DE3882876T2

DE3882876T2 - Polyurethan-Weichschaumstoff, diesen Schaumstoff enthaltende schalldämpfende Produkte sowie deren Herstellungsverfahren.

Info

Publication number: DE3882876T2
Application number: DE88402363T
Authority: DE
Inventors: Chantal Nivert
Original assignee: Hutchinson SA
Current assignee: Hutchinson SA
Priority date: 1987-10-01
Filing date: 1988-09-20
Publication date: 1994-03-17
Anticipated expiration: 2008-09-21
Also published as: FR2621321A1; FR2621321B1; EP0311474A1; EP0311474B1; ES2009124A4; DE3882876D1; ES2009124T3; DE311474T1

Description

Die Erfindung hat einen Polyurethan-Weichschaum, einen derartigen Schaum enthaltende Produkte zur Schalldämmung und ihre Herstellung zum Gegenstand.
Die Eigenschaften von Polyurethanschäumen bei der Temperaturisolierung sind schon seit langem bekannt, ebenso wie die Verwendung dieser Schäume auf dem Gebiet der Schalldämmung, im besonderen bei Fahrgastzellen von Automobilen. Zur Verbesserung des akustischen Komforts der Passagiere eines Automobils oder eines Gebrauchsfahrzeugs, ebenso wie zur Reduzierung des allgemeinen Lärmpegels, der beim Fahren dieser Fahrzeuge entsteht, wurde bereits vorgeschlagen, mit der Lärmquelle Materialien zur Absorption der Schallwellen zu verbinden, die gegenüber der besagten Lärmquelle angebracht werden, z. B. an der Innenseite der Haube der Motorraumes. Es ist ebenfalls vorgeschlagen worden, Produkte, die durch einen Dämpfungs- oder Isolierungseffekt wirken mit der Wand zu verbinden, die die Fahrgastzelle vom Motorraum trennt, d. h. ebenso die Motorhaube wie die Verschalung mit Blechen oder anderem. Im Falle eines Dämpfungseffekts ist das Produkt zur Schalldämmung dazu vorgesehen, das Schwingen des Bleches zu verhindern und dieses Ziel wird bei vielen bekannten Ausführungen mit Hilfe von Materialien auf der Grundlage von Bitumen erreicht, die nicht nur schwer oder sehr schwer sind, sondern auch Kennzeichen aufweisen, die mit steigender Temperatur schwächer werden. Im Falle eines Isolierungseffekts, ist das schalldämmende Produkt dazu vorgesehen, das Geräusch, das z. B. vom Blech der Verschalung, das den Motorraum von der Fahrgastzelle trennt, übertragen wird wie eine Barriere aufzuhalten. Das isolierende Produkt wird also in dem zu isolierenden Raum angebracht, d. h. im Falle eines Touristenfahrzeuges auf der Seite der Fahrgastzelle, und das besagte Produkt wird häufig als Massen-Feder-System realisiert, d. h. in Form eines Septums, das die Schallwellen reflektiert, z. B. aus PVC oder Kautschuk, auf dem das "Feder"material befestigt ist, wie Filz oder ein Polyurethanschaum, das Massen-Feder-System ist so auf der Blechwand des Fahrzeugs mit dem Schaum oder dem Filz auf der freien Seite angebracht.
Derartige Produkte zur Schalldämmung mit Isolationseffekt werden in DE-A1-1 923 161 beschrieben, wo sie als Polyurethanschäume definiert werden, die mindestens 60 Gew.-% schwere Phase umfassen, was ihnen eine Dichte verleiht, mit der sie schlecht zur Verwendung in der Automobilindustrie geeignet sind, wo die allgemeine Tendenz zum Einsparen von Gewicht geht. Darüber hinaus und wie in FR-A1-2 545 493 beschrieben, das sich spezifisch auf das oben an erster Stelle genannte Dokument bezieht, erlaubt das relativ hohe Elastizitätsmodul oder der geringe Verlustfaktor der nach DE-A1-1 923 161 bekannten Produkte es nicht, sie zur Herstellung von Masse-Feder-Systemen zu verwenden. Derartige Systeme werden dagegen in dem an der zweiten Stelle genannten Dokument beschrieben, d. h., FR-A1-2 545 493 (TEROSON GmbH), das auf einen Polyurethanschaum frei von Füllstoff zielt, und sich dabei auf einen Schaum mit einer Dichte von ungefähr 45 kg/m³ bezieht, er ist entweder dazu vorgesehen, in den Aufbau der Masse-Feder-Systeme integriert zu werden oder als Material zur Absorption von Schallwellen, wie oben beschrieben, verwendet zu werden.
Das Schaummaterial von TEROSON, dessen Anwendung im besonderen zur Herstellung von Bodenbelägen für Automobile interessant ist, wird durch die Reaktion eines Isocyanates oder eines Gemisches aus Isocyanat und Polyethertriolen ebenso wie -polyolen erhalten, wobei letztere eine Anzahl von OH-Gruppen zwischen einschließlich 180 und 400, vorzugsweise zwischen einschließlich 180 und 350, besitzen.
Ein derartiges Material, das nicht als schalldämmendes Produkt mit Dämpfungseffekt vorgesehen ist und das die dafür geforderten Kennzeichen nicht besitzt, erlaubt es nicht, das Problem völlig zu lösen, das durch die Hersteller der Automobile gestellt wird und das darin besteht, ein hohes Maß an Schalldämmung der Fahrzeuge durch Isolierungseffekt, aber auch durch Dämpfungseffekt zu liefern, ohne für den letzteren Effekt zu schweren oder sehr schweren Materialien bekannter Ausführungsformen auf der Grundlage von Bitumen oder analogen Materialien zurückgreifen zu müssen.
Dasselbe gilt für die Produkte, die in EP-0 056 121 und FR-2 059 062 offengelegt werden, die im Prinzip zur Herstellung von Fahrzeugsitzen oder von Teilen solcher Sitze vorgesehen sind und die ebenfalls keine Lösung des gestellten Problems bedeuten.
Nach den von der Antragstellerin durchgeführten Arbeiten mit dem Ziel, eine Lösung des gestellten Problems zu finden, hat diese nun überraschenderweise herausgefunden, daß es möglich ist, einen Polyurethan-Weichschaum zu liefern, der die zur Herstellung von Produkten, die über einen Dämpfungseffekt ebenso wie über einen Isolierungseffekt wirken, nötigen Eigenschaften aufweist, und das unter Herstellung des besagten Schaumes durch die Reaktion eines reinen oder mit einem Polyolgemisch modifizierten Polyisocyanats, wobei, genauer gesagt, ein solches Gemisch mindestens ein Polyetherpolyol und ein Polyesterpolyol mit vorbestimmten Eigenschaften enthält.
Erfindungsgemäß wird ein Polyurethan-Weichschaum mit einer Dichte zwischen einschließlich 0,08 und 1,3 vorgeschlagen, der besonders zur Herstellung von Produkten zur Schalldämpfung, im besonderen von Produkten zur Schalldämpfung von Automobilen verwendet werden kann, und durch die Reaktion eines Gemisches folgender Zusammensetzung erhalten wird: (A) ein Diisocyanat oder ein oder mehrere reine oder modifizierte Polyisocyanate und (B) eine Mischung, die ein Polyetherpolyol (b1) (Gehalt an OH zwischen 25 bis 50 mg KOH/g) und ein Polyester-Polyol (b2) (Gehalt an OH zwischen 22 bis 40 mg KOH/g), enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung zu mindestens 75 Gew.-% aus dem Gemisch (A) + (B) besteht und folgendes umfaßt:
(b1) 30 bis 90 Gew.-% an Polyether-Polyol;
und
(b2) 10 bis 50 Gew.-% an Polyester-Polyol.
Der Einsatz eines solchen Polyurethanschaumes, dessen Kennzeichen darüber hinaus zur Anpassung der Schalldämmungsprodukte, die durch einen Dämpfungseffekt und/oder einen Isolierungseffekt wirken, bei der Herstellung gewählt werden können, ist wegen der breiten Verwendungsmöglichkeiten, die er bietet, interessant.
Ein erfindungsgemäßes Schalldämmungsprodukt, im besonderen für die Fahrgastzelle von Automobilen, wird außerdem dadurch gekennzeichnet, daß es einen Polyurethan- Weichschaum umfaßt, der wie oben beschrieben erhalten wird, und der entweder allein in Form eines gegossenen Teils wegen seines Dämpfungseffekts und/oder als Bestandteil eines Masse-Feder-Systems verwendet werden kann.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämpfungsproduktes wird dieses dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Urethanschaum in Form eines gegossenen Teiles mit geringer Dicke (2 bis 4 mm) im Falle eines Schaumes mit einer Dichte in der Größenordnung von 1 oder mit größerer Dicke (in der Größenordnung von 20 mm) im Falle eines Schaumes von geringerer Dichte in der Größenordnung zwischen 0,08 bis 0,11 vorliegt. In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Produkt zur Schalldämmung dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethan-Weichschaum mit einer Dichte zwischen 0,08 bis 0,11 den "Feder"-Teil eines Masse-Feder-Systems bildet, dessen Septum aus thermoplastischem Kautschuk mit Polyurethaneinlage oder einem thermoplastischen Polymer besteht.
Unter diesem Gesichtspunkt zielt die Erfindung auf ein Produkt zur Schalldämmung mit einem bestimmten Vorteil, dadurch gekennzeichnet, daß es in Form einer einzelnen Anordnung ein Masse-Feder-System und eine Schicht mit Dämpfungseffekt umfaßt, die Anordnung ist dazu geeignet, auf der Motorhaube eines Automobils, das sie ausrüsten soll, angebracht zu werden.
In einer solchen Ausführungsform ist der Polyurethan-Weichschaum als Bestandteil des Feder- Teils ein Schaum mit geringer Dichte und die Schicht mit dem Dämpfungseffekt ist ein Polyurethan-Weichschaum gemäß der Erfindung.
Was das Produkt zur Schalldämmung auf der Grundlage eines wie oben beschriebenen Polyurethan-Weichschaums auch ist, die Erfindung sieht vor, das besagte Produkt entweder mit Hilfe von Mischmaschinen bei niederem Druck oder vorzugsweise von solchen, die im allgemeinen durch ihre englische Bezeichnung "RIM" (reaction injection moulding) beschrieben werden, herzustellen.
Die Erfindung zielt ebenfalls auf eine Herstellungsart durch Spritzen, zum Beispiel durch eine Spritzgußmaschine oder etwas analoges in eine Gußform mit geeigneten Ausmaßen.
Ein erfindungsgemäßer Polyurethan-Weichschaum wird vorteilhafterweise dadurch erhalten, daß die folgenden Verbindungen in Gewichtsanteilen zur Reaktion gebracht werden:
(b1) Triol auf der Grundlage von Propylenoxid/Ethylenoxid 22.60
(b2) Polyester-Polyol
(Polybutylenglycoladipat) 25
Diethylenglycol 4.90
Katalysatoren 0.08
Farbstoff 1.96
Trichlorfluormethan 2.94
Methylenchlorid 0.98
Bariumsulfat 25
(A) Polyisocyanat (28% NCO) 16.54
Eine andere bevorzugte Ausführungsform des Polyurethanschaums hat eine Dichte zwischen einschließlich 0,08 und 1,3 und wird erhalten, indem man die folgenden Verbindungen in Gewichtsanteilen zur Reaktion bringt:
(b1) Triol auf der Grundlage von Propylenoxid/Ethylenoxid
(Gehalt an OH zwischen 25 und 56 mg KOH/g) 32.07
(b2) Polyester-Polyol
(Gehalt an OH zwischen 22 und 40 mg KOH/g)
(Polybutylenglycoladipat) 30
Diethylenglycol 2.78
Glycerin 0.32
Wasser 0.96
Katalysatoren 0.55
Farbstoffe 0.38
Trichlorfluormethan 4.18
Zellenstabilisator 0.08
Polyisocyanat (28% NCO) 28.68
Man erhält auf diese Weise gemäß der Erfindung einen Polyurethan-Weichschaum, dessen Dichte (d) je nach Wunsch zwischen einem Wert von d = 1,3 und einem Wert von d = 0,08 eingestellt werden kann, und dieser Schaum liefert, wenn er in Produkten zur Schalldämmung mit Dämpfungseffekt oder vom Masse-Feder-Typ eingesetzt wird, hervorragende Ergebnisse, auf die Temperaturschwankungen nur geringen Einfluß haben.
Die Erfindung kann durch die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die nur beispielshalber angeführt sind, gut verstanden werden.

BEISPIEL 1

Zur Herstellung einer Schallschutzvorrichtung, besonders für die Fahrgastzelle eines Automobils und im besonderen einer solchen Vorrichtung, die dazu vorgesehen ist, das Blech der Motorhaube und oder die Verschalungsbleche des Fahrzeuges auszurüsten, um das Vibrieren der besagten Bleche und der Motorhaube durch eine Dämpfungswirkung einzuschränken, sieht die Erfindung die Verwendung eines Polyurethanweichschaumes einer Dichte in der Größenordnung von 1,3 vor, der von den folgenden Bestandteilen ausgeht:
Triol auf der Grundlage von Propylenoxid/Ethylenoxid 22.60
Polyester-Polyol(Polybutylenglycoladipat) 25
Diethylenglycol 4.90
Katalysatoren 0.08
Farbstoffe 1.96
Trichlorfluormethan 2.94
Methylenchlorid 0.98
Bariumsulfat 25
Polyisocyanat (28% NCO) 16.54
Die oben genannten Bestandteile liefern, wenn sie mit Techniken, wie dem Spritzen oder dem Reaktionsspritzguß (RIM) verarbeitet werden, Folien oder Platten mit einer Dicke zwischen einschließlich 2 und 4 mm, deren Form bei geeigneter Wahl der Gußform, sehr genau derjenigen der Motorhaube oder den Blechen der Verschalung entspricht, auf die das Produkt zum Schallschutz aufgebracht werden soll. Dieser letztere Schritt wird sogar durch die Tatsache erleichtert, daß die erfindungsgemäß hergestellte Platte oder Folie beim Verlassen der Gußform einen natürlichen "Tick" zeigt der das Haftvermögen und die Befestigung der Platte oder der Folie auf den Blechen des Autos erleichtert.
Die Ergebnisse des erhaltenen Dämpfungseffektes, die nach der SAE J 671-Methode bestimmt wurden, zeigten Gewinne von 12 dB/s/kg/m² bei 20ºC, darüber hinaus schwanken die erhaltenen Kennzeichen in Abhängigkeit von der Temperatur nur sehr schwach. Das Gewicht der Dämpfungsplatte oder -folie liegt außerdem deutlich unter demjenigen der gewöhnlich bekannten Dämpfungsschichten auf der Grundlage von Bitumen und bedeutet einen weiteren Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

BEISPIEL 2

Herstellung eines Polyurethanschaumes der Dichte d = 0,08.

Die Ausgangsmaterialien sind etwa die selben, wie die oben für Beispiel 1 aufgeführten, außer daß der Bestandteil Bariumsulfat weggelassen wurde.
Genauer gesagt sind die Bestandteile des Gemisches die folgenden:
in Gew.-%
Triol auf der Grundlage von Propylenoxid/Ethylenoxid 32.07
Polyester-Polyol (Polybutylenglycoladipat) 30
Diethylenglycol 2.78
Glycerin 0.32
Wasser 0.96
Katalysatoren 0.55
Farbstoffe 0.38
Trichlorfluormethan 4.18
Zellenstabilisator 0.08
Polyisocyanat (28% NCO) 28.68
Das Formen wird auch hier mit der RIM-Technik durchgeführt, um eine Platte oder eine Folie mit einer größeren Dicke als derjenigen, die in Beispiel 1 eingesetzt wurde, zu formen, beispielsweise in der Größenordnung von 20 mm, um Produkte zum Schallschutz zu erhalten, die im besonderen dazu vorgesehen sind, die Verschalung der Autos auszurüsten.
Die Bestimmungen des Gewinns, die nach der selben wie der in Beispiel 1 aufgeführten Methode (SAE J 671) durchgeführt wurden, zeigten Werte von 16 dB/s/kg/m² bei 20ºC, darüber hinaus schwanken die erhaltenen Kennzeichen auch hier in Abhängigkeit von der Temperatur nur sehr schwach.

BEISPIEL 3

Ein erfindungsgemäßer Polyurethan-Weichschaum kann nicht nur zur Herstellung von Produkten zur Schalldämmung auf Grund der Schalldämpfung sondern auch zur Herstellung von Schalldämmungsprodukten auf Grund der Isolierung, besonders von Masse-Feder- Systemen verwendet werden.
Für eine solche Anwendung ist in der Erfindung vorgesehen, das Masse-Feder-System durch Einspritzen oder Gießen eines erfindungsgemäßen Polyurethan-Weichschaumes in eine vorher mit einem Septum ausgekleidete Form, z. B. aus verstärktem Polyurethan, aus Kautschuk oder einem thermoplastischem Polymer, herzustellen, wobei der Polyurethan- Weichschaum wegen seiner geringen Dichte gewählt wird.
Die Verwendung des erfindungsgemäßem Polyurethan-Weichschaumes erlaubt es, was den Gewinn an Isolierung betrifft, Werte zu erhalten, die gleich oder sogar besser sind, als diejenigen, die mit Hilfe gewöhnlicher Masse-Feder-Systeme erhalten werden, welche aber deutlich schwerer sind, z. B. diejenigen, die aus einem Septum auf der Grundlage von Bitumen und einem Federmaterial aus einem Filzschaum bestehen.
Auch wenn die Erfindung bezogen auf die Verwendung der Reaktionsspritzgußtechnik (RIM) beschrieben wurde, ist sie nicht auf diesen Techniktyp beschränkt.
Eher im Gegenteil ist im Rahmen dieser Erfindung vorgesehen, daß die Produkte zum Schallschutz durch Dämpfungseffekt oder Isolierungseffekt durch Spritzen oder durch eine Niederdruckmischmaschine hergestellt werden können.
Im ersten Fall wird des Produkt zum Schallschutz durch Einspritzen in eine Gußform geeigneter Form hergestellt, während im zweiten Fall das Produkt in eine Gußform gegossen wird.
Welche Methode auch verwendet wird, eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, das Produkt zur Schalldämmung in Form eines einzelnen Komplexes zu realisieren, das ein Masse-Feder-System umfaßt, in dem der "Feder"-Teil in Form eines erfindungsgemäßen oder gewöhnlichen Polyurethan-Weichschaumes vorliegt die freie Oberfläche dieses besagten Schaumes, - d. h. diejenige, die vom Septum entfernt ist, wird darüber hinaus mit einer Schicht eines Polyurethan-Weichschaumes mit einer Dichte von mehr als 0,8 bis 1,3 ausgerüstet, der durch seinen Dämpfungseffekt wirkt, wobei die besagte Schicht derjenigen entspricht, die bereits im Kontakt zum Blech der Motorhaube oder der Verschalung eines Fahrzeuges auf der Seite des besagten Bleches oder des besagten Brettes mit Richtung auf die Fahrgastzelle angebracht ist.

Claims

1. Polyurethan-Weichschaum mit einer Dichte, die zwischen einschließlich 0.08 und 1.3 liegt und der vor allem zur Herstellung von Produkten zur Schalldämmung, im Besonderen von Produkten zum Schallschutz von Automobilen verwendbar ist und der durch Reaktion eines Gemisches mit folgender Zusammensetzung erhalten wird: (A) ein Diisocyanat oder ein oder mehrere reine Polyisocyanate oder -cyanate oder ein oder mehrere reine oder modifizierte Polyisocyanate und (B) einer Mischung, die ein Polyetherpolyol (b1) (Gehalt an OH zwischen 25 bis 50 mg KOH/g) und ein Polyester-Polyol (b2) (Gehalt an OH zwischen 22 bis 40 mg KOH/g), dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung zu mindestens 75 Gew.-% aus dem Gemisch (A) + (B) besteht und folgendes umfaßt

(b1) 30 bis 90 Gew.-% an Polyether-Polyol:

und

(b2) 10 bis 50 Gew.-% an Polyester-Polyol.

2. Polyurethan-Weichschaum gemaß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß er mit den folgenden Bestandteilen, bezogen auf Gewicht, erhalten wird:

(b1) Triol auf der Grundlage von Propylenoxid/Ethylenoxid 22.60

(b2) Polyester-Polyol

(Polybutylenglycoladipat) 25

Diethylenglycol 4.90

Katalysatoren 0.08

Farbstoff 1.96

Trichlorfluormethan 2.94

Methylenchlorid 0.98

Bariumsulfat 25

(A) Polyisocyanat (28% NCO) 16.54

3. Polyurethan-Weichschaum mit einer Dichte, die zwischen einschließlich 0.08 und 1.3 liegt dadurch gekennzeichnete daß er mit den folgenden Bestandteilen, bezogen auf Gewicht, erhalten wird:

(b1) Triol auf der Grundlage von Propylenoxid/Ethylenoxid

(Gehalt an OH zwischen 25 und 56 mg KOH/g) 32.07

(b2) Polyester-Polyol

(Gehalt an OH zwischen 22 und 40 mg KOH/g)

(Polybutylenglycoladipat) 30

Diethylenglycol 2.78

Glycerin 0.32

Wasser 0.96

Katalysatoren 0.55

Farbstoffe 0.38

Trichlorfluormethan 4.18

Zellenstabilisator 0.08

(A) Polyisocyanat (28% NCO) 28.68

4. Produkt zur Schalldämmung, besonders für die Fahrgastzelle von Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Polyurethan-Weichschaum gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfaßt.

5. Produkt zur Schalldämmung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß der besagte Polyurethanschaum in Form eines Formteiles mit geringer Stärke (2 bis 4 mm) vorliegt, und zwar im Falle eines Schaumes mit einer Dichte, die im Bereich von 1 liegt oder mit größerer Stärke (in der Größenordnung von 20 mm) im Falle eines Schaumes mit geringer Dichte, in der Größenordnung von 0.08 bis 0.11.

6. Produkt zur Schalldämmung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethan-Weichschaum mit einer Dichte von 0.08 bis 0.11 den Teil "Feder" eines Massen-Feder-Systemes bildet.

7. Produkt zur Schalldämmung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß das Septum des Massen-Feder-Systemes vorteilhafterweise aus geladenem Polyurethan, Kautschuk oder thermoplastischem Polymer besteht.

8. Produkt zur Schalldämmung, besonders für die Fahrgastzelle von Kraftfahrzeugen, gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es in Form einer einzigen Baueinheit ein Massen-Feder-System umfaßt dessen "Feder"-Teil ein Polyurethan-Weichschaum und eine Schicht aus Polyurethan-Weichschaum ist, die über der freien Seite des "Feder"-Teiles angebracht ist, d. h. auf der Seite, die vom Serum am weitesten entfernt ist.

9. Produkt zur Schalldämmung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethan-Weichschaum, der wesentlich für den "Feder"-Teil ist, ein Schaum mit geringer Dichte ist und dadurch daß die Schicht, die den Dämpfungseffekt bewirkt aus einem Polyurethan-Weichschaum gemaß einem der Ansprüche 1 bis 3 besteht.

10. Verfahren zur Herstellung eines Produktes zur Schalldämmung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß der Polyurethan-Weichschaum mittels reaction injection moulding-Technik (RIM, Reaktionsspritzguß) geformt wird.

11. Verfahren zur Herstellung eines Produktes zur Schalldämmung gemaß einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethan-Weichschaum durch Spritzen, vorteilhafterweise durch Spritzguß benutzt wird.

12. Verfahren zur Herstellung eines Produktes zur Schalldämmung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß der Polyurethan-Weichschaum mit Hilfe einer Niederdruckmischmaschine geformt wird.