DE202012100466U1

DE202012100466U1 - Schalldämmelement

Info

Publication number: DE202012100466U1
Application number: DE202012100466U
Authority: DE
Original assignee: Odenwald Chemie GmbH
Current assignee: Odenwald Chemie GmbH
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2013-05-13
Anticipated expiration: 2022-02-11
Also published as: DE102013101273A1; DE102013101273B4

Abstract

Schalldämmelement (10), aufweisend – eine Lage offenporigen Materials (20), und – eine Imprägnierung (30), die ein Bindemittel und einen Füllstoff enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff Magnetit enthält.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schalldämmelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Bauteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.
Solche Schalldämmelemente eignen sich zur Schalldämmung, beispielsweise im Automobilbereich, für Schienenfahrzeuge, ganz allgemein in der Industrie, wie der Bauindustrie, der Anlagentechnik oder dem Kraftwerksbau, sowie zur Schalldämpfung bzw. Schallabsorption. Derartige Schalldämmelemente kommen insbesondere dann zum Einsatz, wenn aufgrund relativ geringer, zur Verfügung stehender Bauhöhe oder schwieriger geometrischer Strukturen andere Schalldämmelemente nicht eingesetzt werden können.
Schalldämmelemente aus einer Lage offenporigen Materials, das mit einer Imprägnierung getränkt ist, die wiederum ein oder mehrere Bindemittel und einen Füllstoff enthält, sind in vielerlei Variationen bekannt. So sind beispielsweise Schalldämmelemente bekannt, bei denen das offenporige bzw. offenzellige Material ein Polyurethanschaum ist. Dieser Polyurethanschaum ist mit einer Imprägnierung getränkt, die ein Acrylharz als Bindemittel und Aluminiumtrihydrat, auch als Aluminiumhydroxid, kurz ATH (Formel: Al(OH)₃), bekannt und Calciumcarbonat (Formel: CaCO₃) als Füllstoff enthält. Durch eine derartige Tränkung kann das Raumgewicht beispielsweise bei Platten mit 15 mm Dicke auf 230 kg/m³ erhöht werden, und bei Platten mit nur 5,5 mm Dicke kann sogar ein Raumgewicht von 290 kg/m³ erzielt werden (die geringere Dicke führt zu einer besseren Durchwirkung mit der Tränkung beispielsweise im Tauchbad). Die Erhöhung des Raumgewichts dient der Verbesserung der Schalldämmeigenschaften. Da der Polyurethanschaum offenzellig bzw. offenporig ist, werden auch die Schalldämpfungsund Schallabsorptionseigenschaften positiv beeinflusst.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schalldämmeigenschaften derartiger Schalldämmelemente noch weiter zu verbessern. Außerdem soll ein Bauteil, wozu insbesondere ein Kraftfahrzeugbauteil zu zählen ist, mit verbesserten Schalldämm- und Schalldämpfungseigenschaften angegeben werden.
Diese Aufgabe wird mit einer Schalldämmelement gemäß Anspruch 1 bzw. einem Bauteil gemäß Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erfindungsgemäßes Schalldämmelement weist eine Lage aus offenporigem Material auf, das mit einer Imprägnierung aus Bindemittel und Füllstoff getränkt ist. Die Tränkung erfolgt mittels der bekannten Vollbadimprägnierung – auch als Foulardierung bezeichnet – die nicht eigens beschrieben zu werden braucht. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass als Füllstoff Magnetit (Fe₃O₄) gewählt wird. Da Magnetit eine Dichte von etwa 5,2 g/cm³ aufweist, kann dementsprechend das Raumgewicht des erfindungsgemäßen Schalldämmelements auf bis zu 500 kg/m³ oder noch darüber erhöht werden, und demzufolge können die Schalldämm- und Schalldämpfungseigenschaften sehr stark verbessert werden. In ähnlicher Weise werden auch die Schalldämmungs- und Schalldämpfungseigenschaften eines mit einem derartigen Schalldämmelement versehenen Bauteils verbessert. Bei dem vorgenannten erfindungsgemäßen Schalldämmelement werden jedoch nicht nur die vorgenannten akustischen Eigenschaften verbessert, sondern auch der mit dem Schalldämmelement erzielte Antidröhneffekt und die Vibrationen werden reduziert. Wie bereits bei der Erläuterung des Stands der Technik erwähnt, wird durch die Offenzelligkeit des offenporigen Materials auch die Schallabsorptionsfähigkeit des Schalldämmelements erhöht.
Das erfindungsgemäße Schalldämmelement weist überdies den Vorteil auf, dass das Magnetit eine Barriere gegen elektrische Strahlung bildet und daher Elektrosmog abschirmen kann.
Die Schalldämmeigenschaften können besonders stark verbessert werden, wenn das Raumgewicht des Schalldämmelements mindestens 300 kg/m³, bevorzugt 400 kg/m³, vorzugsweise mindestens 450 kg/m³ und weiter vorzugsweise etwa 500 kg/m³ aufweist.
Es ist von Vorteil, wenn das offenporige Material ein Raumgewicht von etwa 5 bis 50 kg/m³, bevorzugt 18 bis 40 kg/m³ aufweist, wobei ein Raumgewicht von etwa 20 bis 30 kg/m³ und insbesondere 25 kg/m³ besonders bevorzugt ist. Hierdurch können die Schallabsorptionseigenschaften optimiert werden.
Eine weitere Optimierung des erfindungsgemäßen Schalldämmelements ist möglich, wenn die Imprägnierung etwa 70 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise etwa 75 bis 85 Gew.-% und weiter vorzugsweise etwa 80 Gew.-% Magnetit enthält. Außerdem ist es bevorzugt, dass das Schalldämmelement etwa 3 bis 7 Gew.-%, vorzugsweise etwa 4 bis 6 Gew.-% und insbesondere etwa 5 Gew.-% offenporiges Material enthält.
Die Schallabsorptionsfähigkeit des erfindungsgemäßen Schalldämmelements kann dadurch noch weiter verbessert werden, dass eine Schall absorbierende Membran vorgesehen ist, die auf eine Hauptfläche des Schalldämmelements aufkaschiert bzw. aufgeklebt ist. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Membran nur mit einem Teil ihrer Fläche mit dem Schalldämmelement verbunden, so dass die Membran zumindest teilweise, d.h. in einem bestimmten Umfang, schwingen und dadurch Schall absorbieren kann. Die Membran könnte selbstverständlich auch vollflächig, beispielsweise mit einer Doppelkleberschicht, auf einer Hauptfläche des Schalldämmelements – oder auch auf beiden Hauptflächen – befestigt werden. Die Schallabsorptionsfähigkeit wird jedoch verbessert, wenn die Membran beispielsweise mittels vieler Klebestreifen von beispielsweise 20, 30, 50 mm Breite oder noch größerer Breite auf das Schalldämmelement geklebt wird, wobei dann jeweils ebenfalls 20, 30, 50 mm breite oder noch breitere Freiräume zwischen den Kleberstreifen verbleiben. Alternativ kann die Membran auch mittels einzelner Klebepunkte auf dem Schalldämmelement fixiert werden.
Es ist bevorzugt, die Membran aus Polyester auszubilden. Weitere bevorzugte Materialien sind Polyurethan, Polyamid, Polyethylen, Polypropylen oder auch Viskose. Vorzugsweise weist die Membran ein Flächengewicht von etwa 30 bis 50 g/m², vorzugsweise ein Flächengewicht von etwa 35 bis 45 g/m² und weiter vorzugsweise ein Flächengewicht von etwa 40 g/m² auf. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Membran eine Dicke von etwa 10 bis 500 μm aufweist, wobei es weiter bevorzugt ist, dass sie eine Dicke von etwa 30 bis 100 μm und insbesondere eine Dicke von nur etwa 50 μm aufweist.
Eine weitere Verbesserung der Schallabsorption ist möglich, wenn die Membran zusätzlich kleine Löcher aufweist, welche ihre Dicke senkrecht zur Hauptfläche durchsetzen, und diese Löcher einen Durchmesser aufweisen, der kleiner als die doppelte Dicke der Membran, vorzugsweise kleiner als die einfache Dicke der Membran, ist. Diese Dimensionierung hat sich als besonders akustisch wirksam für die Schallabsorption erwiesen.
Es ist bevorzugt, das elektrisch leitfähige, ferrimagnetische Magnetit der Imprägnierung zu magnetisieren. Dadurch wird eine entsprechend ausgestaltete Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämmelements magnetisch und kann – beispielsweise während der Montage – an Blechoberflächen anhaften. Dieser Effekt kann somit als Montagehilfe eingesetzt werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Verbindung eines erfindungsgemäßen Schalldämmelements mit dem damit zu bestückenden Bauteil dauerhaft auf der Grundlage dieses magnetischen Anhaftens auszugestalten. Hierdurch wird das zusätzliche Vorsehen einer entsprechenden Kleberschicht entbehrlich.
Wie bereits erläutert, ist das offenporige Material vorzugsweise ein Polyurethanschaum. Alternativ oder zusätzlich können auch eine Naturfasermatte (wie beispielsweise eine Kokosfasermatte), ein Polyestervlies und ein Melaminschaum als offenporiges Material verwendet werden.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Bindemittel eine Acrylat- bzw. Polyacrylatdispersion ist. Ferner können als Bindemittel auch Kunst- oder Naturharze, Kautschuk-, Polyurethan- und Bitumendispersionen sowie Wachsemulsionen verwendet werden, wobei auch eine Kombination dieser Stoffe möglich ist.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird außerdem mit einem Bauteil, insbesondere mit einem Kraftfahrzeugbauteil, gelöst, das sich dadurch auszeichnet, dass es mit einem der vorstehend beschriebenen Schalldämmelemente beschichtet ist. Die vorstehend beschriebenen Merkmale und Besonderheiten sowie die entsprechenden Vorteile der Schalldämmelemente treffen in analoger Weise auch auf das erfindungsgemäße Bauteil zu und brauchen daher nicht gesondert erläutert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Besonderheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung. Es zeigen:
1 im Querschnitt eine erste vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämmelements, wie es auf einem Bauteil angebracht ist, und
2 im Querschnitt eine zweite vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämmelements auf einem Bauteil.
In 1 ist eine Lage aus Polyurethanschaum 20 dargestellt. Der Polyurethanschaum 20 ist offenzellig bzw. offenporig, was durch entsprechende Kanäle 22 und Ausnehmungen 24 angedeutet ist. Der Polyurethanschaum 20 ist mit einer Imprägnierung 30 getränkt, die somit in einen Großteil der Kanäle 22 und Ausnehmungen 24 eingedrungen ist. Die Imprägnierung 30 umfasst neben einer Polyacrylatdispersion als Bindemittel große Mengen an Magnetit, so dass das dadurch gebildete Schalldämmelement 10 ein Raumgewicht von etwa 500 kg/m³ erreichen kann. Das Schalldämmelement 10 ist an seiner unteren, einem Bauteil 50 zugewandten Hauptfläche 11 mit einer Kleberschicht 60 versehen, mittels der es an dem Bauteil 50 flächig angeklebt ist. Ein derartiges Bauteil 50 weist nicht nur sehr gute Schalldämmeigenschaften auf, indem es entsprechenden Schall nicht weiterleitet, sondern es ist auch sehr gut entdröhnt, da es selbst dann, wenn es in Schwingungen versetzt wird, diese stark abdämpft. Außerdem absorbiert ein derartiges Bauteil einen Großteil des auf es auftreffenden Schalls aufgrund der Offenzelligkeit des Polyurethanschaums 20.
2 zeigt eine zweite vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämmelements 10, das sich von der ersten Ausführungsform in folgenden Punkten unterscheidet: Das Magnetit wurde vor Anbringung des Schalldämmelements 10 auf dem Bauteil 50 dauerhaft magnetisiert, weshalb es fest an dem (aus Blech befindlichen und damit magnetischen) Bauteil 50 haften kann. Das Vorsehen der dargestellten Kleberschicht 60 kann daher ggf. entbehrlich sein. Außerdem ist an der vom Bauteil 50 abgewandten (hier oben dargestellten) Hauptfläche 12 eine akustisch wirksame, Schall absorbierende Membran 40 aus Polyester, genauer gesagt aus einem Polyestervlies, angebracht. Diese Membran 40 ist mittels einzelner Klebestreifen 62 mit einer Breite von beispielsweise 20 mm angeklebt. Die Klebestreifen 62 weisen einen Abstand voneinander von ebenfalls 20 mm auf. Dadurch kann die Membran 40 an den nicht angeklebten Stellen schwingen und somit zusätzlich Schall absorbieren.
Selbstverständlich könnte die Befestigung der Membran 40 anstatt mittels Kleberstreifen 62 auch mithilfe von Klebepunkten erfolgen. Auch eine Kombination dieser beiden Möglichkeiten kann gewählt werden, um beispielsweise die Ränder der Membran mittels umlaufender Klebestreifen und die übrige Fläche mittels vieler Klebepunkte zu befestigen. Auch eine rasterartige Verbindung mit Klebestreifen oder Klebepunkten ist möglich, je nach zu dämmender bzw. zu dämpfender Frequenzen.
Es ist festzuhalten, dass in Bezug auf einzelne Ausführungsformen beschriebene Merkmale der Erfindung, wie beispielsweise die Ausgestaltung und Anordnung der einzelnen Schichten relativ zueinander sowie die entsprechenden Materialien, auch bei anderen Ausführungsformen einzeln oder kumulativ vorhanden sein können, außer wenn es anders angegeben ist oder sich aus technischen Gründen von selbst verbietet.
Bezugszeichenliste

10: Schalldämmelement
11: untere Hauptfläche
12: obere Hauptfläche
20: offenporiges Material/Polyurethanschaum
22: Kanal
24: Ausnehmung
30: Imprägnierung/Magnetit
40: Membran
50: Bauteil
60: Kleberschicht
62: Kleberstreifen

Claims

Schalldämmelement (10), aufweisend – eine Lage offenporigen Materials (20), und – eine Imprägnierung (30), die ein Bindemittel und einen Füllstoff enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff Magnetit enthält.
Schalldämmelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Raumgewicht von mindestens 300 kg/m³, bevorzugt 400 kg/m³, besonders bevorzugt mindestens 450 kg/m³ aufweist.
Schalldämmelement (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das offenporige Material (30) ein Raumgewicht von etwa 5–50 kg/m³, bevorzugt 18–40 kg/m³, besonders bevorzugt etwa 20–30 kg/m³ aufweist.
Schalldämmelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägnierung (30) etwa 70–90 Gew.%, vorzugsweise etwa 75–85 Gew.%, insbesondere etwa 80 Gew.%, Magnetit enthält.
Schalldämmelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es etwa 3–7 Gew.%, vorzugsweise etwa 4–6 Gew.%, insbesondere etwa 5 Gew.%, offenporiges Material (30) enthält.
Schalldämmelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Schall absorbierende Membran (40) aufweist, die auf eine Hauptfläche (12) des Schalldämmelements (10) aufkaschiert ist.
Schalldämmelement (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (40) nur mit einem Teil ihrer Fläche mit dem Schalldämmelement (10) verbunden ist.
Schalldämmelement (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (40) aus Polyester, Polyurethan, Polyamid, Polyethylen, Polypropylen und/oder auch Viskose gebildet ist.
Schalldämmelement (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (40) ein Flächengewicht von etwa 30–50 g/m², vorzugsweise ein Flächengewicht von etwa 35–45 g/m², insbesondere ein Flächengewicht von etwa 40 g/m², besitzt.
Schalldämmelement (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (40) eine Dicke von etwa 10–500 μm, vorzugsweise etwa 30–100 μm, insbesondere etwa 50 μm, aufweist.
Schalldämmelement (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (40) zusätzlich mit kleinen Löchern versehen ist, wobei die Löcher einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als die doppelte Dicke der Membran (40), insbesondere kleiner ist als die einfache Dicke der Membran (40).
Schalldämmelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetit magnetisiert ist.
Schalldämmelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das offenporige Material (30) eine Naturfasermatte, ein Polyestervlies, einen Melaminschaum und/oder einen Polyurethanschaum enthält.
Schalldämmelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel Kunst- oder Naturharze, Acrylat-, Kautschuk-, Polyurethan- und/oder Bitumendispersionen und/oder Wachsemulsionen umfasst.
Bauteil (50), insbesondere Kraftfahrzeugbauteil oder Bauindustriebauteil, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Schalldämmelement (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche versehen ist.