DE19739778C2 - Vibrations-dämpfendes sowie schall-absorbierendes Teil für Fahrzeuge - Google Patents

Vibrations-dämpfendes sowie schall-absorbierendes Teil für Fahrzeuge

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein vibrationsdämpfendes und schallabsorbierendes Teil, welches auf die Verwendung in Fahrzeugen, wie Kraftfahrzeugen, angepaßt ist, um Vibrationen von Motoren oder dergleichen zu dämpfen und deren Schall zu absorbieren, wodurch der aus Fahrzeugen oder deren Bestand­ teilen entweichende Lärm verringert wird.
In Kraftfahrzeugen wurden z. B. die Innenoberflächen von Ölwannenabdeckungen normalerweise mit vibrationsdämpfenden und schallabsorbierenden Teilen, die aus Schaumgummi zusammengesetzt waren, abgedeckt bzw. beschichtet. Mit diesem Aufbau werden die Vibrationen der Motoren absorbiert, um die Vibrationen der Oberflächen der Ölwannen zu dämpfen, und der von den Motoren ausgehende Lärm wird unter Lärmverminderung absorbiert, wodurch ein relativ ruhiger Zustand bewirkt werden kann.
Ferner sind zur Reduktion des Motorenlärms die Oberflächen von Motorenabdeckungen, die zu den Motoren hin zeigen, mit Schaumgummi oder Urethanschaum überdeckt bzw. beschichtet worden, um Schall zu absorbieren, oder Schichten aus Urethan­ schaum sind um Ansaugrohre gebildet worden, um deren Vibrationen zu dämpfen.
So ist aus der DE 27 35 153 A1 ein vibrationsdämpfendes und schallabsorbierendes Teil für Fahrzeuge bekannt, welches ein steifes Teil, das außerhalb eines vibrierenden Bereichs eines Fahrzeugs angeordnet ist, und einen Schaumkörper umfaßt, der zumindest teilweise auf der dem vibrierenden Bereich zuge­ wandten Oberfläche des steifen Teils auflaminiert ist.
Bei dem aus der DE 296 00 858 U1 bekannten, vibrations­ dämpfenden und schallabsorbierenden Teil für Fahrzeuge ist ebenfalls ein steifes Teil außerhalb eines vibrierenden Be­ reichs eines Fahrzeugs angeordnet, und ein Schaumkörper ist in einem durch das steife Teil und den vibrierenden Bereich begrenzten Raum angebracht.
In der DE 25 13 705 A1 ist ein mit einem Schaumkörper versehenes und schallabsorbierendes Teil für Fahrzeuge so ausgestaltet, daß es der Oberfläche des vibrierenden Bereichs des Fahrzeugs angepaßt ist.
Herkömmlich ist es bekannt, daß Gummi und Harz, die jeweils eine hohe Viskoelastizität besitzen, bevorzugte Materialien zum Ausüben hoher Vibrations-Dämpfungs-Charakteristika sind, und daß geschäumte Teile bevorzugte Materialien zum Ausüben von sehr guten schall-absorbierenden Charakteristika sind, und folglich sind Schaumgummi oder Urethanschaum als vibrationsdämpfende und schallabsorbierende Teile verwendet worden. Diese Materialien können jedoch nur schwer sowohl eine gute Vibrations-Dämpfungscharakteristik als auch eine gute Schall-Absorbierungscharakteristik ausüben.
Aus der DE 41 29 666 A1 ist ein viskoelastischer Dämpfungs­ schaum mit adhäsiver Oberfläche zur kraftschlüssigen Ankopplung an schwingende Flächen zur Körperschalldämpfung bekannt, wobei der Schaumkörper erhalten wurde durch Umsetzung von Polyisocyanat auf der Basis von mindestens zwei Arten von Polyolen, die miteinander unverträglich sind, unter Zusatz weiterer, für die Polyurethan-Schäumungsreaktion üblicher Bestandteile wie Wasser, Dimethylamin als Hilfsstoff, Triethylendiamin als Katalysator sowie einem Zellstabilisator.
Herkömmlicher Urethanschaum unter Verwendung von Polyether- Polyol zeigt eine hohe Wasserabsorption, so daß, wenn er in den Bereichen verwendet wird, die zum Naßwerden mit Regen­ wasser oder dergleichen angepaßt sind, Rost in den dazu benachbarten metallischen Bereichen auftreten kann. Ferner ist die Hitzebeständigkeit des herkömmlichen Urethanschaums nicht gut genug, um für Teile verwendet zu werden, die auf erhöhte Temperaturen angepaßt sind, wie Ölwannenabdeckungen. Aus diesen Gründen ist für vibrationsdämpfende und schall­ absorbierende Teile für Ölwannenabdeckungen Schaumgummi verwendet worden, welches eine niedrige Wasserabsorption und eine hohe Hitzebeständigkeit zeigt.
Jedoch ist es sogar für Schaumgummi schwer, sowohl eine gute Vibrations-Dämpfungscharakteristik als auch eine gute Schall- Absorptionscharakteristik zur Verfügung zu stellen. Deshalb ist ein Schaumgummi verwendet worden, welches ein derartiges Expansionsverhältnis aufzeigt, daß ein gewisser Grad an Vibrations-Dämpfungscharakteristika und Schall-Absorptions­ charakteristika ermöglicht wird. Dies führt dazu, daß sowohl die Vibrations-Dämpfungscharakteristika als auch die Schall- Absorptionscharakteristika nicht in ausreichendem Maße zufriedenstellen, und folglich sind Verbesserungen dieser Charakteristika gefordert worden.
Schaumteile, die aus Urethanschaum zusammengesetzt sind, welcher mit einem wasserabstoßenden Mittel wie Asphalt imprägniert war, Schaumteile, die durch Umsetzen von Poly­ butadien und organischem Isocyanat erhalten wurden, sowie Schaumteile, die durch Umsetzen von Rizinusöl (Castoröl), Dimersäure-denaturiertem Polyol und organischem Isocyanat erhalten wurden, sind ebenso bekannt.
Diese Schaumteile zeigen eine geringe Wasserabsorption. Die Schaumteile, die mit dem wasserabweisenden Mittel wie Asphalt imprägniert sind, werden jedoch durch das Härten dünn, und die Formteile, die durch die Umsetzung von Poly­ butadien und organischem Isocyanat oder der Umsetzung von Rizinusöl, Dimersäure-denaturiertem Polyol und organischem Isocyanat erhalten wurden, besitzen Doppelbindungen, und folglich ist die Wetterbeständigkeit nicht gut.
Die Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patent­ anmeldung JP-A-2-298574 offenbart ein geschäumtes Abdicht­ material, welches durch die Umsetzung von Polyol und einer Gerüststruktur aus einem Harz eines gesättigten Kohlenwasser­ stoffes und eines organischen Isocyanats in Gegenwart von reaktivem Silikonöl erhalten wurde. Dieses geschäumte Abdichtmaterial zeigt gute Wasser-Abweisungscharakteristika, dessen Dicke reduziert sich nicht und dessen Wetterbeständig­ keit ist ebenso ausgezeichnet.
Die Schaumteile, die durch das in der obigen Publikation offenbarte Verfahren hergestellt wurden, weisen jedoch den Nachteil auf, daß die Eigenschaften zum Dispergieren des Wassers (welches als ein Schäumungsmittel dient) extrem schlecht ist, so daß keine homogen geschäumten Teile gebildet werden. Obgleich die homogene Dispergierung von Wasser zeit­ weise durch die Verwendung eines Dispergenses oder derglei­ chen bewirkt werden kann, beginnt die Trennung des Wassers schon beim Eingießen des Materials in eine Gießform oder kurz danach, und die resultierenden Schaumteile werden inhomogen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, ein vibrationsdämpfendes und schallabsorbierendes Teil zur Verfügung zu stellen, welches ausgezeichnete Vibrations­ dämpfungs-, Schallabsorptions- und Wasserabweisungs- Charakteristika zeigt, das aus einem homogen geschäumten Teil zusammengesetzt ist, welches sehr gute Vibrationsdämpfungs- und Schallabsorptions-Charakteristika sowie eine geringe Was­ serabsorption ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die jeweils in den Patentan­ sprüchen 1 bis 4 definierten Gegenstände.
Gemäß einem ersten Gegenstand wird ein vibrationsdämpfendes und schallabsorbierendes Teil für Fahrzeuge zur Verfügung gestellt, welches ein steifes Teil, welches außerhalb des vi­ brierenden Bereichs eines Fahrzeugs angeordnet ist, und einen Schaumkörper umfaßt, der zumindest teilweise auf der dem vi­ brierenden Bereich zugewandten Oberfläche des steifen Teils auflaminiert ist, wobei der Schaumkörper gebildet wurde durch Umsetzen einer Mischung, die aus Polyolefin-Polyol mit einem Gerüst aus einem Harz eines gesättigten Kohlenwasserstoffes, Wasser und organischem Polyisocyanat als Schäumungsmitel be­ steht, in Gegenwart eines oberflächenaktiven Mittels, welches ein Grundgerüst eines Fettsäureesters aufweist, dessen Kette hydrophile Gruppen enthält.
Gemäß einem zweiten Gegenstand wird ein vibrations­ dämpfendendes und schallabsorbierendes Teil für Fahrzeuge zur Verfügung gestellt, welches ein steifes Teil, welches außerhalb eines vibrierenden Bereiches eines Fahrzeugs ange­ ordnet ist, und einen Schaumkörper umfaßt, welcher in einem durch das steife Teil und dem vibrierenden Bereich begrenzten Raum eingebracht ist, wobei der Schaumkörper gebildet wurde durch Umsetzen einer Mischung, die aus Polyolefin-Polyol mit einem Gerüst aus einem Harz eines gesättigten Kohlenwasser­ stoffes, Wasser und organischem Polyisocyanat als Schäumungs­ mittel besteht, in Gegenwart eines oberflächenaktiven Mit­ tels, welches ein Grundgerüst eines Fettsäureesters aufweist, dessen Kette hydrophile Gruppen enthält.
Gemäß einem dritten Gegenstand wird ein vibrationsdämpfendes und schallabsorbierendes Teil für Fahrzeuge zur Verfügung gestellt, mit dem eine Oberfläche eines vibrierenden Berei­ ches eines Fahrzeuges auf dessen Beschichtung angepaßt ist, wobei das vibrationsdämpfende und schallabsorbierende Teil einen Schaumkörper darstellt, der gebildet wurde durch Umset­ zen einer Mischung, die aus Polyolefin-Polyol mit einem Ge­ rüst aus einem Harz eines gesättigten Kohlenwasserstoffes, Wasser und organischem Polyisocyanat als Schäumungsmittel be­ steht, in Gegenwart eines oberflächenaktiven Mittels, welches ein Grundgerüst eines Fettsäureesters aufweist, dessen Kette hydrophile Gruppen enthält.
Gemäß einem vierten Gegenstand wird ein vibrationsdämpfendes und schallabsorbierendes Teil für Fahrzeuge zur Verfügung gestellt, welches zwischen einem vibrierenden Bereich eines Fahrzeugs und diesem vibrierenden Bereich zugewandten Hilfs­ einrichtungen eingebracht ist, wobei das vibrationsdämpfende und schallabsorbierende Teil ein Schaumkörper darstellt, welcher gebildet wurde durch Umsetzen einer Mischung, die aus Polyolefin-Polyol mit einem Gerüst aus einem Harz eines ge­ sättigten Kohlenwasserstoffes, Wasser und organischem Polyi­ socyanat als Schäumungsmittel besteht, in Gegenwart eines oberflächenaktiven Mittels, welches ein Grundgerüst eines Fettsäureesters aufweist, dessen Kette hydrophile Gruppen enthält.
In einer bevorzugten Ausführungsform zu den oben bezeichneten Gegenständen besitzt das Polyolefin-Polyol Seitenketten sowie reaktive, besonders reine Hydroxylgruppen an den Enden von dessen Moleküle.
Mit dem ersten Gegenstand des vibrationsdämpfenden und schallabsorbierenden Teils ist der Schaumkörper auf der Oberfläche des steifen bzw. festen Teils auflaminiert, die dem vibrierenden Bereich zugewandt ist. Der von dem vibrie­ renden Bereich abgegebene Schall wird in dem Schaumkörper ab­ sorbiert, wodurch die Menge an Lärm, die von dem vibrierenden Bereich über das steife Teil übertragen wird, vermindert werden kann.
Mit dem zweiten Gegenstand des vibrationsdämpfenden und schallabsorbierenden Teils, bei dem der Schaumkörper in den Raum zwischen dem steifen Teil und dem vibrierenden Bereich eingebracht ist, wird der von dem vibrierenden Bereich ausgestrahlte Schall im Schaumkörper absorbiert, und die Vibrationen des vibrierenden Bereichs werden durch den Schaumkörper gedämpft, wodurch die Menge an Vibrationen und Lärm, die von dem vibrierenden Bereich über das steife Teil übertragen wird, vermindert werden kann.
Mit dem dritten Gegenstand des vibrationsdämpfenden und schallabsorbierenden Teils, in dem die Oberfläche des vibrierenden Bereiches mit dem Schaumkörper bedeckt ist, werden Vibrationen des vibrierenden Bereichs durch den Schaumkörper gedämpft, wodurch die Menge an Vibrationen, die von dem vibrierenden Bereich übertragen werden, reduziert werden können, und der aus dem vibrierenden Bereich ausge­ strahlte Schall wird ebenso in dem Schaumkörper unter gleichzeitiger Verminderung absorbiert.
Mit dem vierten Gegenstand des vibrationsdämpfenden und schallabsorbierenden Teils, bei dem der Schaumkörper zwischen dem vibrierenden Bereich und den Hilfseinrichtungen eingebracht ist, wird der von dem vibrierenden Bereich aus­ gestrahlte Schall in dem Formkörper absorbiert, und die Vibrationen des vibrierenden Bereichs und der Hilfseinrich­ tungen werden durch den Schaumkörper gedämpft. Wenn der vibrierende Bereich einen Motor darstellt, schließen Bei­ spiele der Hilfseinrichtungen einen Lüfter, eine Licht­ maschine, Rohrleitungen und andere verschiedentliche Teile, die in der Umgebung des Motors eingerichtet sind, ein.
Das Material für das steife bzw. feste Teil ist nicht auf spezielle Materialien beschränkt. Irgendein Material, dessen Steifigkeit bzw. Festigkeit größer als diejenige des Schaum­ körpers ist, ist hierfür geeignet. Metall, ein Harz, ein Gummimaterial oder dergleichen können angewandt werden. Beispiele des vibrierenden Bereiches schließen Motoren, Abgasrohre, Ansaugrohre, Armaturenbretter, Ölwannen, Fahrzeugteile oder dergleichen ein.
Die wichtigsten Charakteristika der vorliegenden Erfindung liegen in dem Schaumkörper vor.
Der herkömmliche Polyurethanschaum war zusammengesetzt aus Polyether-Polyol, um so mit Gleichförmigkeit geschäumt zu werden sowie gute Schall-Absorptionseigenschaften zu zeigen. Dieses hat jedoch den Nachteil, daß die Wasserabsorption hoch ist. Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist die Verwendung von Polyolefin-Polyol mit einer geringen Affinität gegenüber Wasser in Betracht gezogen worden. Es wurde jedoch klar, daß dieses Polyolefin-Polyol nicht innig mit Wasser als Schäu­ mungsmittel vermischt werden kann, was zur Kollabierung von Zellen bei der Schaumformung führt, wodurch ein homogen geschäumter Körper nicht erhalten werden kann.
Es wurde gefunden, daß der Schaumkörper, der eine spezielle Zusammen­ setzung besitzt, eine homogen schäumende Formung des Polyolefin-Polyols ermöglicht, und daß der resultierende Schaumkörper eine hohe Vibrationsdämpfungs- sowie Schallabsorptions-Charakteristik zeigt, wodurch die vorliegende Erfindung vervollständigt wurde.
Beispiele des Polyolefin-Polyols mit einer Gerüststruktur aus einem Harz eines Kohlenwasserstoffes schließen ataktisches Butadien-Oligomer mit der folgenden Formel (1), hydrofinier­ tes Polybutadien oder dergleichen ein. Diese Polyolefin- Polyole können beispielsweise durch die anionische Lebend­ polymerisation von Butadien hergestellt werden.
Es ist bevorzugt, daß das Polyolefin-Polyol eine Seitenkette und reaktive, besonders reine Hydroxylgruppen an den Enden der Moleküle, insbesondere aller Moleküle, besitzt. Durch die Seitenkette werden die Vibrations-Dämpfungscharakteristika und die Schall-Absorptionscharakteristika des resultierenden Schaumteils weiter verbessert.
Das bevorzugte zahlengemittelte Molekulargewicht des Polyolefin-Polyols liegt im Bereich von 1000 bis 9000. Wenn das zahlengemittelte Molekulargewicht weniger als 1000 beträgt, wird der resultierende Schaumkörper fest und brüchig. Wenn das zahlengemittelte Molekulargewicht 9000 übersteigt, wird die Viskosität zu hoch, und die Schaum- Formgebung wird schwierig. Das weiter bevorzugte, zahlen­ gemittelte Molekulargewicht liegt im Bereich von 1500 bis 3000.
Um das zahlengemittelte Molekulargewicht auf einen Bereich von 1000 bis 9000 einzugrenzen, kann die Valenz der Hydroxylgruppen in einem Bereich von 10 bis 140 eingestellt werden.
Als organisches Polyisocyanat kann herkömmliches organisches Polyisocyanat zur Verwendung in der Herstellung von Urethan­ schaum mit dem Polyether-Polyol verwendet werden. Beispiele des organischen Polyisocyanats schließen MDI, TDI, XDI, HMDI, IPDI, organische Polyisocyanate oder dergleichen ein.
Die vorliegenden Erfinder haben Experimente unter Verwendung unterschiedlicher Arten von oberflächenaktiven Mitteln zur gleichförmigen Dispersion von Wasser in dem Polyolefin-Polyol durchgeführt. Als Ergebnis haben sie gefunden, daß ein oberflächenaktives Mittel, dessen Grundskelett bzw. -gerüst aus einem Fettsäureester mit einer hydrophilen Gruppe in dessen Kette aufgebaut ist, ein besonders gutes Ergebnis liefert. Der bevorzugte HLB-Wert (hydrophil/lipophyl- Gleichgewichtswert) des oberflächenaktiven Mittels beträgt 10 oder mehr.
Die hydrophile Gruppe kann in die Kette des Fettsäureesters eingeführt werden durch die Verwendung eines Fettsäureesters mit Hydroxylgruppen oder Doppelbindungen, indem die Hydroxyl­ gruppen durch die hydrophile Gruppe ersetzt wird oder die hydrophile Gruppe an die Doppelbindung angebracht wird. Ein repräsentatives Beispiel des Fettsäureesters ist Rizinusöl (Castoröl). Alternativ können Erdnußöl, Olivenöl, Fischöl, Walöl oder dergleichen als Fettsäureester verwendet werden.
Durch das Einführen der hydrophilen Gruppe durch die Verwen­ dung des Fettsäureesters mit Hydroxylgruppen in dessen Kette kann der Austausch der hydrophilen Gruppe erleichtert werden, und eine gleichförmige Wasser-Dispersion kann bewirkt werden. Selbst wenn Hydroxylgruppen ohne Austausch durch die hydro­ phile Gruppe verbleiben, werden die Hydroxylgruppen Teil des resultierenden Schaumkörpers aufgrund der Reaktion mit dem Isocyanat, wodurch der resultierende Schaumkörper weniger wasserabsorptiv wird, so daß die Wasserabsorption stark vermindert werden kann.
Es ist bevorzugt, Polyolefin-Polyol, oberflächenaktives Mittel und organisches Isocyanat so zu mischen, daß das NCO/OH-Verhältnis im Bereich von 60 bis 150 liegt. Wenn der NCO/OH-Wert weniger als 60 beträgt, verringert sich die Vernetzungsdichte, und die Vibrations-Dämpfungscharakte­ ristika und die Schall-Absorptionscharacteristika sowohl des resultierenden Schaumkörpers als auch des vibrations­ dämpfenden und schallabsorbierenden Teils werden schlechter. Wenn der NCO/OH-Wert 150 übersteigt, wird der resultierende Schaumkörper brüchig. Das weiter bevorzugte NCO/OH-Verhältnis liegt im Bereich von 80 bis 120.
Die bevorzuge Menge des oberflächenaktiven Mittels liegt im Bereich von 20 bis 200 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des verwendeten Wassers. Wenn die Menge des oberflächenaktiven Mittels weniger als 20 Gewichtsteile beträgt, wird das Vermischen mit Wasser nicht gleichförmig, und eine homogene Schaumformgebung wird schwierig. Wenn die Menge des oberflächenaktiven Mittels 200 Gewichtsteile übersteigt, werden die Eigenschaften des Schaumkörpers beeinträchtigt.
Dort, wo die Schaum-Formgebung aufgrund einer hohen Visko­ sität des Polyolefin-Polyols schwierig wird, ist es bevor­ zugt, einen Weichmacher zuzugeben. Mittels des Weichmachers kann die Viskosität einer Mischung vermindert werden, und dementsprechend kann die Schaum-Formgebung bei einer normalen Temperatur ausgeführt werden. Beispiele des Weichmachers schließen Phthalsäureester-Weichmacher, Phosphorsäure-Weichmacher sowie andere, gut bekannte Weich­ macher ein. Zusätzlich zu den obigen Komponenten können Schaumstabilisierer, Flammschutzmittel oder dergleichen angewandt werden.
Zur Herstellung des vibrationsdämpfenden und schall­ absorbierenden Teils gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein normales Schäumungsverfahren angewandt werden, da durch das Vermischen der oben beschriebenen Komponenten das Polyolefin-Polyol und das organische Isocyanat miteinander reagieren, und Wasser und organisches Isocyanat reagieren miteinander unter Bildung von Kohlendioxid, wodurch die Schäumung erfolgt. Durch das Ausführen dieser Reaktionen in einer Form wird nämlich ein durch die Form begrenzter Hohl­ raum mit einem resultierenden Schaumkörper gefüllt.
Normalerweise sind diese Reaktionen in flüssigem Zustand auszuführen. Wenn die Viskosität des Polyolefin-Polyols hoch ist, können diese Reaktionen ausgeführt werden, während Hitze angewandt wird oder der oben beschriebene Weichmacher zugegeben wird, um die Viskosität des Polyolefin-Polyols zu vermindern.
Der so hergestellte Schaumkörper kann mit steifen Teilen oder vibrierenden Bereichen mit einem Klebstoff oder dergleichen verbunden werden oder darauf auflaminiert werden durch Ein­ bringen der steifen Teile oder vibrierenden Bereiche inner­ halb einer Form sowie der Formgebung des Schaumkörpers, wodurch eine integrierte Einheit gebildet wird. Alternativ kann der so hergestellte Schaumkörper zwischen den vibrie­ renden Bereichen sowie diesen zugewendeten Hilfseinrichtungen eingebracht werden, oder er kann mit den vibrierenden Be­ reichen, steifen Teilen oder Hilfseinrichtungen gehalten bzw. gestützt werden.
Das vibrationsdämpfende und schallabsorbierende Teil, welches so hergestellt wird, sichert hohe Schall- Absorptionseigenschaften gegenüber Schall von relativ niedrigen Frequenzen bis zu höheren Frequenzen, weil die geschäumten Zellen fein sind unter Erhöhung des Ventila­ tionswiderstandes. Ferner ist das so hergestellte vibrations­ dämpfende und schallabsorbierende Teil weniger wasser­ absorptiv mittels des Polyolefin-Polyols, um somit eine geringe Wasserabsorption aufzuweisen. Im Vergleich zu einem Urethanschaum unter Verwendung von Polyetherpolyol, welches eine mit derjenigen des Schaumkörpers der vorliegenden Erfindung identische Schäumungsdichte aufweist, sind der tan δ sowie die Betriebsdämpfung (Verlustfaktor) des Schaumkörpers der vorliegenden Erfindung groß, um eine ausgezeichnete Vibrations-Dämpfungscharakteristik sowie eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit zu zeigen.
Bei der vorliegenden Erfindung liegt das bevorzugte Expansionsverhältnis der oben beschriebenen Mischung im Bereich von 2- bis 30-fach. Wenn das Expansionsverhältnis weniger als das 2-Fache beträgt, werden die Schall­ absorptionscharakteristika kaum erhalten. Wenn das Expan­ sionsverhältnis das 30-Fache übersteigt, vermindern sich die Vibrations-Dämpfungscharakteristika drastisch.
Andere Aufgaben, Merkmale und Charakteristika der vorliegenen Erfindung werden ersichtlich unter Berücksichtigung der vorliegenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, wobei alles Teil der Spezifikation darstellt.
Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer Ölwannenabdeckung, bei der eine Ausführungsform des Vibrations-dämpfenden und Schall-absorbierenden Teils gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt wird, und veranschaulicht den Zustand, bei dem die Ölwannenabdeckung an einer Ölwanne befestigt ist;
Fig. 2 ist ein Seitenaufriß eines Motors, der mit Abstand­ haltern darumherum ausgestattet ist und bei dem eine andere Ausführungsform eines Vibrations-dämpfenden und Schall- absorbierenden Teils gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt wird;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer Motorabdeckung, wo eine noch andere Ausführungsform des Vibrations-dämpfenden und Schall-absorbierenden Teils gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt wird, und
Fig. 4 ist eine Längsschnittansicht eines Ansaugrohrs, das mit einer Rohrabdeckung ausgestattet ist und bei dem eine weitere Ausführungsform des Vibrations-dämpfenden und Schall- absorbierenden Teils gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt wird.
Hiernach wird die vorliegende Erfindung im einzelnen auf der Grundlage von experimentellen Beispielen, mehreren Ausfüh­ rungsformen sowie Vergleichsbeispielen erläutert.
Experimentelle Beispiele
100 Gewichtsteile eines Polyolefin-Polyols eines gesättigten Kohlenwasserstoffs mit einer Seitenkette (Hydroxylgruppen- Valenz: 48, zahlengemitteltes Molekulargewicht: 2000), welches durch die folgende Formel (2) ausgedrückt wird:
sowie 3,5 Gewichtsteile Wasser wurden miteinander vermischt, und 3,5 Gewichtsteile eines oberflächenaktiven Mittels (hergestellt durch Ito Seiyu Co., Ltd.), welches durch Austausch von Hydroxylgruppen von Rizinusöl mit Gruppen eines Schwefelsäureester-Natriumsalzes (SO4Na) erhalten wurde, das eine Gruppe mit hydrophilen Eigenschaften darstellt, oder 3,5 Gewichtsteile eines anderen oberflächenaktiven Mittels, re­ präsentiert durch einen Silikonöl-Schaumstabilisierer ("SZ- 1313"TM, hergestellt durch Nippon Unikar Co., Ltd.), wurden ferner unter Rühren damit vermischt.
So gemischte Proben wurden für eine vorbestimmte Zeitdauer so belassen, und organisches Isocyanat (Verhältnis von rein zu roh = 80/20, NCO-% = 32,2, hergestellt durch Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd.) wurde damit so vermischt, daß der NCO- Index (100 × NCO-Äquivalente/OH-Äquivalente) 100 wurde. Dann wurde ein Becher-Schäumungsexperiment ausgeführt. Der Zustand der Zellen sowie die Schäumungscharakteristika wurden beurteilt. Die Beurteilungsergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Die Tabelle 1 zeigt, daß das Rizinusöl-denaturierte oberflächenaktive Mittel insbesondere einen stabilen Zustand der Zellen sowie eine ausgezeichnete Schäumungsstabilität zeigt.
Ausführungsform 1
Fig. 1 zeigt eine Ölwannenabdeckung als eine Ausführungsform eines Vibrations-dämpfenden und Schall-absorbierenden Teils gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Ölwannenabdeckung schließt ein Substrat 1 (steifes bzw. festes Teil), bestehend aus Polypropylen, welches mit Glasfasern verstärkt ist, sowie einen Schaumkörper 2, der integral auf der der Ölwanne zugewandten Oberfläche des Substrats 1 gebildet ist, ein.
Die Ölwannenabdeckung wurde hergestellt durch Formgeben des Substrats 1 durch Preßformen, Einbringen des Substrats in eine Form und integralem Bilden des Schaumkörpers 2.
Die Ölwannenabdeckung erfordert im allgemeinen eine ausge­ zeichnete Hitzebeständigkeit, geringe Wasserabsorption sowie sehr gute Vibrations-Dämpfungscharakteristik mit einem tan δ- Wert von 0,128 oder mehr. Die Ölwannenabdeckung der vor­ liegenden Ausführungsform genügt all diesen erforderlichen Bedingungen. Ferner zeigt die Ölwannenabdeckung der vorlie­ genden Ausführungsform eine stabile akustische Absorptivität über den gesamten Bereich von niedrigeren Frequenzen zu höheren Frequenzen, wie hiernach beschrieben, somit eine ausgezeichnete Schall-Absorptionscharakteristik zeigend. Deshalb kann das Entweichen von Motorlärm sicher verhindert werden.
Hiernach wird der Schaumkörper 2 im einzelnen beschrieben.
100 Gewichtsteile eines Polyolefin-Polyols aus gesättigtem Kohlenwasserstoff mit einer Seitenkette (Hydroxylgruppen- Valenz: 48, zahlengemitteltes Molekulargewicht: 2000), welches durch die obige Formel (2) ausgedrückt wird, 3,5 Gewichtsteile eines oberflächenaktiven Mittels, welches durch Austausch von Hydroxylgruppen des Rizinusöls als Fettsäure­ ester durch eine Natrium-Schwefelsäureester-Salzgruppe (SO4Na), die eine hydrophile Gruppe darstellt, erhalten wurde, 3,5 Gewichtsteile Wasser, 40 Gewichtsteile eines Weichmachers (DUP) sowie 20 Gewichtsteile eines Flammschutz­ mittels oder dergleichen wurden unter Rühren vermischt, und organisches Isocyanat (Verhältnis von rein/roh = 80/20, NCC-% = 32,2; hergestellt durch Sumitomo Bayer Urethane Co, Ltd.) wurden damit derart vermischt, daß der NCO-Index (100 × NCO- Äquivalenz/OH-Äquivalenz) 100 wurde.
Dann wurde eine vorbestimmte Menge der so hergestellten Mischung sofort in eine Form mit einer vorbestimmten Kon­ figuration eingegossen zur integralen Schaum-Formgebung des Schaumkörpers 2 unter Verwendung des zuvor hergestellten Substrats 1 als Einlage. Teststücke, die jeweils eine be­ stimmte Konfiguration aufwiesen, wurden durch Schaum-Form­ gebung unter Verwendung einer anderen Form hergestellt. Der Schaumkörper 2 und die Teststücke, die so hergetellt wurden, hatten jeweils eine Schäumungsdichte von 0,12.
Die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung eines so hergestellten Teststücks wurden durch ein herkömmliches Verfahren gemessen. Nach Erhitzen auf 175°C für 24 Stunden wurden die Zugfestig­ keit und die Bruchdehnung des Teststückes auf ähnliche Weise gemessen. Somit wurden die Werte für die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung nach den Haltbarkeitstests erhalten.
Ein anderes Teststück wurde in Wasser bei Raumtemperatur für 24 Stunden eingetaucht, und dessen Gewichtszunahme wurde gemessen, um die Wasserabsorption zu erhalten.
Ferner wurde die akustische Absorptivität eines anderen Teststückes mit einer Dicke von 30 mm gegenüber Schallwellen von 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz und 5000 Hz gemessen gemäß einer Meßmethode des normal-einfallenden Schallabsorptions-Koeffi­ zienten (JISA 1405).
Ein Teststück mit einer Dicke von 10 mm wurde an eine streifenförmige Stahlplatte mit einem doppelseitigen Klebe­ band gebunden, und die Stahlplatte wurde wie eine Konsole festgehalten, um die Betriebsdämpfung (Verlustfaktor) zu messen. Zusätzlich wurde dessen tan δ-Wert bei 25°C durch einen Viskoelastizitäts-Spektrometer ("Rheospectra DV E4"TM, hergestellt durch Rheology Co., Ltd.) gemessen. Die gemessenen Werte sind in Tabelle 2 gezeigt.
Ausführungsform 2
Teststücke wurden auf ähnliche Weise wie in der Ausführungs­ form 1 hergestellt, außer daß 0,5 Gewichtsteile des ober­ flächenaktiven Mittels zugegeben wurde, und verschiedentliche physikalische Eigenschaften wurden ähnlich wie in der Ausfüh­ rungsform 1 gemessen. Die gemessenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Ausführungsform 3
Teststücke wurden auf ähnliche Weise wie in der Ausführungs­ form 1 hergestellt, außer daß 70 Gewichtsteile des mit der Ausführungsform 1 identischen Polyolefin-Polyols aus ge­ sättigtem Kohlenwasserstoff und 30 Gewichtsteile Fett­ säureester-Polyol (Hydroxylgruppen-Valenz: 53, gewichtsge­ mitteltes Molekulargewicht: 2000, hergestellt durch Toa Gosei Co., Ltd.) als Polyol verwendet wurden.
Verschiedentliche physikalische Eigenschaften wurden ähnlich wie in der Ausführungsform 1 gemessen. Die gemessenen Ergeb­ nisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Ausführungsform 4
Teststücke wurden ähnlich wie in der Ausführungsform 1 hergestellt, außer daß 20 Gewichtsteile eines Weichmachers, 2,5 Gewichtsteile des oberflächenaktiven Mittels und 2,5 Gewichtsteile Wasser verwendet wurden. Ferner wurden ver­ schiedentliche physikalische Eigenschaften ähnlich wie in der Ausführungsform 1 gemessen. Die gemessenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Ausführungsform 5
Teststücke wurden auf ähnliche Weise wie in der Ausfüh­ rungsform 1 hergestellt, außer daß kein Weichmacher verwendet wurde und daß die Mischung auf 60°C vor dem Eingießen in die Form erhitzt wurde. Ferner wurden verschiedentliche physikalische Eigenschaften ähnlich wie in der Ausführungs­ form 1 gemessen. Die gemessenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Ausführungsform 6
Teststücke wurden ähnlich wie in der Ausführungsform 1 herge­ stellt, außer daß 100 Gewichtsteile hydrofiniertes Poly­ butadien (Hydroxylgruppen-Valenz: 47, zahlengemitteltes Molekulargewicht: 2100, hergestellt durch Nippon Soda Co., Ltd.) anstatt des Polyolefin-Polyols aus gesättigtem Kohlenwasserstoff verwendet wurde. Ferner wurden verschie­ dentliche physikalische Eigenschaften ähnlich wie in der Ausführungsform 1 gemessen. Die gemessenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Teststücke wurden auf ähnliche Weise wie in der Ausführungs­ form 1 hergestellt, außer daß 100 Gewichtsteile Polyether- Polyol (Hydroxylgruppen-Valenz: 28, zahlengemitteltes Molekulargewicht: 6000, "Sumiphen3063"TM, hergestellt durch Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd.) anstelle des Polyolefin- Polyols aus gesättigtem Kohlenwasserstoff verwendet wurde, 0,5 Gewichtsteile Silikonöl-Schaumstabilisierer ("SZ-1313"TM, hergestellt durch Nippon Unikar Co., Ltd.) als oberflächen­ aktives Mittel verwendet wurde, 2,0 Gewichtsteile Wasser verwendet wurde und kein Weichmacher verwendet wurde. Verschiedentliche physikalische Eigenschaften wurden auf ähnliche Weise wie in der Ausführungsform 1 gemessen. Die gemessenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 2
Teststücke wurden auf ähnliche Weise wie in der Ausführungs­ form 1 hergestellt, außer daß 100 Gewichtsteile Polyolefin- Polyol aus ungesättigtem Kohlenwasserstoff (Hydroxylgruppen- Valenz 47, zahlengemitteltes Molekulargewicht: 2800, herge­ stellt durch Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.) anstelle des Polyolefin-Polyols aus gesättigtem Kohlenwasserstoff verwen­ det wurde. Ferner wurden verschiedentliche physikalische Eigenschaften ähnlich wie in der Ausführungsform 1 gemessen. Die gemessenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 3
Teststücke wurden ähnlich wie in der Ausführungsform 1 hergestellt, außer daß kein oberflächenaktives Mittel ver­ wendet wurde. Verschiedentliche physikalische Eigenschaften wurden ähnlich wie in der Ausführungsform 1 gemessen. Die gemessenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 4
Teststücke wurden auf ähnliche Weise wie in der Ausführungs­ form 1 hergestellt, außer daß 3 Gewichtsteile Silikonöl- Schaumstabilisierer ("SZ-1313"TM, hergestellt durch Nippon Unikar Co., Ltd.) anstelle des Rizinusöls als oberflächen­ aktives Mittel verwendet wurde. Verschiedentliche physika­ lische Eigenschaften wurden ähnlich wie in der Ausführungs­ form 1 gemessen. Die gemessenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Beurteilung:
Tabelle 2 (Fortsetzung)
Tabelle 2 zeigt, daß Vergleichsbeispiel 1, welches einen herkömmlichen Urethan-Schaum darstellt, ein gewisses Niveau an Vibrations-Dämpfungscharakteristika zeigt, daß jedoch dessen Wasserabsorption zu hoch ist, um ihn für mit Wasser in Kontakt tretenden Teile verwenden zu können, und daß dessen Schall-Absorptivität gegenüber Schallwellen höherer Fre­ quenzen gut, gegenüber Schallwellen niedriger Frequenzen jedoch nicht gut ist.
Tabelle 2 zeigt ebenso, daß Vergleichsbeispiel 2, welches Polyolefin-Polyol von ungesättigtem Kohlenwasserstoff verwendet, eine niedrige Wasserabsorption zeigt, daß jedoch die Hitzebeständigkeit dabei nicht gut ist und daß der tan δ- Wert davon ebenso nicht gut ist. Im Vergleichsbeipiel 3, welches kein oberflächenaktives Mittel verwendet, und im Vergleichsbeispiel 4, welches ein oberflächenaktives Mittel vom Silikon-Typ verwendet, dispergierte das Wasser nicht gleichförmig, so daß ein Zellkollaps auftrat, und somit war es schwierig, einen Schaumkörper zu bilden.
Demgegenüber zeigen die Teststücke der vorliegenden Aus­ führungsformen, die Schaumkörper darstellen, die in dem Vibrations-dämpfenden und Schall-absorbierenden Teil gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt wurden, eine niedrige Wasserabsorption, eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit sowie stabile Schallabsorptivität gegenüber Schallwellen mit niedrigeren Frequenzen bis höheren Frequenzen. Durch das Auflaminieren auf dem Substrat 1 können diese Schaumkörper Lärm von Motoren absorbieren, dadurch den Lärm von Motoren verringernd. Da die Wasserabsorption niedrig ist, kann die durch Regenwasser verursachte Gewichtszunahme verhindert werden, und da die Wetterbeständigkeit ebenso ausgezeichnet ist, zeichnen sie sich durch eine ausreichend gute Haltbar­ keit selbst bei Verwendung im Freien aus.
Ausführungsform 7
Fig. 2 veranschaulicht eine andere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform wurden mit jenen der Ausführungsform 4 identische Schaumkörper 3 zuvor in jeweils vorbestimmte Konfigurationen geformt und zwischen dem Motor 40 sowie unterschiedlichen, um diesen herum befindlichen (Hilfs-)Einrichtungen eingebracht.
Mit dieser Ausführungsform werden Vibrationen des Motors 40 und der Hilfseinrichtungen durch die Schaumkörper 3 gedämpft. Da der Lärm des Motors 40 in den Schaumkörpern 3 absorbiert wird, kann der Lärm innerhalb des Motorenraums verringert werden. Die Schaumkörper 3 sind ausgezeichnet hinsichtlich der Hitzebeständigkeit und niedrig bezüglich der Wasser­ absorption, so daß die Erzeugung von Rost aufgrund von Wasserabsorption verhindert werden kann.
Ausführungsform 8
Fig. 3 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform wird der mit der Ausführungsform 4 identische Schaumkörper 5 zwischen einer Motorenabdeckung 41 und dem Motor 40 eingebracht.
Mit dieser Ausführungsform werden Vibrationen des Motors 40 durch den Schaumkörper 5 gedämpft, so daß die Übertragung von Vibrationen auf die Motorenabdeckung 41 zurückgehalten werden kann. Da der Lärm des Motors 40 durch den Schaumkörper 5 absorbiert wird, kann der Lärm im Motorenraum verringert werden. Zusätzlich ist der Schaumkörper 5 ausgezeichnet bezüglich der Hitzebeständigkeit und gering in der Wasser­ absorption, so daß die Erzeugung von Rost aufgrund von Wasserabsorption verhindert werden kann.
Ausführungsform 9
Fig. 4 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist die Außenfläche eines Ansaugrohrs 6 mit Schaumkörpern 7 bedeckt, die identisch mit jenen der Ausführungsform 4 sind.
Mit dieser Ausführungsform werden Vibrationen des Ansaugrohrs 6 durch die Schaumkörper 7 gedämpft, und der Schall des Luftstroms, der durch das Ansaugrohr 6 strömt, wird in den Schaumkörpern 7 absorbiert, so daß der Lärm innerhalb des Motorraums verringert werden kann.
Herkömmlich sind Urethan-Schaumkörper aus Polyether-Polyol verwendet worden. Diese Körper zeigen jedoch eine hohe Wasserabsorption, so daß Rost in dem Ansaugrohr 6 erzeugt werden kann. Demgemäß ist die Oberfläche des Ansaugrohrs 6 zum Zwecke der Rostverhinderung beschichtet und dann mit dem Urethan-Schaum abgedeckt worden, oder ein Film ist auf der Oberfläche des Urethan-Schaums zur Verhinderung der Wasser­ absorption auflaminiert worden.
Demgegenüber kann mit der vorliegenden Ausführungsform der zuvor beschriebene Prozeß zum Beschichten oder Film- Laminieren entfallen, da die Wasserabsorption der Schaum­ körper 7 gering ist, wodurch die Zahl der Herstellungs­ schritte verringert werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt. Das Vibrations-dämpfende und Schall-absorbierende Teil gemäß der vorliegenden Erfindung kann ebenso auf eine Seitenabdeckung oder Untergrundab­ deckung, die durch ein Motorenteil bzw. -Raumstück einge­ grenzt wird, auf eine Oberfläche eines einem Motorenteil zugewandten Armaturenbrettes auf die Rückoberfläche einer Haube oder eines Verdecks, wo ein Maschinen-Raumteil definiert wird, oder dergleichen angewandt werden.
Wie oben beschrieben kann das Vibrations-dämpfende und Schall-absorbierende Teil für Fahrzeuge gemäß der vorlie­ genden Erfindung sowohl eine hohe Vibrations-Dämpfungs­ charakteristik als auch eine hohe Schallabsorptions- Charakteristik erreichen, und es zeigt eine niedrige Wasserabsorption und einen ausgezeichneten Hitzewiderstand, und folglich kann es in verschiedentlichen Bereichen von Fahrzeugen extrem nützlich verwendet werden. Ferner ist dadurch der herkömmlich erforderliche Prozeß zum Beschichten oder Filmlaminieren unnötig geworden, so daß die Zahl der Herstellungsschritte ebenso verringert werden kann.

Claims (5)

1. Vibrations-dämpfendes und Schall-absorbierendes Teil für Fahrzeuge, umfassend:
ein steifes Teil, welches außerhalb eines vibrierenden Bereiches eines Fahrzeugs angeordnet ist, und
einen Schaumkörper, der zumindest teilweise auf der dem vibrierenden Bereich zugewandten Oberfläche des steifen Teils auflaminiert ist,
wobei der Schaumkörper gebildet wurde durch Umsetzen einer Mischung, die aus Polyolefin-Polyol mit einem Gerüst aus einem Harz eines gesättigten Kohlenwasserstoffes, Wasser und organischem Polyisocyanat als Schäumungsmittel besteht, in Gegenwart eines oberflächenaktiven Mittels, welches ein Grundgerüst eines Fettsäureesters aufweist, dessen Kette hydrophile Gruppen enthält.
2. Vibrations-dämpfendes und Schall-absorbierendes Teil für Fahrzeuge, umfassend:
ein steifes Teil, welches außerhalb eines vibrierenden Bereiches eines Fahrzeugs angeordnet ist, und
einen Schaumkörper, welcher in einem durch das steife Teil und dem vibrierenden Bereich begrenzten Raum eingebracht ist,
wobei der Schaumkörper gebildet wurde durch Umsetzen einer Mischung, die aus Polyolefin-Polyol mit einem Gerüst aus einem Harz eines gesättigten Kohlenwasserstoffes, Wasser und organischem Polyisocyanat als Schäumungsmittel besteht, in Gegenwart eines oberflächenaktiven Mittels, welches ein Grundgerüst eines Fettsäureesters aufweist, dessen Kette hydrophile Gruppen enthält.
3. Vibrations-dämpfendes und Schall-absorbierendes Teil für Fahrzeuge, mit dem eine Oberfläche eines vibrierenden Bereiches eines Fahrzeuges auf dessen Beschichtung angepaßt ist, wobei das Vibrations-dämpfende und Schall-absorbierende Teil einen Schaumkörper darstellt, der gebildet wurde durch Umsetzen einer Mischung, die aus Polyolefin-Polyol mit einem Gerüst aus einem Harz eines gesättigten Kohlenwasserstoffes, Wasser und organischem Polyisocyanat als Schäumungsmittel besteht, in Gegenwart eines oberflächenaktiven Mittels, welches ein Grundgerüst eines Fettsäureesters aufweist, dessen Kette hydrophile Gruppen enthält.
4. Vibrations-dämpfendes und Schall-absorbierendes Teil für Fahrzeuge, welches zwischen einem vibrierenden Bereich eines Fahrzeuges und diesem vibrierenden Bereich zugewandten Hilfseinrichtungen eingebracht ist, wobei das Vibrations­ dämpfende und Schall-absorbierende Teil ein Schaumkörper darstellt, welcher gebildet wurde durch Umsetzen einer Mischung, die aus Polyolefin-Polyol mit einem Gerüst aus einem Harz eines gesättigten Kohlenwasserstoffes, Wasser und organischem Polyisocyanat als Schäumungsmittel besteht, in Gegenwart eines oberflächenaktiven Mittels, welches ein Grundgerüst eines Fettsäureesters aufweist, dessen Kette hydrophile Gruppen enthält.
5. Vibrations-dämpfendes und Schall-absorbierendes Teil für Fahrzeuge gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Polyolefin-Polyol Seitenketten sowie reaktive, besonders reine Hydroxylgruppen an Enden von dessen Molekül besitzt.
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