DE60031275T2

DE60031275T2 - Verfahren zum herstellen einer kappe und damit erzeugte kappe

Info

Publication number: DE60031275T2
Application number: DE60031275T
Authority: DE
Inventors: Magnus Andersson; Jan Folkesson
Original assignee: Peltor AB
Current assignee: 3M Svenska AB
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: SE514555C2; NZ516902A; WO2001003623A1; ATE342026T1; EP1200028A1; AU6032000A; SE9902643D0; CA2375521A1; DE60031275D1; EP1200028B1; AU763267B2; JP2003504228A; MXPA02000143A; ZA200200086B; BR0012247A; ES2270848T3; SE9902643L; US7036157B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Haube für einen Gehörschutz, wobei die Haube durch Spritzgießen von Kunststoffmaterial hergestellt wird.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenso auf eine Haube für einen Gehörschutz, in welchem die Haube aus Kunststoff durch Spritzgießen hergestellt wird.
TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
Eine Vielfalt von verschiedenen akustischen Hauben sind aus dem Stand der Technik zuvor zur Verwendung in Gehörschützern bekannt. Solche Hauben können einfach sein und aus einer becherförmigen Schale bestehen, die aus Kunststoff spritzgegossen ist, welche an einem Ende eines Bogens gesichert ist, der über dem Kopf des Trägers platziert wird, und welcher eine ähnliche Haube an seinem gegenüberliegenden Ende hat. Diese Hauben sind so bemessen, dass sie die Ohren des Trägers umschließen. Eine Haube, welche ausschließlich aus einer Schale besteht, ist trotz einer sehr komplizierten Konfiguration bereitwillig Vibrationen und Schwingungen durch die Gesamtheit der Haube oder nur lokal in ihr ausgesetzt, was impliziert, dass die Schallunterdrückung oder die Schallisolation, welche die Haube erreicht, unvorhersagbar und ungleichmäßig bei verschiedenen Frequenzbereichen sein wird.
Um die oben erwähnten Probleme zu vermeiden, wurden verschiedene Einlagen aus unterschiedlichen schallabsorbierenden Materialien im Inneren der Haube platziert. Solche Lösungen leiden unter ähnlichen Nachteilen.
EP 484306 offenbart einen Gehörschutz, in welchem die Hauben eine harte äußere Schale haben, innerhalb dieser befindet sich ein Gehäuse aus komprimiertem aufgeschäumten Kunststoff und innerhalb dieses Gehäuses eine weitere harte Haube, die eine Kompression der geschäumten Lage realisiert welche außerhalb liegt. Im Inneren der inneren Haube wird dann ein schallabsorbierendes Material platziert.
Eine derartige Konstruktion funktioniert beträchtlich besser als die oben beschriebene Konstruktion, die lediglich aus einer Schale besteht, welche im Inneren mit einer Schallisolation ausgestattet ist. Jedoch ist die Konstruktion nicht optimal, was zum einen die rationale Produktion und zum anderen die Schallunterdrückung/Schallisolation betrifft.
WO 94/24185 offenbart einen Gehörschutz mit einem aufgeschäumten Dichtungsring. Das aufgeschäumte Material weist eine statische Formsteifigkeit auf welche verschieden ist von seiner dynamischen Formsteifigkeit. Das aufgeschäumte Material kann beschichtet sein, aber seine schalldämpfenden Eigenschaften werden durch die Beschichtung nicht beeinträchtigt. Der Gehörschutz wird unter Verwendung herkömmlicher Verfahren zusammengebaut, wie beispielsweise mit Klebstoffen und durch Ultraschallschweißen.
Andere Beispiele von Gehörschützern werden in US 3875592 , US 4471496 und US 5023955 gezeigt. Ähnliche Konstruktionen sind ebenso aus den US PS 2684057, DE 3441120 , DE 3441122 , und anderen bekannt.
Damit eine Haube so positiv wie möglich in einem Gehörschutz ist, sollte das Material in der Haube „so tot wie möglich" sein, so dass es eine sehr geringe Fähigkeit hat zu schwingenden Bewegungen angeregt zu werden, sowohl als Gesamtheit als auch lokal.
PROBLEMSTRUKTUR
Die vorliegende Erfindung hat es als ihre Aufgabe, das eingangs vertraut gemachte Verfahren zu formen, so dass es möglich ist gemäß diesem Verfahren eine Haube herzustellen, welche die Nachteile vermeidet, welche dem Stand der Technik innewohnen, und speziell die Fähigkeit der Haube zur Schallunterdrückung zu verbessern. Die vorliegende Erfindung hat es ferner als ihre Aufgabe, das Verfahren derartig auszubilden, dass es eine extrem rationale Produktion von Hauben ermöglicht, wobei ihnen zur gleichen Zeit ein extrem ästhetisch attraktives Erscheinungsbild verliehen werden kann. Die vorliegende Erfindung hat es ebenso als ihre Aufgabe die durch die Einleitung vertraut gemachte Haube so zu entwerfen, dass sie die Nachteile der Entwürfe und Konstruktionen, welche dem Stand der Technik innewohnen vermeidet und speziell die Fähigkeit der Haube zur Schallunterdrückung verbessert. Schließlich hat es die Erfindung ebenso als ihre Aufgabe, die Haube derartig zu entwerfen, dass sie ökonomisch und rationell in großen Serien hergestellt werden kann und dass ihr ein ästhetisch attraktives Äußeres verliehen werden kann.
LÖSUNG
Die Aufgaben, welche die Basis der vorliegenden Erfindung bilden, werden in Bezug auf das Verfahren gelöst werden, falls dieses dadurch gekennzeichnet ist, dass die Haube aus wenigstens zwei verschiedenen Kunststoffmaterialien spritzgegossen wird, welche während des Spritzgießzyklus vereinigt werden und dazu gebracht werden an einer Grenzfläche 12 in einem einzigen zusammenhängenden Stück zu aneinander haften, mit unterschiedlichen Eigenschaften in wenigstens einer Hinsicht, um die Schallunterdrückungsfähigkeit der Haube durch Schallwelleninterferenz an der Grenzfläche zwischen den Materialien zu verbessern. Was die Haube anbelangt, werden die Aufgaben der vorliegenden Erfindung erreicht, falls die Haube dadurch gekennzeichnet ist, dass sie wenigstens zwei miteinander zusammenhängende Teile oder Lagen von unterschiedlichen Kunststoffmaterialien enthält, die zusammengefügt werden, und die aneinander an einer Grenzfläche 12 anhaften in einem einzigen zusammenhängenden Stück, und welche verschiedene Eigenschaften haben in wenigstens einer Hinsicht, um die Schallunterdrückungsfähigkeit der Haube durch Schallwelleninterferenz an der Grenzfläche zwischen den Materialien zu verbessern.
Durch Spritzgießen einer Haube wo verschiedene Teile in der Haube enthalten sind, und wo das spritzgegossene Kunststoffmaterial oder die Materialien verschiedene Eigenschaften in wenigstens einer Hinsicht haben, wird eine Haube realisiert werden, welche beträchtlich weniger unter dem Risiko leidet, dass sie Resonanz Schwingungen ausgesetzt ist, sowohl lokal als auch für die Haube als Funkti onseinheit. Die Haube wird eine verbesserte Fähigkeit zur Schallunterdrückung haben.
Ferner wird die Möglichkeit einer extrem rationellen Herstellung geleistet.
KURZE BESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird nun in genaueren Einzelheiten nachfolgend mit speziellem Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. In den beigefügten Zeichnungen:
Ist 1 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Gehörschutzes, welcher eine Haube gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzt;
ist 2 eine Schnittansicht durch eine erste Ausführungsform einer Haube gemäß der vorliegenden Erfindung; und
ist 3 eine Teilschnittansicht in größerem Maßstab einer zweiten Ausführungsform einer Haube gemäß der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das grundlegende Konzept hinter der vorliegenden Erfindung ist jenes, dass in ein- und derselben Gehörschutzhaube wenigstens zwei Teile enthalten sein sollten, wobei sich das Material in jedem Teil auf die eine oder andere Weise, was die Schwingung anbelangt, von dem Material im anderen Teil sich unterscheiden sollte, oder von den verbleibenden Teilen. Unterschiede, welche hier typisch für die Betrachtung sind, sind Unterschiede in der Dichte, Unterschiede in der Härte, Unterschiede im Elastizitätsmodul, Unterschiede in der Struktur, zum Beispiel Unterschiede zwischen homogenen und porösen Kunststoffmaterialien, Unterschiede zwischen Kunststoffmaterialien mit offener oder geschlossener Schaumstoffstruktur, Unterschiede zwischen Kunststoffmaterialien mit oder ohne verschiedene Arten von Füllungen, etc. Als Beispiele von verwendbaren Kunststoffen könnte die Erwähnung von ABS Polypropylen -Kunststoff, Polyethylen- und Polykarbonat -Kunststoff TPE, etc. stattfinden.
Das Konzept, welches hinter der vorliegenden Erfindung liegt, setzt sich als seinen Ausgangspunkt die Tatsache, dass eine Schallwelle, das heißt eine mechanische Schwingungsbewegung, welche sich in einem Körper fortpflanzt, wenigstens teilweise reflektiert und gebrochen werden wird, wenn sie auf einer Grenzfläche zwischen Materialien von unterschiedlichen Eigenschaften auftrift. Die reflektierten und gebrochenen Teile der Schallwelle werden miteinander interferieren und mit der Ausgangsschallwelle, was zu einer Streuung und Dämpfung der Schallwelle führt. Dieses Phänomen kommt umso mehr zum Ausdruck, je höher die Frequenz der Schallwelle wird.
Falls man einen Körper betrachtet, das heißt eine Haube, die in einem Gehörschutz enthalten ist, werden ihre Schwingungseigenschaften durch die Materialeigenschaften, die Konfiguration und die Abmessungen bestimmt. Verschiedene Materialien schwingen bei verschiedenen Frequenzen, falls die verbleibenden Eigenschaften gleich bleiben. Falls zwei Körper, welche mit verschiedenen Frequenzen oszillieren (zum Beispiel abhängig von den Materialeigenschaften in den Körpern), mechanisch verbunden werden, werden die verschiedenen Schwingungen einander behindern, wodurch die Resonanzen behindert oder verringert werden.
In 1 bezieht sich Bezugszeichen 1 auf eine Haube, welche in einem Gehörschutz enthalten ist, wobei die Haube schwenkbar in einem Steigbügel gesichert ist, der dazu bestimmt ist, sich über den Kopf des Trägers des Gehörschutzes zu erstrecken. Auf der anderen Seite der Haube 1, welche in die Richtung zum Kopf des Trägers zeigt, ist ein Stützring 3 bereitgestellt, der aus weichem, nachgiebigem und dehnbarem Material hergestellt ist, so dass er sich selbst entsprechend der Form des Kopfes der Person ausformen kann, welche den Gehörschutz trägt und dadurch eine Dichtung zwischen dem Inneren der Haube um das Ohr des Trägers herum und der äußeren Umgebung realisieren wird.
Wenn nachfolgend das Wort „Haube" verwendet wird und in den beigefügten Ansprüchen, bezieht es sich ausschließlich auf die Haube selbst ohne loses eingefügtes Dämpfungsmaterial oder andere Ausrüstungen und ebenso ohne den oben erwähnten Stützring.
In der Ausführungsform gemäß 2 wird die Haube 1 durch Spritzgießen in Übereinstimmung mit dem Sandwichverfahren hergestellt. Die Haube 1 weist eine Umfangskante 4 auf, welche in die Richtung zum Kopf des Trägers zeigt und entlang welcher der oben erwähnte Stützring 3 gesichert ist.
An ihrer Außenseite weist die Haube 1 einen Einguss 5 auf, über welchen geschmolzenes Kunststoffmaterial unter Hochdruck in die Gießform injiziert wird, in welcher die Haube 1 hergestellt wird. Gemäß dem Sandwichverfahren wird zunächst ein erstes Kunststoffmaterial, welches das äußere Gehäuse 6 der Haube und ihr inneres Gehäuse 7 bilden soll injiziert. Wenn die Injektion dieses erstes Kunststoffmaterials abgeschlossen ist, wird die Injektion mit einem zweiten Kunststoffmaterial fortgesetzt, welches ins Innere des Materials injiziert wird, das das äußere Gehäuse bildete und das innere Gehäuse. Die ersten und zweiten Kunststoffmaterialien haben verschiedene Materialeigenschaften in wenigstens einer Hinsicht, wie beispielsweise der Dichte, der Härte, etc. Das zweite Kunststoffmaterial bildet eine Zwischenschicht 8 zwischen dem äußeren Gehäuse 6 und dem inneren Gehäuse 7. Es sollte beobachtet werden, dass das äußere Gehäuse 6 und das innere Gehäuse 7 eine Verbindungsbrücke 9 entlang der Umfangskante 4 der Haube 1 haben. Als Folge wird das Material in der Zwischenschicht 8 prinzipiell vollständig zwischen dem äußeren Gehäuse und dem inneren Gehäuse eingeschlossen sein, möglicherweise entfernt vom Bereich des Eingusses 5.
Beim Spritzgießen gemäß dem Sandwichverfahren wird das Kunststoffmaterial für das äußere Gehäuse und das innere Gehäuse der Gießform über eine erste Zuführspindel zugeführt, welche in der Spritzgießmaschine enthalten ist. Eine zweite Zuführspindel wird zum Injizieren des zweiten Materials für die Zwischenschicht 8 eingesetzt, wobei in diesem Fall das Werkzeug entweder zwei separate Einlässe haben kann, einen für jede Spindel, oder das Werkzeug ebenso von einer Position zur Injektion über der ersten Spindel zu einer Position zur Injektion über der zweiten Spindel umgeschaltet werden kann.
In der Ausführungsform gemäß 1 hat die Haube 1 einen äußeren umfänglichen Teil 10, der sich entlang des Umfangs der Haube entfernt von ihrem oberen Bereich erstreckt. Der Boden der Haube, das heißt im Wesentlichen ihr mittlerer Bereich und ihr oberer Bereich werden aus einem Mittelteil 11 gebildet, der diskret vom äußeren Teil 10 ist, über eine Trennlinie 12, welche in der Praxis lediglich sichtbar ist, weil das Material im äußeren Teil 10 und im Mittelteil 11 im Prin zip ein einziges zusammenhängendes Stück bildet, wo die unterschiedlichen Teile Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften haben.
In einer Abwandlung der Ausführungsform gemäß 1 hat der äußere Teil 10 eine durchgehende Materialdicke, so dass die Haube 1 intern und extern das gleiche Material innerhalb des Bereiches hat, der durch den äußeren Teil 10 vorgegeben wird. Das entsprechende Merkmal bezieht sich selbstverständlich auch auf den mittleren Teil 11.
In einer weiteren Abwandlung der Ausführungsform gemäß 1 liegt das Material im äußeren Teil 10 doppelt vor, mit einer äußeren Schicht, welche eine freie Oberfläche auf der Außenseite der Haube aufweist und einer inneren Schicht, deren Material sich vom Material in der äußeren Schicht unterscheidet. Das Entsprechende gilt auch für den Mittelteil 11, aber die Materialien in den äußeren und inneren Schichten wurden jedoch umgekehrt, so dass das Material in der äußeren Schicht des äußeren Teils an der Innenseite des Mittelteils 11 liegt, während das Material in der äußeren Schicht innerhalb des Mittelteils 11 an der Innenseite der äußeren Schicht im äußeren Teil 11 liegt. Im Bereich der Trennlinie 12 haben die Schichten zueinander entsprechende Öffnungen und Brücken, welche klarer mit Bezug auf 3 veranschaulicht werden.
3 zeigt eine Duplex Lagenkonstruktion, in der die Trennung zwischen den Schichten beliebige optional gebildete Trennlinien aufweisen kann, welche beträchtlich mehr verschiedene Bereiche bilden können, als dies für 1 gilt, wo lediglich zwei verschiedene Bereiche gezeigt werden.
In der Ausführungsform gemäß 3 hat die Schale 1 in ihrem oberen Bereich in der Figur eine weiche innere Lage 13 und eine harte äußere Lage 14. Die zwei Schichten 13 und 14 werden miteinander an einer Vereinigungsgrenzfläche verbunden, in der die Materialien dazu gebracht wurden, kraftvoll aneinander anzuhaften, möglicherweise durch Fusion während des eigentlichen Spritzgießens. Im unteren Bereich der Ausführungsform gemäß 3 befindet sich das weiche Material ganz außen und bildet ein äußeres Band 13' entlang der Umfangskante 4 der Haube 1. An der Innenseite dieses äußeren Bandes 13' ist das harte Material angeordnet und bildet dort ein inneres Band 14'. Der Übergangsbereich zwischen dem Kantenbereich 16 der Haube 1 und ihrem Kuppelbereich 17 enthält alternierend angeordnete Brücken 18 und komplementäre Öffnungen 19, welche die Brücken 19 aufnehmen.
Wie es aus 1 ersichtlich wird, erstreckt sich ein Stützring 3 entlang der Umfangskante 4 der Haube 1. Dieser weist einen Trägerring 20 mit Aufnahmen 21 für einen Umfangring auf, die in eine Rille 22 an der Innenseite des inneren harten Bandes 14' einschnappen. Zur zufriedenstellenden Funktion des Gehörschutzes ist es von vitaler Wichtigkeit, dass eine gute Dichtung erhalten wird, auf der einen Seite zwischen dem Inneren der Haube 1 und dem Stützring 3 und auf der anderen Seite zwischen dem Stützring 3 und dem Kopf des Trägers des Gehörschutzes. In der in 3 veranschaulichten Ausführungsform wurde dem äußeren weichen Band 13' die Form einer Dichtung 23 verliehen, welche elastisch komprimiert gegen die obere Seite des Trägerrings 20 anstößt.
Die Trennung zwischen den Teilen 10 und 11 der Haube 1, die in 1 gezeigt wird, wurde lediglich zum Zweck der Veranschaulichung durchgeführt. Ästhetische Betrachtungen können bei diesem Entwurf durchgeführt werden, ohne in begrüßenswerter Weise die akustischen Eigenschaften der Haube zu beeinträchtigen. Andererseits kann es möglicherweise erwartet werden, dass eine Trennung in mehr als zwei verschiedene zusammenhängende Teile einen begünstigten Effekt auf die akustischen Eigenschaften der Haube haben kann.

Claims

Ein Verfahren zur Herstellung einer Haube (1) für einen Gehörschutz, wobei die Haube (1) durch Spritzgießen von Kunststoffmaterial hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Haube (1) aus wenigstens zwei verschiedenen Kunststoffmaterialien spritzgegossen wird, die während des Spritzgießzyklus vereinigt werden und die dazu gebracht werden, aneinander an einer Grenzfläche (12) in einem einzigen zusammen hängenden Stück zu haften, mit unterschiedlichen Eigenschaften in wenigstens einer Hinsicht, um die Geräuschunterdrückungsmöglichkeit der Haube (1), durch Schallwelleninterferenz an der Grenzfläche (12) zwischen den Materialien zu verbessern.
Das Verfahren wie beansprucht in Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kunststoffmaterialien sowohl in homogener als auch in poröser oder aufgeschäumter Form eingesetzt werden.
Das Verfahren wie beansprucht in Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei verschiedene Kunststoffmaterialien eingesetzt werden.
Das Verfahren wie beansprucht in Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Kunststoffmaterialien von verschiedener Dichte eingesetzt werden.
Das Verfahren wie beansprucht in Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass Kunststoffmaterialien von verschiedener Härte eingesetzt werden.
Das Verfahren wie beansprucht in irgendeinem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Kunststoffmaterialien mit unterschiedlichem Elastizitätsmodul eingesetzt werden.
Eine Haube für einen Gehörschutz, wobei die Haube (1) aus Kunststoff durch Spritzgießen hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei zusammenhängende Teile oder Schichten (6, 7, 8; 10, 11; 13, 14) aus verschiedenen Kunststoffmaterialien enthält, die während des Spritzgießzyklus vereinigt werden, und aneinander an einer Grenzfläche (12) in einem einzigen zusammenhängenden Stück anhaften und verschiedene Eigenschaften haben in wenigstens einer Hinsicht, um die Geräuschunterdrückungsfähigkeit der Haube (1), durch Schallwelleninterferenz an der Grenzfläche (12) zwischen den Materialien zu verbessern.
Die Haube (1) wie beansprucht in Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile eine äußere und eine innere Schicht (6, 7) jeweils aus Kunststoffmaterial mit einer ersten Gruppe von Eigenschaften enthalten und eine Zwischenschicht (8), die dazwischen angeordnet ist und die aus Kunststoffmaterial mit einer zweiten Gruppe von Eigenschaften besteht.
Die Haube (1) wie beansprucht in Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren und inneren Schichten (6, 7) jeweils relativ hart sind, während die Zwischenschicht (8) weicher ist oder eine Schaumstoffstruktur aufweist.
Die Haube (1) wie beansprucht in Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (8) relativ hart ist, während die äußeren und inneren Schichten (6, 7) jeweils weicher sind oder eine Schaumstoffstruktur haben.
Die Haube (1) wie beansprucht in Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile zwei Materialschichten (13, 14) enthalten, von denen wenigstens eine Oberflächen aufweist, welche sowohl nach der Außenseite der Haube (1) als auch in Richtung ihrer Innenseite frei sind.
Die Haube (1) wie beansprucht in Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile zwei Materialschichten (13, 14) enthalten, welche beide Oberflächen haben, die frei nach der Außenseite der Haube (1) sind und Oberflächen, welche frei sind in Richtung der Innenseite der Haube (1).
Die Haube (1) wie beansprucht in irgendeinem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der zwei Teile aus einem verschiedenen Kunststoffmaterial besteht als der andere/die anderen.
Die Haube (1) wie beansprucht in irgendeinem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil (13') entlang der Umfangskante (4) der Haube (1) angeordnet ist, hergestellt wird aus weichem und elastischem Material und dazu entworfen ist, gegen einen Stoßring (3) abzudichten, welcher entlang der Umfangskante (4) der Haube (1) angeordnet ist und entworfen ist, am Kopf des Trägers des Gehörschutzes anzugrenzen, in welchem die Haube (1) enthalten ist.
Ein Gehörschutz, der eine Haube gemäß irgendeinem der Ansprüche 7 bis 14 enthält.