DE19734913A1 - Verfahren zur Herstellung von Schallabsorbern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schallabsorbern, insbesondere für die Kraftfahrzeugtechnik, bestehend aus einer Trägerschicht und mindestens einer damit verbundenen Absorberschicht nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1.

In der Kraftfahrzeugtechnik werden Schallabsorber der genann­ ten Art zur Schall- und Wärmeisolierung angewandt. Die Schall­ absorber bestehen dabei aus einem Kunststoff-, Stahl-, Blech- oder Aluminium-Träger und aus einem damit verbundenen Absor­ berteil, welches für die Wärme- und Schalldämmung verantwort­ lich ist. Diese Schallabsorber dienen beispielsweise zur Ver­ kleidung des unter dem Fahrerhaus angebrachten Motors eines Lastkraftwagens im Bereich zwischen Rahmenlängsträger und Fahrerhaus-Unterseite. Die Schallabsorber dienen auch für die Verkleidung des Motorraums von Personenkraftwagen, die diesen sowohl wärme- als auch schalldämmen sollen.

Es sind Verfahren zur Herstellung solcher Schallabsorber bekannt, die zunächst das selbsttragende Trägerteil mittels eines dafür vorgesehenen Formwerkzeugs herstellen, anschließend die entsprechende Absorberschicht mittels eines dafür vorgesehen Formwerkzeugs herstellen und anschließend die Trägerschicht und die Absorberschicht, beispielsweise durch Klebung, miteinander verbinden.

Die EP 0 229 977 B1 beschreibt eine geräuschdämmende Verklei­ dung für den Motorraum von Kraftfahrzeugen, die aus einem Formkörper aus mehreren Lagen besteht, wobei diese Lagen mit­ tels eines Verfahrens unter Verwendung von Druck und Wärme und unter Ausbildung von Zonen unterschiedlich vorgebbarer Ver­ dichtungen zu dem Körper verformt werden können. Diese Verkleidung besteht aus mehreren Lagen, die durch unterschied­ lichen Druck während ihrer Verformung Zonen unterschiedlicher Dichte aufweisen, so daß Zonen von praktisch porenfreier Ver­ dichtung als Versteifungsrippen dienen, die eine höhere mecha­ nische Stabilität aufweisen und dadurch dem Schallabsorber eine gewisse selbst-tragende Steifigkeit verleihen können.

Aus der GM 92 07 113.9 U1 ist es bekannt, innerhalb eines Formwerkzeugs die Absorberschicht und die Trägerschicht ge­ meinsam formgepreßt und fest haftend miteinander herzustellen. Die Verbindung der Trägerschicht und der Absorberschicht er­ folgt durch Verpressen des Trägerteils und des Absorberteils innerhalb desselben Formwerkzeugs, wodurch die Verwendung von mehreren Formwerkzeugen für die Trägerschicht und die Ab­ sorberschicht sowie ein nachfolgender Verbindungsvorgang ent­ behrlich ist.

Aus der DE 42 11 409 A1 ist es bekannt, die Trägerschicht ge­ meinsam mit weiteren absorbtionswirksamen Schichten in einem einheitlichen Preßformvorgang zu einem einheitlichen formsta­ bilen Werkstück herzustellen. Dabei wird die Absorbtions­ schicht während eines gemeinsamen Warmpreßvorgangs mit der Trägerschicht entsprechend formgerecht hergestellt. In diesem Herstellungsverfahren wird zunächst die untere Hälfte eines Formpreßwerkzeugs mit einem vorgefertigten Vlies ausgelegt, welches als Trägerschicht dient, um nach Aufbringen der Ab­ sorptionsschicht das Formpreßwerkzeug zu schließen und unter Wärmeeinwirkung die einzelnen Schichten formgerecht zu verbin­ den und zu pressen. Dabei erhält der Schallabsorber seine end­ gültige Form, wobei das Material der Trägerschicht zusätzlich porenfrei verdichtet und zu einer Selbsttragenden Schicht ver­ preßt wird.

Diese vorgenannten Verfahren benutzen entweder ein Zwei- Schritt-Verfahren oder ein sogenanntes Eineinhalb-Schritt- Verfahren zur Herstellung der entsprechenden Schallabsorber. Entweder werden dabei zunächst die Trägerschicht und die Ab­ sorberschicht separat gefertigt, um anschließend miteinander verbunden zu werden (2 Schritte), oder es wird zunächst der Absorber vorgefertigt, das Werkzeug aufgefahren, das ent­ sprechende Material für die Trägerschicht (z. B. SMC) eingelegt und anschließend durch einen Formpreßvorgang miteinander ge­ formt und formschlüssig verbunden (1 ½ Schritte).

Die vorgenannten Verfahren weisen dabei den Nachteil auf, daß die Trägerschicht nicht vollständig ausgeformt werden kann. Bei der vorliegenden vorgefertigten Absorberschicht liegt aus akustischen Gründen und Gewichtsgründen nur eine begrenzte Menge an Absorptionsmaterial vor. Dieses ist dann nicht mehr mit so hohem Druck belastbar, um den entsprechenden Innendruck auf das Trägermaterial weitergeben zu können, ohne daß das Ab­ sorptionsmaterial zu stark verdichtet und damit verformt wird. Dadurch besteht die Gefahr, daß die Trägerschicht bzw. das Trägermaterial auf der Seite der Absorptionsschicht nicht vollständig ausreagiert und aushärtet. Höhere Preßzeiten erhöhen die Teilezyklen sehr stark, so daß insgesamt höhere Fertigungskosten bei nicht optimalen akustischen Eigenschaften auftreten.

Darüber hinaus weisen die herkömmlichen Verfahren den Nachteil auf, daß zur genauen Ausformung des Bauteils innerhalb des Werkzeugs verhältnismäßig viel Absorbermaterial eingelegt wer­ den muß und sich dadurch ein höheres Gewicht ergibt, welches insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik unerwünscht ist. Auch sind zur guten Verbindung der Trägerschicht und der Absorber­ schicht aufwendige Herstellungsmethoden notwendig, das heißt, die Verwendung von hohen Drücken und Temperaturen, welches ebenfalls die Herstellungsmethoden zusätzlich mit höheren Kos­ ten beaufschlagt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Schallabsorbern der genannten Art dahingehend zu verbessern, daß entsprechende Schallabsorber kostengünsti­ ger und einfacher herstellbar sind, sich die Zykluszeiten verkürzen und das Gewicht derartiger Schallabsorber reduziert wird.

Der Erfindung liegt ebenfalls die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zur Herstellung von Schallabsorbern anzugeben, welches zu verbesserten Eigenschaften der Schallabsorber hinsichtlich der Schall- und Wärmedämmung und hinsichtlich der Stabilität der Schallabsorber führt.

Die Erfindung löst die genannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1. Besondere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Schallabsorbern angegeben, welches aus einem Ein-Schritt- Verfahren besteht. Dabei wird zunächst der komplette Mate­ rialaufbau, das heißt sowohl das Material der Trägerschicht als auch das Material mindestens einer Absorberschicht in das Formpreßwerkzeug eingelegt. Anschließend werden sämtliche Aus­ gangsschichten durch thermische Preßformung eines Formpreß­ werkzeugs formgerecht hergestellt und formschlüssig mit­ einander verbunden. Insbesondere die Trägerschicht und minde­ stens eine Absorberschicht werden während des thermischen Preßvorgangs entsprechend den Wandungen des Formpreßwerkzeugs geformt und während der Preßformung sowohl ausgehärtet als auch innig miteinander verbunden. Durch das erfindungsgemäße Ein-Schritt-Verfahren erübrigt sich die Vorfertigung einer Trägerschicht, da diese während des Formpreßvorgangs gleich­ zeitig mit der Absorberschicht formgerecht hergestellt wird.

Erfindungsgemäß wird zusätzlich von der Absorberseite her Preßluft während der Preßformung zugeführt. Diese Preßluft wird zu Beginn kalt gelassen, um eine gute Ausformung des Bau­ teils innerhalb des Werkzeugs zu erreichen. Durch das anschließende Eindrücken heißer Preßluft nach der anfänglichen kalten Preßluft kann zusätzlich die Aushärtungszeit der Trägerschicht und der Absorberschicht erheblich vermindert werden. Dabei ergibt sich eine erhebliche Verkürzung der Zyk­ luszeiten bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Schallab­ sorber. Insbesondere bei der Verwendung von SMC oder von Glas­ fasermaterialien in Verbindung mit Epoxydharz ergibt sich durch die Zuführung von heißer Preßluft eine innige und sehr stabile Verbindung zwischen der Trägerschicht und der Absorb­ erschicht, wobei durch die erhöhte Temperatur die Härte und die Stabilität des Epoxydharzes, das heißt der Trägerschicht, verbessert wird.

Die zugeführte Preßluft wird mittels Preßluftabführungen wieder abgeführt. Durch die Verwendung von Ventilen für die Zu-/ bzw. Abführung von Preßluft läßt sich innerhalb des Form­ preßwerkzeugs ein gezielter Preßdruck regeln. Je nach verwen­ deten Materialien lassen sich durch eine entsprechende Steuer­ ung der Ventile und des Ausgangsdrucks der Preßluft gewünschte Innendrücke innerhalb der Formpreßhälften einregeln.

Das Aufblasen führt zu einem exakten Anlegen der einzelnen Ma­ terialien an den Werkzeugwandungen des Formpreßwerkzeugs, was wiederum zu guten Wärme-Übergangswerten und damit ebenfalls zur Zykluszeitverkürzung beiträgt.

Zusätzlich zur Trägerschicht und der Absorberschicht kann eine untere und eine obere Deckvliesschicht während der Preßformung eingebracht werden, die gleichzeitig mit der Herstellung der Trägerschicht und der Absorberschicht ausgeformt wird. Die Deckvliesschichten umgeben dabei die Trägerschicht und die entsprechenden Absorberschichten und bilden die "Außenhaut" des Schallabsorbers. Zwischen der Trägerschicht und der Ab­ sorberschicht kann zusätzlich eine Folie bzw. eine luftdichte Schicht eingebracht werden, die zur besseren Verbindung der Trägerschicht und der Absorberschicht dient und die als Mem­ bran zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften beiträgt, falls diese zwischen mehreren Absorberschichten eingebracht wird, die mit einer entsprechenden Trägerschicht verbunden werden.

Durch das Aufblasen kann mit wesentlich weniger Absorbermate­ rial derselbe oder sogar ein besserer Ausformungsgrad erlangt werden als dies mit klassischen Herstellungsmethoden bei we­ sentlich mehr Material möglich ist. Dadurch ergibt sich eine erhebliche Gewichtsreduktion der Bauteile bei gleichen oder sogar besseren Eigenschaften, wobei im akustischen Bereich verbesserte Eigenschaften durch zusätzliche Membrane (Folien) zwischen den Absorberschichten erreichbar sind.

Durch das erfindungsgemäße Ein-Schritt-Verfahren ist keine be­ sondere Verbindungstechnik mehr zwischen der Trägerschicht und der Absorberschicht notwendig, obwohl sich durch den ein­ heitlichen Formpreßvorgang ein sehr stabiler und formfester Verbund ergibt, welcher den Schallabsorber eigenstabil macht.

Die entstehenden Preßdämpfe während des Formpreßvorgangs kön­ nen bei der vorliegenden Erfindung gezielt abgeführt werden, so daß eine umweltfreundliche Filterung ermöglicht wird.

Die Preßluft wird mit einem Druck von vorzugsweise 1-20 bar eingeblasen und auf Temperaturen erhitzt, die den entspre­ chenden Materialien der einzelnen Schichten des Schallab­ sorbers entsprechen. Als Material für die Folie bzw. für die luftdichte Schicht können PE, PP, PUR, TPU, PET oder ver­ gleichbare Materialien verwendet werden. Als Material für die Absorberschicht kommen geharzte Baumwolle oder geharzte Stein­ wolle zum Einsatz.

Zwei besondere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine besondere Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 1a den Schnitt A-A der Fig. 1;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2a den Schnitt B-B der Fig. 2.

Fig. 1 zeigt schematisch den Schnitt durch eine besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zwischen der oberen Hälfte 1a des Formpreßwerkzeugs und der unteren Hälfte 1b des Formpreßwerkzeugs liegen die einzelnen Schichten des erfindungsgemäßen Schallabsorbers. Dabei befindet sich eine Folie bzw. eine luftdichte Schicht 5 zwischen einer Träger­ schicht 4 und einer Absorberschicht 3, die von einer oberen Deckvliesschicht 2a und von einer unteren Deckvliesschicht 2b umgeben sind.

Zur Herstellung des Schallabsorbers nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst die untere Deckvliesschicht 2b in die untere Hälfte 1b des Formpreßwerkzeugs eingelegt. Auf die un­ tere Deckvliesschicht 2b wird das Material für die Träger­ schicht 4 aufgebracht, welches mit einer Folie 5 abgedeckt wird. Auf die Folie 5 wird das Material für die Absorber­ schicht 3 aufgebracht und mit der oberen Deckvliesschicht 2a abgedeckt. Anschließend wird die obere Hälfte 1a des Form­ preßwerkzeugs aufgefahren und in Richtung der unteren Hälfte 1b des Formpreßwerkzeugs bewegt. Die obere Hälfte 1a und die untere Hälfte 1b des Formpreßwerkzeugs sind beheizt. Während die beiden Hälften 1a und 1b des Formpreßwerkzeugs gegen­ einander gedrückt werden, werden beide Hälften, 1a und 1b, er­ hitzt.

Durch gleichzeitige Beaufschlagung der einzelnen Schichten des Schallabsorbers mit Druck und Hitze werden die Schichten des Schallabsorbers innerhalb des Formpreßwerkzeugs an die Wandun­ gen der oberen Hälfte 1a und der unteren Hälfte 1b des Form­ preßwerkzeugs gepreßt. Durch die Wärme und den Druck schmiegen sich die einzelnen Schichten formschlüssig aneinander und an die Wandungen des Formwerkzeugs. Dabei härtet gleichzeitig das Material der Trägerschicht 4 und gleicht sich das Material der Absorberschicht 3 entsprechend der Formgebung des Formpreßw­ erkzeugs an die anliegenden Schichten an.

Durch zusätzliche Beaufschlagung des Innenraums des Formpreß­ werkzeugs mit kalter Preßluft wird die Ausformung der einzel­ nen Schichten innerhalb des Formpreßwerkzeugs unterstützt, wobei durch die weitere Beaufschlagung des Innenraumes des Formpreßwerkzeugs mit heißer Preßluft die Aushärtungszeit des Materials der Trägerschicht 4 verkürzt wird, so daß der ge­ samte Herstellungsvorgang des Schallabsorbers zeitlich kürzer wird. Die eingebrachte Preßluft dient auch zur Unterstützung der Wärme-Übergangswerte und damit ebenfalls zu einer Reduz­ ierung der Zykluszeit der Herstellung des Schallabsorbers.

Durch die Beaufschlagung mit Preßluft kann weniger Absorberma­ terial verwendet werden, um dennoch eine optimale Ausformung des Bauteils innerhalb des Formpreßwerkzeugs zu erreichen. Auch unterstützt die Preßluft die innige Verbindung der einzel­ nen Schichten untereinander, so daß auf überschüssiges Ep­ oxydharz bzw. auf zusätzliche Verbindungsmittel zwischen den Schichten verzichtet werden kann bzw. so daß weniger Ver­ bindungsmittel verwendet werden können. Dies führt zu einer erheblichen Gewichtsreduktion des gesamten Schallabsorbers bei gleichzeitigem Erreichen eines hohen Stabilitätsgrades des selbsttragenden und eigenstabilen Schallabsorbers.

Das zusätzliche Einbringen der Folie bzw. der luftdichten Sicht 5 dient zur Verbesserung der Verbindung zwischen der Ab­ sorberschicht 3 und der Trägerschicht 4.

Auf der Seite der Absorberschicht 3 des Formpreßwerkzeugs, das heißt innerhalb der oberen Hälfte 1a des Formpreßwerkzeugs be­ finden sich Preßluftzuführungen 6, die an beliebigen Stellen angebracht werden können und die in ausreichender Zahl vorge­ sehen sind, um den Innenraum des Formpreßwerkzeugs gleichmäßig mit Preßluft zu versorgen. Die Abführung der Preßluft geschieht durch entsprechende Preßluftabführungen 7, die sich vorteilhafterweise ebenfalls innerhalb der oberen Form­ preßhälfte 1a befinden. Diese Preßluftabführungen 7 können Ab­ luftlöcher sein, die sich durch Ventile öffnen, bzw. schließen lassen, so daß die Dauer und die Höhe des aufgebauten Drucks innerhalb des Formpreßwerkzeugs gesteuert bzw. geregelt werden kann.

Fig. 1a zeigt den Schnitt A-A nach Fig. 1 mit der oberen Hälfte 1a des Formpreßwerkzeugs der oberen Deckvliesschicht 2a, der Absorberschicht 3, der Folie bzw. der luftdichten Schicht 5, der Trägerschicht 4, der unteren Deckvliesschicht 2b und der unteren Hälfte 1b des Formpreßwerkzeugs.

Fig. 2 zeigt den schematischen Schnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Diese weicht gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 insofern ab, als hier zwei Absorberschichten 3 vorgesehen sind, die auf einer Trägerschicht 4 aufgebracht werden und zwischen welche eine Folie bzw. eine luftdichte Schicht 5 eingebracht ist. Auch hier umgeben die Trägerschicht 4 und die obere Absorberschicht 3 Deckvliesschichten 2a und 2b.

Das Verfahren zur Herstellung eines Schallabsorbers nach Fig. 2 ist identisch zu dem Verfahren nach Fig. 1, wobei hier die Folie bzw. die luftdichte Schicht 5 zur Verbesserung der aku­ stischen Eigenschaften des Schallabsorbers dient. Durch Ein­ bringung der Folie bzw. der luftdichten Schicht 5 zwischen die beiden Absorberschichten 3 ergibt sich eine Membran, die die beiden Absorberschichten 3 akustisch entkoppelt und dadurch die schalldämmenden Eigenschaften des Schallabsorbers ver­ bessert.

Fig. 2a zeigt den Schnitt B-B durch die zweite besondere Aus­ führungsform nach der vorliegenden Erfindung mit der oberen Hälfte 1a des Formpreßwerkzeugs, der oberen Deckvliesschicht 2a, der oberen Absorberschicht 3, einer Folie bzw. einer luft­ dichten Schicht 5, einer darunter liegenden Absorberschicht 3, einer Trägerschicht 4, einer unteren Deckvliesschicht 2b und der unteren Hälfte des Formpreßwerkzeugs 1b.

Durch das erfindungsgemäße Ein-Schritt-Verfahren sind keine besonderen Verbindungstechniken mehr notwendig, so daß mehrere Absorberschichten 3 mit dazwischenliegenden Folien bzw. luft­ dichten Schichten 5 herstellbar sind, so daß sich eigenstabile und je nach den gewünschten Anforderungen gewichtsreduzierte und mit geringen Zykluszeiten herstellbare Schallabsorber er­ geben.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung von Schallabsorbern, insbesondere für die Kraftfahrzeugtechnik,
wobei eine Trägerschicht und mindestens eine Absorberschicht innerhalb eines Formpreßwerkzeugs formschlüssig miteinander verbunden werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl das Material der Trägerschicht (4) als auch das Material der mindestens einen Absorberschicht (3) in das Formpreßwerkzeug (1a, 1b) eingelegt werden, und
daß durch eine thermische Preßformung des Formpreßwerkzeugs (1a, 1b) die Trägerschicht (4) und die mindestens eine Absorberschicht (3) verformt und formschlüssig miteinander verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Preßformung Preßluft durch Preßluftzuführungen (6) in das Formpreßwerkzeug (1a, 1b) eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Preßformung kalte Preßluft durch Preßluftzuführungen (6) in das Formpreßwerkzeug (1a, 1b) eingeführt wird, um die Trägerschicht (4) und die mindestens eine Absorberschicht (3) entsprechend den Wandungen des Formpreßwerkzeugs (1a, 1b) paßgenau auszuformen, und daß heiße Preßluft durch Preßluftzuführungen (6) in das Formpreßwerkzeug (1a, 1b) eingeführt wird, um die Trägerschicht (4) und die mindestens eine Absorberschicht (3) auszuhärten und formschlüssig miteinander zu verbinden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Preßformung Preßluft durch Preßluftabführungen (7) aus dem Formpreßwerkzeug (1a, 1b) abgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Preßformung Preßluft durch Preßluftzuführungen (6) und Preßluftabführungen (7) in das bzw. aus dem Formpreß­ werkzeug (1a, 1b) ein-/ bzw. abgeführt wird, wobei die Preßluftzuführungen (6) und/oder die Preßluftabführungen (7) durch Ventile steuerbar sind, so daß ein gewünschter Preßdruck eingeregelt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Trägerschicht (4) und der mindestens einen Absorberschicht (3) zusätzlich eine untere und eine obere Deckvliesschicht (2a, 2b) während der Preßformung ausgeformt werden, die die Trägerschicht (4) und die mindestens eine Absorberschicht (3) umgeben.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Trägerschicht (4) und der mindestens einen Absorberschicht (3) eine Folie bzw. eine luftdichte Schicht (5) eingebracht wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Absorberschichten (3) während der Preßformung ausgeformt werden, wobei Folien bzw. luftdichte Schichten (5) zwischen die Absorberschichten eingebracht werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Preßluft mit einem Druck von 1-20 bar verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Trägerschicht (4) SMC und/oder Glasfaser mit Epoxydharz verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Folie bzw. für die luftdichte Schicht (5) PE, PP, PUR, TPU und/oder PET verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Absorberschicht (3) geharzte Baumwolle und/oder geharzte Steinwolle verwendet wird.