer eigenstabilen, akustisch absorbierenden Unterbodenverkleidung kann vorge¬ sehen sein, dass als abdeckende Schicht eine hochschmelzen- de Folie, z.B. eine Aluminiumfolie, mit kernmaterialseiti- ger niedrigschmelzender Thermoplastschicht oder Haftver¬ mittlerschicht ins Werkzeug gebracht wird und zusammen mit dem aufgeheizten Kernmaterial verformt wird und dabei die Aktivierung der Klebeschicht erfolgt, was schließlich zu einem Verbund zwischen Kernmaterial und der hochschmelzen¬ den Folie führt.
Statt Aluminium können auch hochmelzende Kunststofffolien aus PA, PET und PUR verwendet werden. Beispiele sind: Polyamidfolie 20-50μm, Polyesterfolie 20-50μm, Polyurethan¬ folie 20-50μm jeweils mit einer dünnen einseitigen ode'r beidseitigen Kleber- oder Thermoplastschicht beispielsweise aus Polypropylen, welche als niedrigschmelzende Verbin¬ dungsschicht dienen kann. Das Polypropylen schmilzt, wäh- rend die eigentliche Abdeckfolie das Aufheizen oder Aufsie¬ geln ohne Schmelzen übersteht. Dies ist insbesondere vor¬ teilhaft beim Einsatz von mikroperforierten Folien, da die Löcher beim Aufheizen erfahrungsgemäß ihre Größe verändern.
Generell gilt, dass die Abdeckschichten sowohl aus hoch- und hiedrigschmelzenden Fasergemischen als auch aus hoch- und niedrigschmelzenden Folienkombinationen bestehen kön¬ nen, wobei bei den Folien die niedrigschmelzenden Schichten auch auf beiden Seiten angebracht sein können, wenn eine weitere äußere Schicht mit angepresst werden soll.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die abdeckenden Schichten nur in den Bereichen des Bauteils partiell aufge¬ bracht werden, wo sie aus funktionellen Gründen benötigt werden. Das partielle Aufbringen der abdeckenden Schichten kann dabei dadurch erfolgen, dass die abdeckenden Schichten nur in Teilbereichen mit dem Kernmaterial verbunden werden. In einer möglichen Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass die abdeckende Folie durch partielles Erhitzen, partielles Ultraschallschweißen, partielles Hochfrequenzschweißen oder partielles Reibschweißen nur in Teilbereichen mit dem Kern¬ material verbunden wird. Alternativ ist es möglicht, dass die abdeckende Folie, die eine hochschmelzende Schicht und eine kernseitige niederschmelzende Schicht aufweist, auf eine Temperatur erwärmt wird, die nur die niederschmelzende Schicht zum Schmelzen bringt, und anschließend von der dem Kernmaterial abgewandten Seite an den Kern angedrückt und dadurch partiell an diesem angebunden wird. Die nieder¬ schmelzende Schicht kann sich dabei über die gesamte hoch- schmelzende Schicht erstrecken, es ist jedoch auch möglich, dass die kernseitige, niederschmelzende Schicht nur in Teilbereichen der hochschmelzenden Schicht angeordnet ist.
Bei der eigenstabilen, akustisch absorbierenden Unterboden- Verkleidung kann das Kernmaterial aus PP-Schaumfolie oder aus PUR-Schaumstoff bestehen. PP-Schaum ist üblicherweise geschlossenzellig, könnte aber durch Perforieren oder Ein¬ bringen von Ausstanzungen derart modifiziert werden, dass ebenfalls eine vergleichbare Wirkung zu den Faserkern- schichten entsteht. Die Perforationsparameter sollten ähn¬ lich zu den mikroperforierten Deckschichten derart gewählt werden, dass der Lochdurchmesser bzw. die Schlitzweite zwi¬ schen 0,01mm und lmm, bevorzugt zwischen 0,05mm und 0,2mm, und das Verhältnis von Lochfläche zur Gesamtfläche im Be- reich von 0,1% und 10%, bevorzugt zwischen 3% und 8% liegt. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass auch bei einem nur oberflächlichen Einstechen, d.h. ohne Durchstoßen der Schicht, eine erhebliche akustische Wirksamkeit entsteht. Die Ausstanzungen und die dazwischenliegenden Stege sollten sich im Bereich von 5 bis 50mm bewegen mit runder, quadra- tischer oder wabenförmiger Geometrie. Ein weiterer Vorteil ist eine Gewichtsverminderung.
In den beigefügten Abbildungen sind Ausbildungsformen der Erfindung beschrieben. Es zeigen:
Fig. Ia, Ib, Ic bekannte Aufbauten eines Verkleidungs¬ teils,
Fig. 2a, 2b, 2c erfindungsgemäße Aufbauten eines Ver¬ kleidungsteils,
Fig. 3a, 3b, 3c
3d, 3e, 3f weitere erfindungsgemäße Ausgestalt- ungen eines Verkleidungsteils und
Fig . 4 eine schematische Darstellung des Ver¬ fahrens zur Herstellung eines Verklei¬ dungsteils .
Die Figuren Ia, Ib und Ic zeigen verschiedene bekannte, derzeit im Einsatz befindliche Geräuschkapselsysteme aus einer Verkleidungsplatte aus bspw. GMT, D-LFT oder LWRT und zusätzlich aufgebrachten Schallabsorbern.
In Figur Ia ist schematisch ein poröser Absorber 2 aus bei¬ spielsweise einen Polyestervlies oder einen PUR-Schaum dar¬ gestellt, der mit einer dünnen PUR- oder Polyesterfolie Ia gegen flüssige Medien abgedeckt ist und auf einen Träger 3 aus beispielsweise GMT aufgebracht ist.
In Figur Ib ist schematisch ein poröser Absorber 2 aus bei¬ spielsweise Basaltsteinwolle dargestellt, der mit einer mikroperforierten Aluminiumfolie Ib abgedeckt ist und auf einen Träger 3 aus beispielsweise SMC aufgebracht ist. In Figur Ic ist schematisch ein Kammer-absorber 10 aus PP- Schaum dargestellt, der auf einen Träger 3 aus beispiels¬ weise LWRT aufgebracht ist.
Die Figuren 2a, 2b und 2c zeigen in Analogie zu den Figuren Ia, Ib und Ic erfindungsgemäße Ausführungsformen, in wel¬ chen die Funktionalität der Akustik in. den LWRT-Kern über¬ tragen wurde.
In Figur 2a ist eine akustisch wirksame Glas f aser-PP-Kern- schicht 4 zwischen zwei Abdeckschichte n 5a und 5b aus Folie eingeschlos sen . Die Kernschicht 4 mit einem Flächengewicht von 1200g/m2 hat eine Dicke von 5mm un d set zt sich zusammen aus 40 Gewichtsprozent Glasfaser mit 1 5-20μm Faserdurchmes¬ ser und 60 Gewichtsprozent PP , welches aufgeschmol zen ist und die Glas fasern bindet . Die Folien bes it zen mehr oder weniger ausgeprägte akustische Funktio n j e nach Biegeeigen¬ schaften und Anbindung an den Glasf ase r-PP-Kern 4 .
In Figur 2b ist die akustisch wirksame Glas f aser-PP-Kern- schicht 4 auf der oberen Seite mit ein er l O Oμm dicken mik- roperforierten Folie beispielsweise au s Aluminium 5c abge¬ deckt . Diese ist akustisch absorbieren d eingestellt mit beispielsweise einem Lochdurchmesser von l O Oμm und einem Lochabstand von 500μm. Der Werkstoff Aluminium erlaubt es , dieses Verkleidungsteil auch in unmitt elbarer Nähe des Ab¬ gasstrangs des Fahrzeugs anzubringen und ermöglicht somit auch einen geschlossenen Unterboden .
In Figur 2 c ist der Gesamtaufbau aus den Abdeckfolien 5a und 5b und der Glasf aser-PP-Kernschich t 4 in eine Kammer¬ struktur 6 verformt . Die Kammerseitenf lächen bilden ein Quadrat mit Seitenlängen von 10 bis 10 Omm und die Höhe der Kammer liegt im Bereich von 5 bi s 30mm- , wobei das Verhält- nis Seitenlänge zu Höhe etwa 1 bis 2 betragen sollte. Die Kammern erweitern die akustische Abstimmbarkeit des Bau¬ teils über die Kammergeometrie (Resonatoreffekt) und ermög¬ lichen darüber hinaus eine zusätzliche Ver- oder Entstei- fung des Gesamtbauteils, je nach Geometrie und Anordnung der Kammern.
Weitere Ausbildungsformen der Erfindung sind in den Figuren 3a bis 3f dargestellt
In Figur 3a ist die LWRT-Kernschicht 4 mit einer Schaumfo¬ lie 5d wie bspw. das Alveolen NPFRG 2905,5 von Alveo oder das Procell-P 150-2,5 SF40 von Polymer-Tee abgedeckt.
Figur 3b zeigt den gleichen Materialaufbau, wobei hier zu¬ sätzliche Kammern 6 in das Bauteil eingebracht sind.
In Figur 3c ist die Unterseite des Bauteils mit einer Folie 5b und einem 2mm dicken akustisch wirksamen PP-Vlies 5e mit einem Flächengewicht von 500g/m2 abgedeckt. Die Oberseite 5a besitzt eine Abdeckung aus Aluminiumfolie 5c für die Wärmeabschirmung gegen die Temperaturen des Abgasstrangs.
In Figur 3d ist die Unterseite des Bauteils ebenfalls mit einer Folie 5b und einem akustisch wirksamen Vlies 5e abge¬ deckt. Die 0,05mm dicke Aluminiumfolie 5c der Oberseite ist mikroperforiert mit Lochdurchmesser von 0,2mm und einem Lochabstand von 1,5mm, was die akustische Wirksamkeit des Bauteils nochmals deutlich steigert.
In Figur 3e ist die Oberseite und die Unterseite des Bau¬ teils mit einer mikroperforierten Folie 5f abgedeckt.
In Figur 3f sind die Oberseite und die Unterseite des Bau- teils mit einer 0,05mm dicken mikroperforierten Folie 5f mit einem Lochdurchmesser von 0,2mm und einem Lochabstand von 1,5mm abgedeckt und diese jeweils nochmals mit einem akustisch wirksamen Vlies 5g bedeckt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Vliese 5f hochfrequent wirken und die Kernschicht zusammen mit den mikroperforierten Abde¬ ckungen mittel- und tieffrequent abgestimmt werden kann. Bei geeigneter oleo- und hydrophober Ausrüstung der Vliese bewirken diese, dass z. B. Spritzwasser nicht in die Perfo¬ ration und damit in das Kernmaterial eindringen kann.
Es sind natürlich noch weitere Ausführungsformen denkbar und sinnvoll, je nach Anforderungen an die akustische und thermische Funktion des Bauteils. Insbesondere ist es auch sinnvoll, einzelne Abdeckschichten bzw. deren Strukturie- rung in Kammern etc. nur partiell vorzunehmen.
Figur 4 zeigt das Herstellverfahren, wobei die Kernschicht 4 mit eventuellen Abdeckfolien 5a, 5b in einer Strahlerhei¬ zung oder Kontaktheizung 7 aufgeheizt werden und dabei die Kernschicht zum Loften gebracht wird. Dieses geloftete Ma¬ terial wird anschließend mit weiteren nicht vorgeheizten Abdeckschichten 5c und 5d in ein Presswerkzeug 8 gebracht und verpresst.
Letztendlich ist es anzustreben, möglichst großflächige
Bauteile zu schaffen, da einerseits die Absorption mit der Fläche proportional zunimmt, andererseits durch diese Gro߬ flächigkeit der Verschlussgrad der Unterbodens zunimmt und damit zusätzlich der Schallaustritt verhindert wird. Beide Effekte führen zu einer überproportionalen Verbesserung des Außengeräuschs. Derartige Unterbodenverklei'dungen sind mit dem beschriebenen Bauteilkonzept und dem einhergehenden Herstellverfahren wirtschaftlich herstellbar, womit sich neuartige Möglichkeiten in der akustischen und aerodynami- sehen Gestaltung von Fahrzeugen ergeben.

Claims

Patentansprüche
1. Verkleidungsteil für ein Fahrzeug, insbesondere Unter¬ bodenverkleidung, aus einer porösen Kernschicht (4) und mindestens einer Deckschicht (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5f) auf jeder Seite, wobei die poröse Kernschicht (4) aus einer thermoplastischen Kunststoffmatrix mit eingelagerten Verstärkungsfasern, insbesondere Glasfa¬ sern, besteht, deren Schmelztemperatur höher als die Schmelztemperatur der Kunststoffmatrix ist und wobei zumindest eine der Deckschichten aus einem Faservlies oder einer Folie besteht.
2. Verkleidungsteil für ein Fahrzeug, insbesondere Unter¬ bodenverkleidung, aus einer porösen Kernschicht (4) und mindestens einer Deckschicht (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5f) auf jeder Seite, wobei die poröse Kernschicht (4) aus einem Schaumstoff besteht, der entweder offen- zellig ist oder geschlossenzellig und perforiert ist, und wobei zumindest eine der Deckschichten aus einem Faservlies oder einer Folie besteht.
3. Verkleidungsteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die akustisch transparenten bzw. absorbierenden Deckschichten aus Folie bestehen.
4. Verkleidungsteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Deckschichten von Kompakt-Folien gebil¬ det sind, deren Stärke zwischen 20 μm und 500 μm und insbesondere zwischen 20 μm und 100 μm liegt.
5. Verkleidungsteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Deckschichten von Schaumfolien gebildet sind, deren Stärke zwischen lmm und 8mm und insbeson¬ dere zwischen 2mm und 6mm liegt.
6. Verkleidungsteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich¬ net, dass die akustisch transparenten bzw. absorbie¬ renden Deckschichten aus Abdeckvlies bestehen.
7. Verkleidungsteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich- net, dass die Stärke der Abdeckvliese zwischen 0,5 mm und 5 mm und insbesondere zwischen 1 mm und 3 mm liegt.
8. Verkleidungsteil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Abdeckvlies oleophobe und hyd¬ rophobe Eigenschaft besitzt.
9. .-Verkleidungsteil nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, dass das Abdeckvlies steifig- keitsbildende Eigenschaft besitzt.
10. Verkleidungsteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich¬ net, dass die steifigkeitsbildende Eigenschaft über einen Glasfaseranteil erzielt wird.
11. Verkleidungsteil nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckfolie mikroper- foriert ist.
12. Verkleidungsteil nach Anspruch 11, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Mikroperforation der Abdeckfolie Lochdurchmesser bzw. Schlitzweiten (im Gegensatz zu Schlitzlängen) von 0,001mm bis lmm, insbesondere von 0,05 bis 0,2mm, sowie Lochanteile (Verhältnis der Loch- bzw. Schlitzfläche zu der Gesamtfläche) von 0,1 bis 10%, insbesondere von 3 bis 8% besitzt.
13. Verkleidungsteil nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckfolie zumindest in Teilbereichen membranartig schwingfähig ist.
14. Verkleidungsteil nach Anspruch 13, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die membranartige Schwingfähigkeit der Abdeckfolie durch Materialauswahl einer besonders bie- geweichen Folie erzielt wird.
15. Verkleidungsteil nach Anspruch 13, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die membranartige Schwingfähigkeit da¬ durch erreicht wird, dass die Anbindung der Abdeckfo- lie an das Material der Kernschicht in Teilflächen un¬ terbrochen ist.
16. Verkleidungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil in seinen me- chanischen, dynamischen und akustischen Eigenschaften durch partiell unterschiedlich dickes Verprägen be¬ stimmt ist.
17. Verkleidungsteil nach Anspruch 16, dadurch gekenn- zeichnet, dass das partiell unterschiedlich dicke Ver- prägen zu rechteckigen, insbesondere quadratischen Kammerstrukturen führt.
18. Verkleidungsteil nach Anspruch 16, dadurch gekenn- zeichnet, dass das partiell unterschiedlich dicke Ver- prägen zu wabenförmigen Kammerstrukturen führt.
19. Verkleidungsteil nach Ansprüche 16, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das partiell unterschiedlich dicke Ver- prägen zu steg- und röhrenförmigen Längs und Quer¬ strukturen führt.
20. Verkleidungsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Kernschicht aus einem Glasfaser- Kunststoff-Vlies besteht.
21. Verkleidungsteil nach Anspruch 20, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Kunststoffmatrix des Vlieses aus Polypropylen besteht.
22. Verkleidungsteil nach Anspruch 20 oder 21, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Kunststoffmatrix des Vlieses aus Polypropylenfasern besteht.
23. Verkleidungsteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Kernschicht von einem geschlossenzelli- gen Schaum gebildet ist, der durch Perforieren zumin¬ dest teilweise geöffnet ist.
24. Verkleidungsteil nach Anspruch 23, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Perforation Lochdurchmesser bzw. Schlitzweiten (im Gegensatz zu Schlitzlängen) von 0,001mm bis 1mm, insbesondere von 0,05 bis 0,2mm, so¬ wie Lochan-teile (Verhältnis der Loch- bzw. Schlitzflä- che zu der Gesamtfläche) von 0,1 bis 10%, insbesondere von 3 bis 8% besitzt.
25. Verkleidungsteil nach Anspruch 1 oder 2, dass die Kernschicht eine Stärke von 0,5 mm bis 20 mm und ins- besondere von 1,0 mm bis 10 mm und insbesondere von 1,5 mm bis 7,0 mm aufweist.
26. Verfahren zur Herstellung eines eigenstabilen, aku¬ stisch absorbierenden Verkleidungsteils für ein Fahr- zeug, insbesondere eine Unterbodenverkleidung, wobei ein Vlies, das aus einem thermoplastischen Kunststoff als Matrixmaterial und Verstärkungsfasern besteht, die eine höhere Schmelztemperatur als das Kunststoffmate¬ rial aufweisen, oder eine Schaumstoffplatte erhitzt und in einem gleichzeitigen oder anschließenden Form- gebungsprozess zusammen mit weiteren abdeckenden Schichten hinsichtlich der Bauteildicke und der Ober¬ flächenkontur verformt und verprägt wird.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die abdeckenden Schichten zusammen mit dem Kern¬ material aufgeheizt werden und anschließend verformt werden.
28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die abdeckenden Schichten ebenfalls aus hochschmelzenden und niedrigschmelzenden Fasern beste¬ hen und damit die Faserstruktur der hochschmelzenden Fasern trotz Aufheizen erhalten bleiben, während die niedrigschmelzenden Fasern als Bindefasern dienen.
29. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die abdeckenden Schichten ohne Vorheizung in das Werkzeug gebracht werden und zusammen mit dem auüge- heizten Kernmaterial verformt werden und sich dabei mit diesen verbinden.
30. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass als abdeckende Schicht eine Aluminiumfolie mit kernmaterialseitiger niedrigschmelzender Thermoplast¬ schicht oder Haftvermittlerschicht in das Werkzeug ge¬ bracht wird und zusammen mit dem aufgeheizten Kernma¬ terial verformt wird und dabei die Aktivierung der Klebeschicht erfolgt, was schließlich zu einem Verbund zwischen Kernmaterial und Aluminium führt.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumfolie mikroperforiert ist.
32. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass als abdeckende Schicht eine hochschmelzende Kunststofffolie mit kernmaterialseitiger niedrig¬ schmelzender Thermoplastschicht oder Haftvermittler¬ schicht ins Werkzeug gebracht wird und zusammen mit dem aufgeheizten Kernmaterial verformt wird und dabei die Aktivierung der Klebeschicht erfolgt, was schlie߬ lich zu einem Verbund zwischen Kernmaterial und Kunst¬ stofffolie führt.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie mikroperforiert ist.
34. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Formgebungsprozess durch Vakuum in den form- gebenden Werkzeughälften unterstützt wird.
35. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Formgebungsprozess durch Druckluft, welche zwischen den abdeckenden Schichten eingebracht wird, unterstützt wird.
36. Verfahren nach Anspruch 26 oder 28, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das die hochschmelzende oder nicht- schmelzende Verstärkungsfaser aus Glas besteht.
37. Verfahren nach Anspruch 26 oder 28, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass dass die hochschmelzende Verstärkungs¬ faser aus Polyester (PET) oder aus Polyamid (PA) be- steht.
38. Verfahren nach Anspruch 26 oder 28, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der niedrigschmelzende Kunststoff eben¬ falls aus Fasern besteht.
39. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des niedrigschmelzenden Kunststoffs aus Polypropylen (PP) bestehen.
40. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des niedrigschmelzenden Kunststoffs aus Polyester (PET) bestehen.
41. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des niedrigschmelzenden Kunststoffs aus Polyamid (PA) bestehen.
42. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen durch Heizstrahler erfolgt.
43. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen über eine Kontaktheizung erfolgt.
44. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die abdeckenden Schichten nur in den Bereichen des Bauteils partiell aufgebracht werden, wo sie aus funktionellen Gründen benötigt werden.
45. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die abdeckenden Schichten nur in Teilbereichen mit dem Kernmaterial verbunden werden.
46. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass die abdeckende Folie durch partielles Erhitzen, partielles Ultraschallschweißen, partielles Hochfre¬ quenzschweißen oder partielles Reibschweißen nur in Teilbereichen mit dem Kernmaterial verbunden wird.
47. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass die abdeckende Folie, die eine hochschmelzende
Schicht und eine kernseitige niederschmelzende Schicht aufweist, auf eine Temperatur erwärmt wird, die nur die niederschmelzende Schicht zum Schmelzen bringt, und anschließend von der dem Kernmaterial abgewandt&n Seite an den Kern angedrückt und dadurch partiell an diesen angebunden wird.
48. Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die kernseitige, niederschmelzende Schicht nur in Teilbereichen der hochschmelzenden Schicht angeordnet ist.
49. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial aus PP-Schaumfolie besteht.
50. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial aus PUR-Schaumstoff besteht.
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